專利名稱：自動(dòng)電弧焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種焊絲作為熔化電極的自動(dòng)電弧焊接方法，特別是當(dāng)沿待焊物體間開的坡口的縱向?qū)纱肝矬w焊在一起時(shí)，這種自動(dòng)電弧焊接方法可防止由于坡口根部間隙變化而產(chǎn)生的燒穿，并能穩(wěn)定電弧。
當(dāng)用一種焊絲作為熔化電極沿待焊物體間形成的坡口的縱向?qū)纱肝矬w焊在一起時(shí)，這種焊接通常是在坡口的根部間隙為零時(shí)進(jìn)行的，即兩鈍邊互相挨著。特別是當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)電弧焊時(shí)，通常的慣例是嚴(yán)格控制坡口根部間隙值，使得根部間隙的最大值保持在1毫米。過(guò)大的根部間隙會(huì)導(dǎo)致未焊透和焊穿。實(shí)際上，由于機(jī)械加工精度的限制，在坡口縱向上根部間隙是避免不了的。
習(xí)慣做法是，在待焊物體沿坡口焊在一起之前，在坡口的全長(zhǎng)度上，把其根部間隙修正到允許的限度范圍內(nèi)，用手工焊接來(lái)填充有較大坡口根部間隙的部分。另外，必需增大鈍邊高度以避免燒穿。
然而，大規(guī)模焊接之前，這樣一種手工操作來(lái)填充根部間隙會(huì)導(dǎo)致整個(gè)焊接操作的效率降低。而且，如上所述為避免燒穿，必需增加坡口鈍邊高度。結(jié)果，當(dāng)從待焊物體的第一面和第二面進(jìn)行雙面焊接時(shí)，在焊完第一面上形成的坡口后及焊接第二面形成的坡口之前必須修正第二個(gè)坡口，例如用刨削，直到第二個(gè)坡口底面達(dá)到第一坡口內(nèi)形成的焊邊，以便確保一個(gè)滿意的熔深。
這種情況下，就需要發(fā)展一種即使在坡口縱向上根部間隙發(fā)生變化，也可確保一個(gè)固定熔深的自動(dòng)電弧焊接方法，在不增加鈍邊高度的情況下，這種方法可防止燒穿并穩(wěn)定電弧，但這樣一種自動(dòng)電弧焊接方法還未曾提出過(guò)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種即使在坡口縱向上根部間隙發(fā)生變化，也可確保一個(gè)固定熔深的自動(dòng)電弧焊接方法，在不增加鈍邊高度的情況下，這種方法可防止燒穿并穩(wěn)定電弧。
具有本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)的一種自動(dòng)電弧焊接方法包括以一個(gè)規(guī)定的進(jìn)給速率大致垂直地通過(guò)噴嘴向兩待焊物體間形成的坡口連續(xù)地送給作為熔化電極的焊絲使噴嘴與焊絲一起沿坡口的縱向連續(xù)移動(dòng);并且為熔絲提供一個(gè)規(guī)定的焊接電流和一個(gè)規(guī)定的焊接電壓，使得焊絲端部同坡口之間產(chǎn)生一個(gè)電弧，由此，用弧熱將待焊物體沿所述的坡口焊在一起;
特征在于當(dāng)沿坡口焊接待焊物體時(shí)，(a)在噴嘴前方沿它的移動(dòng)方向連續(xù)地測(cè)量所述坡口根部間隙;
(b)按照下列公式(1)計(jì)算一個(gè)指標(biāo)焊接電流(I)，這個(gè)電流下的熔深與它的指標(biāo)值相同I＝Io-KG (1)其中，I指標(biāo)焊接電流，I0根部間隙為零時(shí)的焊接電流，K由熔深、保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù)，G坡口根部間隙值;
(c)控制所述的焊接電流，使它與計(jì)算出的指標(biāo)焊接電流相同。
如果需要，上述方法包括下列步驟(d)按照下列公式(2)計(jì)算一個(gè)焊絲的指標(biāo)進(jìn)給速率(Vf)，這個(gè)速率下，所述焊絲從噴嘴端部伸出的長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同
Vf＝A·I+B·L·I2(2)其中，Vf焊絲的指標(biāo)進(jìn)給速率，I焊接電流，L焊絲伸出長(zhǎng)度，A、B由保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù);
(e)控制焊絲的進(jìn)給速率，使它與計(jì)算出的焊絲指標(biāo)進(jìn)給速率相同。
如果需要，上述方法包括下列步驟(f)按照下列公式(3)計(jì)算一個(gè)指標(biāo)焊接電壓(Et)，這個(gè)電壓下產(chǎn)生的電弧長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同Et＝EL+Ea+Er(3)其中，Et指標(biāo)焊接電壓，EL焊絲伸出長(zhǎng)度上產(chǎn)生的電壓降，Ea電弧電壓，Er相當(dāng)于焊接電源的一個(gè)輸出端與噴嘴間電阻及焊接電源的另一輸出端與被焊物體間電阻總和的電阻產(chǎn)生的電壓降，所述的EL、Ea及Er分別由下列對(duì)應(yīng)的公式(4)到(6)來(lái)計(jì)算EL＝a·L·I-l·Vf/I (4)Ea＝Eo(I)+X·La(5)Er＝R·I (6)其中，L焊絲伸出長(zhǎng)度，I焊接電流，Vf焊絲進(jìn)給速率，
a、b由保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù)，Eo(I)相當(dāng)于陰極電壓降與陽(yáng)極電壓降總和的電壓降，X弧柱的電位梯度，La電弧長(zhǎng)度，R相當(dāng)于焊接電源的一個(gè)輸出端與噴嘴間電阻及焊接電源另一輸出端與被焊物體間電阻總和的電阻;
(g)控制所述的焊接電壓，使它與計(jì)算出的指標(biāo)焊接電壓相同。


圖1是表示本發(fā)明自動(dòng)電弧焊接方法的第一個(gè)實(shí)施例的方框圖;
圖2是表示本發(fā)明自動(dòng)電弧焊接方法的第二和第三個(gè)實(shí)施例的方框圖;
圖3是以熔深為參數(shù)，表示坡口根部間隙與焊接電流關(guān)系的曲線圖;
圖4是表示一種坡口典型范例的橫截面視圖;
圖5是表示焊接電流、焊絲的進(jìn)給速率、焊接電壓及焊接速度間關(guān)系的曲線圖。
從上述觀點(diǎn)出發(fā)，為發(fā)展一種自動(dòng)電弧焊接方法，曾進(jìn)行過(guò)廣泛的研究。即使在沿坡口縱向上根部間隙發(fā)生變化，這種方法也可確保一個(gè)恒定的熔深，在不增加鈍邊高度的情況下防止燒穿并穩(wěn)定電弧。結(jié)果得出過(guò)下列結(jié)論(1)如果發(fā)現(xiàn)焊接電流及根部間隙之間存在著同熔深有關(guān)的一定關(guān)系，那么通過(guò)測(cè)量坡口根部間隙，由計(jì)算可能確定一個(gè)指標(biāo)焊接電流，這個(gè)電流下的熔深與它的指標(biāo)值相同。
(2)如果發(fā)現(xiàn)了焊接電流及焊絲進(jìn)給速率之間存在著同焊絲伸出長(zhǎng)度有關(guān)的一定關(guān)系，那么通過(guò)計(jì)算可能確定一個(gè)在上述指標(biāo)焊接電流下焊絲的指標(biāo)進(jìn)給速率，在這個(gè)速率時(shí)，焊絲從噴嘴端部伸出的長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同。
(3)如果發(fā)現(xiàn)焊接電壓、焊接電流及焊絲進(jìn)給速率之間存在著同電弧長(zhǎng)度有關(guān)的一定關(guān)系，那么通過(guò)計(jì)算可能確定一個(gè)在上述指標(biāo)焊接電流及焊絲的指標(biāo)進(jìn)給速率下的指標(biāo)焊接電壓，在這個(gè)電壓下的電弧長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同。
本發(fā)明建立在上述研究的基礎(chǔ)之上。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明自動(dòng)電弧焊接方法的第一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1是表示本發(fā)明自動(dòng)電弧焊接方法的第一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
在圖1中兩個(gè)待焊物體1A和1B沿它們之間形成的坡口2焊在一起。
由傳輸機(jī)構(gòu)4使噴嘴3沿坡口2以規(guī)定的速度連續(xù)移動(dòng)。噴嘴3可繞自身的中心軸在圖1中A所示的方向上高速旋轉(zhuǎn)。
作為熔化電極的焊絲6相對(duì)于中心軸偏心地插入噴嘴3中。一個(gè)焊絲給送機(jī)構(gòu)7通過(guò)噴嘴3大致垂直地連續(xù)向坡口2送給焊絲6。
如后面所述，把來(lái)自焊接電源10的焊接電流加在待焊物體1A和1B及焊絲6之間，這個(gè)電流下產(chǎn)生的熔深與它的指標(biāo)值相同，焊接電源10由第一控制裝置5控制。由此在焊絲6與坡口2之間產(chǎn)生一個(gè)電弧，通過(guò)電弧熱使待焊物體1A和1B沿坡口2焊在一起。噴嘴3端部附近安裝的噴嘴(圖中未表示出來(lái))噴出的保護(hù)氣體使坡口2與空氣隔開。不用另作說(shuō)明，本發(fā)明申請(qǐng)并不限于上述已知的旋轉(zhuǎn)電弧焊接方法。
在噴嘴3前方的電視攝象機(jī)11沿噴嘴3的移動(dòng)方向(圖1中B所示方向)連續(xù)地拍攝坡口2。電視攝象機(jī)固定在傳輸機(jī)構(gòu)4上。
圖象處理機(jī)連續(xù)地測(cè)出對(duì)應(yīng)于電視攝象機(jī)11拍攝信號(hào)的坡口2根部間隙值。將圖象處理機(jī)測(cè)出的根部間隙數(shù)據(jù)輸入后面將要描述的計(jì)算機(jī)。
當(dāng)待焊物體1A和1B沿坡口2焊在一起時(shí)，下列公式(1)輸入用于計(jì)算指標(biāo)焊接電流的計(jì)算機(jī)13，這個(gè)電流下產(chǎn)生的熔深與它的指標(biāo)值相同I＝Io-KG (1)其中，I指標(biāo)焊接電流，Io坡口根部間隙為零時(shí)的焊接電流，K由熔深、保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù)，G坡口根部間隙值。
上述“Io”及“K”從輸入機(jī)構(gòu)14預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13。
計(jì)算機(jī)13給控制焊接電源10的第一控制裝置5提供計(jì)算機(jī)結(jié)果，即指標(biāo)焊接電流，在這個(gè)電流下的熔深與它的指標(biāo)值相同。
圖3是以熔深為參數(shù)，表示坡口根部間隙值與焊接電流之間關(guān)系的曲線圖。更具體地說(shuō)，圖3的曲線清楚地表明測(cè)量的實(shí)際根部間隙值與熔深為1mm、2mm及3mm對(duì)應(yīng)的實(shí)際焊接電流之間存在著某種關(guān)系，因此證明上述公式(1)是正確的。
現(xiàn)在，對(duì)按照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行的兩個(gè)待焊物體1A和1B沿坡口2焊在一起的情況進(jìn)行描述。
在噴嘴3繞著自身的中心軸高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，由傳送機(jī)構(gòu)4使噴嘴3沿坡口2連續(xù)地移動(dòng)。將來(lái)自第一控制裝置5控制的焊接電源10的焊接電流加在插入噴嘴3的焊絲6上，由此在焊絲6端部與坡口2之間產(chǎn)生電弧，電弧熱將待焊物體1A和1B沿坡口2焊在一起。
在噴嘴3前方的電視攝象機(jī)11沿噴嘴3的移動(dòng)方向拍下坡口2圖象的具體情況。將電視攝象機(jī)拍攝的信號(hào)輸入圖象處理機(jī)12。圖象處理機(jī)連續(xù)地測(cè)出對(duì)應(yīng)于拍攝信號(hào)的坡口2的根部間隙值(G)。把這樣測(cè)出的根部間隙的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)13。按照預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13的上述公式(1)，計(jì)算機(jī)計(jì)算出指標(biāo)焊接電流I，在這個(gè)電流下產(chǎn)生的熔深與它的指標(biāo)值相同。這樣計(jì)算出的指標(biāo)焊接電流由計(jì)算機(jī)13提供給第一控制裝置5。第一控制裝置5控制焊接電源10，以便將前述的與計(jì)算的指標(biāo)焊接電流相同的焊接電流加在焊絲6上，這樣無(wú)論根部間隙值(G)如何變化，坡口的熔深與它的指標(biāo)值總保持一致。
下面結(jié)合圖2對(duì)本發(fā)明的自動(dòng)電弧焊接方法的第二個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述。
本發(fā)明自動(dòng)電弧焊接方法的第二個(gè)實(shí)施例同前面提到的本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例一樣，計(jì)算出一個(gè)指標(biāo)焊接電流，這個(gè)電流下產(chǎn)生的熔深與它的指標(biāo)值相同。不僅控制焊接電流，使它與計(jì)算出的指標(biāo)值相同，而且還計(jì)算出焊絲的指標(biāo)進(jìn)給速率，在這個(gè)速率下，焊絲6從噴嘴3端部伸出的長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同，進(jìn)而控制焊絲6的進(jìn)給速率，使它與計(jì)算出的焊絲6的指標(biāo)進(jìn)給速率相同。
特別是除了由第二控制裝置8控制焊絲給送機(jī)構(gòu)7提供的焊絲進(jìn)給速率以便使從噴嘴3端部伸出焊絲的長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同這一點(diǎn)之外，本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的方法與前面提到的本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的方法相同。
本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例中，不僅將本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的公式(1)，而且還將用于計(jì)算焊絲6的指標(biāo)進(jìn)給速率的公式(2)也預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13，在指標(biāo)進(jìn)給速率下，焊絲6從噴嘴3端部的伸出長(zhǎng)度與它的指標(biāo)相同Vf＝A·I+B·l·I2(2)其中，Vf焊絲的指標(biāo)進(jìn)給速率，I焊接電流，l焊絲的伸出長(zhǎng)度，A、B由保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù)。
上述“l(fā)”、“A”和“B”都由輸入機(jī)構(gòu)14預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13。
圖5是表示焊接電流，焊絲進(jìn)給速率，焊接電壓及焊接速度之間關(guān)系的曲線圖。從圖5中表示焊絲進(jìn)給速率的曲線可以明顯看出，所用的實(shí)際焊接電流與實(shí)際焊絲進(jìn)給速率之間存在著一定關(guān)系，由此而證明了公式(2)的正確性。
預(yù)先輸入上述公式(1)和(2)的計(jì)算機(jī)為控制焊接電源10的第一控制裝置5提供按照公式(1)計(jì)算出的結(jié)果，即指標(biāo)焊接電流，在這個(gè)電流下產(chǎn)生的熔深與它的指標(biāo)值相同。此外該計(jì)算機(jī)還為控制焊絲進(jìn)給裝置7的第二控制裝置8提供按照公式(2)計(jì)算出的結(jié)果，即焊絲6的指標(biāo)進(jìn)給速率，這個(gè)進(jìn)給速率下焊絲6從噴嘴3端部伸出的長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同，從而確保電弧穩(wěn)定。
現(xiàn)在，對(duì)按照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例將待焊物體1A和1B沿坡口2焊在一起的情況進(jìn)行描述。
在噴嘴3繞著自身的中心軸高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，傳輸機(jī)構(gòu)4使噴嘴3沿坡口2連續(xù)移動(dòng)。把來(lái)自由第一控制裝置5控制的焊接電源10的焊接電流加在插入噴嘴3的焊絲6上后，在焊絲6端部與坡口2之間就產(chǎn)生電弧，電弧熱使待焊物體1A和1B沿坡口2焊在一起。
在噴嘴3前方的電視攝象機(jī)沿噴嘴3的移動(dòng)方向拍下坡口2的具體狀況，并將電視攝象機(jī)拍攝的信號(hào)輸入圖象處理機(jī)12。圖象處理機(jī)12連續(xù)地測(cè)量出對(duì)應(yīng)于拍攝信號(hào)的坡口2根部間隙值(G)。把這樣測(cè)出的根部間隙的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)13。按照上述預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13的公式(1)，計(jì)算機(jī)13計(jì)算出一個(gè)指標(biāo)焊接電流(I)，這個(gè)電流下的熔深與它的指標(biāo)值相同。計(jì)算機(jī)13為第一控制裝置5提供指標(biāo)焊接電流。第一控制裝置5控制焊接電源10，以便把與上述計(jì)算出的指標(biāo)焊接電流相同的焊接電流加在焊絲6上，因此，無(wú)論根部間隙值(G)如何變化，坡口2的熔深同它的指標(biāo)值總保持一致。
在計(jì)算上述指標(biāo)焊接電流的同時(shí)，按照上述預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13的公式(2)，計(jì)算機(jī)13還計(jì)算出焊絲6的指標(biāo)進(jìn)給速率(Vf)在這個(gè)速率下，焊絲6從噴嘴3端部伸出的長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同。計(jì)算機(jī)13為第二控制裝置8提供計(jì)算出的焊絲6的指標(biāo)進(jìn)給速率。第二控制裝置8控制焊絲進(jìn)給裝置7，以便使焊絲6以同計(jì)算的焊絲6指標(biāo)進(jìn)給速率相同的進(jìn)給速率連續(xù)地向坡口2中送進(jìn)，因此，無(wú)論焊接電流如何變化，焊絲6的伸出長(zhǎng)度同它的指標(biāo)值總保持一致，從而使電弧保持穩(wěn)定。
下面結(jié)合圖2對(duì)本發(fā)明自動(dòng)電弧焊接方法的第三個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述。
本發(fā)明自動(dòng)電弧焊接方法的第三個(gè)實(shí)施例同上述本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例一樣，計(jì)算出一個(gè)指標(biāo)焊接電流，這個(gè)電流下產(chǎn)生的熔深與它的指標(biāo)值相同，而且控制焊接電流，以便使它與計(jì)算出的指標(biāo)焊接電流相同。另外，不僅計(jì)算出焊絲6的指標(biāo)進(jìn)給速率，這個(gè)速率下，焊絲從噴嘴3端部伸出的長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同，并控制焊絲6的進(jìn)給速率，以便使它與計(jì)算的焊絲6的指標(biāo)進(jìn)給速率相同。而且還計(jì)算出指標(biāo)焊接電壓，在這個(gè)電壓產(chǎn)生的電弧長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同，并且控制焊接電壓使它與計(jì)算出的指標(biāo)焊接電壓相同。
除了控制焊接電壓以確保電壓更加穩(wěn)定這一點(diǎn)之外，本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的方法與上述本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的方法相同。
本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例中，不僅將在本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例中應(yīng)用的公式(1)和(2)，而且將下列用于計(jì)算指標(biāo)焊接電壓的公式(3)都預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13，在這個(gè)指標(biāo)焊接電壓下的電弧長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同Et＝El+Ea+Er(3)其中，Et指標(biāo)焊接電壓，El焊絲伸出長(zhǎng)度上產(chǎn)生的電壓降，Ea電弧電壓，Er相當(dāng)于焊接電源的一個(gè)輸出端與噴嘴間電阻及焊接電源另一輸出端與待焊物體間電阻總和的電阻產(chǎn)生的電壓降，所述的El、Ea及Er分別由下列對(duì)應(yīng)的公式(4)到(6)計(jì)算El＝a·l·I-b·Vf/I (4)Ea＝Eo(I)+X·la(5)Er＝R·I (6)其中，l焊絲伸出長(zhǎng)度，I焊接電流，Vf焊絲進(jìn)給速率，a·b由保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù)，
Eo(I)相當(dāng)于陰極電壓降與陽(yáng)極電壓降總和的電壓降，X弧柱電位梯度，la電弧長(zhǎng)度，R相當(dāng)于焊接電源的一個(gè)輸出端與噴嘴間電阻及焊接電源另一輸出端與待焊物體間電阻總和電阻。
上述的“l(fā)”、“a”、“b”、“Eo(I)”、“X”、“l(fā)a”及“R”都由輸入機(jī)構(gòu)14預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13。
在圖5中，從對(duì)應(yīng)的焊接電壓曲線可以明顯看出，實(shí)際焊接電流與實(shí)際焊接電壓之間存在著一定關(guān)系，由此證明了上述公式(3)的正確性。
預(yù)先輸入上述公式(1)到(3)的計(jì)算機(jī)為控制焊接電源10的第一控制裝置5提供按照公式(1)計(jì)算的結(jié)果，即一個(gè)指標(biāo)焊接電流，這個(gè)電流下產(chǎn)生的熔深與它的指標(biāo)值相同，同時(shí)為控制焊絲進(jìn)給裝置7的第二控制裝置8提供按照公式(2)計(jì)算的結(jié)果，即焊絲6的一個(gè)指標(biāo)進(jìn)給速率，在這個(gè)速率下，焊絲6從噴嘴3端部伸出的長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同，再為控制焊接電源10的第一控制裝置5提供按照公式(3)計(jì)算的結(jié)果，即一個(gè)指標(biāo)焊接電壓，在這個(gè)電壓下產(chǎn)生的電弧長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同。
下面介紹根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例將待焊物體1A和1B沿坡口2焊在一起的情況。
在噴嘴3繞著它的中心軸高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，傳輸機(jī)構(gòu)4使噴嘴3沿坡口2連續(xù)移動(dòng)。把來(lái)自第一控制裝置5控制的焊接電源10的焊接電流加在插入噴嘴3的焊絲6上，于是在焊絲6端部與坡口2之間產(chǎn)生電弧，電弧熱將待焊物體1A和1B沿坡口2焊在一起。
在噴嘴3前方的電視攝象機(jī)沿噴嘴3的移動(dòng)方向拍下坡口2的具體狀況，并將電視攝象機(jī)構(gòu)攝的信號(hào)輸入圖象處理機(jī)12。圖象處理機(jī)12連續(xù)地測(cè)出對(duì)應(yīng)于拍攝信號(hào)的坡口2根部間隙值(G)，并將這樣測(cè)出的根部間隙數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)13。按照上述預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13的公式(1)，計(jì)算機(jī)13計(jì)算出一個(gè)指標(biāo)焊接電流(I)，在這個(gè)電流下產(chǎn)生的熔深與它的指標(biāo)值相同。計(jì)算機(jī)為第一控制裝置5提供指標(biāo)焊接電流。第一控制裝置5控制焊接電源10以便把與上述計(jì)算出的指標(biāo)焊接電流相同的焊接電流加在焊絲6上，因此，無(wú)論根部間隙值(G)如何變化，熔深同它的指標(biāo)值總保持一致。
在計(jì)算上述指標(biāo)焊接電流的同時(shí)，計(jì)算機(jī)13還按照上述預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13的公式(2)計(jì)算出焊絲6的一個(gè)指標(biāo)進(jìn)給速率(Vf)，在這個(gè)速率下焊絲6從噴嘴3端部伸出的長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同。計(jì)算機(jī)13為第二控制裝置8提供計(jì)算出的焊絲6的指標(biāo)進(jìn)給速率。第二控制裝置8控制焊絲進(jìn)給裝置7，以便使焊絲6以同計(jì)算出的指標(biāo)進(jìn)給速率相同的進(jìn)給速率連續(xù)地向坡口2送進(jìn)，因此，無(wú)論焊接電流如何變化，焊絲6的伸出長(zhǎng)度同它的指標(biāo)值總保持一致，從而使電弧保持穩(wěn)定。
另外，在計(jì)算上述指標(biāo)焊接電流和焊絲6的指標(biāo)進(jìn)給速率的同時(shí)，按照上述預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13的公式(3)，計(jì)算機(jī)13還計(jì)算出一個(gè)指標(biāo)焊接電壓(Et)，這個(gè)電壓下產(chǎn)生的電弧長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同。計(jì)算機(jī)13為第一控制裝置5提供計(jì)算的指標(biāo)焊接電壓。第一控制裝置5控制焊接電源10，以便使焊接電壓等于指標(biāo)焊接電壓，在指標(biāo)焊接電壓下產(chǎn)生的電弧長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同，把這樣的焊接電壓加在焊絲6及待焊物體1A和1B之間，就能確保電弧更加穩(wěn)定。
在本發(fā)明中，傳輸裝置4的運(yùn)動(dòng)速率即焊接速度可通過(guò)由圖2中虛線框起來(lái)的第三控制裝置進(jìn)行控制，以便使焊道高度與它的指標(biāo)值相同。將用于計(jì)算指標(biāo)焊接速度的下列公式(7)預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13，在這個(gè)指標(biāo)速度下的焊道高度與它的指標(biāo)值相同V＝Vf(Vfo/Vo+ (d)/(K) ·G) (7)其中，V指標(biāo)焊接速度，Vf焊絲進(jìn)給速率，Vfo當(dāng)坡口根部間隙值為零時(shí)的焊絲進(jìn)給速率，Vo當(dāng)根部間隙值為零時(shí)的焊接速度，d熔深的最低點(diǎn)與焊道的最高點(diǎn)之間的距離，Ko焊絲截面積與熔敷效率相乘的乘積，G坡口根部間隙值。
上述的“Vfo”、“V”、“d”及“K”都由輸入機(jī)構(gòu)14預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13。
從圖5中表示焊接速度的曲線上可明顯看出，實(shí)際的焊接電流與實(shí)際的焊接速度之間存在著一定關(guān)系，由此證明了公式(7)的正確性。
計(jì)算機(jī)13為控制傳輸機(jī)構(gòu)4的第三控制裝置9提供按照公式(7)計(jì)算出的結(jié)果，即指標(biāo)焊接速度，這個(gè)速度下的焊道高度與它的指標(biāo)值相同。
現(xiàn)在，描述實(shí)施本發(fā)明自動(dòng)電弧焊接方法的例子。
例1準(zhǔn)備好兩塊厚度為10毫米的不銹鋼板(SUS304)作為待焊物體1A和1B，在它們之間開一個(gè)如圖4所示形狀的坡口2。而后，用圖1所示的自動(dòng)電弧焊機(jī)沿坡口2將待焊物體1A和1B焊在一起。焊絲是直徑為1.6毫米的藥芯焊絲，二氧化碳?xì)怏w作保護(hù)氣。
在待焊物體1A接1B沿坡口2焊在一起時(shí)，下列數(shù)據(jù)預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13用于計(jì)算指標(biāo)焊接電流(I)P12毫米，Io360安培，K37其中，P1坡口指標(biāo)熔深，Io坡口根部間隙為零時(shí)的焊接電流，K由熔深、保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù)。
探查焊在一起的物體1A和1B坡口2的熔深時(shí)發(fā)現(xiàn)，盡管根部間隙值(G)在變化，但坡口2的熔深與它的指標(biāo)值相同，因此，焊道毫無(wú)缺陷令人滿意。
例2準(zhǔn)備好兩塊厚度為10毫米的不銹鋼板(SUS304)作為待焊物體1A和1B，在它們之間開一個(gè)如圖4所示形狀的坡口2。而后用圖2所示的自動(dòng)電弧焊機(jī)沿坡口2將待焊物體1A和1B焊在一起。焊絲是直徑為1.6毫米的藥芯焊絲，二氧化碳?xì)怏w作保護(hù)氣。
在待焊物體1A和1B沿坡口2焊在一起時(shí)，下列數(shù)據(jù)預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13用于計(jì)算指標(biāo)焊接電流(I)P12毫米，
Io360安培，K37其中，P1坡口的指標(biāo)熔深，Io坡口根部間隙為零時(shí)的焊接電流，K由熔深、保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù)。
用于計(jì)算焊絲6的指標(biāo)進(jìn)給速率(Vf)l15毫米，A0.2B4.59×10-5，其中，l焊絲伸出長(zhǎng)度，A、B由保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù)。
在焊接待焊物體1A和1B期間獲得了一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的電弧。在探查焊接起來(lái)的物體1A和1B的坡口2的熔深時(shí)發(fā)現(xiàn)，盡管根部間隙值(G)在變化，但坡口2的熔深與它的指標(biāo)值相同，因此焊道是毫無(wú)缺陷令人滿意。
例3準(zhǔn)備兩塊厚度為10毫米的不銹鋼板(SUS304)作為待焊物體1A和1B，在它們之間開一個(gè)如圖4所示形狀的坡口2，然后用圖2所示的自動(dòng)電弧焊機(jī)沿坡口2將待焊物體1A和1B焊在一起。焊絲是直徑為1.6毫米的藥芯焊絲，二氧化碳?xì)庾鞅Ｗo(hù)氣。
在待焊物體1A和1B沿坡口2焊在一起時(shí)，下列數(shù)據(jù)預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)13用于計(jì)算指標(biāo)焊接電流(I)
P12毫米，Io360安培，K37其中，P1坡口的指標(biāo)熔深，Io坡口根部間隙為零時(shí)的焊接電流，K由熔深、保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù)。
用于計(jì)算焊絲的指標(biāo)進(jìn)給速率(Vf)l15毫米，A0.2，B4.59×10-5，其中，l焊絲的伸出長(zhǎng)度，A、B由保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù)。
用于計(jì)算指標(biāo)焊接電壓(Et)a1.12×10-3b2.19Eo(I)0.025I×16.4(伏)，X2.4(伏/毫米)，la1.5毫米，R0.1歐，其中，a、b由保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù)，Eo(I)相當(dāng)于陰極電壓降與陽(yáng)極電壓降總和的電壓降，X弧柱的電位梯度，la電弧長(zhǎng)度，R相當(dāng)于焊接電源的一個(gè)輸出端與噴嘴間電阻及焊接電源另一輸出端與被焊物體間電阻總和的電阻。
在焊接待焊物體1A和1B期間獲得了一個(gè)狀態(tài)更加穩(wěn)定的電弧。在探查焊接起來(lái)的物體1A和1B的坡口2的熔深時(shí)發(fā)現(xiàn)，盡管根部間隙值(G)在變化，但坡口2的熔深與它的指標(biāo)值相同，焊道沒有缺陷令人滿意。
如上述情況所示，本發(fā)明的焊接方法，無(wú)論坡口根部間隙如何變化，均可提供一個(gè)恒定的熔深是有用的，因此可在不增加鈍邊高度的情況下防止燒穿，并使電弧穩(wěn)定，所以此焊接方法具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)電弧焊接方法，它包括以一個(gè)規(guī)定的進(jìn)給速率大致垂直地通過(guò)噴嘴向兩個(gè)待焊物體間形成的坡口連續(xù)地供給作為熔化電極的焊絲；噴嘴與焊絲一起沿所述的坡口的長(zhǎng)度方向連續(xù)移動(dòng)；并且為焊絲提供一個(gè)規(guī)定的焊接電流和一個(gè)規(guī)定的焊接電壓，使得焊絲端部與坡口之間產(chǎn)生一個(gè)電弧，由此用電弧熱將待焊物體沿坡口焊在一起；特征在于當(dāng)沿所述坡口焊接焊物體時(shí)，(a)在噴嘴的前方沿它的移動(dòng)方向連續(xù)地測(cè)量坡口根部間隙；(b)按照下列公式(1)計(jì)算一個(gè)指標(biāo)焊接電流(I)，這個(gè)電流下的熔深與它的指標(biāo)值相同I=I0-KG其中，I指標(biāo)焊接電流，I0根部間隙為零時(shí)的焊接電流，K由熔深、保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù)，G坡口根部間隙值，(c)控制所述的焊接電流，使它與計(jì)算出的指標(biāo)焊接電流相同。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是(a)按照下列公式(2)計(jì)算一個(gè)焊絲的指標(biāo)進(jìn)給速率(Vf)在這個(gè)速率下，噴嘴端部所述焊絲的伸出長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同Vf＝A·I+B·l·I2(2)其中，Vf焊絲的指標(biāo)進(jìn)給速率，I焊接電流，l焊絲的伸出長(zhǎng)度，A、B由保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù);(b)控制所述的焊絲進(jìn)給速率，使它與計(jì)算出的焊絲指標(biāo)進(jìn)給速率相同。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是(a)按照下列公式(3)計(jì)算一個(gè)指標(biāo)焊接電壓(Et)，這個(gè)電壓下產(chǎn)生的電弧長(zhǎng)度與它的指標(biāo)值相同Et＝El+Ea+Er(3)其中，Et指標(biāo)焊接電壓，El焊絲伸出長(zhǎng)度上產(chǎn)生的電壓降，Ea電弧電壓，Er相當(dāng)于焊接電源的一個(gè)輸出端與噴嘴間電阻及焊接電源另一輸出端與待焊物體間電阻總和的電阻產(chǎn)生的電壓降，所述的El、Ea及Er分別由下列對(duì)應(yīng)的公式(4)到(6)來(lái)計(jì)算El＝a·l·I-b·Vt/I (4)Ea＝Eo(I)+X·la(5)Er＝R·I (6)其中，l焊絲的伸出長(zhǎng)度，I焊接電流Vf焊絲進(jìn)給速率，a、b由保護(hù)氣體種類、焊絲材料等等決定的常數(shù)，Eo(I)相當(dāng)于陰極電壓降與陽(yáng)極電壓降總和的電壓降，X弧柱電位梯度，la電弧長(zhǎng)度，R相當(dāng)于焊接電源的一個(gè)輸出端與噴嘴間電阻及焊接電源另一輸出端與待焊物體間電阻總和的電阻，(b)控制所述的焊接電壓，使它與計(jì)算出的指標(biāo)焊接電壓相同。
全文摘要
一種自動(dòng)電弧焊接方法，包括當(dāng)焊絲沿待焊物體間形成的坡口把兩個(gè)待焊物體焊在一起時(shí)，根據(jù)焊縫、焊絲材料等等，通過(guò)計(jì)算連續(xù)地測(cè)出一個(gè)指標(biāo)焊接電流，根據(jù)焊接電流、焊絲材料等等，通過(guò)計(jì)算連續(xù)地測(cè)出一個(gè)焊絲的指標(biāo)進(jìn)給速率，根據(jù)焊接電流、焊絲的進(jìn)給速率及焊絲材料等等，通過(guò)計(jì)算連續(xù)地測(cè)出一個(gè)指標(biāo)焊接電壓，以及根據(jù)測(cè)出的各個(gè)指標(biāo)值來(lái)自動(dòng)控制焊接電流、焊絲的進(jìn)給速率及焊接電壓。
文檔編號(hào)B23K9/073GK1031342SQ8810615
公開日1989年3月1日 申請(qǐng)日期1988年7月20日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月20日
發(fā)明者杉谷裕司, 西泰彥 申請(qǐng)人:日本鋼管株式會(huì)社