專(zhuān)利名稱(chēng)：消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法和焊接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用消耗電極焊絲和經(jīng)過(guò)通電加熱的填充焊絲的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法和消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年，制造業(yè)在縮短工期、壓低成本方面不遺余力，期望消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接能進(jìn)一步提高效率。這里，在基于單電極焊絲的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法中， 為了提高效率采取了加快焊絲熔化速度的做法，其結(jié)果不僅發(fā)生大量飛濺，還有很多問(wèn)題頻發(fā)，例如因焊絲送給速度變動(dòng)導(dǎo)致電弧不穩(wěn)定、因熔池下陷導(dǎo)致不規(guī)整焊道形成、發(fā)生焊接缺陷等等，因此提高焊絲熔速、提高熔敷量對(duì)實(shí)現(xiàn)焊接的高效化作用有限。熱焊絲GMA(Gas Metal Arc)焊接法是一種消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法，為了進(jìn)一步提高效率，該方法使用了雙電極消耗電極式焊絲(下稱(chēng)雙電極焊絲)，由消耗電極式焊絲發(fā)生電弧從而形成熔池，將通電加熱后的填充焊絲插入該熔池，由此，實(shí)現(xiàn)電弧焊接的高效化。作為應(yīng)用這種熱焊絲GMA焊接法的技術(shù)，例如已經(jīng)提出了以下方案。日本·特開(kāi)平03-275280號(hào)提出了一種消耗電極式電弧焊接法，該方法中在保護(hù)氣體噴嘴內(nèi)插入兩根焊絲，由先行的消耗電極焊絲產(chǎn)生電弧，將后行的填充焊絲插入熔池，將一部分從消耗電極焊絲流入母材的焊接電流分流，導(dǎo)入填充焊絲，在焊接電源的地線(xiàn)端合流。當(dāng)使用這種焊接法時(shí)，由于相互接近的消耗電極焊絲與填充焊絲中的電流方向相反，所以會(huì)產(chǎn)生以下效果 電弧總是朝向前方，在高速焊接時(shí)能確保焊透深度。此外，日本 特開(kāi)2008-055506號(hào)也提出了一種送給兩條焊絲的電弧焊接方法，由前行的消耗電極焊絲產(chǎn)生電弧，將后行的不通電的填充焊絲插入熔池，由此促進(jìn)熔池的冷卻，同時(shí)填充熔化金屬。使用這種焊接法會(huì)產(chǎn)生以下效果在進(jìn)行高速的薄板接縫焊接時(shí)， 可以抑制所謂凹割(undercut)或突起的這種的不規(guī)整焊道缺陷。因此，使用填充焊絲的焊接法已經(jīng)是眾所周知的技術(shù)，但熱焊絲GMA焊接法在技術(shù)上很難說(shuō)已經(jīng)成熟，仍有以下課題尚未解決，即兩電極間的電磁干擾導(dǎo)致大量飛濺發(fā)生。特別是當(dāng)先行電極使用價(jià)格低廉的二氧化碳的電弧焊接時(shí)，由于飛濺會(huì)非常嚴(yán)重，所以完全沒(méi)有應(yīng)用的實(shí)例。例如，在日本 特開(kāi)平03_275觀(guān)0號(hào)提出的焊接法中，由于接近先行電極的后行電極的分流電流，先行電極電弧受到電磁干擾而變得不穩(wěn)定。其結(jié)果，出現(xiàn)先行電極的飛濺量比單電極焊絲時(shí)多的問(wèn)題。此外，還產(chǎn)生了以下問(wèn)題為了提高熔敷量而加快填充焊絲熔速，分流電流需要增加到200 400[A]左右，結(jié)果就造成來(lái)自先行電極電弧的飛濺量顯著增加。另外，在日本 特開(kāi)平03_275觀(guān)0號(hào)提出的焊接法中，先行電極電弧使用廉價(jià)的二氧化碳作為保護(hù)氣體，且使用通常的直流恒壓電源進(jìn)行焊接，由于先行電極的熔滴過(guò)渡原本就是不規(guī)則的熔滴(globuler)過(guò)渡，所以由電磁干擾引起的飛濺量極其顯著。此外，在這種情況下，附著在氣體噴嘴上的噴濺器(sputter)發(fā)生保護(hù)不良，會(huì)在焊接部周邊附著大量飛濺顆粒。此類(lèi)問(wèn)題在對(duì)后行電極填充焊絲由其它電源提供通電電流而不使用分流電流的情況下也同樣存在。此外，日本 特開(kāi)2008-055506號(hào)的焊接方法存在以下問(wèn)題，即填充焊絲沒(méi)有被通電加熱，填充焊絲熔速無(wú)法大幅提高。因此，在以中厚板為對(duì)象進(jìn)行多層疊焊時(shí)，不能指望焊接量有增加的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述那樣的問(wèn)題而提出的，主要課題是提供一種消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法和消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)，在使用消耗電極焊絲和經(jīng)通電加熱后的填充焊絲的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接中，即便使用低價(jià)的二氧化碳作為保護(hù)氣體，也可以使飛濺量很少，而且，在進(jìn)行例如中厚板的多層疊焊時(shí)，得到很高的熔敷量。為了解決上述課題，本發(fā)明涉及的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法中，在由消耗電極焊絲產(chǎn)生的電弧所形成的熔池中，添加由填充電流通電加熱之后的填充焊絲。所述消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法使用二氧化碳作為保護(hù)氣體，以一個(gè)周期為單位交替逐脈沖輸出脈沖峰值電流水平和脈沖寬度的至少一方不同的兩種脈沖波形，使用每一個(gè)周期過(guò)渡一個(gè)熔滴的脈沖電弧作為先行電極電弧，形成熔池，將經(jīng)過(guò)通電加熱的所述填充焊絲作為后行電極，插入所述熔池，將插入所述熔池的所述填充焊絲的前端與所述填充焊絲的通電點(diǎn)之間的距離設(shè)為200 500X 10_3[m]，先行電極基值電流值設(shè)定得比后行電極填充電流值大。根據(jù)上述步驟，消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法通過(guò)使用二氧化碳作為保護(hù)氣體G，并且利用雙電極焊絲也就是消耗電極焊絲和經(jīng)過(guò)通電加熱的填充焊絲進(jìn)行電弧焊接， 從而可以實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的電弧焊接。此外，由于先行電極電弧使用脈沖電弧，所以能夠與脈沖電流波形同步、非常規(guī)則地進(jìn)行熔滴的形成和脫落。此外，將插入熔池的填充焊絲的前端與填充焊絲的通電點(diǎn)之間的距離設(shè)置在規(guī)定范圍內(nèi)，延長(zhǎng)填充焊絲的通電加熱距離，可以比以往大幅降低填充焊絲預(yù)熱所需要的填充電流。另外，使后行電極填充電流值小于先行電極基值電流值，可以抑制由提供給后行電極的填充電流對(duì)基值期間中的先行電極電弧的電磁干擾，能夠維持先行電極電弧的硬直性。此外，本發(fā)明涉及的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法優(yōu)選所述消耗電極焊絲前端與所述填充焊絲前端之間的距離即電極間距De[m]設(shè)在4 15X10_3[m]范圍內(nèi)，所述電極間距De[m]、作為插入所述熔池的所述填充焊絲的前端與所述填充焊絲的通電點(diǎn)之間的距離的通電加熱距離Ex[m]、所述填充焊絲的送給速度Vw[m/s]、所述填充焊絲的電流密度[A/m2]之間的關(guān)系滿(mǎn)足如下的式(1)。
(Ex2 \4< --/xio18 <10 . · 式(1)根據(jù)上述步驟，消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法使電極間距De[m]、通電加熱距離Ex[m]、填充焊絲的送給速度Vw[m/s]、填充焊絲的電流密度J[A/m2]之間的關(guān)系符合規(guī)定的關(guān)系，從而優(yōu)化被送給的填充焊絲的溫度分布。這樣，可以防止填充焊絲的加熱不足或加熱過(guò)度，也可以防止如下的現(xiàn)象，分別是例如因未熔化的填充焊絲觸碰到被焊接部件由此破壞熔池，先行電極電弧發(fā)生飛濺的現(xiàn)象；和由于填充焊絲的過(guò)熱而軟化，出現(xiàn)微小的送給變動(dòng)填充焊絲側(cè)發(fā)生電弧，結(jié)果產(chǎn)生飛濺的現(xiàn)象。此外，本發(fā)明的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法優(yōu)選將所述后行電極填充電流值設(shè)為150[A]以下。根據(jù)上述步驟，消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法將后行電極填充電流值設(shè)為規(guī)定值以下，由此，可以進(jìn)一步抑制由提供給后行電極的填充電流對(duì)基值期間中的先行電極電弧的電磁干擾。另外，本發(fā)明的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)是使用二氧化碳作為保護(hù)氣體的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)。該消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)由以下各部分組成，分別是先行電極焊矩，將作為先行電極的消耗電極焊絲供給至被焊接部件，所述先行電極焊矩以一個(gè)周期為單位交替逐脈沖輸出脈沖峰值電流水平和脈沖寬度至少一方不同的兩種脈沖波形，使用每一個(gè)周期過(guò)渡一個(gè)熔滴的脈沖電弧作為先行電極電弧，形成熔池；和后行電極焊矩，將作為后行電極的填充焊絲供給至所述熔池，所述后行電極焊矩具備插入所述熔池的所述填充焊絲的前端與所述填充焊絲的通電點(diǎn)之間的距離是200 500X ΙΟ"3[m]的供電部件，所述供電部件利用填充電流對(duì)所述填充焊絲進(jìn)行通電加熱。先行電極基值電流值設(shè)定得比后行電極填充電流值大。具有這種構(gòu)成的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)通過(guò)使用二氧化碳作為保護(hù)氣體G，并且利用雙電極焊絲也就是消耗電極焊絲和經(jīng)過(guò)通電加熱的填充焊絲進(jìn)行電弧焊接，從而可以實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的電弧焊接。此外，由于先行電極電弧使用脈沖電弧，所以能夠與脈沖電流波形同步、非常規(guī)則地進(jìn)行熔滴的形成和脫落。此外，通過(guò)將插入熔池的填充焊絲的前端與填充焊絲的通電點(diǎn)之間的距離設(shè)置在規(guī)定范圍內(nèi)，從而延長(zhǎng)填充焊絲的通電加熱距離，可以比以往大幅降低填充焊絲預(yù)熱所需要的填充電流。另外，使后行電極填充電流值小于先行電極基值電流值，可以抑制由提供給后行電極的填充電流對(duì)基值期間中的先行電極電弧的電磁干擾，能夠維持先行電極電弧的硬直性。根據(jù)本發(fā)明涉及的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法和消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)，即便使用廉價(jià)的二氧化碳作為保護(hù)氣體，也可以與單電極焊絲時(shí)同樣地進(jìn)行熔滴的形成和脫落，相較于先行電極電弧使用通常的直流恒壓電源的熱焊絲GMA焊接法， 可以大幅度減少飛濺量。此外，由于是使用雙電極焊絲也就是消耗電極焊絲和通電加熱過(guò)的填充焊絲來(lái)進(jìn)行電弧焊接，所以，即便進(jìn)行中厚板的多層疊焊等，也可以得到很高的熔敷量。因此，本發(fā)明可以提供成本低、飛濺少、熔敷量高的焊接方法和焊接系統(tǒng)。


圖1是一例實(shí)施方式涉及的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)中焊接控制裝置生成的脈沖波形的波形圖。圖2是示意地表示因?qū)嵤┓绞缴婕暗南碾姌O式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)中焊接控制裝置生成的脈沖波形引起的焊絲前端部隨時(shí)間變化的說(shuō)明圖。圖3是通過(guò)實(shí)施方式涉及的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)中焊接控制裝置的控制測(cè)定的焊接電壓和焊接電流的時(shí)序圖。
圖4是一例示意地表示實(shí)施方式涉及的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)的構(gòu)成圖。圖5是表示實(shí)施方式涉及的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)的焊接電源、填充電源和焊接控制裝置的內(nèi)部構(gòu)成框圖。圖6是表示圖5所示的縮頸檢測(cè)器的構(gòu)成例框圖。圖7是表示本發(fā)明效果的實(shí)驗(yàn)例的相關(guān)示圖，(a)是按照通電加熱距離表示填充焊絲送給速度與填充電流值之間關(guān)系的圖線(xiàn)，(b)是按照通電加熱距離表示填充焊絲送給速度與飛濺發(fā)生量之間關(guān)系的圖線(xiàn)。圖8是表示本發(fā)明效果的實(shí)驗(yàn)例的相關(guān)示圖，(a)是在脈沖基值電流值小于填充電流值的狀態(tài)下進(jìn)行脈沖電弧焊接時(shí)先行電極的焊接電流和焊接電壓以及后行電極的填充電流值相對(duì)于時(shí)間變化的圖線(xiàn)，(b)是在脈沖基值電流值大于填充電流值的狀態(tài)下進(jìn)行脈沖電弧焊接時(shí)先行電極的焊接電流和焊接電壓以及后行電極的填充電流值相對(duì)于時(shí)間變化的圖線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)與本發(fā)明的實(shí)施方式有關(guān)的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)和消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，對(duì)脈沖電弧焊接進(jìn)行概要說(shuō)明， 然后，針對(duì)電弧焊接系統(tǒng)和電弧焊接方法進(jìn)行說(shuō)明。另外，在以下說(shuō)明中，將“消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)”適當(dāng)簡(jiǎn)化為“電弧焊接系統(tǒng)”，將“消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法”適當(dāng)簡(jiǎn)化為“電弧焊接方法”。[脈沖電弧焊的概要]電弧焊接系統(tǒng)和電弧焊接方法不是使用常規(guī)的直流恒壓電源的電弧焊接，而是有前提的脈沖電弧焊接，該前提是電弧焊接系統(tǒng)中的焊接控制裝置根據(jù)預(yù)先設(shè)定的波形參數(shù)，在一個(gè)脈沖周期中交替生成圖1所示的兩種不同的脈沖波形，向焊接電源輸出，從而在每一個(gè)脈沖周期進(jìn)行一個(gè)熔滴的過(guò)渡。下面，參照?qǐng)D1簡(jiǎn)單說(shuō)明脈沖電弧焊接的概要。如圖1所示，脈沖波形WP是由后述的焊接控制裝置所生成的矩形或梯形反復(fù)的電流波形。在脈沖波形WP中，圖1所示的第1脈沖201是使熔滴脫離消耗電極焊絲前端的第 1脈沖波形。這里，將第1脈沖201的包含峰值期間Tpl和基值期間Tbl的期間稱(chēng)為第1脈沖期間。此外，如圖1所示，第1脈沖201中還設(shè)定了峰值電流值Ipl和基值電流值rtl。 另外，峰值電流值Ipl設(shè)定得比第2脈沖202的峰值電流值Ip2大。在脈沖波形WP中，圖1所示的第2脈沖202是用來(lái)形成熔滴的第2脈沖波形。這里，將第2脈沖202的包含峰值期間Tp2和基值期間Tb2的期間稱(chēng)為第2脈沖期間。此外， 如圖1所示，第2脈沖202中還設(shè)定了峰值電流值Ip2和基值電流值Λ2。另外，圖1所示的脈沖波形WP中將焊接電流對(duì)時(shí)間的積分的時(shí)間平均值稱(chēng)為平均電流值la。一個(gè)脈沖周期由第1脈沖期間和第2脈沖期間組成。圖1示出了表示前一周期的第(n-1)個(gè)脈沖周期的Tpb (n-1)和表示本次周期的第η個(gè)脈沖周期的Tpb (η)。另外，在圖 1中，第1脈沖201和第2脈沖202的形狀是用矩形表示的。更加具體地說(shuō)，一個(gè)脈沖周期包含了從基值電流上升到峰值電流的作為上坡期間的第1脈沖上坡期間和第2脈沖上坡期間；以及從峰值電流下降到基值電流的脈沖下坡期間。
如后所述，本實(shí)施方式涉及的電弧焊接系統(tǒng)配備的焊接控制裝置會(huì)在焊接過(guò)程中檢測(cè)焊接電壓和焊接電流，根據(jù)至少其中一方，檢測(cè)圖2所示的熔滴縮頸306，當(dāng)檢測(cè)到該部分時(shí)，立刻將第1脈沖201的電流值切換為低于檢測(cè)時(shí)電流值的規(guī)定值。另外，圖2是表示作為低的規(guī)定值切換至基值電流的例子。伴隨這種電流值的切換會(huì)引起熔滴過(guò)渡，詳細(xì)內(nèi)容如下。在圖2中，符號(hào)311表示的消耗電極焊絲前端305是熔滴在前一個(gè)脈沖周期 Tpb (n-1)脫落之后、在第2脈沖峰值期間Tp2中生長(zhǎng)的部分。由于電流在第2脈沖基值期間作2急劇減少，所以作用于熔滴的上抬力減弱，熔滴被懸垂在消耗電極焊絲前端305上。接下來(lái)，當(dāng)進(jìn)入第1脈沖峰值期間Tpl時(shí)，由峰值電流產(chǎn)生的電磁收縮力會(huì)使熔滴變形，如符號(hào)312所示迅速形成縮頸306。熔滴脫落前，上述焊接控制裝置會(huì)對(duì)縮頸306進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到該部分時(shí)，即便是在第1脈沖峰值期間Tpl或第1脈沖下坡期間，也會(huì)立即切換為第1脈沖基值電流值Ibl或低于檢測(cè)時(shí)電流的規(guī)定電流，在電弧移動(dòng)至熔滴脫離后的焊絲一側(cè)的瞬間，電流處于符號(hào)313所示那樣下降的狀態(tài)。這樣，能夠大幅減少因焊絲的縮頸部分306飛散或脫落后的剩余熔液飛散引起的小顆粒飛濺。接著，如符號(hào)314所示的那樣，上述焊接控制裝置在第2脈沖峰值期間Τρ2中，預(yù)先設(shè)定第2脈沖峰值電流值Ιρ2，使得熔滴脫落后殘留在焊絲上的熔液不脫落、不飛散，然后使熔滴生長(zhǎng)。而且，如符號(hào)315所示那樣，在第2脈沖基值期間作2形成熔滴，同時(shí)再次返回符號(hào)311表示的狀態(tài)，因此，可極其規(guī)則地實(shí)現(xiàn)一周期一熔滴過(guò)渡。另外，此時(shí)如果像后述那樣，將第1脈沖基值期間Tbl和第2脈沖基值期間作2 的電流值設(shè)定為填充焊絲通電電流以上，就可以抑制在基值期間對(duì)先行電極電弧的電磁干擾，維持先行電極電弧的硬直性。其結(jié)果，即便保護(hù)氣體使用廉價(jià)的二氧化碳，也可以與單電極焊絲的情況同樣，使熔滴形成并脫落，相較于先行電極電弧使用通常的直流恒壓電源的熱焊絲GMA焊接法，可以大幅度減少飛濺量。這里，圖3的上段表示由本實(shí)施方式涉及的電弧焊接系統(tǒng)中焊接控制裝置檢測(cè)的焊接電壓瞬時(shí)值Vo的一個(gè)實(shí)例；圖3的中段表示焊接電流瞬時(shí)值Io的一個(gè)實(shí)例。另外，如后所述，焊接控制裝置會(huì)進(jìn)行下式( 表示的電壓誤差積分值Sv2的運(yùn)算。圖3的下段表示電壓誤差積分值Sv2的運(yùn)算結(jié)果的一個(gè)實(shí)例。Sv2 = / {Ks(Io2-Is2)+Vs2_Vo2}dt · · 式 O)在式( 所示的參數(shù)中，Ks是表示焊接電源外部特性的傾斜度，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的消耗電極焊絲的送給速度、焊接電壓的設(shè)定和焊絲種類(lèi)來(lái)決定。Is2是第2脈沖期間的焊接電流設(shè)定值，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的焊接電流設(shè)定值Is來(lái)決定。Vs2是第2脈沖期間的焊接電壓設(shè)定值，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的焊接電壓設(shè)定值Vs來(lái)決定。Io2是第2脈沖期間檢測(cè)出的焊接電流瞬時(shí)值。Vo2是第2脈沖期間檢測(cè)出的焊接電壓瞬時(shí)值。焊接控制裝置開(kāi)始式( 所示的電壓誤差積分值Sv2的運(yùn)算的定時(shí)是脈沖周期中第1脈沖期間結(jié)束、第2脈沖期間開(kāi)始的時(shí)間點(diǎn)。例如，由圖3中可知，在第η個(gè)脈沖周期的第1脈沖期間，電壓誤差積分值Sv2的值為0，在第2脈沖期間開(kāi)始的時(shí)間點(diǎn)，Sv2的值從 0開(kāi)始下降。在接下來(lái)的第2脈沖峰值期間Tp2結(jié)束時(shí)，Sv2的值開(kāi)始上升，在達(dá)到0的時(shí)間點(diǎn)，第η個(gè)脈沖周期結(jié)束，第(η+1)個(gè)脈沖周期開(kāi)始。[消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)]
下面，參照?qǐng)D4對(duì)與實(shí)施方式有關(guān)的電弧焊接系統(tǒng)1進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。電弧焊接系統(tǒng)1如前所述是一種如下的焊接系統(tǒng)，保護(hù)氣體G使用二氧化碳，由作為先行電極的消耗電極焊絲6a的電弧形成熔池M，將作為后行電極的填充焊絲6b添加到熔池M。如圖4所示，電弧焊接系統(tǒng)1包括焊絲送給裝置h、2b、焊接電源3a、填充電源北、焊接控制裝置4、從前端供給消耗電極焊絲6a的先行電極焊矩(torch) 5a、和從前端供給填充焊絲6b的后行電極焊矩恥。下面，詳細(xì)說(shuō)明電弧焊接系統(tǒng)1所包括的各個(gè)構(gòu)成部分。焊絲送給裝置加是用來(lái)將消耗電極焊絲6a送給至先行電極焊矩fe的裝置，由送出消耗電極焊絲6a的滾軸等組成。焊絲送給裝置加如圖4所示，經(jīng)由焊接控制裝置4與焊接電源3a連接。另外，當(dāng)該焊接控制裝置4將焊接指令信號(hào)輸出到焊接電源3a時(shí)，焊絲送給裝置加會(huì)被焊接電源3a驅(qū)動(dòng)，使消耗電極焊絲6a從未圖示的焊絲收容器經(jīng)由未圖示的焊絲送給通路送至先行電極焊矩fe。焊絲送給裝置2b是用來(lái)將填充焊絲6b送給至后行電極焊矩恥的裝置，由送出填充焊絲6b的滾軸等組成。焊絲送給裝置2b如圖4所示，經(jīng)由焊接控制裝置4與填充電源 3b連接。另外，當(dāng)該焊接控制裝置4將指令信號(hào)輸出到填充電源北時(shí)，焊絲送給裝置2b會(huì)被填充電源北驅(qū)動(dòng)，使填充焊絲6b從未圖示的焊絲收容器經(jīng)由未圖示的焊絲送給通路送至后行電極焊矩恥。焊接電源3a是用來(lái)向送出消耗電極焊絲6a的焊絲送給裝置加輸出旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、并且向消耗電極焊絲6a供給焊接電流的電源。焊接電源3a按照焊接控制裝置4的控制，將大小能在消耗電極焊絲6a與被焊接部件W之間產(chǎn)生電弧所需的焊接電流和焊接電壓，通過(guò)后述的供電芯片23輸出至消耗電極焊絲6a。另外，關(guān)于焊接電源3a 的詳細(xì)內(nèi)容將在以后記述。填充電源北是用來(lái)向送出填充焊絲6b的送給裝置2b輸出旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、并且向填充焊絲6b供給填充電流的電源。為了使填充焊絲6b通過(guò)焦耳熱加熱， 填充電源6b按照焊接控制裝置4的控制，將填充電流和填充電壓通過(guò)供電模塊17輸出到填充焊絲6b。另外，關(guān)于填充電源北的詳細(xì)內(nèi)容將在以后記述。在此，作為填充電源北使用具有通常的恒壓特性的焊接電源時(shí)，無(wú)法單獨(dú)控制焊絲送給量和填充電流。此外，使用具有通常的恒壓特性的焊接電源會(huì)縮小不發(fā)生電弧的情況下形成穩(wěn)定熔池M的條件范圍，不利于發(fā)揮本方法的長(zhǎng)處。因此，為了不使填充焊絲6b 產(chǎn)生強(qiáng)力電弧而獲得良好焊道，優(yōu)選填充電源北使用可單獨(dú)控制焊絲送給量和填充電流的具有恒流特性的焊接電源。此外，優(yōu)選填充電源北具有以下功能，檢測(cè)填充焊絲6b與被焊接部件W間的電壓，當(dāng)其超出一定的電壓時(shí)也就是檢測(cè)到電弧發(fā)生時(shí)，不論設(shè)定電流如何，都將填充電流值 If瞬間降低到10[A]以下，抑制填充焊絲6b熔化，防止電弧發(fā)生。焊接控制裝置4是用來(lái)控制由焊接電源3a輸出焊接電流、由填充電源北輸出填充電流、以及驅(qū)動(dòng)送給裝置h、2b的控制裝置。另外，焊接控制裝置4的具體內(nèi)部構(gòu)成將在以后記述。先行電極焊矩fe通過(guò)上述的焊絲送給裝置加的驅(qū)動(dòng)，向被焊接部件W提供消耗電極焊絲6a。后述的供電芯片23設(shè)在先行電極焊矩5a內(nèi)部，構(gòu)成為來(lái)自焊接電源3a的焊接電流經(jīng)由該供電芯片23提供給消耗電極焊絲6a。該焊接電流是如上所述的脈沖電流，每一周期中使用脈沖峰值電流的水平和/或脈沖寬度不同的第1脈沖201和第2脈沖202。所以，如上所述，在消耗電極焊絲6a與被焊接部件W之間，會(huì)發(fā)生一個(gè)周期過(guò)渡一個(gè)熔滴的脈沖電弧，形成圖4所示的熔池M。另外，這時(shí)從先行電極焊矩fe提供的消耗電極焊絲6a的極性如圖4所示設(shè)為DCEP。后行電極焊矩恥是一種通過(guò)上述焊絲送給裝置2b的驅(qū)動(dòng)、向熔池M提供填充焊絲6b的裝置。后述的供電模塊17設(shè)在后行電極焊矩恥內(nèi)部，構(gòu)成為來(lái)自填充電源北的填充電流經(jīng)由該供電模塊17輸出到填充焊絲6b。另外，后行電極焊矩恥的具體內(nèi)部構(gòu)成將在以后記述。當(dāng)上述的填充電源北對(duì)填充焊絲6b的供電模塊17輸出填充電流時(shí)，該供電模塊 17內(nèi)通行的填充焊絲6b會(huì)因焦耳熱而被通電加熱。而且，填充焊絲6b被這樣通電加熱后， 會(huì)很容易熔化，如圖4所示，填充焊絲6b插入由消耗電極焊絲6a形成的熔池M,成為焊接金屬。另外，這時(shí)，由后行電極焊矩恥送給的填充焊絲6b的極性可以是DCEP和DCEN中的任何一個(gè)。消耗電極焊絲6a是由上述的先行電極焊矩fe向被焊接部件W提供的焊絲，填充焊絲6b是由上述的后行電極焊矩恥向熔池M提供的焊絲。作為消耗電極焊絲6a和填充焊絲6b，例如可以使用實(shí)心焊絲、藥芯焊絲等，可以使用相同種類(lèi)的焊絲，或者分別使用不同種類(lèi)的焊絲。另外，消耗電極焊絲6a和填充焊絲6b的焊絲直徑根據(jù)焊接條件等會(huì)有適當(dāng)變化，例如可以選擇1.0 1.6[πιπιΦ]。 這里，在與本發(fā)明的實(shí)施方式有關(guān)的電弧焊接系統(tǒng)1中，將焊接電源3a的先行電極的基值電流值預(yù)先設(shè)定得大于填充電源北的后行電極的填充電流值。這樣，通過(guò)使先行電極的基值電流值比后行電極的填充電流值大，可以抑制先行電極的電弧在基值期間受填充電流的影響而發(fā)生電磁干擾，從而能夠維持先行電極電弧的硬直性。另外，對(duì)于先行電極基值電流值和后行電極填充電流值，其設(shè)定值例如由操作者在進(jìn)行電弧焊接前直接調(diào)節(jié)。下面，參照?qǐng)D4對(duì)電弧焊接系統(tǒng)1具備的后行電極焊矩恥的具體構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。后行電極焊矩恥如圖4所示，包括焊矩本體11、焊絲導(dǎo)件12、連接部件13a、13b、彈性套管(spring liner) 14、瓷環(huán)(ceramicring) 15、絕緣外殼16、供電模塊17、絕緣接頭18a、 18b、和壓簧19。下面，對(duì)后行電極焊矩恥包括的各個(gè)構(gòu)成部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另外，為了便于說(shuō)明，圖4在顯示后行電極焊矩恥時(shí)放大了它的比例尺。焊矩本體11是作為后行電極焊矩恥主體的筒狀部件。焊矩本體11如圖4所示， 內(nèi)部形成了直徑可使填充焊絲6b通行的孔。此外，對(duì)于焊矩本體11，焊矩前端側(cè)的一端與焊絲導(dǎo)件12連接，焊矩后端側(cè)的一端經(jīng)由連接部件13a與彈性套管14、磁環(huán)15和絕緣外殼 16連接。焊絲導(dǎo)件12是在后行電極焊矩恥前端將填充焊絲6b導(dǎo)出的筒狀部件。焊絲導(dǎo)件12如圖4所示，內(nèi)部形成了直徑可使填充焊絲6b通過(guò)的孔。此外，對(duì)于焊絲導(dǎo)件12，焊矩后端側(cè)的那一端與焊矩本體11連接。彈性套管14是使填充焊絲6b在內(nèi)部通行的筒狀部件。彈性套管14可以由例如盤(pán)簧(coil spring)等彈性部件構(gòu)成。彈性套管14內(nèi)部如圖4所示，形成了由絕緣性瓷環(huán) 15所組成的焊絲送給通路，外部被絕緣外殼16包裹。這樣，通過(guò)絕緣處理部件，彈性套管14的內(nèi)部和外部均得到了絕緣處理。對(duì)于彈性套管14，焊矩前端側(cè)的一端經(jīng)由連接部件13a 與焊矩本體11連接，焊矩后端側(cè)的另一端經(jīng)由連接部件1 與絕緣接頭18a連接。瓷環(huán)15是用來(lái)對(duì)通行的填充焊絲6b進(jìn)行絕緣處理的圓筒狀部件。瓷環(huán)15如圖4 所示，內(nèi)部形成了直徑可使填充焊絲6b通行的孔。由于在填充焊絲6b的送給方向上排列了多個(gè)瓷環(huán)15，所以形成了筒狀的焊絲送給通路。此外，對(duì)于瓷環(huán)15，其焊矩前端側(cè)的一端經(jīng)由連接部件13a與焊矩本體11連接，焊矩后端側(cè)的另一端與供電模塊17連接。另外，瓷環(huán)15對(duì)于后行電極焊矩恥起到絕緣處理部件的作用。絕緣外殼16是用來(lái)對(duì)后行電極焊矩恥內(nèi)部的部件進(jìn)行絕緣處理的筒狀部件。絕緣外殼16可以由例如橡膠等絕緣性樹(shù)脂構(gòu)成。絕緣外殼16如圖4所示，以從周?chē)鼜椥蕴坠?4的方式形成。此外，對(duì)于絕緣外殼16，其焊矩前端側(cè)的一端經(jīng)由連接部件13a與焊矩本體11連接，焊矩后端側(cè)的另一端經(jīng)由連接部件13b與絕緣接頭18a連接。另外，絕緣外殼16對(duì)于后行電極焊矩恥起到絕緣處理部件的作用。供電模塊17是向通行的填充焊絲6b輸出填充電流的供電部件。供電模塊17由導(dǎo)電性部件構(gòu)成，如圖4所示，內(nèi)部形成了直徑可使填充焊絲6b通行且可接觸上的孔。此外，對(duì)于供電模塊17，其焊矩前端側(cè)的一端與瓷環(huán)15和絕緣接頭18a連接，焊矩后端側(cè)的另一端與絕緣接頭18b連接。這樣，供電模塊17與消耗電極焊絲6a用的供電芯片23就得到了絕緣處理。這里要提到現(xiàn)有的熱焊絲GMA焊接法，在該方法中，由于填充電流的供電點(diǎn)接近后行電極焊矩的前端，因此通電加熱距離Ex[m]約為25 100X 10_3[m]，要得到高熔敷量， 必需以大電流對(duì)填充焊絲6b進(jìn)行通電。因此，在現(xiàn)有的熱焊絲GMA焊接法中，輸出到作為后行電極的填充焊絲6b的填充電流，會(huì)使先行電極電弧受到電磁干擾，有時(shí)無(wú)法進(jìn)行規(guī)則的熔滴形成和脫落，有時(shí)發(fā)生電弧中斷。另一方面，在本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的電弧焊接系統(tǒng)1中，可調(diào)整后行電極焊矩恥的長(zhǎng)度，使得填充焊絲6b的通電加熱距離Ex[m]是200 500X10_3[m]。所謂通電加熱距離Ex[m]如圖4所示，是指插入熔池M的填充焊絲6b的前端Pl與填充焊絲6b的通電點(diǎn) P2之間的距離。此外，所謂填充焊絲6b的前端Pl如圖4所示是表示填充焊絲6b插入熔池 M表面的部分，換言之就是熔池M與填充焊絲6b的接觸部分。另外，所謂供電點(diǎn)P2如圖4 所示是表示填充焊絲6b與供電模塊17的接觸部分的最前端，也就是離熔池M較近的部分。這樣，相較于以往，延長(zhǎng)通電加熱距離Ex[m]，可以大幅降低填充焊絲6b預(yù)熱所需要的填充電流。其結(jié)果，就可以抑制因先行電極電弧的電磁干擾而產(chǎn)生大量飛濺，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)飛濺的極小化。另外，將通電加熱距離Ex[m]設(shè)為上述范圍的方法例如有，在制造先行電極焊矩 5a時(shí)調(diào)整各部件的大小和長(zhǎng)短，從而調(diào)整物理距離等等。絕緣接頭18a、18b是一種連接部件，用于使供電模塊17絕緣，避免填充電源北輸出到供電模塊17的填充電流漏到其它部件，并且用于將供電模塊17與其它部件連接起來(lái)。 絕緣接頭18a、18b由絕緣性部件構(gòu)成，如圖4所示，它從兩側(cè)夾持供電模塊17，對(duì)其形成支撐。此外，對(duì)于絕緣接頭18a，其焊矩前端側(cè)的一端經(jīng)由連接部件1 與彈性套管14、瓷環(huán) 15和絕緣外殼16連接，焊矩后端側(cè)的另一端與供電模塊17連接。此外，對(duì)于絕緣接頭18b， 其焊矩前端側(cè)的一端與供電模塊17連接。另外，絕緣接頭18a、18b對(duì)于后行電極焊矩恥起到絕緣處理部件的作用。這里，由供電模塊17、彈性套管14、焊絲導(dǎo)件12組成填充焊絲送給系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，供電模塊17需要與前面的填充焊絲6b絕緣。為此，如上所述，上述填充焊絲送給系統(tǒng)構(gòu)成為將瓷環(huán)15排列在焊絲送給方向上，使填充焊絲6b通過(guò)其中心送給。另外，利用彈性套管14和絕緣性樹(shù)脂等絕緣外殼16中的一方或雙方包裹瓷環(huán)15，由此可以使填充焊絲送給系統(tǒng)任意彎曲，使后行電極焊矩恥也比較容易配置。壓簧19是一種強(qiáng)制供電機(jī)構(gòu)，用來(lái)使供電模塊17內(nèi)部的孔徑向填充焊絲6b通行的中心方向壓縮。這樣，利用壓簧19壓縮供電模塊17內(nèi)部的孔徑，從而會(huì)使供電模塊17 很容易與填充焊絲6b接觸。壓簧19可以由例如盤(pán)簧等彈性部件構(gòu)成，它在不妨礙填充焊絲6b通行的范圍內(nèi)，使供電模塊17的外徑向中心方向壓縮。在電弧焊接系統(tǒng)1中，優(yōu)選將各電極配置成電極間距De [m]在4 15 X 10_3 [m]的范圍內(nèi)。電極間距De [m]是指熔池M正上方的消耗電極焊絲6a的前端與填充焊絲6b的前端之間的距離。當(dāng)電極間距De[m]小于4X10_3[m]時(shí)，由于焊絲的彎曲特性等原因，焊絲前端會(huì)搖擺，填充焊絲6b在先行電極發(fā)生電弧的過(guò)程中插入熔池M。這時(shí)，填充焊絲6b會(huì)過(guò)度熔化，填充焊絲6b側(cè)有時(shí)也發(fā)生電弧。此外，當(dāng)電極間距De[m]在15X10_3[m]以上時(shí)， 為了得到高熔敷量，要增加填充焊絲6b的送給速度Vw[m/s]，這時(shí)，即便增加填充電流，填充焊絲6b有時(shí)也不會(huì)完全熔化原樣留在熔池M中，產(chǎn)生焊接缺陷。因此，電弧焊接系統(tǒng)1 將電極間距De [m]設(shè)在上述范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的焊接。[焊接電源、填充電源和焊接控制裝置的具體構(gòu)成]下面，參照?qǐng)D5和圖6，對(duì)與實(shí)施方式有關(guān)的電弧焊接系統(tǒng)1具備的焊接電源3a、 填充電源北和焊接控制裝置4各自的具體構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另外，在圖5中，先行電極焊矩fe和后行電極焊矩恥的圖示被簡(jiǎn)化。焊接電源3a如圖5所示，包括輸出控制元件21、電流檢測(cè)器22和電壓檢測(cè)器24。 下面，對(duì)焊接電源3a具備的各構(gòu)成部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。輸出控制元件21與三相200V等的商用電源連接，提供給該輸出控制元件21的電流經(jīng)由未圖示的變壓器、二極管等整流部以及直流扼流圈，通過(guò)檢測(cè)焊接電流的電流檢測(cè)器22之后提供給供電芯片23。另外，供電芯片23如虛線(xiàn)所示，收容在先行電極焊矩fe內(nèi)。如圖5所示，經(jīng)由未圖示的變壓器的輸出控制元件21的低電位電源側(cè)與被焊接部件W連接，在貫通供電芯片23內(nèi)被供電的消耗電極焊絲6a與被焊接部件W之間產(chǎn)生電弧。電流檢測(cè)器22對(duì)焊接電流的瞬時(shí)值Io進(jìn)行檢測(cè)，將電流檢測(cè)信號(hào)輸出到先行電極輸出控制器25。此外，電流檢測(cè)器22也檢測(cè)第2脈沖期間的焊接電流的瞬時(shí)值Io2，將其檢測(cè)信號(hào)輸出到積分器36。電壓檢測(cè)器M對(duì)供電芯片23與被焊接部件W之間的焊接電壓的瞬時(shí)值Vo進(jìn)行檢測(cè)，將電壓檢測(cè)信號(hào)輸出到先行電極輸出控制器25。此外，電壓檢測(cè)器M也檢測(cè)第2脈沖期間的焊接電壓的瞬時(shí)值Vo2，將其檢測(cè)信號(hào)輸出到積分器36。填充電源北如圖5所示，包括輸出控制元件26、電流檢測(cè)器27和電壓檢測(cè)器28。 下面，對(duì)填充電源北具備的各構(gòu)成部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。輸出控制元件沈與例如三相200V等的商用電源連接，提供給該輸出控制元件沈電流經(jīng)由未圖示的變壓器、二極管等整流部以及直流扼流圈，通過(guò)檢測(cè)填充電流的電流檢測(cè)器27，提供給供電模塊17。另外，供電模塊17如虛線(xiàn)所示，設(shè)置在后行電極焊矩恥內(nèi)。如圖5所示，經(jīng)由未圖示的變壓器的輸出控制元件沈的低電位電源側(cè)與被焊接部件W連接。填充焊絲6b貫通供電模塊17，由供電模塊17供電，填充焊絲6b被通電加熱后， 插入被焊接部件W上形成的熔池M。電流檢測(cè)器27對(duì)填充電流的瞬時(shí)值If進(jìn)行檢測(cè)，將電流檢測(cè)信號(hào)輸出到后行電極輸出控制器四。電壓檢測(cè)器觀(guān)對(duì)供電模塊17與被焊接部件W之間的填充電壓的瞬時(shí)值Vf進(jìn)行檢測(cè)，將電壓檢測(cè)信號(hào)輸出到后行電極輸出控制器四。焊接控制裝置4如圖5所示，包括先行電極輸出控制器25、后行電極輸出控制器四、波形生成器31、波形設(shè)定器32、縮頸檢測(cè)器33、參數(shù)設(shè)定器34、運(yùn)算部35、積分器36、和 Sv2比較器37。下面，對(duì)焊接控制裝置4具備的各構(gòu)成部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。先行電極輸出控制器25根據(jù)電流檢測(cè)器22輸入的焊接電流檢測(cè)信號(hào)(Io)、電壓檢測(cè)器M輸入的焊接電壓檢測(cè)信號(hào)(Vo)、波形生成器31輸入的由第1脈沖201和第2脈沖202組成的脈沖波形WP的信號(hào)，決定對(duì)消耗電極焊絲6a供給的焊接電流和焊接電壓的指令值，輸出焊接指令信號(hào)，控制輸出控制元件21，從而控制先行電極焊矩fe的焊接輸出。后行電極輸出控制器四通過(guò)輸出指令信號(hào)來(lái)控制輸出控制元件沈，從而控制后行電極焊矩恥的填充焊絲輸出。另外，后行電極輸出控制器四決定填充電流和填充電壓的指令值，該填充電流是用于通過(guò)焦耳熱對(duì)填充焊絲6b加熱的電流，電流大小是填充焊絲 6b與被焊接部件W之間不發(fā)生電弧。此外，后行電極輸出控制器四也可以具備以下功能，即對(duì)填充焊絲6b與被焊接部件W之間的電壓進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)電壓超過(guò)一定電壓時(shí)，也就是檢測(cè)出電弧發(fā)生時(shí)，不論設(shè)定電流如何，立即將電流值降低至IOA以下，抑制填充焊絲6b熔化，防止電弧發(fā)生。波形生成器31交替生成脈沖波形WP不同的兩種脈沖信號(hào)，經(jīng)由輸出控制元件21 向焊接電源3a輸出。該兩種脈沖信號(hào)是用來(lái)使熔滴脫落的第1脈沖201和用來(lái)形成熔滴的第2脈沖202。為此，波形生成器31中會(huì)輸入由波形設(shè)定器32設(shè)定的各種波形參數(shù)。此外，在檢測(cè)到熔滴的縮頸306(參照?qǐng)D2、時(shí)，波形生成器31會(huì)立刻將第1脈沖 201的電流值切換為低于檢測(cè)時(shí)電流值的規(guī)定值。在實(shí)施方式中，表示熔滴即將脫落的第1 脈沖期間結(jié)束信號(hào)(Tplf)從縮頸檢測(cè)器33輸入至波形生成器31。當(dāng)?shù)?脈沖期間結(jié)束信號(hào)(Tplf)輸入時(shí)，為了使第1脈沖基值期間Tbl的電流值變?yōu)榈?脈沖基值電流值rtl，波形生成器31根據(jù)波形設(shè)定器32設(shè)定的設(shè)定值，將輸出修正信號(hào)輸出到先行電極輸出控制器25。該輸出修正信號(hào)是用來(lái)對(duì)先行電極輸出控制器25的輸出進(jìn)行修正的信號(hào)。此外，當(dāng)?shù)?脈沖期間結(jié)束信號(hào)(Tplf)輸入、第1脈沖基值期間Tbl結(jié)束時(shí)，波形生成器31輸出第 2脈沖202的波形信號(hào)，形狀是波形設(shè)定器32設(shè)定的脈沖形狀，接著，再一次反復(fù)第1脈沖 201和第2脈沖202的交替輸出。此外，波形生成器31中從Sv2比較器37輸入表示上述式( 的運(yùn)算結(jié)果等于0的第2脈沖基值期間結(jié)束信號(hào)(Tl32f)。波形生成器31在第2脈沖基值期間結(jié)束信號(hào)(Tl32f) 以脈沖周期為單位輸入的情況下，結(jié)束當(dāng)前的脈沖周期，開(kāi)始下一個(gè)脈沖周期。波形設(shè)定器32將第1脈沖201和第2脈沖202的峰值電流、脈沖峰值期間、基值電流、脈沖基值期間、上坡期間、下坡期間等波形參數(shù)設(shè)定到波形生成器31中。在實(shí)施方式中，波形設(shè)定器32將預(yù)先保存在未圖示的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的波形參數(shù)的各值作為波形參數(shù)設(shè)定信號(hào)輸入到波形生成器31?？s頸檢測(cè)器33根據(jù)電流檢測(cè)器22檢測(cè)到的焊接電流和電壓檢測(cè)器M檢測(cè)到的焊接電壓中的至少一方，如上所述那樣檢測(cè)熔滴的縮頸306來(lái)作為熔滴即將脫落的狀態(tài)。 通過(guò)利用對(duì)焊接電壓或電弧阻抗等的一階或二階時(shí)間微分信號(hào)，縮頸檢測(cè)器33可以檢測(cè)出熔滴的縮頸306。在實(shí)施方式中，縮頸檢測(cè)器33根據(jù)電壓檢測(cè)器M檢測(cè)出的焊接電壓的瞬時(shí)值Vo對(duì)時(shí)間的二階微分值來(lái)檢測(cè)熔滴的縮頸306。在電弧焊接系統(tǒng)1中，縮頸檢測(cè)器33如圖6所示，包括輝接電壓微分器41、二階微分器42、二階微分值設(shè)定器43和比較器44，當(dāng)由波形生成器31輸入熔滴脫落檢測(cè)許可信號(hào)時(shí)，進(jìn)行各自的處理。下面，對(duì)縮頸檢測(cè)器33具備的各構(gòu)成部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。焊接電壓微分器41對(duì)電壓檢測(cè)器M檢測(cè)出的焊接電壓的瞬時(shí)值Vo進(jìn)行時(shí)間微分。該時(shí)間微分電壓值dV/dt進(jìn)一步由二階微分器42進(jìn)行時(shí)間微分，時(shí)間的二階微分值 dV2/dt2作為算出結(jié)果被輸入到比較器44。二階微分值設(shè)定器43將如下閾值設(shè)定為時(shí)間二階微分值，該閾值相當(dāng)于熔滴即將從焊絲前端脫落、出現(xiàn)縮頸時(shí)的焊接電壓對(duì)時(shí)間的二階微分值。比較器44對(duì)二階微分檢測(cè)值和二階微分設(shè)定值進(jìn)行比較。二階微分檢測(cè)值是由二階微分器42輸入的、焊接過(guò)程中焊接電壓的瞬時(shí)值Vo對(duì)時(shí)間的二階微分值。二階微分設(shè)定值是二階微分值設(shè)定器43設(shè)定的時(shí)間二階微分值。當(dāng)二階微分檢測(cè)值在二階微分設(shè)定值以上時(shí)，比較器44判定為熔滴即將從焊絲前端脫落，向波形生成器31輸出第1脈沖期間結(jié)束信號(hào)(Tplf)。由此可知焊絲前端存在的熔滴始于縮頸，縮頸拉伸的結(jié)果導(dǎo)致焊接電壓和電阻上升。這樣，利用時(shí)間二階微分值等，檢測(cè)焊接電壓和電阻的上升的情況下，可以正確檢測(cè)熔滴的縮頸306，而不受到焊接過(guò)程中的焊接條件變化的影響。返回圖5，繼續(xù)說(shuō)明焊接控制裝置4。參數(shù)設(shè)定器34將消耗電極焊絲6a的送給速度、焊接電流設(shè)定值Is、焊接電壓設(shè)定值Vs等設(shè)定到運(yùn)算部35。在實(shí)施方式中，參數(shù)設(shè)定器34將預(yù)先保存在未圖示的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的焊接參數(shù)的各值，作為設(shè)定焊接電流值信號(hào)、設(shè)定焊接電壓值信號(hào)等設(shè)定參數(shù)信號(hào)輸入到運(yùn)算部35。運(yùn)算部35根據(jù)預(yù)先規(guī)定的各設(shè)定值算出各種參數(shù)，將算出的各種參數(shù)輸入積分器36。具體而言，運(yùn)算部35按照輸入的各設(shè)定值，唯一地決定焊接電源3a的外部特性的傾斜度Ks。外部特性的傾斜度Ks根據(jù)焊接電流設(shè)定值Is或焊接電壓設(shè)定值Vs、消耗電極焊絲6a的送給速度、焊絲種類(lèi)等適當(dāng)設(shè)定。舉例來(lái)講，運(yùn)算部35使用轉(zhuǎn)換表或轉(zhuǎn)換函數(shù)，來(lái)決定外部特性的傾斜度Ks。此外，運(yùn)算部35按照輸入的設(shè)定焊接電流值信號(hào)的值Is，唯一地決定第2脈沖期間的焊接電流設(shè)定值Is2。舉例來(lái)講，運(yùn)算部35使用轉(zhuǎn)換表或轉(zhuǎn)換函數(shù)，來(lái)決定第2脈沖期間的焊接電流設(shè)定值I s2。另外，運(yùn)算部35還按照輸入的設(shè)定焊接電壓值信號(hào)的值Vs和設(shè)定焊接電流值信號(hào)的值Is，唯一地決定的第2脈沖期間的焊接電壓設(shè)定值Vs2。在實(shí)施方式中，運(yùn)算部35 通過(guò)式(3)的運(yùn)算，來(lái)決定第2脈沖期間的焊接電壓設(shè)定值Vs2。Vs2 = Vs2_ini+Vs2_chg(Vs-Vs_ini) ‘ · 式(3)
在式(3)中，Vs_ini是根據(jù)焊接電流設(shè)定值Is決定的一元中央電壓，V2_ini是根據(jù)第2脈沖期間的焊接電流設(shè)定值Is2決定的第2脈沖期間的一元中央電壓，Vs2_chg是使設(shè)定焊接電壓值信號(hào)的值(Vs)改變1[V]時(shí)的第2脈沖期間的焊接電壓設(shè)定值Vs2的變化量。積分器36利用從運(yùn)算部35分別輸入的外部特性的傾斜度Ks、第2脈沖期間的焊接電流設(shè)定值Is2和焊接電壓設(shè)定值Vs2、從而電流檢測(cè)器22輸入的焊接電流的檢測(cè)信號(hào) (Ιο)、以及從而電壓檢測(cè)器M輸入的焊接電壓的檢測(cè)信號(hào)(Vo)，對(duì)上述式( 進(jìn)行運(yùn)算，將表示電壓誤差積分值的運(yùn)算結(jié)果的積分值信號(hào)(SW)輸出到Sv2比較器37。積分器36開(kāi)始上述式⑵運(yùn)算的定時(shí)是脈沖周期的第2脈沖期間的開(kāi)始時(shí)間點(diǎn)。當(dāng)式⑵表示的電壓誤差積分值Sv2的運(yùn)算結(jié)果為O時(shí)，積分器36結(jié)束運(yùn)算。Sv2比較器37對(duì)輸入的積分值信號(hào)(Sv2)是否等于O進(jìn)行比較，在Sv2 = O的時(shí)間點(diǎn)，將第2脈沖基值期間結(jié)束信號(hào)(Tl32f)輸出到波形生成器31。波形生成器31會(huì)在第 2脈沖基值期間結(jié)束信號(hào)(Tl32f)輸入時(shí)，結(jié)束當(dāng)前的脈沖周期，開(kāi)始下一個(gè)脈沖周期。每個(gè)脈沖周期都重復(fù)以上動(dòng)作，可以在外部特性的傾斜度Ks上形成動(dòng)作點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)周期一個(gè)熔滴的電弧焊接。對(duì)于具備以上構(gòu)成的電弧焊接系統(tǒng)1，保護(hù)氣體G使用二氧化碳，并且使用雙電極焊絲進(jìn)行電弧焊接，從而可以降低成本，實(shí)現(xiàn)高效的電弧焊接。此外，由于作為先行電極電弧使用脈沖電弧，所以能夠與脈沖電流波形同步、非常規(guī)則地進(jìn)行熔滴的形成和脫落。另外，在使用單電極焊絲的現(xiàn)有電弧焊接方法中，即便使用廉價(jià)的二氧化碳作為保護(hù)氣體G，通過(guò)使用上述脈沖電弧來(lái)作為先行電極電弧，可以進(jìn)行規(guī)則的熔滴形成和脫落，實(shí)現(xiàn)飛濺很少的焊接。另一方面，對(duì)于使用雙電極焊絲的現(xiàn)有熱焊絲GMA焊接法，由于通電加熱距離Ex[m]較短，約為25 IOOX 10_3[m]，所以，需要以大電流對(duì)作為后行電極的填充焊絲6b進(jìn)行通電。這樣，由于該大電流基值期間Tbl、Tb2的先行電極電弧會(huì)受到電磁干擾，有時(shí)無(wú)法進(jìn)行規(guī)則的熔滴形成和脫落，有時(shí)發(fā)生電弧中斷。另一方面，對(duì)于本實(shí)施方式涉及的電弧焊接系統(tǒng)1，將熔池M中的填充焊絲6b的前端Pl與填充焊絲6b的通電點(diǎn)P2之間的距離設(shè)在規(guī)定范圍內(nèi)，延長(zhǎng)填充焊絲6b的通電加熱距離，可以比以往大幅降低填充焊絲6b預(yù)熱所需要的填充電流。另外，將后行電極填充電流值設(shè)定得小于先行電極基值電流值，可以抑制由供給到作為后行電極的填充焊絲6b 的填充電流對(duì)基值期間Tbl、Tb2中的先行電極電弧的電磁干擾，能夠維持先行電極電弧的硬直性。因此，即便使用廉價(jià)的二氧化碳作為保護(hù)氣體G，也可以與單電極焊絲時(shí)同樣地進(jìn)行熔滴的形成和脫落，相較于先行電極電弧中使用通常的直流恒壓電源的熱焊絲GMA焊接法，可以大幅度減少飛濺量。此外，由于使用雙電極焊絲，也就是使用消耗電極焊絲6a和通電加熱過(guò)的填充焊絲6b來(lái)進(jìn)行電弧焊接，所以，即便進(jìn)行中厚板的多層疊焊等，也可以得到很高的熔敷量。因此，本實(shí)施方式可以提供成本低、飛濺少、熔敷量高的焊接系統(tǒng)。另外，對(duì)于本實(shí)施方式涉及的電弧焊接系統(tǒng)1，電極間距De[m]如上所述被設(shè)在 4 15X 10_3[m]的范圍內(nèi)，在此基礎(chǔ)上，為了使電極間距De [m]、通電加熱距離Ex[m]、填充焊絲6b的送給速度Vw[m/s]、填充焊絲6b的電流密度J[A/m2]之間的關(guān)系滿(mǎn)足下式(1)， 優(yōu)選預(yù)先對(duì)這些值進(jìn)行設(shè)定。
權(quán)利要求
1.一種消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法，在由消耗電極焊絲產(chǎn)生的電弧所形成的熔池中，添加由填充電流通電加熱之后的填充焊絲，所述消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法特征在于，使用二氧化碳作為保護(hù)氣體，以一個(gè)周期為單位，交替逐脈沖輸出脈沖峰值電流水平和脈沖寬度的至少一方不同的兩種脈沖波形，使用每一個(gè)周期過(guò)渡一個(gè)熔滴的脈沖電弧作為先行電極電弧，形成熔池， 將經(jīng)過(guò)通電加熱的所述填充焊絲作為后行電極，插入所述熔池， 將插入所述熔池的所述填充焊絲的前端與所述填充焊絲的通電點(diǎn)之間的距離設(shè)為 200 500Xl(T3[m]，先行電極基值電流值設(shè)定得比后行電極填充電流值大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法，其特征在于，將所述消耗電極焊絲的前端與所述填充焊絲的前端之間的距離即電極間距De[m]設(shè)在4 15Xl(T3[m]范圍內(nèi)，使所述電極間距De[m]、作為插入所述熔池的所述填充焊絲的前端與所述填充焊絲的通電點(diǎn)之間的距離的通電加熱距離Ex[m]、所述填充焊絲的送給速度Vw[m/s]、所述填充焊絲的電流密度J[A/m2]之間的關(guān)系滿(mǎn)足如下的式(1)，(Pv2)4< -Γ/χ10-'8 <10. · 式(1)。[De-Vw2J
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法，其特征在于， 將所述后行電極填充電流值設(shè)為150[Α]以下。
4.一種消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接系統(tǒng)，使用二氧化碳作為保護(hù)氣體，其特征在于由以下各部分組成，分別是先行電極焊矩，將作為先行電極的消耗電極焊絲供給至被焊接部件，所述先行電極焊矩以一個(gè)周期為單位交替逐脈沖輸出脈沖峰值電流水平和脈沖寬度的至少一方不同的兩種脈沖波形，使用每一個(gè)周期過(guò)渡一個(gè)熔滴的脈沖電弧作為先行電極電弧，形成熔池；和后行電極焊矩，將作為后行電極的填充焊絲供給至所述熔池，所述后行電極焊矩具備插入所述熔池的所述填充焊絲的前端與所述填充焊絲的通電點(diǎn)之間的距離是200 500X ΙΟ"3[m]的供電部件，所述供電部件利用填充電流對(duì)所述填充焊絲進(jìn)行通電加熱， 先行電極基值電流值設(shè)定得比后行電極填充電流值大。
全文摘要
本發(fā)明提供一種消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊接方法，使用二氧化碳作為保護(hù)氣體，以一個(gè)周期為單位交替輸出脈沖峰值電流水平和/或脈沖寬度不同的兩種脈沖波形，使用每一個(gè)周期過(guò)渡一個(gè)熔滴的脈沖電弧作為先行電極電弧，形成熔池(M)。將經(jīng)過(guò)通電加熱的填充焊絲作為后行電極插入熔池。將通電加熱距離設(shè)為200～500×10-3[m]，先行電極基值電流值設(shè)定得比后行電極填充電流值大。采用這種方法，即使保護(hù)氣體使用廉價(jià)的二氧化碳，也可以減少飛濺量，即便進(jìn)行多層疊焊等，也可以得到很高的熔敷量。
文檔編號(hào)B23K9/16GK102233469SQ20111009663
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者山崎圭, 鈴木勵(lì)一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶(hù)制鋼所