[發明專利]脈沖電弧焊的輸出控制方法

有效

• 申請號: 201410202923.5
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN104174975B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 門田圭二;中俁利昭
• 申請（專利權）人: 株式會社大亨
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095;B23K9/09;B23K9/00
• 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

本發明涉及供給焊絲并將峰值期間中的峰值電流以及基礎期間中的基礎電流的通電作為1脈沖周期而反復進行焊接的脈沖電弧焊的輸出控制方法，尤其是涉及基于短路發生時期的脈沖波形的合理化。

背景技術

廣泛使用如下的自耗電極式脈沖電弧焊方法，即，以一定速度供給焊絲，使將峰值期間中的峰值電流以及基礎期間中的基礎電流作為1脈沖周期的脈沖波形的焊接電流進行通電來使電弧產生，由此進行焊接的自耗電極式脈沖電弧焊方法。該脈沖電弧焊方法，對于鋼鐵、鋁等各種金屬材料能夠高效執行濺射產生量少的高品質的焊接。

圖5是自耗電極式脈沖電弧焊中的一般電流/電壓波形圖。圖5(A)表示電弧通電的焊接電流Iw的波形，圖5(B)表示對焊絲和母材之間施加的焊接電壓Vw的波形。以下，參照圖5進行說明。

在時刻t1～t2的峰值期間Tp中，如圖5(A)所示，通電具有傾斜地上升且用于使熔滴形成并轉移的臨界值以上的峰值電流Ip，如圖5(B)所示，施加具有傾斜地上升且與電弧長成比例的峰值電壓Vp。在時刻t2～t3的基礎期間Tb中，如圖5(A)所示，通電具有傾斜地下降且為了不形成熔滴而小于臨界值的基礎電流Ib，如圖5(B)所示，施加具有傾斜地下降且與電弧長成比例的基礎電壓Vb。將時刻t1～t3作為1脈沖周期Tf而反復地進行焊接。

焊絲為直徑1.2mm的鋼鐵焊絲的情況下，設定為：峰值電流Ip＝450～500A，包含上升的峰值期間Tp＝1.5～2.0ms，脈沖周期Tf＝4.0～10.0ms，基礎電流Ib＝30～70A，上升期間以及下降期間＝0.5～1.0ms程度。

在峰值期間Tp中，焊絲的前端熔化，熔滴成長的同時，在熔滴的上部逐漸形成因收縮力而引起的縮頸。接著，在時刻t2進入到基礎期間Tb，焊接電流Iw下降而收斂于基礎電流Ib之后不久的時刻t21，熔滴轉移至熔池。在該轉移時，熔滴成為細長的伸長的形狀，由于與熔池接觸，發生短時間(大多為小于0.2ms)的短路。因此，如圖5(B)所示，時刻t21中，焊接電壓Vw大致為0V，發生短路。圖5(A)所示的焊接電流Iw沒有變化，仍為基礎電流Ib。但是，短路期間成為基準時間(例如1ms)以上時，為了早期解除短路，進行使焊接電流Iw逐漸增加的控制。根據以上情況，通過對短路的發生進行檢測而能檢測熔滴轉移的定時。

在包含脈沖電弧焊的自耗電極式電弧焊中，“將焊接中的電弧長維持在適當值”對于為了獲得良好的焊接品質來說是重要的。該電弧長控制如下那樣地進行。如圖5(B)所示的焊接電壓的平均值Vav與電弧長大致成比例。由此，對焊接電壓平均值Vav進行檢測，按照使該焊接電壓平均值Vav與被設定為相當于合理電弧長的值的焊接電壓設定值Vr(省略圖示)成為相等地，通過反饋控制來使上述的脈沖周期Tf(頻率調制控制)、峰值期間Tp(脈沖幅寬調制控制)或者峰值電流Ip(峰值電流調制控制)發生變化。上述的基礎電流Ib被設定為規定值。

在頻率調制控制中，峰值期間Tp以及峰值電流Ip成為脈沖參數，被設定為規定值。并且，脈沖周期Tf(基礎期間Tb)被反饋控制。

在脈沖幅寬調制控制中，脈沖周期Tf以及峰值電流Ip成為脈沖參數，被設定為規定值。并且，峰值期間(脈沖幅寬)Tp被反饋控制。

在峰值電流調制控制中，峰值期間Tp以及脈沖周期Tf成為脈沖參數，被設定為規定值。并且，峰值電流Ip被反饋控制。

上述的焊接電壓平均值Vav是通過對焊接電壓Vw進行檢測并使其通過低通濾波器(截止頻率1～10Hz程度)來進行檢測的。

在各調制控制中，按照成為“1脈沖周期中轉移1個熔滴”的所謂的1脈沖周期1熔滴轉移狀態地，將脈沖參數設定為適當值。尤其是，熔滴轉移的定時是在自峰值期間Tp的結束時間點起經過下降期間在規定期間內進行時脈沖參數被設定為最佳值的定時。

關于上述的脈沖參數的最佳值，即使是JIS規格相同的焊絲，根據焊絲的品種不同而成為不同的值。而且，因供電芯片/母材間距離(焊炬高度)、供給速度、焊接速度等的不同而最佳值發生變化。由此，提出了將脈沖參數自動調整為最佳值的控制(參照專利文獻1)。