JPH0249829B2 - - Google Patents
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- JPH0249829B2 JPH0249829B2 JP56014285A JP1428581A JPH0249829B2 JP H0249829 B2 JPH0249829 B2 JP H0249829B2 JP 56014285 A JP56014285 A JP 56014285A JP 1428581 A JP1428581 A JP 1428581A JP H0249829 B2 JPH0249829 B2 JP H0249829B2
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- Japan
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- current
- current value
- welding
- value
- pulse
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
- B23K9/091—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
- B23K9/093—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits the frequency of the pulses produced being modulable
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はアーク溶接方法に係り、特にアルゴ
ン、ヘリウムなどの不活性ガスあるいは酸素、炭
酸ガスなどを不活性ガスに混合したガス中で消耗
電極を用いるガスシールドパルスアーク溶接方法
に関するものである。
ン、ヘリウムなどの不活性ガスあるいは酸素、炭
酸ガスなどを不活性ガスに混合したガス中で消耗
電極を用いるガスシールドパルスアーク溶接方法
に関するものである。
一般に、この種の溶接方法では、第１図に示す
ように溶接ワイヤが溶融して被溶接物へ移行する
現象が、ある電流値を境に不連続的に変化する。
この電流値は臨界電流値と呼ばれており、臨界電
流値以下では溶滴（ワイヤ先端から落ちる溶融金
属のこと。同図中の粒子数と同数）の大きさがワ
イヤ径以上の大塊となつて不規則（すなわち大き
く成長して落ちるタイミングが不規則）に移行す
る。しかし、臨界電流値以上になると溶滴が微細
化して落下するから、粒子数は増加し、比較的安
定なスプレー移行をするようになる。したがつて
安定な溶接を行うためには、臨界電流値以上で溶
接する必要があるが、被溶接物が比較的薄い板厚
の場合には入熱過多になり、満足な溶接物を得る
ことが不可能である。
ように溶接ワイヤが溶融して被溶接物へ移行する
現象が、ある電流値を境に不連続的に変化する。
この電流値は臨界電流値と呼ばれており、臨界電
流値以下では溶滴（ワイヤ先端から落ちる溶融金
属のこと。同図中の粒子数と同数）の大きさがワ
イヤ径以上の大塊となつて不規則（すなわち大き
く成長して落ちるタイミングが不規則）に移行す
る。しかし、臨界電流値以上になると溶滴が微細
化して落下するから、粒子数は増加し、比較的安
定なスプレー移行をするようになる。したがつて
安定な溶接を行うためには、臨界電流値以上で溶
接する必要があるが、被溶接物が比較的薄い板厚
の場合には入熱過多になり、満足な溶接物を得る
ことが不可能である。
このため、第２図に示すようにパルス電流を直
流電流に重畳させる方法が行われている。この方
法では、ベース電流値IBを臨界電流値以下にし、
ピーク電流値IPを臨界電流値以上にすることによ
つて溶滴の移行をスムーズにし、かつ溶接電流の
平均値Inを低くして被溶接物への入熱量を少なく
して良好な溶接部を得ようとするものである。
流電流に重畳させる方法が行われている。この方
法では、ベース電流値IBを臨界電流値以下にし、
ピーク電流値IPを臨界電流値以上にすることによ
つて溶滴の移行をスムーズにし、かつ溶接電流の
平均値Inを低くして被溶接物への入熱量を少なく
して良好な溶接部を得ようとするものである。
しかし、従来のパルスアーク溶接法および装置
は、出力電流の制御にサイリスタを用いる方式の
ため、出力電流波形はおのずから制御されてしま
い、最適な溶接電流波形で溶接することが困難で
ある。すなわち、従累の装置はサイリスタ素子に
よる位相制御がほとんどで、そのパルス周波数は
第３図に示すように一次電源周波数に対応し、
50／60Hzまたはその整数倍の周波数しか出力でき
ず、ピーク電流値IPの立ち上がり速度も限定され
てしまう。またピーク電流値を変えるとピーク電
流時間TPも変化してしまうので、非常に限定さ
れた波形しか出力できない。また溶接電流の平均
値Inを変える場合には、ピーク電流値IP（あるい
はピーク電圧値）とベース電流値IB（あるいはベ
ース電圧値）をそれぞれ個々に調整しなければな
らないといつた実用上の問題点もある。
は、出力電流の制御にサイリスタを用いる方式の
ため、出力電流波形はおのずから制御されてしま
い、最適な溶接電流波形で溶接することが困難で
ある。すなわち、従累の装置はサイリスタ素子に
よる位相制御がほとんどで、そのパルス周波数は
第３図に示すように一次電源周波数に対応し、
50／60Hzまたはその整数倍の周波数しか出力でき
ず、ピーク電流値IPの立ち上がり速度も限定され
てしまう。またピーク電流値を変えるとピーク電
流時間TPも変化してしまうので、非常に限定さ
れた波形しか出力できない。また溶接電流の平均
値Inを変える場合には、ピーク電流値IP（あるい
はピーク電圧値）とベース電流値IB（あるいはベ
ース電圧値）をそれぞれ個々に調整しなければな
らないといつた実用上の問題点もある。
ところで、トランジスタを制御素子とした溶接
電源を用いて、周波数を任意に変えてアークおよ
び溶滴移行の安定性を確保し、同一入熱量で溶込
み深さを増加させることを目的とする方法があ
る。しかしこの方法では、第４図に示すように、
溶滴がパルス周期と完全に同期できるのは（同
図、直線関係部分）約300Hzまでで、それ以上で
は同期させることが不可能であつた。
電源を用いて、周波数を任意に変えてアークおよ
び溶滴移行の安定性を確保し、同一入熱量で溶込
み深さを増加させることを目的とする方法があ
る。しかしこの方法では、第４図に示すように、
溶滴がパルス周期と完全に同期できるのは（同
図、直線関係部分）約300Hzまでで、それ以上で
は同期させることが不可能であつた。
本発明は上述の事柄に鑑みなされたもので、不
活性ガスあるいは不活性ガスに酸素、炭酸ガス等
を添加した混合ガスのシールドガス中で、消耗電
極を用いて溶接するパルスアーク溶接方法におい
て、非常に低い電流（例えば50A）から高溶接電
流域（例えば600A）までの広範囲な溶接条件の
中で、どの条件でも常に最適な溶接電流波形を出
力して、１回のパルスで１個の溶滴を確実に移行
せしめ、かつ低騒音のパルスアーク溶接方法を提
供することを目的とする。
活性ガスあるいは不活性ガスに酸素、炭酸ガス等
を添加した混合ガスのシールドガス中で、消耗電
極を用いて溶接するパルスアーク溶接方法におい
て、非常に低い電流（例えば50A）から高溶接電
流域（例えば600A）までの広範囲な溶接条件の
中で、どの条件でも常に最適な溶接電流波形を出
力して、１回のパルスで１個の溶滴を確実に移行
せしめ、かつ低騒音のパルスアーク溶接方法を提
供することを目的とする。
上記目的を達成する為、本発明は臨界電流値よ
り小さいベース電流値IBなる直流成分にオン時間
がTP、オフ時間がTBで規定されたパルス電流が
重畳され、時間TPに臨界電流値より大きいピー
ク電流値IPなる溶接電流を流し、溶接条件に応じ
てIP，TPもしくはTBを適宜選定し、平均電流In
を制御する方法であつて、１パルス１溶滴移行せ
しめる、IP K（Ｋ＝1.9〜2.5）とTPとの積が一定と
なる条件下でIPとTPを定め、かつ、平均電流Inが
臨界電流値を超えたならベース電流値IBを臨界電
流値以下に維持しつつこのIB値を現時点より大き
な値にするようにしたものである。
り小さいベース電流値IBなる直流成分にオン時間
がTP、オフ時間がTBで規定されたパルス電流が
重畳され、時間TPに臨界電流値より大きいピー
ク電流値IPなる溶接電流を流し、溶接条件に応じ
てIP，TPもしくはTBを適宜選定し、平均電流In
を制御する方法であつて、１パルス１溶滴移行せ
しめる、IP K（Ｋ＝1.9〜2.5）とTPとの積が一定と
なる条件下でIPとTPを定め、かつ、平均電流Inが
臨界電流値を超えたならベース電流値IBを臨界電
流値以下に維持しつつこのIB値を現時点より大き
な値にするようにしたものである。
とりわけアルミニウム合金の溶接にあたつて
は、パルス電流値Pの立上がり開始から立下がり
開始までの時間Ｔを0.2ms≦Ｔ≦4msとし、かつ
前記TU，TD夫々を0.1ms≦TU，TD≦4msとする
ことが好ましい。
は、パルス電流値Pの立上がり開始から立下がり
開始までの時間Ｔを0.2ms≦Ｔ≦4msとし、かつ
前記TU，TD夫々を0.1ms≦TU，TD≦4msとする
ことが好ましい。
本発明は上記解決手段により、１パルスで１個
の溶滴を確実に移行せしめることが可能となる。
の溶滴を確実に移行せしめることが可能となる。
また、後述の通り溶接電流（平均電流）値が臨
界電流値を超えるといわゆるスプレー移行現象が
発生する。これは１パルス１溶滴に反し１パルス
で多溶滴が移行する現象である。この場合でも本
発明はIB値自体は臨界電流値以下にとどまらせる
が、それだけでなくIB値を現状値よりも大きくす
ることが特徴である。現状値とは、ドロツプ移行
の溶接電流域で設定した値を意味する。すなわち
平均電流値が臨界電流値以下のときに設定したIB
値よりも大きくすることを意味する。これにより
アーク音の低減にも効を奏することになる。
界電流値を超えるといわゆるスプレー移行現象が
発生する。これは１パルス１溶滴に反し１パルス
で多溶滴が移行する現象である。この場合でも本
発明はIB値自体は臨界電流値以下にとどまらせる
が、それだけでなくIB値を現状値よりも大きくす
ることが特徴である。現状値とは、ドロツプ移行
の溶接電流域で設定した値を意味する。すなわち
平均電流値が臨界電流値以下のときに設定したIB
値よりも大きくすることを意味する。これにより
アーク音の低減にも効を奏することになる。
以下本発明の実施例を第５図〜第１９図により
説明する。
説明する。
第５図はパルス電流波形の定義図であつて、IP
はピーク電流値、TPはピーク電流時間（オン時
間）、IBはベース電流値、TBはベース電流時間
（オフ時間）、Inは溶接電流の平均値（以下、平均
電流という）である。この時、平均電流値Inは次
式で表わすことができる。
はピーク電流値、TPはピーク電流時間（オン時
間）、IBはベース電流値、TBはベース電流時間
（オフ時間）、Inは溶接電流の平均値（以下、平均
電流という）である。この時、平均電流値Inは次
式で表わすことができる。
In＝IP・TP＋IB・TB／TP＋TB
以下パルス電流因子IP，TP，IB，TBが溶滴移
行、アークの安定性、溶接部の品質におよぼす影
響についてアルミニウム合金の溶接を例に述べ
る。
行、アークの安定性、溶接部の品質におよぼす影
響についてアルミニウム合金の溶接を例に述べ
る。
第６図は平均電流値In及び入熱を一定としてピ
ーク電流値IPの溶接部の結晶粒径におよぼす影響
を示したものである。結晶粒径は中央部３mm位置
（図示Ａ）での一次晶の数より測定したものであ
る。ピーク電流値IPが大きくなるにつれて結晶粒
径は微細化する傾向を示している。またTP／TB
が小さくなるにつれても結晶粒径は微細化する。
ーク電流値IPの溶接部の結晶粒径におよぼす影響
を示したものである。結晶粒径は中央部３mm位置
（図示Ａ）での一次晶の数より測定したものであ
る。ピーク電流値IPが大きくなるにつれて結晶粒
径は微細化する傾向を示している。またTP／TB
が小さくなるにつれても結晶粒径は微細化する。
第７図はこの時の溶接ビーム断面マクロ組織を
示したものである。このように溶接部の強度、特
に耐割れ性に重大な影響をおよぼす結晶粒径を微
細化するためには、少なくともピーク電流値IPを
300A、望ましくは350A以上にする必要がある。
示したものである。このように溶接部の強度、特
に耐割れ性に重大な影響をおよぼす結晶粒径を微
細化するためには、少なくともピーク電流値IPを
300A、望ましくは350A以上にする必要がある。
第８図は、溶滴が確実に１パルスで移行するた
めのピーク電流値IPとピーク電流時間TPとの関係
を、高速度シネカメラで撮影したアーク現象の観
察から求めたものであり、常用対数による両対数
にて示してある。
めのピーク電流値IPとピーク電流時間TPとの関係
を、高速度シネカメラで撮影したアーク現象の観
察から求めたものであり、常用対数による両対数
にて示してある。
図において、線分イより下のＡの領域はエネル
ギの入力不足で１パルスで確実に溶滴が移行せ
ず、溶滴の大きさがワイヤ径の２〜４倍となりワ
イヤ先端の溶滴がその大きさによつてふらつくか
らアークが不安定となる領域である。線分ロより
上のＢ領域は入力過多で数個溶滴が移行したり、
溶接ワイヤ先端がアメ状になつてむち打ち現象に
似た様相を呈してスパツタが多く発生し、アーク
が不安定になる領域である。ワイヤ径1.4mmの場
合、Ｃの領域が１パルスで確実に溶滴が１個移行
する適正な範囲である。
ギの入力不足で１パルスで確実に溶滴が移行せ
ず、溶滴の大きさがワイヤ径の２〜４倍となりワ
イヤ先端の溶滴がその大きさによつてふらつくか
らアークが不安定となる領域である。線分ロより
上のＢ領域は入力過多で数個溶滴が移行したり、
溶接ワイヤ先端がアメ状になつてむち打ち現象に
似た様相を呈してスパツタが多く発生し、アーク
が不安定になる領域である。ワイヤ径1.4mmの場
合、Ｃの領域が１パルスで確実に溶滴が１個移行
する適正な範囲である。
IP≧800Aでは、IP＝800AにおけるTPの適正範
囲が、0.2msから、長くとつても0.5msであり、
したがつて800A／0.2〜0.5msの非常に速い立ち
上がりが必要でありこれを実現する為には電源の
内部インピーダンスを非常に低くしなければなら
ずその回路構成は複数にせざるを得ず、トランジ
スタ使用の溶接機としては実用的構成ではない。
またアーク音も強くなつて溶接作業上問題とな
る。
囲が、0.2msから、長くとつても0.5msであり、
したがつて800A／0.2〜0.5msの非常に速い立ち
上がりが必要でありこれを実現する為には電源の
内部インピーダンスを非常に低くしなければなら
ずその回路構成は複数にせざるを得ず、トランジ
スタ使用の溶接機としては実用的構成ではない。
またアーク音も強くなつて溶接作業上問題とな
る。
また線分イとロの間でかつIP≦300Aの領域で
は１パルスで１溶滴移行する領域であるが溶接部
の結晶粒が大きくなり強度上問題となる。このこ
とを第１９図にて更に説明する。第１９図はピー
ク電流値IPと溶接部の結晶粒径との関係を示した
ものである。結晶粒径はピーク電流が大きくなる
につれて微細化する傾向を示している。結晶粒径
と溶接部の強度（特に耐割れ性）とは密接な関係
があり、例えば第１９図のピーク電流IP＝430A
（結晶粒径約0.18mm）とIP＝230A（結晶粒径約0.35
mm）の条件で逆ホールドクラフト法による割れ試
験を行つた場合、IP＝430Aの方がIP＝230Aより
も約1.5倍耐割れ性が優れていた。この割れ試験
では、ピーク電流IPが300A以上ではほぼ同様の
結果が得られた。
は１パルスで１溶滴移行する領域であるが溶接部
の結晶粒が大きくなり強度上問題となる。このこ
とを第１９図にて更に説明する。第１９図はピー
ク電流値IPと溶接部の結晶粒径との関係を示した
ものである。結晶粒径はピーク電流が大きくなる
につれて微細化する傾向を示している。結晶粒径
と溶接部の強度（特に耐割れ性）とは密接な関係
があり、例えば第１９図のピーク電流IP＝430A
（結晶粒径約0.18mm）とIP＝230A（結晶粒径約0.35
mm）の条件で逆ホールドクラフト法による割れ試
験を行つた場合、IP＝430Aの方がIP＝230Aより
も約1.5倍耐割れ性が優れていた。この割れ試験
では、ピーク電流IPが300A以上ではほぼ同様の
結果が得られた。
第８図からIPの上限は800A、第１９図からIPの
下限は300Aとなり、このことからピーク電流IP
の適正範囲は、本実施例において300A≦IP≦
800Aである。またその時１パルスで１溶滴移行
するためのピーク電流時間TPは、IP＝300Aでは
1.5ms≦TP300≦4ms、IP＝800Aでは0.2ms≦TP800
≦0.5msとなる。したがつてTPの適正範囲は
0.2ms≦TP≦4msとなり、また図中線分イおよび
線分ニで示した適正範囲の下限値および上限値は
IP K×TP＝Ｃ（但し、ｋ＝1.9〜2.5（例えばSUS304
でワイヤ径0.9mmならｋ＝1.9、アルミニウムでワ
イヤ径1.6mmならｋ＝2.5）、ｋはワイヤ径、材質
によつて決定される定数だが、とりうる範囲が
1.9〜2.5と狭く、ワイヤ材質やワイヤ径では実質
的にほとんど差異がない。Ｃもワイヤ径、ワイヤ
材質で決まる定数である。）で表わすことができ、
すなわちIP KとTPの積は一定となる。例えば図中
線分イはIP 2.0543×TP＝184012となり、図中線分
ロはIP 2.12×TP＝714114.7となる。この式は本発
明者等の鋭意検討して得たものであり、ｋ値はワ
イヤの熱伝導率にのみ左右される定数である。要
するに本発明者は１パルス１溶滴移行に際しては
IPとTPとの間に一定の関係があることを究明した
のであり、従来存在しなかつた考え方である。ア
ーク溶接のワイヤは材質、径共に規格化されてお
り、ワイヤ材質もワイヤ径も限られている。この
範囲の全てを検討したところワイヤ材質上はステ
ンレス、軟鋼、アルミニウムの順にｋ値は大きく
なり、またワイヤ径が大きくなる程ｋ値は大きく
なる。従つて常用されるアーク溶接用ワイヤ中最
もｋ値の小さいものはワイヤ最小径0.9mmにおけ
るステレンスワイヤの場合で、これが1.9になる。
一方、最もｋ値の大きいものはワイヤ径の内、ア
ーク溶接に常用される最大径とされる1.6mmにお
けるアルミニウムワイヤの場合であり、これが
2.5となる。
下限は300Aとなり、このことからピーク電流IP
の適正範囲は、本実施例において300A≦IP≦
800Aである。またその時１パルスで１溶滴移行
するためのピーク電流時間TPは、IP＝300Aでは
1.5ms≦TP300≦4ms、IP＝800Aでは0.2ms≦TP800
≦0.5msとなる。したがつてTPの適正範囲は
0.2ms≦TP≦4msとなり、また図中線分イおよび
線分ニで示した適正範囲の下限値および上限値は
IP K×TP＝Ｃ（但し、ｋ＝1.9〜2.5（例えばSUS304
でワイヤ径0.9mmならｋ＝1.9、アルミニウムでワ
イヤ径1.6mmならｋ＝2.5）、ｋはワイヤ径、材質
によつて決定される定数だが、とりうる範囲が
1.9〜2.5と狭く、ワイヤ材質やワイヤ径では実質
的にほとんど差異がない。Ｃもワイヤ径、ワイヤ
材質で決まる定数である。）で表わすことができ、
すなわちIP KとTPの積は一定となる。例えば図中
線分イはIP 2.0543×TP＝184012となり、図中線分
ロはIP 2.12×TP＝714114.7となる。この式は本発
明者等の鋭意検討して得たものであり、ｋ値はワ
イヤの熱伝導率にのみ左右される定数である。要
するに本発明者は１パルス１溶滴移行に際しては
IPとTPとの間に一定の関係があることを究明した
のであり、従来存在しなかつた考え方である。ア
ーク溶接のワイヤは材質、径共に規格化されてお
り、ワイヤ材質もワイヤ径も限られている。この
範囲の全てを検討したところワイヤ材質上はステ
ンレス、軟鋼、アルミニウムの順にｋ値は大きく
なり、またワイヤ径が大きくなる程ｋ値は大きく
なる。従つて常用されるアーク溶接用ワイヤ中最
もｋ値の小さいものはワイヤ最小径0.9mmにおけ
るステレンスワイヤの場合で、これが1.9になる。
一方、最もｋ値の大きいものはワイヤ径の内、ア
ーク溶接に常用される最大径とされる1.6mmにお
けるアルミニウムワイヤの場合であり、これが
2.5となる。
以上をもとめると、溶滴の移行を支配している
のはピーク電流値とピーク電流時間であり、１回
のパルスで溶滴を確実に１つ移行させるにはピー
ク電流IPとピーク電流時間TPをIP K・TP＝Ｃなる
関係になるよう設定することが必要である。換言
すれば、IP KとTPの積が一定となるようなIPとTP
の組合わせならばいずれも１パルスで１溶滴移行
を確実に行わせてスパツタのない安定した溶接を
行うことができる。
のはピーク電流値とピーク電流時間であり、１回
のパルスで溶滴を確実に１つ移行させるにはピー
ク電流IPとピーク電流時間TPをIP K・TP＝Ｃなる
関係になるよう設定することが必要である。換言
すれば、IP KとTPの積が一定となるようなIPとTP
の組合わせならばいずれも１パルスで１溶滴移行
を確実に行わせてスパツタのない安定した溶接を
行うことができる。
第９図はこの関係に基づき、IP＝600A，TP＝
0.5ms（すなわち第８図の領域Ｃ内に位置する）
の条件で溶接を行つた時の電磁オシログラフで記
録した溶接電流Ｉ、電圧を示す。溶滴が移行す
ると瞬間的にアーク長が長くなり、アーク電圧が
上昇するのでオシロ波形から溶滴が移行した時期
が確認できる。
0.5ms（すなわち第８図の領域Ｃ内に位置する）
の条件で溶接を行つた時の電磁オシログラフで記
録した溶接電流Ｉ、電圧を示す。溶滴が移行す
ると瞬間的にアーク長が長くなり、アーク電圧が
上昇するのでオシロ波形から溶滴が移行した時期
が確認できる。
また第１０図はアーク現象観察による溶滴の移
行形態を示したものであるが、実際に確認してみ
ると第９図の結果を裏付けるものとなり、１パル
スで溶滴が確実に１個移行しているのがわかる。
すなわち第９図のホの位置でピークが終わつた時
点を第１０図のコマ数１の開始とすると、第９図
のピークへの位置でコマ数11以降の溶滴落下に対
応する。
行形態を示したものであるが、実際に確認してみ
ると第９図の結果を裏付けるものとなり、１パル
スで溶滴が確実に１個移行しているのがわかる。
すなわち第９図のホの位置でピークが終わつた時
点を第１０図のコマ数１の開始とすると、第９図
のピークへの位置でコマ数11以降の溶滴落下に対
応する。
このような溶滴の移行はピーク電流値IPとピー
ク電流時間TPによつて支配されることが明らか
となつた。このことから、ベース電流値IBはアー
クを安定に維持できるだけの低い電流値（例えば
20〜50A）に設定することが可能となり、平均溶
接電流Inを低くして、母材への入熱過多を防ぐこ
とができる。
ク電流時間TPによつて支配されることが明らか
となつた。このことから、ベース電流値IBはアー
クを安定に維持できるだけの低い電流値（例えば
20〜50A）に設定することが可能となり、平均溶
接電流Inを低くして、母材への入熱過多を防ぐこ
とができる。
以上述べた結果から、第１１図に示すようにピ
ーク電流値IP、ピーク電流時間TP、ベース電流値
IBを一定の値に設定し、ベース電流時間TBを調整
することにより平均電流Inを変えることが可能で
あり、いずれの溶接電流でも最適なパルス波形を
得ることができる。
ーク電流値IP、ピーク電流時間TP、ベース電流値
IBを一定の値に設定し、ベース電流時間TBを調整
することにより平均電流Inを変えることが可能で
あり、いずれの溶接電流でも最適なパルス波形を
得ることができる。
以上述べたように、ベース電流時間TBを変更
するだけで平均電流Inを調整できる簡単で効果的
な方法を確立したが、ワイヤ送給速度Wfとベー
ス電流時間TBとを関連づけることによつて、さ
らに容易に平均電流Inを調整することができる。
するだけで平均電流Inを調整できる簡単で効果的
な方法を確立したが、ワイヤ送給速度Wfとベー
ス電流時間TBとを関連づけることによつて、さ
らに容易に平均電流Inを調整することができる。
第１２図は平均溶接電流Inとベース電流時間
TBとの関係を求めて常用対数による両対数でま
とめた図である。この時ベース電流値IB＝50A、
ピーク電流値IP＝600A、ピーク電流時間TP＝
0.5msとした。一方平均溶接電流Inとワイヤ送給
速度Wfとの間には第１３図に示すような比例関
係があるので、ここからワイヤ送給速度Wfとベ
ース電流時間TBとの関係を求めると第１４図の
ようになる。第１４図は常用対数による両対数で
示してある。したがつて、あらかじめ第１４図の
ようなワイヤ送給速度Wfとベース電流時間TBと
の関係を設定することによつて、ベース電流時間
TBを変更するだけで平均溶接電流Inを変えるこ
とができると時に、その時の平均電流Inに見合つ
た最適ワイヤ送給速度を確保でき、調整が非常に
簡単になる。
TBとの関係を求めて常用対数による両対数でま
とめた図である。この時ベース電流値IB＝50A、
ピーク電流値IP＝600A、ピーク電流時間TP＝
0.5msとした。一方平均溶接電流Inとワイヤ送給
速度Wfとの間には第１３図に示すような比例関
係があるので、ここからワイヤ送給速度Wfとベ
ース電流時間TBとの関係を求めると第１４図の
ようになる。第１４図は常用対数による両対数で
示してある。したがつて、あらかじめ第１４図の
ようなワイヤ送給速度Wfとベース電流時間TBと
の関係を設定することによつて、ベース電流時間
TBを変更するだけで平均溶接電流Inを変えるこ
とができると時に、その時の平均電流Inに見合つ
た最適ワイヤ送給速度を確保でき、調整が非常に
簡単になる。
さらに平均電流Inが臨界電流値以上の領域（ス
プレイ移行の溶接電流領域）ではベース電流IBの
時間（ベース電流時間TB）が短かくなり、パル
ス周波数が高くなるため、かなり大きなアーク音
を出す。この場合はベース電流値IBを臨界電流値
より低い範囲で大きくすると平均電流値Inは増大
し、ベース電流時間TBが長くなつてアーク音は
低域に移行するのでアーク音は小さくなる。
プレイ移行の溶接電流領域）ではベース電流IBの
時間（ベース電流時間TB）が短かくなり、パル
ス周波数が高くなるため、かなり大きなアーク音
を出す。この場合はベース電流値IBを臨界電流値
より低い範囲で大きくすると平均電流値Inは増大
し、ベース電流時間TBが長くなつてアーク音は
低域に移行するのでアーク音は小さくなる。
第１５図はこの具体例を示したもので、140A
以下ではベース電流IB＝50Aとし、それ以上の電
流ではIB＝130Aに切換える。IB＝50Aの場合、溶
接電流200Aではベース電流時間TB＝1.4msとな
る。したがつてパルス周波数（１／TP＋TB）は526 Hzとなるが、IB＝130Aに切換えた場合溶接電流
200Aにおけるベース電流時間はTB＝3msとなり、
パルス周波数は285Hzで、IB＝50Aの場合の約1/2
の周波数となりアーク音を大幅に低減できる。こ
の場合、ベース電流IBを臨界電流以上にすると、
溶滴はパルス周期と無関係に移行するようになる
ので、好ましくない。
以下ではベース電流IB＝50Aとし、それ以上の電
流ではIB＝130Aに切換える。IB＝50Aの場合、溶
接電流200Aではベース電流時間TB＝1.4msとな
る。したがつてパルス周波数（１／TP＋TB）は526 Hzとなるが、IB＝130Aに切換えた場合溶接電流
200Aにおけるベース電流時間はTB＝3msとなり、
パルス周波数は285Hzで、IB＝50Aの場合の約1/2
の周波数となりアーク音を大幅に低減できる。こ
の場合、ベース電流IBを臨界電流以上にすると、
溶滴はパルス周期と無関係に移行するようになる
ので、好ましくない。
本実施例では、前述の目的達成のため、第１６
図のようにトランジスタのアナログ制御による電
源を用い得る。第１６図において１は整流器、２
はトランジスタ、３はコントローラ、４は信号設
定器、５は溶接検出器である。また６はワイヤ、
７は被溶接物、８は送給モータである。このよう
な構成により溶接ワイヤ６と被溶接物７との間
に、前述のような波形が出力される。
図のようにトランジスタのアナログ制御による電
源を用い得る。第１６図において１は整流器、２
はトランジスタ、３はコントローラ、４は信号設
定器、５は溶接検出器である。また６はワイヤ、
７は被溶接物、８は送給モータである。このよう
な構成により溶接ワイヤ６と被溶接物７との間
に、前述のような波形が出力される。
また、前述のピーク電流値IPとピーク電流時間
TPの関係が確保することができれば、第１７図
のようにベース電流出力回路とピーク電流出力回
路を設け、トランジスタ２をスイツチング制御す
る方式でも本発明の目的は達成される。
TPの関係が確保することができれば、第１７図
のようにベース電流出力回路とピーク電流出力回
路を設け、トランジスタ２をスイツチング制御す
る方式でも本発明の目的は達成される。
第１７図において９はベース電流用整流器、１
０はベース電流用コントローラで外部特性を適正
値に設定する。
０はベース電流用コントローラで外部特性を適正
値に設定する。
第１８図は本発明の施行例を示す。1.4mmφの
溶接ワイヤを用いて、板厚1.6mmのアルミニウム
合金板の突合せ溶接を行つた場合のビード外観を
示したものである。この時の溶接条件は平均溶接
電流In＝54A、ピーク電流値IP＝600A、ピーク電
流時間TP＝0.5ms、ベース電流値IB＝400A、ベー
ク電流時間TB＝70msである。
溶接ワイヤを用いて、板厚1.6mmのアルミニウム
合金板の突合せ溶接を行つた場合のビード外観を
示したものである。この時の溶接条件は平均溶接
電流In＝54A、ピーク電流値IP＝600A、ピーク電
流時間TP＝0.5ms、ベース電流値IB＝400A、ベー
ク電流時間TB＝70msである。
図からわかるように、外観のきわめて良いビー
ドが得られた。
ドが得られた。
以上述べたように本実施例によれば、従来不可
能であつた、太径ワイヤ（1.4〜1.6mmφ）を用い
て0.8〜1.6mmｔの薄板アルミニウムの溶接から中
厚板（６〜12mm）の溶接まで広範囲に亘つて、非
常に安定したアークとスムーズな溶滴の移行を行
なうことができ、このために高品質の溶接部が得
られ、また平均溶接電流の調整が非常に簡単にで
きる。
能であつた、太径ワイヤ（1.4〜1.6mmφ）を用い
て0.8〜1.6mmｔの薄板アルミニウムの溶接から中
厚板（６〜12mm）の溶接まで広範囲に亘つて、非
常に安定したアークとスムーズな溶滴の移行を行
なうことができ、このために高品質の溶接部が得
られ、また平均溶接電流の調整が非常に簡単にで
きる。
以上述べたように本発明によればピーク電流
IP、ピーク電流の立上がり開始から立下がり開始
までの時間TP、およびこれらの積（IP×TP）を
適正な値にして１パルスで確実に１個の溶滴を移
行せしめることが可能となり、しかも低騒音のパ
ルスアーク溶接が可能となる。
IP、ピーク電流の立上がり開始から立下がり開始
までの時間TP、およびこれらの積（IP×TP）を
適正な値にして１パルスで確実に１個の溶滴を移
行せしめることが可能となり、しかも低騒音のパ
ルスアーク溶接が可能となる。
第１図はガスシールドアーク溶接法の基本説明
図、第２図は同じく従来のピーク電流及びベース
電流の関係特性図、第３図は従来法によるパルス
周波数の特性図、第４図は同じく従来の周波数と
溶滴移行回数との関係特性図、第５図はピーク電
流、ベース電流、平均電流、ピーク電流時間、ベ
ース電流時間の定義図、第６図はピーク電流の溶
接部の結晶粒径におよぼす影響を示した特性図、
第７図は溶接ビード断面の金属マクロ組織写真、
第８図は本発明のアーク溶接法の実施例における
ピーク電流とピーク電流時間との関係を説明する
特性図、第９図は同じく実施例において電磁オシ
ログラフで記録した結果を示す特性図、第１０図
は同実施例におけるアーク現象観察による溶滴の
移行形態を示した模式図、第１１図は同実施例に
より得られるパルス波形の模式図、第１２図は本
発明の一実施例におけるベース電流時間と平均溶
接電流との関係を示す特性図、第１３図は同実施
例における平均溶接電流とワイヤ送給量との関係
を示す特性図、第１４図は同実施例におけるベー
ス電流時間とワイヤ送給量との関係を示す特性
図、第１５図はベース電流値を変えた場合のベー
ス電位時間と溶接電流の関係を示す特性図、第１
６図、第１７図はいずれも本発明の実施例に用い
る制御回路図、第１８図は本発明の施行例にて得
られたビードの様子を示す金属組織写真、第１９
図は本発明の実施例におけるピーク電流と結晶粒
径との関係を説明する特性図である。 １……整流器、２……トランジスタ、３……コ
ントローラ、４……信号設定器、５……電流検出
器、６……溶接ワイヤ、８……送給モータ、９…
…ベース電流用整流器、１０……ベース電流用コ
ントローラ。
図、第２図は同じく従来のピーク電流及びベース
電流の関係特性図、第３図は従来法によるパルス
周波数の特性図、第４図は同じく従来の周波数と
溶滴移行回数との関係特性図、第５図はピーク電
流、ベース電流、平均電流、ピーク電流時間、ベ
ース電流時間の定義図、第６図はピーク電流の溶
接部の結晶粒径におよぼす影響を示した特性図、
第７図は溶接ビード断面の金属マクロ組織写真、
第８図は本発明のアーク溶接法の実施例における
ピーク電流とピーク電流時間との関係を説明する
特性図、第９図は同じく実施例において電磁オシ
ログラフで記録した結果を示す特性図、第１０図
は同実施例におけるアーク現象観察による溶滴の
移行形態を示した模式図、第１１図は同実施例に
より得られるパルス波形の模式図、第１２図は本
発明の一実施例におけるベース電流時間と平均溶
接電流との関係を示す特性図、第１３図は同実施
例における平均溶接電流とワイヤ送給量との関係
を示す特性図、第１４図は同実施例におけるベー
ス電流時間とワイヤ送給量との関係を示す特性
図、第１５図はベース電流値を変えた場合のベー
ス電位時間と溶接電流の関係を示す特性図、第１
６図、第１７図はいずれも本発明の実施例に用い
る制御回路図、第１８図は本発明の施行例にて得
られたビードの様子を示す金属組織写真、第１９
図は本発明の実施例におけるピーク電流と結晶粒
径との関係を説明する特性図である。 １……整流器、２……トランジスタ、３……コ
ントローラ、４……信号設定器、５……電流検出
器、６……溶接ワイヤ、８……送給モータ、９…
…ベース電流用整流器、１０……ベース電流用コ
ントローラ。
Claims (1)
- １ 臨界電流値より小さいベース電流値IBなる直
流成分にオン時間がTP、オフ時間がTBで規定さ
れたパルス電流が重畳され、時間TPに臨界電流
値より大きいピーク電流値IPなる溶接電流を流
し、溶接条件に応じてIP，TPもしくはTBを適宜
選定し、平均電流Inを制御するアーク溶接方法に
おいて、１パルスで１溶滴移行せしめる、IP K
（Ｋ＝1.9〜2.5）とTPとの積が一定となる条件下
でIPとTPを定め、かつ、平均電流Inが臨界電流値
を超えたならベース電流値IBを臨界電流値以下に
維持しつつこのIB値を現時点より大きな値にする
ことを特徴とするアーク溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1428581A JPS57130770A (en) | 1981-02-04 | 1981-02-04 | Arc welding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1428581A JPS57130770A (en) | 1981-02-04 | 1981-02-04 | Arc welding method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57130770A JPS57130770A (en) | 1982-08-13 |
| JPH0249829B2 true JPH0249829B2 (ja) | 1990-10-31 |
Family
ID=11856814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1428581A Granted JPS57130770A (en) | 1981-02-04 | 1981-02-04 | Arc welding method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57130770A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4023155C2 (de) * | 1989-07-21 | 1997-02-06 | Hitachi Seiko Kk | Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißverfahren und Vorrichtung mit verbrauchbarer Elektrode |
| JP4877760B2 (ja) * | 2006-07-14 | 2012-02-15 | ヤンマー株式会社 | 作業車両のランプ付アシストバー |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5024895A (ja) * | 1973-07-06 | 1975-03-17 | ||
| JPS5211947A (en) * | 1975-07-18 | 1977-01-29 | Fujitsu Ltd | Eccentricity measuring method |
| JPS5412415A (en) * | 1977-06-30 | 1979-01-30 | Toshiba Corp | Inverter protection system |
-
1981
- 1981-02-04 JP JP1428581A patent/JPS57130770A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57130770A (en) | 1982-08-13 |
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