專利名稱：消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在短路期間中檢測(cè)出粗滴的縮頸現(xiàn)象后在電弧再產(chǎn)生之前快速降低焊接電流而降低產(chǎn)生飛濺的消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法。
背景技術(shù)：
圖5是重復(fù)短路期間Ts與電弧期間Ta的消耗電極電弧焊接中的電流.電壓波形圖以及粗滴過(guò)渡圖。圖(A)表示對(duì)消耗電極(以下稱作焊絲1)通電的焊接電流Iw的時(shí)間變化，圖(B)表示外加在供電芯片/母材2之間的焊接電壓Vw的時(shí)間變化，圖(C)～(E)表示粗滴1a的過(guò)渡的樣子。以下，參照該圖進(jìn)行說(shuō)明。
時(shí)刻t1～t3的短路期間Ts中，處于焊絲1前端的粗滴1a與母材2短路的狀態(tài)，如圖(A)所示，焊接電流Iw逐漸增加，如圖(B)所示，由于焊接電壓Vw處于短路狀態(tài)，因此具有數(shù)V左右的低值。此外，如圖(C)所示，在時(shí)刻t1，粗滴1a與母材2接觸，進(jìn)入短路狀態(tài)。之后，如圖(D)所示，由對(duì)粗滴1a進(jìn)行通電的焊接電流Iw所引起的電磁的夾緊(pinch)力，在粗滴1a上部產(chǎn)生縮頸1b。而且，該縮頸1b急速進(jìn)行，在時(shí)刻t3如圖(E)所示，粗滴1a從焊絲1脫離到熔池2a，再次產(chǎn)生電弧3。
產(chǎn)生上述縮頸現(xiàn)象時(shí)，在數(shù)百μs左右的極短時(shí)間后，短路斷開，再次產(chǎn)生電弧3。即該縮頸現(xiàn)象為短路斷開的前兆現(xiàn)象。發(fā)生縮頸1b時(shí)，由于焊接電流Iw的通電路徑在縮頸部分變窄，因此縮頸部分的電阻值增大。在縮頸部分進(jìn)行時(shí)縮頸部分越窄，該電阻值的增大越大。從而，通過(guò)在短路期間Ts中檢測(cè)出焊絲1/母材2之間的電阻值的變化，能夠檢測(cè)出縮頸現(xiàn)象的產(chǎn)生。該電阻值的變化，能夠通過(guò)焊接電壓Vw/焊接電流Iw計(jì)算出。另外，如上所述，由于縮頸產(chǎn)生期間為極短時(shí)間，因此如圖(A)所示，該期間中的焊接電流Iw的變化較小。因此，代替電阻值的變化，而根據(jù)焊接電壓Vw的變化也能夠檢測(cè)出縮頸現(xiàn)象的產(chǎn)生。作為具體的縮頸檢測(cè)方法，通過(guò)計(jì)算出短路期間Ts中的電阻值或者焊接電壓值Vw的變化率(微分值)，判斷該變化率達(dá)到預(yù)先決定的縮頸檢測(cè)基準(zhǔn)值，而進(jìn)行縮頸檢測(cè)。另外，作為第2方法，如圖(B)所示，計(jì)算出來(lái)自短路期間Ts中的縮頸產(chǎn)生前的自穩(wěn)定的短路電壓值Vs開始的電壓上升值ΔV，在時(shí)刻t2，通過(guò)判斷該電壓上升值ΔV已達(dá)到預(yù)先決定的縮頸檢測(cè)基準(zhǔn)值Vtn，進(jìn)行縮頸檢測(cè)。在以下的說(shuō)明中，對(duì)縮頸檢測(cè)方法的第2方法的情況進(jìn)行說(shuō)明，但也可是第1方法、其他方法。時(shí)刻t3的電弧再產(chǎn)生的檢測(cè)，通過(guò)判斷焊接電壓Vw處于短路/電弧判斷值Vta以上而簡(jiǎn)單地進(jìn)行。即Vw＜Vta的期間為短路期間Ts，Vw≥Vta的期間為電弧期間Ta。以下將從檢測(cè)出時(shí)刻t2～t3的縮頸產(chǎn)生到電弧再產(chǎn)生為止的期間稱作縮頸檢測(cè)期間Tn。
接下來(lái)，在時(shí)刻t3，電弧再產(chǎn)生時(shí)，如圖(A)所示，焊接電流Iw逐漸減小，如圖(B)所示，焊接電壓Vw變化為數(shù)+V左右的電弧電壓值。該電弧期間Ta中，通過(guò)電弧熱等熔融焊絲1的前端，形成粗滴1a，同時(shí)熔融母材2。一般來(lái)說(shuō)，消耗電極電弧焊接中，使用恒壓特性的焊接電源。伴隨短路的消耗電極電弧焊接中，在焊接電流平均值(送絲速度)低時(shí)，成為短路過(guò)渡焊接，在高時(shí)成為粗滴過(guò)渡焊接。
在伴有短路的焊接中，在時(shí)刻t3，電弧3再產(chǎn)生時(shí)的電流值Ia大時(shí)，從電弧3到熔池2a的壓力(電弧力)非常大，產(chǎn)生大量的飛濺。即與電弧再產(chǎn)生時(shí)的焊接電流值Ia大致成比例，增加飛濺產(chǎn)生量。從而，為了抑制飛濺的產(chǎn)生，需要減小電弧再產(chǎn)生時(shí)的焊接電流值Ia。作為用于此的方法，以往已提出了各種檢測(cè)出上述縮頸現(xiàn)象的產(chǎn)生，快速降低焊接電流Iw，減小電弧再產(chǎn)生時(shí)的焊接電流值Ia的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法。以下，對(duì)這些現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明。
圖6是應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法的焊接電源的框圖。在圖中，省略有關(guān)送絲的框圖。以下，參照該圖，對(duì)各個(gè)框進(jìn)行說(shuō)明。
電源主電路MC，輸入3相200V等的商業(yè)電源，根據(jù)后述的誤差放大信號(hào)Ea進(jìn)行變換器控制、可控硅相位控制等的輸出控制，輸出輸出電壓Vo以及焊接電流Iw。晶體管TR以及電阻器R的并聯(lián)電路被插入到通電路中，如后所述，在縮頸檢測(cè)時(shí)晶體管TR處于截止?fàn)顟B(tài)，通過(guò)電阻器R進(jìn)行通電，通過(guò)這樣使焊接電流Iw快速降低。焊絲1被恒速送給，在與母材2之間產(chǎn)生電弧3。
縮頸檢測(cè)電路ND，輸入焊接電壓Vw，根據(jù)圖5中上述的縮頸檢測(cè)方法檢測(cè)出縮頸，輸出縮頸檢測(cè)期間Tn中成為L(zhǎng)ow電平的縮頸檢測(cè)信號(hào)Nd。驅(qū)動(dòng)電路DR，只在該縮頸檢測(cè)信號(hào)Nd為L(zhǎng)ow電平時(shí)，輸出使晶體管TR處于截止?fàn)顟B(tài)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Dr。即縮頸檢測(cè)期間Tn中，由于將電阻器R插入到通電路中，因此通電路電阻值為十倍以上，焊接電流Iw快速降低?？s頸檢測(cè)期間Tn以外的期間中，由于晶體管TR處于截止?fàn)顟B(tài)，因此電阻器R被短路，具有與通常的焊接電源相同的構(gòu)成。
延遲期間設(shè)定電路TDR，輸出預(yù)先決定的延遲期間設(shè)定信號(hào)Tdr。上升期間設(shè)定電路TUR，輸出預(yù)先決定的上升期間設(shè)定信號(hào)Tur。低縮頸電流設(shè)定電路IMR，輸出預(yù)先決定的低縮頸電流設(shè)定信號(hào)Imr。高電弧電流設(shè)定電路IHR，輸出預(yù)先決定的高電弧電流設(shè)定信號(hào)Ihr?？s頸檢測(cè)時(shí)電流控制電路NIC，將上述的各個(gè)設(shè)定信號(hào)Tdr、Tur、Imr、Ihr以及上述縮頸檢測(cè)信號(hào)Nd作為輸入，輸出圖7中后述的電源特性切換信號(hào)Sw以及電流設(shè)定信號(hào)Ir。
電壓設(shè)定電路VR，輸出預(yù)先決定的電壓設(shè)定信號(hào)Vr。電流檢測(cè)電路ID，對(duì)焊接電流Iw進(jìn)行檢測(cè)，輸出電流檢測(cè)信號(hào)Id。電壓檢測(cè)電路VD，對(duì)輸出電壓Vo進(jìn)行檢測(cè)，輸出電壓檢測(cè)信號(hào)Vd。電壓誤差放大電路EV，將上述的電壓設(shè)定信號(hào)Vr與上述的電壓檢測(cè)信號(hào)Vd之間的誤差放大，輸出電壓誤差放大信號(hào)Ev。電流誤差放大電路EI，將上述的電流設(shè)定信號(hào)Ir與上述的電流檢測(cè)信號(hào)Id之間的誤差放大，輸出電流誤差放大信號(hào)Ei。電源特性切換電路SW，輸入上述的電源特性切換信號(hào)Sw，在圖7中后述的縮頸檢測(cè)期間Tn+延遲期間Td+上升期間Tu中切換到b側(cè)，將上述的電流誤差放大信號(hào)Ei作為誤差放大信號(hào)Ea輸出，除此之外的期間中切換到a側(cè)，將上述的電源誤差放大信號(hào)Ev作為誤差放大信號(hào)Ea輸出。從而，切換到a側(cè)的期間成為恒流特性期間，切換為b側(cè)的期間為恒壓特性期間。
圖7是圖6中上述的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。該圖(A)表示焊接電流Iw的時(shí)間變化，該圖(B)表示焊接電壓Vw的時(shí)間變化，該圖(C)表示縮頸檢測(cè)信號(hào)Nd的時(shí)間變化，該圖(D)表示電源特性切換信號(hào)Sw的時(shí)間變化，該圖(E)表示電流設(shè)定信號(hào)Ir的時(shí)間變化。以下，參照該圖，進(jìn)行說(shuō)明。
在該圖中，除時(shí)刻t2～t5的恒流特性期間以外的期間，如上所述，成為恒壓特性，此外由于晶體管TR處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此與圖5中上述的通常的電流.電壓波形相同。
在時(shí)刻t2中，如圖(B)所示，如果電壓上升值ΔV達(dá)到縮頸檢測(cè)基準(zhǔn)值Vtn，則如圖(C)所示，縮頸檢測(cè)信號(hào)Nd變?yōu)長(zhǎng)ow電平。與此對(duì)應(yīng)，如圖(D)所示，電源特性切換信號(hào)Sw變化為L(zhǎng)ow電平，電源特性切換為恒流特性。同時(shí)，由于晶體管TR處于截止?fàn)顟B(tài)，因此如圖(A)所示，焊接電流Iw快速降低，維持低縮頸電流值Im。在時(shí)刻t3，如果電弧再產(chǎn)生，則如圖(B)所示，由于焊接電壓Vw達(dá)到短路/電弧判斷值Vta，因此如圖(C)所示，縮頸檢測(cè)信號(hào)Nd變化為High電平。從該時(shí)刻t3的時(shí)刻點(diǎn)到時(shí)刻t4為止的預(yù)先決定延遲期間Td中，如圖(E)所示，電流設(shè)定信號(hào)Ir根據(jù)低縮頸電流設(shè)定信號(hào)Imr維持為固定值。由此，如圖(A)所示，焊接電流Iw維持低縮頸電流值Im。在時(shí)刻t3，電弧再產(chǎn)生時(shí)，由于焊接電流值為低縮頸電流值Im，因此粗滴脫離時(shí)的電弧力變?nèi)酰种骑w濺的產(chǎn)生。還有，設(shè)置有從在時(shí)刻t3電弧再產(chǎn)生的時(shí)刻點(diǎn)到時(shí)刻t4為止的預(yù)先決定的延遲期間Td，該延遲期間Td中如圖(E)所示，維持電流設(shè)定信號(hào)Ir＝Im。由此，產(chǎn)生粗滴向熔池過(guò)渡的影響所引起的熔池的振動(dòng)。由于從熔池的振動(dòng)產(chǎn)生后，接下來(lái)焊接電流Iw上升，因此電流變化所引起的電弧力的變化與焊接池的振動(dòng)進(jìn)行共振，也不能產(chǎn)生飛濺。該延遲期間Td往往依據(jù)焊接條件決定是否設(shè)置。延遲期間Td為0～1ms左右。
在時(shí)刻t4，如果延遲期間Td結(jié)束，則如圖(E)所示，電流設(shè)定信號(hào)Ir變化為由預(yù)先決定的上升期間Tu中高電弧電流設(shè)定信號(hào)Ihr決定的值。如圖(D)所示，在時(shí)刻t5之前由于電源特性切換信號(hào)Sw為L(zhǎng)ow電平，因此電源特性為恒電流特性。因此，如圖(A)所示，焊接電流Iw急劇地上升，達(dá)到高電弧電流值Ih。在時(shí)刻t5中，如圖(D)所示，如果電源特性切換信號(hào)Sw變化為High電平，則電源特性被切換為恒壓特性。之后的動(dòng)作與上述的圖5相同，因此省略說(shuō)明。(關(guān)于上述的現(xiàn)有技術(shù)，參照專利文獻(xiàn)1、2)。
在上述的圖7中，現(xiàn)有技術(shù)中，電弧再產(chǎn)生，從經(jīng)過(guò)延遲期間Td的時(shí)刻t4時(shí)刻點(diǎn)開始使焊接電流Iw急劇上升。伴隨該急劇的電流變化，電弧力急劇地變化。該結(jié)果，由于電弧力的急劇的變化，在熔池中產(chǎn)生大的振動(dòng)，由該振動(dòng)從熔池產(chǎn)生飛濺。還有，也會(huì)產(chǎn)生由該熔池的振動(dòng)焊絲前端與熔池接觸，達(dá)到再短路的情況。由于該再短路與通常的穩(wěn)定的短路不同，為不穩(wěn)定狀態(tài)，因此容易產(chǎn)生飛濺。在應(yīng)用上述的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法的焊接電源中，具有用于該控制的特別的電路構(gòu)成，且具有高價(jià)，因此需要成本均衡且大幅度的低飛濺。
專利文獻(xiàn)1特開昭59-206159號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2特公平4-4074號(hào)公報(bào)。
發(fā)明內(nèi)容
在此，提供一種消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)的電流控制方法，其能夠抑制起因于電弧再產(chǎn)生后的焊接電流的急劇上升所帶來(lái)的飛濺。
為了解決上述課題，本發(fā)明之一消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)的電流控制方法，在消耗電極與母材之間重復(fù)電弧產(chǎn)生狀態(tài)和短路狀態(tài)的消耗電極電弧焊接中，通過(guò)消耗電極/母材間的電壓值或者電阻值的變化，對(duì)從短路狀態(tài)再產(chǎn)生電弧的前兆現(xiàn)象的粗滴縮頸現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)出該縮頸現(xiàn)象，則該時(shí)刻點(diǎn)或者從該時(shí)刻點(diǎn)開始經(jīng)過(guò)給定延遲期間的時(shí)刻點(diǎn)，使焊接電流從所述低縮頸電流值上升到高電弧電流值，而對(duì)電弧負(fù)載進(jìn)行通電，其特征在于，從所述低縮頸電流值，以減小熔池的振動(dòng)的預(yù)先決定的斜率而使焊接電流上升到所述高電弧電流值。
此外，本發(fā)明之二的消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法的特征在于，發(fā)明之一中所述的斜率在前半部分與后半部分為不同的值。
此外，本發(fā)明之三，根據(jù)本發(fā)明之二的消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法，其特征在于，在焊接電流平均值處于短路過(guò)渡的范圍中時(shí)，將所述前半部分的斜率設(shè)定為比所述后半部分的斜率小的值。
此外，本發(fā)明之四，根據(jù)本發(fā)明之二的消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法，其特征在于，在焊接電流平均值處于粗滴過(guò)渡的范圍中時(shí)，將所述前半部分的斜率設(shè)定為比所述后半部分的斜率大的值。
根據(jù)上述第1發(fā)明，在電弧再產(chǎn)生后，通過(guò)使從低縮頸電流值上升到高電弧電流值的焊接電流具有預(yù)先決定的斜率，使電弧力的變化柔和。由此，由于減小了電弧力所引起的熔池的振動(dòng)，因此能夠減少起因于熔池的振動(dòng)所產(chǎn)生的飛濺。還有，由于減小熔池的振動(dòng)，因此能夠抑制電弧再產(chǎn)生之后的再短路的產(chǎn)生。
根據(jù)上述第2發(fā)明，除了上述效果之外，通過(guò)將前半部分的斜率和后半部分的斜率設(shè)定為不同的值，能夠依據(jù)焊接條件將斜率的上升特性更優(yōu)化。由此，能夠進(jìn)一步減少飛濺的產(chǎn)生。
根據(jù)上述第3發(fā)明，除了上述第1及第2發(fā)明的效果，通過(guò)在焊接電流平均值處于短路過(guò)渡區(qū)域的范圍內(nèi)時(shí)，將前半部分的斜率設(shè)定為比后半部分的斜率小的值，能夠使電弧力的變化更柔和。由此，能夠進(jìn)一步減少飛濺的產(chǎn)生。
根據(jù)上述第4發(fā)明，除了上述第1及第2發(fā)明的效果，通過(guò)在焊接電流平均值處于測(cè)定過(guò)渡的范圍中時(shí)，將前半部分的斜率設(shè)定為比后半部分的斜率大的值，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)焊絲熔融速度的增大以及電弧力的變化的柔和化。為了取得與快速的送絲速度之間的平衡，在前半部分增大焊接電流的斜率并增大焊絲熔融速度，同時(shí)減小后半部分的斜率并使電弧力的變化柔和化。其結(jié)果，能夠謀求焊接狀態(tài)的穩(wěn)定化以及飛濺的產(chǎn)生的減少。
圖1是為用于實(shí)施有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式1的消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法的焊接電源的框圖。
圖2是圖1的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。
圖3用于實(shí)施有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式2的消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法的焊接電源的框圖。
圖4是圖3的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)中的伴隨短路的消耗電極電弧焊接中的電流/電壓波形圖。
圖6現(xiàn)有技術(shù)中的用于實(shí)施消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法的焊接電源的框圖。
圖7是圖6的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。
圖中1-焊絲；1a-粗滴；1b-縮頸；2-母材；2a-熔池；3-電?。籇R-驅(qū)動(dòng)電路；Dr-驅(qū)動(dòng)信號(hào)；Ea-誤差放大信號(hào)；EI-電流誤差放大電路；Ei-電路誤差放大信號(hào)；EV-電壓誤差放大電路；Ev-電壓誤差放大信號(hào)；FR-送絲速度設(shè)定電路；Fr-送絲速度設(shè)定信號(hào)；Ia-電弧再產(chǎn)生時(shí)的焊接電流值；ID-電流檢測(cè)電路；Id-電流檢測(cè)信號(hào)；Ih-高電弧電流值；IHR-高電弧電流設(shè)定電路；Ihr-高電弧電流設(shè)定信號(hào)；Im-低縮頸電流值；IMR-低縮頸電流設(shè)定電路；Imr-低縮頸電流設(shè)定信號(hào)；Ir-電流設(shè)定信號(hào)；Iw-焊接電流；L11～L22-斜率軌跡；MC-電源主電路；ND-縮頸檢測(cè)電路；Nd-縮頸檢測(cè)信號(hào)；NIC-縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制電路；NSC-縮頸檢測(cè)時(shí)電流斜率控制電路；NSC2-第2縮頸檢測(cè)時(shí)電流斜率控制電路；R-電阻器；S-斜率；SM-斜率軌跡存儲(chǔ)電路；Sm-斜率軌跡存儲(chǔ)信號(hào)；SR-斜率設(shè)定電路；Sr-斜率設(shè)定信號(hào)；SW-電源特性切換電路；Sw-電源特性切換信號(hào)；Ta-電弧期間；Td-延遲期間；TDR-延遲期間設(shè)定電路；Tdr-延遲期間設(shè)定信號(hào)；Tn-縮頸檢測(cè)期間；TR-晶體管；Ts-短路期間；Tu-上升期間；TUR-上升期間設(shè)定電路；Tur-上升期間設(shè)定信號(hào)；VD-電壓檢測(cè)電路；Vd-電壓檢測(cè)信號(hào)；Vo-輸出電壓；VR-電壓設(shè)定電路；Vr-電壓設(shè)定信號(hào)；Vs-短路電壓值；Vta-短路/電弧判斷值；Vtn-縮頸檢測(cè)基準(zhǔn)值；Vw-焊接電壓；ΔV-電壓上升值。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
(實(shí)施方式1)本發(fā)明的實(shí)施方式1是電弧再產(chǎn)生、經(jīng)過(guò)延遲期間后的上升期間中的焊接電流的上升具有給定的斜率的實(shí)施方式。該斜率S的范圍為20～100(A/100μs)左右。在圖7中上述的現(xiàn)有技術(shù)中，雖然沒有進(jìn)行斜率S的控制，但電流上升由通電路的電感值以及電阻值決定的200(A/100μs)左右。以下，對(duì)實(shí)施方式1進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
圖1為用于實(shí)施有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式1的消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法的焊接電源的框圖。該圖中，與上述圖6相同的框賦予相同的符號(hào)，并省略其說(shuō)明。以下，對(duì)與圖6不同的虛線所示的框進(jìn)行說(shuō)明。
斜率設(shè)定電路SR，輸出預(yù)先決定的斜率設(shè)定信號(hào)Sr?？s頸檢測(cè)時(shí)電流斜率控制電路NSC，將延遲期間設(shè)定信號(hào)Tdr、上升期間設(shè)定信號(hào)Tur、低縮頸電流設(shè)定信號(hào)Imr、高電弧電流設(shè)定信號(hào)Ihr、縮頸檢測(cè)信號(hào)Nd以及上述斜率設(shè)定信號(hào)Sr作為輸入，輸出圖2中后述的電源特性切換信號(hào)Sw以及電流設(shè)定信號(hào)Ir。
圖2是圖1的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。該圖(A)表示焊接電流Iw的時(shí)間變化，該圖(B)表示焊接電壓Vw的時(shí)間變化，該圖(C)表示縮頸檢測(cè)信號(hào)Nd的時(shí)間變化，該圖(D)表示電源特性切換信號(hào)Sw的時(shí)間變化，該圖(E)表示電流設(shè)定信號(hào)Ir的時(shí)間變化。在該圖中，由于除時(shí)刻t4～t5的上升期間Tu以外的動(dòng)作與上述的圖7相同，因此省略說(shuō)明。以下，參照該圖，對(duì)該上升期間Tu的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
在時(shí)刻t3，電弧再產(chǎn)生，在時(shí)刻t4延遲期間Td結(jié)束時(shí)，如圖(E)所示，電流設(shè)定信號(hào)Ir從低縮頸電流設(shè)定信號(hào)Imr的值開始以斜率設(shè)定信號(hào)Sr決定的斜率上升，達(dá)到高電弧電流設(shè)定信號(hào)Ihr的值。與此對(duì)應(yīng)，如圖(A)所示，焊接電流Iw從低縮頸電流值Im開始以給定斜率S上升，在時(shí)刻t5達(dá)到高電弧電流值Ih。時(shí)刻t4～t5的上升期間Tu為0.2～2.0ms左右，低縮頸電流值Im為數(shù)十安培左右，高電弧電流值Ih為數(shù)百安培左右。
如上所述，由于使焊接電流Iw以給定斜率S上升，因此電弧力的變化不急劇而是比較柔和。因此，由于也抑制了電弧力所引起的熔池的振動(dòng)，因此也能夠低減起因于振動(dòng)的飛濺的產(chǎn)生。
(實(shí)施方式2)
本發(fā)明的實(shí)施方式2，是電弧再產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)延遲期間后的上升期間中的斜率為前半部分與后半部分不同的值的實(shí)施方式。該斜率S以曲線狀或折線狀變化。以下，對(duì)實(shí)施方式2進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
圖3是用于實(shí)施有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式2的消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法的焊接電源的框圖。該圖中，與上述圖1相同的框賦予相同的符號(hào)，并省略其說(shuō)明。以下，對(duì)與圖1不同的虛線所示的框進(jìn)行說(shuō)明。
斜率軌跡存儲(chǔ)電路SM，輸出圖4中后述的預(yù)先決定的斜率軌跡存儲(chǔ)信號(hào)Sm。送絲速度設(shè)定電路FR，輸出設(shè)定焊絲1的送給速度的送絲速度設(shè)定信號(hào)Fr。第2縮頸檢測(cè)時(shí)電流斜率控制電路NSC2，將延遲期間設(shè)定信號(hào)Tdr、上升期間設(shè)定信號(hào)Tur、低縮頸電流設(shè)定信號(hào)Imr、高電弧電流設(shè)定信號(hào)Ihr、縮頸檢測(cè)信號(hào)Nd、上述斜率軌跡存儲(chǔ)信號(hào)Sm以及上升送絲速度設(shè)定信號(hào)Fr作為輸入，輸出電源特性切換信號(hào)Sw以及圖4中后述的電流設(shè)定信號(hào)Ir。
圖3的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖，與上述的圖2相同。但是，不同點(diǎn)在于，時(shí)刻t4～t5的上升期間Tu中的焊接電流Iw的斜率S不恒定，而如圖4所示那樣，成為曲線狀或折線狀。圖4是表示對(duì)時(shí)刻t2～t5的恒流特性期間中的經(jīng)過(guò)時(shí)刻t的電流設(shè)定信號(hào)Ir的值的變化的圖。在該圖中，時(shí)刻t2～t3的縮頸檢測(cè)期間Tn以及時(shí)刻t3～t4的延遲期間Td中，電流設(shè)定信號(hào)Ir＝Imr(低縮頸電流設(shè)定值)。接著，時(shí)刻t4～t5的上升期間Tu中，電流設(shè)定信號(hào)Ir成為軌跡特性L11～L22等的曲線狀或折線狀。通過(guò)這樣，使斜率在上升期間Tu中的前半部分與后半部分中變化。上升的軌跡，預(yù)先存儲(chǔ)在上述的斜率軌跡存儲(chǔ)電路SM中。并且，通過(guò)送絲速度設(shè)定信號(hào)Fr的值即焊接電流平均值等切換為適當(dāng)?shù)能壽E。優(yōu)選軌跡也能根據(jù)焊接法、焊接速度、焊接接頭、母材材質(zhì)等切換。
送絲速度(焊接電流平均值)低且處于短路過(guò)渡區(qū)域時(shí)，使用曲線L11或者折線L12。上述線，上升期間Tu的前半部分的斜率小、后半部分的斜率大。通過(guò)這樣，能夠使電弧力的變化進(jìn)一步柔和，能夠進(jìn)一步抑制熔池的振動(dòng)。由此，能夠進(jìn)一步抑制起因于熔池的振動(dòng)的飛濺。
送絲速度(焊接電流平均值)高且處于粗滴過(guò)渡區(qū)域中時(shí)，使用曲線L21或者折線L22。上述線，上升期間Tu的前半部分的斜率大、后半部分的斜率小。在送絲速度快時(shí)，需要增大電弧產(chǎn)生期間中的焊接電流值并加快焊絲熔融速度。由此，上升期間Tu的前半部分的斜率變大，焊接電流Iw早期增大并加快焊絲熔融速度，同時(shí)后半部分的斜率減小，使電弧力的變化柔和化。根據(jù)上述情況，加快焊絲熔融速度并使焊接狀態(tài)穩(wěn)定化，且能夠抑制熔池的振動(dòng)，抑制飛濺的產(chǎn)生。
在上述的實(shí)施方式1～2中，延遲期間Td也可設(shè)置與現(xiàn)有技術(shù)不同。本發(fā)明，能夠適用于鐵鋼、鋁、不銹鋼等的焊接中。此外，本發(fā)明也能適用于伴隨短路的噴射過(guò)渡焊接中。
權(quán)利要求
1.一種消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法，在消耗電極與母材之間重復(fù)電弧產(chǎn)生狀態(tài)和短路狀態(tài)的消耗電極電弧焊接中，通過(guò)消耗電極/母材間的電壓值或者電阻值的變化，從短路狀態(tài)開始，對(duì)再產(chǎn)生電弧的前兆現(xiàn)象的熔滴縮頸現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)出該縮頸現(xiàn)象時(shí)，則該時(shí)刻點(diǎn)或者從該時(shí)刻點(diǎn)開始經(jīng)過(guò)給定延遲期間后的時(shí)刻點(diǎn)，使焊接電流從所述低縮頸電流值上升到高電弧電流值，并對(duì)電弧負(fù)載進(jìn)行通電，其特征在于，從所述低縮頸電流值以減小熔池振動(dòng)的預(yù)先決定的斜率，使焊接電流上升到所述高電弧電流值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法，其特征在于，所述斜率在前半部分與后半部分為不同的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法，其特征在于，在焊接電流平均值處于短路過(guò)渡區(qū)的范圍中時(shí)，將所述前半部分的斜率設(shè)定為比所述后半部分的斜率小的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法，其特征在于，在焊接電流平均值處于粗滴過(guò)渡區(qū)的范圍中時(shí)，將所述前半部分的斜率設(shè)定為比所述后半部分的斜率大的值。
全文摘要
一種消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)時(shí)電流控制方法，通過(guò)消耗電極/母材間的電壓值(Vw)或者電阻值的變化對(duì)作為從短路狀態(tài)(Ts)開始電弧再產(chǎn)生的前兆現(xiàn)象的粗滴的縮頸現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)出該縮頸現(xiàn)象，則使通電短路電荷的焊接電流(Iw)快速降低，維持為低縮頸電流值(Im)，如果電弧再產(chǎn)生，則在該時(shí)刻點(diǎn)或者從該時(shí)刻點(diǎn)經(jīng)過(guò)給定延遲期間(Td)的時(shí)刻點(diǎn)，使焊接電流(Iw)從低縮頸電流值(Im)上升到高電弧電流值(Ih)，對(duì)電弧負(fù)載通電，從低縮頸電流值(Im)以減小熔池的振動(dòng)的預(yù)先決定的斜率(S)，使焊接電流(Iw)上升到高電弧電流值(Ih)。由此，減少起因于熔池的振動(dòng)的飛濺的產(chǎn)生。
文檔編號(hào)B23K9/00GK1830611SQ20061005971
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月11日
發(fā)明者惠良哲生, 井手章博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社大亨