熔化电极电弧焊接的缩颈检测时电流控制方法技术

本发明专利技术提供一种熔化电极电弧焊接的缩颈检测时电流控制方法，对从短路状态起重新发生电弧的前兆现象即熔滴的缩颈进行检测，若检测出该缩颈，则使在短路负荷中通电的焊接电流减少，在从重新发生电弧的时刻起经过了延迟期间(Tdr)的时刻，使焊接电流增加后在电弧负荷中进行通电，当焊接速度(Ws)小于基准速度(Wt)时，不管焊接速度(Ws)的值如何都使延迟期间(Tdr)设为固定(Tdi)，当焊接速度(Ws)为基准速度(Wt)以上时，使延迟期间(Tdr)根据焊接速度(Ws)的值而发生变化。这样，由于根据焊接速度(Ws)而延迟期间(Tdr)最佳化，因此即使焊接速度(Ws)发生变化，也能够获得良好的焊接品质。在对熔滴的缩颈进行检测来控制焊接电流的电弧焊接中，即使焊接速度发生变化也能够得到良好的焊接品质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在短路期间内对熔滴的缩颈进行检测，在即将重新发生电弧之前使焊接电流减少来降低溅射的发生的。
技术介绍
图4是重复短路期间Ts和电弧期间Ta的熔化电极电弧焊接的电流.电压波形图以及熔滴过渡图。该图(A)表示在熔化电极(以下称作焊丝I)中进行通电的焊接电流Iw随时间的变化，该图(B)表示对焊丝I与母材2之间施加的焊接电压Vw随时间的变化，该图(C) (E)表示熔滴Ia过渡的样子。以下，参照该图进行说明。在时刻tl t3的短路期间Ts内，焊丝I前端的熔滴Ia处于与母材2短路的状态，如该图㈧所示，焊接电流Iw逐渐增加，如该图⑶所示，由于焊接电压Vw处于短路状态，因此成为数V左右的较低的值。另外，如该图(C)所示，在时刻tl，熔滴Ia与母材2接触而进入短路状态。之后，如该图(D)所示，因在熔滴Ia中通电的焊接电流Iw而产生的电磁收缩力会导致在熔滴Ia上部发生缩颈lb。然后，该缩颈Ib快速前进，在时刻t3，如图(E)所示，熔滴Ia从焊丝I向熔池2a脱离，重新发生电弧3。若熔滴Ia发生缩颈lb，则在数百μ s左右的较短时间之后，短路解除，重新发生电弧3。即，该缩颈Ib成为短路解除的前兆现象。一旦发生缩颈lb，则由于焊接电流Iw的通电路径在缩颈部分变狭窄，因此缩颈部分的电阻值增大。该电阻值的增大，会在缩颈Ib前进后缩颈部分变得越窄而变得越大。因此，通过在短路期间Ts内对焊丝I.母材2之间的电阻值的变化进行检测，从而能够检测缩颈Ib的发生。该电阻值的变化，通过焊接电压Vw除以焊接电流Iw而计算出。另外,缩颈发生期间内的焊接电流Iw的变化,与焊接电压Vw的变化相比较小。因此，代替电阻值的变化，即使根据焊接电压Vw的变化也能够检测缩颈Ib的发生。作为具体的缩颈检 测方法，通过计算短路期间Ts内的电阻值或者焊接电压值Vw的变化率(微分值)，并判断该变化率已达到与之对应的预先规定的缩颈检测基准值，从而进行缩颈检测。另外，作为第2方法，如图(B)所示，通过计算在短路期间Ts内从发生缩颈发生之前的已稳定的短路电压值Vs开始上升的电压上升值Λ V，并判断在时刻t2该电压上升值AV已达到预先规定的缩颈检测基准值Vtn，从而进行缩颈检测。以下说明中，虽然针对缩颈检测方法为该第2方法的情况进行说明，但也可以是第I方法、或其他方法。关于在时刻t3重新发生电弧的检测，能够通过判断焊接电压Vw变成电弧判断值Vta以上来简单地进行。即，Vw < Vta的期间成为短路期间Ts，Vw彡Vta的期间成为电弧期间Ta。以下，将从在检测时刻t2 t3发生缩颈之后至重新发生电弧为止的期间称作缩颈检测期间Τη。接着，若在时刻t3重新发生电弧，则如图(A)所示，焊接电流Iw逐渐减少，如该图(B)所示，焊接电压Vw变为数十V左右的电弧电压值。在该电弧期间Ta内，通过电弧热等对焊丝I的前端进行溶融后形成熔滴la，并且对母材2进行溶融。一般，关于熔化电极电弧焊接，使用恒压特性的焊接电源。关于伴随短路的熔化电极电弧焊接，当焊接电流平均值(进给速度)低时，熔滴过渡形态变成短路过渡形态，当焊接电流平均值高时，熔滴过渡(droplet transfer)形态变成粗滴过渡(globular transfer)形态或者喷射过渡形态。在伴随短路的熔化电极电弧焊接中，当在时刻t3电弧3重新发生时的电流值Ia大时，由电弧3对熔池2a的压力(电弧力)变得非常大，产生大量的溅射。即，溅射发生量与重新发生电弧时的焊接电流值Ia大约成比例地增加。因此，为了抑制溅射的发生，需要使重新发生电弧生时的焊接电流值Ia变小，作为实现该目的的方法，过去提出了各种缩颈检测时电流控制方法，其中检测上述缩颈的发生来使焊接电流Iw减少以使重新发生电弧时的焊接电流值Ia变小。以下，针对这些现有技术进行说明。图5是搭载了现有技术的缩颈检测时电流控制方法的焊接电源的框图。以下，参照该图对各方框进行说明。电源主电路PM，将3相200V等商用电源(省略图示)作为输入,根据后述的误差放大信号Ea进行逆变控制等输出控制，并将输出电压Vo以及焊接电流Iw输出。该电源主电路PM具备:对商用电源进行整流的一次整流电路；对被整流后的直流进行平滑的电容器；将被平滑后的直流转换为高频交流的逆变电路；将高频交流降压为适合电弧焊接的电压值的变压器；对被降压后的高频交流进行整流的二次整流电路；对被整流后的直流进行平滑的电抗器；和基于上述误差放大信号Ea对逆变电路进行PWM调制控制的调制电路，但省略图示。晶体管TR以及电阻器R的并联电路被插入通电路径中，如后述，在缩颈检测时，晶体管TR成为截止状态，经过电阻器R进行通电，从而使焊接电流Iw急剧减少。焊丝I通过与进给电动机WM耦合的供给辊5的旋转从而被进给到供给焊接焊矩4内，在与母材2之间发生电弧3。对焊丝I与母材2之间施加焊接电压Vw，并以焊接电流Iw进行通电。缩颈检测电路ND，将焊接电压Vw作为输入，通过上述的缩颈检测方法来检测缩颈，并对在缩颈检测期间Tn内成为低电平的缩颈检测信号Nd进行输出。驱动电路DR，输出仅仅在该缩颈检测信号Nd成为低电平时使晶体管TR成为截止状态的驱动信号Dr。S卩，在缩颈检测期间Tn中，由于电阻器R被插入到通电路径中，因此通电路径电阻值变成十倍以上，焊接电流Iw急剧减少。在缩颈检测期间Tn以外的期间内，由于晶体管TR变成导通状态，因此电阻器R被短路，成为与通常的焊接电源相同的构成。延迟期间设定电路TDR将预先规定的延迟期间设定信号Tdr输出。上升期间设定电路TUR将预先规定的上升期间设定信号Tur输出。低缩颈电流设定电路MR将预先规定的低缩颈电流设定信号Imr输出。高电弧电流设定电路IHR将预先规定的高电弧电流设定信号Ihr输出。缩颈检测时电流控制电路NIC将上述的各设定信号Tdr、Tur、Imr, Ihr以及上述的缩颈检测信号Nd作为输入，并将由图6后述的电源特性切换信号Sw以及电流设定信号Ir输出。 电压设定电路VR，将预先规定的电压设定信号Vr输出。电流检测电路ID，对焊接电流Iw进行检测，并将电流检测信号Id输出。电压检测电路VD，对输出电压Vo进行检测，并将电压检测信号Vd输出。电压误差放大电路EV,对上述的电压设定信号Vr与上述的电压检测信号Vd之间的误差进行放大，并将电压误差放大信号Ev输出。电流误差放大电路EI，对上述的电流设定信号Ir与上述的电流检测信号Id之间的误差进行放大，并将电流误差放大信号Ei输出。电源特性切换电路SW，将上述的电源特性切换信号Sw作为输入，并在图6中后述的缩颈检测期间Tn+延迟期间Td+上升期间Tu内切换至b侧，将上述的电流误差放大信号Ei作为误差放大信号Ea进行输出，在除此以外的期间内切换至a侧，并将上述的电压误差放大信号Ev作为误差放大信号Ea进行输出。因此，切换至a侧的期间成为恒流特性期间，切换至b侧的期间成为恒压特性期间。进给速度设定电路FR，将预先规定的进给速度设定信号Fr输出。进给控制电路FC，将该进给速度设定信号Fr作为输入，并将用于以相当于该值的进给速度进给焊丝I的进给控制信号Fe输出给上述的进给电动机丽。图6是上述的焊接电源中的各信号的时序图。该图(A)表示焊接电流I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔化电极电弧焊接的缩颈检测时电流控制方法，该熔化电极电弧焊接以预先规定的进给速度进给熔化电极，并且在所述熔化电极与母材之间重复电弧发生状态和短路状态，所述熔化电极电弧焊接的缩颈检测时电流控制方法对从所述短路状态起电弧重新发生的前兆现象即熔滴的缩颈进行检测，若检测出该缩颈，则使在短路负荷中通电的焊接电流减少，在从所述电弧重新发生的时刻起经过了预先规定的延迟期间的时刻，使所述焊接电流增加并在电弧负荷中进行通电，该熔化电极电弧焊接的缩颈检测时电流控制方法的特征在于，当焊接速度小于预先规定的基准速度时，与所述焊接速度的值无关地将所述延迟期间设为固定，当所述焊接速度为所述基准速度以上时，使所述延迟期间根据所述焊接速度的值而发生变化。

【技术特征摘要】
2011.10.28 JP 2011-2374811.一种熔化电极电弧焊接的缩颈检测时电流控制方法，该熔化电极电弧焊接以预先规定的进给速度进给熔化电极，并且在所述熔化电极与母材之间重复电弧发生状态和短路状态，所述熔化电极电弧焊接的缩颈检测时电流控制方法对从所述短路状态起电弧重新发生的前兆现象即熔滴的缩颈进行检测，若检测出该缩颈，则使在短路负荷中通电的焊接电流减少，在从所述电弧重新发生的时刻起经过了预先规定...

【专利技术属性】
技术研发人员：井手章博，惠良哲生，
申请(专利权)人：株式会社大亨，
类型：发明
国别省市：