JPS5838666A - 正極性ア−ク溶接装置 - 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】 この発明はワイヤと母材との間に、ワイヤが陰極になる
ような極性でアークを点燈して溶接を行う、正極性アー
ク溶接装置に関するものである。

従来、ワイヤと母材との間にアークを点燈する消耗電極
式のアーク溶接装置の場合、電源接続方法は、ワイヤが
陽極、母材が陰極となるような逆極性で行っていた。こ
れは、正極性の場合、逆極性の場合に比べてワイヤが溶
融しやすく、溶滴径が大きくな）、ワイヤと母材との間
の短絡の際に生じるスパッタの粒も大きくなりやすいこ
と、ｔた正極性の場合には、電流密度の大きい陰極点が
ワイヤ端を走り一回〕、電磁ピンチカが母材と反対の方
向に生じてしまうため溶滴の母材への移行が円滑に行え
ず、溶滴径はますます大きくなることの以上の２点が主
原因であった。それに比べて逆極性の場合、アークの陽
極点はワイヤ端の溶滴をほぼ包み込み、電磁ピンチ力は
母材方向へ有効に働くため、ワイヤと母材とは接触しや
すく、溶滴の移行も円滑に行われる。とζろが、逆極性
の場合は正極性の場合に比べて、同一電流でも母材への
入熱量。

が大きく、特に母材の板厚が薄い場合には母材ヘの入熱
量が多過ぎ、母材が溶は落ちてしまうこともある。従っ
て母材への入熱量が少ない正極性アークを安定に維持さ
せることができれば％に薄板の溶接には恰好の熱源とし
て利用できることになる。

従来、逆極性アークを点燈させる際には、Ｍ流電電圧電
源にリアクトルを介してアーク負荷にＷ流を供給する方
式を用い、リアクトルの値はワイヤと母材との間の短絡
とアーク発生とのくり返し現象が安定に生じるように設
定して溶接施工を行っていた。正極性アークを点燈させ
る場合も従来の逆極性用の電源を用い、ただその出力端
子を反転し、陽極を母材に陰極をワイヤに接続するのみ
であった。第１図に従来の正極性アーク溶接装置の構成
を示す。（１）は３相入力電圧を適宜変換するためのト
ランス、（２１はトランス（１１の出力を整流しかつ位
相制御により電圧変化をさせるためのサイリスタ等から
成る整流回路、（３）はりアクドル、（４１はワイヤ、
（５）は母材、（６）はワイヤ（４）を母材（５）の方
向へ送り込むための駆動ローラ、（７）は駆動ローラ（
６１を回転させるためのモータ、（８）はアークである
。

従来の正極性′アーク溶接装置の動作は次の通夛である
。ｔず、３相入力端子をトランス（１１で変換して整流
回路（２）で整流し、その直ｆｉ［圧をリアクトル（３
）を介してワイヤ（４）と母材（５）との間に印加する
。それと同時にモータ（７）により駆動ローラ（６）を
回、シ、ワイヤ（４１を母材（５）側へ送９込むとワイ
ヤ（４）と母材（５）との短絡と同時にワイヤ（４）と
母材（５）との間に短絡電流が流れ、それによりワイヤ
先端部が焼き切れてアークが点燈する。

その後は、アークが点燈されている期間ではそのアーク
熱によってワイヤ（４）および母材（５）が溶融し、再
びワイヤ（４）と母材（５）とが短絡すると。

母材溶融部への袋面張力および短絡電流による母材方向
への電磁ピンチ力によって溶滴が母材（５）へ移行する
。このような短絡とアーク発生とがくり返され（いわゆ
る短絡移行）、溶接が行われる０足常状態での溶接電流
波形は、短絡時しはリアクトル（３）および配線ケーブ
ルの抵抗値によって定まる急峻な立上り波形となりアー
ク発生後は、　Ｌｉ２（蓄えられたエネルギーがリアク
トル（３）とアーク（８）との直列負荷を通して放出さ
れ、１１．流は徐々に立下がる。第２図はその溶接電流
波形とアークの様子とを示す。

正極性アークにおいては、ワイヤの溶融量は逆極性に比
べて多く、溶滴が容易に大きくなってしまうため、アー
ク期間の電流はできる限り小さくしたい。そのためにリ
アクトル（３１の値を小さくすると、短絡時の電流の立
上りが著しく急峻となりスパッタの発生が顕著になる。

逆にスパッタの発生を抑制するためにリアクトル（３１
の値を大きくとると、アーク発生直後にリアクトル（３
）Ｋ蓄えられるエネルギーが大きく、アーク発生時の電
流の立下りが緩やかとなって、ｔすまずワイヤ端が溶は
溶滴径が大きくなる。

従来のアーク溶接装訳は以上のように構成されており、
リアクトル（３）は短絡時、およびアーク溶接時ともに
一定の値に固定されるため、多量のスパッタが発生する
と共に溶滴が太きくなり、短絡回数が著しく減少した夛
、溶滴移行が困難になったシするという欠点があった。

この発明は以上のような従来の正極性アーク溶接装置の
欠点を除去するためＫなされたもので、ワイヤと母材と
が短絡した時とアークが発生している時とでアーク負荷
に直列に接続するりアクドルの値を自動的に変化させ、
短絡時のスパッタの発生を抑え、かつアーク発生期間中
の電流を適正範囲内に抑えて溶滴径が過大になるのを防
ぎ、安定な正極性アーク溶接が行えるよう圧することを
目的としている。

この発明の一夷軸例の正極性アーク溶接装置の構成を第
３図に示す、（９）はダイオード、ａＧは可変抵抗でこ
れらは直列に接続され、しかもリアクトル（３）とは並
列に接続されている。

第３図に示した装置の動作を以下に示す。

直流電圧をワイヤ（４）と母材（６）との間に印加した
状態で、モータ（７）を駆動して駆動ローラ（６：を回
し、ワイヤ（４１を母材（５）の方向へ送給すると。

ワイヤ（４）と母材（５）との短絡と同時に溶接電流が
流れ始める。短絡時には、リアクトル（３）と配線ケー
ブルの抵抗値で決まる立上）１％性に従って電流が立上
っていく。アーク発生直後は１．リアクトル（３）とア
ーク負荷（８）のはか、それと並列に可変抵抗６（１，
ダイオード（９）を通っても電流が流れるため、アーク
期間での電流の立下りは速くなる。従って、スパッタの
発生が少なくなるようにリアクトル（３１の値を大きく
して、溶接電流の立上りを緩やかにし、溶滴径が必要以
上に大きくならないように、電流を抵抗ａｏ、ダイオー
ド（９）にバイパスさせて、急峻に立下がらせることが
できる。可変抵抗Ｏυの値は、アーク期間での通流する
電荷量が適正値になるように選定する。

正極性の場合、母材（５）への入熱量が少なく。

また入熱面積が狭いため、１周期間のうちアーク期間に
アー、り部分に通流する電荷量をやや大きくシ、短絡回
数を少なめにかつ平均的なアーク長をやや長くとり、母
材表面への入熱範囲を意識的に広くして溶接を行うのが
良い。母材表面への入熱範囲の広さを溶接ビード幅で評
価し。

短絡回数と共に、１周期当りのアーク期間の電荷量との
関係な実験で求めた。ｗ、４図（ａｌ、　（ｂ）がその
★験の結果を示す図である。母材とビードとのなじみを
良くするには、溶接ビード幅は約！Ｌ５１１ｍ１以上に
とるのが良く、また短絡回数も極端に少ないと溶接速度
が速くなったときビードが不連続になりやすいので、電
荷量としては約４クーロン程度が適当となる。可変抵抗
帥の値はこの１周期当りのアーク期間の電荷量が約４ク
ーロンとなるように選ぶのである。

この発明は直流定電圧電源の出力電圧を、リアクトルを
介してワイヤと母材との間に印加し。

上記ワイヤと上記母材との間の短絡とアーク発生とを繰
り返して溶接する正極性アーク溶接装置において、上記
リアクトルと並列に、印加電圧に対して逆極性に接続さ
れたダイオードと抵抗との直列回路を備えたことを特徴
とするもので、短絡時の電流の立上りとアーク発生期間
での電流の立下りとを適宜独立に選定できるので。

立上りはスパッタが少なくなるように緩やか圧し、立下
やは熱量を過大にワイヤに供給しないようにかなり急峻
にすることが可能で、従来不安定とされた正極性アーク
を安定に点燈し、溶接施工を行うことができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１Ｍは従来の正極性アーク溶接装置の回路図、　ｔＩ
Ｌ２図（ａ）は溶接電流波形図、同図（ｂｌはアークの
発生の様子の説明図、ｇｓｏはこの発明の一実施例の回
路図、第４図（ａｌは溶接ビード幅と１周期当りのアー
ク期間の電荷量の関係を示す特性図、同図（ｂ）は短絡
回数と１周期当りのアーク期間の電荷量との関係を示す
特性図である。 図において、（１１はトランス、（２）は整流装置。 （３）はりアクドル、（４）はワイヤ、（５）は母材、
（６１は駆動ローラ、（７１はモータ、（８）はアーク
、（９）はダイオード、顧は可変抵抗である。 なお９図中、同一符号はそれぞれ同一または相当部分を
示す。 代理人　葛　野　伯　− ３３５ −３３６−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ０１　　直流定電圧電源の出力電圧を、リアクトルを介
   してワイヤと母材との間に印加し、上記ワイヤと上記母
   材との間の短絡とアーク発生とを繰り返して溶接する正
   極性アーク溶接装置において、上記リアクトルと並列に
   、印加電圧に対して逆極性に接続されたダイオードと抵
   抗との直列回路を備えたことを特徴とする正極性アーク
   溶接装置。 （２）　１周期当りのアーク期間の電荷量が４ク一ロン
   前後となるようにリアクトルに並列接続された抵抗の抵
   抗値が設定されている特許請求の範囲第１項記載の正極
   性アーク溶接装置。