JPH11285827A - パルスｍａｇ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アーク力や熱衝撃（局部に瞬間的に投入さ
れる熱量）が強くなり、板厚が１［mm］未満の極薄板の
溶接では溶け落ちが発生することがあり、規則正しい波
形状の「うろこ状ビード」外観を得ることができない。
また、ギャップの存在する突き合わせや重ね継ぎ手の溶
接に対してギャップ裕度がない。 【解決手段】 本発明の溶接方法は、後述する図６、
図１１及び図１６に示すように、複数１パルス１溶滴移
行又は１パルス１溶滴移行となるピーク電流値、パルス
周期、パルス通電時間及びベース電流値を設定してアー
ク長を短くするパルス電流群と、１パルス１溶滴移行又
は１パルス複数溶滴移行となるピーク電流値、パルス周
期、パルス通電時間及びベース電流値を設定してアーク
長を長くするパルス電流群とを周期的に繰り返すと共
に、上記２つのパルス電流群のうちの一方又は両方のパ
ルス電流群のベース電流からピーク電流までの立ち上が
り時間及びパルス電流からベース電流までの立ち下がり
時間を１［ms］乃至３［ms］の範囲内に設定したアーク
力の弱いスプレー移行を形成する溶接方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１パルス電流群
と第２パルス電流群とを周期的に切り換えたパルス電流
を通電して溶接するパルスＭＡＧ溶接方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、アルミニウム及びアルミニウム合
金（以下、アルミニウムという）が、建築構造物の内
装、車両、輸送機器等に広く使われるようになってきて
いる。これらの溶接継手が、そのままこれらの構造物の
外面を形成しているので、溶接継手の溶接強度が要求さ
れるだけでなく、最近、溶接ビードの外観が良好である
ことも要求されるようになっている。

【０００４】また、構造物の多様化にともなって、板厚
が１［mm］以下のアルミニウムを溶接する要求も増加し
ている。そこで、溶接ビード外観が良好であるアーク溶
接方法として、フィラワイヤを添加するティグ溶接方法
が広く採用されている。

【０００６】図１は、従来のティグフィラアーク溶接方
法により溶接した規則正しい波形状の「うろこ状ビー
ド」の外観を示す図である。このフィラワイヤ添加ティ
グ溶接方法（以下、ティグフィラアーク溶接という）で
溶接すると、図１に示すように、規則正しい波形状のビ
ード外観（以下、「うろこ状ビード」という）が得られ
る。

【０００８】この溶接ビードの外観は、ミグアーク溶接
方法の溶接ビードよりも美観性があり、板厚が１［mm］
以下のアルミニウムであっても、溶け落ち等の溶接不良
が発生することなく溶接することができる。

【００１０】しかし、このティグフィラアーク溶接方法
は、消耗電極を溶融するミグアーク溶接方法に比べて、
溶接速度が遅いために生産効率が悪い。したがって、溶
接速度の速いミグアーク溶接方法によって、ティグフィ
ラアーク溶接方法における「うろこ状ビード」に近い溶
接ビード外観を得ようとする提案がなされている。

【００１２】（従来技術１）従来技術１は、特開昭６２
−２７９０８７に開示されたパルスミグ溶接方法であっ
て、ベース電流又はベース電圧をスプレー移行と短絡移
行とに切り換えることによって、アルミニウムの薄板で
も溶け落ちを生じさせることなく「うろこ状ビード」を
形成しようとするものである。

【００１４】図２は、従来技術のミグ溶接によって溶接
したスパッタが付着し波形状が明確でない「うろこ状ビ
ード」外観を示す図である。

【００２０】（従来技術２）図３は、本出願人が出願し
て特開平４−３３３３６８に開示された技術（以下、従
来技術２という）であって、第１パルス電流群と第２パ
ルス電流群とを周期的に切り換えたパルスＭＡＧ溶接方
法の溶接電流波形を示す図である。同図（Ａ）は、第１
パルス電流群通電期間Ｔ１と第２パルス電流群通電期間
Ｔ２とで周期的に切り換えたときに、アーク電圧が高い
値Ｈと低い値Ｌとの間で周期的に変化する平均アーク電
圧ＨＰを示す図であり、同図（Ｂ）は、第１パルス電流
群通電期間Ｔ１と第２パルス電流群通電期間Ｔ２とで周
期的に切り換えたときに、第１パルス電流群ＰＣ１及び
第２パルス電流群ＰＣ２の溶接電流Ｉの瞬時値を示す図
である。

【００２２】この従来技術２の溶接方法は、同図（Ｂ）
に示すように、第１パルス電流群ＰＣ１のピーク電流値
Ｉp1、ピーク電流通電周期Ｄ１、ピーク電流通電時間Ｔ
p1及びベース電流値Ｉb1の４つのパルス条件を、１パル
ス１溶滴移行又は複数１パルス１溶滴移行する値に設定
しておき、第２パルス電流群ＰＣ２のピーク電流値Ｉp
2、ピーク電流通電周期Ｄ２、ピーク電流通電時間Ｔp2
及びベース電流値Ｉb2の４つのパルス条件の１つ以上
を、１パルス１溶滴移行又は１パルス複数溶滴移行する
範囲に切り換えて、ワイヤ突き出し長を増減させること
によってアーク長を周期的に増減させて溶接する方法で
ある。上記の通電期間を周期的に切り換えることによっ
て、溶接中にワイヤ送給速度と溶融速度とがアンバラン
スになってアーク長が増減したときに、このアーク長の
増減を検出して、４つのパルス条件のいずれか１つ以上
を制御してアーク長を復帰させることによって、「うろ
こ状ビード」に近い溶接ビード外観を得ようとするもの
である。

【００２４】図３に示す従来技術２の溶接方法は、第１
パルス電流群ＰＣ１及び第２パルス電流群ＰＣ２の各ピ
ーク電流に同期して溶滴移行をさせながらアーク長をワ
イヤ突き出し長の範囲内で増減させることによって、板
厚１. ５［mm］までのアルミニウムの重ね継手、突合わ
せ継手等の溶接において、ギャップが存在しても良好な
溶接部を得ることができる。

【００３０】図４は、矩形波パルスの強いアーク力及び
熱衝撃によって、アルミニウム被溶接材表面の酸化皮膜
中に吸着している水分、油分等が、溶融池周辺の広い範
囲で除去されるために、溶接進行中にクリーニング領域
が広がっていることを説明する図である。

【００３２】このようにクリーニング領域が広がるため
に、実際のアーク放電電圧が上昇して、定電圧特性の溶
接電源では、アーク電圧フィードバックによって出力電
圧が減少し、ワイヤ先端と溶融池表面との距離に相当す
る見かけのアーク長が短くなる。そこで、常時、アーク
長を監視しながら出力電圧設定の修正をしなければなら
なかった。なお、同図において、ＢＷは溶接ビード幅で
あり、ＣＬはクリーニング幅である。

【００４０】図５は、ベース電流からピーク電流までの
立ち上がり（以下、立ち上がりという）及びピーク電流
からベース電流までの立ち下り（以下、立ち下りとい
う）を説明する溶接電流波形を示す図である。同図にお
いて、Ｔupは、ベース電流Ｉｂからピーク電流Ｉｐまで
の立ち上がり時間を示し、Ｔdownは、ピーク電流Ｉｐか
らベース電流Ｉｂまでの立ち下り時間を示す。

【００４５】（従来技術３）従来技術３の方法は、特開
平２−２６８９７１に開示されたパルスＭＡＧ溶接方法
であって、図５に示すように、立ち上がり時間Ｔup及び
立ち下り時間Ｔdownをワイヤの材質、直径及びワイヤ送
給速度に応じて設定して安定なスプレー移行を得ること
によってビード外観、アーク音等の溶接官能の改善をし
ようとするものである。

【００５０】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術１の
溶接方法は、スプレー移行と短絡移行とが周期的に繰り
返され、短絡移行時にワイヤ先端が溶融池に接触して溶
滴が移行するために、図２に示すような溶接ビード外観
であって、図１に示すような「うろこ状ビード」が得ら
れていない。

【００５２】前述した従来技術２の溶接方法は、第１パ
ルス電流群ＰＣ１及び第２パルス電流群ＰＣ２は、各パ
ルスの立ち上がり時間及び立ち下がり時間が極短時間の
矩形波パルスで実施しているために、アーク力、熱衝撃
（局部に瞬間的に投入される熱量）等が強くなり、板厚
が１［mm］未満の極薄板の溶接では、溶け落ちが発生す
ることがあり、規則正しい波形状の「うろこ状ビード」
外観を得ることができない。

【００５４】前述した従来技術３の方法は、従来技術１
又は従来技術２のように、パルス条件を周期的に変化さ
せていないので、本発明の主たる目的であるアーク長を
増減させティグ溶接のような「うろこ状ビード」外観を
得ることができない。また、ギャップの存在する突き合
わせ、重ね継ぎ手の溶接に対してギャップ裕度がない等
の欠点がある。

【００５６】課題を解決するための要件は、つぎのとお
りである。 （１）スパッタの発生を防止する。そのために、短絡移
行をさせないでスプレー移行だけで溶接する。 （２）薄い被溶接材であっても溶け落ちが生じないよう
に、またアルミニウムの溶接中にクリーニング領域の変
化が生じないように、被溶接材に加わるアーク力又は熱
衝撃を少なくする。そのために、立ち上がり時間及び立
ち下がり時間を長くした台形波のピーク電流を使用す
る。

【００５８】（３）明確な波形状の「うろこ状ビード」
外観を得るために、またギャップの大なる溶接継ぎ手で
も良好な溶接結果を得るために、周期的にアーク長を大
きく変化させる。そのために、溶滴の移行回数を小にし
てアーク長を小にする期間と溶滴の移行回数を大にして
アーク長を大にする期間とを周期的に変化させる。

【００６０】本発明の溶接方法において、パルスＭＡＧ
溶接方法とは、シールドガスの成分として、アルゴンガ
ス又はヘリウムガス（以下、不活性ガスという）又は不
活性ガスに５％以下の酸素、炭酸ガス等の活性ガスを混
合したガスを使用するＭＩＧ溶接方法及び不活性ガスに
２０％以下の活性ガスを混合したガスを使用したＭＡＧ
溶接方法をいう。

【００６１】

【課題を解決するための手段】本発明の溶接方法は、後
述する図６、図１１及び図１６に示すように、複数１パ
ルス１溶滴移行又は１パルス１溶滴移行となるピーク電
流値、パルス周期、パルス通電時間及びベース電流値を
設定してアーク長を短くするパルス電流群と、１パルス
１溶滴移行又は１パルス複数溶滴移行となるピーク電流
値、パルス周期、パルス通電時間及びベース電流値を設
定してアーク長を長くするパルス電流群とを周期的に繰
り返すと共に、上記２つのパルス電流群のうちの一方又
は両方のパルス電流群のベース電流からピーク電流まで
の立ち上がり時間及びパルス電流からベース電流までの
立ち下がり時間を１［ms］乃至３［ms］の範囲内に設定
したアーク力の弱いスプレー移行を形成するパルスＭＡ
Ｇ溶接方法である。

【００６２】本発明の第２の溶接方法は、後述する図６
に示すように、複数１パルス１溶滴移行又は１パルス１
溶滴移行となるピーク電流値、パルス周期、パルス通電
時間及びベース電流値を設定してアーク長を短くすると
共に、ベース電流からピーク電流までの立ち上がり時間
及びパルス電流からベース電流までの立ち下がり時間を
１［ms］乃至３［ms］の範囲内に設定したアーク力の弱
いスプレー移行を形成する第１パルス電流群と、１パル
ス１溶滴移行又は１パルス複数溶滴移行となるピーク電
流値、パルス周期、パルス通電時間及びベース電流値を
設定してアーク長を長くすると共に、ベース電流からピ
ーク電流までの立ち上がり時間及びパルス電流からベー
ス電流までの立ち下がり時間を極短時間の矩形波パルス
としたアーク力の強いスプレー移行を形成する第２パル
ス電流群とを周期的に繰り返すパルスＭＡＧ溶接方法で
ある。

【００６３】本発明の第３の溶接方法は、後述する図１
１に示すように、複数１パルス１溶滴移行又は１パルス
１溶滴移行となるピーク電流値、パルス周期、パルス通
電時間及びベース電流値を設定してアーク長を短くする
と共に、ベース電流からピーク電流までの立ち上がり時
間又はパルス電流からベース電流までの立ち下がり時間
が極短時間の矩形波パルスにしたアーク力の強いスプレ
ー移行を形成する第１パルス電流群と、１パルス１溶滴
移行又は１パルス複数溶滴移行となるピーク電流値、パ
ルス周期、パルス通電時間及びベース電流値を設定して
アーク長を長くすると共に、ベース電流からピーク電流
までの立ち上がり時間及びパルス電流からベース電流ま
での立ち下がり時間を１［ms］乃至３［ms］の範囲内に
設定したアーク力の弱いスプレー移行を形成する第２パ
ルス電流群とを周期的に繰り返すパルスＭＡＧ溶接方法
である。

【００６４】本発明の第４の溶接方法は、後述する図１
６に示すように、複数１パルス１溶滴移行又は１パルス
１溶滴移行となるピーク電流値、パルス周期、パルス通
電時間及びベース電流値を設定してアーク長を短くする
と共に、立ち上がり時間及び立ち下がり時間を１［ms］
乃至３［ms］の範囲内に設定したアーク力の弱いスプレ
ー移行を形成する第１パルス電流群と、１パルス１溶滴
移行又は１パルス複数溶滴移行となるピーク電流値、パ
ルス周期、パルス通電時間及びベース電流値を設定して
アーク長を長くすると共に、立ち上がり時間及び立ち下
がり時間を１［ms］乃至３［ms］の範囲内に設定したア
ーク力の弱いスプレー移行を形成する第２パルス電流群
とを周期的に繰り返すパルスＭＡＧ溶接方法である。

【００７０】

【発明の実施の形態】本発明の溶接方法は、後述する図
６、図１１及び図１６に示すように、複数１パルス１溶
滴移行又は１パルス１溶滴移行となるピーク電流値、パ
ルス周期、パルス通電時間及びベース電流値を設定して
アーク長を短くするパルス電流群と、１パルス１溶滴移
行又は１パルス複数溶滴移行となるピーク電流値、パル
ス周期、パルス通電時間及びベース電流値を設定してア
ーク長を長くするパルス電流群とを周期的に繰り返すと
共に、上記２つのパルス電流群のうちの一方又は両方の
パルス電流群のベース電流からピーク電流までの立ち上
がり時間及びパルス電流からベース電流までの立ち下が
り時間を１［ms］乃至３［ms］の範囲内に設定したアー
ク力の弱いスプレー移行を形成するパルスＭＡＧ溶接方
法である。

【００８０】

【実施例】（実施例１）図６は、アーク力が弱くなるよ
うにピーク電流の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を
設定すると共に、平均アーク電圧が低くなるように設定
した第１パルス電流群と、アーク力が強い矩形波ピーク
電流を第１パルス電流群よりも平均アーク電圧が高くな
るように設定した第２パルス電流群とを周期的に切り換
えて溶接するパルスＭＡＧ溶接方法の溶接電流波形を示
す図である。

【００８２】この図６の溶接方法は、消耗電極を一定の
ワイヤ送給速度で送給し、同図（Ａ）に示すように、第
１パルス電流群ＰＣ１と第２パルス電流群ＰＣ２とを、
第１パルス電流群通電期間Ｔ１と第２パルス電流群通電
期間Ｔ２とで周期的に切り換えて溶接するパルスＭＡＧ
溶接方法において、同図（Ｂ）に示すように、アーク力
が弱くなるようにピーク電流の立ち上がり時間及び立ち
下がり時間を設定すると共に、平均アーク電圧ＨＰが低
くなるように設定した第１パルス電流群ＰＣ１と、アー
ク力が強い矩形波ピーク電流を第１パルス電流群よりも
平均アーク電圧ＨＰが高くなるように設定した第２パル
ス電流群ＰＣ２とを周期的に切り換えて溶接する方法で
ある。図６の符号の説明は、図３及び図５と同じであ
る。

【００９０】（実施例１の１）図７は、Ｖ型開先突き合
わせ開先のルートギャップＲＧを変化させて本発明の方
法及び従来技術によって、アルミニウム合金材を溶接し
た場合において、初層溶接の可能範囲を比較した初層溶
接可能範囲比較図である。同図（Ａ）はＶ型開先突き合
わせ開先のルートギャップＲＧを示す図である。同図
（Ｂ）は、同図（Ａ）に示すルートギャップＲＧを変化
させて本発明の方法及び従来技術によって、アルミニウ
ム合金材のＶ型開先突き合わせ溶接をした場合の初層溶
接の可能範囲を比較した初層溶接可能範囲比較図であ
る。

【００９１】同図（Ｂ）のように、従来技術２では最大
１．５［mm］のルートギャップＲＧまで、従来技術３で
は最大０．５［mm］のルートギャップＲＧまでしか溶接
ができないが、本発明では最大４［mm］のルートギャッ
プＲＧまで溶接が可能となっている。

【００９２】このときの溶接条件は、消耗電極が、直径
１．２［mm］のＡｌ−Ｍｇ合金ワイヤ（Ａ５３５６）で
あり、被溶接材が、同図（Ａ）に示すＶ型開先突き合わ
せ溶接の開先加工をした板厚２０［ｍｍ］のＡｌ−Ｍｇ
合金（Ａ５０８３）であり、平均溶接電流値が５０
［Ａ］乃至２００［Ａ］で、平均溶接電圧が１７［Ｖ］
乃至２２［Ｖ］である。

【００９３】図８は、図７のアルミニウム合金材のＶ型
開先突き合わせ溶接のパルス条件を示す図である。パル
ス条件は図８に示すとおりである。

【００９４】上記のように、本発明の第１の溶接方法
は、アーク力が強い矩形波ピーク電流の第２パルス電流
群を通電させると共にアーク長を大にして深い溶け込み
を得ることによって厚板のルート部を確実に溶融させた
後で、アーク力が弱い立ち上がり時間及び立ち下がり時
間のピーク電流の第１パルス電流群を通電させると共に
アーク長を小にして浅い溶け込みを得ることによって、
第２パルス電流群で溶融したルート部の溶け落ちを防ぐ
ことができる。

【００９５】（実施例１の２）図９は、Ｖ型開先突き合
わせ開先のルートギャップＲＧを変化させて本発明の方
法及び従来技術によって、軟鋼板を溶接した場合におい
て、初層溶接の可能範囲を比較した初層溶接可能範囲比
較図である。同図（Ａ）は、図７と同様に、Ｖ型開先突
き合わせ開先のルートギャップＲＧを示す図である。同
図（Ｂ）は、同図（Ａ）に示すルートギャップＲＧを変
化させて本発明の方法及び従来技術によって、軟鋼板の
Ｖ型開先突き合わせ溶接をした場合の初層溶接の可能範
囲を比較した初層溶接可能範囲比較図である。

【００９６】同図（Ｂ）のように、従来技術２では最大
１．０［mm］のルートギャップＲＧまで、従来技術３で
は最大０．５［mm］のルートギャップＲＧまでしか溶接
ができないが、本発明では最大３［mm］のルートギャッ
プＲＧまで溶接が可能となっている。

【００９７】このときの溶接条件は、消耗電極が、直径
１．２［mm］の軟鋼ワイヤ（ＪＩＳのＹＧＷ１１）であ
り、被溶接材が、同図（Ａ）に示すＶ型開先突き合わせ
溶接の開先加工をした板厚１６［ｍｍ］の軟鋼板（ＳＳ
４００）であり、平均溶接電流値が１２０［Ａ］乃至２
５０［Ａ］で、平均溶接電圧が２２［Ｖ］乃至２５
［Ｖ］である。

【００９８】図１０は、図９の軟鋼板のＶ型開先突き合
わせ溶接のパルス条件を示す図である。パルス条件は図
１０に示すとおりである。

【００９９】上記のように、軟鋼板の溶接においても、
前述したアルミニウム合金材と同様に、本発明の第１の
溶接方法は、アーク力が強い矩形波ピーク電流の第２パ
ルス電流群を通電させると共にアーク長を大にして深い
溶け込みを得ることによって厚板のルート部を確実に溶
融させた後で、アーク力が弱い立ち上がり時間及び立ち
下がり時間のピーク電流の第１パルス電流群を通電させ
ると共にアーク長を小にして浅い溶け込みを得ることに
よって、第２パルス電流群で溶融したルート部の溶け落
ちを防ぐことができる。

【０１００】（実施例２）図１１は、アーク力が強い矩
形波ピーク電流の第１パルス電流群と、アーク力が弱く
なるようにピーク電流の立ち上がり時間及び立ち下がり
時間を設定すると共に平均アーク電圧が第１パルス電流
群よりも高くなるように設定した第２パルス電流群とを
周期的に切り換えて溶接するパルスＭＡＧ溶接方法の溶
接電流波形を示す図である。

【０１０１】この図１１の溶接方法は、消耗電極を一定
のワイヤ送給速度で送給し、同図（Ａ）に示すように、
第１パルス電流群ＰＣ１と第２パルス電流群ＰＣ２と
を、第１パルス電流群通電期間Ｔ１と第２パルス電流群
通電期間Ｔ２とで周期的に切り換えて溶接するパルスＭ
ＡＧ溶接方法において、同図（Ｂ）に示すように、アー
ク力が強い矩形波ピーク電流の第１パルス電流群ＰＣ１
と、アーク力が弱くなるようにピーク電流の立ち上がり
時間及び立ち下がり時間を設定すると共に平均アーク電
圧ＨＰが第１パルス電流群よりも高くなるように設定し
た第２パルス電流群ＰＣ２とを周期的に切り換えて溶接
する方法である。図１１の符号の説明は、図３及び図５
と同じである。

【０１０２】（実施例２の１）図１２は、被溶接材が、
本発明の方法及び従来技術によって、Ｔ継ぎ手のアルミ
ニウム合金の薄板を溶接した場合において、良好な溶接
部が得られる範囲を本発明の方法と従来技術とで比較し
たＴ継ぎ手溶接可能範囲比較図である。

【０１０３】本発明の溶接方法では、図１２に示すよう
に、板厚０．８［mm］までの薄板でも良好なＴ継ぎ手溶
接部を得ることができる。これに対して、従来技術２に
おいては、板厚１．５［mm］以上の板厚でないと良好な
Ｔ継ぎ手溶接部を得ることができない。また、従来技術
３においては、板厚２．５［mm］以上の板厚でなけれ
ば、良好なＴ継ぎ手溶接部を得ることができない。

【０１０４】このときの溶接条件は、消耗電極が、直径
１．２［mm］のＡｌ−Ｍｇ合金ワイヤ（Ａ５３５６）で
あり、被溶接材が、板厚が０．８［mm］乃至３［mm］の
Ａｌ−Ｍｇ合金（Ａ５０８３）であり、平均溶接電流値
は、５０［Ａ］乃至２００［Ａ］であり、平均溶接電圧
は、１７［Ｖ］乃至２２［Ｖ］である。図１３は、図１
２のアルミニウム合金薄板のＴ継ぎ手溶接のパルス条件
を示す図であり、パルス条件は図１３に示すとおりであ
る。

【０１０５】上記のように、本発明の第２の溶接方法で
は、第１パルス電流群の矩形波パルスのアーク長が短く
集中したアークによって、Ｔ継ぎ手のウエブとフランジ
間の溶融橋絡部を確実に形成し、次に、第２パルス電流
群の台形波パルスのアーク長が長くかつアーク力の弱い
アークによって、溶け落ちを発生させないように被溶接
材を幅広く溶かすことができる。

【０１０６】（実施例２の２）図１４は、本発明の方法
及び従来技術によって、Ｔ継ぎ手の軟鋼板の薄板を溶接
した場合において、良好な溶接部が得られる範囲を本発
明の方法と従来技術とで比較したＴ継ぎ手溶接可能範囲
比較図である。

【０１０７】本発明の溶接方法では、図１４に示すよう
に、板厚０．６［mm］までの薄板でも良好なＴ継ぎ手溶
接部を得ることができる。これに対して、従来技術２に
おいては、板厚１．２［mm］以上の板厚でないと良好な
Ｔ継ぎ手溶接部を得ることができない。また、従来技術
３においては、板厚１．６［mm］以上の板厚でなけれ
ば、良好なＴ継ぎ手溶接部を得ることができない。

【０１０８】このときの溶接条件は、消耗電極が、直径
１．２［mm］の軟鋼ワイヤ（ＪＩＳのＹＧＷ１１）であ
り、被溶接材が、板厚が０．６［mm］乃至３［mm］の軟
鋼板であり、平均溶接電流値は、５０［Ａ］乃至２００
［Ａ］であり、平均溶接電圧は、１８［Ｖ］乃至２３
［Ｖ］である。図１５は、図１４の軟鋼薄板のＴ継ぎ手
溶接のパルス条件を示す図であり、パルス条件は図１５
に示すとおりである。

【０１０９】上記のように、軟鋼板の溶接においても、
前述したアルミニウム合金材と同様に、本発明の第２の
溶接方法では、第１パルス電流群の矩形波パルスのアー
ク長が短く集中したアークによって、Ｔ継ぎ手のウエブ
とフランジ間の溶融橋絡部を確実に形成し、次に、第２
パルス電流群の台形波パルスのアーク長が長くかつアー
ク力の弱いアークによって、溶け落ちを発生させないよ
うに被溶接材を幅広く溶かすことができる。

【０１１５】（実施例３）図１６は、第１パルス電流群
と第２パルス電流群との両方を、アーク力が弱くなるよ
うにピーク電流の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を
設定すると共に、第１パルス電流群と平均アーク電圧Ｈ
Ｐが第１パルス電流群よりも高くなるように設定した第
２パルス電流群とを周期的に切り換えて溶接するパルス
ＭＡＧ溶接方法の溶接電流波形を示す図である。

【０１１７】この図１６の溶接方法は、消耗電極を一定
のワイヤ送給速度で送給し、同図（Ａ）に示すように、
第１パルス電流群ＰＣ１と第２パルス電流群ＰＣ２と
を、第１パルス電流群通電期間Ｔ１と第２パルス電流群
通電期間Ｔ２とで周期的に切り換えて溶接するパルスＭ
ＡＧ溶接方法において、同図（Ｂ）に示すように、第１
パルス電流群と第２パルス電流群との両方を、アーク力
が弱くなるようにピーク電流の立ち上がり時間及び立ち
下がり時間を設定すると共に、第１パルス電流群と平均
アーク電圧ＨＰが第１パルス電流群よりも高くなるよう
に設定した第２パルス電流群とを周期的に切り換えて溶
接する方法である。図１６の符号の説明は、図３及び図
５と同じである。

【０１２０】（実施例３の１）図１７は、重ね隅肉溶接
の開先ルートギャップＲＧを変化させて本発明の方法及
び従来技術によって、アルミニウム合金材を溶接した場
合において、溶接可能な範囲を比較した重ね隅肉溶接可
能範囲比較図である。同図（Ａ）は重ね隅肉溶接のルー
トギャップＲＧを示す図である。同図（Ｂ）は、同図
（Ａ）に示すルートギャップＲＧを変化させて本発明の
方法及び従来技術によって、重ね隅肉溶接をした場合の
溶接可能な範囲を比較した重ね隅肉溶接可能範囲比較図
である。

【０１２１】この本発明の第３の溶接方法では、第１パ
ルス電流群及び第２パルス電流群ともアーク力が弱く、
アーク長も緩やかに変化するので、板厚０．８［mm］の
重ね継ぎ手では、２［mm］のギャップまで溶接が可能で
あり、板厚１［mm］以上であれば、３［mm］のギャップ
までの溶接が可能である。これに対して、従来技術２に
おいては、板厚２［mm］以上で２［mm］のギャップまで
が限界であり、従来技術３では板厚２［mm］以上で１
［mm］のギャップまでが限界である。

【０１２２】このときの溶接条件は、消耗電極が、直径
１．２［mm］のＡｌ−Ｍｇ合金ワイヤ（Ａ５３５６）で
あり、の被溶接材が、同図（Ａ）に示すルートギャップ
ＲＧがある板厚が０．８［mm］乃至板厚３［mm］のＡｌ
−Ｍｇ合金（Ａ５０８３）であり、平均溶接電流値が５
０［Ａ］乃至１００［Ａ］であり、平均溶接電圧が１７
［Ｖ］乃至２２［Ｖ］であり、溶接速度が１００［cm／
分］である。

【０１２３】図１８は、図１７のアルミニウム合金薄板
の重ね隅肉溶接のパルス条件を示す図である。パルス条
件は図１８に示すとおりである。

【０１２４】（実施例３の２）図１９は、重ね隅肉溶接
の開先ルートギャップＲＧを変化させて本発明の方法及
び従来技術によって、軟鋼板を溶接した場合において、
溶接可能な範囲を比較した重ね隅肉溶接可能範囲比較図
である。同図（Ａ）は重ね隅肉溶接のルートギャップＲ
Ｇを示す図である。同図（Ｂ）は、同図（Ａ）に示すル
ートギャップＲＧを変化させて本発明の方法及び従来技
術によって、軟鋼板の重ね隅肉溶接をした場合の溶接可
能な範囲を比較した重ね隅肉溶接可能範囲比較図であ
る。

【０１２５】この本発明の第３の溶接方法では、第１パ
ルス電流群及び第２パルス電流群ともアーク力が弱く、
アーク長も緩やかに変化するので、板厚０．８［mm］の
重ね継ぎ手では、１．５［mm］のギャップまで溶接が可
能であり、板厚１［mm］以上であれば、２［mm］のギャ
ップまでの溶接が可能である。これに対して、従来技術
２においては、板厚２［mm］以上で１．５［mm］のギャ
ップまでが限界であり、従来技術３では板厚２［mm］以
上で１［mm］のギャップまでが限界である。

【０１２６】このときの溶接条件は、消耗電極が、直径
１．２［mm］の軟鋼ワイヤ（ＪＩＳのＹＧＷ１１）であ
り、被溶接材が、ルートギャップＲＧがある板厚が０．
８［mm］乃至板板厚３［mm］の軟鋼板（ＳＳ４００）で
あり、平均溶接電流値が５０［Ａ］乃至１５０［Ａ］で
あり、平均溶接電圧が１８［Ｖ］乃至２４［Ｖ］であ
り、溶接速度が１００［cm／分］である。

【０１２７】図２０は、図１９の軟鋼薄板の重ね隅肉溶
接のパルス条件を示す図である。パルス条件は図２０に
示すとおりである。

【０１３０】（実施例４）図２１は、本発明の方法及び
従来技術によって、開先のない被溶接材上に溶接した場
合の平均アーク電圧値、クリーニング幅及びビード幅の
変化を比較したクリーニング作用比較図である。このと
きの溶接開始時の溶接条件は、消耗電極が、直径１．２
［mm］のＡｌ−Ｓｉ合金ワイヤ（Ａ４０４３）であり、
被溶接材が板厚６［mm］のＡｌ−Ｍｇ合金であり、平均
溶接電流値が１５０［Ａ］、平均アーク電圧値Ｅavが２
１［Ｖ］であり、溶接速度が４０［cm／分］である。

【０１３２】従来技術２では、アーク長の周期的な変化
によって、ビード幅ＢＷは溶接開始から１００秒間は安
定しているが、平均アーク電圧値はクリーニング幅ＣＬ
の増加と共に増加する。その結果、溶接電源の外部特性
によって出力電圧が下がり、１００秒以後は溶接ワイヤ
が溶融池に突っ込むようになってビード幅が不安定に変
化する。従来技術３では、平均アーク電圧値Ｅav及びク
リーニング幅ＣＬの経時変化はないが、ビード幅ＢＷは
時間の経過と共に増加する。これに対して、本発明の溶
接方法では、長時間の溶接でも平均アーク電圧値Ｅav、
クリーニング幅ＣＬ及びビード幅ＢＷに変化は見られな
い。

【０１４０】（実施例５）図２２は、パルスに同期した
溶滴移行が実現できる立ち上がり時間及び立ち下がり時
間の範囲と溶接中にクリーニング幅が変化しない立ち上
がり時間及び立ち下がり時間の範囲とを斜線で囲んだ範
囲で示したクリーニング幅範囲関係図である。このとき
の溶接開始時の溶接条件は、消耗電極が、直径１．２
［mm］のＡｌ−Ｍｇ合金ワイヤ（Ａ５３５６）であり、
平均溶接電流値が１００［Ａ］であり、平均アーク電圧
値が２０［Ｖ］である。パルス条件は、ピーク電流値が
３２０［Ａ］であり、パルス通電時間が１．２［ms］の
ユニットパルス条件である。

【０１４２】同図に示すように、立ち上がり時間Ｔup及
び立ち下がり時間Ｔdownは、両者とも、３［ms］以下で
あることが望ましく、これを越えると、図の右向き及び
上向きの矢印で示すように、溶滴移行非同期となってパ
ルスに同期した溶滴移行を得ることができない。また、
安定したクリーニング幅を得るためには、立ち上がり時
間及び立ち下がり時間はいずれも、１［ms］以上である
ことが望ましく、これ未満の値のパルス電流波形で溶接
を行うと、図の左向き及び下向きの矢印で示すように、
クリーニング幅不安定となって溶接中にクリーニング幅
が広がり、見かけのアーク長が短くなって、良好な溶接
ビードを得ることができない。したがって、立ち上がり
時間及び立ち下がり時間は、１［ms］乃至３［ms］であ
ることが望ましい。

【１００１】

【発明の効果】（１）本発明の第１の溶接方法の効果
は、次のとおりである。 アルミニウム合金材又は銅材に適用したときは、明確
な波形状の「うろこ状ビード」外観を得ることができ
る。 鋼板は勿論、アルミニウム合金材においても、ギャッ
プの大なる溶接継ぎ手でも良好な溶接結果を得ることが
できる。 鋼板は勿論、アルミニウム合金材においても、薄い被
溶接材であっても溶け落ちが生じない。 スパッタの発生を防止することができる。 アルミニウム合金材に適用したときは、長時間溶接し
ても、平均アーク電圧値、クリーニング幅及びビード幅
の変化が生じない。

【１００２】（２）本発明の第２の溶接方法の効果は、
第１の溶接方法の効果の他に、アーク力が強い矩形波ピ
ーク電流の第２パルス電流群を通電させると共にアーク
長を大にして深い溶け込みを得ることによって厚板のル
ート部を確実に溶融させた後で、アーク力が弱い立ち上
がり時間及び立ち下がり時間のピーク電流の第１パルス
電流群を通電させると共にアーク長を小にして浅い溶け
込みを得ることによって、第２パルス電流群で溶融した
ルート部の溶け落ちを防ぐことができる。この結果、同
図（Ｂ）のように従来技術２では最大１．５［mm］、従
来技術３では最大０．５［mm］のルートギャップＲＧま
でしか溶接ができないが、本発明では最大４［mm］のル
ートギャップＲＧまで溶接が可能となる。

【１００３】（３）本発明の第３の溶接方法の効果は、
第１の溶接方法の効果の他に、第１パルス電流群の矩形
波パルスによってアーク長が短く集中したアークによっ
てＴ継ぎ手のウエブとフランジ間の溶融橋絡部を確実に
形成し、第２パルス電流群の台形波パルスでは、アーク
長が長くかつアーク力の弱いアークによって、溶け落ち
を発生させないように被溶接材を幅広く溶かすことがで
き、板厚０．８［mm］までの薄板でも良好なＴ継ぎ手溶
接部を得ることができる。

【１０Ｏ４】（４）本発明の第４の溶接方法の効果は、
第１の溶接方法の効果の他に、第１パルス電流群及び第
２パルス電流群ともに、アーク力が弱く、アーク長も緩
やかに変化するので、板厚０．８［mm］の重ね継ぎ手で
は、２［mm］のギャップまで溶接が可能であり、板厚１
［mm］以上であれば、３［mm］のギャップまでの溶接が
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来のティグフィラアーク溶接方法に
より溶接した規則正しい波形状の「うろこ状ビード」の
外観を示す図である。

【図２】図２は、従来技術のミグ溶接によって溶接した
スパッタが付着し波形状が明確でない「うろこ状ビー
ド」外観を示す図である。

【図３】図３は、第１パルス電流群と第２パルス電流群
とを周期的に切り換えたパルスＭＡＧ溶接方法の溶接電
流波形を示す図である。

【図４】図４は、矩形波パルスの強いアーク力及び熱衝
撃によって、アルミニウム被溶接材表面の酸化皮膜中に
吸着している水分、油分等が、溶融池周辺の広い範囲で
除去されるために、溶接進行中にクリーニング領域が広
がっていることを説明する図である。

【図５】図５は、ベース電流からピーク電流までの立ち
上がり及びピーク電流からベース電流までの立ち下りを
説明する溶接電流波形を示す図である。

【図６】図６は、アーク力が弱くなるようにピーク電流
の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を設定すると共
に、平均アーク電圧が低くなるように設定した第１パル
ス電流群と、アーク力が強い矩形波ピーク電流を第１パ
ルス電流群よりも平均アーク電圧が高くなるように設定
した第２パルス電流群とを周期的に切り換えて溶接する
パルスＭＡＧ溶接方法の溶接電流波形を示す図である。

【図７】図７は、Ｖ型開先突き合わせ開先のルートギャ
ップＲＧを変化させて本発明の方法及び従来技術によっ
て、アルミニウム合金材を溶接した場合において、初層
溶接の可能範囲を比較した初層溶接可能範囲比較図であ
る。

【図８】図８は、図７のアルミニウム合金材のＶ型開先
突き合わせ溶接のパルス条件を示す図である。

【図９】図９は、Ｖ型開先突き合わせ開先のルートギャ
ップＲＧを変化させて本発明の方法及び従来技術によっ
て、軟鋼板を溶接した場合において、初層溶接の可能範
囲を比較した初層溶接可能範囲比較図である。

【図１０】図１０は、図９の軟鋼板のＶ型開先突き合わ
せ溶接のパルス条件を示す図である。

【図１１】図１１は、アーク力が強い矩形波ピーク電流
の第１パルス電流群と、アーク力が弱くなるようにピー
ク電流の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を設定する
と共に平均アーク電圧が第１パルス電流群よりも高くな
るように設定した第２パルス電流群とを周期的に切り換
えて溶接するパルスＭＡＧ溶接方法の溶接電流波形を示
す図である。

【図１２】図１２は、被溶接材が、本発明の方法及び従
来技術によって、Ｔ継ぎ手のアルミニウム合金の薄板を
溶接した場合において、良好な溶接部が得られる範囲を
本発明の方法と従来技術とで比較したＴ継ぎ手溶接可能
範囲比較図である。

【図１３】図１３は、図１２のアルミニウム合金薄板の
Ｔ継ぎ手溶接のパルス条件を示す図である。

【図１４】図１４は、本発明の方法及び従来技術によっ
て、Ｔ継ぎ手の軟鋼板の薄板を溶接した場合において、
良好な溶接部が得られる範囲を本発明の方法と従来技術
とで比較したＴ継ぎ手溶接可能範囲比較図である。

【図１５】図１５は、図１４の軟鋼薄板のＴ継ぎ手溶接
のパルス条件を示す図である。

【図１６】図１６は、第１パルス電流群と第２パルス電
流群との両方を、アーク力が弱くなるようにピーク電流
の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を設定すると共
に、第１パルス電流群と平均アーク電圧ＨＰが第１パル
ス電流群よりも高くなるように設定した第２パルス電流
群とを周期的に切り換えて溶接するパルスＭＡＧ溶接方
法の溶接電流波形を示す図である。

【図１７】図１７は、重ね隅肉溶接の開先ルートギャッ
プＲＧを変化させて本発明の方法及び従来技術によっ
て、アルミニウム合金材を溶接した場合において、溶接
可能な範囲を比較した重ね隅肉溶接可能範囲比較図であ
る。

【図１８】図１８は、図１７のアルミニウム合金薄板の
重ね隅肉溶接のパルス条件を示す図である。

【図１９】図１９は、重ね隅肉溶接の開先ルートギャッ
プＲＧを変化させて本発明の方法及び従来技術によっ
て、軟鋼板を溶接した場合において、溶接可能な範囲を
比較した重ね隅肉溶接可能範囲比較図である。

【図２０】図２０は、図１９の軟鋼薄板の重ね隅肉溶接
のパルス条件を示す図である。

【図２１】図２１は、本発明の方法及び従来技術によっ
て、開先のない被溶接材上に溶接した場合の平均アーク
電圧値、クリーニング幅及びビード幅の変化を比較した
クリーニング作用比較図である。

【図２２】図２２は、パルスに同期した溶滴移行が実現
できる立ち上がり時間及び立ち下がり時間の範囲と溶接
中にクリーニング幅が変化しない立ち上がり時間及び立
ち下がり時間の範囲とを斜線で囲んだ範囲で示したクリ
ーニング幅範囲関係図である。

【符号の説明】

ＢＷ 溶接ビード幅 ＣＬ クリーニング幅 Ｄ１ 第１パルス電流群ＰＣ１のピーク電流通電周
期 Ｄ２ 第２パルス電流群ＰＣ２のピーク電流通電周
期 Ｅav 平均アーク電圧値 ＨＰ 平均アーク電圧 Ｉ 溶接電流 Ｉb1 第１パルス電流群ＰＣ１のベース電流値 Ｉb2 第２パルス電流群ＰＣ２のベース電流値 Ｉp1 第１パルス電流群ＰＣ１のピーク電流値 Ｉp2 第２パルス電流群ＰＣ２のピーク電流値 ＰＣ１ 第１パルス電流群 ＰＣ２ 第２パルス電流群 ＲＧ ルートギャップ Ｔ１ 第１パルス電流群通電期間 Ｔ２ 第２パルス電流群通電期間 Ｔp1 第１パルス電流群ＰＣ１のピーク電流通電時
間 Ｔp2 第２パルス電流群ＰＣ２のピーク電流通電時
間 Ｔup ベース電流Ｉｂからピーク電流Ｉｐまでの立
ち上がり時間 Ｔdown ピーク電流Ｉｐからベース電流Ｉｂまでの立
ち下り時間 Ｅav 平均アーク電圧値

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消耗電極を予め設定した一定のワイヤ送
   給速度で送給し、第１パルス電流群と第２パルス電流群
   とを周期的に切り換えたパルス電流を通電して溶接する
   パルスＭＡＧ溶接方法において、複数１パルス１溶滴移
   行又は１パルス１溶滴移行となるピーク電流値、パルス
   周期、パルス通電時間及びベース電流値を設定してアー
   ク長を短くすると共に、ベース電流からピーク電流まで
   の立ち上がり時間及びパルス電流からベース電流までの
   立ち下がり時間を１［ms］乃至３［ms］の範囲内に設定
   したアーク力の弱いスプレー移行を形成する第１パルス
   電流群と、１パルス１溶滴移行又は１パルス複数溶滴移
   行となるピーク電流値、パルス周期、パルス通電時間及
   びベース電流値を設定してアーク長を長くすると共に、
   ベース電流からピーク電流までの立ち上がり時間及びパ
   ルス電流からベース電流までの立ち下がり時間を極短時
   間の矩形波パルスとしたアーク力の強いスプレー移行を
   形成する第２パルス電流群とを周期的に繰り返すパルス
   ＭＡＧ溶接方法。
2. 【請求項２】 消耗電極を予め設定した一定のワイヤ送
   給速度で送給し、第１パルス電流群と第２パルス電流群
   とを周期的に切り換えたパルス電流を通電して溶接する
   パルスＭＡＧ溶接方法において、複数１パルス１溶滴移
   行又は１パルス１溶滴移行となるピーク電流値、パルス
   周期、パルス通電時間及びベース電流値を設定してアー
   ク長を短くすると共に、ベース電流からピーク電流まで
   の立ち上がり時間及びパルス電流からベース電流までの
   立ち下がり時間を１［ms］乃至３［ms］の範囲内に設定
   したアーク力の弱いスプレー移行を形成する第１パルス
   電流群と、１パルス１溶滴移行又は１パルス複数溶滴移
   行となるピーク電流値、パルス周期、パルス通電時間及
   びベース電流値を設定してアーク長を長くすると共に、
   ベース電流からピーク電流までの立ち上がり時間及びパ
   ルス電流からベース電流までの立ち下がり時間を極短時
   間の矩形波パルスとしたアーク力の強いスプレー移行を
   形成する第２パルス電流群とを周期的に繰り返して、消
   耗電極の給電チップ先端と消耗電極先端とのワイヤ突き
   出し長を増減させ、ワイヤ先端と被溶接材表面との最短
   距離のアーク長を周期的に増減させて、スプレー移行の
   みで溶接するパルスＭＡＧ溶接方法。
3. 【請求項３】 消耗電極を予め設定した一定のワイヤ送
   給速度で送給し、第１パルス電流群と第２パルス電流群
   とを周期的に切り換えたパルス電流を通電して溶接する
   パルスＭＡＧ溶接方法において、複数１パルス１溶滴移
   行又は１パルス１溶滴移行となるピーク電流値、パルス
   周期、パルス通電時間及びベース電流値を設定してアー
   ク長を短くすると共に、ベース電流からピーク電流まで
   の立ち上がり時間又はパルス電流からベース電流までの
   立ち下がり時間が極短時間の矩形波パルスにしたアーク
   力の強いスプレー移行を形成する第１パルス電流群と、
   １パルス１溶滴移行又は１パルス複数溶滴移行となるピ
   ーク電流値、パルス周期、パルス通電時間及びベース電
   流値を設定してアーク長を長くすると共に、ベース電流
   からピーク電流までの立ち上がり時間及びパルス電流か
   らベース電流までの立ち下がり時間を１［ms］乃至３
   ［ms］の範囲内に設定したアーク力の弱いスプレー移行
   を形成する第２パルス電流群とを周期的に繰り返して、
   消耗電極の給電チップ先端と消耗電極先端とのワイヤ突
   き出し長を増減させ、ワイヤ先端と被溶接材表面との最
   短距離のアーク長を周期的に増減させて、スプレー移行
   のみで溶接するパルスＭＡＧ溶接方法。
4. 【請求項４】 消耗電極を予め設定した一定のワイヤ送
   給速度で送給し、第１パルス電流群と第２パルス電流群
   とを周期的に切り換えたパルス電流を通電して溶接する
   パルスＭＡＧ溶接方法において、複数１パルス１溶滴移
   行又は１パルス１溶滴移行となるピーク電流値、パルス
   周期、パルス通電時間及びベース電流値を設定してアー
   ク長を短くすると共に、ベース電流からピーク電流まで
   の立ち上がり時間及びピーク電流からベース電流までの
   立ち下がり時間を１［ms］乃至３［ms］の範囲内に設定
   したアーク力の弱いスプレー移行を形成する第１パルス
   電流群と、１パルス１溶滴移行又は１パルス複数溶滴移
   行となるピーク電流値、パルス周期、パルス通電時間及
   びベース電流値を設定してアーク長を長くすると共に、
   ベース電流からピーク電流までの立ち上がり時間及びピ
   ーク電流からベース電流までの立ち下がり時間を１［m
   s］乃至３［ms］の範囲内に設定したアーク力の弱いス
   プレー移行を形成する第２パルス電流群とを周期的に繰
   り返して、消耗電極の給電チップ先端と消耗電極先端と
   のワイヤ突き出し長を増減させ、ワイヤ先端と被溶接材
   表面との最短距離のアーク長を周期的に増減させて、ス
   プレー移行のみで溶接するパルスＭＡＧ溶接方法。