JPH0329512B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は消耗性電極を用いる溶接方法の改善に
関するもので、アークスタートを良好にし作業性
および溶接品質の向上を計るものである。

消耗性電極（以後ワイヤと言う）を用いるアー
ク溶接においては、そのアークスタートを良好に
行うべく種々の改善がなされている。これらのう
ち代表的なものとしては、ワイヤスローダウン
法、ホツトスタート法および高周波スタート法が
ある。ワイヤスローダウン法はアークが発生する
まで（現実には溶接電流が流れ出すまで）はワイ
ヤの送給速度を低く設定しておき（スローダウン
速度）ワイヤが被溶接物に接触して電流が流れ出
すと溶接条件に相当する速度に切替えてワイヤの
送給を行うものである。

第１図はこのようなワイヤスローダウン法によ
るアークスタートの一例を示す模式図である。同
図ａは溶接トーチ１から送出されるワイヤ２の状
態を示し、同図ｂはワイヤ送給速度Ｓの変化の様
子、ｃはワイヤ２と被溶接物３との間に供給され
る溶接電源の出力電圧ｅ，ｄはワイヤ２に流れる
電流ｉの変化を示す。また同図は左から右方に向
つて時間が経過していくときを示している。時刻
t₀において溶接を開始すると電圧ｅが印加される
とともにワイヤ２がスローダウン速度S₁で送給さ
れる。ワイヤ２の先端が被溶接物３に接触するま
では電流ｉは零のままである。時刻t₁においてワ
イヤ２の先端が被溶接物３に接触すると電流ｉが
流れ始め、これと同時にこの電流ｉを検出してワ
イヤ送給速度Ｓはスローダウン速度S₁から本溶接
時の速度S₂に切替えられる。一方、ワイヤ２には
被溶接物３との接触によつて短絡電流が流れてワ
イヤの固有抵抗によつて加熱されるが、この間に
もワイヤは速度S₂で送給され続けるために接触は
強固となりワイヤ先端部の接触抵抗はほとんど零
となり、このため先端部の温度上昇は被溶接物３
によつて冷却される分だけ他より低くなる傾向に
ある。このためにワイヤは溶接トーチ１と被溶接
物との中間部分が過熱され、やがて同図に示すよ
うに時刻t₂においてこの中間部分から溶断し飛散
する。この溶断位置は比較的被溶接物３の表面か
ら高く、このため溶断時に微少なアークが発生し
てもこれが成長しきれずに再び電流は途絶えてア
ークスタートに失敗する。この後引続いて送給さ
れてくるワイヤ２の先端が時刻t₃にて再び被溶接
物に接触すると短絡電流が流れて加熱、溶融、飛
散をくりかえす。このようなことを数回くりかえ
すうちにワイヤの先端および被溶接物が加熱され
てアークが発生しやすくなりようやくアークスタ
ートに至るものである。

このようなワイヤスローダウン法において、最
初の接触時にアークスタートを得るためには、ス
ローダウン速度を極力遅くして接触を極く軽く行
うようにすればよいが、この速度をあまり遅くす
るとそれだけアークスタートに要する時間が長く
なり作業性を損うことになる。またワイヤの接触
から溶断に至るまでの間も前述のようにワイヤは
送給され続けるため、この送給力が溶接トーチを
押し上げる方向の反力となつて作用し溶接トーチ
を動かしその狙い位置を狂わせてしまうことにな
る。

また、ホツトスタート法は、スタート時に溶接
電圧を溶接中よりも高い値に設定してワイヤが被
溶接物に接触したときの「溶断」・「アークへの移
行」を改善せんとするものであるが、この方法に
よるときは始動時に供給される電力が過大となる
ために大粒のスパツタの発生が避けられず、また
被溶接物の表面から高い位置でワイヤが溶断して
アーク切れを起こし、再びアークスタート動作を
くりかえすことになる。このために、大粒のスパ
ツタの量が増加し、かつ溶接始端部のビード外観
や溶接品質の劣化を招くことが多い。さらにこの
場合にも、短絡と開放とをくりかえすことによつ
て、作業者の手に反力が加わり溶接トーチを安定
に保持することが難しかつた。さらに高周波スタ
ート法は、ワイヤと被溶接物とを非接触のままア
ークスタートが可能であるが、このためには高周
波高電圧を印加する装置が必要となり、また溶接
トーチ、ケーブル、溶接電源などに高周波高電圧
に耐えるための対策を施すことが必要となる。さ
らに、大きなエネルギーの高周波が空中副射ある
いは電源ラインに混入することによつて周辺機器
に有害なノイズを与えることが避け難く問題の多
い装置となる。

本発明は上記従来方法の欠点を解決するもので
あつて、アークスタートに際し、比較的遅い速度
でワイヤの送給を開始し、被溶接物と接触した時
点でワイヤの送給を一旦停止させて、アークが発
生して成長するまでの所定時間の後に送給を再開
して、本溶接条件における送給速度にまで移行さ
せるようにした結果、確実なアークスタートを実
現したものである。

第２図は本発明を実施したときの様子を示す模
式図であり、第１図と同様に同図ａは溶接トーチ
１から送出されるワイヤ２の状態を示し、同図ｂ
はワイヤ送給速度Ｓの変化の様子を、ｃは溶接電
源の出力電圧ｅ，ｄは電流ｉを示す。時刻t₀にお
いて溶接開始指令が出されるとワイヤ２は遅い速
度S₁で送給を開始し、ワイヤ２が送給されて時刻
t₁に被溶接物３に接触すると直ちに停止する。こ
の接触の検出は従来のワイヤスローダウン法にお
けるのと同様に短絡電流を検出することによつて
行うことができる。接触検出によつてワイヤの送
給が停止するために、ワイヤと被溶接物とは極く
軽く接触した状態に保たれることになる。このた
め、ワイヤの固有抵抗よりもワイヤ先端の接触部
の抵抗の方がはるかに大きな値となり、短絡電流
によつて先端部が他の部分よりも速く過熱されて
溶融するに至り、ワイヤ先端部が極くわずか飛散
し、これにともなつて小さなアークが発生する。
このアークの発生によつてワイヤ先端はさらに過
熱されるが、未だワイヤは停止したままであるの
でワイヤの溶融につれてアーク長は伸びて次第に
成長してゆくことになる。このとき電流ｉは短絡
により一時急増するもののワイヤ先端部の過熱に
より実効抵抗が増加し急激に減少して、ワイヤの
溶融時におけるスパツタの発生が防止される。こ
のアークの成長速度はワイヤが停止しているため
に使用するワイヤの材質、太さおよび供給電圧ｅ
によつてほぼ一定の速度となる。このままの状態
を続けると、アークの長さはやがて出力電圧ｅに
よつて維持できる値よりも長くなつてアーク切れ
を起すことになる。そこでこれに達しない少し手
前の時刻t₂に、初期速度より若干速い速度S₂にて
ワイヤの送給を再開し、アークの消減を防止す
る。その後アークの安定および被溶接物の温度上
昇を待つて時刻t₃にワイヤ送給速度を本溶接条件
の速度S₃に切替える。このワイヤ停止時間T₁＝t₂
−t₁および送給再開から本溶接条件に切替えるま
での時間T₂＝t₃−t₂は、ワイヤの形状、材質およ
び供給電圧ｅによつてほぼ定まるので、これらの
時間は本溶接における溶接条件にかかわらず略一
定の時間とすることができ、公知のタイマにより
それぞれ設定することができる。なお、供給電圧
ｅは最初から本溶接条件における溶接電圧として
もよいが、本発明においてはワイヤ送給から接触
検出後停止してアークの成長を待つので、アーク
スタートが確実になるからワイヤによつて定まる
スパツタの発生のない低い値に定めることができ
る。またワイヤ送給再開後の速度Ｓおよび供給電
圧ｅの変化は、第２図に実線や一点鎖線にて示し
たように段階的に切替えるようにする他に、同図
に破線や二点鎖線で示すように連続的に変化させ
てもよく、この方がよりスムースなアークスター
トが得られる。

以上のように本発明においては、ワイヤが最初
に被溶接物に接触したときにワイヤの先端から確
実にアークを発生するこができるのでスパツタの
発生がほとんどなく、またアークスタート時にワ
イヤの送給力によつて溶接トーチに作用する反力
がほとんどないのでトーチの位置ずれが発生する
ことがなくなることと相まつて溶接始端部におけ
る溶接欠陥の発生を完全に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａないしｄはそれぞれ従来のワイヤスロ
ーダウン法におけるアークスタート時の様子を示
す説明図、第２図ａないしｄはそれぞれ本発明を
実施したときのアークスタート時の様子を示す説
明図である。 １……溶接トーチ、２……消耗性電極（ワイ
ヤ）、３……被溶接物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ あらかじめ定められた定速度で消耗性電極を
   被溶接物に送給するアーク溶接方法において、溶
   接の開始に際して消耗性電極と被溶接物との間に
   電圧を印加するとともに、比較的遅い送給速度で
   消耗性電極を送給し、消耗性電極と被溶接物とが
   接触したときにこれを検出して送給を一旦停止せ
   しめ、送給停止後所定の時間の後に送給を再開
   し、送給再開後さらに所定の時間の後に送給速度
   を本溶接条件に相当する値にまで変化させるアー
   ク溶接方法。 ２ 前記消耗性電極の送給を再開した後は、送給
   速度を初期の送給速度よりも速い速度に変化させ
   るものとした特許請求の範囲第１項に記載のアー
   ク溶接方法。 ３ 前記消耗性電極の送給を再開した後は、送給
   速度を送給再開から所定の時間の間に本溶接にお
   ける送給速度にまで連続的に加速するものとした
   特許請求の範囲第１項または第２項のいずれかに
   記載のアーク溶接方法。 ４ 前記被溶接物と消耗性電極との間に供給する
   電圧は、消耗性電極の送給開始から一旦停止後再
   開するまでは使用する消耗性電極に対応して定ま
   りかつ本溶接時とは無関係な比較的低い電圧と
   し、消耗性電極の送給再開後は初期の供給電圧よ
   りも高い値に変化させる特許請求の範囲第１項な
   いし第３項のいずれかに記載のアーク溶接方法。 ５ 前記消耗性電極の送給を再開した後は、消耗
   性電極と被溶接物との間に供給する電圧を送給再
   開から所定の時間の間に初期の電圧から本溶接に
   おける値にまで連続的に上昇させるものである特
   許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
   載のアーク溶接方法。