[发明专利]脉冲电弧焊的输出控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及供给焊丝并将峰值期间中的峰值电流以及基础期间中的基础电流的通电作为1脉冲周期而反复进行焊接的脉冲电弧焊的输出控制方法，尤其是涉及基于短路发生时期的脉冲波形的合理化。

背景技术

广泛使用如下的自耗电极式脉冲电弧焊方法，即，以一定速度供给焊丝，使将峰值期间中的峰值电流以及基础期间中的基础电流作为1脉冲周期的脉冲波形的焊接电流进行通电来使电弧产生，由此进行焊接的自耗电极式脉冲电弧焊方法。该脉冲电弧焊方法，对于钢铁、铝等各种金属材料能够高效执行溅射产生量少的高品质的焊接。

图5是自耗电极式脉冲电弧焊中的一般电流/电压波形图。图5(A)表示电弧通电的焊接电流Iw的波形，图5(B)表示对焊丝和母材之间施加的焊接电压Vw的波形。以下，参照图5进行说明。

在时刻t1～t2的峰值期间Tp中，如图5(A)所示，通电具有倾斜地上升且用于使熔滴形成并转移的临界值以上的峰值电流Ip，如图5(B)所示，施加具有倾斜地上升且与电弧长成比例的峰值电压Vp。在时刻t2～t3的基础期间Tb中，如图5(A)所示，通电具有倾斜地下降且为了不形成熔滴而小于临界值的基础电流Ib，如图5(B)所示，施加具有倾斜地下降且与电弧长成比例的基础电压Vb。将时刻t1～t3作为1脉冲周期Tf而反复地进行焊接。

焊丝为直径1.2mm的钢铁焊丝的情况下，设定为：峰值电流Ip＝450～500A，包含上升的峰值期间Tp＝1.5～2.0ms，脉冲周期Tf＝4.0～10.0ms，基础电流Ib＝30～70A，上升期间以及下降期间＝0.5～1.0ms程度。

在峰值期间Tp中，焊丝的前端熔化，熔滴成长的同时，在熔滴的上部逐渐形成因收缩力而引起的缩颈。接着，在时刻t2进入到基础期间Tb，焊接电流Iw下降而收敛于基础电流Ib之后不久的时刻t21，熔滴转移至熔池。在该转移时，熔滴成为细长的伸长的形状，由于与熔池接触，发生短时间(大多为小于0.2ms)的短路。因此，如图5(B)所示，时刻t21中，焊接电压Vw大致为0V，发生短路。图5(A)所示的焊接电流Iw没有变化，仍为基础电流Ib。但是，短路期间成为基准时间(例如1ms)以上时，为了早期解除短路，进行使焊接电流Iw逐渐增加的控制。根据以上情况，通过对短路的发生进行检测而能检测熔滴转移的定时。

在包含脉冲电弧焊的自耗电极式电弧焊中，“将焊接中的电弧长维持在适当值”对于为了获得良好的焊接品质来说是重要的。该电弧长控制如下那样地进行。如图5(B)所示的焊接电压的平均值Vav与电弧长大致成比例。由此，对焊接电压平均值Vav进行检测，按照使该焊接电压平均值Vav与被设定为相当于合理电弧长的值的焊接电压设定值Vr(省略图示)成为相等地，通过反馈控制来使上述的脉冲周期Tf(频率调制控制)、峰值期间Tp(脉冲幅宽调制控制)或者峰值电流Ip(峰值电流调制控制)发生变化。上述的基础电流Ib被设定为规定值。

在频率调制控制中，峰值期间Tp以及峰值电流Ip成为脉冲参数，被设定为规定值。并且，脉冲周期Tf(基础期间Tb)被反馈控制。

在脉冲幅宽调制控制中，脉冲周期Tf以及峰值电流Ip成为脉冲参数，被设定为规定值。并且，峰值期间(脉冲幅宽)Tp被反馈控制。

在峰值电流调制控制中，峰值期间Tp以及脉冲周期Tf成为脉冲参数，被设定为规定值。并且，峰值电流Ip被反馈控制。

上述的焊接电压平均值Vav是通过对焊接电压Vw进行检测并使其通过低通滤波器(截止频率1～10Hz程度)来进行检测的。

在各调制控制中，按照成为“1脉冲周期中转移1个熔滴”的所谓的1脉冲周期1熔滴转移状态地，将脉冲参数设定为适当值。尤其是，熔滴转移的定时是在自峰值期间Tp的结束时间点起经过下降期间在规定期间内进行时脉冲参数被设定为最佳值的定时。

关于上述的脉冲参数的最佳值，即使是JIS规格相同的焊丝，根据焊丝的品种不同而成为不同的值。而且，因供电芯片/母材间距离(焊炬高度)、供给速度、焊接速度等的不同而最佳值发生变化。由此，提出了将脉冲参数自动调整为最佳值的控制(参照专利文献1)。