JPH01122669A

JPH01122669A - 消耗電極式アーク溶接方法

Info

Publication number: JPH01122669A
Application number: JP28013987A
Authority: JP
Inventors: Eizo Ide; 栄三井手; Hiroshi Fujimura; 藤村　浩史; Kobo Inoue; 弘法井上; Yasuo Kondo; 康夫近藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-11-05
Filing date: 1987-11-05
Publication date: 1989-05-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は消耗電極式アーク溶接方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法は第７図
に示すように、溶接トーチ０８のシールドクズ／ｌ１０
５内に１つの給電チップ０１シか設けていない。また給
電チップ０１を１つしか用いないために溶接電源０１９
も１つである。なお０５はシールドノズル、　　０１０
は導管、０１１は溶接ワイヤ、０１２は送給モータ、０
１３は送給ロール。

０１４はワイヤリー）ｖ、　　０１５はシールドガス。

０１６はアーク、０１７は被溶接材、０２０は溶接電圧
または電流の調整器である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のように溶接速度１２００〜１５００１ｍ１ｎ以上
の高速溶接において、正常なビードを形成するためには
上記溶接速度以下の低速溶接に比較して多くの溶金量と
多くの入熱を要するが、１電極によるアーク溶接では溶
金量、及び入熱量が不足するために高速溶接ができない
。この原因に対処するために、１電極トーチを複数個用
いる方法があるが、幾何学的に互いのトーチが干渉し合
って任意の電極配置が得にくいこと、及び溶接トーチの
セツティングが繁雑になることの溶接操作性が悪い。

更に、１つのアークに１つのシールドノズルが対応し、
アーク数すなわち電極数だけシールドノズルが必要であ
り、シールドガスが不経済である。

一方、近接したアーク相互には電磁力が働き。

これが原因でスパッタが発生するなどの問題を呈する。

〔問題点を解決す、るための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、複数のワイヤを
各々絶縁して溶接トーチに送給するワイヤ送給機構と、
同溶接トーチと、ピーク電源及びベース電源を各々専用
に設け、かつ各専用電源をスイッチング可能とする電源
装置からなるものである。すなわち、複数の溶接アーク
にパルス状の電流を供給するときベース電流のみの専用
ベース電源と、ピーク電流のみの専用ピーク電源と、こ
れらベース電源及びピーク電源からの電流をアークへ周
期的に供給するスイッチング装置とからなる溶接電源を
用いて溶接する消耗電極式アーク溶接において、相互に
電気的に絶縁した複数のワイヤを送給できるワイヤ送給
機構と、溶接トーチと、各消耗電極ごとにピーク電流の
ほゞピーク期間に相当する位相差ずつずらせる制御を行
う電源装置を有して溶接することを特徴とする消耗電極
式アーク溶接方法を提供するものである。

〔作用〕

本発明の消耗電極式アーク溶接方法は上記のような方法
となるので、アーク間及び各アークを流れる電流をパル
ス化し、ピーク電流が互いに重ならないようにして電流
が流れるアークに作用する電磁力は小さくなり、同電磁
力に起因するスパッタ発生を減少させることができる溶
接方法である。

〔実施例〕

以下２本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。第１図は本発明の一実施例に係る消耗電極式ア
ーク溶接装置の斜視図。第２図は本実施例に係る溶接ト
ーチの構成を示す縦断面図。第３図は本実施例に係る第
２図Ｉ−■矢視の側面図。第４図は本実施例に係る第２
図１ｖ−ＩＶ矢視の側面図。第５図は本実施例に係る電
源装置の回路図。第６図は本実施例に係る制御信号及び
溶接電流波形の説明図である。第１図において、１は給
電チップ、２は前記給電チッソ７，１と消耗電極（以下
、ワイヤ）１１を案内する銅パイプ８を接続する金具で
ある。５は導管１０を介してシールドガス１５を溶接部
近傍に噴出するシールドノズル、６は溶接トーチ、１０
は導管、１１はワイヤ、１２は送給モータ、　１８は送
給ローラ、１４はワイヤリール、１５はシールドがス。

１６はアーク、１７は被溶接材、１８は固定金具、１９
は溶接電源、２０は調整器、　２１１ｄ送給モ一タ速度
制御装置である。なお、第１図中に示す溶接電源の＋１
から出ているＡ、及び＋２から出ているＢは銅パイプ８
へ図示していないキャブタイヤケーブルによって接続さ
れ、同様にモータ速度制御装置２１から出ているＣ、Ｄ
、Ｅは各々送給モータ１２の制御駆動用に接続されるこ
とを示す。

第２〜４図における１は複数からなる給電チップ、８は
給電チップ１と銅パイプ８をろう付けする接手、５はシ
ールドノズル、４，７は電気絶縁物、８は銅パイプ、１
０は鋼管、２２は接続金具、２８はＯリング、２４は冷
却パイプから構成される溶接トーチである。

第５図のＴｒ１〜Ｔｒ６は電流の導通をスイッチングす
るトランジスタを示す。ここで１９ａはピーク電流を流
すピーク電源、１９ｂはベース電流を流すベース電源、
１９Ｃはピーク電源１９ａから供給される溶接電流をス
イッチングするトランジスタ群、１９ｄはベース電源か
ら供給される溶接電流をスイッチングするトランジスタ
群である。また＋１．＋２．＋８は第１図の溶接電源１
９の出力端子に対応するものである。

第６図は第５図で示したトランジスタ群１９００制御信
号ＩＰ１〜■ｐ３と、トランジスタ群１９ｄの制御信号
Ｉｎ１〜ＩＢ３及び溶接電流■１〜■３を示す。

第５図のＴｒｌのベース端子には本図のＩＰｌが。

同様にＴｒｌのベース端子にはＩＨ２が、更にＴｒ３の
ベース端子にはＩＰａで各々示す制御信号が印加されて
いる。また第５図に示すＴｒ４のベース端子には本図の
ＩＢｌが、同様にＴｒ５のベース端子にはＩＨ２が、更
にＴｒ６のベース端子にはＩＨ３で各々示す制御信号が
印加されている。本実施例では３電極の場合を示したが
、電極数が２以上の複数の場合も対処可能である。

次に使用について詳述すると。

１）ワイヤ１１は銅パイプ８の内部を通過し、給電チッ
プ１へ導かれる。

２）複数の銅パイプ８は各々電気的に絶縁されているた
め、溶接電源１９から独立に＋１．＋２、＋８の電気エ
ネルギーが供給される。

３）上記１）、　２）によってアーク１６が発生すると
き、溶接アーク１６及び溶融池を大気から保護するため
に、導管１０によってシールドガス１５をシールドノズ
ル５内へ導き、その後、外部へ放出する。

４）この結果、複数の独立した溶接アーク１６及びそれ
による溶融池を１つのシールドノズル５で保護すること
ができる。

５）複数のアーク１６（実施例では３個）が１つのシー
ルドノズル５内で発生するために、シールドガス／Ｌ１
５は冷却パイプ２４によシ水冷される。更に、ワイヤ１
１及び溶接電流の通路である銅パイプ８も前記同様に水
冷されている。

６）シかし、複数のアーク１６を同時に発生させると、
アーク１６は電流が流れている導体と見なされるからア
ーク相互間の距離に反比例し。

かつアーク１６を流れる電流の相乗積に比例する電磁力
がアーク１６に作用する。このときアーク１６を流れる
電流が同一方向のときは、アーク１６は各電極を頂点と
する多角形の中心方向へ偏向させられる。２電極の場合
は２極を結ぶ線分の中心方向へ偏向することは公知文献
で既知のことである。

７）この結果、ワイヤ１１の先端から被溶接材１７へ向
う移行溶滴ばその移行方向を偏向させられ、溶融池へ達
せずいわゆるスパッタとなるものもある。更に、Ｗ数の
溶接アーク１６によって形成された溶融池は溶接アーク
１Ｇが不規則に変動するため不安定になり、これが原因
で溶融池からスパッタが発生する。

８）このようなアーク現象及び溶融池の挙動に基づくス
パッタ発生を減少するために、第６図に示すような溶接
電流ｉ１．　Ｉ２．　Ｉ３を用いる。

９）溶接電流Ｉｌ、　Ｉ２．　Ｉ３は次のようにして得
られる。すなわち、第５図ＴｒＩ〜Ｔｒ３のベース端子
にＩＰｔ〜ＩＰａの制御信号を印加するとＴｒ１〜Ｔｒ
３の出力には第６図で示す■ｐ１〜ＩＰａと相似な波形
が得られる。同様に＋　　Ｔｒ４〜Ｔｒ６０ベース端子
にｌｌｌ１−　ＩＨ３の制御信号を印加するとＴｒ４〜
Ｔｒ６の出力には第６図に示すＩＢ１〜ＩＢ３と相似な
波形が得られる。

１０）また第５図で示す溶接電流■１はＴｒｌとＴｒ４
の出力電流の和、Ｉ２はＴｒｌとＴｒ５の出力電流の和
及びＩ３はＴｒ３とＴｒ６の出力電流の和である。

１１）前記によシエ１は制御信号Ｉｐ１と制御信号ＩＢ
１の和と相似な出力電流となシ第１図の＋１に相当する
。以下同様に＋　’２はＩＨ２とＩＨ２の和及びＩ３は
Ｉｐａとより３の和と相似な出力信号となる。

１２）　　１１．　Ｉ２．　Ｉ３は周期的にピーク電流
ＩＨとペース電流Ｉｔ、を繰返すが、３つのＩＨは時間
的に重ならないようにＩＰｔ　、　　ＩＨ２、ＩＨ３が
’Ｉ’ｒ１゜Ｔｒｌ　＋　Ｔｒ３に印加される。

１８）ベース電流Ｉｒ、の大きさはベース期間ＴＬに溶
接が不安定にならない最小値に選ばれる。

１４）このように溶接電流をパルス化し、ピーク電流Ｉ
Ｈが重ならないように、ピーク電流Ｉｕの通電期間ＴＨ
及びピーク電流ＩＨの位相を調整すれば、平均溶接電流
が同じでも、平均的な電磁力をパルス電流の方が非パル
ス電流による場合に比較し減少することができる。

１５）以上の結果、前述の原因によるスパッタが減少す
る。

１６）本発明のパルス電流によるスパッタ減少の効果は
アーク及びその近傍の高速度写真による観察でも認めら
れた。

〔発明の効果〕

以上、具体的に説明したように本発明においては、溶接
トーチのセット操作及びアーク点の狙いが容易であると
ともにシールドガスの節約ができ、ワイヤ送給量・入熱
分布・ワイヤ狙い位置が適正調整可能となり高速溶接が
図れる。

また、溶接電流をパルス化し、かつパルスのピーク電流
に位相差を設けてアーク相互の干渉によるスパッタ発生
を減少したことと、これまでに詳述した構成でもって安
価にできるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る消耗電極式アーク溶接
装置の斜視図、第２図は本実施例に係る溶接トーチの構
成を示す縦断面図、第８図は本実施例に係る第２図Ｉｆ
−Ｉ矢視の側面図。第４図は本実施例に係る第２図ＩＶ−ＩＶ矢視の側面図
、第５図は本実施例に係る電源装置の回路図、第６図は
本実施例に係る制御信号及び溶接電流波形の説明図、第
７図は従来の消耗電極式ガスシールドアーク溶接装置の
構成を部分断面で示す模式図である。１・・・給電チップ、２・・・金具、８・・・接手、５
・・・シールドノズル、６・・・溶接トーチ、４，７・
・・電気絶縁物、８・・・銅パイプ、１０・・・導管、
１１・・・ワイヤ、１２・・・送給モータ、１８・・・
送給ローラ、１４・・・ワイヤリール、１５・・・シー
ルドガス、　１６・・・アーク。１７・・・被溶接材、１８・・・固定金具、１９・・・
電源装置。２０・・・調整器、２１・・・送給モータ速度制御装置
、２２・・・接続金具、２８・・・０リング、２４・・
・冷却パイプ。

Claims

【特許請求の範囲】

複数の溶接アークにパルス状の電流を供給するとき、ベ
ース電流のみの専用ベース電源と、ピーク電流のみの専
用ピーク電源と、これらベース電源及びピーク電源から
の電流をアークへ周期的に供給するスイッチング装置と
からなる溶接電源を用いて溶接する消耗電極式アーク溶
接において、相互に電気的に絶縁した複数のワイヤを送
給できるワイヤ送給機構と、溶接トーチと、各消耗電極
ごとにピーク電流のほゞピーク期間に相当する位相差ず
つずらせる制御を行う電源装置とを有して溶接すること
を特徴とする消耗電極式アーク溶接方法。