[发明专利]交流脉冲电弧焊接控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及即使电极负极性电流比率被设定为较大的值，也能够得到稳定的焊接状态的交流脉冲电弧焊接控制方法。

背景技术

在交流脉冲电弧焊接中，通过将电极正极性期间中的峰值电流以及基值电流的通电、和电极负极性期间中的基值电流的通电作为1个周期来反复进行，来进行焊接。在该交流脉冲电弧焊接中，通过调整电极负极性期间，能够使电极负极性期间的电流在焊接电流的平均值中所占的比率即电极负极性电流比率变化，从而控制向母材的热输入。因此，能够实现低热输入焊接，能够进行高品质的薄板焊接。此外，通过使电极负极性电流比率变化，能够配合工件来优化熔深(depth of fusion)、堆高高度等焊道形状。通常，电极负极性电流比率在0～30％程度的范围内被使用。在此，电极负极性电流比率为0％是指直流脉冲电弧焊接。

根据工件不同，有时需要形成减小熔深部、增大堆高部的稀释率小的焊道形状。例如，在铁钢材料的薄板焊接中，有时会对在焊接接缝部存在较大间隙的工件进行高速焊接。在这种情况下，为了用熔融金属来填埋间隙，并减小熔深，需要稀释率小的焊道形状。为了形成这样的焊道形状，需要将电极负极性电流比率设定为比上述通常范围大的值即30％以上。有时也产生需要设定为超过50％的值的情况。在这种情况下，使用如下交流脉冲电弧焊接方法：将电极正极性期间中的峰值电流以及基值电流的通电、和电极负极性期间中的峰值电流以及基值电流的通电作为1个周期来进行焊接。以下，对该现有技术(参照专利文献1)进行说明。在以下的说明中，电极负极性期间的焊接电流以及焊接电压为负的值，但当记载了值的大小时意味着其绝对值的大小。

图4是表示现有技术中的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电流Iw的波形图。在该图中，从0A起上侧表示电极正极性EP，下侧表示电极负极性EN。该图是电极负极性电流比率被设定为比通常范围(0～30％程度)大的情况。为了防止极性切换时的断弧，在极性切换时将短时间的高电压施加于焊丝与母材之间。以下，参照该图进行说明。

在时刻t1～t2的电极负极性基值期间Tbn中，对小于临界值的电极负极性基值电流Ibn进行通电。在时刻t2～t3的电极负极性峰值期间Tpn中，对值比电极负极性基值电流Ibn大的电极负极性峰值电流Ipn进行通电。在时刻t3将极性翻转。在时刻t3～t4的电极正极性峰值期间Tp中，对临界值以上的电极正极性峰值电流Ip进行通电。在时刻t4～t5的电极正极性基值期间Tb中，对小于临界值的电极正极性基值电流Ib进行通电。时刻t5～t6再次成为上述的电极负极性基值期间Tbn，时刻t6～t7再次成为上述的电极负极性峰值期间Tpn，时刻t7～t8再次成为上述的电极正极性峰值期间Tp。时刻t1～t5的期间成为1个脉冲周期Tf。此外，时刻t1～t3的期间成为电极负极性期间Ten。也存在删除上述的电极正极性基值期间Tb的情况。在此情况下，反复出现：电极负极性基值期间Tbn→电极负极性峰值期间Tpn→电极正极性峰值期间Tp→电极负极性基值期间Tbn。

上述的电极正极性峰值期间Tp、上述的电极正极性峰值电流Ip、上述的电极负极性峰值期间Tpn、上述的电极负极性峰值电流Ipn、上述的电极负极性基值电流Ibn以及上述的电极正极性基值电流Ib，被预先设定为恰当值。此外，按照焊接电压的绝对值的平均值与预先规定的电压设定值相等的方式来对上述的脉冲周期Tf的长度进行反馈控制(电弧长控制)。由于使该脉冲周期Tf变化，因此上述的电极正极性基值期间Tb或上述的电极负极性基值期间Tbn通过上述的反馈控制而变化。当上述的电极正极性基值期间Tb通过反馈控制而变化时，上述的电极负极性基值期间Tbn被预先设定为恰当值。反之，当上述的电极负极性基值期间Tbn通过反馈控制而变化时，上述的电极正极性基值期间Tb被预先设定为恰当值。在该图中，电极负极性电流比率Ren如下。

Ren＝((Tpn·|Ipn|+Tbn·|Ibn|)/(Tp·Ip+Tpn·|Ipn|+Tbn·|Ibn|+Tb·Ib))×100

在焊丝的材质为铁、保护气体的种类为80％Ar+20％CO2的混合气体的情况下的各参数的设定值，例如如以下所示。Tp＝1.7ms，Ip＝450A，Tpn＝2.0～10.0ms，Ipn＝200～500A，Ib＝60A，Ibn＝60A。并且，在对Tbn进行了反馈控制的情况下，Tb＝0～4.0ms。当Tb＝0时，是不存在电极正极性基值期间的情况。被反馈控制的Tbn的范围是10～1ms程度。