JPS639913B2 - - Google Patents
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- JPS639913B2 JPS639913B2 JP53071995A JP7199578A JPS639913B2 JP S639913 B2 JPS639913 B2 JP S639913B2 JP 53071995 A JP53071995 A JP 53071995A JP 7199578 A JP7199578 A JP 7199578A JP S639913 B2 JPS639913 B2 JP S639913B2
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- Arc Welding Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、交流アーク溶接方法の改良に関する
ものである。
ものである。
一般にアルミニウムやマグネシウムなどの活性
金属の非消耗性アーク溶接では、交流アーク溶接
機が用いられている。
金属の非消耗性アーク溶接では、交流アーク溶接
機が用いられている。
この場合、可動鉄心形の交流アーク溶接機を用
いると、電極と被溶接物との電子放出能の差によ
つて、電極が被溶接物に対してマイナスとなる正
極性の期間中と電極がプラスとなる逆極性の期間
中とでは、アーク電圧波形および溶接電流波形が
異なる。すなわち、第１図ａはアーク電圧波形を
示し、電極がマイナスとなる正極性の期間中Ts
のアーク電圧の平均値または波高値は、逆極性の
期間中Trのそれよりも小となり、さらに第１図
ｂは溶接電流波形を示し、正極性の期間中Tsの
平均値または波高値は、逆極性の期間中Trのそ
れよりも大となり、いわゆる整流作用を生じる。
いると、電極と被溶接物との電子放出能の差によ
つて、電極が被溶接物に対してマイナスとなる正
極性の期間中と電極がプラスとなる逆極性の期間
中とでは、アーク電圧波形および溶接電流波形が
異なる。すなわち、第１図ａはアーク電圧波形を
示し、電極がマイナスとなる正極性の期間中Ts
のアーク電圧の平均値または波高値は、逆極性の
期間中Trのそれよりも小となり、さらに第１図
ｂは溶接電流波形を示し、正極性の期間中Tsの
平均値または波高値は、逆極性の期間中Trのそ
れよりも大となり、いわゆる整流作用を生じる。
今、この正極性の期間中における溶接電流の平
均値をIsm、逆極性のそれをIrmとして、第２図
に示すような正極性の期間中の通電電流および逆
極性の期間中の通電電流の各平均値または各波高
値を制御可能な例えばサイリスタ式交流アーク溶
接機によつて、Ism＋Irmを略一定に保持しなが
ら、正極性の期間中の通電電流の比率（以下SP
比という）すなわち SP比＝Ism／（Ism＋Irm） を変化させたときのビード形状を第３図ａおよび
同図ｂに示す。第２図において、１，１は溶接機
の入力端子、２は溶接用変圧器、３は電極、４は
被溶接物、５はアーク、６ａ，６ｂはリアクト
ル、７ａ，７ｂはサイリスタ、８ａ，８ｂは点弧
回路、９ａ，９ｂは出力電流の検出および制御回
路である。また第３図ａにおいて、Ｐは溶融金属
４ａの溶け込み深さ、Wbはその溶融幅またはビ
ート幅、Wcはクリーニング幅を示す。同図ｂは、
前述したSP比を変化させたときの、同図ａの溶
け込み深さＰ、ビード幅Wbおよびクリーニング
幅Wcの変化を示している。同図ｂに示すように、
クリーニング幅WcはSP比の増加とともに減少
し、ビード幅Wbはゆるやかに減少し、さらに溶
け込み深さＰは、SP比の50％付近で最小になる。
一方、非消耗性電極は、SP比の増加とともに、
電極が被溶接物に対してプラスとなり発熱する逆
極性電流の減少によつて、電極の消耗は少なくな
る。すなわち、溶け込み深さＰを大きくするため
には、SP比を大きくする必要があり、逆にクリ
ーニング幅Wcを大きくするためには、SP比を小
さくする必要があり、さらに電極への許容通電電
流を大きくするためにはSP比を大きくする必要
がある。さらにSP比が大なる期間とSP比が小な
る期間との各継続時間およびそのくり返し周期が
溶融池の形状に影響する。また、上述したSP比
を、正極性の期間中の通電電流の平均値Ismと逆
極性の期間中の通電電流の平均値Irmとによつて
表わしたが、このSP比をそれぞれの期間中の波
高値で表わしても第３図ｂと略同様の変化とな
る。
均値をIsm、逆極性のそれをIrmとして、第２図
に示すような正極性の期間中の通電電流および逆
極性の期間中の通電電流の各平均値または各波高
値を制御可能な例えばサイリスタ式交流アーク溶
接機によつて、Ism＋Irmを略一定に保持しなが
ら、正極性の期間中の通電電流の比率（以下SP
比という）すなわち SP比＝Ism／（Ism＋Irm） を変化させたときのビード形状を第３図ａおよび
同図ｂに示す。第２図において、１，１は溶接機
の入力端子、２は溶接用変圧器、３は電極、４は
被溶接物、５はアーク、６ａ，６ｂはリアクト
ル、７ａ，７ｂはサイリスタ、８ａ，８ｂは点弧
回路、９ａ，９ｂは出力電流の検出および制御回
路である。また第３図ａにおいて、Ｐは溶融金属
４ａの溶け込み深さ、Wbはその溶融幅またはビ
ート幅、Wcはクリーニング幅を示す。同図ｂは、
前述したSP比を変化させたときの、同図ａの溶
け込み深さＰ、ビード幅Wbおよびクリーニング
幅Wcの変化を示している。同図ｂに示すように、
クリーニング幅WcはSP比の増加とともに減少
し、ビード幅Wbはゆるやかに減少し、さらに溶
け込み深さＰは、SP比の50％付近で最小になる。
一方、非消耗性電極は、SP比の増加とともに、
電極が被溶接物に対してプラスとなり発熱する逆
極性電流の減少によつて、電極の消耗は少なくな
る。すなわち、溶け込み深さＰを大きくするため
には、SP比を大きくする必要があり、逆にクリ
ーニング幅Wcを大きくするためには、SP比を小
さくする必要があり、さらに電極への許容通電電
流を大きくするためにはSP比を大きくする必要
がある。さらにSP比が大なる期間とSP比が小な
る期間との各継続時間およびそのくり返し周期が
溶融池の形状に影響する。また、上述したSP比
を、正極性の期間中の通電電流の平均値Ismと逆
極性の期間中の通電電流の平均値Irmとによつて
表わしたが、このSP比をそれぞれの期間中の波
高値で表わしても第３図ｂと略同様の変化とな
る。
本発明のアーク溶接方法は、以上の検討にもと
ずいて、正極性の期間中の効果と逆極性の期間中
の効果とを有する交流電流を用いて、正極性の期
間中の電流値と逆極性の期間中の電流値との比が
第１の比率である電流を通電し、つぎに正極性の
期間中の電流値と逆極性の期間中の電流値との比
が第２の比率である電流を通電し、以後第１の比
率の電流と第２の比率の電流とを繰返し通電して
溶接する交流アーク溶接方法を提案したものであ
る。
ずいて、正極性の期間中の効果と逆極性の期間中
の効果とを有する交流電流を用いて、正極性の期
間中の電流値と逆極性の期間中の電流値との比が
第１の比率である電流を通電し、つぎに正極性の
期間中の電流値と逆極性の期間中の電流値との比
が第２の比率である電流を通電し、以後第１の比
率の電流と第２の比率の電流とを繰返し通電して
溶接する交流アーク溶接方法を提案したものであ
る。
以下、本発明のアーク溶接方法を第４図ａない
しｃを参照して説明する。
しｃを参照して説明する。
同図ａは、第２図に示すサイリスタ式交流アー
ク溶接機から供給する正極性の期間中の出力電流
の波高値と逆極性の期間中の出力電流の波高値と
の和Is1＋Ir1またはIs2＋Ir2すなわち正の波高値か
ら負の波高値までの値（ピークピーク値）を一定
に保持するか、または正極性の期間中の出力電流
の平均値と逆極性の期間中の出力電流の平均値と
の和を一定に保持しておいて、正極性の期間中の
出力電流値が逆極性の期間中の出力電流値よりも
大になる第１の状態と、正極性の期間中の出力電
流値と逆極性の期間中の出力電流値とが略等しく
なる第２の状態とが、交流出力電流の１サイクル
ｔよりも長い周期Ｔでくり返して変化させた場合
の変化電流の波形を示している。上記の第１の状
態の継続時間も第２の継続時間もともに略等しい
周期Ｔの場合を示している。このような変化電流
を不活性ガスを主成分とするシールドガスで被包
された非消耗性電極およびアルミニウム、マグネ
シウム等の酸化皮膜を有する軽合金の被溶接物に
通電すると、SP比の大きい第１の状態において
は溶け込み深さＰが大となり、さらにSP比の小
さい第２の状態においてはクリーニング幅が広く
なるのでビード止端部のぬれが良好となり止端部
のわれを生じることがなく、かつ、非消耗電極の
プラスの期間中の発熱の減少により、非消耗電極
の許容通電容量の増大または非消耗電極の消耗の
軽減をはかることができる。また交流出力電流の
周波数としては通常、商用周波が用いられるが、
溶融池の振動による粒子の微細化等を目的として
高周波のパルス状電流を使用してもよい。
ク溶接機から供給する正極性の期間中の出力電流
の波高値と逆極性の期間中の出力電流の波高値と
の和Is1＋Ir1またはIs2＋Ir2すなわち正の波高値か
ら負の波高値までの値（ピークピーク値）を一定
に保持するか、または正極性の期間中の出力電流
の平均値と逆極性の期間中の出力電流の平均値と
の和を一定に保持しておいて、正極性の期間中の
出力電流値が逆極性の期間中の出力電流値よりも
大になる第１の状態と、正極性の期間中の出力電
流値と逆極性の期間中の出力電流値とが略等しく
なる第２の状態とが、交流出力電流の１サイクル
ｔよりも長い周期Ｔでくり返して変化させた場合
の変化電流の波形を示している。上記の第１の状
態の継続時間も第２の継続時間もともに略等しい
周期Ｔの場合を示している。このような変化電流
を不活性ガスを主成分とするシールドガスで被包
された非消耗性電極およびアルミニウム、マグネ
シウム等の酸化皮膜を有する軽合金の被溶接物に
通電すると、SP比の大きい第１の状態において
は溶け込み深さＰが大となり、さらにSP比の小
さい第２の状態においてはクリーニング幅が広く
なるのでビード止端部のぬれが良好となり止端部
のわれを生じることがなく、かつ、非消耗電極の
プラスの期間中の発熱の減少により、非消耗電極
の許容通電容量の増大または非消耗電極の消耗の
軽減をはかることができる。また交流出力電流の
周波数としては通常、商用周波が用いられるが、
溶融池の振動による粒子の微細化等を目的として
高周波のパルス状電流を使用してもよい。
同図ｂは、SP比が大となる第１の状態の周期
T1を、第２の状態の周期T2よりも大にした場合
の交流出力電流の波形を示す。同図に示す変化電
流の周期は、不活性ガスを主成分とするガスシー
ルドされた非消耗電極を使用してアルミニウムを
溶接する場合はもちろん、被覆消耗電極またはガ
スシールドされた消耗電極を使用してアルミニウ
ム、その他の材質の被溶接物を溶接する場合にお
いて、特に厚板等の溶け込み深さＰを大にする必
要がある場合に適している。逆に、不活性ガスを
主成分とするガスシールドされた非消耗性電極で
アルミニウムを溶接する場合において、被溶接物
が薄板であつて突合せ開先面の精度が高くなく、
フイラワイヤを使用するようなときには、SP比
の大なる第１の状態の周期をSP比の小なる第２
の状態の周期よりも短くして、溶け込み深さＰを
あまり大にしないでクリーニング幅Wcを大にす
る必要がある。また、この場合、フイラワイヤを
SP比の変化例えばSP比の大なる第１の状態に同
期させて、溶融池に挿入すればフイラワイヤの溶
滴と溶融池とのぬれが良好になる。さらに、被覆
溶接棒の供給および退避、またはガスシールドさ
れた消耗電極の送給、停止、退避もしくは速度の
制御を、SP比の変化に略同期させて行うことに
よつて、例えば溶融池が拡大される期間に被覆溶
接棒もしくは消耗電極の溶滴を溶融池に投入させ
てぬれを良好とし、ビード形状を制御することが
できる。
T1を、第２の状態の周期T2よりも大にした場合
の交流出力電流の波形を示す。同図に示す変化電
流の周期は、不活性ガスを主成分とするガスシー
ルドされた非消耗電極を使用してアルミニウムを
溶接する場合はもちろん、被覆消耗電極またはガ
スシールドされた消耗電極を使用してアルミニウ
ム、その他の材質の被溶接物を溶接する場合にお
いて、特に厚板等の溶け込み深さＰを大にする必
要がある場合に適している。逆に、不活性ガスを
主成分とするガスシールドされた非消耗性電極で
アルミニウムを溶接する場合において、被溶接物
が薄板であつて突合せ開先面の精度が高くなく、
フイラワイヤを使用するようなときには、SP比
の大なる第１の状態の周期をSP比の小なる第２
の状態の周期よりも短くして、溶け込み深さＰを
あまり大にしないでクリーニング幅Wcを大にす
る必要がある。また、この場合、フイラワイヤを
SP比の変化例えばSP比の大なる第１の状態に同
期させて、溶融池に挿入すればフイラワイヤの溶
滴と溶融池とのぬれが良好になる。さらに、被覆
溶接棒の供給および退避、またはガスシールドさ
れた消耗電極の送給、停止、退避もしくは速度の
制御を、SP比の変化に略同期させて行うことに
よつて、例えば溶融池が拡大される期間に被覆溶
接棒もしくは消耗電極の溶滴を溶融池に投入させ
てぬれを良好とし、ビード形状を制御することが
できる。
同図ｃは、交流出力電流の正極性の期間中にお
ける出力電流値が大小すなわちIs1とIs2とに変化
する第１の状態と第２の状態とに変化するが、こ
の第１の状態における逆極性の期間中の出力電流
値Ir1と第２の状態における逆極性の期間中の出
力電流値Ir2とが略同一である場合の出力電流の
波形を示し、このような変化電流を通電すること
によつて、クリーニング幅Wcを一定にすること
ができるので、大電流を使用する溶接においてク
リーニング幅Wcを確保するとともに、非消耗電
極の過熱を防ぎ、電極の消耗を軽減することがで
きる。
ける出力電流値が大小すなわちIs1とIs2とに変化
する第１の状態と第２の状態とに変化するが、こ
の第１の状態における逆極性の期間中の出力電流
値Ir1と第２の状態における逆極性の期間中の出
力電流値Ir2とが略同一である場合の出力電流の
波形を示し、このような変化電流を通電すること
によつて、クリーニング幅Wcを一定にすること
ができるので、大電流を使用する溶接においてク
リーニング幅Wcを確保するとともに、非消耗電
極の過熱を防ぎ、電極の消耗を軽減することがで
きる。
さらに第５図は、前述した第４図ｃに示すよう
な逆極性の期間中における出力電流値Ir1および
Ir2を略一定に保つてクリーニング幅Wcを略一定
にしながら、SP比をくり返して変化させて、溶
融池の加熱による拡大および冷却による縮小をく
り返して形成されたビード外観を示す図である。
このようにSP比をくり返して変化させることに
より、溶融池の溶け込み深さや溶融池幅を制御し
て溶接すると、特に難姿勢溶接におけるたれ落ち
防止、片面溶接における良好な裏波の形成等に効
果を有する。
な逆極性の期間中における出力電流値Ir1および
Ir2を略一定に保つてクリーニング幅Wcを略一定
にしながら、SP比をくり返して変化させて、溶
融池の加熱による拡大および冷却による縮小をく
り返して形成されたビード外観を示す図である。
このようにSP比をくり返して変化させることに
より、溶融池の溶け込み深さや溶融池幅を制御し
て溶接すると、特に難姿勢溶接におけるたれ落ち
防止、片面溶接における良好な裏波の形成等に効
果を有する。
以上のように本発明の交流アーク溶接方法によ
れば、正極性の期間中の出力電流値、および逆極
性の期間の出力電流値の少なくとも一方を、交流
出力電流の１サイクルよりも長い周期でくり返し
て変化させ、しかもそれらの各くり返し周期を
個々に選定して、溶融池の溶け込み深さ、ビード
幅等の溶融池の形状を時々刻々と制御し、特に難
姿勢溶接、裏波溶接、開先精度の良好でない突合
せ溶接等において、良好な溶接結果を得ることが
できる利点がある。また、ガスシールド非消耗電
極を使用した場合には、非消耗電極の通電容量の
増大、電極の消耗の軽減の効果があり、フイラワ
イヤを使用する場合は、フイラワイヤの溶滴と被
溶接物の溶融池とのぬれをも良好とし、さらに、
被溶接物がアルミニウム等の酸化性皮膜を有する
ものである場合には、クリーニング幅を制御する
ことができ、特に大電流においてクリーニング幅
を広くしてビード止端部のぬれを良好としてビー
ド止端部のわれを皆無にすることができるなど多
くの利点を有する。
れば、正極性の期間中の出力電流値、および逆極
性の期間の出力電流値の少なくとも一方を、交流
出力電流の１サイクルよりも長い周期でくり返し
て変化させ、しかもそれらの各くり返し周期を
個々に選定して、溶融池の溶け込み深さ、ビード
幅等の溶融池の形状を時々刻々と制御し、特に難
姿勢溶接、裏波溶接、開先精度の良好でない突合
せ溶接等において、良好な溶接結果を得ることが
できる利点がある。また、ガスシールド非消耗電
極を使用した場合には、非消耗電極の通電容量の
増大、電極の消耗の軽減の効果があり、フイラワ
イヤを使用する場合は、フイラワイヤの溶滴と被
溶接物の溶融池とのぬれをも良好とし、さらに、
被溶接物がアルミニウム等の酸化性皮膜を有する
ものである場合には、クリーニング幅を制御する
ことができ、特に大電流においてクリーニング幅
を広くしてビード止端部のぬれを良好としてビー
ド止端部のわれを皆無にすることができるなど多
くの利点を有する。
第１図ａおよびｂは、通常の可動鉄心形交流ア
ーク溶接機の出力電流を不活性ガスシールド消耗
電極およびアルミニウム被溶接物に通電してアー
ク溶接をした場合のアーク電圧の波形および溶接
電流の波形を示す図、第２図は本発明の溶接方法
の実施に用いるサイリスタ式交流アーク溶接機、
第３図ａは、溶融池の溶け込み深さＰ、ビード幅
Wbおよびクリーニング幅Wcを定義する図、同
図ｂはSP比（正極性の期間中の出力電流値に対
する正極性期間中の出力電流値と逆極性の期間中
の出力電流値との和）を変化させた場合の溶け込
み深さＰ、ビード幅Wbおよびクリーニング幅
Wcの変化を示す図、第４図ａないしｃは、本発
明の溶接方法に用いる交流アーク溶接機の出力電
流波形を示す図、第５図は、本発明の溶接方法の
一実施例を示す溶接ビードの外観図である。
ーク溶接機の出力電流を不活性ガスシールド消耗
電極およびアルミニウム被溶接物に通電してアー
ク溶接をした場合のアーク電圧の波形および溶接
電流の波形を示す図、第２図は本発明の溶接方法
の実施に用いるサイリスタ式交流アーク溶接機、
第３図ａは、溶融池の溶け込み深さＰ、ビード幅
Wbおよびクリーニング幅Wcを定義する図、同
図ｂはSP比（正極性の期間中の出力電流値に対
する正極性期間中の出力電流値と逆極性の期間中
の出力電流値との和）を変化させた場合の溶け込
み深さＰ、ビード幅Wbおよびクリーニング幅
Wcの変化を示す図、第４図ａないしｃは、本発
明の溶接方法に用いる交流アーク溶接機の出力電
流波形を示す図、第５図は、本発明の溶接方法の
一実施例を示す溶接ビードの外観図である。
Claims (1)
- １ 電極と被溶接物とに溶接電源から交流出力電
流を通電して溶接する交流アーク溶接方法におい
て、正極性の期間中の電流値と逆極性の期間中の
電流値との比が第１の比率である電流を通電し、
つぎに正極性の期間中の電流値と逆極性の期間中
の電流値との比が第２の比率である電流を通電
し、以後前記第１の比率の電流と第２の比率の電
流とを繰返し通電して溶接する交流アーク溶接方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7199578A JPS54162650A (en) | 1978-06-13 | 1978-06-13 | Ac arc welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7199578A JPS54162650A (en) | 1978-06-13 | 1978-06-13 | Ac arc welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54162650A JPS54162650A (en) | 1979-12-24 |
| JPS639913B2 true JPS639913B2 (ja) | 1988-03-02 |
Family
ID=13476560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7199578A Granted JPS54162650A (en) | 1978-06-13 | 1978-06-13 | Ac arc welding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54162650A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01133678A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-05-25 | Kobe Steel Ltd | 消耗電極式交流アーク溶接用電源の出力制御方法 |
| JP4498263B2 (ja) * | 2005-11-08 | 2010-07-07 | 株式会社神戸製鋼所 | パルスアーク溶接方法 |
| US9676051B2 (en) * | 2012-10-18 | 2017-06-13 | Lincoln Global, Inc. | System and methods providing modulation schemes for achieving a weld bead appearance |
| JP7821045B2 (ja) * | 2022-06-09 | 2026-02-26 | 株式会社ダイヘン | 交流パルスアーク溶接制御方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5362755A (en) * | 1976-11-17 | 1978-06-05 | Hitachi Ltd | Pulse arc welding method |
-
1978
- 1978-06-13 JP JP7199578A patent/JPS54162650A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54162650A (en) | 1979-12-24 |
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