JPH035076A - 交流ティグ溶接方法および装置 - 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〕 本発明は交流ティグ溶接方法および装置に係シ・特にア
ルミニウムおよびその合金などの溶接作業性を向上させ
るのに好適な交流ティグ溶接方法お・よび装置に関する
。

〔従来の技術〕

従来、交流ティグ溶接において溶込み深さの制御をする
場合、たとえば特開昭５４−１２１２５・５号公報に記
載されているように、棒マイナス（以下、ＥＮと略す。

）電流の平均値と棒プラス（。

以下、ＥＰと略す。）電流の平均値との比率を変。

化させていた。また、最近の溶接電源のインバータ化に
ともない、たとえば特開昭６３−１３６７７号公報に記
載されているように、ＥＰｔ流とＥｌ。

Ｎ期間を一定とし、ＥＮ電流で溶込み深さを制御する方
法も提案されている。すなわち、集中したアークが得ら
れるＥＮ期間と分散したアークとなるＥＰ期間の時間比
率や電流値などを変えることによって、アークの集中度
を制御し、溶込み深さ、クリーニング幅を変化させてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

第６図は、商用周波数での交流溶接とＥＮ直流溶接にお
けるアークの集中性を比較する手段とし・て、アーク圧
力を測定した結果を示すものである・、。

同図から、交流溶接ではＥＮ直流溶接にくらべ、アーク
が広がシ、アーク圧力は１／２以下である・ことがわか
る。

すなわち、交流溶接では、陰極点が電極に形成されるこ
とによシ集中したアークとなるＥＮ期間、。

と、陰極点が母材表面を不規則に移動することに。

よシ分散したアークとなるＥＰ期間を交互に繰返。

すため、ＥＮ期間のみの直流溶接にくらべ、アークの集
中性が低下する。

この結果、溶接電流を小さくする必要がある操、合、ア
ークが集中せず、溶接作業性が悪いという問題点があっ
た。

しかしながら、上記した２つの公知例において前者は交
流周波数がアークの集中性に与える影響量比率を小さく
することによシアークの集中性を向上させることができ
るが、クリーニング幅も減少するため、プローホールや
ピットなどの溶接欠陥が発生しやすくなる。この結果、
ＥＰ期間比率を小さくするにしても限度がある。

すなわち、従来は交流周波数がアークの集中性に及ぼす
影響、あるいは、溶接電流に対する最適交流周波数につ
いて検討されていなかった。

本発明の目的は、上記した課題を解決し、アルミニウム
またはアルミニウムの合金などの交流テ、。

イブ溶接において、小電流域でのアークの集中性を向上
させ、小電流域から大電流域に至るまで、。

溶接作業性を向上させるのに好適な交流ティグ溶接方法
および装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、さらに溶接試験を重ね、交流周波数が溶接
作業性に及ぼす影響について調べた給米上記した課題は
、溶接電流に連動させて交流周波数を変化させるように
制御することによシ解決てきることを見出した。

すなわち、交流周波数を、本発明の一実施例である第２
図の特性曲線（イ〕のように、溶接電流゛が増加するに
つれて指数関数的に減少するように。

制御する。

〔作　用〕　　　　　　　　　　　　　　５交流周波数
を一定にしておき、溶接電流を変化させると、第４図に
示すように、電極直下のアーク圧力（以下、最大アーク
圧力と呼ぶ。）は、溶接電流が大きくなるにつれて大き
くなる。

一方、溶接電流を一定にしておき、交流周波数０を変化
させると、第５図に示すように、最大アー・り圧力は、
交流周波数が高くなるにつれて高くなり、ＥＮｌＮ溶流
の最大アーク圧力に近付く。

従って、溶接電流に対する交流周波数を第２図・の特性
曲線（イ）のように制御すると、アークが５集中しない
小電流域では交流周波数が高いことに。

よシアークは集中し、また、アークが集中しすぎ。

る大電流域では交流周波数が低いことによシアン。

グーカットなどの発生を防止することができる。。

〔実施例〕

第１図は本発明を実施するための溶接装置の一例を示す
ものである。

同図において、１は商用周波数の交流を直流に整流する
入力側整流器。２はＭＯＳ−ＦＥＴで構・成された入力
側インバータで、上記直流’（ｉ−２０ｋ’・Ｈｚ程度
の高周波交流に変換する。３は上記高周波交流のパルス
幅を制御するパルス幅制御回路。４は溶接トランスで、
入力側は上記入力側インバータに接続されている。５は
溶接トランス４の出力側に接続された出力側整流器で、
上記高周波交流・を再び直流に変換する。６は電流検出
器。７は出力側整流器５で整流された直流出力を平滑に
するための直流リアクタ。８は交流溶接を行うため、直
流を再び交流に変換するための出力側インバータ。なお
、出力側インバータ８は、後述する交流１、周波数設定
器９と、可変のＥＰ期間比率設定器１０〔ただし、ＥＰ
期間比率＝ＥＰ期間／（ＥＰ期間十ＥＮ期間）〕で設定
される矩形波発生器１１からの信号に基づき、駆動回路
１２によ逆制御さ１５との間に交流出力を印加する。

１６は溶接電流設定器で、誤差増幅器１７を介してパル
ス幅制御回路３に接続されるとともに、関数発生器１８
を介して交流周波数設定器９に！！続されている。

そして、交流周波数設定器９の出力は、溶接電流設定器
１６で設定された溶接電流値に基づく所定の周波数制御
信号を発生する関数発生器１８に・よ逆制御される。す
なわち、交流周波数設定器９・が設定する交流周波数は
、溶接電流設定器１６に０設定される溶接電流値に連動
して、第２図の特性曲線（イ）で示すように指数関数的
に変化する。。

また、誤差増幅器１７には電流検出器６が接続されてお
り、出力側整流器５から出力され出力側インバータ８に
入力される電流の値が検出されて。

誤差増幅器１７に入力される。そして、溶接時、誤差増
幅器１７は、電流検出器６によシ検出した電流値と、溶
接電流設定器１６にょシ設定された溶接電流値に対応す
る電流値とを比較し、電流積。

吊器６を流れる電流値の平均値が溶接電流値に料１゜応
する電流値になるように、パルス幅制御回路３を制御す
る。従って、交流周波数設定器９で設定する周波数の高
低にかかわらず、電流検出器６を流れる電流値の平均値
は溶接電流値に対応する電流値に維持される。

１９は交流周波数を微調整する調整器で、溶接作業者は
交流周波数設定器９で設定された交流周波数を微調整す
ることができる。

そして、溶接前にあらかじめ溶接電流設定器１６により
溶接直流を、また、ＥＰ期間比率設定器、・１０により
クリーニング幅を左右するＥＰ期間を設定してから溶接
する。

以下、溶接時におけるアークの集中性と、溶接後のビー
ド外観を評価した第３図を用いて、結果。

について説明する。なお、同図には、本発明を適−１用
した交流ティグ溶接方法の結果だけでなく、溶。

接電流と交流周波数とをそれぞれ変えて溶接した他の溶
接結果も同時に示しである。また、ＥＰ期間比率は３０
チである。

曲線Ａ上の各点は、本発明を適用した場合の溶同図の特
性曲線（ロ）のように直線的に変化させてもよい。さら
に、いくつかの直線または曲線あるいは直線と曲線を組
合わせてもよいし、段階的に変化させるようにしてもよ
い。

なお、領域（う）において、曲線（ｂ）に近付）ける方
が、すなわち、交流周波数を高く設定する・方が、アー
クの集中性が良好で、すみ肉溶接など・での券半作業性
が良い。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明では、溶接電流に１（１連
動させて交流周波数を変化させるようにした。

すなわち、アークの集中性に乏しい小電流域では。

交流周波数を高くすることによシアークの集中性。

が向上し、アークの集中が過大となる大電流域でができ
る。従って、溶接電流の全範囲にわたシ、最適なアーク
状態を自動的に実現することができるから、溶接作業性
が大幅に向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための溶接装置の一例を示
す図。第２図は溶接電流に対する交流周波数の関係を示
す特性曲線の実施何回。第３図は溶接時におけるアーク
の集中性と、溶接後のビー・。 ド外観を評価した図。第４図は溶接電流と最大アーク圧
力の関係を説明するための図。第５図は、。 交流周波数と最大アーク圧力の関係全説明するための図
。第６図はティグ溶接におけるアーク圧力を示す図であ
る。 １・・・入力側整流器、　　２・・・入力側インバータ
０．３・・・パルス幅制御回路、　　４・・・溶接トラ
ンス、接電施設定器、　１７・・・誤差増幅器、　１８
・・・関数発生器、　　１９・・・調整器。 〔ｚＩ−１）ｖＴ撫γで 図 り 裔 ＼Ｏ 箸

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非消耗性の電極と母材との間に交流出力を印加する
   交流テイグ溶接方法において、溶接電流に連動させて交
   流周波数を変化させることを特徴とする交流テイグ溶接
   方法。 ２　溶接電流の増／減に連動させて交流周波数を低／高
   に変化させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の交流テイグ溶接方法。 ３、交流周波数の最高値が商用交流周波数よりも高いこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の交流テイグ溶接方法。 ４、交流周波数の最低値が商用交流周波数であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の交
   流テイグ溶接方法。 ５、交流周波数の最低値が商用交流周波数よりも低いこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の交流テイグ溶接方法。 ６、非消耗性の電極と母材との間に交流出力を印加する
   交流テイグ溶接装置において、溶接電流設定器と、溶接
   電流設定器に接続され、溶接電流設定器の設定値に応じ
   た直流出力を出力する直流電源と、直流電源に接続され
   直流出力を交流出力に変換する変換手段と、変換手段に
   接続され交流出力の周波数を設定する周波数設定器と、
   溶接電流設定器に接続され溶接電流設定器の設定器に応
   じた関数を発生する関数発生器とからなり、関数発生器
   と周波数設定器とを接続したことを特徴とする交流テイ
   グ溶接装置。 ７、交流出力の１周期内において、電極プラスの期間と
   電極マイナスの期間とを設定する期間比率設定器を変換
   手段に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第６項
   記載の交流テイグ溶接装置。 ８、関数発生器で定まる交流周波数を増減する調整器を
   周波数設定器に接続したことを特徴とする特許請求の範
   囲第６項または第７項に記載の交流テイグ溶接装置。