JP2001179461A - Power unit for flash butt welding and flash butt welding method - Google Patents
Power unit for flash butt welding and flash butt welding methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、２つの被溶接部
材間に電圧を印加しフラッシュを発生させ部材端面を加
熱溶融し（フラッシュ工程）、充分に端面を加熱した
後、部材同士を急速に押しつけて（アプセット工程）溶
接するフラッシュバット溶接に用いられる溶接用電源装
置及びこの電源装置を用いたフラッシュバット溶接方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of applying a voltage between two members to be welded to generate a flash to heat and melt the end surfaces of the members (flash process), to sufficiently heat the end surfaces, and to rapidly heat the members together. The present invention relates to a welding power source device used for flash butt welding by pressing (upset process) and a flash butt welding method using the power source device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】フラッシュバット溶接のフラッシュ工程
においては、まず部材同士の局部的な接触が生じ、接触
部に高電流密度の短絡電流が流れる。この短絡電流によ
るジュール発熱で接触部は溶融し、部材端面間には溶融
金属で橋絡（溶融ブリッジ）が形成される。次に溶融ブ
リッジ部はそこを流れる短絡電流がもたらす電磁力（ピ
ンチ力）により破断され、その部分にアークが発生す
る。このアーク点弧時に衝撃的な部分的圧力上昇（アー
ク力）を生じ、周辺のガス（空気）や金属蒸気を急膨張
させ、付近の溶融金属は吹き飛ばされることになる。こ
れによりクレータが形成され部材端面は凹凸のある形状
となる。2. Description of the Related Art In the flash step of flash butt welding, first, local contact occurs between members, and a short-circuit current having a high current density flows through the contact portion. The contact portion is melted by the Joule heat generated by the short-circuit current, and a bridge (fused bridge) is formed between the end faces of the member by the molten metal. Next, the molten bridge portion is broken by an electromagnetic force (pinch force) caused by a short-circuit current flowing therethrough, and an arc is generated at that portion. When the arc is ignited, a shocking partial pressure rise (arc force) is generated, and the surrounding gas (air) and metal vapor are rapidly expanded, and the nearby molten metal is blown off. As a result, a crater is formed, and the end face of the member becomes uneven.
【０００３】フラッシュ溶接におけるアークは、通常の
アーク溶接における持続的なアークとは異なり、そのア
ーク寿命は数ミリ秒以下の短寿命である。フラッシュ溶
接時のアーク寿命を長くすることは部材端面の加熱には
効果的であるが、部材端面の溶融の進行とその溶融金属
の飛散により、深いクレータが形成され、フラットスポ
ットやボイドなどの内部欠陥の原因となる。[0003] The arc in flash welding is different from the continuous arc in normal arc welding, and its arc life is as short as several milliseconds or less. Prolonging the arc life during flash welding is effective for heating the end face of the member, but deep craters are formed due to the progress of melting of the end face of the member and the scattering of the molten metal, and internal parts such as flat spots and voids are formed. It causes defects.
【０００４】このアーク寿命を決める要因となるもの
は、主に溶接２次電圧と２次回路インダクタンスの２つ
である。溶接２次電圧は発生するアークのアーク電圧を
供給するために必要な電圧であり、溶接２次電圧が高い
ほど長寿命のアークとなる。また、２次回路インダクタ
ンスＬはその蓄積されたエネルギー１／２・ｉ2Ｌ（ｉ
は電流値）がアークエネルギーとなり放出されるため、
Ｌが大きいとアークの寿命も長くなる。しかし、この２
次回路インダクタンスＬは個々の溶接機に固有のもので
あり、一般に変更することは困難である。[0004] The factors that determine the arc life are mainly the welding secondary voltage and the secondary circuit inductance. The welding secondary voltage is a voltage required to supply the arc voltage of the generated arc. The higher the welding secondary voltage, the longer the life of the arc. In addition, the secondary circuit inductance L is the energy 1/2 蓄積 i 2 L (i
Is the current value) and is released as arc energy.
When L is large, the life of the arc is prolonged. However, this 2
The secondary circuit inductance L is unique to each welding machine and is generally difficult to change.
【０００５】ここで、２次回路インダクタンスを一定と
した場合のアプセット直前のクレータ深さと溶接２次電
圧の一般的な関係を図５に示す。図５に示すように、溶
接２次電圧が低ければ、クレータ深さは浅くなり、溶接
欠陥の少ない高品質の溶接が可能となる。また、フラッ
シュ工程の所要時間と溶接２次電圧の一般的な関係を図
６に示す。図６に示すように、溶接２次電圧を高くすれ
ば、フラッシュ工程の所要時間を短くすることが出来
る。[0005] Fig. 5 shows a general relationship between the crater depth immediately before upset and the welding secondary voltage when the secondary circuit inductance is fixed. As shown in FIG. 5, when the welding secondary voltage is low, the crater depth becomes shallow, and high-quality welding with few welding defects can be performed. FIG. 6 shows a general relationship between the time required for the flash step and the welding secondary voltage. As shown in FIG. 6, if the welding secondary voltage is increased, the time required for the flash step can be shortened.
【０００６】ところで、鉄道に用いられるレール等の比
較的断面積の大きい部材のフラッシュバット溶接では、
フラッシュ工程の初期段階においてフラッシュが飛びに
くく、部材同士を固着させ溶接不能となるフリージング
が発生し易い。フリージングを抑制しフラッシュの発生
を容易にし、連続してフラッシュが発生する定常フラッ
シュ状態に至る時間を短くするためには、被溶接部材間
に印加する溶接２次電圧は高い方が良いことが知られて
いる。一方、フラッシュ工程後期においては、溶接２次
電圧が高いと上述したようにフラッシュによる溶接面の
クレータが深くなり、アプセット終了後に内部欠陥を発
生させ、あるいは介在物等の混入により溶接品質を悪化
させる。[0006] By the way, in flash butt welding of a member having a relatively large sectional area such as a rail used in a railway,
In the initial stage of the flashing process, the flash does not easily fly, and freezing is likely to occur, which causes the members to be fixed to each other and cannot be welded. It is known that a higher welding secondary voltage applied between the members to be welded is better in order to suppress freezing, facilitate flash generation, and shorten the time required for a steady flash state in which flashes are continuously generated. Have been. On the other hand, in the latter stage of the flashing process, if the welding secondary voltage is high, the crater on the welding surface is deepened by flashing as described above, causing internal defects after upset, or deteriorating welding quality due to inclusion of inclusions or the like. .
【０００７】このため従来では、溶接前期には２次電圧
を高くして端面を急速に加熱し、後期には低電圧に切り
換えることにより高品質な溶接を行う方法が用いられて
きた。これは、溶接トランスの一次側にサイリスタ式タ
ップ切換機を設置し、フラッシュ工程の前後期で溶接中
にHighタップからLowタップへ切り換えることにより、
溶接２次電圧の変更を行うものである。また、インバー
タを用いる溶接電源の場合は、インバータ入力部にサイ
リスタ式の電圧調整機を設けて、その点弧位相角を変化
させることでインバータの出力電圧を変化させて、溶接
２次電圧の変更を行うものである。Conventionally, therefore, a method has been used in which high quality welding is performed by increasing the secondary voltage in the first half of the welding and rapidly heating the end face, and switching to the low voltage in the second half of the welding. This is achieved by installing a thyristor type tap changer on the primary side of the welding transformer and switching from high tap to low tap during welding before and after the flashing process.
This is for changing the welding secondary voltage. In the case of a welding power source using an inverter, a thyristor-type voltage regulator is provided at the inverter input section, and the output voltage of the inverter is changed by changing the ignition phase angle, thereby changing the welding secondary voltage. Is what you do.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、溶接トランス
の一次側に設置したサイリスタ式タップ切換機を用いた
溶接２次電圧の変更手段は、主に溶接時間の短縮と溶接
品質の維持が要求される大断面部材用の大型溶接機に用
いられる。この場合、溶接電源の容量は大きくなり、サ
イリスタ式電圧切換機も大容量のものが必要となる。さ
らに、溶接中（通電中）に瞬時の切換えが必要となるた
め、切換タイミングの制御及び保護回路等の組込みも必
要となり高価な装置となるという問題がある。However, the means for changing the welding secondary voltage using a thyristor type tap changer installed on the primary side of the welding transformer mainly requires a reduction in welding time and maintenance of welding quality. It is used for large welding machines for large section members. In this case, the capacity of the welding power source increases, and a large-capacity thyristor voltage switch is required. Furthermore, since instantaneous switching is required during welding (while power is being supplied), control of the switching timing and the incorporation of a protection circuit and the like are also required, resulting in a problem of an expensive device.
【０００９】一方、従来のインバータ入力部にサイリス
タ式の電圧調整機を設けて溶接２次電圧の変更を行う方
法においては、サイリスタ等の大電力半導体素子を数多
く設置する必要があり、制御も複雑となりコストが増大
するという問題がある。On the other hand, in the conventional method of changing the welding secondary voltage by providing a thyristor-type voltage regulator at the inverter input section, it is necessary to install a large number of high-power semiconductor elements such as thyristors, and the control is complicated. Therefore, there is a problem that the cost increases.
【００１０】本発明は以上の問題点を解消するためにな
されたもので、高価な電圧切換システムを導入すること
なく、短時間で高品質な溶接が可能なフラッシュバット
溶接用電源装置及びフラッシュバット溶接方法を提供す
ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a flash butt welding power supply device and a flash butt welding power supply capable of performing high-quality welding in a short time without introducing an expensive voltage switching system. It is intended to provide a welding method.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】フラッシュ溶接中のアー
ク寿命は既に述べたように数ミリ秒以下と非常に短く、
この場合、溶接２次電圧の違いによるアーク寿命の差が
クレータの深さに与える影響は小さい。このことから、
図５に示した溶接２次電圧とクレータ深さの関係の主因
はアーク寿命によるものではなく、２次電圧を上げるこ
とによって短絡電流が上昇することによるものであるこ
とがわかる。短絡とアークを繰り返すフラッシュ工程で
は、短絡中の端面の溶融部がアークにより吹き飛ばされ
るため、短絡電流が大きくなれば溶融部も大きく深くな
り、クレータも大きくなる。逆に２次電圧が高い場合で
も、短絡電流を低くすることができれば、クレータ深さ
は浅くなり、内部欠陥を減少させることができ、溶接品
質を高くすることが可能となる。The arc life during flash welding is as short as several milliseconds or less as described above.
In this case, the difference in arc life due to the difference in welding secondary voltage has little effect on the crater depth. From this,
It can be understood that the main cause of the relationship between the welding secondary voltage and the crater depth shown in FIG. 5 is not due to the arc life but due to an increase in the short-circuit current by increasing the secondary voltage. In the flash process in which the short circuit and the arc are repeated, the melted portion on the end face during the short circuit is blown off by the arc. Therefore, if the short-circuit current increases, the melted portion becomes larger and deeper, and the crater also becomes larger. Conversely, even if the secondary voltage is high, if the short-circuit current can be reduced, the crater depth will be shallow, internal defects can be reduced, and welding quality can be increased.
【００１２】図１に被溶接部材間に流れる短絡電流とイ
ンバータ電源が出力する矩形波交流の出力周波数の関係
を示す。図１に示すように、インバータ電源が出力する
矩形波交流の出力周波数を上げることにより、溶接２次
電圧を変化させることなく短絡電流を低くできることが
確かめられた。FIG. 1 shows the relationship between the short-circuit current flowing between the members to be welded and the output frequency of the rectangular wave AC output from the inverter power supply. As shown in FIG. 1, it was confirmed that by increasing the output frequency of the rectangular wave AC output from the inverter power supply, the short-circuit current can be reduced without changing the welding secondary voltage.
【００１３】これにより、フラッシュ工程前期には、フ
ラッシュ発生が容易な高い２次電圧に保ちつつインバー
タ周波数を比較的低周波にし、高い２次電圧と大短絡電
流により端面を短時間で加熱し、フラッシュ後期には、
インバータ周波数を比較的高周波にすることにより短絡
電流を低くして、被溶接部材端面のクレータを小さく浅
くすることが可能となる。Thus, in the first half of the flash step, the inverter frequency is set to a relatively low frequency while maintaining a high secondary voltage at which the flash is easily generated, and the end face is heated in a short time by the high secondary voltage and the large short-circuit current. Later in the flash,
By setting the inverter frequency to a relatively high frequency, the short-circuit current can be reduced, and the crater on the end face of the member to be welded can be made small and shallow.
【００１４】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、以下のような特徴を有するフラッシュバット溶
接用電源装置及びフラッシュバット溶接方法である。 ［１］３相交流電源からの３相交流を矩形波交流に変換
するインバータ電源と、該インバータ電源が出力する矩
形波交流を直流に変換して被溶接部材に印加する溶接ト
ランスとを備えたフラッシュバット溶接用電源装置にお
いて、前記インバータ電源が出力する矩形波交流の出力
周波数を可変できる制御手段と、前記出力周波数の切換
タイミングを制御する手段とを備えたフラッシュバット
溶接用電源装置。The present invention has been made based on such knowledge, and is a power supply device for flash butt welding and a flash butt welding method having the following features. [1] An inverter power supply that converts a three-phase AC from a three-phase AC power supply into a rectangular wave AC, and a welding transformer that converts the rectangular wave AC output from the inverter power supply into a DC and applies the DC to a member to be welded. A power supply device for flash butt welding, comprising: a control means capable of changing an output frequency of a rectangular wave AC output from the inverter power supply; and a means for controlling a switching timing of the output frequency.
【００１５】［２］前記［１］に記載のフラッシュバッ
ト溶接用電源装置を用いたフラッシュバット溶接方法で
あって、フラッシュ工程前期には前記インバータ電源が
出力する矩形波交流の出力周波数を比較的低く設定し、
フラッシュ工程後期には前記インバータ電源が出力する
矩形波交流の出力周波数をフラッシュ工程前期より高く
設定することを特徴とするフラッシュバット溶接方法。[2] A flash butt welding method using the power supply device for flash butt welding according to [1], wherein the output frequency of the rectangular wave AC output from the inverter power supply is relatively low in the first half of the flash step. Set it low,
A flash butt welding method, wherein the output frequency of the rectangular wave AC output from the inverter power supply is set higher in the latter half of the flashing process than in the first half of the flashing process.
【００１６】これにより、安価で溶接時間の短縮と高品
質溶接の両立を実現するフラッシュバット溶接用電源装
置及びフラッシュバット溶接方法を提供することが出来
る。Accordingly, it is possible to provide a flash butt welding power supply device and a flash butt welding method which are inexpensive and realize both welding time reduction and high quality welding.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】図２は本発明の実施形態の一例を
示す電源装置の概略構成図である。この電源装置は、３
相交流電源１からの３相交流を矩形波交流に変換するイ
ンバータ電源２と、このインバータ電源２が出力する矩
形波交流を直流に変換して被溶接部材９ａ，９ｂに印加
する溶接トランス８と、前記インバータ電源２が出力す
る矩形波交流の出力周波数を可変できる制御手段である
インバータ制御装置６及び溶接制御装置７とからなって
いる。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a power supply device showing an example of an embodiment of the present invention. This power supply has 3
An inverter power supply 2 for converting the three-phase AC from the phase AC power supply 1 into a rectangular wave AC; a welding transformer 8 for converting the rectangular wave AC output from the inverter power supply 2 into a DC to apply to the members 9a and 9b to be welded; And an inverter control device 6 and a welding control device 7, which are control means capable of varying the output frequency of the rectangular wave AC output from the inverter power supply 2.
【００１８】前記インバータ電源２では、３相交流電源
１からの交流が全波整流器３で整流された後、コンデン
サー４に蓄積され直流に変換される。この直流は、サイ
リスタ及びトランジスタ等のスイッチング素子により矩
形波交流としてインバータ出力部５より出力される。In the inverter power supply 2, the AC from the three-phase AC power supply 1 is rectified by the full-wave rectifier 3, and then stored in the capacitor 4 and converted to DC. This DC is output from the inverter output unit 5 as a rectangular wave AC by a switching element such as a thyristor and a transistor.
【００１９】前記溶接トランス８は、その２次側に直流
に整流するためのダイオードを備え、被溶接部材９ａと
９ｂ間に、インバータ出力部５の出力に基づき、所定の
溶接２次電圧を印加する。The welding transformer 8 has a diode on its secondary side for rectifying to direct current, and applies a predetermined welding secondary voltage between the members 9a and 9b based on the output of the inverter output unit 5. I do.
【００２０】前記インバータ制御装置６は出力周波数の
基準となる周波数発生器を備えており、溶接制御装置７
からの指令によりインバータ出力部５から出力される矩
形波交流を任意の出力周波数に変更することが可能であ
る。The inverter control device 6 includes a frequency generator serving as a reference for the output frequency.
It is possible to change the rectangular wave alternating current output from the inverter output unit 5 to an arbitrary output frequency in accordance with a command from.
【００２１】インバータ出力部５より出力される矩形波
交流の出力周波数の変更は、サイリスタ、トランジスタ
等のスイッチング素子のスイッチングのタイミングを変
化させることにより行う。The output frequency of the rectangular wave AC output from the inverter output unit 5 is changed by changing the switching timing of a switching element such as a thyristor or a transistor.
【００２２】以下、図３及び図４を用いて、インバータ
出力部５より出力される矩形波交流の出力周波数を可変
させる制御方法の一例を説明する。図３はインバータ出
力部５の回路構成の一例を示す図であり、図４はパルス
タイミングチャートを示す図で、横軸に時間、縦軸に電
圧を示している。水晶発振器等による発振回路１０によ
り、インバータ周波数の基準となる信号（図４（ａ））
を発生させる。インバータ周波数設定回路１１では、溶
接制御装置からインバータ制御装置を経由してなされる
周波数指令に応じて、その周波数の波長幅に対応する発
振回路１０のカウント数を演算し、その結果をカウンタ
回路１２に出力する。カウンタ回路１２では、発振回路
１０からの信号をインバータ周波数設定回路１１からの
設定カウント数までカウントし、所定の設定時間間隔で
パルスを出力する。正パルススイッチング回路１３で
は、カウンタ回路１２から出力されるパルス間隔で出力
のＯＮ及びＯＦＦの切換を行う（図４（ｂ））。ここ
で、正パルススイッチング回路１３の出力がＯＮの時に
は、トランジスタ１５ａ，１５ｄがＯＮとなりインバー
タ出力端子１６に正電圧が印加される。逆に、負パルス
スイッチング回路１４では、正パルススイッチング回路
１３とは逆のタイミングでＯＮ及びＯＦＦの切換を行い
（図４（ｃ））、負パルススイッチング回路１４の出力
がＯＮの時には、トランジスタ１５ｂ，１５ｃがＯＮと
なりインバータ出力端子１６に負電圧が印加される。こ
れによりインバータ出力端子１６には図４（ｄ）に示す
矩形波交流が出力される。なお、この矩形波高流の周波
数は、カウンタ回路１２から出力されるパルス波長間隔
により自由に変更可能となる。Hereinafter, an example of a control method for changing the output frequency of the rectangular wave AC output from the inverter output unit 5 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing an example of the circuit configuration of the inverter output unit 5, and FIG. 4 is a diagram showing a pulse timing chart, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage. A signal serving as a reference for the inverter frequency by the oscillation circuit 10 such as a crystal oscillator (FIG. 4A)
Generate. The inverter frequency setting circuit 11 calculates the count number of the oscillation circuit 10 corresponding to the wavelength width of the frequency in accordance with a frequency command issued from the welding control device via the inverter control device, and outputs the result to the counter circuit 12. Output to The counter circuit 12 counts a signal from the oscillation circuit 10 up to a set count from the inverter frequency setting circuit 11 and outputs a pulse at a predetermined set time interval. The positive pulse switching circuit 13 switches the output ON and OFF at the pulse interval output from the counter circuit 12 (FIG. 4B). Here, when the output of the positive pulse switching circuit 13 is ON, the transistors 15a and 15d are turned ON and a positive voltage is applied to the inverter output terminal 16. Conversely, the negative pulse switching circuit 14 switches ON and OFF at a timing opposite to that of the positive pulse switching circuit 13 (FIG. 4C). When the output of the negative pulse switching circuit 14 is ON, the transistor 15b , 15c are turned on, and a negative voltage is applied to the inverter output terminal 16. Thus, a rectangular wave alternating current shown in FIG. 4D is output to the inverter output terminal 16. The frequency of the rectangular wave high current can be freely changed by the pulse wavelength interval output from the counter circuit 12.
【００２３】以上より、インバータ電源が出力する矩形
波交流の出力周波数を、通電中に任意の周波数に可変で
き、短絡電流の調整が可能となる。As described above, the output frequency of the rectangular wave AC output from the inverter power supply can be changed to an arbitrary frequency during energization, and the short-circuit current can be adjusted.
【００２４】以上のフラッシュバット溶接用電源装置を
用いたフラッシュバット溶接方法について説明する。上
記のインバータ電源が出力する矩形波交流の出力周波数
を可変できる制御手段を備えたフラッシュバット溶接用
電源装置を用い、フラッシュ工程前期にはこのインバー
タ電源が出力する矩形波交流の出力周波数を比較的低く
設定し、フラッシュ工程後期にはこのインバータ電源が
出力する矩形波交流の出力周波数をフラッシュ工程前期
より高く設定する。A flash butt welding method using the above power supply device for flash butt welding will be described. A flash butt welding power supply device having control means capable of varying the output frequency of the square wave AC output from the inverter power supply is used. In the first half of the flash process, the output frequency of the square wave AC output from the inverter power supply is relatively low. The output frequency of the square-wave AC output from the inverter power supply is set higher in the latter stage of the flash process than in the first stage of the flash process.
【００２５】要求される品質と溶接時間とから最適に定
められたフラッシュ工程前期及びフラッシュ工程後期で
の周波数を溶接制御装置７からの指令により溶接中に切
り換える。切り換えのタイミングとしては、溶接開始
（フラッシュ発生開始）から所定時間を経過した後、と
することが最も好ましいが、これに限ったものではなく
タイミングの判断が可能なものであれば限定されない。
タイミングの判断が可能なものとしては、例えば、溶接
制御装置７でモニタする、被溶接部材の溶接開始からの
送り量や被溶接部材の送り速度、あるいはこれらを組み
合わせたもの等により判断することもできる。具体的に
は、被溶接部材の溶接開始からの送り量が所定の値に達
したとき、あるいは被溶接部材の送り速度が所定の値に
達したとき等に周波数の切り換えを行うこととしても良
い。The frequency in the first half of the flash step and the frequency in the second half of the flash step, which are optimally determined from the required quality and welding time, are switched during welding in accordance with a command from the welding control device 7. The switching timing is most preferably after a predetermined time has elapsed from the start of welding (start of flashing), but is not limited to this, and is not limited as long as the timing can be determined.
For example, the timing can be determined based on a feed amount of the member to be welded from the start of welding, a feed speed of the member to be welded, or a combination thereof, which is monitored by the welding control device 7. it can. Specifically, the frequency may be switched when the feed amount of the member to be welded from the start of welding reaches a predetermined value, or when the feed speed of the member to be welded reaches a predetermined value. .
【００２６】また切り換えは、２段階に限定されるもの
ではなく、周波数を数段階に渡って階段状にあるいは連
続的に溶接中に変化させることも可能である。The switching is not limited to two steps, and the frequency can be changed stepwise or continuously during welding over several steps.
【００２７】ここで、フラッシュ工程前期にインバータ
電源が出力する矩形波交流の出力周波数としては、５０
〜３００Ｈｚの範囲が好ましく、特に１００Ｈｚ前後が
最も好ましい。５０Ｈｚ未満では直流溶接トランスを大
型化しなければならず経済的でなく、また出力そのもの
も大きな上昇が望めないからである。また３００Ｈｚよ
り大きくするとトランスそのものは小さくすることが可
能であるが、出力が大きく低下し溶接に必要な電力を得
ることができなくなるからである。Here, the output frequency of the rectangular wave AC output from the inverter power supply in the first half of the flash process is 50
The range of about to 300 Hz is preferable, and especially about 100 Hz is most preferable. If the frequency is less than 50 Hz, the size of the DC welding transformer must be increased, which is not economical, and a large increase in output itself cannot be expected. If the frequency is higher than 300 Hz, the transformer itself can be made smaller, but the output is greatly reduced and it becomes impossible to obtain electric power required for welding.
【００２８】また、フラッシュ工程後期にインバータ電
源が出力する矩形波交流の出力周波数については、直流
溶接トランスの周波数と出力の特性により最適範囲が決
定される。なお、溶接時間と品質を考慮した場合、フラ
ッシュ工程前期とフラッシュ工程後期の出力比として
は、１．２≦（フラッシュ工程前期出力／フラッシュ工
程後期出力）≦１．８することが好ましく、特に前記出
力比を１．５程度とすることが最も好ましい。Further, the optimum range of the output frequency of the rectangular wave AC output from the inverter power supply in the latter half of the flashing process is determined by the frequency and output characteristics of the DC welding transformer. In consideration of welding time and quality, the output ratio between the first half of the flash process and the second half of the flash process is preferably 1.2 ≦ (first half of the flash process / second half of the flash process) ≦ 1.8. Most preferably, the output ratio is about 1.5.
【００２９】同じ出力を得ようとした場合、直流溶接ト
ランスのロスが大きい場合には出力周波数は低めの設定
となり、ロスが小さい場合には出力周波数は高めの設定
となる。そのため、フラッシュ工程後期にインバータ電
源が出力する矩形波交流の出力周波数としては、通常３
００〜７００Ｈｚの範囲とすることが好ましい。When the same output is to be obtained, the output frequency is set lower when the loss of the DC welding transformer is large, and the output frequency is set higher when the loss is small. Therefore, the output frequency of the rectangular wave AC output from the inverter power supply in the latter half of the flash process is usually 3
It is preferable to be in the range of 00 to 700 Hz.
【００３０】これにより、フラッシュ工程前期には、フ
ラッシュ発生が容易な高い２次電圧に保ちつつインバー
タ周波数を比較的低く設定し、高い２次電圧と大短絡電
流により端面を短時間で加熱し、フラッシュ工程後期に
は、インバータ周波数をフラッシュ工程前期より高く設
定することにより短絡電流を低くして、被溶接部材端面
のクレータを小さく浅くすることが可能となる。In this way, in the first half of the flash step, the inverter frequency is set relatively low while maintaining a high secondary voltage at which flash is easily generated, and the end face is heated in a short time by the high secondary voltage and the large short-circuit current. By setting the inverter frequency higher in the latter half of the flashing process than in the first half of the flashing process, the short-circuit current can be reduced, and the crater on the end face of the member to be welded can be made small and shallow.
【００３１】これにより、安価で溶接時間の短縮と高品
質溶接の両立を実現するフラッシュバット溶接用電源装
置及びフラッシュバット溶接方法を提供することが出来
る。Thus, it is possible to provide a flash butt welding power supply device and a flash butt welding method which are inexpensive and realize both a short welding time and high quality welding.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上のように、インバータ電源が出力す
る矩形波交流の出力周波数を可変できる制御手段を備え
たフラッシュバット溶接用電源装置を用いることによ
り、フラッシュ工程前期には、フラッシュ発生が容易な
高い２次電圧に保ちつつインバータ周波数を比較的低く
設定し、高い２次電圧と大短絡電流により端面を短時間
で加熱し、フラッシュ工程後期には、インバータ周波数
をフラッシュ工程前期より高く設定することにより短絡
電流を低くして、被溶接部材端面のクレータを小さく浅
くすることが可能となる。As described above, by using the flash butt welding power supply device having the control means capable of changing the output frequency of the rectangular wave AC output from the inverter power supply, the flash can be easily generated in the first half of the flash process. The inverter frequency is set relatively low while maintaining a high secondary voltage, the end face is heated in a short time by the high secondary voltage and the large short-circuit current, and the inverter frequency is set higher in the second half of the flash process than in the first half of the flash process. This makes it possible to reduce the short-circuit current and make the crater on the end face of the member to be welded small and shallow.
【００３３】これにより、従来溶接時間の短縮と溶接品
質の維持が要求される大断面部材用の大型フラッシュバ
ット溶接機に必要であった、高価な２次電圧切換システ
ムを導入することなく、安価で溶接時間の短縮と高品質
溶接の両立を実現するフラッシュバット溶接用電源装置
及びフラッシュバット溶接方法を提供することが出来
る。As a result, an expensive secondary voltage switching system, which was conventionally required for a large-sized flash butt welding machine for a large-section member requiring reduction of welding time and maintenance of welding quality, can be realized without introducing an expensive secondary voltage switching system. Accordingly, it is possible to provide a flash butt welding power supply device and a flash butt welding method that realize both a reduction in welding time and high quality welding.
【図１】インバータ周波数と短絡電流の関係を示す図で
ある。FIG. 1 is a diagram showing a relationship between an inverter frequency and a short-circuit current.
【図２】本発明の実施形態の一例を示す電源装置の概略
構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a power supply device showing an example of an embodiment of the present invention.
【図３】インバータ出力周波数を可変させるための回路
構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration for varying an inverter output frequency.
【図４】インバータ出力周波数の可変方法を説明するた
めのパルスタイミングチャート図である。FIG. 4 is a pulse timing chart for explaining a method of changing an inverter output frequency.
【図５】溶接２次電圧とクレータ深さの関係を示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a welding secondary voltage and a crater depth.
【図６】溶接２次電圧とフラッシュ工程の所要時間の関
係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a welding secondary voltage and a time required for a flash step.
１ ３相交流電源 ２ インバータ電源 ３ ３相交流全波整流器 ４ コンデンサー ５ インバータ出力部 ６ インバータ制御装置 ７ 溶接制御装置 ８ 直流溶接トランス ９ａ，９ｂ 被溶接部材 １０ 発振回路 １１ インバータ周波数設定回路 １２ カウンタ回路 １３ 正パルススイッチング回路 １４ 負パルススイッチング回路 １５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ トランジスタ １６ インバータ出力端子 REFERENCE SIGNS LIST 1 3-phase AC power supply 2 Inverter power supply 3 3-phase AC full-wave rectifier 4 Capacitor 5 Inverter output unit 6 Inverter control device 7 Welding control device 8 DC welding transformer 9a, 9b Workpiece to be welded 10 Oscillator circuit 11 Inverter frequency setting circuit 12 Counter circuit 13 Positive pulse switching circuit 14 Negative pulse switching circuit 15a, 15b, 15c, 15d Transistor 16 Inverter output terminal
Claims (2)
流に変換するインバータ電源と、該インバータ電源が出
力する矩形波交流を直流に変換して被溶接部材に印加す
る溶接トランスとを備えたフラッシュバット溶接用電源
装置において、前記インバータ電源が出力する矩形波交
流の出力周波数を可変できる制御手段と、前記出力周波
数の切換タイミングを制御する手段とを備えたフラッシ
ュバット溶接用電源装置。1. An inverter power supply for converting three-phase AC from a three-phase AC power supply into a rectangular wave AC, and a welding transformer for converting the rectangular wave AC output from the inverter power supply into DC and applying the DC to a member to be welded. A power supply device for flash butt welding, comprising: a control means capable of varying an output frequency of a rectangular wave AC output from the inverter power supply; and a means for controlling a timing of switching the output frequency.
用電源装置を用いたフラッシュバット溶接方法であっ
て、フラッシュ工程前期には前記インバータ電源が出力
する矩形波交流の出力周波数を比較的低く設定し、フラ
ッシュ工程後期には前記インバータ電源が出力する矩形
波交流の出力周波数をフラッシュ工程前期より高く設定
することを特徴とするフラッシュバット溶接方法。2. A flash butt welding method using the power supply device for flash butt welding according to claim 1, wherein an output frequency of the square wave AC output from the inverter power supply is set relatively low in a first half of the flash step. A flash butt welding method, wherein the output frequency of the rectangular wave AC output from the inverter power supply is set higher in the latter half of the flashing process than in the first half of the flashing process.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35874799A JP2001179461A (en) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Power unit for flash butt welding and flash butt welding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35874799A JP2001179461A (en) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Power unit for flash butt welding and flash butt welding method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001179461A true JP2001179461A (en) | 2001-07-03 |
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ID=18460911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35874799A Pending JP2001179461A (en) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Power unit for flash butt welding and flash butt welding method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001179461A (en) |
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1999
- 1999-12-17 JP JP35874799A patent/JP2001179461A/en active Pending
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