[发明专利]焊接电源的输出控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及在短路电弧焊接中使用的焊接电源的输出控制方法，特别是涉及用于抑制因来自熔池的气体的喷出而导致熔滴过渡状态变得不稳定的输出控制方法。

背景技术

在焊丝与母材之间反复短路期间和电弧期间的短路电弧焊接中，想要确保良好的焊接品质，使综合了短路期间和电弧期间的周期的偏差变小并使其稳定是重要的。该周期的合理值随着焊接电流平均值(进给速度)而变化。当焊接电流平均值为150A左右时，周期为10ms左右，若焊接电流平均值变成200A左右，则周期变成20ms左右，若焊接电流平均值变成250A左右，则周期变成40ms左右。上述的短路电弧焊接除了短路过渡电弧焊接外，还包括伴随短路的熔滴过渡焊接、伴随短路的喷射过渡焊接等。短路电弧焊接使用恒压特性的焊接电源，因此对焊接电压进行反馈控制，根据电弧负荷来决定焊接电流。

在短路电弧焊接中，在电弧期间内焊丝的前端被熔化而形成熔滴，在短路期间内该熔滴向熔池过渡。保护气体即二氧化碳作为一氧化碳而融入熔池中，该一氧化碳在电弧期间内被加热后蒸发，有时会突然从熔池作为气体而被喷出。此外，在母材中使用镀锌钢板的情况下，母材表面的锌因电弧热而蒸发后喷出气体。若产生这种气体的喷出，则气体会吹到电弧，从而电弧长度会变长。若电弧长度变长，则焊接电压就会变大，因此在恒压特性下焊接电流就会变小。气体的喷出会在几ms～十几ms内结束，因此电弧长度会恢复到原来的值。但是，有时暂时减小的焊接电流因受到电弧负荷状态的影响，因此无法立刻恢复为原来的值，因此这期间的供热会减少，从而焊接状态变得不稳定。为了抑制该减少，在专利文献1的发明中，若在电弧期间内焊接电压的变化率成为基准值以上，则判断为因气体的喷出而导致电弧长度变长，进行抑制焊接电流减少的控制(以下，称为电流变化抑制控制)。由此，能够抑制气体的喷出结束后直到电弧长度恢复原来的值为止的期间的焊接电流的减少，因此能够防止焊接状态变得不稳定。

在短路电弧焊接之一的二氧化碳电弧焊接中，在焊接电流平均值小于200A时，上述对气体的喷出的对策是有效的。但是，若焊接电流平均值成为200A以上，则由于气体的喷出对焊接状态的影响不同于小于200A时的情况，因此仅靠上述的对策并不有效。以下，说明在二氧化碳电弧焊接中当焊接电流平均值成为200A以上时产生了气体的喷出时的焊接状态。

图5是二氧化碳电弧焊接的电压/电流波形图。图5(A)表示焊接电压Vw的波形，图5(B)表示焊接电流Iw的波形。图5是焊接电流平均值为230A时的波形。图5表示2周期的波形。在时刻t1～t3的期间内，不存在来自熔池的气体的喷出，处于稳定的焊接状态，在时刻t3～t5的期间内，因来自熔池的气体的喷出，焊接状态处于不稳定的状态。以下，参照图5来进行说明。

时刻t1～t2表示短路期间，时刻t2～t3表示电弧期间，时刻t3～t4表示短路期间，时刻t4～t5表示电弧期间。时刻t1～t2的短路期间和时刻t3～t4的短路期间是大致相同的期间长度，是3ms左右。时刻t2～t3的电弧期间是27ms左右，时刻t1～t3的周期是30ms左右。即，在不存在气体的喷出的稳定的焊接状态下，以30ms左右为周期，反复短路期间和电弧期间。另一方面，时刻t4～t5的电弧期间是时刻t2～t3的电弧期间的1.5倍左右的40ms左右。因此，时刻t3～t5的周期是43ms左右。

在时刻t1～t2的短路期间内，如图5(A)所示，焊接电压Vw成为几V的小的短路电压值，如图5(B)所示，焊接电流Iw依次增加。在时刻t2～t3的电弧期间内，如图5(A)所示，焊接电压Vw骤增为几十V的电弧电压值，倾斜地减少之后大致收敛于恒定值。同样，如图5(B)所示，焊接电流Iw也倾斜地减少之后大致收敛于恒定值。

在时刻t3～t4的短路期间内，与时刻t1～t2的短路期间相同。在图5中，在从时刻t4的电弧期间的开始时间点起到经过20ms左右之后的时刻t41内，产生来自熔池的气体的喷出，有时会持续到时刻t42为止。在该时刻t41～t42的气体喷出期间内，如图5(A)所示，焊接电压Vw产生3次急剧增加后急剧减少的波动波形。在该时刻t41～t42的期间内，如图5(B)所示，通过上述的电流变化抑制控制可抑制焊接电流Iw的急剧的变化。若焊接电压Vw中多次产生陡峭的波动波形，则会成为不易产生下一次短路的状态。因此，时刻t4～t5的电弧期间变成时刻t2～t3的电弧期间的1.5倍。若电弧期间变长，则熔滴生长地较大，溅射产生量会变多，焊接状态也会变得不稳定。