[發明專利]消耗電極電弧焊接的縮頸檢測控制方法

有效

• 申請號: 201210406010.6
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN103084704A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 井手章博
• 申請（專利權）人: 株式會社大亨
• 主分類號: B23K9/073
• 分類號: B23K9/073
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王亞愛

技術領域

本發明涉及用于檢測短路期間中的熔滴的縮頸以減少焊接電流從而提高焊接品質的消耗電極電弧焊接的縮頸檢測控制方法。

背景技術

圖6是表示重復短路期間Ts和電弧期間Ta的消耗電極電弧焊接中的電流、電壓波形以及熔滴過渡的圖。圖6(A)表示對消耗電極(以下稱為焊絲1)進行通電的焊接電流Iw的時間變化，圖6(B)表示在焊絲1與母材2之間施加的焊接電壓Vw的時間變化，圖6(C)～(E)表示熔滴1a的過渡樣態。以下，參照該圖來進行說明。

在時刻t1～t3的短路期間Ts中，處于焊絲1前端的熔滴1a與母材2短路的狀態。焊接電流Iw如圖6(A)所示那樣，在時刻t1～t11的預先規定的初始期間中被維持在小電流值的初始電流值，在后續的時刻t11～t12的期間中以預先規定的傾斜度進行增加，在從后續的時刻t12至電弧再次發生的時刻t3為止的期間中被控制在預先規定的峰值。初始期間被設定在1ms左右，初始電流值被設定在50A左右，傾斜度被設定在100～300A/ms左右，峰值被設定在300～400A左右。這些值是根據焊絲的種類、保護氣體的種類、進給速度等而被設定為適當值的。如圖6(B)所示那樣，焊接電壓Vw由于處于短路狀態，因而采用幾V左右這樣的低值。

如圖6(C)所示，在時刻t1，熔滴1a與母材2相接觸而進入短路狀態。若進入短路狀態則焊接電流減少成小電流值的初始電流，所以可以引導成更可靠的短路狀態。然后，因為焊接電流Iw增加，所以如圖6(D)所示那樣，由于因對熔滴1a進行通電的焊接電流Iw而引起的電磁收縮力，會在熔滴1a上部發生縮頸1b。該電磁收縮力與焊接電流Iw的值成比例地增大。因此，通過使焊接電流Iw增加，從而增大電磁收縮力，促進縮頸1b的形成。之后，該縮頸1b急速地行進，在時刻t3如圖6(E)所示那樣，熔滴1a從焊絲1向熔池2a過渡而再次發生電弧3。

若熔滴1a發生縮頸1b，則在幾百μs左右這樣的短時間之后，短路被斷開，再次發生電弧3。即、該縮頸現象成為短路斷開的前兆現象。若發生縮頸1b，則由于焊接電流Iw的通電路徑在縮頸部分變窄，因而縮頸部分的電阻值增大。隨著縮頸的行進而縮頸部分進一步變窄，則該電阻值的增大越明顯。因此，在短路期間Ts中，通過檢測焊絲1與母材2之間的電阻值的變化，從而能夠檢測縮頸現象的發生以及行進。該電阻值的變化能夠通過焊接電壓Vw除以焊接電流Iw而算出。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。為此，也可取代電阻值的變化而通過焊接電壓Vw的變化來檢測縮頸現象的發生。作為具體的縮頸檢測方法，存在下述方法：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)，并通過該微分值達到了預先規定的縮頸檢測基準值Vtn來進行縮頸檢測。另外，作為其他方法，也存在下述方法：如圖6(B)所示，算出相距短路期間Ts中的縮頸發生前(上述的初始期間中)的穩定的短路電壓值Vs的電壓上升值ΔV，并通過在時刻t2該電壓上升值ΔV達到了預先規定的縮頸檢測基準值Vtn來進行縮頸檢測。在以下的說明中，縮頸檢測方法是關于采用上述的電壓上升值ΔV的情況進行的說明，但是也可以是以往所提出的各種各樣的其他方法。通過判別焊接電壓Vw變為短路/電弧判別值Vta以上，能夠簡單地進行時刻t3的電弧再次發生的檢測。即、Vw＜Vta的期間成為短路期間Ts，Vw≥Vta的期間成為電弧期間Ta。以下，將從檢測到時刻t2～t3的縮頸發生至電弧再次發生為止的時間稱作縮頸檢測時間Tn。

若在時刻t3再次發生電弧，則焊接電流Iw如圖6(A)所示那樣，在時刻t3～t31的預先規定的初始電弧期間Tai中，被恒流控制成預先規定的初始電弧電流值Iai。之后，時刻t31過渡，焊接電源被切換成恒壓控制，所以根據電弧負載來決定焊接電流Iw的值，從而以斜坡狀進行減少。如圖6(B)所示，焊接電壓Vw成為與電弧長度成比例的值。電弧期間中的焊接電壓值Vw成為20～30V左右。因此，上述的短路/電弧判別值Vta被設定在10～15V左右。

在時刻t3～t31的初始電弧期間Tai中，因為在規定期間內通電較大值的初始電弧電流Iai，所以電弧長度急速變長，由于向焊絲1的大的熱輸入而促進熔融。時刻t31過渡，也使得焊絲1的前端部被熔融，逐漸形成熔滴1a。