JPS5916679A - 消耗電極式ア−ク溶接法および装置 - 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】 この発明は消耗電極式アーク溶接法とその装置に関する
ものである。

従来、この種の消耗電極式アーク溶接法として、次のよ
うな本のがあった。すなわち、被溶接材（以下「母材」
という）を陰極に、また消耗電極を陽極にするような極
性で電流を供給し、消耗電極を溶融し母材に落下・移行
させて溶接を行なう。

このときの消耗電極からの溶滴の移行状態は、供給され
る溶接電流の大小およびその波形によって異なシ、直流
電流の場合、消耗電極、シールドガスの種類によって決
まる臨界電流値以上では、溶滴は細かいスプレー状とな
って、スパッタの発生が少なく、安定な溶滴移行形態と
なる。また、電流波形がパルス状の場合には、そのピー
ク値が臨界電流値以上でｔかつパルスが持つエネルギー
が適正値に設定されていれば、溶接電流の平均値が臨界
電流値以下であっても、大電流パルスのピンチ力が溶滴
に働き、スプレー移行が発生するようになる。

従来の消耗電極式アーク溶接法においては、以上Ｏよう
に溶接電流が決まれば消耗電極の溶は方も定まってしま
うため、溶接電流と消耗電極の溶着量とはほぼ１対１に
対応しており、電流の波形をパルス状にしたり、電極突
き出し長さを変化させても、その対応関係はわずかじか
変化させることができない。従って、従来は特に大電流
域において、母材の溶は方（溶は込み、溶融幅）に比べ
て溶着量が少なく、アンダーカット等の溶接欠陥の発生
とともに、溶融速度の低下を招き、溶接作業の能率を上
げることが困難であった。

この発明は、以上のような従来の課題に鑑みてなされた
もので、その目的は、同一溶接電流に対して溶融金属の
溶着量を大幅に調整できる機能を持ち、溶接作業の能率
向上を図ることのできる消耗電極式アーク溶接法および
それを実施するための装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、まずこの発明の方法は、
消耗電極と母材との間にアークを発生させて溶接を行な
う消耗電極式アーク溶接法において、上記母材の溶融部
に接触するようにフィラーワイヤを通電加熱させながら
供給して溶接を行なうことを特徴とする。

また、この発明の装置は、消耗電極と母材との間にアー
クを発生させて溶接を行なう消耗電極式アーク溶接装置
において、上記アークの電流を供給する電源、上記電源
から供給される電流を上記フィラーワイヤ内部を経由す
る部分と経由しない部分とに分割する手段、分割された
それぞれの電流の値を制御するためのスイッチング素子
等を備えたことを特徴とする。

以下、この発明の好適な実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図はこの発明による方法を実施するための装置の一
実施例を示す。同図にその構成を示す装置は、まず、消
耗電極１０を送給するための第１の駆動ローラ１２、こ
の駆動ロー２１２を回転させるための第１のモータ１４
、消耗電極１０に電流を通電させるためのチップ１６、
アーク２ｏの’！−ｂＦ）Ｋシールドガス２２を噴射す
るためのノズル１８、およびアーク２ｏを維持させる電
流を供給するための電源２４を有する。これとともに、
フィラーワイヤ２６を送給するための第２の駆動ローラ
２８、この駆動ローラ２８を回転さぜるための第２のモ
ータ３０．フィラーワイヤ２６に電流を通電させるため
の給電装置３２、およびフィラーワイヤ２６を加熱する
ための電流を供給するワイヤ加熱電源３４を有する。

次に、上記装置の動作を説明する。

まず、第１図において、第１のモータ３０によって第１
の駆動ローラ１２を回転させ、消耗電極１０を母材３６
の方向へ送給し、同時に電源２４からチップ１６を通し
て消耗電極１０に電流を供給し、消耗電極１０と母材３
６との間にアーク２０を発生させる。この場合、消耗電
極１０からの溶滴移行形態がスプレー移行となるように
、上記電流の波形を設定するのが、スパッタの発生も少
なく作業能率上望ましい。これとともに、第２のモータ
３０によって第２の駆動ローラ２８を回転させ、フィラ
ーワイヤ２６を常に母材３６と接触させるように送給し
、同時にワイヤ加熱電源３４から給電装置３２を通して
フィラーワイヤ２６に電流を供給し、ジュール熱によっ
てフィラーワイヤ２６を加熱してやれば、アーク熱によ
って溶融した消耗電極ｌＯおよびジュール熱によって溶
融したフィラーワイヤ２６が、ともにビード６２となシ
、これにより母材３６が溶接される。なお、フィラーワ
イヤ２６はアーク２０の前方、あるいは後方のどちらに
入れてもよい。

ここで、フィラーワイヤ２６の送給速度とワイヤ加熱電
源３４から供給される加熱電流（以下「ワイヤ加熱電流
」という）とは、フィラーワイヤ２６が必ず溶融状態と
なって母材３６と接触するように調整するが、その両者
の関係を給電装置３２と母材３６との間の距離が７０鶴
のときに実験的に求めたのが第２図である。

ここで、単にフィラーワイヤ２６を通電加熱させずに供
給する場合１ｃは、アーク熱がフィラーワイヤの溶融の
ために費やされて溶は込み状況が大きく変化するが、上
述のようにフィラーワイヤ２６を溶融させながら母材３
６に送り込めば、アーク２０による母材３６への入熱状
況（溶は込み、ビード幅）にほとんど影響を与えないで
、余盛量のみを自由に調整することができる。

また、フィラーワイヤ２６と母材３６との間にアークを
点じた場合に鉱、フィラーワイヤ２６の加熱は円滑に行
なえるものの、そのアークｅこよって母材３６へも熱が
入る。一般に消耗電極式アーク溶接法において、溶接電
流とワイヤ溶融量とはほぼ比例するため、フィラーワイ
ヤ２６からもアークを出した場合には、フィラーワイヤ
２６および消耗電極１０の送給量の増減に応じて溶接電
流も変化してしまう。そのため、母材３６への入熱量を
変えずに溶着量のみを広い範囲に変化させることはでき
ない。

さて、ここで注意すべきこととして、フィラーワイヤ２
６に電流を流したとき、アーク２０に電磁力が働くが、
その程度が大きくなるとアーク切れなどの原因となり、
これにより溶接作業に支障をきたす。実験によれば、ワ
イヤ加熱電流がアーク２０を流れる溶接電流のＨ以上に
なると、このような悪影響が出はじめる。ここで、ワイ
ヤ加熱電流を溶接電流のＨ以下とし、またフィラーワイ
ヤの直径を１．２ｉｍｔ給電装置３２と母材３６との間
の距離が７０１ｍの場合の溶接電流と溶着量との関係を
、第２図の特性を参考にして求めたのが第３図である。

なお、第３図において、消耗電極の突き出し長さは２０
ｍであって、溶接電流と消耗電極の溶融量との関係は、
パルスアーク溶接用の電源を用いた場合のデータである
。第３図において図中の斜線部がその溶着量の可変範囲
を示す。

第４図はこの発明の装置の他の実施例を示す。

同図にその構成を示した装置は、溶接電流を調整するた
めのトランジスタなどの第１のスイッチング素子４０、
ワイヤ加熱電流を調整するためのトランジスタなどの第
２のスイッチング素子４２、リアクトル４４，４６、お
よびダイオード４８゜５０などをその電源部に有する。

次に、上記実施例の装置の動作を説明する。

第４図において、電源２４から供給される電流は、アー
ク２０を経由したのち２つに分割され、一方ハフィラー
ワイヤ２６．リアクトル４６．第２のスイッチング素子
４２に流れ、他方はりアクドル４４．第１のスイッチン
グ素子４０に流れる。

第２のスイッチング素子４２はフィラーワイヤ２０の送
給速度に応じてオン・オフすることにょシワイヤ加熱電
流を調整し、それ以下の溶接電流分は第１のスイッチン
グ素子４００オン・オフによって調整制御される。リア
クトル４４．４６およびダイオード４８．５０は、それ
ぞれスイッチング素子４０ｅ４２がオフになってもアー
クが速断されないように電流を循環させるものである。

さて、第４図に示した実施例においては、溶接電流の一
部がフィラーワイヤ２６の加熱にも用いられるため、た
とえば第１図の装置における電源２４に比べて、そこで
用いられるべきスイッチング素子の使用個数を少なくす
ることができ、これにより電源を小形かつ低コストに構
成できるという効果を得ている。

以上のように、この発明による消耗電極式アーク溶接法
および装置においては、フィラーワイヤを通電加熱させ
ながら溶融池へ送シ込んでいるため、母材の同一溶融割
合に対して溶着量を大幅に増加させることができ、これ
によシ溶接作業の能率を著しく向上させることができる
。また、溶接電流の一部をフィラーワイヤのジュール加
熱にも利用すれば、これＫよ如装置を小形かつ低コスト
に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による消耗電極式アーク溶
接装置の構成を示す図、第２図はフィラーワイヤの送給
速度とワイヤ加熱電流との関係を示す図、第３図は溶接
電流と溶着量との関係を示す図、第４図はこの発明の他
の実施例による装置の構成を示す図である。 各図中、同一あるいは相当する部分には同符号を付し、
ｌＯは消耗電極、１６はチップ、１８はノズル、２０は
アーク、２４は電源、２６はフィラーワイヤ、３２は給
電装置、３４はワイヤ加熱電源、３６は被溶接材（母材
）、３８はピード、４０は第１のスイッチング素子、４
２は第２のスイッチング素子、４４．４６はりアクドル
、４８゜５０はダイオードである。 第１図 − 第２図 ワイヤ力０熱電流　（Ａ） 第３図 う各撞電丸　（Ａ） 第４図 特許庁長官殿 ■、事件の表示　　　　特願昭　５７−１２３９０４号
２、　発明の名称　　　消耗電極式アーク溶接法おＪ：
び５Ａ置３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
名　称（６０１）　　　三菱電機株式会社代表者片由仁
八部 ４、代理人 住　所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３汚
メツ） ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 ２− 一４に

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　消耗電極と母材との間にアークを発生させて
   溶接を行なう消耗電極式アーク溶接法において、上記母
   材の溶融部に接触するようにフィラーワイヤを通電加熱
   させながら送給して溶接を行なうことを特徴とする消耗
   電極式アーク溶接法。
2. （２）　　消耗電極と母材との間にアークを発生させて
   溶接を行なう消耗電極式アーク溶接装置において、上記
   アークの電流を供給する電源、上記電源から供給される
   電流を上記フィラーワイヤ内部を経由する部分と経由し
   ない部分とに分割する手段、分割されたそれぞれの電流
   の値を制御するためのスイッチング素子とを備えたこと
   を特徴とする消耗電極式アーク溶接装置。