JPS5973179A - パルスア−ク溶接方法および溶接装置 - Google Patents

パルスア−ク溶接方法および溶接装置

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JPS5973179A
JPS5973179A JP18323782A JP18323782A JPS5973179A JP S5973179 A JPS5973179 A JP S5973179A JP 18323782 A JP18323782 A JP 18323782A JP 18323782 A JP18323782 A JP 18323782A JP S5973179 A JPS5973179 A JP S5973179A
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current
welding
pulse
arc length
arc
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Hideyuki Yamamoto
英幸 山本
Kazuichi Nishikawa
和一 西川
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Daihen Corp
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Daihen Corp
Osaka Transformer Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/09Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits

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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】 本発明は、消耗性電極を設定した略一定速度で送給して
溶接するパルスアーク溶接方法および溶接装置に関する
ものである。
従来のパルスアーク溶接方法においては、消耗性電極(
以下、ワイヤという。)を予め設定した略一定速度で送
給しているので、アーク長を一定に制御する方式として
、アーク長の変動に応じてベース電流値を変化させる第
1の方式と、パルス電流値を変化させる第2の方式とが
ある。第1の方式においては、パルス電流供給用電源と
して、被溶接物の種類に応じて設定した略一定のパルス
電流値が得られるような略定電流特性の溶接電源が使用
され、他方、ベース電流供給用電源としては、アーク長
の変動に応じて電流値が変化してワイヤの溶融速度が変
化することにより、アーク長を復帰させるようにした略
定電圧特性の溶接電源が使用されている。
第2の方式は、第1の方式とに逆に、ベース電流供給用
電源としては、被溶接物の種類に応じて設定した略一定
のベース電流値が得られるような略定電流特性の溶接電
源が使用され、他方、パルス電流供給用電源としては、
アーク長の変動に応じて電流値が変化してワイヤの溶融
速度が変化することにより、アーク長を復帰させるよう
にした略定電圧特性の溶接電源が使用されている。これ
ら第1および第2の方式では、アーク長の変動に応して
出力順流の瞬時値が、時々刻々と大幅に変動するために
、溶は込み深さが変動するという欠点があった。
そこで本発明者らは、先にパルス電流供給用電源および
ベース電流供給用電源の両方を、略定電流特性の溶接電
源とし、かつ、アーク長の変動を検出して、パルス電流
のパルス周波数またはパルス継続時間を制御する第3の
方式を提案した。本発明者らは、さらに検討を続けて第
4の方式である本発明を完成するに至った。
本発明は、ワイヤを設定した略一定速度で送給し、ベー
ス電流供給用電源およびパルス電流供給用電源のいずれ
も略定電流特性の溶接用電源を使用し、 ■ 溶接電流の平均値が、ワイヤの材質および直径、シ
ールドガスの成分等の溶接条件によって予め定まる臨界
電流値付近をこえた電流範囲では、アーク固有のアーク
長自己制御作用によってアーク長を安定に維持させ、か
つ、 ■ 溶接電流の平均値が、前記臨界電流値付近以下の電
流範囲では、溶接電圧き予め設定した基準電圧との差の
信号によって、パルス周波数の周波数およびパルス継続
時間の少なくとも一つを制御してワイヤの溶融速度を制
御することによりアーク長を安定に維持させて 溶接をするパルスアーク溶接方法および溶接装置を提供
したものである。
以下、第1図を参照して本発明の溶接方法について説明
する。同図は、パルスアーク溶接の溶融特性を示す図で
あって、横軸はベース電流およびパルス電流より成る溶
接電流の平均値■a[A]を、縦軸はベース電圧および
パルス電圧より成る溶接電圧の平均値■a〔■〕を示す
。同図に示す3つの曲線は、アルミニウム合金5183
を同月質の直径1.6mmのワイヤを用いて、ワイヤ連
給速度(10.2,7.0および4.0(m/min)
)をパラメータとして、溶接電流の平均値Ia[A〕と
溶接電圧の平均値Va(V)との関係を示している。同
図において、一点鎖線Icはパルス電流を重畳しないで
スプレー移行が可能である溶接電流の平均値であって臨
界電流値と呼ばれ、直径1.6mmのアルミニウム合金
のワイヤではIc=180〔A〕である。
この臨界電流値icをこえると、スプレイ移行が可能で
あることはよく知られているが、この電流値IC以下で
もパルス電流を重畳すれば、最小平均小流80(A)位
までスプレイ移行が可能になる。
また同図における3つの曲線Vf1,Vf2およびVf
3は、ワイヤをそれぞれ10.2,7.0および4.0
[m/min]の各一定速度で送給してそれぞれ溶接電
圧を変化させてアーク長を変化させた場合の溶接電流の
平均値Ia[A]と溶接電圧の平均値Va〔V〕との関
係を示している。曲線上の各数値はアーク長〔mm〕を
示している。曲線■f1では、アーク長が5〔mm〕か
ら0〔mm〕までの間ではアーク長が短かくなるにした
がって溶接電流の平均値も減少している。このことは、
ワイヤ送給速度が一定であるにもかかわらす、アーク長
が短くなるほど溶接電流値が減少しているので、もし溶
接電流値を一定に維持すると、アーク長か短くなるほど
ワイヤの溶融速度が増加してアーク長が犬になる方向に
働く。したがって、曲線Vf1の水平成分には、アーク
長を自動的に制御するアーク固有の自己制御作用が存在
する。同様に、曲線Vf2では、アーク長が5〔mm〕
から3(mm〕までの間においてアーク固有のアーク長
自己制御作用が存在する。
しかし、曲線Vf3では、曲線上には水平成分がほとん
どないのでアーク固有のアーク長自己制御作用は存在し
ない。
以上の検問結果から、ワイヤを設定した略一定速度で送
給して溶接する本発明のパルスアーク溶接方法において
は、溶接電流の平均値が、ワイヤの材質および直径、シ
ールドガスの成分等によって予め定まる臨界電流値(例
えば、第1図の実施例においては、アルミ合金、1.6
mm、アルゴンで180[A])をこえた電流範囲では
、ベース電流供給用電源およびパルス電流供給用電源の
両方が、略定電流特性の溶接電源であっても、アーク固
有のアーク長自己制御作用によってアーク長を安定に維
持してパルスアーク溶接を行うことができる。
つぎに、溶接電流の平均値が上記臨界電流値付近に低下
すると、アーク固有のアーク長自己制御作用が存在しな
くなるので、検出した溶接電圧と予め定めた基部電圧と
の差の信号によってパルス電流のパルス周波数およびパ
ルス継続時間の少なくとも一つを制御してワイヤの溶融
速度を制御することによりアーク長を安定に維持させて
パルスアーク溶接を行うことができる。
つぎに、第2図を参照して本発明のパルスアーク溶接方
法を実施rる溶接装置について説明する。
第2図において、Wは被溶接物で、Eはワイヤであって
、この間でアークAが発生する。1は、ワイヤ送給速度
設定回路1aで設定された信号を入力としてワイヤ送給
電動機Mに出力を供給するワイヤ送給制御回路、Rは電
動機Mによって回転されてワイヤEを送給する送給ロー
ル、10は図示しない商用周波の電源に接続されて、溶
接用電力を出力する溶接用電源、11は溶接用電源10
から出力された電力を制御してリアクトルLおよびチッ
プTを通じてワイヤEにパルス電流を供給するパルス電
流制御回路、11aはパルス電流値、パルス周波数およ
びパルス継続時間を予め設定して信号をパルス電流制御
回路11に出力するパルス電流設定回路、12は溶接用
電源10から出力された電力を制御してリアクトルLお
よびチップTを通じてワイヤEにベース電流を供給する
ベース電流制御回路、12aはベース電流値に相当する
信号を予め設定してベース電流制御回路12に出力する
ベース電流設定回路である。溶接用電源10とパルス電
流制御回路11とパルス電流設定回路11aとがパルス
電流供給用電源を構成し、また溶接用電源10とベース
電流制御回路12とベース電流設定回路12aとがベー
ス電流供給用電源を構成している。VDは溶接電圧の平
均値またはパルス電流時もしくはベース電流時の平均値
を検出する溶接電圧検出回路、14は溶接電圧設定回路
13の出力信号Vrと溶接電圧検出回路VDの出力信号
Voとを比較して差の信号Vr−■oを出力する比較回
路、IDは溶接電流の平均値を検出する溶接電流検出回
路、17はワイヤの材質および直径、シールドガスの成
分等の溶接条件によってスプレィ移行が可能となる臨界
電流値に相当する信号S5を出力するように予め設定す
る臨界電流値設定回路、18はこの臨界電流値設定回路
の出力信号Irと溶接電流検出回路IDの出力信号■o
とを比較して差の信号■r−Ioを出力する比較回路、
SWは溶接電流検出回路IDが検出する溶接電流の平均
値に対応する信号Ioが、臨界電流値設定回路17の臨
界電流値に相当する信号Irよりも小になったときに閉
路して、前述した比較回路14の出力信号Vr−Voを
パルス電流制御回路11に供給する切換回路である。こ
のパルス電流制御回路11は、溶接電流の平均値が臨界
電流値付近以下に低下すると、溶接電圧とその設定電圧
との差の信号を入力として、パルス周波数およびパルス
継続時間の少なくとも一つを制御することによってアー
ク長を一定に維持することができる。
また、第2図の実施例において、ワイヤ送給速度設定回
路1aの出力信号を2点鎖線で示すように、電源出力設
定回路13、パルス電流設定回路11aまたはベース電
流設定回路12aに供給して、ワイヤ送給速度とベース
電流またはパルス電流とを一元的に制御してもよい。
以上のように、本発明の溶接方法および溶接装置による
と、ワイヤは予め設定した略一定速度で送給し、ベース
電流供給用電源およびパルス電流供給用電源のいずれも
が略定電流特性の溶接電源を使用しているので、定嘔圧
特性の溶接電源のように、アーク長の変動による溶接電
流の変動かないので、溶は込み深さの変動もなく、しか
も、溶接電流の平均値が、ワイヤの材質および直径、シ
ールドガスの成分等によって予め定まる臨界電流値付近
をこえた電流範囲では、アーク固有のアーク長目己制御
作用によってアーク長を一定に維持させることができる
ので、パルス電流の周波数またはパルス継続時間を制御
する必要がなく、制御が簡単であり、また、溶接電流の
平均値か低下して、上記臨界電流値付近以下のアーク固
有のアーク長自己制御作用が存在しない電流範囲になる
と、溶接電圧を検出してフィードバック制御をしてアー
ク長を一定に維持させることができるので、従来のいず
れの単独の方式よりも、溶接結果が良好なスプレィ移行
のパルスアーク溶接を行うことができ、しかも一つの特
性(定電流特性)の溶接電源によって、広範囲のスプレ
ィ移行アーク溶接を行うことができ経済的である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ワイヤ送給速度Vfをパラメータとし、溶接
電流の平均値Ia(横軸)と溶接電圧Va(縦軸)との
関係を示す線図、第2図は、本発明の溶接装置の実施例
を示す構成図である。 E・・・消耗性電極(ワイヤ)、 10および12・・・ベース電流供給用電源(10・・
・溶接用電源、12・・・ベース電流制御回路)、 10および11・・・パルス電流供給用電源(10・・
・溶接用電源、11・・・パルス電流制御回路)、 1、Mおよび1a・・・ワイヤ送給装置、VD・・・溶
接電圧検出回路、13・・・溶接電圧設定回路、ID・
・・溶接電流検出回路、17・・・臨界電流値設定回路
、SW・・・切換回路。 代理人 弁理士   中  井     宏図面の浄書
(内容に変更なし) 第1図 第2図 手続補正書(自発) 昭和57年11月11日 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第183237号 2、発明の名称 パルスアーク溶接方法および溶接装置 3、補正する者 事件との関係  特 許 出 願 人 大阪市淀用区田用2丁目1番11号 (026) 大阪変圧器株式会社 4、代理人 住 所  〒532  大阪市淀用区田用2丁目1番1
1号           大阪変圧器株式会社氏名(
8295)弁理士 仲居 宏 [連絡先 電話 (06) 301−1212]5、補
正命令の日付    自  発 6、補正の対象 「図面」 7、別紙のとおり 「図面の浄書」 (内容に変更なし)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、消耗性電極を設定した略一定速度で送給し、ベース
    電流およびパルス電流を前記消耗性電極に供給して溶接
    するパルスアーク溶接方法において、ベース電流供給用
    電源およびパルス電流供給用電源のいずれも略定電流特
    性の溶接用電源を匣用し、溶接電流の平均値が、消耗性
    電極の桐質および直径、シールドガスの成分等の溶接条
    件によってスプレイ移行の可能な下限が予め定まる臨界
    電流値付近をこえた電流範囲では、アーク固有のアーク
    長自己制御作用によってア−ク長を安定に維持させ、か
    つ、溶接電流の平均値が、前記臨界電流値付近以下の電
    流範囲では、溶接電圧と予め設定した基準電圧との差の
    信号によってパルス電流の周波数およびパルス継続時間
    の少なくとも1つを制御して消耗性電極の溶融速度を制
    御することによりアーク長を安定に維持させて溶接する
    パルスアーク溶接方法。 2、消耗性電極を設定した略一定速度で送給するワイヤ
    送給装置と、消耗性電極に略定電流特性のベース電流を
    供給するベース電流供給用電源と、前記消耗性電極に略
    定電流特性のパルス電流を供給するパルス電流供給用電
    源と、溶接電流検出回路と、消耗性電極の材質および直
    径、シールドガスの成分等の溶接条件によってスプレィ
    移行の可能な下限が予め定まる臨界電流値に相当する信
    号を予め設定する臨界電流値設定回路と、溶接電圧検出
    回路と、溶接電圧設定回路と、前記溶接電流検出回路が
    検出した溶接電流の平均値に対応する信号が前記臨界電
    流設定回路の臨界電流値に相当する信号よりも小になっ
    たときに、前記溶接電圧設定回路の出力信号と前記溶接
    電圧検出回路の出力信号との差の信号を前記パルス電流
    制御回路に供給する切換回路とを備え、前記パルス電流
    制御回路は、パルス周波数およびパルス継続時間の少な
    くとも一つを制御してアーク長を略一定に維持するパル
    スアーク溶接装置。
JP18323782A 1982-10-19 1982-10-19 パルスア−ク溶接方法および溶接装置 Granted JPS5973179A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5662674A (en) * 1979-10-26 1981-05-28 Daihen Corp Pulse arc welding method
JPS5665775U (ja) * 1979-10-22 1981-06-02
JPS57118867A (en) * 1981-01-14 1982-07-23 Sansha Electric Mfg Co Ltd Pulse arc welding machine

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