專(zhuān)利名稱(chēng)：脈沖弧焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將二氧化碳單體或以二氧化碳為主成分含有的混合氣體作為保護(hù)氣體而使用的脈沖弧焊方法，特別涉及通過(guò)實(shí)施與脈沖同期的熔滴過(guò)渡而使焊弧穩(wěn)定化，并且能夠大幅降低飛濺發(fā)生量和煙塵發(fā)生量的脈沖弧焊方法。
背景技術(shù)：
以Ar-5～30％CO2混合氣體為保護(hù)氣體而使用的MAG焊接方法，由于熔滴細(xì)?；軌蚪档惋w濺發(fā)生量，因此一直以來(lái)在廣泛領(lǐng)域中應(yīng)用。特別是在要求高品質(zhì)焊接的領(lǐng)域中，通過(guò)將焊接電流作為100～350IIz左右的脈沖電流輸出，作為1脈沖1熔滴過(guò)渡的脈沖MAG焊接方法的應(yīng)用展開(kāi)。
然而，Ar氣與二氧化碳相比價(jià)格昂貴，因此通常的焊接施工時(shí)，大多采用將二氧化碳單體或以二氧化碳為主成分的混合氣體作為保護(hù)氣體。
另一方面，將二氧化碳單體或以二氧化碳為主成分的混合氣體作為保護(hù)氣體使用時(shí)，與MAG焊接方法比較，熔滴粗大化達(dá)10倍左右的大小，因?yàn)榻柚娀×Χ灰?guī)則地振動(dòng)、變形，所以容易發(fā)生與母材的短路及斷弧，熔滴過(guò)渡也不規(guī)則，存在飛濺及煙塵多發(fā)這樣的問(wèn)題點(diǎn)。
針對(duì)上述問(wèn)題點(diǎn)，在特開(kāi)平7-290241號(hào)公報(bào)及特開(kāi)平7-47473號(hào)公報(bào)中，提出了在二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊中應(yīng)用脈沖焊，通過(guò)規(guī)定脈沖參數(shù)及焊絲成分，從而也在二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊中實(shí)現(xiàn)1脈沖1熔滴過(guò)渡的方法。這些現(xiàn)有技術(shù)，是通過(guò)在外加峰值電流前使焊絲前端形成充分大小的熔滴，由此峰值電流的電磁收縮力使熔滴的縮頸立刻產(chǎn)生，并能夠在熔滴被電弧力推回到焊絲方向之前使熔滴從焊絲脫離。
另外，關(guān)于上述的現(xiàn)有焊接方法，在特開(kāi)平8-267238號(hào)公報(bào)中提出的焊接方法是，通過(guò)進(jìn)行外部特性轉(zhuǎn)換控制作為焊接電源的輸入控制方法，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更進(jìn)一步降低飛濺。
另外，特開(kāi)2003-236668號(hào)公報(bào)及特開(kāi)2001-129668號(hào)公報(bào)中認(rèn)為，關(guān)于使用以二氧化碳為主體的保護(hù)氣體的電弧焊方法，通過(guò)在1熔滴的過(guò)渡時(shí)間內(nèi)振蕩7脈沖以上，能夠降低飛濺及焊接煙塵。
此外，在特開(kāi)平8-229680號(hào)公報(bào)中認(rèn)為，就使用了以二氧化碳為主成分的保護(hù)氣體的脈沖弧焊機(jī)的輸出控制裝置來(lái)說(shuō)，利用電壓或阻抗的增加而檢測(cè)熔滴脫離，從檢測(cè)的期間到一定期間內(nèi)使電流降低，從而能夠抑制飛濺。
再有，在特開(kāi)平10-263815號(hào)公報(bào)中認(rèn)為，使用以二氧化碳為主成分的保護(hù)氣體，使用輸出兩種不同的脈沖波形的脈沖弧焊機(jī)能夠抑制飛濺，該兩種不同的脈沖波形是由隨著焊絲送給量的增加，而將脈沖期間及基值期間設(shè)定得短的第1脈沖，和比第1脈沖的脈沖期間設(shè)定得更短的第2脈沖組成。
上述特開(kāi)平7-290241號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平7-47473號(hào)公報(bào)及特開(kāi)平8-267238號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的現(xiàn)有的焊接方法，均是使用廉價(jià)的二氧化碳作為保護(hù)氣體，而且可以1脈沖1熔滴過(guò)渡，使熔滴過(guò)渡的規(guī)則性提高，并且與無(wú)脈沖焊接比較能夠降低大粒的飛濺發(fā)生量。然而，這些現(xiàn)有方法由于在脈沖峰值期間中使熔滴脫離，所以存在熔滴脫離時(shí)焊絲前端的縮頸部分的飛散導(dǎo)致的小粒飛濺、和熔滴脫離后殘留在焊絲上的熔液的飛散導(dǎo)致的小粒飛濺多發(fā)這樣的問(wèn)題點(diǎn)。
特開(kāi)2003-236668號(hào)公報(bào)及特開(kāi)2001-129668號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的方法，認(rèn)為通過(guò)在1熔滴的過(guò)渡時(shí)間內(nèi)振蕩7脈沖以上，能夠達(dá)成熔滴的小?；?。但是，采用此現(xiàn)有方法，也使用二氧化碳為主體的氣體作為保護(hù)氣體以后，如果與MAG脈沖焊的熔滴比較，熔滴的大小大到10倍以上，小?；Ч?。熔滴的過(guò)渡與熔滴的大小、峰值期間的電磁收縮力、電弧力帶來(lái)的推動(dòng)力、由這些引起的熔滴內(nèi)的對(duì)流及振動(dòng)等的要因復(fù)雜地關(guān)聯(lián)。因?yàn)槊撾x的時(shí)機(jī)取決于作用于熔滴的脫離方向的作用力的平衡，所以如該現(xiàn)有方法，只連續(xù)外加單純的高頻脈沖，而脫離時(shí)期在每個(gè)脫離時(shí)機(jī)上都不同，熔滴過(guò)渡間隔在15～25ms左右的范圍變動(dòng)，從而無(wú)法大幅降低飛濺。
另外，該現(xiàn)有方法在為了改善熔滴過(guò)渡而單純地外加高頻脈沖的有關(guān)系上，就接觸片和母材之間的距離變動(dòng)時(shí)的電弧長(zhǎng)恒定化控制來(lái)說(shuō)，因?yàn)榉逯惦娏?、基極電流、脈沖寬度固定，所以將使頻率變調(diào)。即，在調(diào)整焊絲熔化速度時(shí)，會(huì)使脈沖頻率大幅變化，熔滴過(guò)渡的規(guī)則性紊亂。因此，對(duì)接觸片和母材之間的距離比起標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)有±5mm左右變動(dòng)的這種坡口內(nèi)進(jìn)行擺動(dòng)焊時(shí)，很難維持穩(wěn)定的電弧。
再有，在特開(kāi)平8-229680號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的輸出控制裝置中，通過(guò)檢測(cè)熔滴脫離后，在一定期間使電流降低，有可能控制飛濺，但是該文獻(xiàn)所述方法中，無(wú)論熔滴是否脫離，因?yàn)樵谌康拿}沖中脈沖峰值電流都相同，所以若設(shè)定為熔滴可以脫離的脈沖峰值電流，則殘留在熔滴脫離后的焊絲上的熔融金屬在強(qiáng)力的電弧力作用下，脫離后接著在脈沖峰值外加時(shí)飛散，使大粒飛濺多發(fā)。為了對(duì)其加以抑制，若將脈沖峰值設(shè)定得很低，則有在脈沖峰值期間熔滴不能脫離這樣的問(wèn)題點(diǎn)。
此外，在特開(kāi)平10-263815號(hào)公報(bào)中，認(rèn)為運(yùn)用輸出兩種不同的脈沖波形的脈沖弧焊方法，能夠降低飛濺，這兩種不同的波形是由隨著焊絲送給量的增加，而將脈沖期間及基值期間設(shè)定得短的第1脈沖、和比第1脈沖的脈沖期間設(shè)定得更短的第2脈沖所組成，但是，若隨著焊絲送給量的增大很短地設(shè)定第1脈沖期間及第1基值期間，則在受到第2脈沖帶來(lái)的電磁收縮力的前階段，焊絲前端的熔滴未成形，電磁收縮力無(wú)法有效地起作用。每1周期1熔滴的規(guī)則性的過(guò)渡困難，存在發(fā)生大粒飛濺這樣的問(wèn)題點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于以上問(wèn)題點(diǎn)而進(jìn)行，目的在于提供一種脈沖弧焊方法，該方法是使用二氧化碳為主體的保護(hù)氣體，實(shí)現(xiàn)每1周期1熔滴過(guò)渡的規(guī)則性極高的熔滴過(guò)渡，由此能夠降低大粒飛濺的發(fā)生量及煙塵發(fā)生量，并且能夠大幅降低熔滴脫離時(shí)因焊絲前端的縮頸部分的飛散導(dǎo)致的小粒飛濺，及熔滴脫離后殘留在焊絲上的熔液的飛散導(dǎo)致的飛濺。
本發(fā)明的脈沖弧焊方法，是以二氧化碳單體或主成分為二氧化碳的混合氣體作為保護(hù)氣體，以第1脈沖和第2脈沖交互反復(fù)的脈沖電流作為焊接電流而進(jìn)行電弧焊的方法，其中，所述第1脈沖和第2脈沖，具有脈沖峰值電流級(jí)別及脈沖寬度相互不同的脈沖波形，第1脈沖的峰值電流Ip1為300至700A，峰值期間Tp1為0.3至5.0ms，基極電流Ib1為30至200A，基值期間Tb1為0.3至10ms，第2脈沖的峰值電流Ip2為200至600A，峰值期間Tp2為1.0至15ms，基極電流Ib2為30至200A，基值期間Tb2為3.0至20ms，另外，Ip1＞Ip2，每1周期使1熔滴過(guò)渡，并且在接觸片和母材之間的距離變化時(shí)，在不擾亂每1周期1熔滴過(guò)渡的范圍，對(duì)從所述Ip2、Ib2、Tp2及Tb2構(gòu)成的群中選擇的至少1種以上加以調(diào)整，由此將電弧長(zhǎng)控制為恒定。
在本發(fā)明中，通過(guò)每1周期交互地使脈沖峰值電流級(jí)別及脈沖寬度不同的兩種脈沖波形連續(xù)振蕩，每1周期使1熔滴過(guò)渡，由此使熔滴過(guò)渡的規(guī)則性提高，降低大粒飛濺。另外，通過(guò)配合熔滴脫離時(shí)機(jī)而使電流降低到基極電流，能夠大幅降低熔滴脫離時(shí)因焊絲前端的縮頸部分的飛散導(dǎo)致的小粒飛濺、及熔滴脫離后殘留在焊絲上的熔液的飛散導(dǎo)致的小粒飛濺。在本發(fā)明中，因?yàn)閷⒌?脈沖峰值電流和第2脈沖峰值電流對(duì)應(yīng)其各自的作用而設(shè)定為適當(dāng)?shù)姆逯惦娏?，所以能夠防止殘留在熔滴脫離后的焊死上的熔融金屬在第二1脈沖峰值施加時(shí)脫離、飛散，熔滴過(guò)渡的規(guī)則性受到擾亂以及大粒飛濺多發(fā)。
該情況下，在接觸片和母材之間的距離發(fā)生變化時(shí)，在不擾亂每1周期熔滴過(guò)渡的范圍，對(duì)從所述Ip2、Ib2、Tp2及Tb2所構(gòu)成的群中選擇的至少1種以上加以調(diào)整，由此將電弧長(zhǎng)控制為恒定，因此即使接觸片和母材之間的距離變動(dòng)時(shí)，如果將電壓變化或電流變化反饋，則在不擾亂每1周期1熔滴過(guò)渡的范圍，能夠調(diào)整Ip2、Ib2、Tp2及Tb2的1種或2種以上，因此能夠調(diào)整焊絲熔化速度，將電弧長(zhǎng)控制為恒定。
還有，在本發(fā)明中，優(yōu)選在每個(gè)焊絲進(jìn)給速度下要預(yù)先設(shè)定適當(dāng)Ip2、Tp2及Ib2，隨著焊絲進(jìn)給速度的增加而能夠?qū)b2確保在3.0至20ms的范圍內(nèi)，如此來(lái)增加從Ip2、Tp2及Ib2所構(gòu)成的群中選擇的至少1種以上，使焊絲熔化速度增加。另外，對(duì)所述第1脈沖的起伏以緩慢變化的方式相對(duì)于時(shí)間軸傾斜設(shè)置，對(duì)于所述第2脈沖上升以緩慢變化的方式相對(duì)于時(shí)間軸設(shè)置傾斜，第1脈沖的上升傾斜期間為T(mén)up1，第1脈沖的下降傾斜期間為T(mén)down，第2脈沖的上升傾斜期間為T(mén)up2時(shí)，優(yōu)選Tup1及Tup2均為3ms以下，Tdown均為6ms以下。
再有，在第1脈沖峰值期間Tp1或在與之接續(xù)的第1脈沖下降傾斜期間Tdwon中檢測(cè)熔滴的脫離，同時(shí)在第1脈沖峰值期間Tp1中或第1脈沖下降傾斜期間Tdown中，也優(yōu)選立即轉(zhuǎn)換為比第1脈沖基極電流Ib1或檢測(cè)時(shí)的電流低的規(guī)定電流。
再有，在整個(gè)1周期，或“Tup1、Tp1、Tdown、Tb1”或“Tup2、Tp2、Tb2”的任何一方或2個(gè)以上的期間，優(yōu)選將脈沖頻率500至2000Hz的高頻脈沖重疊為焊接電流。
消耗電極焊絲的化學(xué)組成優(yōu)選為，C0.10質(zhì)量％以下、Si0.20～1.0質(zhì)量％、Mn0.5～2.0質(zhì)量％、Ti+Al+Zr0.05～0.40質(zhì)量％、余量Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
再有，該消耗電極焊絲，優(yōu)選對(duì)焊絲表面未實(shí)施鍍銅的。
根據(jù)本發(fā)明的脈沖弧焊方法，在使用二氧化碳單體或以二氧化碳為主成分的混合氣體的消耗電極式電弧焊中，能夠達(dá)成每1周期1熔滴過(guò)渡的規(guī)則性極高的熔滴過(guò)渡，與現(xiàn)有方法比較，能夠使焊弧的穩(wěn)定化提高，大幅降低大粒飛濺發(fā)生量及煙塵發(fā)生量，并且能夠大幅降低熔滴脫離時(shí)因焊絲前端的縮頸部分的飛散導(dǎo)致的小粒飛濺，及熔滴脫離后殘留在焊絲上的熔液的飛散導(dǎo)致的飛濺。此外，根據(jù)第二發(fā)明，即使在接觸片與母材間的距離有變動(dòng)時(shí)，通過(guò)在不擾亂每1周期1熔滴過(guò)渡的范圍調(diào)整脈沖參數(shù)，也能夠?qū)㈦娀￠L(zhǎng)基本控制為恒定。


圖1是本發(fā)明的焊接電流脈沖的波形圖。
圖2是表示脈沖電流和焊接過(guò)渡機(jī)構(gòu)的關(guān)系的模式圖。
圖3是表示具有起伏坡度的脈沖波形的波形圖。
圖4是表示飛濺捕集方法的立體圖。
圖5是表示焊絲進(jìn)給速度和飛濺發(fā)生量的關(guān)系的曲線圖。
圖6是表示焊絲進(jìn)給速度和煙塵發(fā)生量的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，就本發(fā)明的實(shí)施的方式，參照附圖具體加以說(shuō)明。圖1是在本發(fā)明的脈沖弧焊方法中使用的脈沖電流的波形圖。該脈沖電流是第1脈沖和第2脈沖交互反復(fù)。在第1脈沖中，第1脈沖的峰值電流為Ip1，這期間(第1脈沖峰值期間)為T(mén)p1，第1脈沖基極電流為Ib1，這期間(第1脈沖基值期間)為T(mén)b1。另外，在第2脈沖中，第2脈沖的峰值電流為Ip2，這期間(第2脈沖峰值期間)為T(mén)p2，第2脈沖基極電流為Ib2，這期間(第1脈沖基值期間)為T(mén)b2。
而且，在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，這些脈沖條件按如下設(shè)定。
(a)第1脈沖峰值電流Ip1300～700A(b)第1脈沖峰值期間Tp10.3～5.0ms(c)第1脈沖基極電流Ib130～200A(d)第1脈沖基值期間Tb10.3～10ms(e)第2脈沖峰值電流Ip2200～600A(f)第2脈沖峰值期間Tp21.0～15ms(g)第2脈沖基極電流Ib230～200A(h)第2脈沖基值期間Tb23.0～20ms(i)Ip1＞Ip2若根據(jù)這樣的脈沖條件實(shí)施脈沖弧焊，則如圖2所示，焊絲前端的熔滴形成及熔滴過(guò)渡進(jìn)行。圖2的(a)的熔滴，在前脈沖周期熔滴脫離后的第2脈沖峰值期間中成長(zhǎng)。因?yàn)榈?脈沖基值期間電流急劇減少，所以推升力弱，熔滴如(a)形成為在焊絲前端垂下。若進(jìn)入第1脈沖峰值期間，則通過(guò)焊絲中的峰值電流帶來(lái)的電磁收縮力，熔滴如(b)這樣一邊進(jìn)行形成縮頸的變化，一邊急速地脫離，脫離后在焊絲側(cè)有電弧移動(dòng)的瞬間，如(c)在第1脈沖基值期間處于電流下降狀態(tài)。據(jù)此，能夠大幅降低焊絲縮頸部分的飛散及脫離后的殘留熔液的飛散造成的小粒飛濺。在(d)的第2脈沖峰值期間，將第2脈沖峰值電流設(shè)定為殘留在熔滴脫離后的焊絲上的殘留熔液不會(huì)脫離、飛散的水平之后，使熔滴成長(zhǎng)后，在(e)的第2脈沖基值期間因?yàn)橐贿呥M(jìn)行熔滴的成形，一邊又回到了(a)的狀態(tài)，所以能夠極規(guī)則地實(shí)現(xiàn)每1周期1熔渡過(guò)渡。
作為檢測(cè)現(xiàn)在的電弧長(zhǎng)的方法，在之前的1周期或之前的規(guī)定脈沖周期中，使用整個(gè)1周期，或者“Tup1、Tp1、Tdown、Tb1”或“Tup2、Tp2、Tb2”的任何一方，或者Tup1、Tp1、Tdown、Tb1、Tup2、Tp2、Tb2的1種以上的期間，例如，電源的外部特性如果是定電壓特性則反饋上述期間的電流值，如果是定電流特性則反饋上述期間的電壓值，在不擾亂1每1周期1熔滴過(guò)渡的范圍，調(diào)制Ip2、Ib2、Tp2或Tb2的1種以上，由此，即使接觸片與母材之間的距離有變化時(shí)，也能夠?qū)㈦娀￠L(zhǎng)控制為恒定。
在電弧焊中，為了穩(wěn)定地維持電弧，需要將電弧長(zhǎng)控制為恒定。為了維持恒定的電弧長(zhǎng)，焊絲進(jìn)給速度和焊絲熔化速度必須維持在大體相等的關(guān)系。但是，若接觸片和母材之間的距離變化，則焊絲突出長(zhǎng)度也變化，因此該突出部的焦耳發(fā)熱量變化。此發(fā)熱量感應(yīng)焊絲熔化速度的變化。因此，在本發(fā)明中，以使焊絲熔化速度恒定的方式來(lái)調(diào)整Ip2、Ib2、Tp2或Tb2的1種以上。
通過(guò)焊接中的電流、電壓波形的計(jì)測(cè)，能夠明確地把握熔滴的脫離時(shí)機(jī)。另外，詳細(xì)地說(shuō)，利用高速攝影機(jī)進(jìn)行攝影，從而可以進(jìn)行熔滴的脫離時(shí)機(jī)的觀察。為了很好地再現(xiàn)性達(dá)成每1周期1熔滴過(guò)渡，確保Tb2為規(guī)定期間也很重要，如上述，需要確保Tb2在3.0～20ms的范圍。就各焊絲進(jìn)給速度而言，預(yù)先在每Tb2，使Ip2、Ib2、Tp2獨(dú)立地變化時(shí)的焊絲熔化速度作為數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)筑，同時(shí)，還將每1周期1熔滴過(guò)渡為確實(shí)的Ip2、Ib2、Tp2的各允許范圍設(shè)定為每焊絲進(jìn)給速度。然后，就各焊絲進(jìn)給速度來(lái)說(shuō)，接觸片和母材之間的距離變化時(shí)，一邊反饋焊接電壓或焊接電流的變化量，一邊以保持恒定的電弧長(zhǎng)的方式隨時(shí)調(diào)整焊接電壓，用于維持該電壓所需要的焊接電流波形參照上述數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)就各參數(shù)而言在允許范圍內(nèi)進(jìn)行最佳的選擇，則能夠?qū)崿F(xiàn)電弧長(zhǎng)控制。
接著，就本發(fā)明的第二實(shí)施方式具體加以說(shuō)明。使焊絲進(jìn)給速度增加時(shí)，在受到來(lái)自第1脈沖的收縮力時(shí)，若焊絲前端的熔滴形狀變動(dòng)，則即使外加同一脈沖，電磁收縮力也不會(huì)有效地發(fā)揮作用，熔滴的脫離時(shí)期變動(dòng)而使大粒飛濺發(fā)生。該熔滴形狀，如果將Tb2盡可能長(zhǎng)地確保在3.0至20ms的范圍內(nèi)，維持在最佳的電弧長(zhǎng)，則該變動(dòng)衰減，能夠使形狀恒定化。因此，對(duì)每焊絲進(jìn)給速度預(yù)先設(shè)定適當(dāng)?shù)腎p2、Tp2、Ib2，隨著焊絲進(jìn)給速度的增加，使Ip2、Tp2、Ib2的1種以上增加，由此使焊絲熔化速度增加，將Tb2確保在3.0至20ms的范圍內(nèi)。
接著，就本發(fā)明的第三實(shí)施方式，參照?qǐng)D3具體加以說(shuō)明。在從基極電流到峰值電流的過(guò)程中的Tup1、Tup2的1種或2種中，通過(guò)設(shè)置3ms以下的上升傾斜期間，從而防止激烈的電弧力的增加，緩緩地使電弧的發(fā)生點(diǎn)向熔滴上方部移動(dòng)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)第1脈沖的熔滴脫離性的提高和第2脈沖的熔滴形成的穩(wěn)定性的提高。另外，本實(shí)施方式比起應(yīng)用通常的矩形波脈沖的情況，能夠減輕磁場(chǎng)的影響，能夠使斷弧發(fā)生頻度減少。另一方面，在從峰值電流到基極電流的過(guò)程中的Tdown中，通過(guò)設(shè)置6ms以下的下降傾斜期間以防御激烈的收縮力，能夠大幅降低脫離途中向基極電流變化而使熔滴脫離失敗的頻率。另外，本實(shí)施方式比起應(yīng)用通常的矩形波脈沖的情況，能夠減輕磁場(chǎng)的影響，能夠使斷弧發(fā)生頻率減少。
接下來(lái)，就本發(fā)明的第四實(shí)施方式具體加以說(shuō)明。在第1脈沖峰值期間或與其接續(xù)的第1脈沖下降傾斜期間中檢測(cè)熔滴脫離的同時(shí)，作為第1脈沖峰值期間中或第1脈沖下降傾斜期間中，也要立即轉(zhuǎn)換為比第1脈沖峰基極電流或檢測(cè)時(shí)的電流低的規(guī)定電流，由此能夠進(jìn)一步降低焊絲縮頸部分的飛散及脫離后的殘留熔液的飛散導(dǎo)致的小粒飛濺，同時(shí)，也能夠大幅降低第1脈沖的熔滴的脫離失敗帶來(lái)的大粒飛濺。
作為檢測(cè)熔滴的脫離的方法，例如，第1脈沖峰值期間中，如果第1脈沖下降傾斜期間中的電源外部特性為定電壓特性，則通過(guò)熔滴脫離來(lái)感知電弧長(zhǎng)變長(zhǎng)時(shí)的電流降低即可。另一方面，第1脈沖峰值期間中，如果第1脈沖下降傾斜期間中的電源外部特性為定電流特性，則感知因熔滴脫離帶來(lái)的電弧電壓的激增即可。另外，第1脈沖峰值期間，關(guān)于第1脈沖下降傾斜期間中的電流、電壓或電弧阻抗等，也可以將1段或2段的時(shí)間微分信號(hào)作為脫離檢測(cè)而使用。
接下來(lái)，就本發(fā)明的第五實(shí)施方式具體加以說(shuō)明。第一、二及三實(shí)施方式是使低頻脈沖同期的每1周期1熔滴過(guò)渡方式，但是在第五實(shí)施方式中，是在上述低頻脈沖的整個(gè)1周期、或“Tup1、Tp1、Tdown、Tb1”或“Tup2、Tp2、Tb2”的任何一方或2個(gè)以上的期間，使500～2000Hz的高頻脈沖重疊。由此，將第2脈沖峰值期間的熔滴推升到上方的電弧力斷斷續(xù)續(xù)，若與無(wú)高頻脈沖的情況相比，則推升力緩和。再有，因?yàn)殡娀〉挠仓毙宰兏撸匀鄣巍㈦娀∪菀滓黄鸪蔀檩S對(duì)稱(chēng)。因?yàn)榻跞鄣巍㈦娀≥S對(duì)稱(chēng)，所以電流路徑也處于軸對(duì)稱(chēng)，為了使熔滴脫離而起作用的電磁收縮力也容易成為軸對(duì)稱(chēng)，因此熔滴的脫離方向從焊絲方向大大偏離的情況變少。另外，因?yàn)殡姶攀湛s力與電流的平方成比例，所以若與無(wú)高頻脈沖的情況相比，則能夠在峰值期間的更早階段進(jìn)行熔滴脫離，因此能夠達(dá)成再現(xiàn)性極高的每1周期1熔滴過(guò)渡，能夠大幅降低飛濺發(fā)生量、煙塵發(fā)生量。還有，在此外加的高頻脈沖是矩形波、三角度均有效果，即使在電抗的影響下矩形脈沖惡化時(shí)效果也不會(huì)喪失。
接下來(lái)，就各脈沖參數(shù)的規(guī)定理由加以說(shuō)明。
“Ip1300～700A”第1脈沖峰值電流Ip1，有助于在使熔滴脫離過(guò)程中確保充分的電磁收縮力。若Ip1低于300A，則電磁收縮力弱，熔滴不能脫離直到成為大塊，偏離每1周期1熔滴的過(guò)渡。然后，成為大塊的熔滴與母材接觸而成為飛濺和煙塵大量發(fā)生的原因。若Ip1超過(guò)700A，則將熔滴推升的電弧力變得過(guò)強(qiáng)，不僅規(guī)則的熔滴脫離變得困難，而且還有裝置重量及成本上升的問(wèn)題。更優(yōu)選Ip1的范圍為400～600A。
“Tp10.3～5.0ms”第1脈沖值期間Tp1與Ip1一樣，有助于在使熔滴脫離的過(guò)程中確保充分的電磁收縮力。若脈沖幅低于0.3ms，則不能借助電磁收縮力使熔滴脫離，成為n周期1熔滴過(guò)渡，擾亂熔滴過(guò)渡的規(guī)則性。另一方面，若Tp1超過(guò)5.0ms，則在脈沖峰值期間中熔滴脫離發(fā)生的概率增大，使電流向Ib1降低，也沒(méi)有抑制小粒飛濺的效果，同時(shí)擾亂熔滴過(guò)渡的規(guī)則性，飛濺和煙塵大量發(fā)生。
“Ib130～200A”第1脈沖基極電流Ib1，有助于在熔滴脫離后電弧向焊絲側(cè)移動(dòng)的過(guò)程中，不會(huì)發(fā)生斷弧，而抑制小粒飛濺發(fā)生。若Ib1低于30A，則斷弧及短路變得容易發(fā)生。另外，若Ib1超過(guò)200A，則在電弧從熔滴向焊絲移動(dòng)的瞬間，施加到殘留于焊絲側(cè)的熔液的電弧力變大，將不能抑制小粒飛濺。
“Tb10.3～10ms”
第1脈沖基值期間Tb1也與Ib1同樣，有助于在熔滴脫離后電弧向焊絲側(cè)移動(dòng)的過(guò)程中，不會(huì)發(fā)生斷弧，而抑制小粒飛濺發(fā)生。若Tb1低于0.3ms，則對(duì)殘留于焊絲上的熔液成形不充分，不能抑制小粒飛濺。另一方面，若Tb1超過(guò)10ms，則在熔滴和熔融池之間容易產(chǎn)生短路，擾亂熔滴過(guò)渡的規(guī)則性。另外，焊接電流的上限受到抑制，高焊絲進(jìn)給速度條件下的焊接變得困難。
“Ip2200～600A”第2脈沖峰值電流Ip2，有助于在形成熔滴過(guò)程中穩(wěn)定形成適當(dāng)大小的熔滴。若Ip2低于200A，則在接下來(lái)的第1脈沖不能充分地形成足夠使之從焊絲上脫離的熔滴，擾亂熔滴過(guò)渡的規(guī)則性。另外，焊接電流的上限受到限制，高焊絲進(jìn)給速度條件下的焊接變得困難。若Ip2超過(guò)600A，則熔滴形成時(shí)的電弧力變得過(guò)強(qiáng)，熔滴不規(guī)則地振動(dòng)，阻礙穩(wěn)定的熔滴脫離，并且在熔滴脫離后的焊絲上殘留的熔化金屬在第2脈沖峰值外加時(shí)脫離及飛散，擾亂熔滴過(guò)渡的規(guī)則性。另外，因?yàn)楹附z熔化量大，所以在第2脈沖峰值期間中進(jìn)行再度熔滴過(guò)渡的可能性變高。此外，還有裝置重量及成本上升的問(wèn)題。更優(yōu)選Ip2的范圍為300～500A。
“Tp21.0～15ms”第2脈沖峰值期間Tp2也與Ip2一樣，有助于在形成熔滴過(guò)程中穩(wěn)定形成適當(dāng)大小的熔滴。若Tp2低于1.0ms，則由接下來(lái)的第1脈沖不能充分地形成足夠使之從焊絲上脫離的熔滴，擾亂熔滴過(guò)渡的規(guī)則性。若Tp2超過(guò)15ms，則在第2脈沖期間中進(jìn)行再度熔滴過(guò)渡的可能性變高，偏離1周期1熔滴過(guò)渡。
“Ib230～200A”第2脈沖基極電流Ib2，在對(duì)熔滴塑形的過(guò)程中，不會(huì)引起斷弧，有助于穩(wěn)定地形成熔滴。若Ib2低于30A，則容易發(fā)生斷弧及短路。另外，若Ib2超過(guò)200A，則施加給熔滴的電弧力變大，并且基值期間的熔化過(guò)大，熔滴不穩(wěn)，不能穩(wěn)定地塑形。
“Tb23.0～20ms”第2脈沖基值期間Tb2也與Ib2一樣，在對(duì)熔滴塑形的過(guò)程中，不發(fā)生斷弧，有助于穩(wěn)定地形成熔滴。若Tb2低于3.0ms，則不能充分地形成熔滴，在熔滴脫離方向上產(chǎn)生偏差。另一方面，若Tb2超過(guò)20ms，基值期間的熔化量過(guò)大，在熔滴和熔融池之間容易縮短，擾亂熔滴過(guò)渡的規(guī)則性。
“Tup13ms以下、Tup23ms以下”第1脈沖的上升傾斜期間Tup1，防止從第2脈沖基極電流Ib2到第1脈沖峰值電流Ip1的過(guò)程中的劇烈的電弧力的增加，緩緩地使電弧的發(fā)生點(diǎn)向熔滴的上方部移動(dòng)，由此有助于飛濺的抑制及斷弧的抑制。另外，第2脈沖的上升傾斜期間Tup2，也防止從第1脈沖基極電流Ib1到第2脈沖峰值電流Ip2的過(guò)程中的劇烈的電弧力的增加，緩緩地使電弧的發(fā)生點(diǎn)向熔滴的上方部移動(dòng)，由此有助于飛濺的抑制及斷弧的抑制。另一方面Tup1及Tup2超過(guò)3.0ms也沒(méi)有此效果，相反在熔滴脫離及形成上花費(fèi)時(shí)間，招致熔滴的粗大化。另外，焊接電流的上限受到抑制，高焊絲進(jìn)給速度條件下的焊接變得困難。
“Tdown6ms以下”第1脈沖的下降傾斜期間Tdown，防止從第1脈沖峰值電流Ip1到第1脈沖基極電流Ib1的過(guò)程中的急劇的收縮力的降低，大幅降低熔滴的脫離途中向基極電流變化而使熔滴脫離失敗的頻率，由此有助于飛濺的抑制及斷弧的抑制。另一方面，Tdown超過(guò)6ms也沒(méi)有此效果，若脫離時(shí)處在電流水平高的狀態(tài)，則小粒飛濺增加。另外，焊接電流的上限被抑制，高焊絲進(jìn)給速度條件下的焊接變得困難。
“高頻脈沖的脈沖頻率500～2000Hz”高頻脈沖的脈沖頻率，有助于將脈沖峰值期間及基值期間的熔滴推升到上方的電弧力的緩和及電弧的硬直性提高。還有，所謂電弧的硬直性，是指通過(guò)在焊絲上流動(dòng)的電流形成的磁場(chǎng)，將電弧固定在焊絲延長(zhǎng)方向的性質(zhì)，抑制熔液中的電弧的搖擺。若高頻脈沖的脈沖頻率低于500Hz，則沒(méi)有電弧力緩和效果，熔滴的振動(dòng)變大，穩(wěn)定的熔滴的成長(zhǎng)、形成無(wú)法進(jìn)行。另外，若高頻脈沖的脈沖頻率超過(guò)2000Hz，高頻脈沖施加效果變?nèi)?，?lái)自電弧的推升力增大，熔滴、電弧難以成為軸對(duì)稱(chēng)。
接下來(lái)，就消耗電板焊絲的組成加以說(shuō)明。在本發(fā)明焊接方法中，消耗電板焊絲的組成沒(méi)有特別限定，但是作為優(yōu)選的一例，其化學(xué)成分組成為C0.10質(zhì)量％以下、Si0.20～1.0質(zhì)量％、Mn0.50～2.0質(zhì)量％、Ti+Al+Zr0.05～0.40質(zhì)量％、余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。以下，就該組成限定理由加以說(shuō)明。
“C0.10質(zhì)量％以下”C在確保焊接金屬的強(qiáng)度上是重要的元素，但是若超過(guò)0.10質(zhì)量％，則熔滴及熔融池的變形、振動(dòng)激烈，使飛濺及煙塵增大。因此，C量為0.10質(zhì)量％以下。
“Si0.20～1.0質(zhì)量％”Si作為脫氧劑至少需要0.20質(zhì)量％。另外，若Si低于0.20質(zhì)量％，則熔滴的粘性變得過(guò)低，熔滴在電弧力作用下不規(guī)則地變形，因此飛濺及煙塵增大。另一方面，若Si超過(guò)1.0質(zhì)量％，則熔渣量變多，并且熔滴的粘性變得過(guò)大，出現(xiàn)從1脈沖群1熔滴過(guò)渡偏離的情況。因此，Si量為0.20～1.0質(zhì)量％。
“Mn0.5～2.0質(zhì)量％”Mn與Si一樣作為脫氧劑是重要元素，因此Mn至少需要0.50質(zhì)量％。另外，若Mn低于0.50質(zhì)量％，則熔滴的粘性變得過(guò)低，熔滴在電弧力的作用下不規(guī)則地變形，因此飛濺及煙塵增大。另一方面，若Mn超過(guò)2.0質(zhì)量％，則焊絲制造時(shí)的拉絲性劣化，同時(shí)熔滴的粘性變得過(guò)大，出現(xiàn)從1脈沖群1熔滴過(guò)渡偏離的情況。因此，Mn量為0.52～2.0質(zhì)量％。
“Ti+Al+Zr＝0.05～0.40質(zhì)量％”Ti+Al+Zr在脫氧劑及焊接金屬的強(qiáng)度確保等上也是重要的元素，但在本發(fā)明中，有著使熔滴的粘性適當(dāng)化，抑制其不穩(wěn)定的舉動(dòng)的效果。如果Ti+Al+Zr在0.05質(zhì)量％以下時(shí)，上述效果缺乏，小粒飛濺增大。另一方面，若高于0.40質(zhì)量％，則使熔渣剝離性及焊接金屬的韌性劣化。另外，熔滴的粘性變得過(guò)高，偏離1脈沖群1熔滴過(guò)渡，使飛濺及煙塵增大。因此，Ti+Al+Zr為0.05～0.40質(zhì)量％。
另外，作為本工藝優(yōu)選的消耗電極焊絲，最好在焊絲表面不實(shí)施鍍銅。由于在焊絲表面不實(shí)施鍍銅，能夠使熔滴的縮頸部的表面張力降低，在電磁收縮力的作用下，熔滴將易從焊絲脫離，因此能夠?qū)崿F(xiàn)再現(xiàn)性極高的熔滴過(guò)渡。
本發(fā)明的脈沖弧焊方法，適用于焊絲徑為1.0～1.6mm的焊絲，焊絲的進(jìn)給速度最好為9～20m/min的情況。
實(shí)施例以下，就本發(fā)明的第一實(shí)施方式的實(shí)施例加以說(shuō)明。使用下述焊接條件及下述表1及表2所示的脈沖參數(shù)，進(jìn)行以二氧化碳為保護(hù)氣體而使用的脈沖弧焊，測(cè)定飛濺發(fā)生量。這時(shí)，在圖4(a)、(b)所示的銅制的捕集箱內(nèi)進(jìn)行焊接，捕集飛濺。圖4(a)是其立體圖，(b)是模式化的剖面圖。在銅制的捕集箱1、2間放置被焊接材3，將焊炬4配置于被焊接材3上而實(shí)施焊接。將這時(shí)發(fā)生的飛濺5，通過(guò)設(shè)于捕集箱1、2的上半部的開(kāi)口1a、2a，修補(bǔ)在捕集箱1、2內(nèi)。
“焊接條件”焊絲JIS Z3312YGW11直徑1.2mm保護(hù)氣體CO2單體試驗(yàn)板SM490A接觸片母材間距離25mm焊炬前進(jìn)角30°焊接速度40cm/分焊絲進(jìn)給速度6.0～23.0/分焊接電壓在電弧長(zhǎng)2～3mm中短路次數(shù)為5次/秒這樣的焊接電壓。
另外，使用表1及表2所示的脈沖參數(shù)的焊接電流，以二氧化碳為保護(hù)氣體進(jìn)行脈沖弧焊，采用依據(jù)JIS Z 3930的方法來(lái)測(cè)定煙塵發(fā)生量。還有，焊接條件與上述的飛濺發(fā)生量的測(cè)定的情況相同。另外，作為現(xiàn)有方法，在焊接電流為320A、焊接電壓為36V、焊絲進(jìn)給速度為15.5m/分條件下也求得一定的情況下的飛濺發(fā)生量及煙塵發(fā)生量。
在下述表1及表2的評(píng)價(jià)欄中，飛濺發(fā)生量為4.0g/分以下，煙塵發(fā)生量為400mg/分以下的為良好(○)，飛濺發(fā)生量超過(guò)4.0g/分，或者煙塵發(fā)生量超過(guò)400mg/分的為不良(×)。
表1


表2


表1所示的實(shí)施例1～18進(jìn)入到本發(fā)明的范圍，飛濺發(fā)生量及煙塵發(fā)生量均低，評(píng)價(jià)為○。
相對(duì)于此，比較例19至34，與現(xiàn)有方法一樣，飛濺發(fā)生量和煙塵發(fā)生量多。首先，比較例19因?yàn)镮p1低于下限值，所以熔滴不能脫離直至成為大塊，從每1周期1熔滴的過(guò)渡脫離，不規(guī)則的短路帶來(lái)的飛濺及煙塵增大。比較例21因?yàn)镮p1超過(guò)上限值，所以在峰值期間推升熔滴的電弧力變得過(guò)強(qiáng)，規(guī)則的熔滴過(guò)渡困難，飛濺及煙塵增大。比較例21因?yàn)門(mén)p1低于下限值，所以熔滴不能脫離直至成為大塊，從每1周期1熔滴的過(guò)渡脫離，不規(guī)則的短路帶來(lái)的飛濺及煙塵增大。比較例22因?yàn)門(mén)p1超過(guò)上限值，所以在峰值期間中熔滴脫離頻發(fā)，小粒飛濺及煙塵增大。比較例23因?yàn)镮b1低于下限值，所以斷弧及短路頻發(fā)，飛濺、煙塵增大。比較例24因?yàn)镮b1超過(guò)上限值，所以在電弧從熔滴向焊絲移動(dòng)的瞬間，會(huì)吹飛殘留在焊絲側(cè)的熔液，小粒飛濺及煙塵增大。比較例25因Tb1低于下限值，所以在電弧從熔滴向焊絲移動(dòng)的瞬間，不能形成殘留在焊絲側(cè)的熔液，小粒飛濺及煙塵增大。比較例26因?yàn)門(mén)b1超過(guò)上限值，所以在熔滴和熔融池之間容易產(chǎn)生短路，小粒飛濺及煙塵增大。
比較例27因?yàn)镮p2低于下限值，所以在接下來(lái)的第1脈沖不能充分地形成使之從焊絲上脫離所需要的熔滴，擾亂熔滴過(guò)渡的規(guī)則性，飛濺及煙塵增大。比較例28因?yàn)镮p2超過(guò)上限值，所以熔滴形成時(shí)的電弧力變得過(guò)強(qiáng)，因?yàn)槿鄣尾灰?guī)則地振動(dòng)，所以擾亂熔滴過(guò)渡的規(guī)則性。另外，在第2脈沖期間再度實(shí)施熔滴過(guò)渡，飛濺及煙塵增大。比較例29因?yàn)門(mén)p2低于下限值，所以在形成熔滴的過(guò)程中，不能穩(wěn)定地形成充分大小的熔滴，擾亂熔滴過(guò)渡的規(guī)則性，飛濺及煙塵增大。比較例30因?yàn)門(mén)p2超過(guò)上限值，所以在第2脈沖期間再度實(shí)施熔滴過(guò)渡，飛濺及煙塵增大。比較例31因?yàn)镮b2低于下限值，所以斷弧及短路頻發(fā)，飛濺、煙塵增大。比較例32因?yàn)镮b2超過(guò)上限值，所以施加給熔滴的電弧力過(guò)大，因?yàn)槿鄣蔚姆€(wěn)定形成困難，所以熔滴過(guò)渡的規(guī)則性混亂，飛濺、煙塵增大。比較例33因?yàn)門(mén)b2低于下限值，所以不能穩(wěn)定地形成充分大小的熔滴，熔滴過(guò)渡的規(guī)則性混亂，飛濺及煙塵增大。比較例34因?yàn)門(mén)b2超過(guò)上限值，所以在熔滴和熔融池之間容易產(chǎn)生短路，小粒飛濺及煙塵增大。
以下，就本發(fā)明的第二實(shí)施方式的實(shí)施例加以說(shuō)明?；镜暮附訔l件與所述第一實(shí)施方式涉及的實(shí)施例相同。根據(jù)表3及表4所示的焊接條件，使用二氧化碳作為保護(hù)氣體進(jìn)行脈沖弧焊，測(cè)定飛濺發(fā)生量及煙塵發(fā)生量。飛濺捕集方法如前述的圖4所示。另外，煙塵測(cè)定方法與第一實(shí)施方式的實(shí)施例一樣，使用遵循JIS Z 3930的方法。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也一樣，飛濺發(fā)生量為4.0g/分以下，煙塵發(fā)生量為400mg/分以下的為良好(○)，飛濺發(fā)生量超過(guò)4.0g/分，或者煙塵發(fā)生量超過(guò)400mg/分的為不良(×)。
表3


表4


表3所示的實(shí)施例No.35至45是本發(fā)明例，隨著焊絲進(jìn)給速度的增加，能夠?qū)b2確保于3.0至20ms的范圍內(nèi)，如此使Ip2、Tp2、Ib2的1種以上增加，使焊絲熔化速度增加，飛濺及煙塵的發(fā)生量小。
相對(duì)于此，表4的比較例No.46至57將Ip1和Ip2設(shè)定為相同級(jí)別，隨著焊絲送給量增加，作為使用脈沖期間及基值期間設(shè)定得短的第2脈沖、和比起第2脈沖脈沖期間設(shè)定得更短的第1脈沖的情況，在受到來(lái)自第1脈沖的電磁收縮力的前階段，焊絲前端的熔滴形狀不成形，電磁收縮力未有效地發(fā)揮作用。每1周期1熔滴的規(guī)則的過(guò)渡困難，使大粒飛濺發(fā)生，并且煙塵發(fā)生量也多。圖5及圖6針對(duì)本實(shí)施例35至45及比較例46至57，顯示了焊絲進(jìn)給速度和飛濺發(fā)生量及煙塵發(fā)生量的關(guān)系。
接下來(lái)，就本發(fā)明的第三、四及五的實(shí)施方式的實(shí)施例加以說(shuō)明。使用下述焊接條件及下述表5及6所示的焊接條件，進(jìn)行以二氧化碳為保護(hù)氣體的脈沖弧焊，測(cè)定飛濺發(fā)生量及煙塵發(fā)生量。飛濺捕集方法與前述一樣為圖4所示。煙塵發(fā)生量與前述一樣，根據(jù)遵循于JIS Z 3930的方法來(lái)測(cè)定。然后，飛濺發(fā)生量在2.0g/分以下，煙塵發(fā)生量在300mg/分以下，無(wú)斷弧發(fā)生的為良好(○)，飛濺發(fā)生量超過(guò)2.0g/分，煙塵發(fā)生量超過(guò)300mg/分，或者有斷弧發(fā)生的為不良(×)。還有，該評(píng)價(jià)比表1及表2所示的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格。另外，關(guān)于第四實(shí)施方式的高頻脈沖的重疊，在整個(gè)1周期，或“Tup1、Tp1、Tdown、Tb1”或“Tup2、Tp2、Tb2”的任何一方或2個(gè)以上的期間重疊高頻脈沖，在表5及表6中只記載脈沖頻率。
“焊接條件”焊絲徑1.2mm保護(hù)氣體CO2試驗(yàn)板SM490A接觸片母材間距離25mm焊炬前進(jìn)角30°焊絲進(jìn)給速度13～15m/分焊接速度40cm/分Ip1560ATp12.0msIb1150ATb11.5msIp2450ATp25.0ms
Ib2150ATb28.0ms。
表5


表6


表5的實(shí)施例35～40滿足本發(fā)明的范圍，在第1及第2脈沖上升期間Tup1及Tup2，和在第1脈沖下落期間Tdown設(shè)置坡度期間。
實(shí)施例41～42是第三實(shí)施方式的實(shí)施例，實(shí)施例41實(shí)施了熔滴脫離檢測(cè)，實(shí)施例42在第1及第2脈沖上升期間和在第1脈沖下落期間設(shè)置坡度期間后，實(shí)施了熔滴脫離檢測(cè)。
實(shí)施例43～47是第三實(shí)施方式的實(shí)施例，實(shí)施例43～44重疊了高頻脈沖，實(shí)施例45在第1及第2脈沖上升期間和在第1脈沖下落期間設(shè)置坡度期間后，重疊了高頻脈沖，實(shí)施例47在第1及第2脈沖上升期間和在第1脈沖下落期間設(shè)置坡度期間后，實(shí)施了熔滴脫離檢測(cè)，并重疊了高頻脈沖。
接下來(lái)，就表6所示的比較例加以說(shuō)明。不過(guò)這些比較例48～61滿足本發(fā)明的范圍。比較例48因?yàn)樵诘?及第2脈沖上升期間和在第1脈沖下落期間沒(méi)有設(shè)置坡度期間，所以在脫離失敗時(shí)有大粒飛濺及煙塵發(fā)生，另外，也有斷弧發(fā)生。若拿此比較例48與實(shí)施例41相比，則比較例48沒(méi)有進(jìn)行脫離檢測(cè)，因此也會(huì)發(fā)生由若干脫離時(shí)機(jī)的偏差引起的小粒飛濺。若拿比較例48與實(shí)施例43及44相比，則因?yàn)槲词┘痈哳l脈沖，所以熔滴的推升稍大，也有熔滴的脫離方向從焊絲方向偏離的情況。
比較例49因?yàn)闆](méi)有設(shè)置第1脈沖上升期間Tup1，所以在從第2基極電流到第1脈沖峰值電流的過(guò)程中由激烈的電弧力的增加導(dǎo)致的脫離失敗時(shí)有大粒飛濺和煙塵發(fā)生，另外，也有斷弧發(fā)生。比較例50因?yàn)榈?脈沖上升期間Tup1超過(guò)上限值，所以脫離費(fèi)時(shí)，招致熔滴的粗大化引起脫離失敗。比較例51因?yàn)闆](méi)有設(shè)置第1脈沖下落期間Tdown，所以，由于從第1脈沖峰值電流至第1基極電流過(guò)程中激烈的收縮力的降低，在脫離為途中向基極電流變化而使熔滴脫離失敗時(shí)，發(fā)生了大粒飛濺及煙塵。比較例52因?yàn)榈?脈沖下落期間Tdown超過(guò)上限值，所以在脫離時(shí)處于電流水平高的狀態(tài)下的情況多，小粒飛濺增加。比較例53因?yàn)闆](méi)有設(shè)置第2脈沖上升期間Tup2，所以從第1基極電流到第2脈沖峰值電流的過(guò)程中由于激烈的電弧力的增加導(dǎo)致的殘留熔液的飛散飛濺及煙塵發(fā)生，另外也有斷弧發(fā)生。比較例54因?yàn)榈?脈沖上升期間Tup2超過(guò)上限值，所以熔滴的形成費(fèi)時(shí)，評(píng)價(jià)熔滴的粗大化導(dǎo)致的脫離失敗發(fā)生。比較例55因?yàn)楦哳l脈沖的頻率低于下限值，所以若與實(shí)施例43相比較，則電弧力緩和效果小，熔滴的振動(dòng)變大，無(wú)法進(jìn)行穩(wěn)定的熔滴的成長(zhǎng)、形成，飛濺增大。另外，因?yàn)樵诘?及第2脈沖上升期間和第1脈沖下落期間沒(méi)有設(shè)置坡度期間，所以在脫離失敗時(shí)有大粒飛濺及煙塵發(fā)生，另外也有斷弧發(fā)生。比較例56因?yàn)楦哳l脈沖的頻率超過(guò)上限值，所以若與實(shí)施例43比較，則高頻脈沖施加效果變?nèi)?，?lái)自電弧的推升力增大，熔滴、電弧難以成為軸對(duì)稱(chēng)，飛濺增大。另外，因?yàn)樵诘?及第2脈沖上升期間和第1脈沖下落期間沒(méi)有設(shè)置坡度期間，所以在脫離失敗時(shí)有大粒飛濺及煙塵發(fā)生，另外也有斷弧發(fā)生。比較例57因?yàn)楦哳l脈沖的頻率低于下限值，所以盡管在第1及第2脈沖上升期間和第1脈沖下落期間設(shè)置有坡度期間，但是若與實(shí)施例45比較，則電弧力緩和效果小，熔滴的振動(dòng)變大，無(wú)法進(jìn)行穩(wěn)定的熔滴的成長(zhǎng)、形成，飛濺增大。比較例58因?yàn)楦哳l脈沖的頻率超過(guò)上限值，所以盡管在第1及第2脈沖上升期間和第1脈沖下落期間設(shè)置有坡度期間，但是若與實(shí)施例45比較，則高頻脈沖施加效果弱，來(lái)自電弧的推升力增大，熔滴、電弧難以成為軸對(duì)趁，使飛濺增大。比較例59因?yàn)楦哳l脈沖的頻率低于下限值，所以盡管實(shí)施了熔滴脫離檢測(cè)，但是若與實(shí)施例46比較，則電弧力緩和效果小，熔滴的振動(dòng)變大，無(wú)法進(jìn)行穩(wěn)定的熔滴的成長(zhǎng)、形成，飛濺增大。比較例60因?yàn)楦哳l脈沖的頻率低于下限值，盡管在第1及第2脈沖上升期間和第1脈沖下落期間設(shè)置有坡度期間，并實(shí)施了熔滴脫離檢測(cè)，但若與實(shí)施例47比較，則電弧力緩和效果小，熔滴的振動(dòng)變大，無(wú)法進(jìn)行穩(wěn)定的熔滴的成長(zhǎng)、形成，飛濺增大。比較例61因?yàn)楦哳l脈沖的頻率超過(guò)上限值，所以盡管在第1及第2脈沖上升期間和第1脈沖下落期間設(shè)置有坡度期間，并實(shí)施了熔滴脫離檢測(cè)，但若與實(shí)施例47比較，則高頻脈沖施加效果弱，來(lái)自電弧的推升力增大，熔滴、電弧難以成為軸對(duì)稱(chēng)，飛濺增大。
以下，就本發(fā)明的第五及六的實(shí)施方式的實(shí)施例加以說(shuō)明。使用下述焊接條件及參數(shù)和下述表5及6所示的焊絲，采用二氧化碳為保護(hù)氣體進(jìn)行脈沖弧焊，測(cè)定飛濺發(fā)生量及煙塵發(fā)生量。飛濺捕集方法及煙塵量測(cè)定方法與前述一樣。飛濺發(fā)生量在2.0g/分以下，煙塵發(fā)生量在300mg/分以下的為良好(○)，飛濺發(fā)生量超過(guò)2.0g/分，或者煙塵發(fā)生量超過(guò)300mg/分的，或者有斷弧發(fā)生的為不良(×)。
“焊接條件”焊絲徑1.2mm保護(hù)氣體CO2
試驗(yàn)板SM490A接觸片母材間距離25mm焊炬前進(jìn)角30°焊接速度40cm/min焊絲進(jìn)給速度15.5m/minIp1560ATp12.0msIb1150ATb11.5msIp2450ATp25.0msIb2150ATb28.0ms。
表7


表8


表5的實(shí)施例65～75滿足本發(fā)明的范圍，可進(jìn)行飛濺及煙塵少的良好的焊接。特別是在與實(shí)施例65比較的實(shí)施例66，與實(shí)施例68比較的實(shí)施例69，與實(shí)施例72比較的實(shí)施例73中，可知在具有大體同樣的組成的焊絲中，由于不實(shí)施鍍銅，能夠使熔滴縮頸部的表面張力降低，在電磁收縮力作用下熔滴容易從焊絲脫離。
因此，通過(guò)不實(shí)施鍍銅，在能夠?qū)崿F(xiàn)極高的再現(xiàn)性的熔滴過(guò)渡胡基礎(chǔ)上，還能夠進(jìn)一步降低飛濺。
相對(duì)于此，比較例76因?yàn)楹附z中的C超過(guò)上限值，所以熔滴及熔融池的變形、振動(dòng)激烈，飛濺增大。比較例77因?yàn)楹附z中的Si在下限值以下，所以熔滴的粘性變得過(guò)低，因?yàn)槿鄣卧陔娀×Φ淖饔孟掳l(fā)生不規(guī)則地變形，所以飛濺增大。比較例78、79，因?yàn)楹附z中的Si超過(guò)上限值，所以熔滴的粘性變得過(guò)低，偏離1脈沖群1熔滴過(guò)渡，使飛濺增大。比較例80因?yàn)楹附z中的Mn低于下限值，所以熔滴的粘性變得過(guò)低，因?yàn)槿鄣卧陔娀×Φ淖饔孟掳l(fā)生不規(guī)則地變形，所以飛濺增大。比較例81、82因?yàn)楹附z中的Mn超過(guò)上限值，所以熔滴的粘性變得過(guò)高，偏離每1周期1熔滴過(guò)渡，飛濺增大。比較例83、84因?yàn)楹附z中的Ti+Al+Zr低于下限值，所以熔滴的粘性變得過(guò)低，因?yàn)槿鄣卧陔娀×Φ淖饔孟掳l(fā)生不規(guī)則地變形，所以飛濺增大。比較例85因?yàn)楹附z中的Ti+Al+Zr超過(guò)上限值，所以熔滴的粘性變得過(guò)高，偏離每1周期1熔滴過(guò)渡，飛濺增大。還有，比較例76～85滿足本發(fā)明的必要條件。
接下來(lái)，就接觸片與母材之間的距離變化的情況，就用于將電弧長(zhǎng)維持為恒定的各參數(shù)的調(diào)整所涉及的實(shí)施例加以說(shuō)明。下述表9顯示的是，在使用直徑1.2mm的焊絲(JIS Z3312YGW11)，焊絲進(jìn)給速度為10.5m/分而進(jìn)行焊接時(shí)，從基準(zhǔn)條件(接觸片母材間距離25mm)使接觸片母材間距離變化時(shí)的收束條件。任何情況下，均是保護(hù)氣體為CO2單體，試驗(yàn)板(被焊接板)為SM490A，焊接速度為40cm/分。
表9


表10


實(shí)施例91至98及102至107，即使接觸片母材間的距離變化，也不會(huì)擾亂每1周期1熔滴過(guò)渡，通過(guò)在此范圍調(diào)整Ip2、Ib2、Tp2及Tb2的1種以上，以維持熔融平衡，將電弧長(zhǎng)控制為恒定。另一方面，比較例99至101及108至111，接觸片母材間的距離變化，據(jù)此調(diào)整Ip2、Ib2、Tp2及Tb2，從而維持熔融平衡，但是，因?yàn)楦鲄?shù)偏離本發(fā)明的范圍，所以達(dá)不到每1周期1熔滴過(guò)渡，飛濺及煙塵增加。
權(quán)利要求
1.一種脈沖弧焊方法，以二氧化碳單體或主成分為二氧化碳的混合氣體作為保護(hù)氣體，以第1脈沖和第2脈沖交互反復(fù)的脈沖電流作為焊接電流，其特征在于，所述第1脈沖和第2脈沖，具有脈沖峰值電流級(jí)別及脈沖寬度相互不同的脈沖波形，第1脈沖的峰值電流Ip1為300～700A，峰值期間Tp1為0.3～5.0ms，基極電流Ib1為30～200A，基值期間Tb1為0.3～10ms，第2脈沖的峰值電流Ip2為200～600A，峰值期間Tp2為1.0～15ms，基極電流Ib2為30～200A，基值期間Tb2為3.0～20ms，另外Ip1＞Ip2，每1周期使1熔滴過(guò)渡，并且在接觸片和母材之間的距離變化時(shí)，以不擾亂每1周期1熔滴過(guò)渡的范圍，對(duì)于從所述Ip2、Ib2、Tp2及Tb2構(gòu)成的群中選擇的至少1種以上進(jìn)行調(diào)整，由此將電弧長(zhǎng)控制為恒定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖弧焊方法，其特征在于，對(duì)每個(gè)焊絲進(jìn)給速度預(yù)先設(shè)定適當(dāng)?shù)腎p2、Tp2、Ib2，隨著焊絲進(jìn)給速度的增加，使從Ip2、Tp2及Ib2構(gòu)成的群中選擇的至少1種以上增加，并使焊絲熔融速度增加，以便能夠?qū)b2確保在3.0～20ms的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖弧焊方法，其特征在于，對(duì)于所述第1脈沖的上升與下降以變化緩慢的方式相對(duì)于時(shí)間軸設(shè)置傾斜，對(duì)于所述第2脈沖的上升以變化緩慢的方式相對(duì)于時(shí)間軸設(shè)置傾斜，設(shè)第1脈沖的上升傾斜期間為T(mén)up1，第1脈沖的下降傾斜期間為T(mén)down，第2脈沖的上升傾斜期間為T(mén)up2時(shí)，Tup1及Tup2均為3ms以下，Tdown為6ms以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖弧焊方法，其特征在于，在第1脈沖峰值期間Tp1或在與其接續(xù)的第1脈沖下降傾斜期間Tdwon中檢測(cè)熔滴的脫離，同時(shí)其在第1脈沖峰值期間Tp1中或第1脈沖下降傾斜期間Tdown中，也立即轉(zhuǎn)換為比第1脈沖基極電流Ib1或檢測(cè)時(shí)的電流低的規(guī)定電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖弧焊方法，其特征在于，在整個(gè)1周期、或“Tup1、Tp1、Tdown、Tb1”或“Tup2、Tp2、Tb2”中的任一個(gè)或2個(gè)以上的期間中，將脈沖頻率500～2000Hz的高頻脈沖與焊接電流重疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖弧焊方法，其特征在于，使用的消耗電極焊絲包括C0.10質(zhì)量％以下、Si0.20～1.0質(zhì)量％、Mn0.5～2.0質(zhì)量％、Ti+Al+Zr0.05～0.40質(zhì)量％，余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脈沖弧焊方法，其特征在于，使用焊絲表面未實(shí)施鍍銅的消耗電極焊絲。
全文摘要
一種以具有脈沖峰值電流級(jí)及脈沖寬度相互不同的脈沖波形的第1脈沖和第2脈沖被交互反復(fù)的脈沖電流作為焊接電流，而進(jìn)行電弧焊的方法，第1脈沖的峰值電流Ip1為300～700A，峰值期間Tp1為0.3～5.0ms，基極電流Ib1為30～200A，基值期間Tb1為0.3～10ms，第2脈沖的峰值電流Ip2為200～600A，峰值期間Tp2為1.0～15ms，基極電流Ib2為30～200A，基值期間Tb2為3.0～20ms。根據(jù)這一方法，在使用了二氧化碳單體或以二氧化碳為主成分的混合氣體的消耗電檄式電弧焊中，能夠使焊弧穩(wěn)定化，提高熔滴的過(guò)渡規(guī)則性，大幅降低飛濺發(fā)生量及煙塵發(fā)生量。
文檔編號(hào)B23K9/095GK101032778SQ20071008469
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月10日
發(fā)明者輿石房樹(shù), 鈴木啟一, 山崎圭, 本間正浩 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所