[发明专利]交流脉冲电弧焊接控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够在将电极负极性电流比率设定为较大的值时，得到稳定的焊接状态的交流脉冲电弧焊接控制方法。

背景技术

在一般的交流脉冲电弧焊接中，将焊丝以恒定速度进行送给的同时，通过将在电极正极性期间中的峰值电流及基础电流的通电、和在电极负极性期间中的基础电流的通电作为一周期进行反复，来进行焊接。在该交流脉冲电弧焊接中，能够通过调整电极负极性期间并改变电极负极性电流比率，来调整对母材的热量输入。因此，低热量输入焊接成为可能，从而能够进行高品质的薄板焊接。另外，通过改变电极负极性电流比率，能够配合工件(work)而使熔入深度、余高高度等的焊道(Bead)形状恰当。电极负极性电流比率被定义为：电极负极性基础电流的绝对值相对于作为交流的焊接电流的绝对值的平均值所占的百分率。在此，焊接焊道的截面由熔入部、余高部来形成。于是，将作为表示焊道形状的一个指标的稀释率定义为：稀释率(％)＝((熔入部的面积)/(熔入部的面积+余高部的面积))×100。即，表示出稀释率越小，熔入部的面积所占的比例越小。在交流脉冲电弧焊接中，电极负极性电流比率越大，稀释率越小。在一般的交流脉冲电弧焊接中，通常，电极负极性电流比率设定在0～30％的范围内，以获得期望的稀释率的焊道形状。在此，电极负极性电流比率＝0时，意味着是直流的脉冲电弧焊接。

但是，根据工件的不同，有时需要形成为减小了熔入部并增大了余高部的稀释率非常小的焊道形状。例如，在钢铁材料的薄板焊接中，存在有针对焊接结合部有较大缝隙的工件进行高速焊接的情况。在这种情况下，需要对缝隙以熔融金属来填埋，而且，为了减小熔入，而需要成为稀释率非常小的焊道形状。为了形成这样的焊道形状，需要将电极负极性电流比率设定为比上述通常范围更大的值即30％以上。有时也可能发生需要设定为超过50％的值的情况。这样，在将电极负极性电流比率设定为比通常范围更大的值的情况下，在一般的交流脉冲电弧焊接中，由于焊接状态不稳定，从而不能进行良好焊接。为解决该技术问题，提出了以下所示的现有技术(例如，参照专利文献1)。在该现有技术中，通过跨电极正极性与电极负极性这两极性来进行峰值电流的通电，从而即使在电极负极性电流比率被设定为较大的值的情况下，也能够获得稳定的焊接状态。以下，对该现有技术进行说明。

图4是将电极负极性电流比率设定为比通常范围要大的值并使用的交流脉冲电弧焊接方法中的焊接电流Iw的波形图。在图4中，从0A起，其上侧表示电极正极性EP，下侧表示电极负极性EN。图4是将电极负极性电流比率设定为比通常范围(0～30％左右)大的情况。在图4中，为了防止极性切换时的电弧消失，在极性切换时，将短时间的期间高电压施加在焊丝与母材之间。以下，参照图4进行说明。

在以下的说明中所利用的术语“临界值”是指，焊丝的熔滴过渡状态成为雾化过渡状态的焊接电流值(绝对值)，其值因焊丝的材质、直径、保护气体的种类等而不同。在交流脉冲电弧焊接中经常使用直径1.6mm的铝线丝(保护气体是氩气)的情况下，临界值为350A左右。另外，在直径1.2mm的钢铁线丝(保护气体为氩气80％+二氧化碳气体20％)的情况下，临界值为450A左右。

在时刻t1～t2的电极负极性基础期间Tbn中，进行小于临界值的电极负极性基础电流Ibn的通电。在时刻t2～t3的电极负极性峰值期间Tpn中，进行比上述电极负极性基础电流Ibn的值大的电极负极性峰值电流Ipn的通电。在时刻t3，反转极性。在时刻t3～t4的电极正极性峰值期间Tp中，进行临界值以上的电极正极性峰值电流Ip的通电。在时刻t4～t5的电极正极性基础期间Tb中，进行小于临界值的电极正极性基础电流Ib的通电。在时刻t5～t6再次成为上述电极负极性基础期间Tbn，在时刻t6～t7再次成为上述电极负极性峰值期间Tpn，在时刻t7～t8再次成为上述电极正极性峰值期间Tp。时刻t1～t5的期间成为1脉冲周期Tf。另外，时刻t1～t3的期间成为电极负极性期间Ten。

上述电极负极性基础电流Ibn、上述电极负极性峰值期间Tpn、上述电极负极性峰值电流Ipn、上述电极正极性峰值期间Tp、上述电极正极性峰值电流Ip、上述电极正极性基础期间Tb以及上述电极正极性基础电流Ib均被预先设定为恰当值。另外，虽省略了图示，但以使作为交流的焊接电压的绝对值的平均值与预先确定的电压设定值相等的方式来对上述电极负极性基础期间Tbn进行反馈控制，由此来改变脉冲周期Tf。这样，按照将电弧长度维持为恰当值的方式来进行电弧长度控制(焊接电源的输出控制)。该控制方式被称为频率调制控制。