JPS6356029B2 - - Google Patents

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JPS6356029B2
JPS6356029B2 JP14418079A JP14418079A JPS6356029B2 JP S6356029 B2 JPS6356029 B2 JP S6356029B2 JP 14418079 A JP14418079 A JP 14418079A JP 14418079 A JP14418079 A JP 14418079A JP S6356029 B2 JPS6356029 B2 JP S6356029B2
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JP
Japan
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welding
pulse
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welded
arc
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JP14418079A
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Koji Mizuno
Hirohisa Segawa
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパルスアーク溶接方法、特に直流アー
クによる溶接方法において、溶接電流に周期的に
パルス電流を流して溶接電極棒の端部に生ずる溶
融金属を細粒状にし、被溶接母材側に移行させる
ようにしたパルスアーク溶接方法に関する。
従来より、溶接電流のうち平均電流は低いが、
溶接電極ワイヤ端の溶融塊の生成に応じてパルス
的に電流を増し、溶滴をスプレー移行させるアー
ク溶接法が広く行われている。
第1図にはこの種のアーク溶接法に用いるパル
スアーク溶接装置の1例が示されている。10は
溶接電流に直流の平均電流を供給するための平均
電流供給回路であり、溶接用変圧器12と整流回
路14とから構成されている。16は溶接電流に
パルス電流を供給するためのパルス電流供給回路
であり、溶接用変圧器18と位相制御素子を含む
整流回路20とから構成されている。なお、上記
パルス電流供給回路16の整流回路20には通常
サイリスタが多く用いられているので、以下整流
回路20の整流素子としてサイリスタを用いた単
相波整流回路を例によつて説明する。
平均電流供給回路10の出力端と、パルス電流
供給回路16の出力端とは、それぞれの極性が一
致するように並列に接続され、溶接電源装置の正
の出力端子22と、負の出力端子24とに接続さ
れている。
26は溶接電極を構成するワイヤであり、ワイ
ヤ26と、上記溶接電源の正の出力端子22とは
溶接電流供給ケーブル28により接続されてい
る。
30は被溶接母材であり、被溶接母材30と、
溶接電源装置の負の出力端子24とは同様に溶接
電流供給ケーブル32により接続されている。
以上のように構成されていて、溶接電源装置の
平均電流供給回路10からは、直流の平均電流が
溶接電源装置の出力端22,24に供給され、ま
たパルス電流供給回路16からは周期的なパルス
電流が溶接電源装置の出力端に供給されて、ワイ
ヤ26の端部と被溶接母材30間にわたり発生す
るアーク34中を流れる電流の波形は第2図に示
すごとく、その縦軸に電流Iを、また横軸に時間
Tをとると一定の間隔をおいた山形状のパルス電
流40と、低めの平滑な平均直流電流42とを合
成した波形となる。この様な溶接電流がアーク3
4に供給されると、パルス電流40がアーク34
に流れている間、すなわち第2図に示されるTp
間において、ワイヤ26の端部は過大溶接電流に
より加熱されてワイヤ26の端部に溶融塊が形成
され、ワイヤ26の端部から溶滴が被溶接母材3
0の表面へと移行し、被溶接母材30の表面に溶
接ビードが形成され、溶接作業を行なうことがで
きる。
この様なパルスアーク溶接法により安定した溶
接を行うことができるようにするためには、パル
ス電流40がアーク34に流れるごとに必ず1個
の溶滴がワイヤ26の端部から被溶接母材30へ
と移行するいわゆる1パルス1溶滴現象が安定し
て発生することが必要である。この1パルス1溶
滴現象を安定して持続させるためには、ワイヤ2
6の材質およびその外径によりパルス電流40の
値Ipと、パルス電流40の発生期間Tpとを制御
し、パルス電流Ipの2乗と、パルス電流発生期間
Tpとの積、つまりIp 2・Tpが経験則により決めら
れた一定値となるように、パルス電流40の値Ip
およびその発生期間Tpとを適宜選定することが
必要である。
第3図は、ワイヤ26端部と、被溶接母材30
との間の距離、すなわちアーク長を一定とした時
のアーク特性曲線Rが示され、縦軸にはアーク電
圧Vが、横軸には溶接電流Iがとられている。ま
た第3図には上記アーク特性曲線Rに重複してパ
ルス電流特性曲線Qおよび平均電流特性曲線Sが
描かれている。アーク34は、この電流特性曲線
QおよびSとアーク特性曲線Rとの交点50およ
び52で安定して発生する。
またアーク長の制御は、ワイヤ26の単位時間
当りの送給量によつてでき、溶接電流の制御は、
溶接電源装置の出力端電圧と、ワイヤ26の単位
時間当りの送給量によつて行うことができ、従来
のパルスアーク溶接方法におけるパルス電流40
の制御は一般に、パルス電流供給回路16の出力
電圧Vpと、ワイヤ26の単位時間当りの送給量
vによつて行われている。
そして、上述の第1図に示すような従来のパル
スアーク溶接装置においては、パルス電流回路1
6の出力電圧Vpの制御は、パルス電流発生期間
Tpと等しい整流回路20を構成するサイリスタ
の導通期間を調整することにより行われている。
すなをちワイヤ26の単位時間当りの送給量vを
設定し、それに合わせて上記整流回路20を構成
するサイリスタの導通期間Tpのみを制御してい
わゆる1パルス1溶滴現象を安定させて発生させ
るようにしてした。
このため、この様なパルスアーク溶接装置を用
いて軟鋼を溶接しようとする場合には、パルス電
流発生期間Tpを短かくし、パルス電流40のピ
ーク値Ipを大きくしてIp 2・Tpの値が経験則に基
づいて一定の値となるように設定すれば、ワイヤ
26端部と被溶接母材30間に発生するアーク3
4の集中性を向上させることができる結果、アー
ク溶接において被溶接母材30表面にアンダーカ
ツトが生ぜず溶込みの深い溶接ビートを形成する
ことができ、信頼性の高い良好なアーク溶接を行
うことができた。
また、被溶接母材30がアルミなどの場合は、
通常被溶接母材30表面に酸化被膜が形成されて
おり、安定した信頼性の高いアーク溶接を行うに
は、表面の酸化被膜を除去する必要がある。すな
わち、ワイヤ26と被溶接母材30との間に発生
するアーク34中に存在する陽イオンが被溶接母
材30の表面に衝突する際に発生するエネルギー
で被溶接母材30の表面の酸化被膜を除去した
後、アーク熱により被溶接母材30を溶融して溶
接を行う必要がある。そのためには、ワイヤ26
と被溶接母材30との間に発体するアーク34が
充分な広がりを持つようにして被溶接母材30の
表面に溶融温度の差により酸化物が固体のまま取
り残され、安定した良好なアーク溶接ができない
ことの無いようにする必要がある。すなわち、被
溶接母材30がアルミ等の場合には、パルス電流
40の発生期間Tpを長くし、パルス電流40の
ピーク値Ipを小さくしてIp 2・Tpの値が経験則に
基づいた一定値となるようにIp・Tpの値を設定
し、アーク34が一定の広がりを持つようにした
方が、被溶接母材30の表面の酸化被膜が充分に
アーク34中の陽イオンの衝突エネルギーにより
除去でき、安定した信頼性の高いアーク溶接が行
える。
しかしながら、上述した従来のパルスアーク溶
接装置による溶接方法においては、パルス電流回
路16の出力電圧Vpの制御は、その整流回路2
0を構成するサイリスタの導通期間Tpを調整す
ることのみにより行われていたので、パルス電流
回路16の溶接用変圧器18の出力電圧を高く設
定してあるパルスアーク溶接装置では、被溶接母
材30がアルミ等の場合には、パルス電流のピー
ク値が大きすぎてアーク34の集中性が高くなる
結果、被溶接母材30の表面に酸化物が固体のま
ま取り残され、安定した良好なアーク溶接が行え
なかつた。またアルミ等の被溶接母材30の溶接
作業に合せてパルス電流供給回路16の溶接用変
圧器18の出力電圧を低く設定したものでは、軟
鋼等を溶接する場合、パルス電流のピーク値が小
さすぎてアーク34が広がり過ぎて被溶接母材3
0の表面にアンダーカツトが生じ易く、また溶込
みも浅く安定した良好なアーク溶接を行うことが
できなかつた。この様に、従来のパルスアーク溶
接装置による溶接では、軟鋼およびアルミ等の両
被溶接母材30の両方を1台のパルスアーク溶接
装置を用いて安定して良好な溶接作業が行えるよ
うに被溶接母材30が材質に応じて適宜そのパル
スアーク電流供給回路16の溶接用変圧器18の
出力電圧を設定変更することができなかつた。
本発明は前述した従来の課題に鑑し為されたも
のであり、その目的は、軟鋼及びアルミの溶接を
別電源を用いることなく溶接が容易に行なえ、軟
鋼及びアルミの溶接の切替え、調整がし易く、ワ
イヤ端部と被溶接母材間に発生するアークの集中
性あるいはその広がりを被溶接母材の材質に合せ
て適宜調整でき、安定した良好なアーク溶接を行
うことができるパルスアーク溶接方法を提供する
ことにある。
この目的を達成するために、この発明のパルス
アーク溶接方法は、所定の直流平均電流を溶接ワ
イヤと被溶接母材間に印加する平均電流供給回路
と、変圧器を有し該変圧器にて変圧されたパルス
電流を前記直流平均電流に重畳して前記溶接ワイ
ヤと被溶接母材間に印加するパルス電流供給回路
とを備え、 このパルス電流供給回路には、前記変圧器から
取り出される電圧が高くパルス電流の値が大きい
第1の回路と、前記変圧器から取り出される電圧
が低くパルス電流の値が小さい第2の回路とを設
け、軟鋼の溶接時には前記第1の回路を用いて導
通期間が短かくなるように制御し、アルミニウム
の溶接時には前記第2の回路を用いて導通期間が
長くなるように制御し、前記第1,第2の回路を
択一的に導通させ供給するパルス電流の発生期間
を制御するようにしたものである。
以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説
明する。
第4図には本発明に係るパルスアーク溶接方法
を実施するための装置の好適な実施例が示され、
第1図の従来装置と同一部材には同一符号を付し
て説明を省略する。
この実施例において特徴的なことは、パルス電
流供給回路16の溶接用変圧器18の出力側のコ
イル50の中途部に第1の回路を形成するタツプ
51および第2の回路を形成するタツプ52が、
それぞれ設けられていて、電磁接触器54および
56を介して上記タツプ51および52が上記パ
ルス電流供給回路16の整流回路20を構成する
サイリスタ58に接続されていることである。
そして、一方の電磁接触器54を閉成して変圧
器18から高電圧を得る際にはサイリスタ58の
導通期間は短くし、他方の電磁接触器56を閉成
して変圧器18から低電圧を得る際にはサイリス
タ58の導通期間は長くなるように制御されるも
のである。
以上のような構成により被溶接母材30が軟鋼
等の場合で、ワイヤ26端部と被溶接母材30と
の間に被溶接母材30の溶接条件に適した集中性
のあるアーク34を形成しようとする際には、溶
接用変圧器18の高電圧が得られる出力側のコイ
ル50のタツプ51を選定し、そのタツプ51に
接続している電磁接触器54を閉路状態とし、溶
接作業を行えば良い。すなちこの場合には、パル
ス電流40の発生期間Tpを短かくし、パルス電
流40のピーク値Ipを高く設定した状態で溶接作
業を行うようにし、いわゆる1パルス1溶滴現象
が安定して持続されるように上記溶接用変圧器1
8の出力側電圧を選定する。
また、アルミ等の被溶接母材30をアーク溶接
する場合には、パルス電流回路16の溶接用変圧
器18の低電圧側のタツプ52に接続している電
磁接触器56を閉路状態にして溶接作業を行うと
良い。すなわち、この場合にはパルス電流40の
発生期間Tpは長くなり、パルス電流40のピー
ク値Ipは低く抑えるようにし、アルミ等の溶接作
業に好適な溶接条件とし、いわゆる1パルス1溶
滴現象が安定して持続するように上記溶接用変圧
器18の出力側電圧を選定する。
この様に、本発明の実施例に係るパルスアーク
溶接方法においては、被溶接母材30の種類に応
じて適宜最適の上記溶接用変圧器18の出力電圧
を選定し、かつパルス電流供給回路16の整流回
路20を構成するサイリスタ58の導通期間Tp
を制御することにより、被溶接母材30に好適な
溶接条件を簡単に得ることができる。
なお、上記実施例では電磁接触器54,56を
用いてパルス電流供給回路16の溶接用変圧器1
8の出力側のコイル電圧を切り替えるようにして
いるが、第5図に示すようにパルス電流供給回路
16の整流回路20としてサイリスタ60,62
を複数個設けると共にゲート信号により切替える
ことができる切替スイツチ64を各サイリスタ6
0,62に付設し、上記溶接用変圧器18の出力
側のコイル50の各タツプ51,52と整流回路
20を構成する各サイリスタ60,62とを接続
して、溶接用変圧器18の出力側のコイル電圧を
サイリスタ60,62に付設した切替スイツチ6
4により適宜設定変更するようにしても良い。
また本発明では、電源周波数と等しい周波数の
パルス電流を溶接電流として用いた場合の回路例
について述べたが、必ずしも電源周波数とパルス
電流の周波数とは等しくなくても良く、電源周波
数と異る適宜選定したパルス電流の周波数が得ら
れるような溶接用変圧器18の結線方式および整
流回路20の整流方式としても良い。
さらには、実施例ではパルス電流供給回路16
の溶接用変圧器18の出力側のコイル50にタツ
プ51,52を設けてその出力電圧を制御するよ
うにしているが、逆に上記溶接用変圧器18の入
力側のコイルにタツプを複数個設けるようにし、
溶接用変圧器18の出力電圧で制御できるように
しても良い。
以上のように、本発明によるパルスアーク溶接
方法によればパルス電流供給回路の溶接用変圧器
の出力電圧を被溶接母材の種類により適宜選定
し、かつパルス電流の発生期間Tpを調整するよ
うに構成されているので、各種被溶接母材に最適
な溶接条件に溶易に切替え調整設定することがで
き、1台のパルスアーク溶接装置で、各種の被溶
接母材の安定した良好なパルスアーク溶接を行う
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のパルスアーク溶接装置の一例を
示す概略構成説明図、第2図はアーク中を流れる
溶接電流波形図、第3図はアーク特性曲線図、パ
ルス電流特性曲線図および平均電流特性曲線図、
第4図および第5図は本発明に係るパルスアーク
方法の好適な実施例を説明するための概略構成説
明図である。 各図中同一部材には同一符号を付し、16はパ
ルス電流供給回路、18は溶接用変圧器、30は
被溶接母材、50はコイル、51および52はタ
ツプ、54および56は電磁接触器、60および
62はサイリスタ、64は切替スイツチである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 所定の直流平均電流を溶接ワイヤと被溶接母
    材間に印加する平均電流供給回路と、変圧器を有
    し該変圧器にて変圧されたパルス電流を前記直流
    平均電流に重畳して前記溶接ワイヤと被溶接母材
    間に印加するパルス電流供給回路とを備え、 このパルス電流供給回路には、前記変圧器から
    取り出される電圧が高くパルス電流の値が大きい
    第1の回路と、前記変圧器から取り出される電圧
    が低くパルス電流の値が小さい第2の回路とを設
    け、軟鋼の溶接時には前記第1の回路を用いて導
    通期間が短かくなるように制御し、アルミニウム
    の溶接時には前記第2の回路を用いて導通期間が
    長くなるように制御し、前記第1,第2の回路を
    択一的に導通させ供給するパルス電流の発生期間
    を制御することを特徴とするパルスアーク溶接方
    法。 2 第1,第2の回路にそれぞれ電磁接触器を挿
    入し、第1,第2の回路からなる並列回路と直列
    に単一のサイリスタを接続し、前記サイリスタを
    導通制御することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項に記載のパルスアーク溶接方法。 3 第1,第2の回路にそれぞれ挿入された2つ
    のサイリスタを有し、第1,第2の回路を択一的
    に切替えるとともにこの切替えに応動して前記2
    つのサイリスタのゲート回路を択一的に切替スイ
    ツチにより切替えることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項に記載のパルスアーク溶接方法。
JP14418079A 1979-11-07 1979-11-07 Pulsed arc welding equipment Granted JPS5668584A (en)

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JPS5668584A JPS5668584A (en) 1981-06-09
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990009858A1 (fr) * 1989-02-27 1990-09-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Appareil de soudage a impulsions
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