電弧焊接方法、電弧焊接裝置以及電弧焊接用控制裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供電弧焊接方法、電弧焊接裝置以及電弧焊接用控制裝置。提供在使電弧焊接結(jié)束時(shí)產(chǎn)生熔渣的情況下也抑制進(jìn)行起弧時(shí)的起弧不良的電弧焊接方法等。在電弧焊接方法中，作為保護(hù)氣體使用CO2氣體，使焊絲(100)向被焊接物(200)進(jìn)給并在焊絲(100)與被焊接物(200)之間流動(dòng)焊接電流，以焊接電流來(lái)使電弧產(chǎn)生，由此進(jìn)行焊接，這樣的電弧焊接方法的特征在于，包括：焊接工序，進(jìn)行調(diào)整焊接電流的控制，進(jìn)行被焊接物(200)的焊接；和焊接結(jié)束工序，在結(jié)束被焊接物(200)的焊接時(shí)，進(jìn)行施加焊接電流的波形成為梯形形狀的焊接電流的控制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
電弧焊接方法、電弧焊接裝置以及電弧焊接用控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電弧焊接方法、電弧焊接裝置、電弧焊接用控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在采用例如消耗電極式的氣體保護(hù)電弧焊接中，在開(kāi)始焊接動(dòng)作時(shí)，通過(guò)在對(duì)焊絲與被焊接物之間施加電壓的狀態(tài)下使兩者接觸而流過(guò)短路電流，以該短路電流使焊絲溶斷來(lái)在兩者之間產(chǎn)生電弧，由此進(jìn)行起弧。
[0003]作為公報(bào)記載的現(xiàn)有技術(shù)，存在如下技術(shù)(參考專(zhuān)利文獻(xiàn)I):對(duì)通過(guò)電極進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)而進(jìn)給的消耗性電極和被焊接母材所形成的焊接負(fù)載恒電壓地提供反饋控制過(guò)的焊接輸出，在母材與電極之間交替反復(fù)進(jìn)行短路和電弧產(chǎn)生，對(duì)產(chǎn)生的電弧進(jìn)行氣體保護(hù)來(lái)焊接母材，在這樣的氣體保護(hù)電弧焊接方法中，在基于焊接停止而將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)以及焊接輸出的恒電壓控制停止時(shí)，從焊接停止起到經(jīng)過(guò)給定的凝固控制時(shí)間為止，對(duì)焊接輸出恒電流地進(jìn)行反饋控制來(lái)控制熔渣的附著位置。
[0004]另外，作為其他公報(bào)記載的現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)焊絲反復(fù)臨界值以上的峰值電流和不足臨界值的基值電流進(jìn)行通電來(lái)進(jìn)行焊接，在這樣的脈沖電弧焊接方法中，存在如下脈沖電弧焊接的結(jié)束控制方法(參考專(zhuān)利文獻(xiàn)2):若在結(jié)束焊接時(shí)判別為最終峰值電流的通電，在將在不足臨界值的范圍內(nèi)預(yù)先確定的最終基值電流通電預(yù)先確定的最終基值期間，來(lái)結(jié)束焊接，在這樣的脈沖電弧焊接的結(jié)束控制方法中，最終基值電流是伴隨最終基值期間中的時(shí)間經(jīng)過(guò)而其值增加的電流。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)1: JP特開(kāi)平2-41776號(hào)公報(bào)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)2: JP特開(kāi)2011-189392號(hào)公報(bào)
[0009]在使電弧焊接結(jié)束時(shí)，形成在焊絲的前端部的熔滴冷卻、凝固。這時(shí)，因包含在熔滴中的熔渣成分、或溶液成分的一部分氧化而形成作為絕緣物的熔渣(金屬氧化物)。該熔渣因比重差而易于聚集在熔滴下部，多數(shù)情況下聚集在焊絲前端部，形成絕緣膜。在再度開(kāi)始電弧焊接時(shí)，由于該絕緣膜阻礙短路電流的流動(dòng)，因此有時(shí)會(huì)引起起弧不良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明目的在于，在使電弧焊接結(jié)束時(shí)產(chǎn)生了熔渣的情況下也抑制進(jìn)行起弧時(shí)的起弧不良。
[0011]本發(fā)明是一種電弧焊接方法，作為保護(hù)氣體使用CO2氣體，使焊絲向被焊接物進(jìn)給并在焊絲與被焊接物之間流過(guò)焊接電流，以焊接電流使電弧產(chǎn)生，由此進(jìn)行焊接，所述電弧焊接方法的特征在于，包括:焊接工序，進(jìn)行調(diào)整焊接電流的控制，進(jìn)行被焊接物的焊接;和焊接結(jié)束工序，在結(jié)束被焊接物的焊接時(shí)，進(jìn)行施加矩形的脈沖電流的控制。
[0012]在此，也可以在焊接結(jié)束工序中，在結(jié)束被焊接物的焊接時(shí)，在出現(xiàn)短路的情況下進(jìn)一步施加脈沖波形的電流。
[0013]另外，也可以在焊接結(jié)束工序中，在出現(xiàn)短路的短路期間后的產(chǎn)生電弧的電弧期間進(jìn)一步施加脈沖電流。
[0014]另外，在焊接結(jié)束工序中，能將電弧期間的焊接電流設(shè)為恒電流。
[0015]此外，進(jìn)一步地，脈沖波形由焊接電流線(xiàn)性增加的第I期間、焊接電流成為恒電流的第2期間、和焊接電流線(xiàn)性減少的第3期間構(gòu)成，第I期間能從成為0.5ms以上且2.0ms以下的范圍選擇，第2期間從成為1.0ms以上且5.0ms以下的范圍選擇，第3期間從成為0.5ms以上且2.0ms以下的范圍選擇。
[0016]另外進(jìn)一步地，第2期間的焊接電流能從成為250A以上且300A以下的范圍選擇，第I期間前的焊接電流以及第3期間后的焊接電流從成為大于OA且50A以下的范圍選擇。
[0017]另外，本發(fā)明是一種電弧焊接裝置，具備:焊接單元，其作為保護(hù)氣體使用(:02氣體，使焊絲向被焊接物進(jìn)給并在焊絲與被焊接物之間流動(dòng)焊接電流，以焊接電流使電弧產(chǎn)生，由此進(jìn)行焊接;電源部，其經(jīng)由焊絲對(duì)被焊接物提供焊接電流;和電流控制部，其在進(jìn)行被焊接物的焊接時(shí)，進(jìn)行調(diào)整焊接電流的控制，在結(jié)束被焊接物的焊接時(shí)，進(jìn)行施加以矩形的脈沖波形形成的焊接電流的控制。
[0018]或者，本發(fā)明是一種電弧焊接用控制裝置，對(duì)焊接裝置的焊接電流進(jìn)行控制，所述焊接裝置作為保護(hù)氣體使用CO2氣體，使焊絲向被焊接物進(jìn)給并在焊絲與被焊接物之間流過(guò)焊接電流，以焊接電流使電弧產(chǎn)生，由此進(jìn)行焊接，所述電弧焊接用控制裝置的特征在于，具備:電源部，其經(jīng)由焊絲向被焊接物提供焊接電流;和電流控制部，其在進(jìn)行被焊接物的焊接時(shí)，進(jìn)行調(diào)整焊接電流的控制，在結(jié)束被焊接物的焊接時(shí)，進(jìn)行施加以矩形的脈沖波形形成的焊接電流的控制。
[0019]發(fā)明的效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，能提供能抑制使電弧焊接結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的熔渣所引起的起弧不良的電弧焊接方法等。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的焊接系統(tǒng)的概略構(gòu)成的圖。
[0022]圖2(a)是表示正在進(jìn)行電弧焊接中由電源裝置輸出的焊接電流的波形的圖。(b)是表示這時(shí)的焊絲的前端部的狀態(tài)的圖。
[0023]圖3(a)是表示結(jié)束電弧焊接時(shí)的焊接電流的波形的圖。(b)是表示這時(shí)的焊絲的前端部的狀態(tài)的圖。
[0024]圖4(a)?(b)是表示結(jié)束電弧焊接時(shí)，比較設(shè)置電弧5期間的情況下和不設(shè)置電弧5期間的情況下凝固的熔滴的圖。
[0025]圖5是說(shuō)明本實(shí)施方式的電弧焊接方法的流程圖。
[0026]圖6(a)是表示正在進(jìn)行電弧焊接中由電源裝置輸出的焊接電流的波形的其他示例的圖。(b)是表示這時(shí)的焊絲的前端部的狀態(tài)的圖。
[0027]圖7(a)是表示結(jié)束電弧焊接時(shí)的焊接電流的波形的圖。(b)是表示這時(shí)的焊絲的前端部的狀態(tài)的圖。
[0028]圖8是對(duì)本實(shí)施方式的脈沖波形進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0029]圖9是對(duì)A、B、C、D、E進(jìn)行研討的結(jié)果。
[0030]標(biāo)號(hào)的說(shuō)明
[0031]I焊接系統(tǒng)
[0032]10 焊炬
[0033]20 機(jī)器人臂
[0034]30 焊絲進(jìn)給裝置
[0035]40 保護(hù)氣體提供裝置
[0036]50 電源裝置
[0037]60 機(jī)器人控制裝置
[0038]100 焊絲
[0039]200被焊接物
【具體實(shí)施方式】
[0040]〈焊接系統(tǒng)的整體構(gòu)成的說(shuō)明〉
[0041]以下參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0042]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的焊接系統(tǒng)I的概略構(gòu)成的圖。
[0043]該焊接系統(tǒng)I是通過(guò)消耗電極式(熔化極式)的氣體保護(hù)電弧焊接法當(dāng)中將碳酸氣(CO2氣體)用作保護(hù)氣體的碳酸氣電弧焊接法進(jìn)行被焊接物200的焊接的焊接系統(tǒng)。
[0044]作為電弧焊接裝置的一例的焊接系統(tǒng)I具備:用焊絲100對(duì)被焊接物200進(jìn)行焊接的焊炬10;保持焊炬10并對(duì)焊炬10的位置和姿態(tài)進(jìn)行設(shè)定的機(jī)器人臂20;對(duì)焊炬10進(jìn)給焊絲100的焊絲進(jìn)給裝置30;對(duì)焊炬10提供保護(hù)氣體(在此為碳酸氣)的保護(hù)氣體提供裝置40;和經(jīng)由焊炬10對(duì)焊絲100提供焊接電流，并進(jìn)行焊接電流、進(jìn)給速度以及焊接速度等的控制的電源裝置50。
[0045]另外，該焊接系統(tǒng)I具備機(jī)器人控制裝置60，其控制焊炬10以及機(jī)器人臂20對(duì)被焊接物200進(jìn)行的焊接作業(yè)。由機(jī)器人控制裝置60控制機(jī)器人臂20，對(duì)設(shè)置在機(jī)器人臂20的焊炬10(焊絲100)的移動(dòng)以及其速度(焊接速度)進(jìn)行控制。另外，機(jī)器人控制裝置60和電源裝置50能構(gòu)成為能收發(fā)數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。
[0046]在此，能將焊炬10、焊絲進(jìn)給裝置30、保護(hù)氣體提供裝置40理解為以焊接電流使電弧產(chǎn)生來(lái)進(jìn)行焊接的焊接單元。
[0047]〈電源裝置的說(shuō)明〉
[0048]若作業(yè)者指示焊接結(jié)束，就停止焊絲進(jìn)給。但由于因慣性而焊絲不會(huì)即時(shí)停止，因此直到焊絲完全停止為止的期間，在電弧期間中輸出圖3所示的脈沖電流波形。
[0049]并且若停止電弧的產(chǎn)生，則形成乃至殘留在焊絲100的前端部的熔滴冷卻、凝固。這時(shí)，在熔滴的表面凝固作為絕緣物的熔渣，在熔滴表面形成絕緣膜。并且該絕緣膜易于出現(xiàn)在熔滴的前端部、即焊絲100與被焊接物200最接近的場(chǎng)所。在為了重開(kāi)電弧焊接而作業(yè)者指示焊接開(kāi)始(起弧)時(shí)，該絕緣膜阻礙焊絲100與被焊接物200之間的導(dǎo)通。其結(jié)果，阻礙在焊絲100與被焊接物200之間流過(guò)短路電流。然后出現(xiàn)不能重新開(kāi)始焊接的事態(tài)、或者在電弧瞬間產(chǎn)生后芯片和焊絲熔接的事態(tài)。將它們稱(chēng)作“起弧不良”。該起弧不良引起電弧焊接的品質(zhì)的降低和生產(chǎn)率的降低。
[0050]為此在本實(shí)施方式中，對(duì)由電源裝置50輸出的電流波形如以下那樣進(jìn)行控制，通過(guò)在焊接結(jié)束時(shí)控制在焊絲100前端產(chǎn)生的絕緣物的形成位置來(lái)抑制起弧不良的發(fā)生。
[0051]圖2(a)是表示正在電弧焊接中由電源裝置50輸出的焊接電流的波形的圖。在此橫軸表征時(shí)間，縱軸表征焊接電流值。另外，在該示例中，在恒電壓下使焊接電流增減。
[0052]另外，圖2(b)是表示這時(shí)的焊絲100的前端部的狀態(tài)的圖。
[0053]在電弧焊接中，交替反復(fù)短路期間和電弧期間，在短路期間，焊絲100的前端部的熔滴和被焊接物200接觸而成為短路狀態(tài)，由此流過(guò)短路電流，在電弧期間，熔滴從焊絲100移轉(zhuǎn)到形成于被焊接物上的熔池，焊絲100與被焊接物200的短路狀態(tài)解除，產(chǎn)生電弧。在圖2 (a)中，時(shí)間11?時(shí)間t3之間是短路期間，時(shí)間t3?時(shí)間110之間是電弧期間。
[0054]在短路期間，在時(shí)間tl開(kāi)始短路狀態(tài)。這和形成于焊絲100的前端部的熔滴X與形成于被焊接物200側(cè)的熔池Y接觸的狀態(tài)對(duì)應(yīng)。
[0055]然后若出現(xiàn)短路，則使焊接電流直到時(shí)間t2都降低。由此抑制向短路狀態(tài)移轉(zhuǎn)時(shí)的熔渣產(chǎn)生。
[0056]在經(jīng)過(guò)時(shí)間t2后，使焊接電流直到時(shí)間t3都上升。時(shí)間t3上的峰值電流值P3例如能設(shè)為350A。通過(guò)焊接電流上升而在形成于焊絲100的前端部的熔滴X產(chǎn)生縮頸K。然后在時(shí)間t3，熔滴X從焊絲100移轉(zhuǎn)到熔池Y ο由此解除短路狀態(tài)，短路期間結(jié)束。
[0057]若在時(shí)間t3熔滴X從焊絲100移轉(zhuǎn)到熔池Y，則在焊絲100與熔池Y之間產(chǎn)生電弧Z，開(kāi)始電弧期間。然后使焊接電流直到時(shí)間t4都劇減。由此使電弧Z產(chǎn)生時(shí)作用于熔池Y的壓力減低，抑制熔渣產(chǎn)生。在此，從時(shí)間t4到時(shí)間t5為止維持使焊接電流劇減的狀態(tài)(電弧I期間
[0058]然后從時(shí)間t5到時(shí)間t6為止使焊接電流上升，進(jìn)而在時(shí)間t6?時(shí)間t7的期間大致維持焊接電流。由此再度使熔滴X成長(zhǎng)并產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧Z(電弧2期間)。
[0059]在時(shí)間t7以后，直到時(shí)間tlO都使焊接電流慢慢降低(電弧3期間、電弧4期間)。然后等待在焊絲100產(chǎn)生的熔滴X與熔池Y接觸，再度出現(xiàn)短路。使焊接電流降低的目的在于抑制再度出現(xiàn)短路時(shí)的熔渣產(chǎn)生。
[0060]然后在再度出現(xiàn)短路后，返回時(shí)間tl，反復(fù)同樣的電流波形控制。
[0061]圖3(a)是表示結(jié)束電弧焊接時(shí)的焊接電流的波形的圖。在此，也是橫軸表征時(shí)間，縱軸表征焊接電流值。另外在圖3(a)中，為了易于說(shuō)明，對(duì)圖2(a)中示出的焊接電流的波形用點(diǎn)線(xiàn)予以圖示。
[0062]另外，圖3(b)是表示這時(shí)的焊絲100的前端部的狀態(tài)的圖。
[0063]圖3(a)所示的焊接電流的波形和圖2(a)所示的焊接電流的波形比較，關(guān)于短路期間的波形相同。
[0064]其中在電弧期間，在時(shí)間tlO?時(shí)間tl3，首先在另外設(shè)置電弧5期間這點(diǎn)上不同。在該電弧5期間，進(jìn)行控制，在焊接電流中加入脈沖波形。
[0065]進(jìn)而，在從電弧I期間到電弧4期間，進(jìn)行控制，使焊接電流成為比圖2(a)所示的情況低的電流。在電弧I期間到電弧4期間，雖然產(chǎn)生電弧Z，但其強(qiáng)度低于圖2(a)所示的情況。另外在電弧I期間到電弧4期間成為大致恒定的電流值(恒電流)。該情況下的電流值例如為30A。
[0066]S卩，在本實(shí)施方式中，特征在于，消除短路期間后的電弧期間，在經(jīng)過(guò)電弧期間份的時(shí)間后加入脈沖波形。
[0067]在本實(shí)施方式中，通過(guò)在電弧5期間在焊接電流設(shè)置成為脈沖波形的波形，如圖3(b)所示那樣，形成于焊絲100的前端部的熔滴)(抬升。然后，與此相伴，形成于熔滴表面的熔渣S移動(dòng)到熔滴X的側(cè)部。然后在電弧5期間后，焊接電流成為0A，熔滴X就這樣自然凝固。若熔渣S保持移動(dòng)在熔滴X的側(cè)部不變，和熔滴X的凝固一起固定化，則在起弧時(shí)不再位于焊絲100與被焊接物200之間，能防止阻礙短路電流的通電。
[0068]圖4(a)?(b)是在結(jié)束電弧焊接時(shí)，比較在設(shè)置電弧5期間的情況下和不設(shè)置電弧5期間的情況下凝固的熔滴X的圖。這當(dāng)中，圖4(a)是設(shè)置電弧5期間的情況下凝固的熔滴X的狀態(tài)，圖4(b)是不設(shè)電弧5期間的情況下凝固的熔滴X的狀態(tài)。
[0069]在設(shè)置電弧5期間的情況下，如圖4(a)所示那樣，形成于焊絲100的前端部的熔滴X在抬升的狀態(tài)下凝固，成為鉛筆形狀。并且熔渣S形成在熔滴X的側(cè)部。
[0070]另一方面，在不設(shè)電弧5期間的情況下，如圖4(b)所示那樣，形成于焊絲100的前端部的熔滴X不抬升，以大致球狀的形狀凝固。在該情況下，然后熔渣S因重力的作用而形成在熔滴X的下方。即，熔渣S形成在焊絲100與被焊接物200之間。
[0071 ]在本實(shí)施方式中，由于絕緣物的熔渣S難以形成在起弧時(shí)成為焊絲100與被焊接物200之間的位置，因此在進(jìn)行起弧時(shí)，抑制了在焊絲100與被焊接物200之間更難流過(guò)短路電流的現(xiàn)象。其結(jié)果，難以出現(xiàn)起弧不良。
[0072]另外在從焊絲進(jìn)給裝置30提供焊絲100時(shí)，由于存在慣性，因此即使指示焊接結(jié)束，焊絲100的提供也不會(huì)立刻停止，有時(shí)會(huì)在圖3(a)所示的電弧5期間后再度成為短路狀態(tài)。這種情況下，再度施加圖3(a)所示的波形的焊接電流。即，在短路期間后再度反復(fù)電弧I期間?電弧5期間。然后焊絲100的提供停止，在成為不出現(xiàn)短路的狀態(tài)后，以電弧5期間的施加結(jié)束電弧焊接。如此，在焊接結(jié)束的指示后也出現(xiàn)短路的情況下，進(jìn)行再度施加脈沖波的控制，在以慣性力傳送的焊絲100停止的定時(shí)結(jié)束電弧焊接。通常在焊接結(jié)束的指示后，在直到焊絲100停止為止的之間，出現(xiàn)2?3波形份的焊接電流施加。
[0073]〈電弧焊接方法的說(shuō)明〉
[0074]接下來(lái)對(duì)本實(shí)施方式的電弧焊接方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0075]圖5是對(duì)本實(shí)施方式的電弧焊接方法進(jìn)行說(shuō)明的流程圖。
[0076]這時(shí)，按照給定的順序用焊絲進(jìn)給裝置30進(jìn)給焊絲100，向焊絲100提供焊接電流。伴隨焊絲100以及被焊接物200接近乃至接觸，進(jìn)行電弧焊接。
[0077]并且在正進(jìn)行電弧焊接中，進(jìn)行控制，使提供給焊絲100的焊接電流成為圖2(a)所示那樣的電流波形，進(jìn)行被焊接物200的焊接(步驟1I:焊接工序)。
[0078]根據(jù)焊接結(jié)束的指示而結(jié)束被焊接物200的焊接(步驟102)。
[0079]停止來(lái)自焊絲進(jìn)給裝置30的焊絲100的提供(步驟103)。
[0080]在電弧即將結(jié)束前(取球控制期間中)，對(duì)熔滴的尺寸進(jìn)行控制。設(shè)定圖3(a)所示那樣的從電弧I期間到電弧4期間成為最低值的焊接電流，提供設(shè)定了電弧5期間的焊接電流(步驟104)。
[0081]電源裝置50通過(guò)短路探測(cè)來(lái)判斷是否在電弧5期間后的給定時(shí)間內(nèi)再度成為短路狀態(tài)(步驟105)。
[0082]然后在未再度成為短路狀態(tài)的情況下(步驟105“否”)，結(jié)束電弧焊接。
[0083]另一方面，在探測(cè)到短路的情況下(步驟105“是”)，返回步驟104。即，再度設(shè)定圖3(a)所示那樣的焊接電流，再度對(duì)焊炬10以及被焊接物200提供設(shè)定了電弧5期間的焊接電流。
[0084]以上的步驟103?步驟105能理解為焊接結(jié)束工序，在其中，在結(jié)束被焊接物200的焊接時(shí)，進(jìn)行施加焊接電流的波形為脈沖波形的的控制。
[0085]〈變形例的說(shuō)明〉
[0086]在上述的示例中，如圖2(a)以及圖3(a)所示那樣，在恒電壓下使焊接電流增減，但并不限于此。
[0087]圖6(a)是表示正在進(jìn)行電弧焊接中由電源裝置50輸出的焊接電流的波形的其他示例的圖。
[0088]另外圖6(b)是表示這時(shí)的焊絲100的前端部的狀態(tài)的圖。
[0089]在此舉出的基于焊接電流的電弧焊接中，在是沒(méi)有短路期間的無(wú)短路施工上具有特征。另外能減低熔渣以及煙霧。在此，焊接電流由2個(gè)脈沖的組合構(gòu)成。該2個(gè)脈沖的波形是矩形波形，脈沖峰值以及脈沖寬度相互不同。在此，將2個(gè)脈沖當(dāng)中前面的脈沖稱(chēng)作第I脈沖，將后面的脈沖稱(chēng)作第2脈沖。
[0090 ] 例如第I脈沖的峰值電流IPI為300A?700A，作為脈沖寬度的峰值期間Tp I為0.3ms?0.5ms。另外，第I脈沖與第2脈沖之間的期間即基值期間中的基值電流IbI為30A?200A，基值期間Tbl為0.3ms?10ms。進(jìn)而，第2脈沖的峰值電流Ip2為200A?600A，作為脈沖寬度的峰值期間Tp2為1.0ms?15ms。另外，進(jìn)一步地，第2脈沖后的期間即基值期間中的基值電流1匕2為3(^?20(^，基值期間1132為3.01118?201118。另外在圖6(&)中，示出將基值電流1131和基值電流I b 2設(shè)為同一電流值的示例。
[0091]如圖6(b)所示那樣，在時(shí)間t21，在焊絲100的前端形成熔滴X，開(kāi)始產(chǎn)生縮頸K。然后通過(guò)在時(shí)間t22?時(shí)間t23施加第I脈沖而熔滴X的縮頸K成長(zhǎng)。
[0092]然后在時(shí)間t23?時(shí)間t24，熔滴X從焊絲100移轉(zhuǎn)到熔池Y。
[0093]接下來(lái)，通過(guò)在時(shí)間t24?時(shí)間t25施加第2脈沖，在焊絲100與熔池Y之間產(chǎn)生更大的電弧Z。
[0094]進(jìn)而在時(shí)間t25以后，通過(guò)基值電流Ib2再度使熔滴X成長(zhǎng)。
[0095]以后再度返回t21，反復(fù)同樣的動(dòng)作。
[0096]圖7(a)是表示結(jié)束電弧焊接時(shí)的焊接電流的波形的圖。在此，也是橫軸表征時(shí)間，縱軸表征焊接電流值。
[0097]另外圖7(b)是表示這時(shí)的焊絲100的前端部的狀態(tài)的圖。
[0098]圖7(a)所示的焊接電流的波形和圖6(a)所示的波形比較，作為第2脈沖加入不同形狀的脈沖波形。
[0099]在該變形例中，也是通過(guò)作為焊接電流的波形施加上述的脈沖波形而形成于焊絲100的前端部的熔滴)(抬升。然后，由此熔渣S移動(dòng)到熔滴X的側(cè)部。然后熔滴X就這樣通過(guò)自然冷卻而凝固。即，在該示例中，也是熔渣S移動(dòng)到熔滴X的側(cè)部，伴隨熔滴X的凝固而固定化。由此，防止在起弧時(shí)位于焊絲100與被焊接物200之間。
[0100]另外在加入脈沖波形的期間，由于在時(shí)間t23?時(shí)間t24是剛從焊絲100脫離后，因此熔滴X成長(zhǎng)得那么大。因而圖7(a)所示的脈沖波形的峰值電流Ip2大于圖3(a)所示的脈沖波形的峰值電流，另外優(yōu)選將圖7(a)所示的峰值期間Tp2設(shè)定得長(zhǎng)于圖3(a)所示的脈沖波形的峰值期間。
[0101]另外，在此，第2脈沖和脈沖波形將峰值電流和峰值期間設(shè)為相同，但也可以設(shè)為不同。
[0102]〈電弧5期間中的脈沖波形的說(shuō)明>
[0103]接下來(lái)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明脈沖波形。在此以圖3(a)所示的脈沖波形為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0104]在此，所謂焊接電流的波形是脈沖波形，是指焊接電流的波形成為圖8所示那樣的矩形(梯形形狀)的情況。即，首先，從電弧5期間開(kāi)始時(shí)的時(shí)間tlO到時(shí)間til，使焊接在電流時(shí)間A之間(第I期間:tl Ι-tlO)線(xiàn)性地從基值的電流值E增加到峰值的電流值B。然后從時(shí)間til到時(shí)間tl2，使峰值的電流值B在時(shí)間C之間(第2期間:tl2-tll)大致維持為恒電流。進(jìn)而從時(shí)間112到時(shí)間113，使焊接電流在時(shí)間D之間(第3期間:113-t 12)線(xiàn)性地從峰值的電流值B減少到基值的電流值E。
[0105]在本實(shí)施方式中，使時(shí)間A、C、D、以及電流值B、E如以下所示那樣變化來(lái)確定各自的優(yōu)選的范圍。另外，以下有時(shí)將它們僅稱(chēng)作A、C、D、B、E。
[0106]圖9是對(duì)A、B、C、D、E進(jìn)行研討的結(jié)果。在圖9中，將在使A、B、C、D、E如圖示那樣變化的情況下起弧不良的發(fā)生率變得怎樣圖示為實(shí)施例1?21。另外在圖9中，將未加入電弧期間5的情況作為比較例圖示。另外在實(shí)施例1?21中，關(guān)于實(shí)施例7、10、11、19，A、B、C、D、E是相同條件，但為了使說(shuō)明易于理解而重復(fù)進(jìn)行了記載。
[0107]在此，以「◎」示出的情況是指起弧不良的發(fā)生率為O%，以「〇」示出的情況是指起弧不良的發(fā)生率超過(guò)0%且不足2%。另外，「Λ」是指起弧不良的發(fā)生率為2%以上且不足5%。進(jìn)而「X」是比較例的情況下，是指起弧不良的發(fā)生率為5%。另外，在此，對(duì)實(shí)施例1?
21、比較例分別進(jìn)行300次起弧，據(jù)此算出起弧不良的發(fā)生率。
[0108]在此，首先對(duì)時(shí)間A進(jìn)行研討。
[0109]如圖示那樣，作為實(shí)施例l?3，將B?E固定，使時(shí)間A以l.0ms、2.0ms、5.0ms變化。然后確認(rèn)是否出現(xiàn)起弧不良，并觀察凝固的熔滴X中的熔渣S的形成位置。
[0110]在實(shí)施例1?3的情況下，起弧不良的發(fā)生率均不足5%。在實(shí)施例1?3的情況下，焊絲100的前端部成為球狀地凝固，熔渣S形成在其底部。另外在實(shí)施例1?3的情況下，焊絲1 O的前端部的球狀的凝固物的直徑例如成為2.0mm，相對(duì)于比較例的1.5mm更大。為此認(rèn)為焊絲100的前端部成為球狀，即使熔渣S形成在其底部也降低了起弧不良的發(fā)生率。
[0111]根據(jù)實(shí)施例1?3的結(jié)果，判斷為時(shí)間A(第I期間)優(yōu)選為0.1ms以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5ms以上。另外判斷為時(shí)間A優(yōu)選為5.0ms以下，進(jìn)一步優(yōu)選為2.0ms以下。
[0112]接下來(lái)對(duì)電流值B進(jìn)行研討。
[0113]如圖示那樣，作為實(shí)施例4?7，將A、C、D、E固定，使電流值B以150A、200A、250A、300A變化。另外根據(jù)實(shí)施例1?3的結(jié)果，作為更優(yōu)選的范圍，關(guān)于時(shí)間A，設(shè)定了2.0ms。然后確認(rèn)是否出現(xiàn)起弧不良，并用顯微鏡觀察凝固的熔滴X中的熔渣S的形成位置。
[0114]在實(shí)施例4?7的情況下，起弧不良的發(fā)生率均不足5%。其中，相比于實(shí)施例4?5，實(shí)施例6?7的情況下起弧不良的發(fā)生率更加減少，成為0%。
[0115]在實(shí)施例4?5的情況下，焊絲100的前端部成為球狀地凝固，熔渣S形成在其底部。與此相對(duì)，在實(shí)施例6?7的情況下，焊絲100的前端部成為向上抬升的鉛筆形狀地凝固，熔渣S形成在其側(cè)部。即，由此認(rèn)為在實(shí)施例5?7的情況下，相比于實(shí)施例4?5更難出現(xiàn)起弧不良。
[0116]根據(jù)實(shí)施例4?7的結(jié)果，判定為電流值B(第2期間的焊接電流)優(yōu)選為200A以上，進(jìn)一步優(yōu)選為250A以上。另外，判斷為電流值B優(yōu)選為500A以下，進(jìn)一步優(yōu)選為300A以上。
[0117]另外對(duì)時(shí)間C進(jìn)行研討。
[0118]如圖示那樣，作為實(shí)施例8?10，將A、B、D、E固定，使時(shí)間C以0.1ms、1.0ms、3.0ms變化。另外，根據(jù)實(shí)施例1?7的結(jié)果，作為更優(yōu)選的范圍，關(guān)于時(shí)間A設(shè)定2.0ms，關(guān)于電流值B設(shè)定300A。然后確認(rèn)是否出現(xiàn)起弧不良，并觀察凝固的熔滴X中的熔渣S的形成位置。
[0119]在實(shí)施例8?10的情況下，起弧不良的發(fā)生率均不足5%。其中，相比于實(shí)施例8，實(shí)施例9?10的情況下起弧不良的發(fā)生率更加減少。
[0120]在實(shí)施例8的情況下，焊絲100的前端部成為球狀地凝固，熔渣S形成在其底部。與此相對(duì)，在實(shí)施例9?10的情況下，焊絲100的前端部成為向上抬升的鉛筆形狀地凝固，熔渣S形成在其側(cè)部。即，由此認(rèn)為在實(shí)施例9?10的情況下，相比于實(shí)施例8更難出現(xiàn)起弧不良。
[0121]根據(jù)實(shí)施例8?10的結(jié)果，判斷為時(shí)間C(第2期間)優(yōu)選為1.0ms以上。另外判斷為時(shí)間C優(yōu)選為5.0ms以下。
[0122]進(jìn)而，對(duì)時(shí)間D進(jìn)行研討。
[0123]如圖示那樣，作為實(shí)施例11?18，將A、C、E固定，使電流值B以300A以及120A這兩種來(lái)變化。另外使時(shí)間D以0.Ims、I.0ms、3.0ms、10.0ms變化。另外，根據(jù)實(shí)施例1?10的結(jié)果，作為更優(yōu)選的范圍，關(guān)于時(shí)間A設(shè)定2.0ms，關(guān)于電流值B設(shè)定3OOA，關(guān)于時(shí)間C設(shè)定3.0ms。然后確認(rèn)是否出現(xiàn)起弧不良，并觀察凝固的熔滴X中的熔渣S的形成位置。
[0124]在實(shí)施例11?18的情況下，起弧不良的發(fā)生率均不足5%。在此，在電流值B為300A的情況下，時(shí)間D更短的一方難以出現(xiàn)起弧不良。另一方面，在電流值B為120A的情況下，在時(shí)間D為3.0A時(shí)最難以出現(xiàn)起弧不良。即，根據(jù)電流值B的不同，使時(shí)間D變化時(shí)的起弧不良出現(xiàn)難易度變化。另外，焊絲100的前端部成為向上抬升的鉛筆形狀地凝固，熔渣S形成在其偵嘟。
[0125]根據(jù)實(shí)施例11?18的結(jié)果，判斷為時(shí)間D(第3期間)雖然也依賴(lài)于電流值B，但優(yōu)選為0.1ms以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5ms以上。另外，判斷為時(shí)間D優(yōu)選為5.0ms以下，更優(yōu)選為
2.0ms以下ο
[0126]另外，進(jìn)一步對(duì)電流值E進(jìn)行研討。
[0127]如圖示那樣，作為實(shí)施例19?21，將A、B、C、D固定，使電流值E以1.0A、20A、50A變化。另外根據(jù)實(shí)施例1?18的結(jié)果，作為更優(yōu)選的范圍，關(guān)于時(shí)間A設(shè)定2.0ms，關(guān)于電流值B設(shè)定300A，關(guān)于時(shí)間C，設(shè)定3.0ms，關(guān)于時(shí)間D，設(shè)定0.lms。然后確認(rèn)是否出現(xiàn)起弧不良，并觀察凝固的熔滴X中的熔渣S的形成位置。
[0128]在實(shí)施例19?21的情況下，起弧不良的發(fā)生率均不足5%。在此，電流值E更小的一方起弧不良的發(fā)生率較低。焊絲100的前端部成為向上抬升的鉛筆形狀地凝固，熔渣S形成在其側(cè)部。
[0129]根據(jù)實(shí)施例19?21的結(jié)果，判斷為電流值E(第3期間的焊接電流)優(yōu)選為OA以上。另外，判斷為電流值E優(yōu)選為50A以下。
[0130]如此在本實(shí)施方式中，相比于未加入脈沖波形的情況，加入的情況下起弧不良的發(fā)生率更加減少。
[0131]并且在使焊絲100的前端部成為向上抬升的鉛筆形狀地凝固的情況下，進(jìn)一步減少了起弧不良的發(fā)生率。并且，為此需要將峰值的電流值B設(shè)為250A以上，且將維持峰值的電流值B的時(shí)間C(第2期間)設(shè)為1.0ms以上。即，通過(guò)施加該脈沖波形而產(chǎn)生形成于焊絲100的前端部的熔滴對(duì)臺(tái)升的力。由于該力由峰值的電流值B和維持其的時(shí)間C確定，因此需要給定的電流值以及時(shí)間以上。并且，設(shè)置使電流值從基值的電流值E增加到峰值的電流值B的上升沿的時(shí)間A(第I期間)，通過(guò)使該力急劇產(chǎn)生來(lái)抑制熔滴X飛散。進(jìn)而設(shè)置使電流值從峰值的電流值B到基值的電流值E的下降沿的時(shí)間D(第3期間)，使該力不急劇消失而難以使抬升的熔滴X的狀態(tài)變化。由此，熔滴X變得易于保持向上抬升不變地凝固，熔渣S更易于形成在側(cè)面。
[0132]并且在本實(shí)施方式中，不需要直到經(jīng)過(guò)凝固時(shí)間為止都恒電流地反饋焊接電流。由此控制機(jī)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)易。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電弧焊接方法，作為保護(hù)氣體使用CO2氣體，使焊絲向被焊接物進(jìn)給并在該焊絲與該被焊接物之間流動(dòng)焊接電流，以該焊接電流使電弧產(chǎn)生，由此進(jìn)行焊接， 所述電弧焊接方法的特征在于，包括: 焊接工序，進(jìn)行調(diào)整所述焊接電流的控制，進(jìn)行所述被焊接物的焊接;和焊接結(jié)束工序，在結(jié)束所述被焊接物的焊接時(shí)，進(jìn)行施加所述焊接電流的波形成為梯形形狀的焊接電流的控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧焊接方法，其特征在于， 在所述焊接結(jié)束工序中，在結(jié)束所述被焊接物的焊接時(shí)，在出現(xiàn)短路的情況下，進(jìn)一步施加所述焊接電流的波形成為梯形形狀的焊接電流。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧焊接方法，其特征在于， 在所述焊接結(jié)束工序中，在發(fā)生短路的短路期間后的產(chǎn)生電弧的電弧期間，施加所述焊接電流的波形成為梯形形狀的焊接電流。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電弧焊接方法，其特征在于， 在所述焊接結(jié)束工序中，在發(fā)生短路的短路期間后的產(chǎn)生電弧的電弧期間，施加所述焊接電流的波形成為梯形形狀的焊接電流。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電弧焊接方法，其特征在于， 在所述焊接結(jié)束工序中，將所述電弧期間的所述焊接電流設(shè)為恒電流。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電弧焊接方法，其特征在于， 在所述焊接結(jié)束工序中，將所述電弧期間的所述焊接電流設(shè)為恒電流。7.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的電弧焊接方法，其特征在于， 所述梯形形狀的波形由所述焊接電流線(xiàn)性增加的第I期間、該焊接電流成為恒電流的第2期間、和該焊接電流線(xiàn)性地減少的第3期間構(gòu)成， 所述第I期間從成為0.5ms以上且2.0ms以下的范圍選擇， 所述第2期間從成為I.0ms以上且5.0ms以下的范圍選擇， 所述第3期間從成為0.5ms以上且2.0ms以下的范圍選擇。8.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的電弧焊接方法，其特征在于， 所述第2期間的所述焊接電流從成為250A以上且300A以下的范圍選擇， 所述第I期間前的所述焊接電流以及所述第3期間后的所述焊接電流從成為大于OA且50A以下的范圍選擇。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧焊接方法，其特征在于， 在所述焊接結(jié)束工序中，所述焊接電流的波形由矩形形狀和所述梯形形狀構(gòu)成。10.一種電弧焊接裝置，其特征在于，具備: 焊接單元，其作為保護(hù)氣體使用CO2氣體，使焊絲向被焊接物進(jìn)給并在該焊絲與該被焊接物之間流動(dòng)焊接電流，以該焊接電流使電弧產(chǎn)生，由此進(jìn)行焊接； 電源部，其經(jīng)由所述焊絲對(duì)所述被焊接物提供所述焊接電流;和電流控制部，其在進(jìn)行所述被焊接物的焊接時(shí)，進(jìn)行調(diào)整所述焊接電流的控制，在結(jié)束該被焊接物的焊接時(shí)，進(jìn)行施加所述焊接電流的波形成為梯形形狀的焊接電流的控制。11.一種電弧焊接用控制裝置，對(duì)焊接裝置的焊接電流進(jìn)行控制，其中所述焊接裝置作為保護(hù)氣體使用CO2氣體，使焊絲向被焊接物進(jìn)給并在該焊絲與該被焊接物之間流動(dòng)焊接電流，以該焊接電流使電弧產(chǎn)生，由此進(jìn)行焊接， 所述電弧焊接用控制裝置的特征在于，具備: 電源部，其經(jīng)由所述焊絲對(duì)所述被焊接物提供所述焊接電流;和電流控制部，在進(jìn)行所述被焊接物的焊接時(shí)，進(jìn)行調(diào)整所述焊接電流的控制，在結(jié)束該被焊接物的焊接時(shí)，進(jìn)行施加所述焊接電流的波形成為梯形形狀的焊接電流的控制。
【文檔編號(hào)】B23K9/16GK105921860SQ201610108456
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年2月26日
【發(fā)明人】八島圣
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社神戶(hù)制鋼所