[发明专利]交流TIG焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及交替重复反极性和正极性而进行电弧焊接的交流TIG焊接方法。

背景技术

近年来，出于对环境的考虑，在建筑物和车辆等中多利用轻量且再利用性良好的铝材和镁材，在形成其接合时经常利用交流TIG焊接装置。交流TIG焊接装置是交替重复反极性和正极性而进行电弧焊接的装置(例如，参照专利文献1)。

尤其是，在生成大型建筑物的作业现场，需要使用大电流来进行作业。在大电流交流焊接中，尤其在想要延长输出线缆的情况下，交流焊接的极性翻转时的开关之际产生的冲击电压变大。存在如下问题：有时因该冲击电压的大小而使得构成二次变换器的半导体元件会发生破损。

因此，以往，为了进行半导体元件的保护，实施以下对策，即，在极性翻转前控制成低电流(例如100A以下)，在该低电流的状态下进行极性翻转的开关，由此将产生的冲击电压抑制得低。

然而，在作业者失误，或工件精度、夹具精度差的情况下，有时焊接作业中TIG电极与焊接对象物发生接触(将该情况称为“电极短路”或“短路”)。并且，短路状态下与电弧状态下相比焊接电流的降低度变得缓慢。因此，存在如下情况：即如果产生短路则在极性翻转前电流未充分降低的状态下发生极性翻转。存在如下问题：即因在该交流焊接的极性翻转时的开关之际产生的冲击电压的大小而导致作为构成TIG焊接装置的二次变换器的构成要件的半导体元件发生破损。

接下来，利用图8和图9对以往以来惯用的交流TIG焊接装置的动作进行说明。另外，图8是表示以往的交流TIG焊接装置的简要结构的图，图9是表示以往的交流TIG焊接装置中的焊接电流波形的时间变化的图。

利用图9对如图8那样构成的交流TIG焊接装置的动作进行说明。另外，在以下的说明中，对使用了使反极性期间和正极性期间交替重复而进行焊接的非消耗电极式的交流TIG焊接装置的示例进行说明。

在图8中，交流TIG焊接装置101具备：焊接输出部102、焊接控制部103、电流检测部104、设定部107、第一计时部108。并且，交流TIG焊接装置101与具备电极109的焊炬110和作为焊接对象物的母材112电连接，并且向电极109与母材112之间供给电力，由此在电极109与母材112之间产生电弧111。

另外，在表示焊接电流波形的时间变化的图9中，TEN表示正极性期间，TEP表示反极性期间，TP1表示正极性峰值期间，TB1表示正极性基值期间，TP2表示反极性峰值期间，TB2表示反极性基值期间。另外，IENP表示正极性峰值电流，IEPP表示反极性峰值电流，IENB表示正极性基值电流，IEPB表示反极性基值电流，IEN1表示极性翻转前焊接电流(短路状态下的正极性期间的电流)，IEP1表示极性翻转前焊接电流(短路状态下的反极性期间的电流)。另外，E1表示发生短路的时刻，E2表示再次发生电弧的时刻。

在图8中，交流TIG焊接装置101的焊接输出部102的输入为从外部供给的商用电源(例如，三相200V等)。焊接输出部102根据来自焊接控制部103的控制信号进行设置在焊接输出部102的内部的未图示的一次变换器动作及二次变换器动作，从而适当地切换正极性和反极性而输出适于焊接的焊接电压和焊接电流。

一次变换器通常由通过PWM(Pulse Width Modulation)动作或移相动作驱动的未图示的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、未图示的MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、未图示的一次整流二极管、平滑用电解电容器、电力转换用变压器等构成。

另外，二次变换器通常由未图示的使用了IGBT的半桥或全桥构成，从而切换输出极性。

在此，正极性是指，电弧等离子体中的电子的移动方向为从电极109朝向母材112的方向，电极109为负而母材为正的情况。另外，反极性是指，电弧等离子体中的电子的移动方向为从母材112朝向电极109的方向，电极109为正而母材112为负的情况。