JPH02165869A - 消耗電極式アーク溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は消耗電極式アーク溶接方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、１．６鶴径以下の細径消耗電極（以下ワイヤとい
う）を用いるアーク溶接では、定電圧特性の溶接電源と
ワイヤを一定速度で送給する方式が用いられており、ア
ーク電圧を検出して、溶滴や溶融地の不規則な動きなど
アーク負荷の状況によって溶接電流波形を制御してアー
クを安定に保とうとしている。

すなわち例えば、消耗電極式アーク溶接におけるスパッ
ターによるアーク不安定状態の多くは、ワイヤが母材へ
短絡するときに生じるものであり、これまではアーク電
圧を監視していて、短絡が生じたとき又は生じそうにな
ったとき電流波形を制御して、前者の場合はすみやかに
短絡が破れるように、後者の場合は短絡が生じないよう
にしている。

しかしながら、ワイヤを一定速度で送給する場合、溶接
電流の変化に対するワイヤの溶融速度すなわちアーク現
象に対する溶接電流の波形制御の応答速度は１０２ｍ５
ｅｃのオーダーであり、１０°〜１０’ｍ５ｅｃの応答
速度を必要とするアーク現象の制御に対して電流波形制
御では間に合わない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
不規則な溶滴や溶融池の動きなどアーク現象の外乱があ
ってもアークを常に安定な状態に保持することができる
消耗電極式アーク熔接方法を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明は、母材に対向する溶接トーチへ１．
６Ｒ以下の細径ワイヤを速度制御可能なワイヤ送給モー
ターで送るとともに、定電流特性を有する溶接電源から
電流値が交互に高低を繰返すパルス電流を上記母材と溶
接トーチとの間に印加してアーク溶接を行い、上記パル
ス電流が低いとき及び高いときの適正アーク電圧を予め
設定しておき、溶接中アーク電圧がパルス電流に対応す
る上記適正値に保持されるように上記ワイヤ送給モータ
ー速度を調整することを特徴とする。

〔作用〕 本発明方法においては、定電流特性の溶接電源によって
、ワイヤ径、シールドガス及びワイヤ送給速度で一義的
に設定するパルス状の溶接電流を供給し、このパルス電
流はピーク電流とベース電流に分けられるが、各々の電
流値に対応する適正アーク電圧値を予め設定しておき、
これらの値と実際のアーク電圧とを比較してその差が零
にするようにワイヤ送給速度を制御し、それによりワイ
ヤ先端の不規則な溶滴の動きや溶融池の不規則な振動に
よるアーク現象の不安定化を、安定させる方向へ制御を
行う。

〔実施例〕

本発明消耗電極式アーク溶接方法の一実施例を図面につ
いて説明すると、第１図は本発明方法を実施する装置を
示す模式図、第２図は同上における溶接電流波形の定義
の説明図、第３図は同上における溶接電流に対する適正
アーク電圧の範囲を示す線図である。

第１図において、母材１に対向する溶接トーチ２の外側
下部はシールドノズル３に形成され、その内部軸線上に
はコンタクトチップ４が縦通されており、同コンタクト
チップ４の軸芯孔には、リール５に巻積されている１、
６■ｌ径以下の細径ワイヤ６が応答速度が速いワイヤ送
給モーター７駆動のローラー８により送り込まれる。−
また母材１とコンタクトチップ４とに定電流特性を有す
る溶接電源９から電力が供給され、ワイヤ６先端と母材
１との間にアーク１０が発生されるとともに、シールド
ノズル３からアーク１０と熔融金属１１の周りにそれら
を大気から遮断するシールドガス１２が送給される。

上記ワイヤ送給モーター７に回転速度制御装置１３がｔ
ＩＪ続されており、また母材１とコンタクトチップ４と
に分圧器１４が介装されるとともに、その出力端は増巾
器１５に接続されており、なお溶接電源９にはパルス出
力電流調整制御装置１６が接続され、更に上記回転速度
制御装置１３．増巾器１５．パルス出力電流調整制御装
置１６はともに、計算機構を有する制御装置１７に連結
されている。

このような装置において、まずパルス出力電流調整制御
装置１６によって、第２図に示すようなピーク電流エア
及びベース電流■３を、ワイヤ径によって定まる次の値
に設定する。

ワイヤ径　　　　　エア １．２龍　　４５０〜５００Ａ　　　５１．６鶴　　５
００〜５５０Ａ　　　５更にパルス出力電流調整制御装
置１ 接電流の平均値すなわち平均電流■ａ する。

この ■３は第２図から次のようになる。

ＴＢ Ａ Ａ ６にｌ容 を設定 （１）式からＴＰとＴＢとの比τは次のようになる。

ここで、第２図に示すパルス電流波形の実効値をＩｅと
すれば、 と表わせる。

（３）式をτを用いて表わすと次のようになる。

（２〕式のτはＩＰ、ｉＢ、　　Ｉａを設定すると定ま
る。従って（４）式のｒｅも定まる。

ところで、ワイヤ送給速度Ｖは次式で表わされる。

ｖ＝ｏ：　Ｉａ＋βＬ　ｅ　Ｉ　ｅ２−・・（５１ここ
に、 Ｌｅ；ワイヤ突出し長さ α、°β；ワイヤの種類と径によって定まる定数 （５）式のＶはＬｅを設定すると計算で予め求めること
ができるので、溶接が始まるときは制御装置１７及び回
転速度制御装置１３によってこのＶになるようにワイヤ
送給モーター７の速度が計算され設定される。

しかして、パルス溶接においては、１パルスに１個ワイ
ヤ径ｄに等しい溶滴がワイヤ６の先端から母材１へ移行
するように溶接条件が選ばれるので、第２図に示したパ
ルス電流の周波数をｒとすれば、ｆ、ｄ及びＶの間には
次の関係がある。

（−ｄ）　ｆｆ−ｖ　＝　’　π（−！−ｄ）’＠ｆ”
　　　ｖ、１．（６） ｆ＝ヲ°■ 従ってＶ及びｄが設定されれば、パルス周波数ｆは決定
する。

（°）弐″：１す１カ′定ま０′よ・　１＝ＴＰ＋ＴＢ
及び（２）式からＴＰ、ＴＢは決定する。

すなわち、 そこで、さきに設定したＩｐ、ＩＢに加えて、ＴＰ、Ｔ
Ｂ　も（７）式で得られた値になるように制御装置１７
及びパルス出力電流聞整制御装置１６で計算し設定する
。

かくして、設定されたパルス電流ＩＰ　、　ＩＢ。

Ｔｐ、ＴＢ及びワイヤ送給速度Ｖで溶接を開始すると、
溶接電流に対して溶接が適正に行える電圧が、第３図に
示すように、工３に対してはＶＢ、エアに対してはＶＰ
として存在する。

従って、溶接待実際のアーク電圧を分圧器１４及び増巾
器１５で検出して、ベース時はその検出値　ＶＢ　　と
上記適正値ＶＢとを制御袋ぽ１７で比較して、その差が
零になるように回転速度制御装置１３を通してワイヤ送
給モーター７の速度を制御し、同様に、ピーク時は溶接
時の検出電圧値　■ア　と適正電圧値ＶＰとを制御装置
１７で比較して、その差が零になるように回転速度制御
装置１３を通じてワイヤ送給モーター７の速度を制御す
る。

以上詳述したように、本発明消耗電極式アーク溶接方法
によれば、アーク現象に対する制御性が大きい細径ワイ
ヤ６の送給速度を制御することによって、常に安定なア
ーク１０を保持し、スパッターなど溶接現象の不安定さ
を解消することができる。

〔発明の効果〕

要するに本発明によれば、母材に対向する溶接トーチへ
１．６龍以下の細径ワイヤを速度制御可能なワイヤ送給
モーターで送るとともに、定電流特性を有する溶接電源
から電流値が交互に高低を繰返すパルス電流を上記母材
と溶接トーチとの間に印加してアーク溶接を行い、上記
パルス電流が低いとき及び高いと４゜ きの適正アーク電圧を予め設定しておき、溶接中アーク
電圧がパルス電流に対応する上記適正値に保持されるよ
うに上記ワイヤ送給モーター速度を調整することにより
、不規則な溶滴や溶融池の動きなどアーク現象の外乱が
あってもアークを常に安定な状態に保持することができ
る消耗電極式アーク溶接方法を得るから、本発明は産業
上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明消耗電極式アーク溶接方法の一実施例に
おける実施装置を示す模式図、第２図は同上における溶
接電流波形の定義の説明図、第３図は同上における溶接
電流に対する適正アーク電圧の範囲を示す線図である。 １・・・母材、２・・・溶接トーチ、３・・・シールド
ノズル、４・・・コンタクトチップ、５・・・リール、
６・・・ワイヤ、７・・・ワイヤ送給モーター、８・・
・ローラー、９・・・ン容接電源、１ｏ・・・アーク、
１１・・・溶融全屈、工２・・・シールドガス、１３・
・・回転速度制御装置、１４・・・分圧器、１５・・・
増巾器、１６・・・パルス出力電流調整制御装置、１７
・・・制御装置。 代理人　弁理士　塚　本　正　文 第１図 第２図 ５ノルル 第３図 淳？ｔｙＬ−一一一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 母材に対向する溶接トーチへ１．６ｍｍ以下の細径ワイ
   ヤを速度制御可能なワイヤ送給モーターで送るとともに
   、定電流特性を有する溶接電源から電流値が交互に高低
   を繰返すパルス電流を上記母材と溶接トーチとの間に印
   加してアーク溶接を行い、上記パルス電流が低いとき及
   び高いときの適正アーク電圧を予め設定しておき、溶接
   中アーク電圧がパルス電流に対応する上記適正値に保持
   されるように上記ワイヤ送給モーター速度を調整するこ
   とを特徴とする消耗電極式アーク溶接方法。