自动电弧焊接方法技术

一种自动电弧焊接方法，包括当焊丝沿待焊物体间形成的坡口把两个待焊物体焊在一起时，根据焊缝、焊丝材料等等，通过计算连续地测出一个指标焊接电流，根据焊接电流、焊丝材料等等，通过计算连续地测出一个焊丝的指标进给速率，根据焊接电流、焊丝的进给速率及焊丝材料等等，通过计算连续地测出一个指标焊接电压，以及根据测出的各个指标值来自动控制焊接电流、焊丝的进给速率及焊接电压。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种焊丝作为熔化电极的，特别是当沿待焊物体间开的坡口的纵向将两待焊物体焊在一起时，这种可防止由于坡口根部间隙变化而产生的烧穿，并能稳定电弧。当用一种焊丝作为熔化电极沿待焊物体间形成的坡口的纵向将两待焊物体焊在一起时，这种焊接通常是在坡口的根部间隙为零时进行的，即两钝边互相挨着。特别是当进行自动电弧焊时，通常的惯例是严格控制坡口根部间隙值，使得根部间隙的最大值保持在1毫米。过大的根部间隙会导致未焊透和焊穿。实际上，由于机械加工精度的限制，在坡口纵向上根部间隙是避免不了的。习惯做法是，在待焊物体沿坡口焊在一起之前，在坡口的全长度上，把其根部间隙修正到允许的限度范围内，用手工焊接来填充有较大坡口根部间隙的部分。另外，必需增大钝边高度以避免烧穿。然而，大规模焊接之前，这样一种手工操作来填充根部间隙会导致整个焊接操作的效率降低。而且，如上所述为避免烧穿，必需增加坡口钝边高度。结果，当从待焊物体的第一面和第二面进行双面焊接时，在焊完第一面上形成的坡口后及焊接第二面形成的坡口之前必须修正第二个坡口，例如用刨削，直到第二个坡口底面达到第一坡口内形成的焊边，以便确保一个满意的熔深。这种情况下，就需要发展一种即使在坡口纵向上根部间隙发生变化，也可确保一个固定熔深的，在不增加钝边高度的情况下，这种方法可防止烧穿并稳定电弧，但这样一种还未曾提出过。因此，本专利技术的一个目的是提出一种即使在坡口纵向上根部间隙发生变化，也可确保一个固定熔深的，在不增加钝边高度的情况下，这种方法可防止烧穿并稳定电弧。具有本专利技术优点的一种包括以一个规定的进给速率大致垂直地通过喷嘴向两待焊物体间形成的坡口连续地送给作为熔化电极的焊丝使喷嘴与焊丝一起沿坡口的纵向连续移动;并且为熔丝提供一个规定的焊接电流和一个规定的焊接电压，使得焊丝端部同坡口之间产生一个电弧，由此，用弧热将待焊物体沿所述的坡口焊在一起;特征在于当沿坡口焊接待焊物体时，(a)在喷嘴前方沿它的移动方向连续地测量所述坡口根部间隙;(b)按照下列公式(1)计算一个指标焊接电流(I)，这个电流下的熔深与它的指标值相同I＝Io-KG (1)其中，I指标焊接电流，I0根部间隙为零时的焊接电流，K由熔深、保护气体种类、焊丝材料等等决定的常数，G坡口根部间隙值;(c)控制所述的焊接电流，使它与计算出的指标焊接电流相同。如果需要，上述方法包括下列步骤(d)按照下列公式(2)计算一个焊丝的指标进给速率(Vf)，这个速率下，所述焊丝从喷嘴端部伸出的长度与它的指标值相同Vf＝A·I+B·L·I2(2)其中，Vf焊丝的指标进给速率，I焊接电流，L焊丝伸出长度，A、B由保护气体种类、焊丝材料等等决定的常数;(e)控制焊丝的进给速率，使它与计算出的焊丝指标进给速率相同。如果需要，上述方法包括下列步骤(f)按照下列公式(3)计算一个指标焊接电压(Et)，这个电压下产生的电弧长度与它的指标值相同Et＝EL+Ea+Er(3)其中，Et指标焊接电压，EL焊丝伸出长度上产生的电压降，Ea电弧电压，Er相当于焊接电源的一个输出端与喷嘴间电阻及焊接电源的另一输出端与被焊物体间电阻总和的电阻产生的电压降，所述的EL、Ea及Er分别由下列对应的公式(4)到(6)来计算EL＝a·L·I-l·Vf/I (4)Ea＝Eo(I)+X·La(5)Er＝R·I (6)其中，L焊丝伸出长度，I焊接电流，Vf焊丝进给速率，a、b由保护气体种类、焊丝材料等等决定的常数，Eo(I)相当于阴极电压降与阳极电压降总和的电压降，X弧柱的电位梯度，La电弧长度，R相当于焊接电源的一个输出端与喷嘴间电阻及焊接电源另一输出端与被焊物体间电阻总和的电阻;(g)控制所述的焊接电压，使它与计算出的指标焊接电压相同。附图说明图1是表示本专利技术的第一个实施例的方框图;图2是表示本专利技术的第二和第三个实施例的方框图;图3是以熔深为参数，表示坡口根部间隙与焊接电流关系的曲线图;图4是表示一种坡口典型范例的横截面视图;图5是表示焊接电流、焊丝的进给速率、焊接电压及焊接速度间关系的曲线图。从上述观点出发，为发展一种，曾进行过广泛的研究。即使在沿坡口纵向上根部间隙发生变化，这种方法也可确保一个恒定的熔深，在不增加钝边高度的情况下防止烧穿并稳定电弧。结果得出过下列结论(1)如果发现焊接电流及根部间隙之间存在着同熔深有关的一定关系，那么通过测量坡口根部间隙，由计算可能确定一个指标焊接电流，这个电流下的熔深与它的指标值相同。(2)如果发现了焊接电流及焊丝进给速率之间存在着同焊丝伸出长度有关的一定关系，那么通过计算可能确定一个在上述指标焊接电流下焊丝的指标进给速率，在这个速率时，焊丝从喷嘴端部伸出的长度与它的指标值相同。(3)如果发现焊接电压、焊接电流及焊丝进给速率之间存在着同电弧长度有关的一定关系，那么通过计算可能确定一个在上述指标焊接电流及焊丝的指标进给速率下的指标焊接电压，在这个电压下的电弧长度与它的指标值相同。本专利技术建立在上述研究的基础之上。下面结合附图对本专利技术的第一个实施例进行详细描述。图1是表示本专利技术的第一个实施例的方框图。在图1中两个待焊物体1A和1B沿它们之间形成的坡口2焊在一起。由传输机构4使喷嘴3沿坡口2以规定的速度连续移动。喷嘴3可绕自身的中心轴在图1中A所示的方向上高速旋转。作为熔化电极的焊丝6相对于中心轴偏心地插入喷嘴3中。一个焊丝给送机构7通过喷嘴3大致垂直地连续向坡口2送给焊丝6。如后面所述，把来自焊接电源10的焊接电流加在待焊物体1A和1B及焊丝6之间，这个电流下产生的熔深与它的指标值相同，焊接电源10由第一控制装置5控制。由此在焊丝6与坡口2之间产生一个电弧，通过电弧热使待焊物体1A和1B沿坡口2焊在一起。喷嘴3端部附近安装的喷嘴(图中未表示出来)喷出的保护气体使坡口2与空气隔开。不用另作说明，本专利技术申请并不限于上述已知的旋转电弧焊接方法。在喷嘴3前方的电视摄象机11沿喷嘴3的移动方向(图1中B所示方向)连续地拍摄坡口2。电视摄象机固定在传输机构4上。图象处理机连续地测出对应于电视摄象机11拍摄信号的坡口2根部间隙值。将图象处理机测出的根部间隙数据输入后面将要描述的计算机。当待焊物体1A和1B沿坡口2焊在一起时，下列公式(1)输入用于计算指标焊接电流的计算机13，这个电流下产生的熔深与它的指标值相同I＝Io-KG (1)其中，I指标焊接电流，Io坡口根部间隙为零时的焊接电流，K由熔深、保护气体种类、焊丝材料等等决定的常数，G坡口根部间隙值。上述“Io”及“K”从输入机构14预先输入计算机13。计算机13给控制焊接电源10的第一控制装置5提供计算机结果，即指标焊接电流，在这个电流下的熔深与它的指标值相同。图3是以熔深为参数，表示坡口根部间隙值与焊接电流之间关系的曲线图。更具体地说，图3的曲线清楚地表明测量的实际根部间隙值与熔深为1mm、2mm及3mm对应的实际焊接电流之间存在着某种关系，因此证明上述公式(1)是正确的。现在，对按照本专利技术第一个实施例进行的两个待焊物体1A和1B沿坡口2焊在一起的情况进行描述。在喷嘴3绕着自身的中心轴高速旋转的同时，由传送机构4使喷嘴3沿坡口2连续地移动。将来自第一控制装置5控制的焊接电源10的焊接电流加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动电弧焊接方法，它包括：　　以一个规定的进给速率大致垂直地通过喷嘴向两个待焊物体间形成的坡口连续地供给作为熔化电极的焊丝；喷嘴与焊丝一起沿所述的坡口的长度方向连续移动；并且为焊丝提供一个规定的焊接电流和一个规定的焊接电压，使得焊丝端部与坡口之间产生一个电弧，由此用电弧热将待焊物体沿坡口焊在一起；　　特征在于：　　当沿所述坡口焊接焊物体时，　　（ａ）在喷嘴的前方沿它的移动方向连续地测量坡口根部间隙；　　（ｂ）按照下列公式（１）计算一个指标焊接电流（Ｉ），这个电流下的熔深与它的指标值相同：　　Ｉ＝Ｉ↓［０］－ＫＧ　　其中，Ｉ：指标焊接电流，　　Ｉ↓［０］：根部间隙为零时的焊接电流，　　Ｋ：由熔深、保护气体种类、焊丝材料等等决定的常数，　　Ｇ：坡口根部间隙值，　　（ｃ）控制所述的焊接电流，使它与计算出的指标焊接电流相同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杉谷祜司，西泰彦，
申请(专利权)人：日本钢管株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]