KR102327740B1 - 가스 실드 아크 용접의 제어 방법 및 제어 장치 - Google Patents

가스 실드 아크 용접의 제어 방법 및 제어 장치 Download PDF

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Abstract

용적과 용융지가 단락되지 않고, 용적이 이탈할 때의 스패터의 발생을 억제하면서, 비드 외관이 우수한 가스 실드 아크 용접의 제어 방법을 제공한다. 용접 와이어 선단의 용적의 이탈 시기를 검지함으로써 용접 전류를 제어하는 가스 실드 아크 용접의 제어 방법은, 용접 전류를 설정 전류 Icc로 유지하는 통상 아크 기간을 마련하는 공정과, 통상 아크 기간에 있어서 용적의 이탈 시기를 검지한 후, 용접 전류를 소정의 조건에서 제어하는 이탈 제어 기간을 마련하는 공정을 갖는다. 이탈 제어 기간 중에, (a) 소정의 출력 전압 제어, (b) 소정의 송급 속도 제어 및 (c) 소정의 가스 비율 제어 중, 적어도 어느 하나의 단락 방지 제어를 행한다.

Description

가스 실드 아크 용접의 제어 방법 및 제어 장치
본 발명은, CO2를 소정량 이상 함유하는 실드 가스를 이용한 소모 전극식 가스 실드 아크 용접에 있어서, 용적의 이탈 직후에 발생하는 스패터의 발생을 억제할 수 있는 가스 실드 아크 용접의 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 용적(또는 「용융부」라고도 함)의 이행 형태의 하나인 글로뷸(globule) 이행은, 용접 와이어 직경(선경)보다도 사이즈가 큰 용적이 용융지로 이행하는 현상이다. CO2의 함유량이 100체적%인 탄산 가스, 또는 CO2의 함유량이 30체적% 이상이고 잔부가 Ar인 혼합 가스 분위기 중에 있어서, 중∼대전류 조건(예를 들면, 1.2φ의 선경을 이용한 경우는 250A 이상)에서 가스 실드 아크 용접을 행한 경우, 아크의 긴축에 의해, 용적 직하에 아크 반력이 집중하고, 용적을 밀어 올리는 반발력이 커진다.
그리고, 아크 반력에 의해 밀어 올려진 용적은 용이하게는 이탈할 수 없고, 그 용적은 와이어 직경보다도 크게 성장한 후, 자중에 의해 이탈한다. 이탈한 용적은 불규칙하고 불안정한 거동을 나타내면서, 용융지(溶融池)로 이행함과 더불어, 대립(大粒)의 스패터가 발생하는 경우가 있고, 또, 이탈한 용적 자체가 스패터가 되는 경우도 있다. 또한, 용적의 이탈 후, 아크가 용접 와이어(간단히 「와이어」 또는 「소모식 전극」이라고도 함)로 이동했을 때, 와이어 선단에 잔류한 융액을 날려 버려, 소립(小粒)의 스패터를 발생시켜 버리는 경우도 있다.
이와 같은 사정을 고려하여, 상기 스패터의 발생을 억제하는 방법으로서, 이하와 같은 다양한 제안이 이루어지고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에서는, 탄산 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서, 피크 기간과 베이스 기간을 마련하고, 피크 기간 중의 피크 전류를 진동시켜, 용적을 원하는 사이즈로 형성하고, 이 형성한 용적을 베이스 기간에 있어서 단락시키는 것에 의해, 직류의 탄산 가스 아크 용접 방법보다도 스패터의 발생을 억제할 수 있는 기술이 제안되고 있다.
그러나, 특허문헌 1에서는, 용적을 진동시키는 피크 기간에 있어서, 용적의 진동 중에 미소한 스패터가 발생할 우려가 있다. 또, 원하는 사이즈로 성장시킨 용적은 베이스 기간에 있어서, 단락시키는 것에 의해 이행시키기 때문에, 단락 해제 시에 스패터가 발생할 가능성이 있다.
또, 특허문헌 2에서는, 펄스 파형 제어를 베이스에 단락이나 용적의 과대를 밀어 올리고, 용적의 변형을 억제하면서 용적 이행을 형성한 후, 펄스 피크 전류에 의해 용적 상부에 잘록함을 형성하고, 저전류 시의 펄스 베이스 기간에 용적을 이탈시키는 수법이 개시되어 있다. 그리고, 이 수법을 이용하고, 용적 형성 및 용적 이탈의 각 타이밍에 있어서, 최적인 펄스 전류를 출력하는 것에 의해, 일정 사이즈의 용적을 규칙적으로 이행시킬 방법이 제안되고 있다.
그러나, 특허문헌 2의 방법에 있어서는, 용적 이행의 규칙성을 유지하기 위해서, 능동적으로 용적을 형성시키는 것이고, 용적을 이탈시키기 위한 전류 펄스로서 베이스 변조파형 제어 방식이 이용되고 있기 때문에, 펄스의 피크 기간 중에 있어서의 아크 길이의 제어가 곤란하여, 충분한 스패터 저감 효과가 얻어지는 것은 아니다. 또, 특허문헌 2에서는, 일정한 스패터의 저감 효과가 있다고 기술되어 있지만, 용접 조건이나 용접 자세 등에 관한 제약이 마련된다는 과제도 있다.
일본 특허공개 2011-88209호 공보 일본 특허공개 2009-233728호 공보
상술한 바와 같이, 탄산 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서, 용적의 형성 및 이탈 상태를 안정화하고, 용적 이탈 시의 비산 스패터를 억제하기 위한 기술이 여러 가지 제안되고 있지만, 아크 길이를 대략 일정으로 유지하면서, 용적 이탈 직후에 있어서의 스패터를 억제하는 것에 대하여는 고려되어 있지 않았다. 보다 구체적으로는, 중∼대전류 조건의 탄산 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서, 용적과 용융지가 단락되지 않고, 용적 이탈 시의 대립 스패터 발생을 억제하여 용접을 행하는 것에 대하여는 고려되어 있지 않았다.
본 발명은, 이와 같은 사정에 주목하여 이루어진 것으로, CO2를 소정량 이상 함유하는 실드 가스를 사용하는 소모 전극식 가스 실드 아크 용접을 행하는 데에 있어서, 용적과 용융지가 단락되지 않고, 용적이 이탈할 때의 스패터의 발생을 억제하면서, 비드 외관을 우수한 것으로 할 수 있는 가스 실드 아크 용접의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 가스 실드 아크 용접의 제어 방법은, 실드 가스로서, CO2의 함유량이 100체적%인 탄산 가스, 또는 CO2의 함유량이 30체적% 이상이고 잔부가 Ar인 혼합 가스를 이용하고, 또한, 아크에 의해 용융된 용접 와이어 선단의 용적의 이탈 시기를 검지함으로써 용접 전류를 제어하는 가스 실드 아크 용접의 제어 방법으로서,
상기 용접 전류를 미리 설정된 설정 전류 Icc로 유지하는 통상 아크 기간을 마련하는 공정과,
상기 통상 아크 기간에 있어서, 상기 용적의 이탈 시기를 검지한 후, 상기 용접 전류를 저하시키는 전류 저하 구간, 상기 전류 저하 구간 후에 상기 용접 전류를 일정한 이탈 유지 전류 Ih1로 유지하는 전류 유지 구간, 및 상기 전류 유지 구간 후에 상기 용접 전류를 상승시키는 전류 상승 구간을 갖는 이탈 제어 기간을 마련하는 공정을 갖고,
상기 이탈 제어 기간 중에, 하기 (a)∼(c) 중 적어도 어느 하나의 단락 방지 제어를 행하는 것을 특징으로 한다.
(a) 용접 중의 아크 전압을, 설정 전압에 대해 ±10% 이내로 유지하는 출력 전압 제어
(b) 용접 중의 와이어 송급 속도 Fs를, 설정 와이어 송급 속도에 대해 40∼95%의 범위에까지 감속시키는 송급 속도 제어
(c) 상기 실드 가스 중의 Ar 비율을, 50∼100체적%의 범위에까지 높이는 가스 비율 제어
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 가스 실드 아크 용접의 제어 방법은, 상기 (a)의 제어를 행하는 경우, 상기 아크 전압을, 설정 전압에 대해 ±5% 이내로 유지하고, 상기 (b)의 제어를 행하는 경우, 상기 와이어 송급 속도 Fs를, 상기 설정 와이어 송급 속도에 대해 50∼95%의 범위에까지 감속시키고, 상기 (c)의 제어를 행하는 경우, 상기 실드 가스 중의 Ar 비율을, 80∼100체적%의 범위에까지 높인다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 가스 실드 아크 용접의 제어 방법은, 상기 전류 저하 구간에 있어서의, 상기 용접 전류의 단위 시간당 변화량인 상기 용접 전류의 기울기가 -200∼-50A/ms이고, 상기 전류 유지 구간에 있어서의, 상기 용접 전류의 이탈 유지 시간 Th1이 2∼8ms이고, 상기 전류 상승 구간에 있어서의, 상기 용접 전류의 기울기가 50∼300A/ms이고, 또한, 상기 전류 유지 구간에 있어서의, 상기 이탈 유지 시간 Th1[ms], 와이어 직경 d[mm] 및 상기 와이어 송급 속도 Fs[m/min]와의 관계가 하기 식(1)을 만족한다.
0.4≤(1.2/d)×(Fs/15)×Th1≤10 …(1)
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 가스 실드 아크 용접의 제어 방법은, 상기 전류 유지 구간에 있어서의, 상기 이탈 유지 전류 Ih1[A] 및 상기 와이어 송급 속도 Fs[m/min]와의 관계가 하기 식(2)를 만족한다.
50≤(15/Fs)×Ih1≤280 …(2)
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 가스 실드 아크 용접의 제어 방법은, 상기 이탈 제어 기간 및 상기 통상 아크 기간의 합계 기간을 용적의 이탈 주기로 하고, 상기 용적의 이탈 주기가 미리 설정된 감시 시간 Tarc를 경과한 경우에, 상기 용적의 이탈을 강제적으로 촉진하기 위한 강제 이탈 제어 기간을 마련하는 공정을 갖고, 상기 감시 시간 Tarc가 10∼60ms이고, 상기 감시 시간 Tarc[ms], 상기 설정 전류 Icc[A] 및 상기 용접 와이어의 와이어 직경 d[mm]와의 관계가 하기 식(3)을 만족한다.
10≤(d/1.2)×(350/Icc)×Tarc≤80 …(3)
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 가스 실드 아크 용접의 제어 방법은, 상기 강제 이탈 제어 기간은, 상기 용접 전류를 저하시키는 강제 전류 저하 구간, 상기 강제 전류 저하 구간 후에 상기 용접 전류를 일정한 강제 이탈 유지 전류 Ih2로 유지하는 강제 전류 유지 구간, 및 상기 강제 전류 유지 구간 후에 상기 용접 전류를 상승시키는 강제 전류 상승 구간을 갖고, 상기 강제 전류 저하 구간에 있어서의, 상기 용접 전류의 기울기가 -100A/ms 이하이고, 상기 강제 전류 유지 구간에 있어서의, 상기 용접 전류의 강제 이탈 유지 시간 Th2가 1∼5ms이고, 상기 강제 전류 상승 구간에 있어서의, 상기 용접 전류의 기울기가 10∼300A/ms이고, 또한, 상기 강제 이탈 제어 기간 후에 있어서의 상기 용접 전류를, 상기 설정 전류 Icc의 1.20∼2.50배의 강제 아크 유지 전류 Ih3 및 3∼10ms의 강제 아크 유지 시간 Th3의 조건에서 유지하는 강제 이탈 아크 기간을 마련하는 공정을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 가스 실드 아크 용접의 제어 방법은, 상기 강제 이탈 제어 기간에 있어서, 상기 용적의 이탈 시기를 검지한 경우, 상기 이탈 제어 기간에 있어서의 상기 전류 저하 구간으로 이행한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 가스 실드 아크 용접의 제어 방법은, 상기 강제 이탈 아크 기간에 있어서, 상기 용적의 이탈 시기를 검지한 경우, 상기 이탈 제어 기간에 있어서의 상기 전류 저하 구간으로 이행한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 가스 실드 아크 용접의 제어 방법은, 상기 강제 이탈 제어 기간 또는 상기 강제 이탈 아크 기간에 있어서의 상기 용적의 이탈 시기를, 상기 아크 전압을 이용하여 검지한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 가스 실드 아크 용접의 제어 방법은, 상기 통상 아크 기간에 있어서의 상기 용적의 이탈 시기를, 아크 저항을 이용하여 검지한다.
또, 상기 과제를 해결하는 본 발명의 가스 실드 아크 용접의 제어 장치는, 실드 가스로서, CO2의 함유량이 100체적%인 탄산 가스, 또는 CO2의 함유량이 30체적% 이상이고 잔부가 Ar인 혼합 가스를 이용하고, 또한, 아크에 의해 용융된 용접 와이어 선단의 용적의 이탈 시기를 검지함으로써 용접 전류를 제어하는 가스 실드 아크 용접의 제어 장치로서,
상기 용접 전류를 미리 설정된 설정 전류 Icc로 유지하는 통상 아크 기간을 마련하는 공정과,
상기 통상 아크 기간에 있어서, 상기 용적의 이탈 시기를 검지한 후, 상기 용접 전류를 저하시키는 전류 저하 구간, 상기 전류 저하 구간 후에 상기 용접 전류를 일정한 이탈 유지 전류 Ih1로 유지하는 전류 유지 구간, 및 상기 전류 유지 구간 후에 상기 용접 전류를 상승시키는 전류 상승 구간을 갖는 이탈 제어 기간을 마련하는 공정을 갖고,
상기 이탈 제어 기간 중에, 하기 (a)∼(c) 중 적어도 어느 하나의 단락 방지 제어를 행하는 것을 특징으로 한다.
(a) 용접 중 아크 전압을, 설정 전압에 대해 ±10% 이내로 유지하는 출력 전압 제어
(b) 용접 중의 와이어 송급 속도 Fs를, 설정 와이어 송급 속도에 대해 40∼95%의 범위에까지 감속시키는 송급 속도 제어
(c) 상기 실드 가스 중의 Ar 비율을, 50∼100체적%의 범위에까지 높이는 가스 비율 제어
본 발명에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에 의하면, CO2를 소정량 이상 함유하는 실드 가스를 사용하는 소모 전극식 가스 실드 아크 용접을 행하는 데에 있어서, 용적과 용융지가 단락되지 않고, 용적이 이탈할 때의 스패터의 발생을 억제하면서, 비드 외관을 우수한 것으로 할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에 대해서 설명한 플로 차트이다.
도 2는, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에 있어서의, 시간축(t)에 대한 용접 전류의 파형도 및 이탈 검지 신호의 파형도, 및 파형 도면 중의 소정 시점에 있어서의 용적 상태를 나타내는 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에 있어서의, 시간축(t)에 대한 용접 전류의 파형도 및 이탈 검지 신호의 파형도, 및 파형 도면 중의 소정 시점에 있어서의 용적 상태를 나타내는 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에 있어서의, 시간축(t)에 대한 용접 전류의 파형도 및 이탈 검지 신호의 파형도, 및 파형 도면 중의 소정 시점에 있어서의 용적 상태를 나타내는 모식도이다.
도 5는, 본 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 용접 시스템의 개략 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은, 용적의 이탈 검지를, 아크 전압을 이용하여 행하는 경우의 용접 전류 제어 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 7은, 용적의 이탈 검지를, 아크 저항을 이용하여 행하는 경우의 용접 전류 제어 장치를 나타내는 블럭도이다.
이하, 본 발명에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법을 실시하기 위한 형태(실시형태)에 대해서 설명한다. 한편, 본 발명은, 이하에 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또, 본 명세서에 있어서 「∼」이란, 그 하한의 값 이상, 그의 상한의 값 이하인 것을 의미한다.
우선, 본 발명의 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법의 전체의 흐름에 대해, 플로 차트를 이용해서 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 용접 개시 후, 용접 전류를 미리 설정된 설정 전류 Icc로 유지하는 통상 아크 기간으로 이행한다(스텝 S1).
통상 아크 기간 중에는, 항상 용적의 이탈 시기를 검지할 수 있었는지 여부의 판정을 행하고(스텝 S2), 용적의 이탈 시기를 검지할 수 있는 경우(스텝 S2에서 Yes), 후술하는 이탈 제어 기간으로 이행한다(스텝 S8). 이탈 제어 기간의 종료 후에는, 다시 통상 아크 기간으로 되돌아간다(스텝 S1).
한편, 용적의 이탈 시기를 검지할 수 없는 경우(스텝 S2에서 No), 용적의 이탈 주기(상세는 후술을 참조)가 감시 시간을 경과한 것을 확인한 다음(스텝 S3), 강제 이탈 제어 기간으로 이행한다(스텝 S4).
강제 이탈 제어 기간 중에 있어서도, 항상 용적의 이탈 시기를 검지할 수 있었는지 여부의 판정을 행하고(스텝 S5), 용적의 이탈 시기를 검지할 수 있는 경우(스텝 S5에서 Yes), 이탈 제어 기간으로 이행한다(스텝 S8). 이탈 제어 기간의 종료 후에는, 다시 통상 아크 기간으로 되돌아간다(스텝 S1).
한편, 용적의 이탈 시기를 검지할 수 없는 경우(스텝 S5에서 No), 강제 이탈 제어 기간의 종료 후에, 강제 이탈 아크 기간으로 이행한다(스텝 S6).
강제 이탈 아크 기간 중에 있어서도, 항상 용적의 이탈 시기를 검지할 수 있었는지 여부의 판정을 행하고(스텝 S7), 용적의 이탈 시기를 검지할 수 있는 경우(스텝 S7에서 Yes), 이탈 제어 기간으로 이행한다(스텝 S8). 이탈 제어 기간의 종료 후에는, 다시 통상 아크 기간으로 되돌아간다(스텝 S1).
한편, 용적의 이탈 시기를 검지할 수 없는 경우(스텝 S7에서 No), 강제 이탈 아크 기간이 소정 시간을 경과한 것을 확인한 다음(스텝 S9), 다시 통상 아크 기간으로 되돌아간다(스텝 S1).
상기 플로에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에 있어서는, 통상 아크 기간, 강제 이탈 제어 기간 및 강제 이탈 아크 기간 중 어느 하나에 있어서 용적의 이탈 검지가 이루어진 경우에, 즉시 이탈 제어 기간으로 이행하게 된다. 그리고, 이 이탈 제어 기간 중에, 후술하는 바와 같은 소정의 단락 방지 제어를 행한다.
계속해서, 본 실시형태의 가스 실드 아크 용접의 제어 방법의 상세에 대하여, 제 1 실시형태, 제 2 실시형태 및 제 3 실시형태로 나누어 설명한다. 한편, 제 1 실시형태는, 통상 아크 기간에 있어서 용적의 이탈 검지가 이루어진 경우(스텝 S2에서 Yes)의 예이다. 또, 제 2 실시형태는, 강제 이탈 아크 기간에 있어서 용적의 이탈 검지가 이루어진 경우(스텝 S7에서 Yes)의 예이다. 또한, 제 3 실시형태는, 강제 이탈 제어 기간에 있어서 용적의 이탈 검지가 이루어진 경우(스텝 S5에서 Yes)의 예이다.
<제 1 실시형태>
우선, 제 1 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에 대해서 설명한다. 상기한 바와 같이, 제 1 실시형태는, 통상 아크 기간에 있어서 용적의 이탈 검지가 이루어진 경우(스텝 S2에서 Yes)의 예이다.
도 2는, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에 있어서의, 시간축(t)에 대한 용접 전류의 파형도 및 이탈 검지 신호의 파형도, 및 파형 도면 중의 소정 시점에 있어서의 용적 상태를 나타내는 모식도이다. 이하, 동 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
제 1 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에서는, 용적의 이탈 주기가, 통상 아크 기간과 이탈 제어 기간의 2개의 기간으로 구성되어 있다. 또, 이 용적의 이탈 주기를 반복하면서 용접이 행해진다.
[통상 아크 기간]
통상 아크 기간에서는, 용접 와이어 선단에 용적을 형성하여 이행시키기 위해서, 미리 설정된 설정 전류 Icc가 통전된다. 본 제어 방법은, 중전류∼대전류의 범위에서 적합하다. 가장 제어에 효과가 있는 범위로서, 설정 전류 Icc의 값은 250∼500A이다. 보다 바람직한 상한은 380A이고, 보다 바람직한 하한은 280A이다.
또, 통상 아크 기간에 있어서, 용접 와이어 선단에 형성된 용적의 이탈 시기를 검지한다. 이때, 용적의 이탈 시기를 조사하기 위해서, 용적의 이탈 또는 그 이탈 직전을 검지(이하, 통틀어서 「용적의 이탈 검지」라고 부름)한 경우에 출력하는 신호인 이탈 검지 신호가 이용된다.
그 일례를 구체적으로 설명하면, 용적이 이탈하는 경우, 와이어 선단에 존재하는 용적의 근원이 잘록하고, 그 잘록함이 진행되는 결과, 아크 전압 및 아크 저항(=아크 전압/용접 전류)이 상승한다. 또, 용적이 이탈하면 아크 길이가 길어지기 때문에, 아크 전압 및 아크 저항이 상승한다. 그리고, 이들의 시간 미분값이나 시간 2계 미분값도 당연히 상승하게 된다. 용적이 잘록하기 시작하여 이탈하기까지의 사이는 아크 전압 및 아크 저항, 또한 이들의 시간 미분값이나 시간 2계 미분값은 항상 상승하고 있다. 따라서, 이들 중 적어도 어느 하나를 검지하고, 소정의 연산을 행하고, 그 결과를 소정의 임계값과 비교해서 이탈 검지 신호로서 출력하는 것에 의해, 용적의 이탈 시기를 판단할 수 있다.
보다 상세하게는, 예를 들면 일본 특허공개 2008-246524호에 기재된 용적 이탈 검지 방법을 참조할 수 있다.
[이탈 제어 기간]
상기 통상 아크 기간 중에, 용적의 이탈 검지가 이루어진 경우, 즉시, 검지 시의 용접 전류(즉, 설정 전류 Icc)보다도 낮은 용접 전류로의 전환을 행하고, 이탈 제어 기간으로 이행한다. 이탈 제어 기간은, 용접 전류를 소정의 조건하에서 저하시키는 전류 저하 구간, 전류 저하 구간 후에 용접 전류를 일정한 이탈 유지 전류 Ih1 및 소정의 이탈 유지 시간 Th1로 유지하는 전류 유지 구간, 및 전류 유지 구간 후에 용접 전류를 소정의 조건하에서 상승시키는 전류 상승 구간의 3개의 구간으로 구성된다.
(전류 저하 구간)
전류 저하 구간은, 통상 아크 기간에 있어서의 아크 반력에 의해, 비산하는 스패터를 저감시키기 위해서 마련된다. 보다 상세하게는, 용적의 이탈 검지 후에 즉시 전류 저하 구간을 마련함으로써, 아크 반력을 저하시켜, 후술하는 전류 유지 기간에 안정적으로 용적을 이탈할 수 있도록 용적의 진동을 억제한다.
전류 저하 구간에 있어서의, 용접 전류의 단위 시간당 변화량인 용접 전류의 기울기는 -200∼-50A/ms인 것이 바람직하다. 상기 용접 전류의 기울기가 -50A/ms를 초과하는 경우에는, 용적 이탈 직후의 전류 저하 구간에 있어서 용적이 이탈하고, 아크 반력에 의해, 스패터가 발생하기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다. 상기 용접 전류의 기울기는, 바람직하게는 -120A/ms 이하, 보다 바람직하게는 -100A/ms 이하이다.
한편, 상기 용접 전류의 기울기가 -200A/ms를 하회하는 경우에는, 와이어가 용융지와 단락될 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 용접 전류의 기울기는, 바람직하게는 -180A/ms 이상, 보다 바람직하게는 -150A/ms 이상이다.
한편, 전류 저하 구간에 있어서는, 도 2에 있어서의 용적 상태의 모식도에 나타내는 바와 같이, 용적의 잘록함이 촉진된 현수(懸垂) 상태로 되어 있다(도면 중의 (A)를 참조).
(전류 유지 구간)
전류 유지 구간은, 이탈한 용적이 스패터화되는 것을 억제할 수 있도록, 용적이 용융지에 완전하게 떨어지기 위한 시간을 확보하기 위해서 마련된다. 전류 유지 구간에 있어서의 용접 전류의 이탈 유지 시간 Th1은, 2∼8ms인 것이 바람직하다. 이탈 유지 시간 Th1이 8ms를 초과하는 경우에는, 와이어와 용융지가 단락되는 것에 의해 스패터가 발생할 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 이탈 유지 시간 Th1은, 바람직하게는 5ms 이하이다.
한편, 이탈 유지 시간 Th1이 2ms를 하회하는 경우에는, 용융지에 용적이 이행되지 않은 그대로, 후술하는 전류 상승 구간으로 진행되고, 강해진 아크 반력에 의해, 용적이 폭발하여, 스패터가 발생하기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다. 이탈 유지 시간 Th1은, 바람직하게는 3ms 이상이다.
또, 전류 유지 구간에 있어서의, 이탈 유지 시간 Th1[ms], 와이어 직경 d[mm] 및 와이어 송급 속도 Fs[m/min]와의 관계가 하기 식(1)을 만족하는 것이 바람직하다.
0.4≤(1.2/d)×(Fs/15)×Th1≤10 …(1)
이탈 유지 시간 Th1, 와이어 직경 d 및 와이어 송급 속도 Fs와의 관계가, 상기 수치의 범위 내이면, 안정된 용적의 이탈 제어가 가능해지는 결과, 스패터 발생의 저감으로 이어진다.
단, (1.2/d)×(Fs/15)×Th1이 10을 초과하는 경우에는, 와이어와 용융지가 단락되기 쉬워지기 때문에, 스패터가 증가할 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 관계식은, 바람직하게는 4.4 이하, 보다 바람직하게는 2.6 이하이다.
한편, (1.2/d)×(Fs/15)×Th1이 0.4를 하회하는 경우에는, 전류 유지 구간에서 용적이 이탈하지 않고, 후술하는 전류 상승 구간에 있어서 용적이 이탈하고, 아크 반력에 의해 대립의 스패터가 발생하기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다. 상기 관계식은, 바람직하게는 1.8 이상, 보다 바람직하게는 2.2 이상이다.
또한, 전류 유지 구간에 있어서의, 이탈 유지 전류 Ih1[A] 및 와이어 송급 속도 Fs[m/min]와의 관계가 하기 식(2)를 만족하는 것이 바람직하다.
50≤(15/Fs)×Ih1≤280 …(2)
이탈 유지 전류 Ih1[A] 및 와이어 송급 속도 Fs[m/min]와의 관계가, 상기 수치의 범위 내이면, 안정된 용적의 이탈 제어가 가능해지는 결과, 스패터 발생의 저감으로 이어진다.
단, (15/Fs)×Ih1이 280을 초과하는 경우에는, 전류 유지 구간에서 용적이 성장하고, 용융지와 단락되는 것에 의해, 대립의 스패터가 발생하기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다. 상기 관계식은, 바람직하게는 250 이하, 보다 바람직하게는 200 이하이다.
한편, (15/Fs)×Ih1이 50을 하회하는 경우에는, 전류 유지 구간에서 아크 조각이 발생하고, 와이어와 용융지가 단락될 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 관계식은, 바람직하게는 120 이상, 보다 바람직하게는 140 이상이다.
한편, 전류 유지 구간에 있어서는, 도 2에 있어서의 용적 상태의 모식도에 나타내는 바와 같이, 전류 저하 구간에 있어서 현수 상태로 되어 있던 용적의 이탈이 행해지고(도면 중의 (B)를 참조), 그 직후에 있어서는, 아크 기둥은 작은 상태이다(도면 중의 (C)를 참조).
(전류 상승 구간)
전류 상승 구간은, 와이어와 용융지의 단락 방지를 도모하기 위해, 완만한 상승 경사를 행하기 위해서 마련된다. 전류 상승 구간에 있어서의, 용접 전류의 단위 시간당 변화량인 용접 전류의 기울기는 50∼300A/ms인 것이 바람직하다. 상기 용접 전류의 기울기가 300A/ms를 초과하는 경우에는, 와이어 선단의 용적이 아크 반력에 의해 폭발할 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 용접 전류의 기울기는, 바람직하게는 200A/ms 이하, 보다 바람직하게는 150A/ms 이하이다.
한편, 상기 용접 전류의 기울기가 50A/ms를 하회하는 경우에는, 와이어가 용융지와 단락될 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 용접 전류의 기울기는, 바람직하게는 100A/ms 이상, 보다 바람직하게는 120A/ms 이상이다.
한편, 전류 상승 구간에 있어서는, 도 2에 있어서의 용적 상태의 모식도에 나타내는 바와 같이, 용접 전류를 상승시키는 것에 의해 아크 기둥은 커지고, 용적은 성장해 간다(도면 중의 (D)를 참조).
[단락 방지 제어]
본 실시형태에 있어서는, 상기에서 설명한 바와 같이, 이탈 제어 기간으로서 전류 저하 구간, 전류 유지 구간 및 전류 상승 구간을 마련하고, 용적의 이탈 검지 후에 있어서의 용접 전류를 제어하는 것에 의해, 용적이 이탈할 때의 스패터의 발생을 억제하면서, 이하에서 설명하는 바와 같이, 이탈 제어 기간 중에 소정의 단락 방지 제어를 도입하는 것에 의해, 용적과 용융지의 단락도 억제한다.
이탈 제어 기간에 있어서는, 용적이 이탈할 때의 스패터의 발생을 억제하기 위해서 용접 전류를 저하시키는 것에 수반하여, 아크 길이가 짧아져, 용적과 용융지가 단락되기 쉬운 상태가 된다. 용적과 용융지가 단락되는 경우, 급격한 전류 상승이 일어나면, 아크 반력에 의해 스패터가 발생하기 쉬워진다.
이 때문에, 용적이 이탈할 때의 스패터의 발생을 억제하기 위해서 용접 전류를 저하시킨 경우에 있어서, 용적과 용융지의 단락을 억제하는 것은, 용접 시의 스패터의 발생을 효과적으로 억제하는 데 있어서 중요한 관점이다.
그래서 본 실시형태에서는, 이탈 제어 기간 중의 단락 방지 제어로서, 하기 (a)∼(c) 중 적어도 어느 하나를 행한다.
(a) 용접 중의 아크 전압을, 설정 전압에 대해 ±10% 이내로 유지하는 출력 전압 제어
(b) 용접 중의 와이어 송급 속도 Fs를, 설정 와이어 송급 속도에 대해 40∼95%의 범위에까지 감속시키는 송급 속도 제어
(c) 상기 실드 가스 중의 Ar 비율을, 50∼100체적%의 범위에까지 높이는 가스 비율 제어
상기 (a)∼(c)의 어느 단락 방지 제어에 있어서도, 아크 길이를 길게 하기(넓히기)위한 수단으로서는 공통이다. 이탈 제어 기간 중에, 아크 길이를 길게 하도록 제어함으로써, 용적과 용융지의 단락을 효과적으로 억제할 수 있다.
이와 같이, 용접 전류를 소정 조건에서 제어한 이탈 제어 기간 내에, 단락 방지 제어를 도입하는 것에 의해, 용적의 이탈 시의 스패터 발생을 억제하면서도, 용적과 용융지의 단락을 억제함으로써 단락 시의 스패터 발생도 미리 막는 것이 가능해진다. 그 결과, 용융 이탈 시의 스패터 발생과, 단락 시의 스패터 발생을 양면으로부터 억제할 수 있고, 용접 후의 비드 외관을 우수한 것으로 할 수 있다.
한편, 상기 (a)∼(c)의 단락 방지 제어는, 각각 단독으로 이용되는 것이어도 되고, 또는 2종 이상을 조합해서 이용되는 것이어도 된다.
상기 (a)의 출력 전압 제어에 관하여, 아크 전압이 설정 전압의 +10%를 초과하는 경우에는, 아크 길이 변동에 의해, 아크의 지향성이 약해진다. 그 때문에, 아크 편향이 심해져, 불안정한 상태에 빠진다. 결과로는 비드 형상이 나빠진다. 한편, 아크 전압이 설정 전압의 -10%를 하회하는 경우에는, 와이어 선단의 용적이 용융지와 단락될 우려가 있다. 상기 수치는, 바람직하게는 ±5% 이하, 보다 바람직하게는 ±3% 이하이다.
상기 (b)의 송급 속도 제어에 관하여, 설정 와이어 송급 속도에 대한 와이어 송급 속도 Fs의 감속 비율이 95%를 초과하는 경우에는, 와이어 선단의 용적이 용융지와 단락될 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 수치는, 바람직하게는 85% 이하, 보다 바람직하게는 75% 이하이다. 한편, 설정 와이어 송급 속도에 대한 와이어 송급 속도 Fs의 감속 비율이 40%를 하회하는 경우에는, 와이어가 녹지 않고, 아크 길이가 불안정해져, 비드 외관에 영향을 주기 때문에 바람직하지 않다. 상기 수치는, 바람직하게는 50% 이상이다.
상기 (c)의 가스 비율 제어에 관하여, 높여지는 실드 가스 중의 Ar 비율이 50체적%를 하회하는 경우, 단락 이행에 의해 스패터가 발생하기 때문에 바람직하지 않다. 실드 가스 중의 Ar 비율은, 바람직하게는 80체적% 이상, 보다 바람직하게는 95체적% 이상이다.
<제 2 실시형태>
계속해서, 제 2 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에 대해서 설명한다. 상술한 바와 같이, 제 2 실시형태는, 강제 이탈 아크 기간에 있어서 용적의 이탈 검지가 이루어진 경우(스텝 S7에서 Yes)의 예이다.
도 3은, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에 있어서의, 시간축(t)에 대한 용접 전류의 파형도 및 이탈 검지 신호의 파형도, 및 파형 도면 중의 소정 시점에 있어서의 용적 상태를 나타내는 모식도이다. 이하, 동 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
제 2 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에서는, 용적의 이탈 주기로서 통상 아크 기간과 이탈 제어 기간의 2개의 기간으로 구성되어 있는 점에서, 제 1 실시형태와 공통된다. 단, 용적의 이탈 주기가 미리 설정된 감시 시간 Tarc를 경과한 경우, 용적의 이탈을 강제적으로 촉진하기 위한 강제 이탈 제어 기간, 및 그 후의 강제 이탈 아크 기간을 마련하고 있는 점에서 상이하다.
[감시 시간 Tarc]
감시 시간 Tarc는, 성장한 용적이 좀처럼 이탈하지 않고, 용적의 비대화에 의해 용적과 용융지의 단락을 방지하기 위해서 마련된다. 통상에서는, 설정 전류 Icc로 통전되는 통상 아크 기간에 있어서 용적의 잘록함이 성장하고, 그 후, 자발적으로 이탈이 행해지지만, 용적이 어느 정도의 크기로 성장한 단계에서도 이탈이 행해지지 않는 경우, 비대화된 용적이 용융지와 단락을 일으킬 우려가 있다. 이것을 방지하기 위해서, 용적의 이탈 주기가 미리 설정된 감시 시간 Tarc를 초과하는 경우, 용적의 이탈을 강제적으로 촉진하기 위한 소정의 용접 전류 제어를 행한다.
감시 시간 Tarc는, 10∼60ms인 것이 바람직하다. 감시 시간 Tarc가 10∼60ms 이내인 경우, 용적의 비대화를 억제할 수 있기 때문에, 용적이 용융지와의 단락에 의한 대립 스패터 발생의 억제에 효과가 있다.
또, 감시 시간 Tarc[ms], 설정 전류 Icc[A] 및 용접 와이어의 와이어 직경 d[mm]와의 관계가 하기 식(3)을 만족하는 것이 바람직하다.
10≤(d/1.2)×(350/Icc)×Tarc≤80 …(3)
감시 시간 Tarc[ms], 설정 전류 Icc[A] 및 와이어 직경 d[mm]와의 관계가, 상기 수치의 범위 내이면, 비대화된 용적이 용융지와의 단락을 억제하게 되기 때문에 바람직하다. 단, (d/1.2)×(350/Icc)×Tarc가 80을 초과하는 경우에는, 이탈하지 않는 용적이 더 비대화가 되기 때문에 바람직하지 않다. 상기 관계식은, 바람직하게는 30 이하, 보다 바람직하게는 25 이하이다.
한편, (d/1.2)×(350/Icc)×Tarc가 10을 하회하는 경우에는, 용적이 이상인 크기까지 성장하지 않고, 이탈해 버리기 때문에 바람직하지 않다. 상기 관계식은, 바람직하게는 10 이상, 보다 바람직하게는 15 이상이다.
[강제 이탈 제어 기간]
용적의 이탈 주기가 감시 시간 Tarc를 경과한 경우, 즉시 검지 시의 용접 전류(즉, 설정 전류 Icc)보다도 낮은 용접 전류로의 전환을 행하고, 강제 이탈 제어 기간으로 이행한다. 강제 이탈 제어 기간은, 용접 전류를 소정의 조건하에서 저하시키는 강제 전류 저하 구간, 강제 전류 저하 구간 후에 용접 전류를 일정한 강제 이탈 유지 전류 Ih2 및 소정의 강제 이탈 유지 시간 Th2로 유지하는 강제 전류 유지 구간, 및 강제 전류 유지 구간 후에 용접 전류를 소정의 조건하에서 상승시키는 강제 전류 상승 구간의 3개의 구간으로 구성된다.
(강제 전류 저하 구간)
강제 전류 저하 구간은, 성장하는 용적의 요동을 방지하기 위해서 마련된다. 보다 상세하게는, 용적의 이탈 주기가 감시 시간 Tarc를 경과한 경우에, 즉시 강제 전류 저하 구간을 마련함으로써, 용적이 아크 반력을 받기 어려워, 안정적으로 현수 상태로 천이한다.
강제 전류 저하 구간에 있어서의, 용접 전류의 단위 시간당 변화량인 용접 전류의 기울기는 -100A/ms 이하인 것이 바람직하다. 상기 용접 전류의 기울기가 -100A/ms를 초과하는 경우에는, 아크 반발력이 크고, 강제 전류 저하 구간 중에 용적이 더 비대화되어, 용적과 용융지가 단락될 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 용접 전류의 기울기는, -500A를 하회하는 경우, 용적이 불안정해지는 데다가, 와이어가 녹지 않고, 용융지와 단락될 우려가 있기 때문에, 바람직하지 않다. 상기 용접 전류의 기울기는, 바람직하게는 -150A/ms 이하, 보다 바람직하게는 -200A/ms 이하이다.
한편, 강제 전류 저하 구간에 있어서는, 용적의 잘록함이 촉진된 현수 상태로 되어 있다.
(강제 전류 유지 구간)
강제 전류 유지 구간은, 용적의 잘록함 형성을 촉진시키기 위해서 마련된다. 보다 상세하게는, 강제 전류 저하 구간 후에 강제 전류 유지 구간을 마련함으로써, 용적의 잘록함이 형성되기 쉬워져, 후술하는 강제 전류 상승 구간이나 강제 이탈 아크 기간에 있어서의 용적의 이탈 촉진에 기여한다.
강제 전류 유지 구간에 있어서의, 용접 전류의 강제 이탈 유지 시간 Th2는, 1∼5ms인 것이 바람직하다. 강제 이탈 유지 시간 Th2가 5ms를 초과하는 경우에는, 용적이 용융지에 지나치게 가까워져, 용적과 용융지가 단락될 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 강제 이탈 유지 시간 Th2는, 바람직하게는 8ms 이하, 보다 바람직하게는 6ms 이하이다.
한편, 강제 이탈 유지 시간 Th2가 1ms를 하회하는 경우에는, 용적이 강제 전류 유지 구간에서 이탈할 수 없고, 후술하는 강제 전류 상승 구간에서 강해진 아크 반력에 의해, 용적이 폭발하여, 스패터화될 가능성이 있다. 강제 이탈 유지 시간 Th2는, 바람직하게는 3ms 이상, 보다 바람직하게는 4ms 이상이다.
한편, 강제 전류 유지 구간에 있어서도, 강제 전류 저하 구간과 마찬가지로, 용적의 잘록함이 촉진된 현수 상태로 되어 있다.
(강제 전류 상승 구간)
강제 전류 상승 구간은, 용적의 안정적인 성장을 촉진시키기 위해서 마련된다. 보다 상세하게는, 강제 전류 유지 구간 후에 강제 전류 상승 구간을 마련함으로써, 용적이 아크 반발력을 받기 어려워, 안정적으로 성장이 가능해져, 현수하는 용적의 요동이 효과적으로 억제될 수 있다.
강제 전류 상승 구간에 있어서의, 용접 전류의 단위 시간당 변화량인 용접 전류의 기울기는 10∼300A/ms인 것이 바람직하다. 상기 용접 전류의 기울기가 300A/ms를 초과하는 경우에는, 용적이 반발력에 의해 들어 올려지고, 대립의 스패터가 발생하기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다. 상기 용접 전류의 기울기는, 바람직하게는 250A/ms 이하, 보다 바람직하게는 200A/ms 이하이다.
한편, 상기 용접 전류의 기울기가 10A/ms를 하회하는 경우에는, 용적이 보다 비대화되어, 용적과 용융지의 단락을 발생시킬 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 용접 전류의 기울기는, 바람직하게는 100A/ms 이상, 보다 바람직하게는 150A/ms 이상이다.
한편, 강제 전류 상승 구간에 있어서는, 용접 전류를 상승시키는 것에 의해 아크 기둥은 커지고, 용적은 더 성장해 간다.
[강제 이탈 아크 기간]
강제 이탈 아크 기간에서는, 감시 시간 Tarc 내에 완전히 이탈할 수 없었던 용적을 강제적으로 이탈시키기 위해, 설정 전류 Icc보다도 큰 용접 전류인 강제 아크 유지 전류 Ih3가 통전된다. 즉, 통상 아크 기간에 통전된 설정 전류 Icc보다도 큰 일정 전류로 통전함으로써, 용적에 강대한 전자기 핀치력을 주어, 강제적으로 용적을 이탈시키는 구조이다.
강제 아크 유지 전류 Ih3는, 설정 전류 Icc의 1.20∼2.50배인 것이 바람직하다. 강제 아크 유지 전류 Ih3가 설정 전류 Icc의 2.50배를 초과하는 경우에는, 현수하는 용적이 요동하기 쉬워지고, 대립의 스패터가 발생하기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다. 상기 값은, 바람직하게는 2.30배 이하, 보다 바람직하게는 2.00배 이하이다.
한편, 강제 아크 유지 전류 Ih3가 설정 전류 Icc의 1.20배를 하회하는 경우에는, 용적에 강대한 전자기 핀치력이 가해지기 어렵고, 용적이 이탈하기 어려워질 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 값은, 바람직하게는 1.60배 이상, 보다 바람직하게는 1.80배 이상이다.
한편, 강제 이탈 아크 기간에 있어서, 용적의 이탈을 검지한 경우, 즉시, 검지 시의 용접 전류보다도 낮은 용접 전류로의 전환을 행하고, 상기의 이탈 제어 기간으로 이행하고, 제 1 실시형태에서 설명한 것과 마찬가지로, 용적의 이탈 주기를 반복해 간다. 또, 강제 이탈 제어 기간 및 강제 이탈 아크 기간에 있어서 현수 상태로 되어 있던 용적은, 전자기 핀치력의 영향에 의해 강제적으로 이탈이 행해진다(도 3 중의(A), (B)를 참조).
[이탈 검지 수단]
상술한 바와 같이, 용적의 이탈 시기를 조사하기 위한 방법으로서, 아크 전압 또는 아크 저항을 이용한 이탈 검지 신호가 적합하게 이용되지만, 강제 이탈 아크 기간에 있어서는, 아크 전압(아크 전압의 시간 미분값 및 시간 2계 미분값도 포함함)을 이용하여 검지하는 것이 바람직하다. 상기 기간에 있어서는, 정전류 제어 구간이고, 용접 전류값의 변동이 작기 때문에, 아크 전압의 변동만으로 정밀도 좋게 용적의 이탈 시기를 검지할 수 있다. 또, 용접 전류의 변동을 고려해서 소정의 연산을 행할 필요가 없기 때문에, 연산 시간을 단축화할 수 있어, 신속한 이탈 검지를 행하는 것이 가능해진다.
한편, 통상 아크 기간에 있어서는, 아크 저항(아크 저항의 시간 미분값 및 시간 2계 미분값도 포함한다), 즉 아크 전압/용접 전류를 이용하여 검지하는 것이 바람직하다. 상기 기간에 있어서, 용적의 이탈 시기를 정밀도 좋게 검지하기 위해서는, 용접 전류의 변동의 영향도 가미할 필요가 있다. 따라서, 아크 전압과 용접 전류의 양쪽의 영향을 가미한 아크 저항을 이용하여 검지하는 것이 바람직하다.
<제 3 실시형태>
또한 계속해서, 제 3 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에 대해서 설명한다. 상술한 바와 같이, 제 3 실시형태는, 강제 이탈 제어 기간에 있어서 용적의 이탈 검지가 이루어진 경우(스텝 S5에서 Yes)의 예이다.
도 4는, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에 있어서의, 시간축(t)에 대한 용접 전류의 파형도 및 이탈 검지 신호의 파형도, 및 파형 도면 중의 소정 시점에 있어서의 용적 상태를 나타내는 모식도이다. 이하, 동 도면을 참조하면서, 제 2 실시형태와 상이한 점을 중심으로 상세하게 설명한다.
제 3 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 방법에서는, 용적의 이탈 주기가 미리 설정된 감시 시간 Tarc를 경과한 경우, 용적의 이탈을 강제적으로 촉진하기 위한 강제 이탈 제어 기간을 마련하는 점에서, 제 2 실시형태와 공통된다.
단, 본 실시형태에서는, 강제 이탈 제어 기간의 임의의 타이밍(도 4의 예에서는, 강제 전류 유지 구간 내)에서, 용적의 이탈 검지가 이루어진 경우, 강제 이탈 제어 기간에 있어서의 전류 제어 프로세스를 중단하고, 즉시, 검지 시의 용접 전류보다도 낮은 용접 전류로의 전환을 행하고, 상기의 이탈 제어 기간으로 이행하고, 제 1 실시형태에서 설명한 것과 마찬가지로, 용적의 이탈 주기를 반복해 간다.
<가스 실드 아크 용접의 제어 시스템>
또한, 본 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 제어 시스템에 대해서 설명한다. 도 5는, 본 실시형태에 따른 가스 실드 아크 용접의 용접 시스템의 개략 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 용접 시스템은, 용접 로봇(100)과, 로봇 컨트롤러(200)와, 용접 전원(300)과, 송급 장치(400)와, 가스 컨트롤러(블렌더)(500)를 구비하고 있다. 용접 전원(300)은, 플러스의 파워 케이블(1)을 통해서 전극측에 접속되고, 마이너스의 파워 케이블(2)을 통해서, 워크 W와 접속되어 있다. 또, 도면 중의 파워 케이블(3)은, 용접 전원(300)과 용접 와이어의 송급 장치(400)를 접속하고, 용접 와이어의 송급 속도를 제어한다.
용접 로봇(100)은, 전극으로부터 아크를 내어, 그 열로 용접의 대상인 워크 W를 용접한다. 여기에서, 용접 로봇(100)은, 전극을 유지하는 용접 토치로서, 용접 토치(110)를 갖고 있다.
용접 토치(110)의 선단에서는, 전극인 용접 와이어를, 콘택트 팁(contact tip)으로 불리는 원통 형상의 도체의 선단으로부터 일정한 돌출 길이를 유지한다. 본 실시형태에서 적용하는 용접 방법은, 콘택트 팁과 용접 와이어가 접촉하고, 아크 전압을 인가해서 통전함으로써, 워크 W와 용접 와이어 선단의 사이에 아크가 발생하고, 용접 와이어를 용융시켜서 행하는 소모 전극식이 된다.
또한, 용접 토치(110)는, 실드 가스 노즐(실드 가스를 분출하는 기구)을 구비하고 있고, 또, 가스 호스(4)를 통해서 CO2 가스나 Ar 가스 등의 실드 가스의 가스 공급량이나 가스 비율을 컨트롤하는 가스 컨트롤러(500)와 접속되어 있다. 또, 가스 컨트롤러(500)은, CO2 가스 또는 Ar 가스를 함유하는 가스 봄베와 접속되어 있다.
로봇 컨트롤러(200)는, 용접 로봇(100)을 조작하기 위한 지령, 용접 전원(300)에 대해서 전원(전류값, 전압값 등)을 제어하기 위한 지령, 가스 컨트롤러(500)에 대해서 가스 공급량이나 가스 비율을 제어하기 위한 지령 등을 행한다. 또, 후술하는 바와 같이, 로봇 컨트롤러(200)에는, 소정의 수단에 의해 용적의 이탈을 검지하고, 용접 와이어에 급전하는 용접 전류를 제어하기 위한 용접 전류 제어 장치도 구비하고 있다.
용접 전원(300)은, 로봇 컨트롤러(200)로부터의 지령에 의해, 전극 및 워크 W에 전력을 공급함으로써, 전극과 워크 W의 사이에 아크를 발생시킨다. 또, 용접 전원(300)은, 로봇 컨트롤러(200)로부터의 지령에 의해, 송급 장치(400)에 전력을 공급한다. 한편, 용접 작업 시의 전류는, 직류 또는 교류여도 되고, 그 파형은 특별히 상관없지만, 구형파(rectangular wave)나 삼각파 등의 펄스여도 된다.
송급 장치(400)는, 용접 작업의 진행에 맞추어 용접 토치(110)에 용접 와이어를 보낸다. 송급 장치(400)에 의해 보내지는 용접 와이어는, 특별히 한정되지 않고, 워크 W의 성질이나 용접 형태 등에 의해 선택되고, 예를 들면, 솔리드 와이어나 플럭스 코어드 와이어가 사용된다. 또, 용접 와이어의 재질도 상관없고, 예를 들면, 연강이어도 되고, 스테인리스나 알루미늄, 타이타늄과 같은 재질이어도 된다. 또한, 용접 와이어의 지름도 특별히 상관없다.
<용접 전류 제어 장치>
도 6은, 아크 전압의 시간 2계 미분값을 이용하고, 용적의 이탈 또는 이탈 직전을 검출하고, 소정의 제어를 행하는 경우의 용접 전류 제어 장치를 나타내는 블럭도이다. 3상 교류 전원(도시하지 않음)에, 출력 제어 소자(1)이 접속되어 있고, 이 출력 제어 소자(1)에 주어진 전류는, 트랜스(2), 다이오드로 이루어지는 정류부(3), 직류 리액터(8) 및 용접 전류를 검출하는 전류 검출기(9)를 통해서, 콘택트 팁(4)에 주어진다. 피용접재(7)는 트랜스(2)의 저위 전원측에 접속되어 있고, 콘택트 팁(4) 내를 삽입 통과해서 급전되는 용접 와이어(5)와, 피용접재(7)의 사이에 용접 아크(6)가 발생된다.
콘택트 팁(4)과 피용접재(7)의 사이의 아크 전압은, 전압 검출기(10)에 의해 검출되어 출력 제어기(15)에 입력된다. 출력 제어기(15)에는, 또한, 전류 검출기(9)로부터 용접 전류의 검출값이 입력되어 있고, 출력 제어기(15)는, 아크 전압 및 용접 전류를 토대로, 와이어(5)에 급전하는 용접 전류를 제어하고 있다.
전압 검출기(10)에 의해 검출된 아크 전압은, 용적 이탈 검출부(18)의 용접 전압 미분기(11)에 입력되고, 용접 전압 미분기(11)에 있어서, 시간 1계 미분이 연산된다. 다음으로, 이 용접 전압의 1계 미분값은, 2계 미분기(12)에 입력되고, 이 2계 미분기(12)에 있어서, 아크 전압의 시간 2계 미분이 연산된다. 그 후, 이 시간 2계 미분값은 비교기(14)에 입력된다. 2계 미분값 설정기(13)에, 2계 미분 설정값(임계값)이 입력되어 설정되어 있고, 비교기(14)는, 2계 미분기(12)로부터의 2계 미분값과 2계 미분값 설정기(13)로부터의 설정값(임계값)을 비교하고, 2계 미분값이 설정값을 초과한 순간에, 용적 이탈 검출 신호를 출력한다.
이 2계 미분값이 설정값을 초과한 순간이, 용적이 와이어단으로부터 이탈했거나, 또는 이탈의 직전이라고 판정된다.
이 용적 이탈 검출 신호는, 파형 생성기(20)에 입력되고, 파형 생성기(20)에 있어서, 용적 이탈 후의 용접 전류 파형이 제어되고, 출력 보정 신호가 출력 제어기(15)에 입력된다. 이 파형 생성기(20)는, 용적 이탈 검출 신호가 입력되면, 파형 생성기(20)에 설정된 기간은, 검출 시의 용접 전류값(즉, 설정 전류값 Icc)보다도 낮은 소정의 용접 전류값이 되도록, 출력 제어기(15)에 제어 신호(출력 보정 신호)를 출력한다. 이 결과, 전술한 바와 같은 이탈 제어 기간에 있어서의 전류 저하 구간의 전류 제어가 행해진다. 그 후에는, 전류 유지 구간 및 전류 상승 구간에 계속되도록, 파형 생성기(20)로부터 소정의 제어 신호가 출력된다.
파형 설정기(19)는, 파형 생성기(20)에 있어서, 출력 보정 신호를 출력하는 기간이나 용접 전류의 제어 조건을 입력하는 것이고, 파형 설정기(19)에 의해, 출력 보정 신호를 출력하는 기간이나 및 용접 전류의 제어 조건이 파형 생성기(20)에 설정된다.
한편, 용적 이탈 검출 신호는, 용적의 이탈 또는 그 직전을 검출한 경우에 출력하는 신호이다. 용적이 이탈할 때에는, 와이어 선단에 존재하는 용적의 근원이 잘록하고, 그 잘록함이 진행되는 결과, 아크 전압 및 아크 저항이 상승한다. 또, 용적이 이탈하면 아크 길이가 길어지기 때문에, 아크 전압 및 아크 저항이 상승한다. 이것을 아크 전압 및 아크 저항 또는 그들의 미분값으로 검출한 경우, 용접 중, 용접 조건이 변화하면, 그 용접 조건의 변화에 영향을 주어, 용적 이탈 검출부가, 오류 검출을 빈발하여, 스패터를 증대시킨다.
그러나, 2계 미분값에 의한 검출의 경우, 용접 중에 용접 조건이 변화해도, 그 변화에 영향을 받지 않고, 정확하게 용적의 이탈을 검출할 수 있다. 또, 용적 이탈 직전이 잘록함에 의한 아크 전압 또는 아크 저항의 변화에 상당하는 2계 미분값을 2계 미분값 설정기(13)에서 설정하면, 용적 이탈 직전을 검출하고, 용접 파형을 제어할 수 있기 때문에, 와이어 선단에 잔류한 융액을 날려 버려서, 소립 스패터를 발생시켜 버린다는 문제를 완전하게 해소할 수 있다.
도 7은, 아크 저항의 시간 2계 미분값을 이용하고, 용적의 이탈 또는 이탈 직전을 검출하고, 소정의 제어를 행하는 경우의 용접 제어 장치를 나타내는 블럭도이다. 본 도면에 있어서의 용적 이탈 검출부(18)는, 용접 전압 미분기(11) 대신에, 아크 저항 미분기(17)를 마련한 것이다. 전압 검출기(10) 및 전류 검출기(9)의 출력은, 아크 저항 산출기(16)에 입력되고, 아크 저항 산출기(16)에 있어서, 전압을 전류로 제거하는 것에 의해, 아크 저항이 산출된다. 이 아크 저항의 산출값은, 아크 저항 미분기(17)에 입력되고, 아크 저항 미분기(17)에서 1차 미분된 후, 2계 미분기(12)에 있어서, 2계 미분된다. 이 아크 저항의 2계 미분값은, 비교기(14)에 있어서, 2계 미분 설정기(13)로부터 입력된 2계 미분 설정값(임계값)과 비교되고, 아크 저항의 2계 미분값이, 설정값을 초과한 순간에 용적 이탈 검출 신호가 출력된다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 본 발명은, 이들의 실시예로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 가하여 실시하는 것이 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
<용접 조건>
모재에 대해서, 토치 경사 각도는 45°로 하고, 용접 와이어(소모식 전극)는, JIS Z3312:2009 YGW11에 적합한 조성으로 공통으로 했다.
또한, 용접의 초기 조건, 용접 와이어, 단락 방지 제어 및 이탈 제어 기간의 각 조건에 대해 표 1∼표 4에 정리했다.
(용접의 초기 조건)
· 실드 가스의 종류(「%」는 체적%를 나타냄)
· 설정 전류 Icc(A)
· 설정 전압(V)
(용접 와이어)
· 설정 송급 속도 Fs(m/min)
· 돌출 길이(mm)
· 와이어 직경 d(mm)
(단락 방지 제어)
· 출력 전압 제어
제어 조건(설정 전압에 대해서 아크 전압을 몇% 이내로 유지하는가)
당해 제어의 적용 유무(제어 ON/OFF)
· 송급 속도 제어
제어 조건(설정 와이어 송급 속도에 대해, 송급 속도 와이어 송급 속도를 몇%에까지 감속시키는가)
당해 제어의 적용 유무(제어 ON/OFF)
· 가스 비율 제어
제어 조건(실드 가스 중의 Ar 비율을 어느 체적%에까지 높이는가)
당해 제어의 적용 유무(제어 ON/OFF)
(이탈 제어 기간)
· 전류 저하 구간
용접 전류의 기울기(A/ms)
· 전류 유지 구간
이탈 유지 시간 Th1(ms)
이탈 유지 전류 Ih1(A)
식(1)에서 나타나는 값: (1.2/d)×(Fs/15)×Th1)
식(2)에서 나타나는 값: (15/Fs)×Ih1
· 전류 상승 구간
용접 전류의 기울기(A/ms)
Figure 112020100157279-pct00001
Figure 112020100157279-pct00002
Figure 112020100157279-pct00003
Figure 112020100157279-pct00004
또, 용적의 강제 이탈 제어, 강제 이탈 제어 기간, 강제 이탈 아크 기간, 이탈 검지 수단의 각 조건에 대해 표 5∼표 8에 정리했다.
(용적의 강제 이탈 제어)
· 감시 시간 Tarc(ms)
· 식(3)에서 나타나는 값: (d/1.2)×(350/Icc)×Tarc
· 당해 제어의 적용 유무(강제 이탈 제어 기간의 ON/OFF)
(강제 이탈 제어 기간)
· 강제 전류 저하 구간
용접 전류의 기울기(A/ms)
· 강제 전류 유지 구간
강제 이탈 유지 시간 Th2(ms)
강제 이탈 유지 전류 Ih2(A)
· 강제 전류 상승 구간
용접 전류의 기울기(A/ms)
(강제 이탈 아크 기간)
· 강제 아크 유지 시간 Th3(ms)
· 강제 아크 유지 전류 Ih3(A)
· 강제 아크 유지 전류 Ih3와 설정 전류 Icc의 비(Ih3/Icc)
(이탈 검지 수단)
· 통상 아크 기간에 있어서의 이탈 검지 수단
· 강제 이탈 아크 기간에 있어서의 이탈 검지 수단
<평가 방법>
(비드 외관)
비드 시의 파형의 최대값과 최소값의 차를 측정하는 것에 의해, 비드 외관의 평가를 행했다. 최대값과 최소값의 차(절대값)가 2mm 이상인 것을 평가 「×」(불량), 1mm 이상 2mm 미만인 것을 평가 「○」(양호), 1mm 미만인 것을 평가 「◎」(우량)으로 판정했다.
(스패터 발생량)
용접 후의 비드 외관을 사진 촬영하고, 그 비드 외관 사진을 컴퓨터에 도입해서 화상 해석 소프트에 의해 2진화 처리를 행하고, 비드 표면에 발생한 스패터와, 스패터가 발생하고 있지 않은 영역을 구별했다. 그리고, 아크 스타트(arc start)로부터 50mm의 위치를 기점으로 하고, 용접 길이 100mm×폭 75mm의 영역 내에 있어서의 스패터의 개수를 측정했다.
본 발명에 따른 단락 방지 제어를 행하고 있지 않은 시험 No. 82(비교예)에 있어서의 스패터의 개수에 대한 스패터의 개수가 40% 미만인 것을 평가 「◎」(우량), 40% 이상 50% 미만인 것을 평가 「○」(양호), 50% 이상 70% 미만인 것을 평가 「△」(가능), 70% 이상인 것을 평가 「×」(불량)으로 판정했다.
비드 외관 및 스패터 발생량의 평가 결과를 표 5∼표 8에 나타낸다.
Figure 112020100157279-pct00005
Figure 112020100157279-pct00006
Figure 112020100157279-pct00007
Figure 112020100157279-pct00008
표 1∼표 3 및 표 5∼표 7에 있어서의 시험 No. 1∼No. 78은, 본 발명의 요건을 만족하는 실시예이고, 비드 외관 및 스패터 발생량 중 적어도 한쪽에 있어서 우수한 결과가 얻어졌다.
또, 전술한 바람직한 실시형태의 요건을 만족하는 실시예는, 비드 외관 및 스패터 발생량 중 적어도 한쪽에 있어서 더 우수한 결과가 얻어졌다.
한편, 표 4 및 표 8에 있어서의 시험 No. 79∼No. 84는, 본 발명의 요건을 만족하지 않는 비교예이고, 이하의 문제를 갖고 있다.
시험 No. 79는, 출력 전압 제어에 관하여, 아크 전압이 설정 전압의 +10%를 초과하고 있었기 때문에, 비드 외관 및 스패터 발생량 중 어느 것에 있어서도 평가가 ×였다.
시험 No. 80은, 출력 전압 제어에 관하여, 아크 전압이 설정 전압의 -10%를 하회하고 있었기 때문에, 비드 외관 및 스패터 발생량 중 어느 것에 있어서도 평가가 ×였다.
시험 No. 81은, 가스 비율 제어에 관하여, 높여지는 실드 가스 중의 Ar 비율이 50체적%를 하회하고 있었기 때문에, 비드 외관 및 스패터 발생량 중 어느 것에 있어서도 평가가 ×였다.
시험 No. 82는, 출력 전압 제어, 송급 속도 제어 및 가스 비율 제어 중, 어느 단락 방지 제어도 행하지 않았었기 때문에, 비드 외관 및 스패터 발생량 중 어느 것에 있어서도 평가가 ×였다.
시험 No. 83은, 송급 속도 제어에 관하여, 설정 와이어 송급 속도에 대한 와이어 송급 속도 Fs의 감속 비율이 40%를 하회하고 있었기 때문에, 비드 외관 및 스패터 발생량 중 어느 것에 있어서도 평가가 ×였다.
시험 No. 84는, 송급 속도 제어에 관하여, 설정 와이어 송급 속도에 대한 와이어 송급 속도 Fs의 감속 비율이 95%를 초과하고 있었기 때문에, 비드 외관 및 스패터 발생량 중 어느 것에 있어서도 평가가 ×였다.
이상, 도면을 참조하면서 각종의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허청구범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 분명하고, 그것들에 대해서도 당연하게 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 또, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상기 실시형태에 있어서의 각 구성 요소를 임의로 조합해도 된다.
한편, 본 출원은, 2018년 3월 28일 출원된 일본 특허출원(특원 2018-062123)에 기초하는 것이고, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.
1: 출력 제어 소자
2: 트랜스
3: 정류부
4: 콘택트 팁
5: 와이어
6: 용접 아크
7: 피용접재
8: 직류 리액터
9: 용접 전류 검출기
10: 용접 전압 검출기
11: 용접 전압 미분기
12: 2계 미분기
13: 2계 미분값 설정기
14: 비교기
15: 출력 제어기
16: 아크 저항 산출기
17: 아크 저항 미분기
18: 용적 이탈 검출부
19: 파형 설정기
20: 파형 생성기
100: 용접 로봇
110: 용접 토치
200: 로봇 컨트롤러
300: 용접 전원
400: 송급 장치
500: 가스 컨트롤러

Claims (11)

  1. 실드 가스로서, CO2의 함유량이 100체적%인 탄산 가스, 또는 CO2의 함유량이 30체적% 이상이고 잔부가 Ar인 혼합 가스를 이용하고, 또한, 아크에 의해 용융된 용접 와이어 선단의 용적의 이탈 시기를 검지함으로써 용접 전류를 제어하는 가스 실드 아크 용접의 제어 방법으로서,
    상기 용접 전류를 미리 설정된 설정 전류 Icc로 유지하는 통상 아크 기간을 마련하는 공정과,
    상기 통상 아크 기간에 있어서, 상기 용적의 이탈 시기를 검지한 후, 상기 용접 전류를 저하시키는 전류 저하 구간, 상기 전류 저하 구간 후에 상기 용접 전류를 일정한 이탈 유지 전류 Ih1로 유지하는 전류 유지 구간, 및 상기 전류 유지 구간 후에 상기 용접 전류를 상승시키는 전류 상승 구간을 갖는 이탈 제어 기간을 마련하는 공정을 갖고,
    상기 이탈 제어 기간 중에, 하기 (a)∼(c) 중 적어도 어느 하나의 단락 방지 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 가스 실드 아크 용접의 제어 방법.
    (a) 용접 중의 아크 전압을, 설정 전압에 대해 ±10% 이내로 유지하는 출력 전압 제어
    (b) 용접 중의 와이어 송급 속도 Fs를, 설정 와이어 송급 속도에 대해 40∼95%의 범위에까지 감속시키는 송급 속도 제어
    (c) 상기 실드 가스 중의 Ar 비율을, 50∼100체적%의 범위에까지 높이는 가스 비율 제어
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a)의 제어를 행하는 경우, 상기 아크 전압을, 설정 전압에 대해 ±5% 이내로 유지하고,
    상기 (b)의 제어를 행하는 경우, 상기 와이어 송급 속도 Fs를, 상기 설정 와이어 송급 속도에 대해 50∼95%의 범위에까지 감속시키고,
    상기 (c)의 제어를 행하는 경우, 상기 실드 가스 중의 Ar 비율을, 80∼100체적%의 범위에까지 높이는, 가스 실드 아크 용접의 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전류 저하 구간에 있어서의, 상기 용접 전류의 단위 시간당 변화량인 상기 용접 전류의 기울기가 -200∼-50A/ms이고,
    상기 전류 유지 구간에 있어서의, 상기 용접 전류의 이탈 유지 시간 Th1이 2∼8ms이고,
    상기 전류 상승 구간에 있어서의, 상기 용접 전류의 기울기가 50∼300A/ms이고,
    또한, 상기 전류 유지 구간에 있어서의, 상기 이탈 유지 시간 Th1[ms], 와이어 직경 d[mm] 및 상기 와이어 송급 속도 Fs[m/min]와의 관계가 하기 식(1)을 만족하는, 가스 실드 아크 용접의 제어 방법.
    0.4≤(1.2/d)×(Fs/15)×Th1≤10 …(1)
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전류 유지 구간에 있어서의, 상기 이탈 유지 전류 Ih1[A] 및 상기 와이어 송급 속도 Fs[m/min]와의 관계가 하기 식(2)를 만족하는, 가스 실드 아크 용접의 제어 방법.
    50≤(15/Fs)×Ih1≤280 …(2)
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 이탈 제어 기간 및 상기 통상 아크 기간의 합계 기간을 용적의 이탈 주기로 하고, 상기 용적의 이탈 주기가 미리 설정된 감시 시간 Tarc를 경과한 경우에, 상기 용적의 이탈을 강제적으로 촉진하기 위한 강제 이탈 제어 기간을 마련하는 공정을 갖고,
    상기 감시 시간 Tarc가 10∼60ms이고,
    상기 감시 시간 Tarc[ms], 상기 설정 전류 Icc[A] 및 상기 용접 와이어의 와이어 직경 d[mm]와의 관계가 하기 식(3)을 만족하는, 가스 실드 아크 용접의 제어 방법.
    10≤(d/1.2)×(350/Icc)×Tarc≤80 …(3)
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 강제 이탈 제어 기간은, 상기 용접 전류를 저하시키는 강제 전류 저하 구간, 상기 강제 전류 저하 구간 후에 상기 용접 전류를 일정한 강제 이탈 유지 전류 Ih2로 유지하는 강제 전류 유지 구간, 및 상기 강제 전류 유지 구간 후에 상기 용접 전류를 상승시키는 강제 전류 상승 구간을 갖고,
    상기 강제 전류 저하 구간에 있어서의, 상기 용접 전류의 기울기가 -100A/ms 이하이고,
    상기 강제 전류 유지 구간에 있어서의, 상기 용접 전류의 강제 이탈 유지 시간 Th2가 1∼5ms이고,
    상기 강제 전류 상승 구간에 있어서의, 상기 용접 전류의 기울기가 10∼300A/ms이고,
    또한, 상기 강제 이탈 제어 기간 후에 있어서의 상기 용접 전류를, 상기 설정 전류 Icc의 1.20∼2.50배의 강제 아크 유지 전류 Ih3 및 3∼10ms의 강제 아크 유지 시간 Th3의 조건에서 유지하는 강제 이탈 아크 기간을 마련하는 공정을 갖는, 가스 실드 아크 용접의 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 강제 이탈 제어 기간에 있어서, 상기 용적의 이탈 시기를 검지한 경우, 상기 이탈 제어 기간에 있어서의 상기 전류 저하 구간으로 이행하는, 가스 실드 아크 용접의 제어 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 강제 이탈 아크 기간에 있어서, 상기 용적의 이탈 시기를 검지한 경우, 상기 이탈 제어 기간에 있어서의 상기 전류 저하 구간으로 이행하는, 가스 실드 아크 용접의 제어 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 강제 이탈 제어 기간 또는 상기 강제 이탈 아크 기간에 있어서의 상기 용적의 이탈 시기를, 상기 아크 전압을 이용하여 검지하는 가스 실드 아크 용접의 제어 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 통상 아크 기간에 있어서의 상기 용적의 이탈 시기를, 아크 저항을 이용하여 검지하는 가스 실드 아크 용접의 제어 방법.
  11. 실드 가스로서, CO2의 함유량이 100체적%인 탄산 가스, 또는 CO2의 함유량이 30체적% 이상이고 잔부가 Ar인 혼합 가스를 이용하고, 또한, 아크에 의해 용융된 용접 와이어 선단의 용적의 이탈 시기를 검지함으로써 용접 전류를 제어하는 가스 실드 아크 용접의 제어 장치로서,
    상기 용접 전류를 미리 설정된 설정 전류 Icc로 유지하는 통상 아크 기간을 마련하는 공정과,
    상기 통상 아크 기간에 있어서, 상기 용적의 이탈 시기를 검지한 후, 상기 용접 전류를 저하시키는 전류 저하 구간, 상기 전류 저하 구간 후에 상기 용접 전류를 일정한 이탈 유지 전류 Ih1로 유지하는 전류 유지 구간, 및 상기 전류 유지 구간 후에 상기 용접 전류를 상승시키는 전류 상승 구간을 갖는 이탈 제어 기간을 마련하는 공정을 갖고,
    상기 이탈 제어 기간 중에, 하기 (a)∼(c) 중 적어도 어느 하나의 단락 방지 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 가스 실드 아크 용접의 제어 장치.
    (a) 용접 중의 아크 전압을, 설정 전압에 대해 ±10% 이내로 유지하는 출력 전압 제어
    (b) 용접 중의 와이어 송급 속도 Fs를, 설정 와이어 송급 속도에 대해 40∼95%의 범위에까지 감속시키는 송급 속도 제어
    (c) 상기 실드 가스 중의 Ar 비율을, 50∼100체적%의 범위에까지 높이는 가스 비율 제어
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