[发明专利]熔化电极电弧焊接的短路判断方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于正确地判断焊丝与母材之间的短路状态的熔化电极 电弧焊接的短路判断方法。

背景技术

在熔化电极电弧焊接中，一边在焊丝与母材之间反复进行短路状态和 电弧发生状态，一边进行焊接。在碳酸气电弧焊接、金属极活性气体保护 焊接、金属极惰性气体保护焊接等中，在200A程度以下的小/中电流区域 中成为有规则地反复进行3～5ms左右的短路期间和10～30ms左右的电弧 期间的短路过渡焊接。另一方面，在大电流区域中，来自焊丝的熔滴过渡 方式为溶滴过渡或者喷射过渡，不规则地发生1ms以下的短路期间。脉冲 电荷焊接的情况也与大电流区域的情况大致相同。在这种熔化电极电弧焊 接中，为了得到稳定的焊接状态，以适当的波形通电短路期间中的焊接电 流(以下称作短路电流)并使平滑地向电弧期间过渡是重要的。从而，正 确地判断短路期间，需要以规定的波形通电短路电流，短路判断方法的性 能成为决定焊接质量的重要的要素之一。以下，对现有技术的短路判断方 法进行说明。

图3为表示熔化电弧焊接装置的一般的结构的图。焊接开始电路ST 输出焊接开始信号St。该焊接开始电路ST被内置于用于管理焊接工序的 可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)中，在机器 人焊接中内置于机器人控制装置等中。焊接电源PS输入该焊接开始信号 St时，输出适于电弧焊接的焊接电压Vw以及焊接电流Iw，并且输出用于 控制送丝电动机WM的旋转的送给控制信号Fc。

焊丝1，通过与送丝电动机WM相耦合的送丝辊5的旋转而被送给到 焊矩4内，经由供电芯片被供电，在与母材2之间产生电弧3。由该电弧 3在母材2上形成熔融池2a。焊接电源PS的输出端子和焊矩4之间以及 输出端子与母材之间通过焊接用电缆6a、6b被连接。

在此，在焊丝1与母材2短路时，下式成立。

Vw＝(Rc+Rsx+Rp)·Iw      …式(1)

其中，Rc为焊接用电缆的电阻值，Rsx为短路时的丝突出部电阻值， Rp为包括熔融池的母材的电阻值。此外，在电弧3产生时，下式成立。

Vw＝(Rc+Rax+Rp)·Iw+Va      …式(2)

其中，Rax为电弧产生时的丝突出部电阻值，Va为电弧电压值。

在此，能够大致认为Rsx＝Rax＝Rx，因此如果如下式那样设定短路 基准值Vt，则能够判断短路状态和电弧发生状态。

Vt＝K1·Iw+K2    …式(3)

其中，K1为常数，K1＝(Rc+Rx+Rp)。此外，K2也为常数，K2 ＝Va/2。在常数K1能够忽略时，也可设定为Vt＝K2。以下对使用该短路 基准值Vt的短路判断方法进行说明。

图4为表示熔化电极电弧焊接的电流/电压波形的图。图(A)表示焊 接电流Iw，图(B)表示焊接电压Vw。该图为短路过渡焊接中的稳定焊 接状态的波形图。以下，参照该图进行说明。

时刻t1～t2的短路期间Ts中，如图(A)所示，焊接电流Iw具有适 当的斜率而增加，如该图(B)所示，焊接电压Vw成为小值的短路电压 值，如上述式(1)所示随着焊接电流Iw的增加而逐渐增加。短路期间Ts 中的电流波形是适当的这一点对焊接状态的稳定性有较大的影响。时刻 t2～t3中的电弧期间Ta中，如图(A)所示，焊接电流Iw按照电弧负载 而逐渐减少，如该图(B)所示，焊接电压Vw成为比短路时大的值的电 弧发生时电压值，如上述式(2)所示，随着焊接电流Iw的减少而逐渐减 少。短路期间Ts中，为了正确地控制焊接电流Iw，而对焊接电源Ps进行 恒流控制，电弧期间Ta中为了控制电弧长而对焊接电源PS进行恒压控制 是一般的情况。

如该图(B)的虚线所示，通过上述式(3)设定短路基准值Vt时， 短路基准值Vt按照焊接电流值Iw在短路期间Ts中增加，电弧期间Ta中 减少。在此，焊接电压Vw为该短路基准值Vt以下时，判断为是短路期 间Ts，在焊接电压Vw超过短路基准值Vt时，判断为是电弧期间Ta。由 此，能够正确地判断短路期间Ts和电弧期间Ta，通过进行适于各期间的 输出控制，能够得到良好的焊接质量(参照例如专利文献1、2)。

专利文献1：日本特开昭61-176474号公报

专利文献2：日本特开昭61-238469号公报