JPH0241394B2 - - Google Patents
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- JPH0241394B2 JPH0241394B2 JP57215521A JP21552182A JPH0241394B2 JP H0241394 B2 JPH0241394 B2 JP H0241394B2 JP 57215521 A JP57215521 A JP 57215521A JP 21552182 A JP21552182 A JP 21552182A JP H0241394 B2 JPH0241394 B2 JP H0241394B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- peak
- base
- welding
- pulse
- Prior art date
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
- B23K9/091—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、溶接電流をピーク電流とベース電流
とに繰り返しパルス状に変化させて行なう非消耗
電極式アーク溶接装置に関する。
とに繰り返しパルス状に変化させて行なう非消耗
電極式アーク溶接装置に関する。
非消耗電極を用いるTIG溶接は、スパツタの発
生がなく、アークが安定しているため、高品質の
溶接部を得るのに適している。しかし、プラント
類などの現地工事においては、薄板から厚板まで
の各種継手の溶接や上向、立向を含む全姿勢溶接
に適応できることが要求され、従来のTIG溶接機
にはこの要求を十分満足できるものがなかつた。
生がなく、アークが安定しているため、高品質の
溶接部を得るのに適している。しかし、プラント
類などの現地工事においては、薄板から厚板まで
の各種継手の溶接や上向、立向を含む全姿勢溶接
に適応できることが要求され、従来のTIG溶接機
にはこの要求を十分満足できるものがなかつた。
近年開発されたパルスTIG溶接法には、ピー
ク、ベース繰返し周波数として0.5〜20Hz程度の
低周波帯を用いたいわゆるローパルスTIG溶接
と、１〜10kHz程度の高周波帯を用いたいわゆる
ハイパルスTIG溶接とがある。次に、これらの既
存のパルスTIG溶接法について概略説明し、問題
点を明らかにする。
ク、ベース繰返し周波数として0.5〜20Hz程度の
低周波帯を用いたいわゆるローパルスTIG溶接
と、１〜10kHz程度の高周波帯を用いたいわゆる
ハイパルスTIG溶接とがある。次に、これらの既
存のパルスTIG溶接法について概略説明し、問題
点を明らかにする。
第１図ａはローパルスTIG溶接電源のブロツク
図である。１は商用交流電源、２は変圧器、３は
電流制御用サイリスタ、４は平滑用リアクタで、
変圧器２の出力はサイリスタ３により直流に変換
され、電流検出部５を経て負荷６へ供給される。
負荷６は非消耗電極を用いたTIGアーク負荷であ
る。電流検出部５からの信号はサイリスタの点弧
信号発生部８に負帰還され、電流設定部７からの
信号と比較される。電流設定部７でピーク電流と
ベース電流の設定値を0.5〜20Hzの所定の周期で
切換え、出力電流値が設定したピーク電流値とベ
ース電流値になるように点弧信号発生部８により
サイリスタ３を位相制御する。このような溶接電
源を用いることにより、第１図ｂにその波形を示
すように溶接電流がピーク電流IPとベース電流IB
とに0.5〜20Hzの周波数で繰り返し変化するロー
パルスTIG溶接が行なえる。
図である。１は商用交流電源、２は変圧器、３は
電流制御用サイリスタ、４は平滑用リアクタで、
変圧器２の出力はサイリスタ３により直流に変換
され、電流検出部５を経て負荷６へ供給される。
負荷６は非消耗電極を用いたTIGアーク負荷であ
る。電流検出部５からの信号はサイリスタの点弧
信号発生部８に負帰還され、電流設定部７からの
信号と比較される。電流設定部７でピーク電流と
ベース電流の設定値を0.5〜20Hzの所定の周期で
切換え、出力電流値が設定したピーク電流値とベ
ース電流値になるように点弧信号発生部８により
サイリスタ３を位相制御する。このような溶接電
源を用いることにより、第１図ｂにその波形を示
すように溶接電流がピーク電流IPとベース電流IB
とに0.5〜20Hzの周波数で繰り返し変化するロー
パルスTIG溶接が行なえる。
ローパルスTIG溶接のピーク、ベース繰返し周
期は溶融池の凝固時間を基準に選定されるもの
で、裏波溶接における垂れ落ち、立向ビードの垂
れ下りなどの防止に効果がある。また、このロー
パルスTIG溶接はピーク、ベース電流値を調整す
ることにより熱量の制御や溶込みの制御ができる
ため、各種継手への適用範囲が通常の直流TIG溶
接より広くなる。しかし、溶接の能率を上げよう
として溶速速度を上げると、ピーク、ベース繰返
し周波数が低いためにビードにベース電流時に相
当する溶込みの浅い部分が生じ、均一な溶込みが
得られない。また、アークの集中性が弱いために
溶込み深さも十分でなく、溶込みを深くするには
平均電流値Iaを上げなければならず、入熱過多に
より周囲への熱影響が大きくなるという欠点があ
つた。
期は溶融池の凝固時間を基準に選定されるもの
で、裏波溶接における垂れ落ち、立向ビードの垂
れ下りなどの防止に効果がある。また、このロー
パルスTIG溶接はピーク、ベース電流値を調整す
ることにより熱量の制御や溶込みの制御ができる
ため、各種継手への適用範囲が通常の直流TIG溶
接より広くなる。しかし、溶接の能率を上げよう
として溶速速度を上げると、ピーク、ベース繰返
し周波数が低いためにビードにベース電流時に相
当する溶込みの浅い部分が生じ、均一な溶込みが
得られない。また、アークの集中性が弱いために
溶込み深さも十分でなく、溶込みを深くするには
平均電流値Iaを上げなければならず、入熱過多に
より周囲への熱影響が大きくなるという欠点があ
つた。
第２図ａはハイパルスTIG溶接電源のブロツク
図である。一次側が商用交流電源１に接続された
変圧器２の二次出力は整流部９で整流され、トラ
ンジスタ１０に印加される。トランジスタ１０は
シリーズレギユレータとして働き、そのベース電
流に対応した出力電流を負荷６に供給する。トラ
ンジスタ１０のベース電流制御部１１は電流検出
部５から負帰還される信号をピーク、ベースの電
流設定値を１〜10kHzの周期で切換える電流設定
部７からの信号と比較し、出力電流値が設定した
ピーク電流値とベース電流値になるようにトラン
ジスタ１０のベース電流を制御する。このような
溶接電源を用いることにより、第２図ｂにその波
形を示すように溶接電流がピーク電流IPとベース
電流IBとに１〜10kHzの周波数で繰り返し変化す
るハイパルスTIG溶接が行なえる。
図である。一次側が商用交流電源１に接続された
変圧器２の二次出力は整流部９で整流され、トラ
ンジスタ１０に印加される。トランジスタ１０は
シリーズレギユレータとして働き、そのベース電
流に対応した出力電流を負荷６に供給する。トラ
ンジスタ１０のベース電流制御部１１は電流検出
部５から負帰還される信号をピーク、ベースの電
流設定値を１〜10kHzの周期で切換える電流設定
部７からの信号と比較し、出力電流値が設定した
ピーク電流値とベース電流値になるようにトラン
ジスタ１０のベース電流を制御する。このような
溶接電源を用いることにより、第２図ｂにその波
形を示すように溶接電流がピーク電流IPとベース
電流IBとに１〜10kHzの周波数で繰り返し変化す
るハイパルスTIG溶接が行なえる。
このハイパルスTIG溶接はピーク、ベース電流
の周波数の高い繰返し変化によつて起こるアーク
振動により、溶接部の組織の微細化やブローホー
ル欠陥の減少など溶接品質の向上に効果があると
言われているが、ピーク、ベース繰返し周波数が
１〜10kHzの高周波帯になると、アーク音がやか
ましく溶接作業の障害になる。
の周波数の高い繰返し変化によつて起こるアーク
振動により、溶接部の組織の微細化やブローホー
ル欠陥の減少など溶接品質の向上に効果があると
言われているが、ピーク、ベース繰返し周波数が
１〜10kHzの高周波帯になると、アーク音がやか
ましく溶接作業の障害になる。
本発明の目的は上記した従来技術の欠点を補
い、アーク音が耳ざわりになることなく、同じ平
均電流値でより深い溶込みが得られ、かつ溶込み
の均一性をそこなわずに高速溶接ができる溶接性
の良い非消耗電極式アーク溶接装置を提供するこ
とにある。
い、アーク音が耳ざわりになることなく、同じ平
均電流値でより深い溶込みが得られ、かつ溶込み
の均一性をそこなわずに高速溶接ができる溶接性
の良い非消耗電極式アーク溶接装置を提供するこ
とにある。
上記目的を達成するため本発明は、溶接電流の
ピーク、ベース繰返し周波数を100〜500Hzの範囲
に選定したことを特徴とする。
ピーク、ベース繰返し周波数を100〜500Hzの範囲
に選定したことを特徴とする。
発明者らの溶接実験の結果によれば、このよう
な中間周波数帯域で溶接電流をピーク電流とベー
ス電流とに繰り返し変化させてパルスTIG溶接を
行なつた場合、従来のローパルスTIG溶接やハイ
パルスTIG溶接にはない特異な効果が得られるこ
とがわかつた。すなわち、100〜500Hz帯のパルス
TIG溶接では、ピーク電流のピンチ効果で電極直
下のアーク柱が絞られ、アークの集中性が強まる
現象が顕著に現われ、直流TIG溶接やローパルス
TIG溶接に比べ同じ平均電流値でより深い溶込み
が得られる。また、ピーク、ベース繰返し周期が
比較的短いため、溶接速度を上げてもベース電流
時の浅い溶込みの影響が出にくく、均一な溶込み
が得られた。さらに、ピーク、ベース繰返し周波
数が500Hzを越えない範囲ではアーク音も作業の
障害になることはない。
な中間周波数帯域で溶接電流をピーク電流とベー
ス電流とに繰り返し変化させてパルスTIG溶接を
行なつた場合、従来のローパルスTIG溶接やハイ
パルスTIG溶接にはない特異な効果が得られるこ
とがわかつた。すなわち、100〜500Hz帯のパルス
TIG溶接では、ピーク電流のピンチ効果で電極直
下のアーク柱が絞られ、アークの集中性が強まる
現象が顕著に現われ、直流TIG溶接やローパルス
TIG溶接に比べ同じ平均電流値でより深い溶込み
が得られる。また、ピーク、ベース繰返し周期が
比較的短いため、溶接速度を上げてもベース電流
時の浅い溶込みの影響が出にくく、均一な溶込み
が得られた。さらに、ピーク、ベース繰返し周波
数が500Hzを越えない範囲ではアーク音も作業の
障害になることはない。
以下、本発明に用いるパルスTIG溶接電源とこ
れを用いたパルスTIG溶接の実施例について説明
する。
れを用いたパルスTIG溶接の実施例について説明
する。
第３図ａは本発明を実施するために好適なパル
スTIG溶接電源の一例を示す。同図において、商
用交流電源１からの入力電圧は整流部１２で直流
にされ、インバータ部１３に印加される。インバ
ータ部１３はブリツジ接続したトランジスタによ
り構成され、直流電圧を高周波交流電圧に変換す
る。１４は変圧器で、高周波交流電圧が印加され
るため、第１図、第２図に示す変圧器２より小形
化することができる。１５は高速ダイオードで構
成される整流部で、変圧器１４から出力される高
周波交流電圧を直流に変換する。整流部１５の直
流出力は平滑用リアクタ１６でリツプルを除去さ
れ、電流検出部５を経てTIGアーク負荷６に供給
される。１７は電流検出信号を増幅し誤差増幅器
２２に負帰還する増幅部、１８はピーク電流設定
部、１９はベース電流設定部で、これらのピー
ク、ベース電流設定信号をピーク、ベース切換器
２０により切換えて誤差増幅器２２のプラス側入
力に加える。ピーク、ベース切換器２０はパルス
周波数設定部２１からの選択信号によりピーク、
ベース電流設定信号の切換を行なうマルチプレク
サ回路であり、パルス周波数設定部２１は設定さ
れたピーク、ベース繰返し周波数とピーク、ベー
ス時間比率に対応して繰返し周波数およびデユー
テイサイクルの可変な選択信号を発生する回路で
ある。誤差増幅器２２は電流検出信号と電流設定
信号との差信号を比較器２３に出力する。２４は
鋸歯状波発生器で、ピーク、ベース繰返し周波数
よりも高い一定周波数、たとえば40kHzで発振す
る。この鋸歯状波信号を比較器２３に入力して誤
差増幅器２２の出力信号と比較し、誤差増幅器２
２の出力が大きくなるほど出力パルスの幅が広く
なるようなパルス幅変調信号を比較器２３から発
生させる。２５はインバータ部１３を構成するト
ランジスタのベースを駆動するベース駆動信号発
生部で、ブリツジ接続のインバータを用いた場合
には、比較器２３からのパルス幅変調信号により
２組のトランジスタに交互にベース駆動信号を供
給し、インバータ出力としてパルス幅変調された
20kHzの高周波交流電圧を発生させる。この高周
波交流電圧を変圧器１４に印加すると、平滑用リ
アクタ１６から負荷６に供給される出力電流はパ
ルス周波数設定部２１で設定されたピーク、ベー
ス繰返し周波数とピーク、ベース時間比率に対応
してピーク電流とベース電流とに繰り返し変化す
るパルス波形となり、そのピーク、ベース繰返し
周波数を100〜500Hzの範囲に設定した場合、100
〜500Hz帯でのパルスTIG溶接を行なうことがで
きる。第３図ｂはピーク、ベース繰返し周波数を
200Hzとした場合のインバータ部出力波形、第３
図ｃはこの場合の溶接電流波形を模式的に示した
図で、IPはピーク電流、IBはベース電流、Iaは平
均電流である。
スTIG溶接電源の一例を示す。同図において、商
用交流電源１からの入力電圧は整流部１２で直流
にされ、インバータ部１３に印加される。インバ
ータ部１３はブリツジ接続したトランジスタによ
り構成され、直流電圧を高周波交流電圧に変換す
る。１４は変圧器で、高周波交流電圧が印加され
るため、第１図、第２図に示す変圧器２より小形
化することができる。１５は高速ダイオードで構
成される整流部で、変圧器１４から出力される高
周波交流電圧を直流に変換する。整流部１５の直
流出力は平滑用リアクタ１６でリツプルを除去さ
れ、電流検出部５を経てTIGアーク負荷６に供給
される。１７は電流検出信号を増幅し誤差増幅器
２２に負帰還する増幅部、１８はピーク電流設定
部、１９はベース電流設定部で、これらのピー
ク、ベース電流設定信号をピーク、ベース切換器
２０により切換えて誤差増幅器２２のプラス側入
力に加える。ピーク、ベース切換器２０はパルス
周波数設定部２１からの選択信号によりピーク、
ベース電流設定信号の切換を行なうマルチプレク
サ回路であり、パルス周波数設定部２１は設定さ
れたピーク、ベース繰返し周波数とピーク、ベー
ス時間比率に対応して繰返し周波数およびデユー
テイサイクルの可変な選択信号を発生する回路で
ある。誤差増幅器２２は電流検出信号と電流設定
信号との差信号を比較器２３に出力する。２４は
鋸歯状波発生器で、ピーク、ベース繰返し周波数
よりも高い一定周波数、たとえば40kHzで発振す
る。この鋸歯状波信号を比較器２３に入力して誤
差増幅器２２の出力信号と比較し、誤差増幅器２
２の出力が大きくなるほど出力パルスの幅が広く
なるようなパルス幅変調信号を比較器２３から発
生させる。２５はインバータ部１３を構成するト
ランジスタのベースを駆動するベース駆動信号発
生部で、ブリツジ接続のインバータを用いた場合
には、比較器２３からのパルス幅変調信号により
２組のトランジスタに交互にベース駆動信号を供
給し、インバータ出力としてパルス幅変調された
20kHzの高周波交流電圧を発生させる。この高周
波交流電圧を変圧器１４に印加すると、平滑用リ
アクタ１６から負荷６に供給される出力電流はパ
ルス周波数設定部２１で設定されたピーク、ベー
ス繰返し周波数とピーク、ベース時間比率に対応
してピーク電流とベース電流とに繰り返し変化す
るパルス波形となり、そのピーク、ベース繰返し
周波数を100〜500Hzの範囲に設定した場合、100
〜500Hz帯でのパルスTIG溶接を行なうことがで
きる。第３図ｂはピーク、ベース繰返し周波数を
200Hzとした場合のインバータ部出力波形、第３
図ｃはこの場合の溶接電流波形を模式的に示した
図で、IPはピーク電流、IBはベース電流、Iaは平
均電流である。
誤差増幅器２２には電流検出部５から増幅部１
７を介して電流検出信号が負帰還されているの
で、負荷変動によりピーク、ベース電流値が減少
すると、誤差増幅器２２の出力が大きくなり、し
たがつて比較器２３からベース駆動信号発生部２
５への出力パルス幅が広くなり、インバータ部１
３はピーク、ベース電流値を増加させるように働
く。ピーク、ベース電流値が増加した場合はこの
逆で、ピーク、ベース電流値をそれぞれの設定値
に保つように定電流制御が行なわれる。
７を介して電流検出信号が負帰還されているの
で、負荷変動によりピーク、ベース電流値が減少
すると、誤差増幅器２２の出力が大きくなり、し
たがつて比較器２３からベース駆動信号発生部２
５への出力パルス幅が広くなり、インバータ部１
３はピーク、ベース電流値を増加させるように働
く。ピーク、ベース電流値が増加した場合はこの
逆で、ピーク、ベース電流値をそれぞれの設定値
に保つように定電流制御が行なわれる。
このパルスTIG溶接電源は、インバータ部１３
でのパルス幅変調により溶接電流をピーク電流と
ベース電流とに繰り返し変化させるようにしたた
め、第１図および第２図に示すパルスTIG溶接電
源に比べて変圧器を小形化できるとともに、第２
図に示すようにトランジスタ１０をシリーズレギ
ユレータとして用いたものより変換効率が良く、
並列接続するトランジスタの個数を減らすことが
できるので、電源全体が小形軽量となり、現地工
事用として好適である。また、このパルスTIG溶
接電源はパルス周波数設定部２１で設定するピー
ク、ベース繰返し周波数を変えることにより、
0.5〜20Hzの低周波帯および１〜10kHzの高周波帯
でのパルスTIG溶接にも適用することができる。
でのパルス幅変調により溶接電流をピーク電流と
ベース電流とに繰り返し変化させるようにしたた
め、第１図および第２図に示すパルスTIG溶接電
源に比べて変圧器を小形化できるとともに、第２
図に示すようにトランジスタ１０をシリーズレギ
ユレータとして用いたものより変換効率が良く、
並列接続するトランジスタの個数を減らすことが
できるので、電源全体が小形軽量となり、現地工
事用として好適である。また、このパルスTIG溶
接電源はパルス周波数設定部２１で設定するピー
ク、ベース繰返し周波数を変えることにより、
0.5〜20Hzの低周波帯および１〜10kHzの高周波帯
でのパルスTIG溶接にも適用することができる。
第４図ａは本発明を実施するために好適なパル
スTIG溶接電源の他の例を示す。本例は周波数変
調により電流制御を行なうもので、ピーク電流設
定部１８、ベース電流設定部１９からの電流設定
信号をピーク、ベース切換器２０で切換えて誤差
増幅器２２のプラス側入力に加え、電流検出部５
から増幅部１７を介して負帰還される電流検出信
号と電流設定信号との差信号を誤差増幅器２２か
らＶ−Ｆ変換器２６に出力し、差信号の電圧レベ
ルに対応した周波数の信号に変換する。このＶ−
Ｆ変換器２６の出力信号によりベース駆動信号発
生器２５からインバータ部１３のブリツジ接続さ
れた２組のトランジスタに交互にベース駆動信号
を供給し、インバータ出力として、たとえば溶接
電流のピーク電流に対応する区間では1kHz、ベ
ース電流に対応する区間では10kHzに周波数変調
された高周波交流電圧を発生させる。変圧器１４
はリーケージトランスとして構成されており、こ
の変圧器１４に高周波交流電圧を印加すると、比
較的周波数の高いベース電流に対応する区間では
比較的周波数の低いピーク電流に対応する区間よ
りも大きなリアクタンス電圧降下が生じるので、
変圧器１４の出力を整流部１５、平滑用リアクタ
１６で整流、平滑化して得られた出力電流はピー
ク電流とベース電流とに繰り返し変化するパルス
波形となり、パルス周波数設定部２１でピーク、
ベース繰返し周波数を100〜500Hzの範囲に設定す
れば、100〜500Hz帯でのパルスTIG溶接が行なえ
る。第４図ｂはピーク、ベース繰返し周波数を
200Hzとした場合のインバータ部出力波形、第４
図ｃはこの場合の溶接電流波形を模式的に示した
図である。
スTIG溶接電源の他の例を示す。本例は周波数変
調により電流制御を行なうもので、ピーク電流設
定部１８、ベース電流設定部１９からの電流設定
信号をピーク、ベース切換器２０で切換えて誤差
増幅器２２のプラス側入力に加え、電流検出部５
から増幅部１７を介して負帰還される電流検出信
号と電流設定信号との差信号を誤差増幅器２２か
らＶ−Ｆ変換器２６に出力し、差信号の電圧レベ
ルに対応した周波数の信号に変換する。このＶ−
Ｆ変換器２６の出力信号によりベース駆動信号発
生器２５からインバータ部１３のブリツジ接続さ
れた２組のトランジスタに交互にベース駆動信号
を供給し、インバータ出力として、たとえば溶接
電流のピーク電流に対応する区間では1kHz、ベ
ース電流に対応する区間では10kHzに周波数変調
された高周波交流電圧を発生させる。変圧器１４
はリーケージトランスとして構成されており、こ
の変圧器１４に高周波交流電圧を印加すると、比
較的周波数の高いベース電流に対応する区間では
比較的周波数の低いピーク電流に対応する区間よ
りも大きなリアクタンス電圧降下が生じるので、
変圧器１４の出力を整流部１５、平滑用リアクタ
１６で整流、平滑化して得られた出力電流はピー
ク電流とベース電流とに繰り返し変化するパルス
波形となり、パルス周波数設定部２１でピーク、
ベース繰返し周波数を100〜500Hzの範囲に設定す
れば、100〜500Hz帯でのパルスTIG溶接が行なえ
る。第４図ｂはピーク、ベース繰返し周波数を
200Hzとした場合のインバータ部出力波形、第４
図ｃはこの場合の溶接電流波形を模式的に示した
図である。
このパルスTIG溶接電源も第３図の例と同様に
小形軽量化でき、現地工事用に適している。
小形軽量化でき、現地工事用に適している。
発明者らは第３図に示す構成のパルスTIG溶接
電源を用い、ピーク、ベース繰返し周波数を100
〜500Hzの範囲で種々変化させてパルスTIGアー
クを発生させ、従来の直流TIGアークおよびロー
パルスTIGアーク、ハイパルスTIGアークとアー
ク形状および溶接部のビード幅、溶込み深さを比
較してみた。
電源を用い、ピーク、ベース繰返し周波数を100
〜500Hzの範囲で種々変化させてパルスTIGアー
クを発生させ、従来の直流TIGアークおよびロー
パルスTIGアーク、ハイパルスTIGアークとアー
ク形状および溶接部のビード幅、溶込み深さを比
較してみた。
第５図ａは電極径2.4mmφ、アーク長４mmの直
流TIGアーク（平均電流100A、正極性）のアー
ク写真（フイルタ：ND2＋４＋８、絞り速度：
f22、１／60、フイルム：フジカラーＦ）の筆
写図、第５図ｂは同一条件で撮影したピーク、ベ
ース繰返し周波数200Hz、平均電流100A（IP：
200A、IB：60A、正極性）のパルスTIGアークの
アーク写真の筆写図である。後者は前者に比べ電
極直下のアーク柱が集束されている様子が良くわ
かるが、この傾向は繰返し周波数100Hz付近から
顕著に現われる。その理由は明らかでないが、繰
返し周期がある程度短くなると、ピーク電流のピ
ンチ効果により電極直下のアーク圧力が高まるも
のと推測される。
流TIGアーク（平均電流100A、正極性）のアー
ク写真（フイルタ：ND2＋４＋８、絞り速度：
f22、１／60、フイルム：フジカラーＦ）の筆
写図、第５図ｂは同一条件で撮影したピーク、ベ
ース繰返し周波数200Hz、平均電流100A（IP：
200A、IB：60A、正極性）のパルスTIGアークの
アーク写真の筆写図である。後者は前者に比べ電
極直下のアーク柱が集束されている様子が良くわ
かるが、この傾向は繰返し周波数100Hz付近から
顕著に現われる。その理由は明らかでないが、繰
返し周期がある程度短くなると、ピーク電流のピ
ンチ効果により電極直下のアーク圧力が高まるも
のと推測される。
第６図に100〜500HzのパルスTIGアークにより
得られたビード幅、溶込み深さを直流TIGアーク
およびローパルスTIGアーク、ハイパルスTIGア
ークによるビード幅、溶込み深さと比較して示
す。他の溶接条件は次の通りである。
得られたビード幅、溶込み深さを直流TIGアーク
およびローパルスTIGアーク、ハイパルスTIGア
ークによるビード幅、溶込み深さと比較して示
す。他の溶接条件は次の通りである。
平均電流：100A（IP：200A、IB：60A）
電極径：3.2mmφ
アーク長：2.5mm
母 材：ステンレス鋼（SUS304）板厚３mm
溶接速度：250mm／min
この図で明らかなように、100〜500Hzのパルス
TIGアークは同じ平均電流値の直流TIGアークや
ローパルスTIGアークに比べビード幅が比較的狭
く、溶込みの深いビードが得られ、アークの集中
性が良いことを示している。しかも、入熱の低い
ベース電流区間が介在するため、入熱過多になら
ず、割れなどの原因となる周囲への影響を抑える
ことができる。また、100〜500HzのパルスTIGア
ークはピーク、ベース繰返し周期が比較的短いた
め、溶接速度を上げてもベース電流時の浅い溶込
みの影響が出にくく、均一な溶込みが得られた。
TIGアークは同じ平均電流値の直流TIGアークや
ローパルスTIGアークに比べビード幅が比較的狭
く、溶込みの深いビードが得られ、アークの集中
性が良いことを示している。しかも、入熱の低い
ベース電流区間が介在するため、入熱過多になら
ず、割れなどの原因となる周囲への影響を抑える
ことができる。また、100〜500HzのパルスTIGア
ークはピーク、ベース繰返し周期が比較的短いた
め、溶接速度を上げてもベース電流時の浅い溶込
みの影響が出にくく、均一な溶込みが得られた。
ピーク、ベース繰返し周波数の上限を500Hzと
したのは、500Hzを越えるとアーク音が高くなり、
手動TIG溶接では長時間の作業に耐えられないか
らである。
したのは、500Hzを越えるとアーク音が高くなり、
手動TIG溶接では長時間の作業に耐えられないか
らである。
第６図は平均電流100Aの時の実験成績である
が、平均電流を変えて行なつた溶接実験でも第６
図とほぼ同様の傾向が観察された。また、本発明
による非消耗電極式アーク溶接装置はステンレス
鋼だけでなく、銅合金（特に黄銅）の溶接に適用
しても好結果が得られた。
が、平均電流を変えて行なつた溶接実験でも第６
図とほぼ同様の傾向が観察された。また、本発明
による非消耗電極式アーク溶接装置はステンレス
鋼だけでなく、銅合金（特に黄銅）の溶接に適用
しても好結果が得られた。
以上説明したようにピーク、ベース繰返し周波
数を100〜500Hzに設定した本発明の非消耗電極式
アーク溶接装置によれば、従来の直流TIGアーク
やローパルスTIGアークに比べアークの集中性が
増し、入熱過多による周囲への熱影響を抑えてよ
り深い溶込みを得るのに適しており、また溶込み
の均一性をそこなわずに溶接速度を上げて作業能
率を増進することができ、アーク音も作業に支障
のない程度に抑えることができる。したがつて、
第３図または第４図に示すような可変周波数のパ
ルスTIG溶接電源を用い、必要に応じてローパル
スTIG溶接やハイパルスTIG溶接と使い分けるこ
とにより、１台の溶接機で現地工事に要求される
薄板から厚板までの各種継手の溶接や上向、立向
などを含む全姿勢溶接により良く適応した溶接施
工ができる。
数を100〜500Hzに設定した本発明の非消耗電極式
アーク溶接装置によれば、従来の直流TIGアーク
やローパルスTIGアークに比べアークの集中性が
増し、入熱過多による周囲への熱影響を抑えてよ
り深い溶込みを得るのに適しており、また溶込み
の均一性をそこなわずに溶接速度を上げて作業能
率を増進することができ、アーク音も作業に支障
のない程度に抑えることができる。したがつて、
第３図または第４図に示すような可変周波数のパ
ルスTIG溶接電源を用い、必要に応じてローパル
スTIG溶接やハイパルスTIG溶接と使い分けるこ
とにより、１台の溶接機で現地工事に要求される
薄板から厚板までの各種継手の溶接や上向、立向
などを含む全姿勢溶接により良く適応した溶接施
工ができる。
本発明は非消耗電極を用いるプラズマ溶接に適
用しても、上記と同様な効果を期待できる。
用しても、上記と同様な効果を期待できる。
第１図ａは従来のローパルスTIG溶接電源を示
すブロツク図、同図ｂはその溶接電流波形図、第
２図ａは従来のハイパルスTIG溶接電源を示すブ
ロツク図、同図ｂはその溶接電流波形図、第３図
ａは本発明を実施するためのパルスTIG溶接電源
の一例を示すブロツク図、同図ｂはそのインバー
タ部出力波形図、同図ｃは溶接電流波形図、第４
図ａは本発明を実施するためのパルスTIG溶接電
源の他の例を示すブロツク図、同図ｂはそのイン
バータ部出力波形図、同図ｃは溶接電流波形図、
第５図ａ，ｂは直流TIGアークと本発明によるパ
ルスTIGアークのアーク写真の筆写図、第６図は
パルスTIGアークのピーク、ベース繰返し周波数
を変化させて得られたビード幅、溶込み深さの実
測値を示すグラフである。 １…商用交流電源、５…電流検出部、６…TIG
アーク負荷、１２…整流部、１３…インバータ
部、１４…変圧器、１５…整流部、１６…平滑用
リアクタ、１７…増幅部、１８…ピーク電流設定
部、１９…ベース電流設定部、２０…ピーク・ベ
ース切換器、２１…パルス周波数設定部、２２…
誤差増幅器、２３…比較器、２４…鋸歯状波発生
器、２５…トランジスタのベース駆動信号発生
部、２６…Ｖ−Ｆ変換器。
すブロツク図、同図ｂはその溶接電流波形図、第
２図ａは従来のハイパルスTIG溶接電源を示すブ
ロツク図、同図ｂはその溶接電流波形図、第３図
ａは本発明を実施するためのパルスTIG溶接電源
の一例を示すブロツク図、同図ｂはそのインバー
タ部出力波形図、同図ｃは溶接電流波形図、第４
図ａは本発明を実施するためのパルスTIG溶接電
源の他の例を示すブロツク図、同図ｂはそのイン
バータ部出力波形図、同図ｃは溶接電流波形図、
第５図ａ，ｂは直流TIGアークと本発明によるパ
ルスTIGアークのアーク写真の筆写図、第６図は
パルスTIGアークのピーク、ベース繰返し周波数
を変化させて得られたビード幅、溶込み深さの実
測値を示すグラフである。 １…商用交流電源、５…電流検出部、６…TIG
アーク負荷、１２…整流部、１３…インバータ
部、１４…変圧器、１５…整流部、１６…平滑用
リアクタ、１７…増幅部、１８…ピーク電流設定
部、１９…ベース電流設定部、２０…ピーク・ベ
ース切換器、２１…パルス周波数設定部、２２…
誤差増幅器、２３…比較器、２４…鋸歯状波発生
器、２５…トランジスタのベース駆動信号発生
部、２６…Ｖ−Ｆ変換器。
Claims (1)
- １ ピーク電流とベース電流とのパルス変化から
なる溶接電流を使用する非消耗電極式アーク溶接
装置において、直流電圧を高周波交流電圧に変換
するインバータ部と、前記ピーク、ベース繰返し
周波数を設定するパルス周波数設定部と、このパ
ルス周波数設定部からの選択信号により前記ピー
ク電流とベース電流との切換えを行う切換え器
と、前記溶接電流を検出する電流検出部と、この
電流検出部からの検出信号と前記切換え器からの
出力信号との差信号の大きさに応じて前記インバ
ータ部から出力される信号のパルス幅を制御する
制御回路を有することを特徴とする非消耗電極式
アーク溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21552182A JPS59107774A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 非消耗電極式アーク溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21552182A JPS59107774A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 非消耗電極式アーク溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107774A JPS59107774A (ja) | 1984-06-22 |
| JPH0241394B2 true JPH0241394B2 (ja) | 1990-09-17 |
Family
ID=16673789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21552182A Granted JPS59107774A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 非消耗電極式アーク溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107774A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4665299A (en) * | 1984-09-28 | 1987-05-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Arc welding power source with response delay compensating control |
| JP2005111539A (ja) * | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Daihen Corp | プラズマアーク溶接方法 |
| JP5234042B2 (ja) * | 2010-04-07 | 2013-07-10 | 株式会社デンソー | アーク溶接方法およびその装置 |
| CN103182592A (zh) * | 2011-12-28 | 2013-07-03 | 哈尔滨学兴科技开发有限公司 | 一种交直流混合焊接方法及装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5292840A (en) * | 1976-02-02 | 1977-08-04 | Hitachi Ltd | Different material joint*steel to copper or copper alloy* and method of their welding |
| JPS5947632B2 (ja) * | 1978-12-12 | 1984-11-20 | 石川島播磨重工業株式会社 | 全姿勢ｔｉｇ溶接方法 |
| JPS56122671A (en) * | 1980-03-05 | 1981-09-26 | Hitachi Ltd | High-frequency pulse tig welding method |
| JPS56131071A (en) * | 1980-03-18 | 1981-10-14 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | All position tig welding method |
-
1982
- 1982-12-10 JP JP21552182A patent/JPS59107774A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59107774A (ja) | 1984-06-22 |
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