專利名稱：交流脈沖電弧焊接控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠在將電極負(fù)極性電流比率設(shè)定為較大的值時，得到穩(wěn)定的焊接狀態(tài)的交流脈沖電弧焊接控制方法。
背景技術(shù)：
在一般的交流脈沖電弧焊接中，將焊絲以恒定速度進行送給的同時，通過將在電極正極性期間中的峰值電流及基礎(chǔ)電流的通電、和在電極負(fù)極性期間中的基礎(chǔ)電流的通電作為一周期進行反復(fù)，來進行焊接。在該交流脈沖電弧焊接中，能夠通過調(diào)整電極負(fù)極性期間并改變電極負(fù)極性電流比率，來調(diào)整對母材的熱量輸入。因此，低熱量輸入焊接成為可能，從而能夠進行高品質(zhì)的薄板焊接。另外，通過改變電極負(fù)極性電流比率，能夠配合工件(work)而使熔入深度、余高高度等的焊道(Bead)形狀恰當(dāng)。電極負(fù)極性電流比率被定義為電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流的絕對值相對于作為交流的焊接電流的絕對值的平均值所占的百分率。在此，焊接焊道的截面由熔入部、余高部來形成。于是，將作為表示焊道形狀的一個指標(biāo)的稀釋率定義為稀釋率(％)=((熔入部的面積)/(熔入部的面積+余高部的面積))X100。即，表示出稀釋率越小，熔入部的面積所占的比例越小。在交流脈沖電弧焊接中，電極負(fù)極性電流比率越大，稀釋率越小。在一般的交流脈沖電弧焊接中，通常，電極負(fù)極性電流比率設(shè)定在0 30%的范圍內(nèi)，以獲得期望的稀釋率的焊道形狀。在此，電極負(fù)極性電流比率=0時，意味著是直流的脈沖電弧焊接。但是，根據(jù)工件的不同，有時需要形成為減小了熔入部并增大了余高部的稀釋率非常小的焊道形狀。例如，在鋼鐵材料的薄板焊接中，存在有針對焊接結(jié)合部有較大縫隙的工件進行高速焊接的情況。在這種情況下，需要對縫隙以熔融金屬來填埋，而且，為了減小熔入，而需要成為稀釋率非常小的焊道形狀。為了形成這樣的焊道形狀，需要將電極負(fù)極性電流比率設(shè)定為比上述通常范圍更大的值即30%以上。有時也可能發(fā)生需要設(shè)定為超過 50%的值的情況。這樣，在將電極負(fù)極性電流比率設(shè)定為比通常范圍更大的值的情況下，在一般的交流脈沖電弧焊接中，由于焊接狀態(tài)不穩(wěn)定，從而不能進行良好焊接。為解決該技術(shù)問題，提出了以下所示的現(xiàn)有技術(shù)(例如，參照專利文獻1)。在該現(xiàn)有技術(shù)中，通過跨電極正極性與電極負(fù)極性這兩極性來進行峰值電流的通電，從而即使在電極負(fù)極性電流比率被設(shè)定為較大的值的情況下，也能夠獲得穩(wěn)定的焊接狀態(tài)。以下，對該現(xiàn)有技術(shù)進行說明。圖4是將電極負(fù)極性電流比率設(shè)定為比通常范圍要大的值并使用的交流脈沖電弧焊接方法中的焊接電流Iw的波形圖。在圖4中，從OA起，其上側(cè)表示電極正極性EP，下側(cè)表示電極負(fù)極性EN。圖4是將電極負(fù)極性電流比率設(shè)定為比通常范圍(0 30%左右) 大的情況。在圖4中，為了防止極性切換時的電弧消失，在極性切換時，將短時間的期間高電壓施加在焊絲與母材之間。以下，參照圖4進行說明。在以下的說明中所利用的術(shù)語“臨界值”是指，焊絲的熔滴過渡狀態(tài)成為霧化過渡狀態(tài)的焊接電流值(絕對值)，其值因焊絲的材質(zhì)、直徑、保護氣體的種類等而不同。在交流脈沖電弧焊接中經(jīng)常使用直徑1. 6mm的鋁線絲(保護氣體是氬氣)的情況下，臨界值為350A左右。另外，在直徑1.2mm的鋼鐵線絲(保護氣體為氬氣80% + 二氧化碳?xì)怏w20% ) 的情況下，臨界值為450A左右。在時刻tl t2的電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn中，進行小于臨界值的電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流rtn的通電。在時刻t2 t3的電極負(fù)極性峰值期間Tpn中，進行比上述電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流rtn的值大的電極負(fù)極性峰值電流Ipn的通電。在時刻t3，反轉(zhuǎn)極性。在時刻 t3 t4的電極正極性峰值期間Tp中，進行臨界值以上的電極正極性峰值電流Ip的通電。 在時刻t4 t5的電極正極性基礎(chǔ)期間Tb中，進行小于臨界值的電極正極性基礎(chǔ)電流Λ的通電。在時刻t5 t6再次成為上述電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn，在時刻t6 t7再次成為上述電極負(fù)極性峰值期間Τρη，在時刻t7 偽再次成為上述電極正極性峰值期間Tp。時刻 tl t5的期間成為1脈沖周期Tf。另外，時刻tl t3的期間成為電極負(fù)極性期間Ten。上述電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流rtn、上述電極負(fù)極性峰值期間Tpru上述電極負(fù)極性峰值電流Ipn、上述電極正極性峰值期間Tp、上述電極正極性峰值電流Ip、上述電極正極性基礎(chǔ)期間Tb以及上述電極正極性基礎(chǔ)電流Λ均被預(yù)先設(shè)定為恰當(dāng)值。另外，雖省略了圖示， 但以使作為交流的焊接電壓的絕對值的平均值與預(yù)先確定的電壓設(shè)定值相等的方式來對上述電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn進行反饋控制，由此來改變脈沖周期Tf。這樣，按照將電弧長度維持為恰當(dāng)值的方式來進行電弧長度控制(焊接電源的輸出控制)。該控制方式被稱為頻率調(diào)制控制。上述電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流rtn處于80 150A左右的范圍，且基于送給速度并通過實驗而被設(shè)定為恰當(dāng)值。上述電極負(fù)極性峰值期間Tpn處于1 5ms的范圍，且基于送給速度以及電極負(fù)極性電流比率并通過實驗而被設(shè)定為恰當(dāng)值。上述電極負(fù)極性峰值電流 Ipn處于200 500A的范圍，且基于送給速度以及電極負(fù)極性電流比率并通過實驗而被設(shè)定為恰當(dāng)值。因此，該電極負(fù)極性峰值電流Ipn被設(shè)定為從小于臨界值的值至臨界值以上的值。上述電極正極性峰值期間Tp以及電極正極性峰值電流Ip按照成為1脈沖周期1熔滴過渡狀態(tài)的方式，基于焊絲的材質(zhì)、直徑、保護氣體的種類等并通過實驗而被設(shè)定為恰當(dāng)值。因此，電極正極性峰值電流Ip被設(shè)定為臨界值以上。例如，在直徑1.2mm的鋼鐵線絲的情況下，Tp = 1. 6ms以及Ip = 460A。上述電極正極性基礎(chǔ)期間Tb處于2 6ms的范圍，且基于電極負(fù)極性電流比率并通過實驗而被設(shè)定為恰當(dāng)值。上述電極正極性基礎(chǔ)電流 Ib處于40 70A的范圍，且基于送給速度并通過實驗而被設(shè)定為恰當(dāng)值。在圖4中，電極負(fù)極性電流比率Ren能夠定義為下式。Ren = ((Τρη · | Ipn | +Tbn · | Ibn |) / (Tp · Ιρ+Τρη · | Ipn | +Tbn · | Ibn | +Tb *Ib)) XlO 0…(1)式其次，在圖4中，對熔滴的形成以及過渡進行說明。在時刻t4的電極正極性峰值期間Tp的結(jié)束時刻，熔滴的縮頸急速推進，在時刻t4 t5的電極正極性基礎(chǔ)期間Tb中，熔滴過渡至熔融池。另外，在該電極正極性基礎(chǔ)期間Tb中，進行小于臨界值的小電流進行通電， 且為電極正極性EP，所以，過渡后，也僅產(chǎn)生焊絲前端部的稍許熔融，幾乎不形成熔滴。在時刻t5 t6的電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn中，形成熔滴。由于將電極負(fù)極性電流比率設(shè)定為變大，而導(dǎo)致電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn變長，使電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流rtn也成為比電極正極性基礎(chǔ)電流Λ大的值。而且，較之于電極正極性EP，在電極負(fù)極性EN中，即使是相同電流值，也會促進焊絲前端部的熔融，所以，形成熔滴。在時刻t6 t7的電極負(fù)極性峰值期間 Tpn中，由于電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流rtn以上的大電流進行通電，所以熔滴進一步變大。在該期間的結(jié)束附近雖在熔滴中發(fā)生縮頸，但熔滴的尺寸較大還不至于使之過渡。在時刻t7 t8的電極正極性峰值期間Tp中，由于臨界值以上的大電流進行通電，所以對熔滴的縮頸部會作用較強的電磁性收縮力，急速推進縮頸，在下一電極正極性基礎(chǔ)期間Tb中，熔滴過渡。 該進行過渡的熔滴尺寸與以直流脈沖電弧焊接以及以通常的電極負(fù)電流比率進行的交流脈沖電弧焊接的情況相比變大。如上所述，當(dāng)電極負(fù)極性電流比率設(shè)定為較大的值時，在電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn中也形成熔滴，在峰值期間中應(yīng)過渡的熔滴的尺寸變大。因此，通過設(shè)置2個峰值期間，且將一方設(shè)為電極負(fù)極性峰值期間Τρη，將另一方設(shè)為電極正極性峰值期間Τρ，從而能夠可靠地向大尺寸的熔滴過渡。而且，通過改變該2個峰值期間的極性，能夠?qū)㈦姌O負(fù)極性電流比率設(shè)定為較大的值。在圖4中，在要將電極負(fù)極性電流比率調(diào)整為期望值時，可通過改變上述電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn、上述電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流rtn、上述電極負(fù)極性峰值期間Tpn以及上述電極負(fù)極性峰值電流Ipn來進行。專利文獻1 JP特開2010-75983號公報如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)的交流脈沖電弧焊接中，以使熔滴在電極正極性基礎(chǔ)期間 Tb中進行過渡的方式，來設(shè)定各參數(shù)。這是因為在電極正極性基礎(chǔ)期間Tb中熔滴進行過渡會使濺射成為最少。在電極正極性峰值期間Tp中，熔滴進行過渡時，通過大電流值的電極正極性峰值電流Ip的通電，會對熔滴作用較強的電弧力，因此易于發(fā)生濺射。另外，從電極正極性基礎(chǔ)期間Tb至電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn的極性切換時，在熔滴尚未進行過渡的情況下，會發(fā)生由極性切換時電弧力的復(fù)雜變化所引起的濺射。因此，為了減少濺射的發(fā)生，在電極正極性基礎(chǔ)期間Tb中，熔滴進行過渡是重要的。如上所述，隨著增大電極負(fù)極性電流比率的設(shè)定，也將電極正極性基礎(chǔ)期間Tb設(shè)定得較長。這是因為電極負(fù)極性電流比率越變大，熔滴的尺寸也越變大，過渡定時會隨之延遲。即，由于在電極正極性峰值期間Tp中，在熔滴中會形成縮頸，在進入電極正極性基礎(chǔ)期間Tb后直至該熔滴進行過渡為止所需的時間會變長。通過這樣做，從而即使電極負(fù)極性電流比率的設(shè)定變大，熔滴尺寸變大，也能夠可靠地在電極正極性基礎(chǔ)期間Tb中進行過渡。但是，由于在電極負(fù)極性電流比率的設(shè)定變大時，熔滴尺寸會變大，所以，在電極正極性基礎(chǔ)期間Tb中使之過渡也會發(fā)生濺射。這是由于在電極正極性基礎(chǔ)期間Tb中，50A 左右的電極正極性基礎(chǔ)電流讓進行了通電，從而通過基于該通電的電弧力而在熔滴過渡時會發(fā)生濺射的緣故。為了減小該濺射，只要減小電極正極性基礎(chǔ)電流Λ即可。但是，在減小電極正極性基礎(chǔ)電流Λ時，易于發(fā)生電弧消失，從而使焊接狀態(tài)易于成為不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
在此，本發(fā)明的目的在于提供一種減少伴隨在電極正極性基礎(chǔ)期間中的熔滴過渡的濺射的發(fā)生且在電極正極性基礎(chǔ)期間中不發(fā)生因電弧消失造成的焊接不穩(wěn)定的交流脈沖電弧焊接控制方法。為解決上述技術(shù)問題，技術(shù)方案1的發(fā)明是一種交流脈沖電弧焊接控制方法，在送給焊絲的同時以下列這些通電作為一周期而進行反復(fù)來進行焊接，所述這些通電為在電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間中進行小于臨界值的電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流的通電；接著在電極負(fù)極性峰值期間中進行比所述電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流的值大的電極負(fù)極性峰值電流的通電；接著在電極正極性峰值期間中進行臨界值以上的電極正極性峰值電流的通電；接著在電極正極性基礎(chǔ)期間中進行小于臨界值的電極正極性基礎(chǔ)電流的通電，所述交流脈沖電弧焊接控制方法的特征在于，所述電極正極性基礎(chǔ)電流具有絕對值隨著時間經(jīng)過而變小的傾斜(傾斜度)。技術(shù)方案2的發(fā)明是基于技術(shù)方案1的交流脈沖電弧焊接控制方法，其特征在于， 所述電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流在絕對值隨著時間經(jīng)過而變大的傾斜之后，收斂于恒定值。根據(jù)技術(shù)方案1的發(fā)明，電極正極性基礎(chǔ)電流具有絕對值隨著時間經(jīng)過而變小的傾斜。因此，由于在電弧消失易發(fā)生的前半部分的電流值較大，所以能夠抑制電弧消失。并且，在進行熔滴過渡的后半部分的電流值較小，所以能夠減小濺射的發(fā)生。根據(jù)技術(shù)方案2的發(fā)明，除上述效果外，電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流在絕對值隨著時間經(jīng)過而變大的傾斜之后會收斂于恒定值。因此，能夠減小在剛極性切換之后的電流值，從而能夠減少濺射的發(fā)生。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的交流脈沖電弧焊接控制方法的焊接電流波形圖。圖2是本發(fā)明的實施方式1所涉及的焊接電源的方框圖。圖3是圖2的焊接電源中的各信號的時序圖。圖4是現(xiàn)有技術(shù)的交流脈沖電弧焊接中的焊接電流波形圖。附圖標(biāo)號的說明1焊絲
2母材
3電弧
4焊炬
5送給輥
D2a --D2d 次級整流器
DV驅(qū)動電路
EI電流誤差放大電路
Ei電流誤差放大信號
EN電極負(fù)極性
EP電極正極性
EV電壓誤差放大電路
Ev電壓誤差放大信號
FC送給控制電路
Fc送給控制信號
FR送給速度設(shè)定電路
Fr送給速度設(shè)定信號
Ib電極正極性基礎(chǔ)電流
Ibc恒定基礎(chǔ)值
IBCR恒定基礎(chǔ)值設(shè)定電路
Ibcr恒定基礎(chǔ)值設(shè)定信號
Ibe終端基礎(chǔ)值
IBER終端基礎(chǔ)值設(shè)定電路
Iber終端基礎(chǔ)值設(shè)定信號
Ibn電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流
IBNR電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流設(shè)定電路
Ibnr電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號
IBR電極正極性基礎(chǔ)電流設(shè)定電路
Ibr電極正極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號
Ibs起始基礎(chǔ)值
IBSR起始基礎(chǔ)值設(shè)定電路
Ibsr起始基礎(chǔ)值設(shè)定信號
ID電流檢測電路
Id電流檢測信號
INT變頻變壓器
INV變頻器電路
Ip電極正極性峰值電流
Ipn電極負(fù)極性峰值電流
IPNR電極負(fù)極性峰值電流設(shè)定電路
Ipnr電極負(fù)極性峰值電流設(shè)定信號
IPR電極正極性峰值電流設(shè)定電路
Ipr電極正極性峰值電流設(shè)定信號
Ir電流設(shè)定信號
Iw焊接電流
Nd電極負(fù)極性驅(qū)動信號
NTR電極負(fù)極性晶體管
Pd電極正極性驅(qū)動信號
PTR電極正極性晶體管
Ren電極負(fù)極性電流比率
RNR電極負(fù)極性電流比率設(shè)定電路
Rnr電極負(fù)極性電流比率設(shè)定信號
S傾斜
Sff切換電路
Tb電極正極性基礎(chǔ)期間
Tbn電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間
TBR電極正極性基礎(chǔ)期間設(shè)定電路
5/11 頁
7
Tbr電極正極性基礎(chǔ)期間設(shè)定信號
Ten電極負(fù)極性期間
Tf脈沖周期(信號)
TM計時器電路
Tm計時器信號
Tp電極正極性峰值期間
Tpn電極負(fù)極性峰值期間
TPNR電極負(fù)極性峰值期間設(shè)定電路
Tpnr電極負(fù)極性峰值期間設(shè)定信號
TPR電極正極性峰值期間設(shè)定電路
Tpr電極正極性峰值期間設(shè)定信號
VAV電壓均衡電路
Vav電壓平均值信號
VD電壓檢測電路
Vd電壓檢測信號
VF電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路
VR電壓設(shè)定電路
Vr電壓設(shè)定信號
Vw焊接電壓
WL電抗器
WM線絲送給電動機
具體實施例方式以下，參照圖面，對本發(fā)明的實施方式進行說明。實施方式1圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的交流脈沖電弧焊接控制方法的焊接電流 Iw的波形圖。在圖1中，從OA起，其上側(cè)表示電極正極性EP，下側(cè)表示電極負(fù)極性EN。圖 1是表示電極負(fù)極性電流比率設(shè)定為比通常范圍(0 30%左右)大的情況。在圖1中，為了防止極性切換時的電弧消失，在極性切換時，將短時間的期間高電壓施加至焊絲與母材之間。圖1與上述圖4對應(yīng)，且除電極正極性基礎(chǔ)期間Tb以及電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn的動作以外是相同的，所以省略其說明。以下，參照圖1進行說明。(1)電極正極性基礎(chǔ)期間Tb的動作在時刻t4 t5的電極正極性基礎(chǔ)期間Tb中，進行具有隨著從起始基礎(chǔ)值rts至終端基礎(chǔ)值rte的時間經(jīng)過而變小的傾斜的電極正極性基礎(chǔ)電流Λ的通電。預(yù)先設(shè)定了起始基礎(chǔ)值rts以及終端基礎(chǔ)值Be。例如，起始基礎(chǔ)值Ibs為50 80A左右，終端基礎(chǔ)值rte為10 30A左右。這些值與送給速度變大成比例，且在上述范圍內(nèi)設(shè)定成較大的值。如在現(xiàn)有技術(shù)的事項所說明的那樣，電極正極性基礎(chǔ)期間Tb與電極負(fù)極性電流比率變大成比例，且在2 6ms左右的范圍內(nèi)變長。在此，將電極正極性基礎(chǔ)期間Tb的起始時刻 (時刻t4)設(shè)為0ms，將其后的經(jīng)過時間設(shè)為t(ms)時，在Tb = 2ms的情況下，t = Oms時Ib = lbs, t = 2ms 時 Ib = Ibe。相同地，在 Tb = 6ms 的情況下，t = Oms 時 Ib = lbs, t =6ms 時 Ib = Ibe。艮口，Ib = ((Ibe-Ibs)/Tb) · t+Ibs...(1)式在此，Ibe。因此，右側(cè)下降的傾斜S(A/ms) = (Ibe-Ibs)/Tb，隨著電極正極性基礎(chǔ)期間Tb的長度而成為不同的值。如上所述，使電極正極性基礎(chǔ)電流Λ具有隨著時間經(jīng)過而變小的傾斜的理由為如下所述。即，電弧消失易于發(fā)生在電極正極性基礎(chǔ)期間Tb 的前半部分。尤其是，在電極正極性基礎(chǔ)期間Tb的起始部分易于發(fā)生。這是因為在從大電流值的電極正極性峰值電流Ip切換為小電流值的電極正極性基礎(chǔ)電流Λ時，由于電弧狀態(tài)成為過渡性狀態(tài)，從而易于發(fā)生電弧消失的緣故。在此，通過將起始基礎(chǔ)值Ibs設(shè)為較大的值而將電極正極性基礎(chǔ)電流Λ的前半部分設(shè)定得比后半部分要大，從而防止了電弧消失。另一方面，熔滴過渡是在電極正極性基礎(chǔ)期間Tb的后半部分進行的。尤其是在電極正極性基礎(chǔ)期間Tb的最后階段進行的情形較多。為了將電極負(fù)極性電流比率設(shè)定為較大的值，而優(yōu)選該電極正極性基礎(chǔ)期間Tb較短。其反面，需將電極正極性基礎(chǔ)期間Tb設(shè)定為在該期間中進行熔滴過渡。為了滿足這些條件，將電極正極性基礎(chǔ)期間Tb設(shè)定為在該期間中進行熔滴過渡的最短時間。其結(jié)果是，熔滴過渡的定時成為電極正極性基礎(chǔ)期間Tb的后半部分。因此，通過將終端基礎(chǔ)值Ibe設(shè)定為較小的值，從而將電極正極性基礎(chǔ)電流Λ的后半部分的值設(shè)定得較小。這樣，熔滴過渡時的電流值變小，所以能夠減少濺射的發(fā)生。另外，也可以按照以下這樣地設(shè)定電極正極性基礎(chǔ)電流rt。若設(shè)定了傾斜S(A/ ms)以及終端基礎(chǔ)值rte，則電極正極性基礎(chǔ)電流Λ能夠設(shè)定為下式。Ib = S · t+(Ibe-S ‘ Tb)... (2)式在此，設(shè)定為S =-lOA/ms左右，Ibe = 10 30A左右。以與送給速度成比例變大的方式，來設(shè)定終端基礎(chǔ)值Be。例如，若設(shè)定為S = -10A/ms以及rte = 20A，則在1 = 2ms 時 Ibs = 40A，在 Tb = 6ms 時 Ibs = 80A。(2)電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn的動作在時刻tl t2以及時刻t5 t6的電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn中，極性切換后的本期間起始時，其絕對值成為上述終端基礎(chǔ)值rte，且進行電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流rtn的通電， 該電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流Ibn具有隨著時間的經(jīng)過而絕對值變大的傾斜且收斂于恒定基礎(chǔ)值rtc的負(fù)的值。恒定基礎(chǔ)值rtc相當(dāng)于圖4的電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流值rtn，且如上所述， 被設(shè)定為80 150A左右的范圍。與現(xiàn)有技術(shù)相同地，該恒定基礎(chǔ)值Ibc被設(shè)定為與送給速度成比例地變大。傾斜的期間被設(shè)定在1 3ms左右的范圍內(nèi)。這樣地減小極性切換后的電流值的理由如下所述。如上所述，熔滴過渡是在電極正極性基礎(chǔ)期間Tb中進行的。但是，即使在熔滴過渡進行后，也成為在焊絲前端部留下有少量的殘留熔滴的狀態(tài)。在這樣的狀態(tài)下，在極性切換時，將發(fā)生濺射。該濺射的發(fā)生量是與極性切換后的電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流值Ibn成比例的。因此，若在電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流Ibn的起始時，使其從絕對值小的值起具有傾斜且向恒定基礎(chǔ)值Ibc收斂，則能夠減少濺射的發(fā)生量。也可僅實施對上述(1)項的電極正極性基礎(chǔ)電流Λ的傾斜控制。而且，也可以附加地實施上述( 項的電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流rtn的傾斜控制。
圖2表示用于實施圖1中上述本發(fā)明的實施方式1所涉及的交流脈沖電弧焊接控制方法的焊接電源的方框圖。在圖2中，為了防止極性切換時電弧消失，將數(shù)百V的高電壓施加在焊絲1與母材2之間，在此省略了該高電壓施加電路。以下，參照圖2，對各方框進行說明。變頻器電路INV將3相200V等的交流商用電源AC作為輸入，并對整流以及平滑后得到的直流電壓，通過基于后述的電流誤差放大信號Ei進行的脈沖幅寬調(diào)制控制來進行變頻器控制，以輸出高頻交流。變頻變壓器INT將高頻交流電壓降壓為適合于電弧焊接的電壓值。次級整流器Db D2d對降壓后的高頻交流整流成直流。電極正極性晶體管PTR 通過后述的電極正極性驅(qū)動信號Pd而成為導(dǎo)通狀態(tài)，此時，焊接電源的輸出成為電極正極性EP。電極負(fù)極性晶體管NTR通過后述的電極負(fù)極性驅(qū)動信號Nd而成為導(dǎo)通狀態(tài)，此時， 焊接電源的輸出成為電極負(fù)極性EN。電抗器WL對有脈動的輸出進行平滑處理。焊絲1通過與線絲送給電動機WM結(jié)合的送給輥5的旋轉(zhuǎn)而被送給至焊炬4內(nèi)，在與母材2之間發(fā)生電弧3。電壓檢測電路VD對焊接電壓Vw進行檢測，并輸出電壓檢測信號Vd。電壓均衡電路 VAV對該電壓檢測信號Vd的絕對值進行均衡化(平滑化、進行通過低通濾波器的處理等)， 并輸出電壓平均值信號Vav。電壓設(shè)定電路VR輸出已預(yù)先確定的電壓設(shè)定信號Vr。電壓誤差放大電路EV對上述電壓設(shè)定信號Vr與電壓平均值信號Vav的誤差進行放大，并輸出電壓誤差放大信號Ev。電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路VF將該電壓誤差放大信號Ev轉(zhuǎn)換成與該電壓誤差放大信號Ev成比例的頻率的信號，按照每一該頻率而輸出僅短時間成為High (高)電平的脈沖周期信號Tf。送給速度設(shè)定電路FR輸出已預(yù)先確定的送給速度設(shè)定信號Fr。送給控制電路FC 將該送給速度設(shè)定信號Fr作為輸入，并將用于以對應(yīng)于該值的送給速度來送給焊絲1的送給控制信號Fc輸出給上述線絲送給電動機麗。電極負(fù)極性電流比率設(shè)定電路RNR輸出已預(yù)先確定的電極負(fù)極性電流比率設(shè)定信號tor。電極正極性峰值期間設(shè)定電路IPR輸出已預(yù)先確定的電極正極性峰值期間設(shè)定信號Tpr。電極正極性基礎(chǔ)期間設(shè)定電路TBR將上述電極負(fù)極性電流比率設(shè)定信號tor作為輸入，并輸出與該值對應(yīng)的電極正極性基礎(chǔ)期間設(shè)定信號！"br。例如，針對foir = 30 80%的設(shè)定，在Tbr = 2 6ms的范圍，作為比例關(guān)系而進行設(shè)定。電極負(fù)極性峰值期間設(shè)定電路TPNR將上述送給速度設(shè)定信號Fr以及上述電極負(fù)極性電流比率設(shè)定信號tor作為輸入，并基于后述預(yù)先確定的電極負(fù)極性峰值期間設(shè)定函數(shù)來輸出電極負(fù)極性峰值期間設(shè)定信號Tpnr。計時器電路TM將上述脈沖周期信號 Tf、上述電極正極性峰值期間設(shè)定信號Tpr、上述電極負(fù)極性峰值期間設(shè)定信號Tpnr以及上述電極正極性基礎(chǔ)期間設(shè)定信號Tbr作為輸入，而輸出計時器信號Tm，該計時器信號Tm 為每當(dāng)脈沖周期信號Tf改變?yōu)槎虝r間的高電平時，在通過電極負(fù)極性峰值期間設(shè)定信號 Tpnr而確定的期間中，其值成為2 ；接著在通過電極正極性峰值期間設(shè)定信號Tpr而確定的期間中，其值成為3 ；接著在通過電極正極性基礎(chǔ)期間設(shè)定信號Tbr而確定的期間中，其值成為4 ；接著在至下一脈沖周期信號Tf成為高電平為止的電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間中，其值成為1。電極正極性峰值電流設(shè)定電路ira輸出已預(yù)先確定的電極正極性峰值電流設(shè)定信號Ipr。電極負(fù)極性峰值電流設(shè)定電路IPNR將上述送給速度設(shè)定信號Fr以及上述電極負(fù)極性電流比率設(shè)定信號tor作為輸入，并基于后述的預(yù)先確定的電極負(fù)極性峰值電流設(shè)定函數(shù)來輸出電極負(fù)極性峰值電流設(shè)定信號Ipnr。起始基礎(chǔ)值設(shè)定電路IBSR將上述送給速度設(shè)定信號Fr作為輸入，而輸出與該值對應(yīng)的起始基礎(chǔ)值設(shè)定信號rtsr。終端基礎(chǔ)值設(shè)定電路IBER將上述送給速度設(shè)定信號Fr作為輸入，而輸出與該值對應(yīng)的終端基礎(chǔ)值設(shè)定信號rter。電極正極性基礎(chǔ)電流設(shè)定電路IBR將上述計時器信號Tm、上述電極正極性基礎(chǔ)期間設(shè)定信號I^br、上述起始基礎(chǔ)值設(shè)定信號rtsr以及上述終端基礎(chǔ)值設(shè)定信號rter作為輸入，測量從計時器信號Tm的值改變?yōu)? (電極正極性基礎(chǔ)期間)的時刻起的經(jīng)過時間t， 并輸出基于上述(1)式而算出的電極正極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號rtr。在此，取代(1)式，也可以使用上述( 式。恒定基礎(chǔ)值設(shè)定電路IBCR將上述送給速度設(shè)定信號Fr作為輸入， 而輸出與該值對應(yīng)的恒定基礎(chǔ)值設(shè)定信號rtcr。電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流設(shè)定電路IBNR將上述計時器信號Tm、上述終端基礎(chǔ)值設(shè)定信號rter以及上述恒定基礎(chǔ)值設(shè)定信號rtcr作為輸入，而輸出電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號Ibnr，該電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號Ibnr， 在計時器信號Tm的值改變?yōu)? (電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間)的時刻，成為終端基礎(chǔ)值設(shè)定信號 Iber的值，在其后的規(guī)定時間，直至恒定基礎(chǔ)值設(shè)定信號rtcr的值為止具有傾斜而變大， 其以后，成為恒定基礎(chǔ)值設(shè)定信號rtcr的值。切換電路SW將上述計時器信號Tm、上述電極正極性峰值電流設(shè)定信號Ipr、上述電極負(fù)極性峰值電流設(shè)定信號Ipnr、上述電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號rtnr以及上述電極正極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號Ibr作為輸入，并在計時器信號Tm = 1時將電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號rtnr作為電流設(shè)定信號Ir而輸出，在計時器信號Tm = 2時將電極負(fù)極性峰值電流設(shè)定信號Ipnr作為電流設(shè)定信號Ir而輸出，在計時器信號Tm = 3時將電極正極性峰值電流設(shè)定信號Ipr作為電流設(shè)定信號Ir而輸出，在計時器信號Tm = 4時將電極正極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號rtr作為電流設(shè)定信號Ir而輸出。電流檢測電路ID對焊接電流Iw的絕對值進行檢測，并輸出電流檢測信號Id。電流誤差放大電路EI放大上述電流設(shè)定信號 Ir與上述電流檢測信號Id之間的誤差，并輸出電流誤差放大信號Ei。驅(qū)動電路DV將上述計時器信號Tm作為輸入，在計時器信號Tm = 1或者2時輸出上述電極負(fù)極性驅(qū)動信號Nd，在計時器信號Tm = 3或者4時輸出上述電極正極性驅(qū)動信號 Pd。由此，電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間以及電極負(fù)極性峰值期間成為電極負(fù)極性，電極正極性峰值期間以及電極正極性基礎(chǔ)期間成為電極正極性。其次，對上述電極負(fù)極性峰值期間設(shè)定函數(shù)以及電極負(fù)極性峰值電流設(shè)定函數(shù)的求取方法進行說明。如上所述，電極負(fù)極性電流比率Ren為下式。Ren = ((Tpn · | Ipn | +Tbn · | Ibn |) / (Tp · Ιρ+Τρη · | Ipn | +Tbn · | Ibn | +Tb *Ib)) X 10 0在上式中，若確定了焊絲的材質(zhì)、直徑以及保護氣體的種類，則電極正極性峰值期間Tp以及電極正極性峰值電流Ip成為規(guī)定值。另外，若設(shè)定了送給速度(送給速度設(shè)定信號Fr)，則電極正極性基礎(chǔ)電流Λ以及電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流Ibn成為規(guī)定值。而且，若設(shè)定了電極負(fù)極性電流比率Ren，則電極正極性基礎(chǔ)期間Tb成為規(guī)定值。在該狀態(tài)下，設(shè)定送給速度(送給速度設(shè)定信號Fr的值)并進行焊接，以使電弧長度成為恰當(dāng)?shù)拈L度的方式， 來調(diào)整電壓設(shè)定信號Vr的值。電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn以使焊接電壓的平均值與電壓設(shè)定信號Vr的值相等的方式來進行反饋控制。因此，在上式中，電極負(fù)極性電流比率Ren成為由電極負(fù)極性峰值期間Tpn以及電極負(fù)極性峰值電流Ipn來設(shè)定。基于上述，一邊設(shè)定送給速度并進行焊接，一邊以使得電極負(fù)極性電流比率Ren
成為諸如10^^20%.....80^^90%來調(diào)整電極負(fù)極性峰值期間Tpn以及電極負(fù)極性峰值
電流Ipn，并對這些值進行記錄。而且，使送給速度改變?yōu)橹T如3、5.....13、15、17m/min，
且與上述相同地，對各電極負(fù)極性電流比率Ren設(shè)定時的電極負(fù)極性峰值期間Tpn以及電極負(fù)極性峰值電流Ipn進行記錄。于是，能基于這些記錄數(shù)據(jù)，來求取以送給速度設(shè)定信號 Fr以及電極負(fù)極性電流比率設(shè)定信號tor作為輸入的電極負(fù)極性峰值期間設(shè)定函數(shù)以及電極負(fù)極性峰值電流設(shè)定函數(shù)。圖3是圖2的上述焊接電源中的各信號的時序圖。圖3㈧表示焊接電流Iw;圖 3(B)表示脈沖周期信號Tf ；圖3(C)表示計時器信號Tm ；圖3(D)表示電流設(shè)定信號Ir ；圖 4(E)表示電極正極性驅(qū)動信號Pd ；圖3(F)表示電極負(fù)極性驅(qū)動信號Nd。以下，參照圖3進行說明。如圖3⑶所示，脈沖周期信號Tf僅在時刻t2以及t6處短時間成為高電平。因此，1脈沖周期為時刻t2 t6的期間。成為這樣的理由在于，電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn通過反饋控制來確定，所以，成為一周期的最后的期間。時刻t5 t6的電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間 Tbn中的各信號的動作與時刻tl t2的動作相同。如圖3㈧所示，時刻tl之前成為電極正極性基礎(chǔ)期間Tb ；時刻tl t2成為電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn ；時刻t2 t3成為電極負(fù)極性峰值期間Tpn ；時刻t3 t4成為電極正極性峰值期間Tp ；時刻t4 t5成為電極正極性基礎(chǔ)期間Tb ；時刻t5 t6成為電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間Tbn ；時刻t6以后成為電極負(fù)極性峰值期間Τρη。如圖3⑶所示，脈沖周期信號Tf，如上所述那樣，是在時刻t2以及時刻t6處短時間成為高電平的觸發(fā)信號。該時刻t2 t6的周期成為脈沖周期。如圖3(C)所示，計時器信號Tm，在時刻t2，從上述脈沖周期信號Tf成為高電平的時刻起，通過圖2的電極負(fù)極性峰值期間設(shè)定信號Tpnr而確定的期間(時刻t2 t3的期間)，其值為2 ；從時刻t3起，通過圖2的電極正極性峰值期間設(shè)定信號Tp而確定的期間(時刻t3 t4的期間)，其值為3 ；從時刻t4起，通過圖2的電極正極性基礎(chǔ)期間設(shè)定信號Tbr而確定的期間(時刻t4 t5的期間)，其值為4 ；從時刻t5起，至上述脈沖周期信號Tf成為高電平的時刻t6為止的期間，其值為1 ；在時刻t6， 其值返回至2。因此，時刻tl t2的電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間中，其值為1 ；在時刻tl之前的電極正極性基礎(chǔ)期間，其值為4。在圖3中，呈階段狀地表示出計時器信號Tm的值的變化。如圖3⑶所示，電流設(shè)定信號Ir隨著上述計時器信號Tm的值而變化，時刻tl之前，成為電極正極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號rtr的值；時刻tl t2的期間，成為電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號rtnr的值；時刻t2 t3的期間，成為電極負(fù)極性峰值電流設(shè)定信號Ipnr 的值；時刻t3 t4的期間，成為電極正極性峰值電流設(shè)定信號Ipr的值；時刻t4 t5的期間，成為電極正極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號rtr的值；時刻t5 t6的期間，成為電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號rtnr的值；時刻t6以后的期間，成為電極負(fù)極性峰值電流設(shè)定信號Ipnr 的值。所有電流設(shè)定信號Ir的值為正的值。時刻t4 t5的電極正極性基礎(chǔ)電流設(shè)定信號Ibr成為隨著從圖2的起始基礎(chǔ)值設(shè)定信號rtsr的值變化為終端基礎(chǔ)值設(shè)定信號rter 的值的時間經(jīng)過而變小的右側(cè)下降的直線波形。另外，時刻t5 t6的電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流rtnr成為在規(guī)定期間的期間具有隨著從上述終端基礎(chǔ)值設(shè)定信號rter的值變化為恒定基礎(chǔ)值設(shè)定信號rtcr的值的傾斜的波形。在此，Ibcr > Ibsr > rter。如圖3(E)所示，電極正極性驅(qū)動信號Pd在時刻tl之前的期間以及時刻t3 t5 的期間中被輸出，且將圖2的電極正極性晶體管PTR設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)。如圖3(F)所示，電極負(fù)極性驅(qū)動信號Nd在時刻tl t3的期間以及時刻t5以后的期間中被輸出，且將圖2的電極負(fù)極性晶體管NTR設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)。在上述實施方式1中，電極正極性基礎(chǔ)電流具有其絕對值隨著時間經(jīng)過而變小的傾斜。因此，由于電弧消失易發(fā)生的前半部分的電流值較大，從而能夠抑制電弧消失。并且， 由于進行熔滴過渡的后半部分的電流值較小，從而能夠減少濺射的發(fā)生。而且，在上述實施方式1中，電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流的絕對值隨著時間經(jīng)過而變大的傾斜之后，會收斂于恒定值。因此，能夠減小剛極性切換之后的電流值，所以能夠進一步減少濺射的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種交流脈沖電弧焊接控制方法，在送給焊絲的同時，以下列這些通電作為一周期而反復(fù)進行焊接，所述這些通電為在電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間中進行小于臨界值的電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流的通電；接著在電極負(fù)極性峰值期間中進行比所述電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流的值大的電極負(fù)極性峰值電流的通電；接著在電極正極性峰值期間中進行臨界值以上的電極正極性峰值電流的通電；接著在電極正極性基礎(chǔ)期間中進行小于臨界值的電極正極性基礎(chǔ)電流的通電， 所述交流脈沖電弧焊接控制方法的特征在于， 所述電極正極性基礎(chǔ)電流具有絕對值隨著時間經(jīng)過而變小的傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流脈沖電弧焊接控制方法，其特征在于，所述電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流在絕對值隨著時間經(jīng)過而變大的傾斜之后，收斂于恒定值。
全文摘要
本發(fā)明的交流脈沖電弧焊接控制方法，在電極負(fù)極性基礎(chǔ)期間(Tbn)中，進行小于臨界值的電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流(Ibn)的通電；接著在電極負(fù)極性峰值期間(Tpn)中進行比所述電極負(fù)極性基礎(chǔ)電流(Ibn)的值大的電極負(fù)極性峰值電流(Ipn)的通電；接著在電極正極性峰值期間(Tp)中進行臨界值以上的電極正極性峰值電流(Ip)的通電；接著在電極正極性基礎(chǔ)期間(Tb)中進行小于臨界值的電極正極性基礎(chǔ)電流(Ib)的通電，從而進行焊接。所述電極正極性基礎(chǔ)電流(Ib)具有絕對值隨著時間經(jīng)過而變小的傾斜。由于電極正極性基礎(chǔ)電流(Ib)的前半部分的電流值變大從而能抑制電弧消失，且由于后半部分的電流值變小從而能減少濺射。
文檔編號B23K9/095GK102430840SQ20111027331
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者鹽崎秀男, 高橋憲人 申請人:株式會社大亨