JP5410189B2 - 2ワイヤ溶接制御方法 - Google Patents
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Description
消耗電極(以下、溶接ワイヤという)と母材との間にアークを発生させて溶融池を形成すると共に、その溶融池にフィラーワイヤを送給して溶接する2ワイヤ溶接方法(特許文献1参照)が従来から知られている。この2ワイヤ溶接方法では、溶接ワイヤの溶融金属にフィラーワイヤの溶融金属が加わるために、溶融金属量が増加し、高速で高効率な溶接が可能となる。特に、2ワイヤ溶接方法によって高速溶接を行うときには、ハンピングビードになるのを防止するために、フィラーワイヤを消耗電極アークよりも後方から溶融池に接触させて送給することが重要である。これは、フィラーワイヤを消耗電極アーク中に送給して溶融すると、溶融池はほとんど冷却されず、かつ、フィラーワイヤによって溶融池を抑えることもできないためにハンピングビードを抑制する効果はない。これに対して、フィラーワイヤをアーク周縁部の溶融池の後部に接触させて送給し、溶融池の熱によって溶融するようにすれば溶融池が冷却され、かつ、フィラーワイヤによって溶融池後半部が抑えられてハンピングビードの形成を抑制することができる。したがって、従来技術の2ワイヤ溶接方法では、フィラーワイヤには電流を通電せずに冷たい状態で溶融池と接触させることによって、溶融池を冷却するようにしている。
パルスアーク溶接を含む消耗電極式アーク溶接においては、母材を通電する溶接電流によってアーク周辺部に磁界が形成されて、この磁界からアークは力を受けて偏向する場合がある。このような状態を、一般的に磁気吹き又はアークブローと呼んでいる。磁気吹きが発生するかは、母材に通電する溶接電流によって形成される磁界の形態によって決まる。したがって、大電流値のピーク電流を通電するパルスアーク溶接法では、強い磁界が形成されるので、磁気吹きが発生しやすい。その他の要因としては、溶接継手形状、母材への溶接ケーブルの接続位置等によって磁気吹きが発生しやすくなる。
従来技術3の磁気吹き対処制御方法(特許文献3参照)は、電極と母材との間にアークを発生させ、そのアークにより母材の開先にビードを形成する溶接方法において、アーク電圧と、上記電極の前方位置に配置された前方ワイヤと上記電極の後方位置に配置された後方ワイヤとのワイヤ電圧と、をそれぞれ制御して、磁気吹きによるアークの偏向方向を制御するものである。すなわち、、アーク電圧が高く、かつ前方ワイヤと後方ワイヤとのワイヤ電圧が設定電圧から外れた場合、磁気吹きが発生していると判別し、それに基づいて前方ワイヤ、後方ワイヤのワイヤ電圧の極性を変え、アークの偏向を修正するものである。上記の前方ワイヤ及び後方ワイヤは、溶融量を増大させるためのフィラーワイヤではなく、磁気吹きを判別するための手段であり、かつ、電圧の極性を変化させることによってアークの偏向を修正するための手段である。
によるアークの偏向を修正する。しかし、通常は数十Aのベース電流値を、200A以上の大電流値に増加させて通電するために、溶滴移行状態が一時的に不安定になる。この結果、ビード外観の一部が悪くなる場合が生じる。
消耗電極と母材との間にピーク電圧の印加とベース電圧の印加とを1周期として繰り返すことによって溶接電流を通電してアークを発生させて溶融池を形成すると共に、フィラーワイヤを前記溶融池に送給しながら溶接を行う2ワイヤ溶接制御方法において、
前記ベース電圧の上昇によって前記アークに磁気吹きが発生していることを判別し、
前記磁気吹きの発生を判別したときは前記フィラーワイヤに前記溶接電流と同一方向の電流を通電することによって磁気吹きを解消させ、前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から次周期の前記ピーク電圧の印加が開始される時点までの期間行う、
ことを特徴とする2ワイヤ溶接制御方法である。
ことを特徴とする第1の発明記載の2ワイヤ溶接制御方法である。
ことを特徴とする第1〜第2の発明のいずれか1項に記載の2ワイヤ溶接制御方法である。
ことを特徴とする第1〜第2の発明のいずれか1項に記載の2ワイヤ溶接制御方法である。
図1は、本発明の実施の形態1に係る2ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図(A)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(B)は溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(C)はフィラーワイヤを通電する電流Ifを示す。同図において時刻t1〜t3のパルス周期中は磁気吹きが発生していない安定した溶接状態のときを示しており、続く時刻t3〜t5のパルス周期中は磁気吹きが発生した溶接状態のときを示している。以下、同図を参照して本実施の形態における磁気吹き対策について説明する。
実施の形態2と上述した実施の形態1とは以下の点で異なる。すなわち、実施の形態1では、ベース電圧Vbの上昇によって磁気吹きの発生を判別するとフィラーワイヤ電流Ifの通電を開始する。この動作は、実施の形態2でも同一である。そして、実施の形態1では、ベース電圧Vbの下降によって磁気吹きの解消を判別するとフィラーワイヤ電流Ifの通電を停止する。これに対して、実施の形態2では、磁気吹きの発生を判別してから所定期間だけフィラーワイヤ電流Ifを通電する。以下、実施の形態2について、図面を参照して説明する。
実施の形態3と上述した実施の形態1及び2とは以下の点で異なる。すなわち、実施の形態1及び2では、ベース電圧Vbの上昇によって磁気吹きの発生を判別するとフィラーワイヤ電流Ifの通電を開始する。この動作は、実施の形態3でも同一である。そして、実施の形態1では、ベース電圧Vbの下降によって磁気吹きの解消を判別するとフィラーワイヤ電流Ifの通電を停止する。また、実施の形態2では、磁気吹きの発生を判別した時点から所定期間経過後にフィラーワイヤ電流Ifの通電を停止する。
これに対して、実施の形態3では、磁気吹きの発生を判別してから溶接ワイヤに次周期のピーク電圧Vpの印加(ピーク電流Ipの通電)が開始されるまでの期間中フィラーワイヤ電流Ifを通電する。以下、実施の形態3について、図面を参照して説明する。
実施の形態4と上述した実施の形態1〜3とは以下の点で異なる。すなわち、実施の形態1〜3では、フィラーワイヤ電流Ifを一定値として通電していた。これに対して、実施の形態4では、フィラーワイヤ電流Ifの値は、時間経過に伴って次第に増加するスロープを有している。以下、実施の形態4について、図面を参照して説明する。
実施の形態5と上述した実施の形態1〜4とは以下の点で異なる。すなわち、実施の形態1〜4では、フィラーワイヤの送給速度は一定値であった。これに対して、実施の形態5では、フィラーワイヤ電流Ifを通電している期間中は、フィラーワイヤの送給速度をフィラーワイヤ電流Ifを通電していない期間よりも速くする。以下、実施の形態5について、図面を参照して説明する。
2 母材
2a 溶融池
3 アーク
4 溶接トーチ
5 溶接ワイヤ送給ロール
6 フィラーワイヤ
7 フィラーワイヤトーチ
8 フィラーワイヤ送給ロール
a (送給速度増加関数の)定数
AB 磁気吹き判別回路
Ab 磁気吹き判別信号
AB2 第2磁気吹き判別回路
DV 駆動回路
Dv 駆動信号
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
EV 電圧誤差増幅回路
Ev 電圧誤差増幅信号
FC フィラーワイヤ送給制御回路
Fc フィラーワイヤ送給制御信号
FM フィラーワイヤ送給モータ
FP フィラーワイヤ用電源
FP2 第2フィラーワイヤ用電源
FP3 第3フィラーワイヤ用電源
FR フィラーワイヤ送給速度設定回路
Fr フィラーワイヤ送給速度設定信号
FRA フィラーワイヤ送給速度加算回路
Fra フィラーワイヤ送給速度加算信号
Fw フィラーワイヤ送給速度
Iav 溶接電流平均値
Ib ベース電流
IBR ベース電流設定回路
Ibr ベース電流設定信号
Ic 定常値
IFD フィラーワイヤ電流検出回路
Ifd フィラーワイヤ電流検出信号
ID 電流検出回路
Id 溶接電流検出信号
If フィラーワイヤ電流
IFR フィラーワイヤ電流設定回路
Ifr フィラーワイヤ電流設定信号
IFR2 第2フィラーワイヤ電流設定回路
Ip ピーク電流
IPR ピーク電流設定回路
Ipr ピーク電流設定信号
IR 電流設定回路
Ir 溶接電流設定信号
Is 初期値
Iw 溶接電流
PM 電源主回路
Tb ベース期間
Td 通電期間
TDR 通電期間設定回路
Tdr 通電期間設定信号
Tf パルス周期(信号)
TP ピーク期間タイマ回路
Tp ピーク期間(信号)
TPR ピーク期間設定回路
Tpr ピーク期間設定信号
VAV 電圧平滑回路
Vav 溶接電圧平均値 (信号)
Vb ベース電圧
VD 電圧検出回路
Vd 溶接電圧検出信号
VF 電圧・周波数変換回路
Vp ピーク電圧
VR 電圧設定回路
Vr 溶接電圧設定信号
Vt 基準電圧値
Vt1 第1基準電圧値
Vt2 第2基準電圧値
Vw 溶接電圧
WC 溶接ワイヤ送給制御回路
Wc 溶接ワイヤ送給制御信号
WM 溶接ワイヤ送給モータ
WR 溶接ワイヤ送給速度設定回路
Wr 溶接ワイヤ送給速度設定信号
ΔFw 送給速度の増加値
Claims (4)
- 消耗電極と母材との間にピーク電圧の印加とベース電圧の印加とを1周期として繰り返すことによって溶接電流を通電してアークを発生させて溶融池を形成すると共に、フィラーワイヤを前記溶融池に送給しながら溶接を行う2ワイヤ溶接制御方法において、
前記ベース電圧の上昇によって前記アークに磁気吹きが発生していることを判別し、
前記磁気吹きの発生を判別したときは前記フィラーワイヤに前記溶接電流と同一方向の電流を通電することによって磁気吹きを解消させ、前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から次周期の前記ピーク電圧の印加が開始される時点までの期間行う、
ことを特徴とする2ワイヤ溶接制御方法。 - 前記フィラーワイヤに通電する電流は、時間経過に伴いその値が増加するスロープを有している、
ことを特徴とする請求項1記載の2ワイヤ溶接制御方法。 - 前記フィラーワイヤに電流を通電している期間中は、前記フィラーワイヤの送給速度を前記フィラーワイヤに電流を通電していない期間よりも速くする、
ことを特徴とする請求項1〜2のいずれか1項に記載の2ワイヤ溶接制御方法。 - 前記フィラーワイヤに通電する電流値に応じて、前記フィラーワイヤの送給速度を変化させる、
ことを特徴とする請求項1〜2のいずれか1項に記載の2ワイヤ溶接制御方法。
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