[發(fā)明專利]消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110226462.1
• 申請(qǐng)日: 2011-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102380691A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 西坂太志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社大亨
• 主分類號(hào): B23K9/10
• 分類號(hào): B23K9/10;B23K9/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 雒運(yùn)樸

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于檢測(cè)短路期間中的熔滴的縮頸現(xiàn)象以使焊接電流減小來(lái)提高焊接質(zhì)量的消耗電極電弧焊接的縮頸檢測(cè)控制方法。

背景技術(shù)

圖5是表示重復(fù)短路期間Ts和電弧期間Ta的消耗電極電弧焊接中的電流·電壓波形及熔滴過(guò)渡的圖。圖5(A)示出對(duì)消耗電極(以下，稱為焊絲1)通電的焊接電流Iw的時(shí)間變化，圖5(B)示出在焊絲1和母材2之間施加的焊接電壓Vw的時(shí)間變化，圖5(C)～(E)示出熔滴1a過(guò)渡的狀態(tài)。以下，參照?qǐng)D5進(jìn)行說(shuō)明。

在時(shí)刻t1～t3的短路期間Ts中，焊絲1前端的熔滴1a處于和母材2短路的狀態(tài)，如圖5(A)所示，焊接電流Iw逐漸增加，如圖5(B)所示，由于處于短路狀態(tài)，故焊接電壓Vw為幾V左右的較低的值。如圖5(C)所示，在時(shí)刻t1，熔滴1a和母材2接觸而進(jìn)入短路狀態(tài)。然后，如圖5(D)所示，因?qū)θ鄣?a通電的焊接電流Iw引發(fā)的電磁收縮力，而在熔滴1a上部產(chǎn)生縮頸1b。該電磁收縮力與焊接電流Iw的值成比例地增大。因此，通過(guò)增大焊接電流Iw，而增大了電磁收縮力，促進(jìn)了縮頸1b的形成。而后，該縮頸1b迅速發(fā)展，在時(shí)刻t3，如圖5(E)所示，熔滴1a從焊絲1向熔池2a過(guò)渡，再產(chǎn)生電弧3。

若產(chǎn)生上述縮頸現(xiàn)象，則在幾百μs左右的短時(shí)間后，短路開(kāi)放，再產(chǎn)生電弧3。即，該縮頸現(xiàn)象為短路開(kāi)放的前兆現(xiàn)象。如果產(chǎn)生縮頸1b，則焊接電流Iw的通電電路在縮頸部分變窄，所以縮頸部分的電阻值增大。隨著縮頸的發(fā)展，縮頸部分變得越窄，該電阻值的增大就變得越大。因此，在短路期間Ts中，通過(guò)檢測(cè)焊絲1和母材2之間的電阻值的變化，能夠檢測(cè)出縮頸現(xiàn)象的產(chǎn)生及發(fā)展。該電阻值的變化可通過(guò)焊接電壓Vw除以焊接電流Iw計(jì)算出來(lái)。另外，與短路期間Ts中的焊接電流Iw的變化相比，縮頸形成后的電阻值的變化較大。因此，也可以代替電阻值的變化，而通過(guò)焊接電壓Vw的變化來(lái)檢測(cè)縮頸現(xiàn)象的產(chǎn)生。作為具體的縮頸檢測(cè)方法，有如下方法：計(jì)算出短路期間Ts中的電阻值或焊接電壓值Vw的變化率(微分值)，根據(jù)該微分值達(dá)到了預(yù)先確定的縮頸檢測(cè)基準(zhǔn)值Vtn這一情況來(lái)進(jìn)行縮頸檢測(cè)的方法。另外，作為其他方法，如圖5(B)所示，有如下方法：計(jì)算出距短路期間Ts中的縮頸產(chǎn)生前的穩(wěn)定的短路電壓值Vs的電壓上升值ΔV，在時(shí)刻t2，根據(jù)該電壓上升值ΔV達(dá)到了預(yù)先確定的縮頸檢測(cè)基準(zhǔn)值Vtn這一情況來(lái)進(jìn)行縮頸檢測(cè)的方法。在以下說(shuō)明中，縮頸檢測(cè)方法是根據(jù)上述的電壓上升值ΔV的情況進(jìn)行的說(shuō)明，但也可以是以往提出的各種其他方法?？膳袆e焊接電壓Vw變?yōu)殡娀∨袆e值Vta以上，從而簡(jiǎn)單地進(jìn)行時(shí)刻t3的電弧再產(chǎn)生的檢測(cè)。其中，Vw＜Vta的期間為短路期間Ts，Vw≥Vta的期間為電弧期間Ta。以下，將從檢測(cè)時(shí)刻t2～t3的縮頸產(chǎn)生之后到電弧再產(chǎn)生的時(shí)間稱為縮頸檢測(cè)時(shí)間Tn。如果在時(shí)刻t3再產(chǎn)生電弧，則如圖5(A)所示，焊接電流Iw平穩(wěn)地減少，如圖5(B)所示，焊接電壓Vw變?yōu)?0～30V左右的電弧電壓值。因此，上述電弧判別值Vta被設(shè)定為10～15V左右。在時(shí)刻t3～t4的電弧期間Ta中，焊絲1前端熔化并形成熔滴1a。以后，重復(fù)進(jìn)行時(shí)刻t1～t4期間的動(dòng)作。

在重復(fù)上述短路期間Ts和電弧期間Ta的消耗電極電弧焊接中，有二氧化碳保護(hù)電弧焊接、金屬極活性氣體保護(hù)電弧焊接、金屬極惰性氣體保護(hù)電弧焊接、伴有短路的脈沖電弧焊接等。在二氧化碳保護(hù)電弧焊接、金屬極活性氣體保護(hù)電弧焊接及金屬極惰性氣體保護(hù)電弧焊接的情況下，熔滴過(guò)渡形態(tài)，在不足200A左右的電流區(qū)域中為短路過(guò)渡形態(tài)，如果電流值大則為球狀體過(guò)渡形態(tài)。另外，在脈沖電弧焊接的情況下，熔滴過(guò)渡形態(tài)為噴射過(guò)渡形態(tài)。即便在這些球狀體過(guò)渡形態(tài)及噴射過(guò)渡形態(tài)中，因?yàn)樵谶M(jìn)行高速焊接等情況下將電弧長(zhǎng)設(shè)定得很短，所以產(chǎn)生短路。因此，為了開(kāi)放該短路，如上述那樣，形成縮頸1b。

在伴有上述短路的焊接中，若在時(shí)刻t3電弧3再產(chǎn)生時(shí)的電弧再產(chǎn)生時(shí)電流值Ia是大電流值，則從電弧3向熔池2a的電弧力急劇增大，產(chǎn)生大量的濺射。即，濺射產(chǎn)生量與電弧再產(chǎn)生時(shí)電流值Ia的值大致成比例地增加。因此，為了抑制濺射的產(chǎn)生，需要減小該電弧再產(chǎn)生時(shí)電流值Ia。作為減小電流值Ia的方法，一直以來(lái)提出了各種附加了縮頸檢測(cè)控制方法的焊接電源，即：檢查上述縮頸現(xiàn)象的產(chǎn)生，使焊接電流Iw減少，從而減小電弧再產(chǎn)生時(shí)電流值Ia。以下，對(duì)該現(xiàn)有技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)進(jìn)行說(shuō)明。