[发明专利]短路期间的焊接电流控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及在交替重复短路期间和电弧期间的熔化电极电弧焊接中，用于确保良好的熔滴过渡状态的短路期间的焊接电流控制方法。

背景技术

以恒定速度进给焊丝并且使用二氧化碳气体、氩气、二氧化碳气体和氩气的混合气体等为保护气体进行焊接的熔化电极电弧焊接，由于能够获得高品质且易于自动化，故此熔化电极电弧焊接被广泛使用。在这种电弧焊接中，大多情况是在焊丝和母材之间交替重复短路期间和电弧期间来进行焊接的。在电弧期间中焊丝的前端熔融形成熔滴，在短路期间中熔滴过渡到熔池。为了形成良好的焊缝且减少溅射的产生量，将短路期间中的焊接电流控制为恰当值以顺利地进行熔滴过渡很重要。以下，对现有技术中的短路期间的焊接电流控制方法进行说明(例如，参照专利文献1)。

图3是现有技术中的熔化电极电弧焊接的电压·电流波形图。图3(A)表示施加在焊丝和母材之间的焊接电压Vw的时间变化，图3(B)表示从焊丝到母材通电的焊接电流Iw的时间变化。以下，参照图3进行说明。

在图3中，时刻t1～t2为短路期间Ts，时刻t2～t3为电弧期间Ta。短路期间Ts和电弧期间Ta交替重复。在时刻t1，若焊丝前端形成的熔滴与熔池接触，则变为短路状态。若变为短路状态，则如图3(A)所示，焊接电压Vw急速下降为数V左右的短路电压值。焊接电流Iw，如图3(B)所示，其以具有倾斜度的方式减少到预先规定的初始电流值Ii，并在时刻t1～t11的预先规定的初始期间Ti中维持该值。在时刻t11，若初始期间Ti结束，则如图3(B)所示，焊接电流Iw急速上升到预先规定的峰值，并维持该值直到再次产生电弧的时刻t2为止。

在时刻t2，若再次产生电弧，则如图3(A)所示，焊接电压Vw急速上升为数十V左右的电弧电压值。焊接电流Iw，如图3(B)所示，在再次产生电弧的时间点先稍微急速减小然后慢慢地减小直到产生下次短路为止。

接下来，对熔滴的过渡状态进行说明。从产生短路的时间点起，在初始期间Ti之间将焊接电流Iw维持在小值的初始电流值Ii的理由是为了更可靠地确保熔滴与熔池接触的接触状态。刚产生短路之后，熔滴底部的一部分处于与熔池接触的状态，在该状态下若焊接电流Iw的值大则不发生熔滴过渡，接触状态被解除，故再次产生电弧，从而阻碍了稳定的熔滴过渡状态。从初始期间Ti结束的时刻t11起，通过增大焊接电流Iw使收缩(pinch)力作用于熔滴，由此在熔滴上部产生缩颈而使熔滴顺利地过渡到熔池。在时刻t2，在再次产生电弧的时间点，焊丝的前端未熔融。随着电弧期间Ta的进行，焊丝的前端因来自电弧的热量及焦耳热而渐渐地熔融形成熔滴。

为了让熔滴过渡状态稳定化，恰当地设定短路期间Ts中的焊接电流Iw的峰值是很重要。如果该峰值比恰当值小，则因作用于熔滴的收缩力变弱而使熔滴过渡的时间变长，焊接状态变得不稳定。相反地，如果峰值比恰当值大，则溅射的产生量变多。因此，峰值是根据保护气体的种类、焊丝的材质、直径、进给速度等而设定为恰当值的。

专利文献1：日本特公平4-407号公报

如上所述，为了让熔滴过渡状态稳定化，需要根据焊接条件将短路期间中的焊接电流的峰值设定为恰当值。在焊炬的超前角为0～10°左右较小的时候，根据焊接条件恰当设定该峰值，能够减少溅射产生量、且能够形成良好的焊缝。但是，如果在峰值保持在超前角较小时候的情况下，将超前角变大为20°、30°时，溅射产生量增加。如果为了减少溅射产生量而减小峰值，则常常会产生超过10ms的长时间的短路，由此焊接状态变得不稳定。即，如果超前角变大为20°以上，则在现有技术中无论将峰值设定为什么值，都会有减少溅射产生量和稳定地确保焊接状态这两者不能并存的问题。因此，在现有技术中，要选择牺牲溅射产生量而优先焊接状态的稳定性，或是优先减少溅射产生量而牺牲焊接状态的稳定性，来设定峰值。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种即使在焊炬的超前角较大的时候，也能够减少溅射产生量、且能够良好地确保焊接状态的稳定性的短路期间的焊接电流控制方法。