JPH0260435B2 - - Google Patents
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- JPH0260435B2 JPH0260435B2 JP12850387A JP12850387A JPH0260435B2 JP H0260435 B2 JPH0260435 B2 JP H0260435B2 JP 12850387 A JP12850387 A JP 12850387A JP 12850387 A JP12850387 A JP 12850387A JP H0260435 B2 JPH0260435 B2 JP H0260435B2
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Landscapes
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電気アーク溶接に関し、更に詳しく
はVang溶接法とも呼ばれている電気アークコン
デンサー放電パーカツシヨンスタツド溶接方法に
関する。
本発明の電気アークコンデンサー放電パーカツ
シヨンスタツド溶接方法は、工学一般、造船、機
器製作および土木工学における溶接構造物の製造
に適用できる。
〔従来の技術〕
スタツドを金属シート、プレートその他の部材
に溶接する広く知られた電気アークコンデンサー
放電パーカツシヨン溶接(“Avtomaticheskaya
svarka”Magazine、No.9、1973、“Naukova
Dumka”/Kiev/、N.A.Chvertko、
“Udarnaya Kondeusatornaya svarka shpilek
i shtiftov”、pp.51−53)によると、スタツド
の端部と部材との間で高い信頼性で電気アークの
発生を確保するために、冷間アツプセツト加工に
よつてスタツドの端部に隆起部分を形成する。こ
の隆起部分の長さと直径はスタツドの主直径と溶
接される各部分の材質とによつて決定される。溶
接されるスタツドの端部の隆起部分の形状はくさ
び形、円錐形等である。ばね機構の作用によつて
スタツドの隆起部分が部材表面上に配置される。
予め必要電圧にまで充電されているコンデンサー
(キヤパシター)のバンクをスタツドおよび部材
に電気的に接続すると、溶接電流がスタツドの隆
起部分と部材とを通つて流れ始める。コンデンサ
ーバンクの放電電流の値が最高値に達すると、隆
起部分内の高電流密度(106A/cm2に達する)に
よつて隆起部分が爆発的に蒸発する。金属蒸発が
高温であるため、スタツドから部材までの間隙が
イオン化され、電気アークが点弧され、溶接され
つつあるスタツドおよび部材の蒸気の中でアーク
が形成される。電気アークの長さおよびアーク時
間はスタツドの隆起部分の長さおよび直径に依存
する。スタツドの端部とその下にある部材表面と
が融解する。ばね機構の動作が、電気アークの長
さを徐々に消滅させるようにスタツドの端部を部
材に近ずけ、そしてスタツドの端部が部材の溶融
金属中に導入されたときに、電気アークが消弧さ
れる。溶融金属が完全に固化したときに溶接サイ
クルは完了する。
良好な品質を有する溶接継手を作る作業を適切
に繰返すために、隆起部分の長さおよび直径の精
度を比較的高くする必要があるので、スタツドの
端部の隆起部分の形成は比較的煩雑な作業であ
る。
やはり広く知られた方法として、消耗電極を使
う、幅が変化するV開先の曲線状の突合せ継手の
自動アーク溶接方法があ(SU、A、941052)。こ
の方法はガスシールド直流溶接法である。まず最
初に、電極と溶接構造物との間に電気アークを点
弧する。アークを点弧状態にしながら、電極を溶
接線を横切つて振動させながら溶接線に沿つて移
動させる。溶接の進行中に溶接アークの電圧を測
定し、電極が溶接される構造物の縁部に近ずいて
アーク間隙の長さが変動することによつて、測定
した値が所定値の10〜20%の低下をし且つこの変
動が0.025〜0.1sの間継続したときに、電極の移動
を反転させる。その結果、電極が十分な精度で溶
接線に沿つて案内され、溶接構造物の変化する幅
の開先がその幅全体に均一に金属を充填される。
個々のビートが盛られるときには(溶接作業が数
回繰返される)、溶接の速度は自動的に変化させ
られる。
電気アークの電圧変動に従がつて電極の移動を
反転することができるのは、変動が10%〜20%の
範囲にあるときだけである。それは、電気アーク
の電圧がこれより大きく低下すると溶接作業に悪
影響があるからである。電極の移動を反転する命
令を送るのに0.025〜0.1sの遅れがあるために工程
が遅らされる。
更に広く知られた電気アークコンデンサー放電
パーカツシヨンスタツド溶接方法(Thyssen
Technische Berichte、No.2、1982、A.Frings
et al.、“Lichtbogenbolzenschweissen und
Kaltgewalzten Stahlfeinblechen”、pp.161〜
170)は、スタツドを部材上に予備配置する工程、
溶接するスタツドを部材から引込め(後退させ)
且つこれらの間に補助電気アークを点弧する工
程、および溶接ヘツドのばね機構によつてスタツ
ドを部材に向かつて移動させる工程を含む。補助
アークを所定時間持続させた後、キヤパシターあ
るいはコンデンサーバンクの放電を開始して溶接
電流をスタツドと部材を通して流し、スタツドの
端部表面およびその下にある部材表面を融解す
る。溶接電気アークの所定アーク時間の経過時
に、スタツドを部材の溶融金属中に導入する。次
に、溶接するスタツドと部材とを一緒に保持ある
いは突合せて溶接継手を形成する。この過程にお
いて、コンデンサーバンクの放電の時期は部材に
対するスタツドの移動の時刻によつて決定するの
で、スタツドを最も引込めた(後退させた)位置
に配置するために、特別に設計された高精度のゲ
ージが必要である。
しかしこの方法では、溶接ヘツドのばね機構の
動作が十分に安定な状態で行なわれないので、ス
タツドと部材とを突き合わせる操作を十分に繰返
えさせることができない。スタツドの直径が変動
するとばね機構の質量が変動するので、溶接ヘツ
ドのばね機構の弾力性を調節する必要がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、コンデンサーの放電開始時期
を予め設定することによつて、溶接作業の効率要
因を高め且つ溶接できるスタツド直径の範囲を拡
大する電気アークコンデンサー放電パーカツシヨ
ンスタツド溶接方法を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的は、スタツドを部材上に予備配置す
る工程、該スタツドを該部材から引込め(後退さ
せ)且つ該スタツドの端部と該部材との間に補助
電気アークを点弧する工程、該スタツドを該部材
に向かつて移動させる工程、コンデンサーを該ス
タツドの該端部と該部材との間で放電させる工
程、該スタツドを該部材の溶融金属中に導入する
工程、および該スタツドの該端部と該部材4とを
突合わせて結合させ溶接部を形成する工程を含む
電気アークコンデンサー放電パーカツシヨン溶接
方法において、該スタツドが該部材に向かつて移
動しているときに該補助電気アークでの電圧降下
が測定され、測定された値から該スタツドの該端
部および該部材における電極結合電圧降下の総和
が差引かれ、得られた電圧降下値が初めに得られ
た電圧降下値の10%〜90%の変動をしたときにコ
ンデンサーの放電が開始することを特徴とする本
発明の電気アークコンデンサー放電パーカツシヨ
ンスタツド溶接方法によつて達成される。
本発明の電気アークコンデンサー放電パーカツ
シヨンスタツド溶接方法は、溶接電気アークのア
ーク時間を延長することによつて溶接作業の効率
要因を高めることができ、それによつて溶接でき
るスタツドの範囲を拡大することができる。
〔実施例〕
以下に本発明を、電気アークコンデンサー放電
パーカツシヨンスタツド溶接における実施例につ
いて、添付図面を参照して更に説明する。
本発明の電気アークコンデンサー放電パーカツ
シヨンスタツド溶接方法は以下のように実施され
る。
第1図において、溶接ヘツド(図示せず)のつ
かみ装置2によつて保持されたスタツド1を、そ
の端部3によつて部材4の上に予備配置する。補
助電気アークを点弧させるために、直列接続され
たサイリスタースイツチ5と電流源6とを通して
電流が供給される。溶接アークを点弧させるため
の電流を供給するために、直列接続されたサイリ
スタースイツチ7、コンデンサー(キヤパシタ
ー)バンク8、および電流源9が存在する。スタ
ツド1の端部3と部材4との間隙の間に並列に接
続された電圧測定回路10がサイリスタースイツ
チ5および7と接続されている。
電流源6に接続されているサイリスタースイツ
チ5を入れる。溶接ヘツドの電磁石11によつて
スタツド11が部材4から引き込まれ(後退させ
られ)、補助電気アークがスタツド1の端部3と
部材4との間に点弧される。
スタツド1の端部3と部材4との間のアーク間
隙は補助電気アークによつてイオン化される。ス
タツド1が部材4から最も引き込まれた(後退さ
せられた)ときに、電磁石11が除勢され、補助
電気アークは点弧状態のままで溶接ヘツドのばね
機構(図示せず)がスタツド1を部材4(第1
図、第2a図)の方向へ移動させる。
スタツド1が時刻t0から部材4に向かつて移動
しているときに、補助電気アークでの電圧降下が
測定され、この測定値からスタツド1の端部3お
よび部材4での電極結合電圧降下の総和を差し引
いて補助電気アーク柱の電圧降下U1(第2図)に
相当する値を得る。この値は補助アークの長さす
なわちスタツド1の端部3と部材4との間の距離
に等しい長さL1(第2a図)に直接に比例してお
り、この値がスタツド1の端部3と部材4との間
の距離L2に相当する所定電圧降下U2に達したと
きにコンデンサーバンク8(第1図)の放電が開
始する。
所定電圧降下U2は、コンデンサーバンク8の
充電電圧、溶接するスタツド1の直径、および溶
接電流の電流源9をコンデンサーバンク8を通し
て溶接ヘツド(図示せず)に接続する電源ケーブ
ル(図示せず)のインダクタンスに応じて選定さ
れる。
距離L1は、電圧測定回路10によつて測定さ
れる補助電気アーク柱での電圧降下U1(第2b
図)の減少の相対値によつて決定される。電圧
U1の減少が長さL2に比例する値U2に達したとき
(時刻t1)、電圧測定回路10は、コンデンサーバ
ンク8に接続されたサイリスタースイツチ7を入
れるための信号を送る。電流源9によつて予め充
電されたコンデンサーバンク8は、先に補助電気
アーク(第2c図)によつてイオン化された、ス
タツド1の端部3と部材4との間の間隙で放電す
る。このようにコンデンサーバンク8(第2d
図)の放電の電流によつて溶接電気アークが維持
される。溶接されるスタツド1の端部3および部
材4のそれぞれの表面はこの電流によつて融解
し、アーク間隙内の金属蒸気の圧力が溶接ヘツド
のばね機構(図示せず)のばね(図示せず)の作
用力より小さくなつた時刻t2に、スタツド1が部
材4の溶融金属中に入り、そしてこのようにして
溶接されるべきスタツド1と部材4とが突合わせ
られる。溶接アークが消されて、スタツド1の端
部3と部材4との間に溶接部が形成される。スタ
ツド1の端部3と部材4との溶接継手を流れるコ
ンデンサーバンク8の放電電流は指数関数的に減
少する。溶接部の金属が固化したときに溶接サイ
クルは終了する。
本発明の方法を行なう際に、スタツド1の端部
3から部材4までの距離を、補助電気アーク柱で
の電圧降下の相対的な減少から測定する。すなわ
ち、上記のアークを独立した測定媒体として利用
する。
アーク電圧は下記のIretonの公式から決定され
る。
U3=a+bL (1)
ここで、「a」は電極結合電圧降下の総和、す
なわちスタツド1の端部3と部材4での陽極およ
び陰極の電圧降下の総和であり、この値は特に電
気アークの長さとは独立である(電極結合電圧降
下の絶対値は10〜17Vである)。
「b」は外的条件、溶接電流値および電気アー
クの長さに依存する比例係数である(N.A.
Kaptsov、“Elektricheskie yavleniya v
gazakh i v vakuume”、1950、
Gosudarstvennoe Izdatel'stvo Tekhnicheskoi
i Teoreticheskoi Literatury/Moscow−
Leningrad/、p.524)。
補助電気アークの電圧が所定値U4に達した時
刻に溶接電流が流れ始めると、アーク間隙の長
さ、すなわちスタツド1の端部3から部材4まで
の距離は下式のL2に等しくなる。
L2=U4−a/b (2)
U4=kU0 (3)
とおけば、
k=U4/U0 (4)
ここで、U0は最も引込まれたときのスタツド
1の端部4からの距離に対応する電気アークでの
電圧降下である。
式(1)を式(3)に代入すると、
U4=k(bL0+a) (5)
ここでL0はスタツド1が部材4から最大距離
にあるときの電気アークの長さである。
式(5)を式(2)に代入すると下式が得られる。
L2=U4−a/b=kL0−(1−k)a/b(6)
補助電気アーク柱での電圧降下の値は、
U1=U3−a=bL
であり、したがつて、
k=U2/U1=bL1/bL0=L1/L0;L1=kL0(7)
ここでU1は、最も引込まれた位置でのスタツ
ド1の部材4からの最大距離に対応した、電気ア
ーク柱での電圧降下であり、
U2は、コンデンサー放電の溶接電流をが流れ
始めるときの電気アーク中での電圧降下である。
式(7)から明らかに判るように、スタツド1が部
材4に向かつて移動しているときに電気アークで
の電圧降下が測定され、このようにして測定され
た値から電極結合電圧降下が差し引かれ、そして
得られた値が所定の電圧降下値と比較されれば、
これら値の外的要因に対する依存性は相殺され
る。
コンデンサーバンク8の放電によつて供給され
る溶接電流を流し始める時刻は、スタツド1の端
部3と部材4との接触時に各々の表面が完全に融
解するような時刻となるように設定されるべきで
ある。もしもコンデンサーバンク8の放電開始が
遅れると、溶接部分が完全に融解するのに十分な
時間が与えられず、溶接継手の品質が低下する。
その上、この場合には、スタツド1の端部3と部
材4との接触の際の短絡の発生によつて、コンデ
ンサーバンク8に貯えられていたエネルギーが浪
費される。これとは反対に、コンデンサーバンク
8の放電開始が早過ぎると、スタツド1の端部3
と部材4の表面とを流れる電流がこれら両者を融
解状態に維持するのに不十分な時刻にこれら両者
が接触することになつて、やはり溶接継手品質は
低い。
コンデンサーバンク8の放電によつて供給され
る溶接電流が流れ始めるべきときの補助電気アー
ク柱での電圧降下の水準は、初めに測定しておい
たスタツド1が部材4から最も引込まれたときの
初期電圧の10%〜90%の範囲内にあり、実際上こ
のことによつて、部材4に向かうスタツド1の運
動のどの時刻においても、スタツド1と部材4と
のいずれの距離においても溶接電流を流し始める
ことができる。直流供給される補助電気アークで
の電圧降下は16〜40Vである。このように下限値
16Vは、各電極すなわちスタツド1の端部3およ
び部材4における10〜17Vの電圧降下の総和値に
近い。溶接電流が流れ始めるときの補助電気アー
ク柱での電圧降下の変動は上記初期電圧の10%未
満であつてはならない。10%未満となると、溶接
アークが発生せずにスタツド1の端部3と部材4
との間の間隙で短絡が発生する危険がある。これ
とは反対に、溶接電流が流れ始めるときの補助電
気アークの電圧降下の変動の上限を初期電圧値の
90%に設定したのは、溶接アークが高い信頼性で
発生し且つ安定して高い信頼性で持続する溶接ア
ーク最大長に依存するアーク時間の最大推奨値に
よつて規定したからである。実際上は、補助電気
アークの最大長は3〜5mmである。溶接電流の最
大アーク時間は電源供給ケーブルを含めた溶接回
路のインダクタンスに依存しており、6〜8ms
である。
第1表に、電気アークコンデンサー放電パーカ
ツシヨンスタツド溶接の施工例を示す。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to electric arc welding, and more particularly to an electric arc capacitor discharge percution stud welding process, also referred to as the Vang welding process. The electric arc capacitor discharge percution stud welding method of the present invention can be applied to the production of welded structures in general engineering, shipbuilding, equipment manufacturing and civil engineering. [Prior Art] Widely known electric arc capacitor discharge percution welding (“Avtomaticheskaya”) for welding studs to metal sheets, plates and other components.
svarka” Magazine, No. 9, 1973, “Naukova
Dumka”/Kiev/, NAChvertko,
“Udarnaya Kondeusatornaya svarka shpilek
In order to ensure reliable generation of an electric arc between the ends of the studs and the component, the ends of the studs are ridged by cold upsetting. The length and diameter of this raised part are determined by the main diameter of the stud and the material of each part to be welded.The shape of the raised part at the end of the stud to be welded is wedge-shaped, conical, etc. shape, etc. The action of the spring mechanism places the raised portion of the stud on the surface of the member.
When a bank of capacitors, previously charged to the required voltage, is electrically connected to the stud and member, welding current begins to flow through the raised portion of the stud and the member. When the value of the discharge current of the capacitor bank reaches its maximum value, the ridge is explosively evaporated due to the high current density within the ridge (up to 10 6 A/cm 2 ). Because of the high temperature of the metal vaporization, the gap from the stud to the part is ionized and an electric arc is ignited, forming an arc in the vapors of the stud and part being welded. The length of the electric arc and the arc time depend on the length and diameter of the raised portion of the stud. The end of the stud and the underlying member surface melt. The action of the spring mechanism brings the end of the stud closer to the workpiece so as to gradually extinguish the length of the electric arc, and when the end of the stud is introduced into the molten metal of the workpiece, the electric arc The arc is extinguished. The welding cycle is complete when the molten metal is completely solidified. The formation of the raised part at the end of the stud is relatively complicated, since the length and diameter of the raised part need to be relatively accurate in order to properly repeat the operation to produce a welded joint with good quality. It's work. Another widely known method is the automatic arc welding of curved butt joints with V-grooves of varying width using consumable electrodes (SU, A, 941052). This method is a gas shielded DC welding method. First, an electric arc is ignited between the electrode and the welding structure. While the arc is ignited, the electrode is moved along the weld line while being vibrated across the weld line. The voltage of the welding arc is measured during welding, and as the electrode approaches the edge of the structure to be welded and the length of the arc gap changes, the measured value is 10-20% of the predetermined value. % decrease and this variation lasts between 0.025 and 0.1 s, the movement of the electrode is reversed. As a result, the electrode is guided along the weld line with sufficient precision so that the varying width groove of the weld structure is uniformly filled with metal over its entire width.
When individual beats are deposited (the welding operation is repeated several times), the speed of welding is automatically varied. It is only possible to reverse the movement of the electrodes in accordance with the voltage fluctuations of the electric arc when the fluctuations are in the range of 10% to 20%. This is because if the voltage of the electric arc drops more than this, the welding operation will be adversely affected. The process is delayed due to the 0.025-0.1s delay in sending the command to reverse the movement of the electrodes. The more widely known electric arc capacitor discharge percution stud welding method (Thyssen
Technische Berichte, No. 2, 1982, A.Frings
et al., “Lichtbogenbolzenschweissen und
Kaltgewalzten Stahlfeinblechen”, pp.161~
170) is the step of pre-positioning the stud on the member;
Retract (retract) the stud to be welded from the part.
and the steps of igniting an auxiliary electric arc therebetween and moving the stud toward the workpiece by means of a spring mechanism in the welding head. After sustaining the auxiliary arc for a predetermined period of time, the discharge of the capacitor or capacitor bank is initiated to direct the welding current through the stud and workpiece, melting the end surface of the stud and the underlying workpiece surface. At the expiration of a predetermined arc time of the welding electric arc, the stud is introduced into the molten metal of the part. The stud and member to be welded are then held together or butted together to form a welded joint. In this process, the timing of discharge of the capacitor bank is determined by the time of movement of the stud relative to the component, so a specially designed high precision gauge is required. However, in this method, the operation of the spring mechanism of the welding head is not performed in a sufficiently stable state, so that the operation of butting the stud against the member cannot be repeated sufficiently. The resiliency of the welding head spring mechanism must be adjusted because the mass of the spring mechanism varies as the diameter of the stud changes. [Problems to be Solved by the Invention] An object of the present invention is to provide an electric arc capacitor that increases the efficiency factor of welding work and expands the range of stud diameters that can be welded by setting the discharge start time of the capacitor in advance. An object of the present invention is to provide a method for welding a discharge percution stud. [Means for Solving the Problems] The above object is the process of pre-positioning a stud on a member, retracting (retracting) the stud from the member and forming a stud between the end of the stud and the member. igniting an auxiliary electric arc, moving the stud toward the member, discharging a capacitor between the end of the stud and the member, and placing the stud into the molten metal of the member. an electric arc capacitor discharge percussion welding method comprising the steps of: introducing the stud to the member 4; and abutting and joining the end of the stud to the member 4 to form a weld; The voltage drop across the auxiliary electric arc is measured when the stud is in position, the sum of the electrode coupling voltage drops at the end of the stud and the member is subtracted from the measured value, and the resulting voltage drop value is This is achieved by the electric arc capacitor discharge percution stud welding method of the present invention, which is characterized in that discharge of the capacitor starts when the voltage drop value varies by 10% to 90%. The electric arc capacitor discharge percution stud welding method of the present invention can increase the efficiency factor of the welding operation by extending the arc time of the welding electric arc, thereby expanding the range of studs that can be welded. be able to. [Embodiments] The present invention will be further described below with reference to the accompanying drawings, with reference to embodiments in electric arc capacitor discharge percution stud welding. The electric arc capacitor discharge percution stud welding method of the present invention is carried out as follows. In FIG. 1, a stud 1, held by a gripping device 2 of a welding head (not shown), is pre-positioned by its end 3 onto a member 4. In order to ignite the auxiliary electric arc, a current is supplied through a series connected thyristor switch 5 and a current source 6. A series connected thyristor switch 7, a capacitor bank 8 and a current source 9 are present to supply the current for igniting the welding arc. A voltage measuring circuit 10 connected in parallel between the gap between the end 3 of the stud 1 and the member 4 is connected to the thyristor switches 5 and 7. Turn on the thyristor switch 5 connected to the current source 6. The stud 11 is retracted (retracted) from the part 4 by the electromagnet 11 of the welding head and an auxiliary electric arc is ignited between the end 3 of the stud 1 and the part 4. The arc gap between the end 3 of the stud 1 and the member 4 is ionized by the auxiliary electric arc. When the stud 1 is fully retracted (retracted) from the member 4, the electromagnet 11 is deenergized, the auxiliary electric arc remains ignited, and the welding head spring mechanism (not shown) moves the stud 1. Member 4 (first
2a). As stud 1 is moving from time t 0 towards member 4, the voltage drop across the auxiliary electric arc is measured and from this measurement the electrode coupling voltage drop at end 3 of stud 1 and member 4 can be determined. The sum is subtracted to obtain a value corresponding to the voltage drop U 1 (FIG. 2) in the auxiliary electric arc column. This value is directly proportional to the length of the auxiliary arc, L 1 (Fig. 2a), which is equal to the distance between end 3 of stud 1 and member 4; Discharging of the capacitor bank 8 (FIG. 1) begins when a predetermined voltage drop U 2 corresponding to the distance L 2 between the capacitor bank 8 and the member 4 is reached. The predetermined voltage drop U 2 depends on the charging voltage of the capacitor bank 8, the diameter of the studs 1 to be welded and the power cable (not shown) connecting the current source 9 of the welding current through the capacitor bank 8 to the welding head (not shown). is selected according to the inductance of The distance L 1 corresponds to the voltage drop U 1 (second b
Figure) is determined by the relative value of the decrease. Voltage
When the decrease in U 1 reaches a value U 2 which is proportional to the length L 2 (time t 1 ), the voltage measuring circuit 10 sends a signal to switch on the thyristor switch 7 connected to the capacitor bank 8 . The capacitor bank 8, previously charged by the current source 9, discharges in the gap between the end 3 of the stud 1 and the member 4, which was previously ionized by the auxiliary electric arc (FIG. 2c). In this way, capacitor bank 8 (second d
The welding electric arc is maintained by the discharge current shown in Figure). The respective surfaces of the end 3 of the stud 1 and the member 4 to be welded are melted by this current, and the pressure of the metal vapor in the arc gap causes a spring (not shown) in a spring mechanism (not shown) of the welding head. ), the stud 1 enters the molten metal of the part 4, and in this way the stud 1 and the part 4 to be welded are butted together. The welding arc is extinguished and a weld is formed between the end 3 of the stud 1 and the member 4. The discharge current of the capacitor bank 8 flowing through the welded joint between the end 3 of the stud 1 and the member 4 decreases exponentially. The welding cycle ends when the metal in the weld has solidified. In carrying out the method of the invention, the distance from the end 3 of the stud 1 to the member 4 is measured from the relative reduction in voltage drop across the auxiliary electric arc column. That is, the above arc is used as an independent measurement medium. Arc voltage is determined from Ireton's formula below. U 3 =a+bL (1) where "a" is the sum of the electrode coupling voltage drops, i.e. the sum of the anode and cathode voltage drops at end 3 and member 4 of stud 1, and this value is particularly important for electric arcs. is independent of the length (the absolute value of the electrode coupling voltage drop is 10-17V). “b” is a proportionality coefficient that depends on external conditions, welding current value and electric arc length (NA
Kaptsov, “Elektricheskie yavleniya v.
gazakh i v vakuume”, 1950,
Gosudarstvennoe Izdatel'stvo Tekhnicheskoi
i Teoreticheskoi Literatury/Moscow−
Leningrad/, p.524). When the welding current begins to flow at the time when the voltage of the auxiliary electric arc reaches the predetermined value U 4 , the length of the arc gap, that is, the distance from the end 3 of the stud 1 to the member 4, becomes equal to L 2 in the following formula: . L 2 = U 4 -a/b (2) U 4 = kU 0 (3) Then, k = U 4 /U 0 (4) Here, U 0 is the end of stud 1 when it is pulled in the most. is the voltage drop across the electric arc corresponding to the distance from section 4. Substituting equation (1) into equation (3), U 4 =k(bL 0 +a) (5) where L 0 is the length of the electric arc when stud 1 is at its maximum distance from member 4. Substituting equation (5) into equation (2) yields the following equation. L 2 = U 4 - a/b = kL 0 - (1-k) a/b (6) The value of the voltage drop at the auxiliary electric arc column is U 1 = U 3 - a = bL, but Then, k=U 2 /U 1 =bL 1 /bL 0 =L 1 /L 0 ;L 1 =kL 0 (7) where U 1 is the force from member 4 of stud 1 at its most retracted position. is the voltage drop in the electric arc column, corresponding to the maximum distance, and U 2 is the voltage drop in the electric arc when the welding current of the capacitor discharge begins to flow. As can be clearly seen from equation (7), the voltage drop across the electric arc is measured while the stud 1 is moving towards the member 4, and the electrode coupling voltage drop is subtracted from the value thus measured. and the obtained value is compared with the predetermined voltage drop value, then
The dependence of these values on external factors is offset. The time at which the welding current supplied by the discharge of the capacitor bank 8 begins to flow is set such that upon contact between the end 3 of the stud 1 and the member 4, the respective surfaces are completely melted. Should. If the discharge of the capacitor bank 8 is delayed, sufficient time will not be given for the weld to completely melt and the quality of the welded joint will deteriorate.
Moreover, in this case the energy stored in the capacitor bank 8 is wasted due to the occurrence of a short circuit upon contact between the end 3 of the stud 1 and the member 4. Conversely, if the capacitor bank 8 starts discharging too early, the end 3 of the stud 1
The quality of the welded joint is still poor because the two come into contact at a time when the current flowing through the surface of the member 4 and the surface of the member 4 is insufficient to maintain them in a molten state. The level of voltage drop across the auxiliary electric arc column when the welding current supplied by the discharge of the capacitor bank 8 should begin to flow is the level at which the initially measured stud 1 is fully retracted from the member 4. in the range of 10% to 90% of the initial voltage, which in practice ensures that the welding current at any time of the movement of the stud 1 towards the part 4 and at any distance between the stud 1 and the part 4 can start flowing. The voltage drop on the auxiliary electric arc supplied with direct current is 16-40V. Lower limit like this
16V is close to the sum of the voltage drops of 10-17V across each electrode or end 3 of stud 1 and member 4. The variation of the voltage drop in the auxiliary electric arc column when the welding current begins to flow shall not be less than 10% of the above initial voltage. If it is less than 10%, welding arc will not occur and the end 3 of the stud 1 and the member 4 will be welded.
There is a risk of a short circuit occurring in the gap between the On the contrary, the upper limit of the fluctuation of the voltage drop of the auxiliary electric arc when the welding current starts flowing is determined by the initial voltage value.
The reason for setting it to 90% is that the welding arc is generated with high reliability and is defined by the maximum recommended value of the arc time which depends on the maximum length of the welding arc that can continue stably and with high reliability. In practice, the maximum length of the auxiliary electric arc is 3 to 5 mm. The maximum arc time of welding current depends on the inductance of the welding circuit including the power supply cable, and is 6 to 8 ms.
It is. Table 1 shows examples of electric arc capacitor discharge percution stud welding.
本発明の電気アークコンデンサー放電パーカツ
シヨンスタツド溶接方法によつて、溶接作業に投
入する総労働力の低減、溶接生産性の格段の向
上、電源ケーブル長の増加による作業領域の拡
大、および電力の節約ができる。
The electric arc capacitor discharge percution stud welding method of the present invention reduces the total labor input for welding work, significantly improves welding productivity, expands the work area by increasing the length of the power cable, and saves power. You can save money.
第1図は、本発明の実施態様である電気アーク
コンデンサー放電パーカツシヨンスタツド溶接方
法を実施することができる装置のブロツク−ユニ
ツト回路図である。第2a,2b,2c、および
2d図は本発明の実施態様である方法においてそ
れぞれ、部材に対するスタツドの移動、補助電気
アーク柱の電圧、コンデンサ−電圧、および溶接
アーク電流を時間に対して示す線図である。
1……スタツド、2……溶接ヘツドのつかみ装
置、3……スタツド1の端部、4……部材、5,
7……サイリスタースイツチ、6,9……電流
源、8……コンデンサー(キヤパシター)バン
ク、10……電圧測定回路、11……溶接ヘツド
の電磁石。
FIG. 1 is a block unit circuit diagram of an apparatus capable of carrying out an electric arc capacitor discharge percussion stud welding method according to an embodiment of the present invention. Figures 2a, 2b, 2c and 2d are lines showing the movement of the stud relative to the member, the voltage of the auxiliary electric arc column, the capacitor voltage, and the welding arc current versus time, respectively, in a method embodying the invention; It is a diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Stud, 2...Welding head gripping device, 3...End of stud 1, 4...Member, 5,
7...Thyristor switch, 6,9...Current source, 8...Capacitor bank, 10...Voltage measurement circuit, 11...Welding head electromagnet.
Claims (1)
該スタツド1を該部材4から引込め且つ該スタツ
ド1の端部3と該部材4との間に補助電気アーク
を点弧する工程、該スタツド1を該部材4に向か
つて移動させる工程、コンデンサー8を該スタツ
ド1の該端部3と該部材4との間で放電させる工
程、該スタツド1を該部材4の溶融金属中に導入
する工程、および該スタツド1の該端部3と該部
材4とを突合わせて結合させ溶接部を形成する工
程を含む電気アークコンデンサー放電パーカツシ
ヨン溶接方法において、該スタツド1が該部材4
に向かつて移動しているときに該補助電気アーク
での電圧降下が測定され、測定された値から該ス
タツド1の該端部3および該部材4における電極
結合電圧降下の総和が差引かれ、得られた電圧降
下値が初めに得られた電圧降下値の10%〜90%の
変動をしたときにコンデンサー8の放電が開始す
ることを特徴とする電気アークコンデンサー放電
パーカツシヨンスタツド溶接方法。1 pre-positioning the stud 1 on the member 4,
retracting the stud 1 from the member 4 and igniting an auxiliary electric arc between the end 3 of the stud 1 and the member 4; moving the stud 1 towards the member 4; 8 between the end 3 of the stud 1 and the member 4, introducing the stud 1 into the molten metal of the member 4, and discharging the stud 1 between the end 3 of the stud 1 and the member 4. In an electric arc capacitor discharge percussion welding method including a step of butting and joining members 4 to form a welded part, the stud 1 is attached to the member 4.
The voltage drop across the auxiliary electric arc is measured as it moves towards the stud 1, and the sum of the electrode coupling voltage drops at the end 3 of the stud 1 and the member 4 is subtracted from the measured value to obtain the obtained value. An electric arc capacitor discharge percution stud welding method, characterized in that discharge of the capacitor 8 starts when the obtained voltage drop value fluctuates by 10% to 90% of the initially obtained voltage drop value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12850387A JPS63299863A (en) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | Electric arc capacitor discharge percussion stud welding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12850387A JPS63299863A (en) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | Electric arc capacitor discharge percussion stud welding method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63299863A JPS63299863A (en) | 1988-12-07 |
| JPH0260435B2 true JPH0260435B2 (en) | 1990-12-17 |
Family
ID=14986353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12850387A Granted JPS63299863A (en) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | Electric arc capacitor discharge percussion stud welding method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63299863A (en) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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| US9085042B2 (en) * | 2012-08-10 | 2015-07-21 | Siemens Energy, Inc. | Stud welding repair of superalloy components |
-
1987
- 1987-05-27 JP JP12850387A patent/JPS63299863A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS63299863A (en) | 1988-12-07 |
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