JPS588948B2 - 短絡移行形ア−ク溶接法 - Google Patents
短絡移行形ア−ク溶接法Info
- Publication number
- JPS588948B2 JPS588948B2 JP49017906A JP1790674A JPS588948B2 JP S588948 B2 JPS588948 B2 JP S588948B2 JP 49017906 A JP49017906 A JP 49017906A JP 1790674 A JP1790674 A JP 1790674A JP S588948 B2 JPS588948 B2 JP S588948B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は消耗電極を被溶接物の接合部に送給し、アーク
と短絡とを交互に連続的に繰り返し発生させ、アークの
発生期間中に溶融された消耗電極先端の溶滴粒を被溶接
物に形成された溶融池面上に短絡させることによって、
溶滴を被溶接物側に移行させる短絡移行形アーク溶接法
に関し、その目的は、溶滴の移行状態を検出し短絡期間
中の電流波形を制御することによって溶滴の移行を円滑
ならしめ、かつスパツタの発生を抑制する方法を提供す
ることにある。
と短絡とを交互に連続的に繰り返し発生させ、アークの
発生期間中に溶融された消耗電極先端の溶滴粒を被溶接
物に形成された溶融池面上に短絡させることによって、
溶滴を被溶接物側に移行させる短絡移行形アーク溶接法
に関し、その目的は、溶滴の移行状態を検出し短絡期間
中の電流波形を制御することによって溶滴の移行を円滑
ならしめ、かつスパツタの発生を抑制する方法を提供す
ることにある。
従来の短絡移行形アーク溶接法は、電極と被溶接物（以
下母材という）間に略定電圧の外部特性を有する直流溶
接電源の出力を印加して行なわれているが、この場合の
電極母材間の電圧および溶接電流の瞬時値は第１図ａお
よびｂのごとく変化する。
下母材という）間に略定電圧の外部特性を有する直流溶
接電源の出力を印加して行なわれているが、この場合の
電極母材間の電圧および溶接電流の瞬時値は第１図ａお
よびｂのごとく変化する。
同図において、ＩａおよびＶａはそれぞれアーク発生期
間中すなわちアーク継続時間Ｔａ中の電流および電圧の
瞬時値を示し、ＩｓおよびＶｓはそれぞれ短絡期間中す
なわち短絡継続期間中の電流および電圧の瞬時値を示す
。
間中すなわちアーク継続時間Ｔａ中の電流および電圧の
瞬時値を示し、ＩｓおよびＶｓはそれぞれ短絡期間中す
なわち短絡継続期間中の電流および電圧の瞬時値を示す
。
また第２図ａ乃至Ｃは短絡による溶滴の移行状態を示す
図であり、同図において、ａ，ｂ及びＣはそれぞれ第１
図に符号Ｉ，Ｉｔ及び■で示した時刻附近の状態を示し
ている。
図であり、同図において、ａ，ｂ及びＣはそれぞれ第１
図に符号Ｉ，Ｉｔ及び■で示した時刻附近の状態を示し
ている。
即ちアーク４によって溶融された電極１の先端では溶滴
粒２が生長増大するが、電極はこの間にも連続的に送給
されているため溶滴粒２は母材５上の溶融池３に短絡し
、溶融金属の液柱６を形成する。
粒２が生長増大するが、電極はこの間にも連続的に送給
されているため溶滴粒２は母材５上の溶融池３に短絡し
、溶融金属の液柱６を形成する。
高速度写真等の観察によればこの液柱６は図に示すよう
に、最初は溶滴と溶融池面との接した部分が広がり、つ
いで電極先端に近い部分がくびれてついには破断し、溶
滴粒の犬部分は溶融池側に移行する。
に、最初は溶滴と溶融池面との接した部分が広がり、つ
いで電極先端に近い部分がくびれてついには破断し、溶
滴粒の犬部分は溶融池側に移行する。
一方、短絡継続時間Ｔｓの後半では第１図ｂに示された
ように電流Ｉｓは増大し、末広がりに変化しだ液柱に電
流によるピンチカが加わって破断が促進されるものと考
えられており、従来この理論に基づいて、短絡移行を円
滑ならしめる方策として電源の動特性を適正に選択する
ことにのみ多くの注意が払われてきた。
ように電流Ｉｓは増大し、末広がりに変化しだ液柱に電
流によるピンチカが加わって破断が促進されるものと考
えられており、従来この理論に基づいて、短絡移行を円
滑ならしめる方策として電源の動特性を適正に選択する
ことにのみ多くの注意が払われてきた。
しかしながら本発明者の研究によれば、第２図に示した
ような短絡移行において、短絡直前の溶滴粒２の大きさ
が一定以上の大きさになれば前述した短絡中の電磁ピン
チ力よりもむしろ、短絡によって形成されだ液柱に働く
表面張力による離脱力が液柱破断の主要な力となる範囲
のあることが明らかになり、以下に説明する本発明の基
本思想はこの点に注目して生み出されたものである。
ような短絡移行において、短絡直前の溶滴粒２の大きさ
が一定以上の大きさになれば前述した短絡中の電磁ピン
チ力よりもむしろ、短絡によって形成されだ液柱に働く
表面張力による離脱力が液柱破断の主要な力となる範囲
のあることが明らかになり、以下に説明する本発明の基
本思想はこの点に注目して生み出されたものである。
一般の液滴について上記の理論を説明すると、固体の丸
棒端に懸垂しうる液滴粒の最大長さＬｄが増大するにつ
れてＬｄは減少する。
棒端に懸垂しうる液滴粒の最大長さＬｄが増大するにつ
れてＬｄは減少する。
ここでρは密度、ｇは重力加速度、γは表面張力である
。
。
一方、丸棒端と自由液面の間に形成された液柱が安Ｌｄ
＞Ｌｂが成立し、この関係が逆転することはない。
＞Ｌｂが成立し、この関係が逆転することはない。
即ち、棒端に懸垂しだ液滴が棒端から離脱するまえに自
由液面に接触した場合に形成される液柱長が限界長さし
ｂ以上であれば液柱は不安定で即座に破断される。
由液面に接触した場合に形成される液柱長が限界長さし
ｂ以上であれば液柱は不安定で即座に破断される。
この事実は経験的にもよく知られていることで、例えば
水滴を例にとると２ｍｍφの棒端に懸垂しうる。
水滴を例にとると２ｍｍφの棒端に懸垂しうる。
水滴のＬｄおよびＬｂはそれぞれほぼ４．７ｇｍおよび
２． ５ ｍｍで、この範囲の水滴の接触による移行に
要する時間は、非常に短時間で液柱長にかｋわらず約１
５ ｍ Ｓｅｃ’である。
２． ５ ｍｍで、この範囲の水滴の接触による移行に
要する時間は、非常に短時間で液柱長にかｋわらず約１
５ ｍ Ｓｅｃ’である。
以上の事実は、短絡移行形アーク溶接法においても、短
絡直前の溶滴粒が一定の大きさ以上になっている場合は
電磁ピンチカの助けがなくても溶滴の移行が円滑に行な
われることを示している。
絡直前の溶滴粒が一定の大きさ以上になっている場合は
電磁ピンチカの助けがなくても溶滴の移行が円滑に行な
われることを示している。
換言すると、電極先端の溶滴粒の大きさを常に一定以上
に維持できれば短絡期間中の電流の増加をあえて行う必
要はなく、例えばアーク発生期間中および短絡発生期間
中の電流を常に一定とした定電流特性を有する溶接電源
（以下定電流電源と℃・う）を用℃・ても短絡移行アー
ク溶接が行なえるであろう。
に維持できれば短絡期間中の電流の増加をあえて行う必
要はなく、例えばアーク発生期間中および短絡発生期間
中の電流を常に一定とした定電流特性を有する溶接電源
（以下定電流電源と℃・う）を用℃・ても短絡移行アー
ク溶接が行なえるであろう。
第３図はこのような推定から行なった１．２酵φのワイ
ヤを用い炭酸ガス雰囲気で下向自動溶接による実験結果
を示すもので、同図において、横軸は１回の短絡によっ
て移行する電極長さの平均値Ｌｊを示し、縦軸は１回の
短絡移行に要する時間Ｔ８の平均値を示す。
ヤを用い炭酸ガス雰囲気で下向自動溶接による実験結果
を示すもので、同図において、横軸は１回の短絡によっ
て移行する電極長さの平均値Ｌｊを示し、縦軸は１回の
短絡移行に要する時間Ｔ８の平均値を示す。
またｃｃ及びｃｐはそれぞれ定電流電源を用いて電流を
１５ＯＡとした場合及び定電圧電源を用いて平均電流を
１５ＯＡとした場合を示している。
１５ＯＡとした場合及び定電圧電源を用いて平均電流を
１５ＯＡとした場合を示している。
予想された通り、定電流電源ｃｃを用いた場合であって
も、Ｌｔが一定値以上の場合なら定電圧電源ｃｐの場合
とほぼ同様の短絡継続時間が得られる。
も、Ｌｔが一定値以上の場合なら定電圧電源ｃｐの場合
とほぼ同様の短絡継続時間が得られる。
しかもこの範囲の溶接ではスパツタの発生量が明らかに
少なく、定電流電源のものでは大粒のスパツタは皆無に
近くすることができた。
少なく、定電流電源のものでは大粒のスパツタは皆無に
近くすることができた。
これは定電流電源では、アークの再発生時の電流が定電
圧電源に比べて少なく、このためアーク発生に伴うスパ
ツタの発生が抑制されるためと考えられる。
圧電源に比べて少なく、このためアーク発生に伴うスパ
ツタの発生が抑制されるためと考えられる。
ただ、実際の短絡移行形アーク溶接法では、常に短絡直
前の溶滴粒の大きさを一定以上になるようにすることは
困難であり、定電流電源の場合、一たん溶滴粒の大きさ
が限界以下であると、このままでは短絡は破られず、溶
接を連続して行うことが不可能となる。
前の溶滴粒の大きさを一定以上になるようにすることは
困難であり、定電流電源の場合、一たん溶滴粒の大きさ
が限界以下であると、このままでは短絡は破られず、溶
接を連続して行うことが不可能となる。
本発明は、以上の考察から行われたものであって、第４
図に本発明の溶接法を実施する装置の一例を示す。
図に本発明の溶接法を実施する装置の一例を示す。
図において、１は消耗電極、５は母材、１３は電極送給
用電動機および送給装置、１４は静的にも動的にも充分
な定電流特性を有する直流溶接電源、１５は電極母材間
の電圧波形から短絡継続時間を検出する装置、１６は短
絡継続時間検出装置１５で得られた短絡開始時間からあ
らかじめ設定された時間が経過した後も短絡が破られな
い場合にのみ信号を出力する回路、１７は回路１６の出
力信号によって設定された時間だけ尖頭電流を通電する
ためのパルス発生電源を示す。
用電動機および送給装置、１４は静的にも動的にも充分
な定電流特性を有する直流溶接電源、１５は電極母材間
の電圧波形から短絡継続時間を検出する装置、１６は短
絡継続時間検出装置１５で得られた短絡開始時間からあ
らかじめ設定された時間が経過した後も短絡が破られな
い場合にのみ信号を出力する回路、１７は回路１６の出
力信号によって設定された時間だけ尖頭電流を通電する
ためのパルス発生電源を示す。
第５図ａおよびｂはそれぞれ上記実施例を用いた短絡ア
ーク溶接時の電圧および電流波形を示す。
ーク溶接時の電圧および電流波形を示す。
同図において、ｖａ，Ｖ８及び■８，■８は第１図と同
様にそれぞれアーク発生期間中または短絡期間中の電圧
及び電流を示す。
様にそれぞれアーク発生期間中または短絡期間中の電圧
及び電流を示す。
同図Ｃは短絡継続時間検出装置１５の出力信号を示すも
ので、短絡によって急減した電極母材間電圧を検出して
、短絡継続期間を計測している。
ので、短絡によって急減した電極母材間電圧を検出して
、短絡継続期間を計測している。
すでに述べたように、短絡直前の溶滴粒の大きさが限界
値以上であれば、短絡期間中の電流■８を増加させる必
要がなく、上記定電流電源１４のみによって、短絡移行
およびアークの《り返しが順調に続けられるが、何んら
かの原因で溶滴粒が限界以下の大きさで短絡が起った場
合には、短絡はあらかじめ設定された時間Ｔｓｃを経過
してもなお破られない。
値以上であれば、短絡期間中の電流■８を増加させる必
要がなく、上記定電流電源１４のみによって、短絡移行
およびアークの《り返しが順調に続けられるが、何んら
かの原因で溶滴粒が限界以下の大きさで短絡が起った場
合には、短絡はあらかじめ設定された時間Ｔｓｃを経過
してもなお破られない。
この場合には同図ｄに示すように回路１６から信号が出
力され、パルス発生電源１７により溶滴柱に尖頭電流■
，が供給され、この電流■，による電磁ピンチカによっ
て液柱は強制的に破られる。
力され、パルス発生電源１７により溶滴柱に尖頭電流■
，が供給され、この電流■，による電磁ピンチカによっ
て液柱は強制的に破られる。
この尖頭電流によってアークの再発生が行われると同時
に尖頭電流の印加は停止される。
に尖頭電流の印加は停止される。
なお、上記実施例では定電流電源を用いて〜・るが、必
らずしも完全な定電流特性の電源に限定されることなく
、これに類似する短絡とアークとの交互くり返し現象に
伴う短絡電流の変化が比較的少ない電源を用いても、同
様の効果が得られることは言うまでもない。
らずしも完全な定電流特性の電源に限定されることなく
、これに類似する短絡とアークとの交互くり返し現象に
伴う短絡電流の変化が比較的少ない電源を用いても、同
様の効果が得られることは言うまでもない。
また応答性のよいサイリスク、あるいはトランジスタ等
の半導体スイッチを使用した電源を用いて、上記実施例
の直流溶接電源１４とパルス発生電源１７０機能を唯一
の電源を用℃・て行なってもよい。
の半導体スイッチを使用した電源を用いて、上記実施例
の直流溶接電源１４とパルス発生電源１７０機能を唯一
の電源を用℃・て行なってもよい。
すなわち、第６図に示すように、溶接電源１４の構成と
して、低インピーダンス電源１４ａ、例えば略定電圧特
性の電源と、インピーダンス切換回路１４ｂ、例えば尖
頭電流を通電する飽和領域と定電流を通電する能動領域
との切換動作をするトランジスタ、又は尖頭電流を開閉
するサイリスタおよび定電流を通電するインピーダンス
素子との並列回路とから構成され、インピーダンス切換
回路１４ｂは、低インピーダンス電源１４ａの出力端子
の一端と消耗電極又は被溶接物との間に接続されて、短
絡継続時間検出装置１５の出力信号を入力として尖頭電
流と定電流との切換動作をする電源が使用されてもよい
。
して、低インピーダンス電源１４ａ、例えば略定電圧特
性の電源と、インピーダンス切換回路１４ｂ、例えば尖
頭電流を通電する飽和領域と定電流を通電する能動領域
との切換動作をするトランジスタ、又は尖頭電流を開閉
するサイリスタおよび定電流を通電するインピーダンス
素子との並列回路とから構成され、インピーダンス切換
回路１４ｂは、低インピーダンス電源１４ａの出力端子
の一端と消耗電極又は被溶接物との間に接続されて、短
絡継続時間検出装置１５の出力信号を入力として尖頭電
流と定電流との切換動作をする電源が使用されてもよい
。
本発明による方法を用いると従来の定電圧電源を用いる
方法に比べて、常用されている１．６ｍｍφ以下の細径
の消耗電極はもちろん、大径を使用した短絡移行形アー
ク法においても溶滴粒の移行を円滑におこなわせること
ができ、またスパツタの発生量を急減させることができ
る。
方法に比べて、常用されている１．６ｍｍφ以下の細径
の消耗電極はもちろん、大径を使用した短絡移行形アー
ク法においても溶滴粒の移行を円滑におこなわせること
ができ、またスパツタの発生量を急減させることができ
る。
第１図ａおよびｂはそれぞれ従来の短絡移行形アーク溶
接法による電極被溶接物間の電圧波形および溶接電流波
形を示す線図、第２図ａ乃至Ｃは短絡による溶滴の移行
状態を示す説明図、第３図は１回の短絡によって移行す
る電極長さの平均値Ｌｔと１回の短絡に要する時間Ｔｓ
の平均値との関係を示す線図、第４図および第６図は本
発明の溶接法を実施する装置の−ｆ１１を示す構成図、
第５図ａおよびｂはそれぞれ本発明の溶接法による電極
・被溶接物間の電圧波形および溶接電流の波形を示す線
図、第５図Ｃは第４図に示された短絡継続時間検出装置
の出力信号波形を示す線図、第５図ｄは第４図に示され
た回路１６の出力信号を示す線図である。 １・・・・・・消耗電極、２・・・・・・溶滴粒、４・
・・・・・アーク、５・・・・・・被溶接物（母材）、
Ｔａ・・・・・・アーク継続時間、Ｔ８・・・・・・短
絡継続時間、ｖａ・・・・・・アーク発生期間中の電極
・被溶接物間の電圧、ｖ８・・・・・・短絡発生期間中
の電極・被溶接物間の電圧、■８・・・・・・アーク発
生期間中の溶接電流、■８・・・・・・短絡発生期間中
の溶接電流、■，・・・・・・尖頭電流。
接法による電極被溶接物間の電圧波形および溶接電流波
形を示す線図、第２図ａ乃至Ｃは短絡による溶滴の移行
状態を示す説明図、第３図は１回の短絡によって移行す
る電極長さの平均値Ｌｔと１回の短絡に要する時間Ｔｓ
の平均値との関係を示す線図、第４図および第６図は本
発明の溶接法を実施する装置の−ｆ１１を示す構成図、
第５図ａおよびｂはそれぞれ本発明の溶接法による電極
・被溶接物間の電圧波形および溶接電流の波形を示す線
図、第５図Ｃは第４図に示された短絡継続時間検出装置
の出力信号波形を示す線図、第５図ｄは第４図に示され
た回路１６の出力信号を示す線図である。 １・・・・・・消耗電極、２・・・・・・溶滴粒、４・
・・・・・アーク、５・・・・・・被溶接物（母材）、
Ｔａ・・・・・・アーク継続時間、Ｔ８・・・・・・短
絡継続時間、ｖａ・・・・・・アーク発生期間中の電極
・被溶接物間の電圧、ｖ８・・・・・・短絡発生期間中
の電極・被溶接物間の電圧、■８・・・・・・アーク発
生期間中の溶接電流、■８・・・・・・短絡発生期間中
の溶接電流、■，・・・・・・尖頭電流。
Claims (1)
- １ 定電流電源又はこれに類似する短絡とアークとのく
り返し現象に伴う短絡電流が少ない電源を用いて、消耗
電極を被溶接物の接合部に送給し、電極の先端と被溶接
物との間に短絡とアークとを連続的に繰り返し生じさせ
て行う短絡移行形アーク溶接法において、短絡時の電流
を略一定にするとともに短絡の生じている期間を検出し
、短絡開始後、あらかじめ設定された時間が経過した後
においても短絡が破られない場合にのみ尖頭電流を通電
することにより、前記消耗電極先端の溶滴粒を被溶接物
に移行させることを特徴とする短絡移行形アーク溶接法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49017906A JPS588948B2 (ja) | 1974-02-14 | 1974-02-14 | 短絡移行形ア−ク溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49017906A JPS588948B2 (ja) | 1974-02-14 | 1974-02-14 | 短絡移行形ア−ク溶接法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS50112245A JPS50112245A (ja) | 1975-09-03 |
| JPS588948B2 true JPS588948B2 (ja) | 1983-02-18 |
Family
ID=11956774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP49017906A Expired JPS588948B2 (ja) | 1974-02-14 | 1974-02-14 | 短絡移行形ア−ク溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS588948B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59199174A (ja) * | 1983-04-26 | 1984-11-12 | Kobe Steel Ltd | 短絡移行を伴なう溶接の電流制御方法 |
| JPS59202171A (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-15 | Kobe Steel Ltd | 短絡移行を伴なう溶接の電流制御方法 |
| JPS6064774A (ja) * | 1983-04-30 | 1985-04-13 | Kobe Steel Ltd | 短絡移行を伴なう溶接の電流制御方法 |
| AT508146B1 (de) * | 2009-08-10 | 2010-11-15 | Fronius Int Gmbh | Verfahren zum auftrennen eines kurzschlusses beim kurzlichtbogenschweissen und schweissgerät zum kurzlichtbogenschweissen |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4944953A (ja) * | 1972-09-05 | 1974-04-27 |
-
1974
- 1974-02-14 JP JP49017906A patent/JPS588948B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS50112245A (ja) | 1975-09-03 |
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