[发明专利]电弧焊接方法

说明书

本发明关于电弧焊接的方法，用来改善电弧在高速旋转下造成的斜面仿形操作。

在电弧焊接方法中，一个电极丝被旋转以造成高速旋转的电弧以进行焊接，这已在诸如日本专利公开文件133871/1980中得以公开。这种焊接方法用于狭坡口的焊接或角焊或许是有用的，因为物理效应例如电弧的力或热由于电弧的高转旋转而能够均匀地沿着熔池分布以改善焊缝的曲率或光滑度或穿透周围部分的能力。

此外，如日本专利公开文件昭91877/1982中所公开的，上述的电弧焊接方法能用于具有高灵敏特性的自动坡口仿形操作，因为由电弧高速旋转而产生的弧电压或电流波形能被分别地积分于焊接进行方向的左和右侧，这样得到的偏移的电压能被直接地用作驱动电机的输入以产生伺服驱动或控制。照这样，除了上述的有关焊缝成形的优点外，另一个优点是在焊接时电极端头位置能被高精度地调设。

另一方面，所谓的电弧检测头系统，其中焊接电弧的电流或电压波形被用坡口仿形操作的检测头，这也是公知的，不单有关于上述的电弧焊接方法，该方法中电弧以高速旋转，而且有关于一种焊接方法，其中的电极沿着斜角的宽度作直线往复运动，例如在日本专利公开文件昭19445/1979中或昭26261/1979中所述。

在上述电弧检测头系统中，旋转或来回振荡的速度越高（即转速等量于来回振荡速度），两者都以HZ表示，用来表示电弧在单位时间（秒）中的转数或者来回振荡次数，那么电弧检测头的检测或控制能力就越好。

然而，在上述的线性振荡系统的焊接方法中，电弧振荡速度不能太高，这是由于机械上的限制，因此实际上设定的限制大约为5HZ。这就给电弧检测头的分辨力设下了限制，使它很难进一步提高控制精度和检测能力。

在电弧被高速旋转的焊接方法中，旋转速度大约在100HZ，举例来说，能被容易地产生来进一步提高电弧检测头的检测和控制能力，因此这方法比线性振荡系统的焊接方法更好。

然而，在上述的焊接方法中，焊接时电弧高速旋转，当电弧的旋转速度因故慢下来时，通过分别地积分于电弧电压或电流波形到焊接进行方向的左和右侧，不能得到固定的偏压。结果是噪声的效应太明显，不能合适地显示电弧检测头的效应。

因此本发明的主要目的是消除先有技术的使用高速旋转的电弧焊接方法中的上述缺点，提供一种电弧焊接方法，其中固定地设定了电弧旋转速度的下限，使电弧检测头能合适地显示其效应，以提高坡口焊的作业。

为了实现目的，本发明提供了一种用于电弧焊接的方法，其中一个电极被高速旋转以得到电弧的高速旋转，其中的电弧转速N（HZ）被设定在高于通过下列等式中得出的由焊丝熔速改变的时间常数τ所决定的N，即N＝ 1/(4τ) （HZ）。因此增加了焊接电流之间的差别，即当电极处于坡口中央时和当它处于焊接的横向端点时的焊接电流之间的差别。

上面所引用的时间常数τ的方程式是：

τ＝ 1/(BI²) (1- (△Lf)/(△Ex) )

此公式的推导较复杂，其中大部分推导是数学运算，故此处从略。

其中Ⅰ表示焊接电流，B是由电极直径和材料所决定的常数，△Lf/△Ex是在最稳定状态中焊丝伸出长度L的变量相对于尖端和基础金属之间距离Ex变量。

按照本发明，电弧的转速（HZ）被设定成高于上述的值，以增加焊接电流之间的差别，即当电极在坡口焊中央时和当它在横向端点时的焊接电流之间的差别，以进一步提高电弧检测头的检测和控制能力。

此外，由于电极丝处于坡口中央和当处于横向端点时的焊接电流之间的差别被增大，坡口焊能被完成而不再有焊接时噪声产生的不利效应。

本发明的上述的和其他的目的，特征和优点，通过下面参照附图作的说明就会更清楚。

图1是一个透视图，显示本发明优先实施例的整体结构。

图2是一个侧视图，显示电极头的最前部分。

图3是一个平面图，显示旋转电弧的位置。

图4是一个图表，显示焊接电流I和电弧电压E的变化，焊接电流I和焊接电压E各自被用作横座标轴和纵座标轴的变化。

图5是一个简略图，显示载流头的最前部分。

图6a，b和c都是简略视图，显示位于载流头和基础金属间的距离Ex变化时的电弧长度的变化。

图7是一个图表，显示由于图6中所示电弧长度的变化所造成的焊接电流I和焊接电压E的变化，焊接电流I和焊接电压E各自被作为横座标轴和纵座标轴。

图8是一个图表，显示焊丝伸出长度的变化，时间t和焊丝伸出长度L各自作为横座标轴和纵座标轴。