[发明专利]脉冲电弧焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及即使保护气体的混合比率变化也可以进行稳定的焊接的 脉冲电弧焊接方法。

背景技术

图5是熔化电极脉冲电弧焊接的电流/电压波形图的一例。该图(A) 表示焊接电流Iw，该图(B)表示焊接电压Vw。在时刻t1～t2的峰值上 升期间Tup中，如该图(A)所示，通电从基值电流Ib上升到峰值电流Ip 的迁移电流，如该图(B)所示，对焊丝/母材间施加从基值电压Vb上升 到峰值电压Vp的迁移电压。在时刻t2～t3的峰值期间Tp中，如该图(A) 所示，通电临界电流值以上的峰值电流Ip，如该图(B)所示，施加峰值 电压Vp。在时刻t3～t4的峰值下降期间Tdw中，通电从峰值电流Ip下降 到基值电流Ib的迁移电流，如该图(B)所示，施加从峰值电压Vp下降 到基值电压Vb的迁移电压。在时刻t4～t5的基值期间Tb中，如该图(A) 所示，通电使熔滴不成长的小电流值的基值电流Ib，如该图(B)所示， 施加基值电压Vb。上述的t1～t5期间为脉冲周期Tf。

上述的峰值上升期间Tup以及峰值下降期间Tdw，按照母材材质设定 为适当的值。在母材材质为钢铁材料的脉冲MAG焊接中，为了将两个值 设定成小值，峰值电流波形为大致矩形波状。另一方面，母材材质为铝材 料的脉冲MIG焊接中，为了将两个值设定成大值，峰值电流波形为梯形 波状。另外，上述的迁移电流，为了提高焊接性不仅有使其直线状地上升 /下降的情况也有使其曲线状地变化的情况(例如，参照专利文献1、3)。 另外，也有使峰值电流Ip阶梯状地增加的情况(例如，参照专利文献2)。 作为保护气体，在脉冲MAG焊接中使用氩气80％+二氧化碳气体20％的 混合气体，在脉冲MIG焊接中多使用100％的氩气。

在熔化电极电弧焊接中，将电弧长度控制为适当的值对得到良好的焊 接品质是重要的。因此，利用焊接电压Vw的平均值Vav与电弧长度成大 致比率关系，按照焊接电压平均值Vav与预定的电压设定值相等的方式来 控制焊接电源的输出来进行电弧长度控制。脉冲电弧焊接中也同样，按照 焊接电压平均值Vav与电压设定值相等的方式控制上述脉冲周期Tf来进 行焊接电源的输出控制(平均值调制控制)。除此以外，还有将脉冲周期 Tf作为规定值，通过控制峰值期间Tp来进行焊接电源的输出控制的情况 (脉冲宽度调制控制)。

图6是表示设定上述的峰值期间Tp以及峰值电流Ip的值的方法的1 脉冲1熔滴过渡范围的图。该图的横轴表示峰值期间Tp(ms)，纵轴表示 峰值电流Ip(A)。斜线部分是与脉冲周期Tf同步地1个熔滴的过渡(所 谓1脉冲1熔滴过渡)条件范围。峰值期间Tp和峰值电流Ip的组合条件 (称为单元脉冲条件)处于斜线部分内时为1脉冲1熔滴过渡。单元脉冲 条件，设定在该1脉冲1熔滴过渡范围内，为形成良好焊缝形状(不发生 咬边(undercut)，为漂亮的焊缝外观)的形成条件。峰值电流Ip不为一定 值时，将峰值电流Ip在峰值期间Tp中进行积分后的电流积分值，按照为 与斜线部分对应的范围内的方式设定两个值。上述单元脉冲条件，按照焊 丝的种类、保护气体的混合比率、送丝速度等，改变1脉冲1熔滴过渡范 围，所以需要对此对应地进行再设定。

图7是单元脉冲条件处于1脉冲1熔滴过渡范围时的电弧发生部的示 意图。在从焊枪4的前端送出的焊丝1和母材2之间发生电弧3。在母材 2上形成熔池2a。电弧阳极点3a形成在焊丝前端部的熔滴1a的上部。因 此，熔滴1a处于由电弧3包围的状态。另一方面，电弧阴极点3b形成在 熔池2a上。在刚刚结束峰值电流Ip的通电之后，脱离熔滴1b进行过渡。

专利文献1：日本特开2005-28383号公报

专利文献2：日本特开2005-118872号公报

专利文献3：日本特开2006-75890号公报

上述的单元脉冲条件以保护气体的混合比率作为基准比率为前提条 件，如上所述，按照为1脉冲1熔滴过渡范围，且可以得到良好的焊缝形 状的方式设定。例如，钢铁材料的脉冲MAG焊接中，使用氩气和二氧化 碳气体的混合气体作为保护气体。在日本该情况下的基准比率一般为氩气 80％+二氧化碳气体20％。