二氧化碳脉冲电弧焊接方法技术

一种二氧化碳脉冲电弧焊接方法，将流通峰值电流（Ｉｐ）的峰值期间（Ｔｐ）和流通基值电流（Ｉｂ）的基值期间（Ｔｂ）作为１脉冲周期（Ｔｐｂ）来反复进行焊接，峰值期间Ｔｐ中通过振幅（Ｗｓ）及振动周期（Ｔｓ）使峰值电流（Ｉｐ）进行振动来在焊丝的前端形成期望尺寸的熔滴，基值期间（Ｔｂ）中通过短路过渡使该形成的熔滴向熔融池平滑地过渡。由此，在峰值期间（Ｔｐ）中形成的熔滴在基值期间（Ｔｂ）中进行短路过渡，因此能够实现１脉冲周期１熔滴过渡状态。因此，能进行溅射少的焊接。从而在熔化电极式二氧化碳脉冲电弧焊接中，对熔滴的形成及脱离状态进行稳定化，能进行溅射少的高质量焊接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于在使用以二氧化碳为主成分的保护气体的熔化电极式脉冲电弧 焊接中，进行稳定的熔滴过渡的。
技术介绍
采用以氩气作为主成分的保护气体的熔化电极式脉冲电弧焊接被广泛使用。作为 以该氩气为主成分的保护气体，在母材为钢铁材料时使用20体积％二氧化碳+80体积％氩 气(活性气体保护脉冲焊接，ι 〃 > 7溶接)、母材为铝材料时使用100体积％氩气(惰 性气体保护脉冲焊接，$ V 〃> 7溶接)。在采用以这种氩气作为主成分的保护气体的脉冲 电弧焊接中，由于熔滴过渡处于成为焊丝的直径那样的细粒而周期地稳定地进行的射流过 渡状态，从而能够进行溅射产生少的良好的焊接。以下对采用以氩气为主成分的保护气体 的脉冲电弧焊接进行说明。图4为采用以氩气为主成分的保护气体的脉冲电弧焊接的一般的电流 电压波形 图。该图(A)表示对电弧进行通电的焊接电流Iw的时间变化，该图(B)表示焊丝与母材之 间的焊接电压Vw的时间变化。以下，参照该图进行说明。时刻tl t2的峰值期间Tp中，如该图㈧所示，为了使熔滴形成并过渡到焊丝 前端，通电临界电流值以上的峰值电流Ip，如该图(B)所示，在焊丝与母材之间施加与电弧 长成比例的峰值电压Vp。时刻t2 t3的基值期间Tb中，如该图(A)所示，为了不形成熔滴而通电小电流 值的基值电流Π3，如该图⑶所示，施加基值电压Vb。将时刻tl t3为止的期间作为脉 冲周期Tpb来反复进行焊接。为了进行良好的脉冲电弧焊接，将电弧长维持为适当值是重要的。为了将电弧长 维持为适当值而进行以下那样的输出控制(电弧长控制)。电弧长与该图(B)由虚线所示 的焊接电压平均值Vav大致成比例关系。因此，检测焊接电压平均值Vav，按照该检测值与 相当于适当电弧长的焊接电压设定值相等的方式进行使由该图(A)的虚线所示的焊接电 流平均值Iav发生变化的输出控制。焊接电压平均值Vav比焊接电压设定值大时为电弧长 比适当值长时，因此减小焊接电流平均值Iav并减小丝熔融速度，电弧长变短。反过来，焊 接电压平均值Vav比焊接电压设定值小时为电弧长比适当值短时，因此增大焊接电流平均 值Iav并增大丝熔融速度，电弧长变长。作为上述的焊接电压平均值Vav，一般地使用对焊 接电压Vw进行平滑后的值的情况较多。在上述中，作为用于使焊接电流平均值Iav发生变化的焊接电源的输出控制，主 要使用频率调制控制以及脉冲宽度调制控制。频率调制控制中，将峰值电流IP、基值电流 Ib以及峰值期间Tp固定为规定值，控制基值期间Tb的长度以使焊接电压平均值Vav与焊 接电压设定值相等。基值期间1 产生变化的情况下脉冲周期Tpb产生变化，因此这种方式 称作频率调制控制。此外，脉冲宽度调制控制中，将峰值电流Ip、基值电流Λ及脉冲周期 Tpb固定为规定值，控制峰值期间Tp的长度以使焊接电压平均值Vav与焊接电压设定值相等。接下来，参照该图对熔滴过渡进行说明。通过峰值电流Ip的通电而焊丝前端被熔 融，形成熔滴。此时，使用以氩气为主成分的保护气体，因此形成为电弧的阳极点没有集中 在熔滴下部，而扩展分布在熔滴全体。从而，对熔滴不作用推压力。峰值电流Ip对所形成 的熔滴进行通电时，对熔滴上部作用电磁的收缩力而产生缩颈。之后，在峰值期间Tp结束 前后(即将结束之前、结束时或者结束之后不久)，熔滴脱离并向熔融池进行过渡。如果上 述峰值电流Ip以及峰值期间Tp的组合称作单位脉冲(unit pulse)条件，则设定为焊丝的 直径那样的熔滴被形成并进行脱离的值。因此，熔滴作为焊丝的直径那样的细粒按每个峰 值期间Tp进行射流过渡。将该状态称作1脉冲1熔滴过渡状态。如上那样，溅射发生非常 少的焊接成为可能。如上所述，在采用以氩气为主成分的保护气体的脉冲电弧焊接中，处于1脉冲1熔 滴过渡的稳定的射流过渡状态。在此，氩气与二氧化碳相比成本变高，因此以往尝试通过减 小氩气的比率并增大二氧化碳的比率来削减保护气体的成本。但是，在二氧化碳与氩气的 混合气体中，如果二氧化碳的比率超过30体积％，则由于以下所说明的理由而稳定的射流 过渡逐渐变得困难。尤其在使用二氧化碳的比率超过50体积％的二氧化碳为主成分的保 护气体的情况下，不会处于稳定的射流过渡状态，产生大粒的溅射物。在此以后的说明中， 在记载有以二氧化碳为主成分的保护气体时，意味着二氧化碳的比率超过50体积％的混 合气体。在使用以二氧化碳为主成分的保护气体的情况下，在峰值电流Ip通电时形成为电 弧的阳极点集中于熔滴的最下部。这是因为，与氩气相比二氧化碳的电位梯度大，因此使电 弧长变得最短的作用发生。其结果，处于阳极点的温度显著变高的状态，处于金属蒸汽吹起 来的状态，对熔滴作用推压力。即通过峰值电流Ip的通电而形成熔滴，并且该推压力进行 作用，熔滴简单地处于未脱离的状态。在该状态下，为了使熔滴强行地脱离，需要使峰值期 间Tp比通常值增长3 5倍左右，使熔滴较大地成长，通过重力进行脱离。但是，如果这样 作，则熔滴成为焊丝的直径的数倍程度的大小的块来进行脱离，产生大粒的溅射物。进而， 该大熔滴与峰值电流Ip的通电不同步而随机地过渡，焊接状态处于不稳定状态，焊接质量 也变差。为了解决采用以二氧化碳为主成分的保护气体的脉冲电弧焊接(以下称作二氧化 碳脉冲电弧焊接)的上述那样的问题，提出以下那样的现有技术。在专利文献1的专利技术中，设峰值电流Ip的前半期间为比后半期间大的值，成为右 肩下降的阶梯状。通过如上那样进行，在峰值电流Ip的后半期间形成熔滴，接下来通过基 值期间Tb对熔滴进行整形，接着通过峰值电流Ip的前半期间来使熔滴过渡。此外，在专利 文献2 4的专利技术中，将峰值电流Ip作为多个峰值电流群进行通电，使熔滴的形成稳定化 并容易地过渡。专利文献1JP特开昭60-56486号公报专利文献2JP特开昭61-17369号公报专利文献3JP特开平1-254385号公报专利文献4JP特开2007-237270号公报专利文献5JP特开2006-116546号公报如上所述，在二氧化碳脉冲电弧焊接中，为了改善熔滴的形成以及脱离，提出了专 利文献1 4所示的各种方案。但是，在当前时刻，不能说二氧化碳脉冲电弧焊接被实用化，二氧化碳脉冲电弧焊接用的焊接装置也没有被出售。上述内容表示即使实施专利文献1 4所提出的改善，课题仍然存在。根据专利文献1的专利技术，通过前半期间的峰值电流而熔滴的过渡概率变高，但熔 滴的过渡不与峰值电流同步而随机地产生的情况依然较多。这是由于通过增大前半期间的 峰值电流的值而在熔滴上部形成缩颈，从而促进脱离，但另一方面，由于推压力也增大，因 此熔滴没有真正地脱离的缘故。此外，根据专利文献2 4的专利技术，通过将峰值电流作为多 个峰值电流群进行通电，从而能够平滑地形成熔滴。这是由于作为多个峰值电流群进行通 电的一方与通电连续的峰值电流相比，能够分散对熔滴进行作用的推压力，从而熔滴的形 成变得平滑。但是，为了使该形成的熔滴通过峰值电流脱离，在熔滴的上部形成缩颈是必要 的，此时也同时作用推压力。其结果，通过多个峰值电流群的通电使熔滴真正地脱离是困难 的。因此，在专利文献2 4的专利技术中，熔滴的形成被改善，但残留熔滴可靠地脱离的课题。在此，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化碳脉冲电弧焊接方法，使用以二氧化碳作为主成分的保护气体，进给焊丝，并将流通峰值电流的峰值期间和流通基值电流的基值期间作为１脉冲周期来反复地进行焊接，该二氧化碳脉冲电弧焊接方法的特征在于，上述峰值期间中对上述峰值电流进行恒流控制，并且通过使上述峰值电流进行振动而在焊丝的前端形成熔滴，上述基值期间中通过短路过渡使该形成的熔滴向熔融池过渡，通过对上述基值期间中的焊接电压进行恒压控制来进行电弧长控制。

【技术特征摘要】
JP 2009-9-30 2009-2256991.一种二氧化碳脉冲电弧焊接方法，使用以二氧化碳作为主成分的保护气体，进给焊 丝，并将流通峰值电流的峰值期间和流通基值电流的基值期间作为1脉冲周期来反复地进 行焊接，该二氧化碳脉冲电弧焊接方法的特征在于，上述峰值期间中对上述峰值电流进行恒流控制，并且通过使上述峰值电流进行振动而 在焊丝的前端形成熔滴，上述基值期间中通过短路过渡使该形成的熔滴向熔融池过渡， 通过对上述基值期间中的焊接电压进行恒压控制来进行电弧长控制。2.根据权利要求1所述的二氧化碳脉冲电弧焊接方法，其特征在于，上述进行振动的峰值电流的振幅及振动周期被设定为抑制熔滴的过热且溅射物不从 形成中的熔滴飞散的值。3.根据权利要求1或者2所述的二氧化碳脉冲电弧焊接方法，其特征在于， 上述进行振动的峰值电流的波形为矩形波状。4.根据权利要求1 3中任一项所述的二氧化碳脉冲电弧焊接方法，其特征在于， 上述峰值期间为按照焊丝的进给速度而设定的期间。5.根据权利要求1 4中任一项所述的二氧化碳脉冲电弧焊接方法，其特征在于， 上述基值期间为进行短路过渡之前继续的期间。6.根据权利要求1 4中任一项所述的二氧化碳脉冲电弧焊接方法，其特征在于， 上述基值期间由短路发生之前的短路待机期间和接着该短路待机期间的熔滴进行短路过渡的短路期间形成，上述短路待机期间中流通由电弧负载确定的第1基值电流，上述短路期间中流通从上 述第1基值电流的值开始随着时间经过而逐渐增加的第2基值电流。7.根据权利要求1 4中任一项所述的二氧化碳脉冲电弧焊接方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：西坂太志，惠良哲生，松下和宪，
申请(专利权)人：株式会社大亨，
类型：发明
国别省市：JP[日本]