JP3856355B2

JP3856355B2 - Consumable electrode type AC gas shielded arc welding method and apparatus

Info

Publication number: JP3856355B2
Application number: JP09484198A
Authority: JP
Inventors: 常夫三田; 常夫品田; 和重市川; 清吾西川
Original assignee: Yaskawa Electric Corp; Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd; Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2018-04-07
Also published as: JPH11291042A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消耗電極を用いる交流ガスシールドアーク溶接方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭５６−１６５５６４号公報（以下、第１の技術という。）には、溶接電流を直流にしてプラス側を電極（以下、ワイヤという）に、またマイナス側を母材に接続し、パルス電流値、パルス電流期間およびベース電流値を所定の値に保ち、ベース電流期間をワイヤ送給量に略反比例して変化させることにより、ワイヤ先端に形成される溶滴をパルス電流に同期して溶融池へ移行させるガスシールドアーク溶接方法が開示されている。この技術の場合、母材への入熱が大きいから、溶込みが深く、余盛の少ない溶接ビードが得られる。そこで、比較的板厚が厚いワークに適用すると良好な溶接結果が得られる。
【０００３】
また、特開平１−１８６２７９号公報（以下、第２の技術という。）には、溶接電流を交流にすると共に、ワイヤ送給速度に対応した交流出力の周波数を定め、ワイヤの材質や直径などに応じた通電期間および電流値を持つ逆極性電流を通電して溶接するガスシールドアーク溶接方法および装置が開示されている。この技術の場合、母材への入熱は比較的小さいから溶込みは比較的浅いが、ワイヤの溶融量が多いため溶着量を大きくすることができる。そこで、薄板やルートギャップが大きい継手に適用すると良好な溶接結果が得られる。
【０００４】
また、特開平５−１３８３５５号公報（以下、第３の技術という。）には、上記第１と第２の技術を組合せ、直流溶接および交流溶接を交互に繰り返すと共にその時間比率を制御して溶接するガスシールドアーク溶接方法および装置が開示されている。この技術の場合、任意の溶け込みや余盛形状が得られ、また、直流および交流の周期に応じた規則的なビード波が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第１の技術を薄板やルートギャップが大きい継手に適用すると、母材が溶融し過ぎてしまい、溶融金属の溶落ちや過大なアンダーカットなどの溶接欠陥が発生しやすい。また、第２の技術では第１の技術の短所を補うことができるが、明瞭なビード波を得ることができない。また、第３の技術では、規則的なビード波を得ることはできるが、直流期間と交流期間によって溶け込み深さが変化し、溶け込み深さが均一にならない。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、薄板やルートギャップが大きい継手を溶接することができ、明瞭なビード波が得られ、しかも溶け込み深さを均一にすることができる消耗電極式の交流ガスシールドアーク溶接方法および装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、ワイヤの臨界電流値よりも大きいＥＰ（棒プラス）極性の第１の電流Ｉ_P1を供給する期間Ｔ_P1とワイヤの臨界電流値よりも小さいＥＮ（棒マイナス）極性の第１の電流Ｉ_B1を供給する期間Ｔ_B1を交互に繰り返す第１の繰返し期間Ｔ１と、ワイヤの臨界電流値よりも大きいＥＰ極性の第２の電流Ｉ_P2を供給する期間Ｔ_P2と前記第１の電流Ｉ_B1よりも小さいＥＮ極性の第２の電流Ｉ_B2を供給する期間Ｔ_B2を交互に繰り返す第２の繰返し期間Ｔ２を設け、前記第１の繰返し期間Ｔ１と第２の繰返し期間Ｔ２を交互に繰り返しながら溶接することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１において、前記ＥＰ極性の第１の電流Ｉ_P1を前記ＥＰ極性の第２の電流Ｉ_P2よりも大きくかつ前記期間Ｔ_P1を前記期間Ｔ_P2よりも短くすることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１ないし請求項２いずれかにおいて、前記繰返し期間Ｔ１と第２の繰返し期間Ｔ２の比率を変化させることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、直流電源と、入力側が直流電源に接続され出力側がワイヤおよび母材に接続される交流変換装置と、この交流変換装置を駆動し、当該交流変換装置からの出力によって母材側にワイヤの電極成分を溶接する消耗電極式の交流ガスシールドアーク溶接装置において、前記ワイヤの臨界電流値よりも大きいＥＰ（棒プラス）極性の第１の電流Ｉ _P1 を供給する期間Ｔ _P1 と前記ワイヤの臨界電流値よりも小さいＥＮ（棒マイナス）極性の第１の電流Ｉ _B1 を供給する期間Ｔ _B1 を交互に繰り返す第１の繰返し期間Ｔ１を設定する第１の期間設定手段と、前記ワイヤの臨界電流値よりも大きいＥＰ極性の第２の電流Ｉ _P2 を供給する期間Ｔ _P2 と前記第１の電流Ｉ _B1 よりも小さいＥＮ極性の第２の電流Ｉ _B2 を供給する期間Ｔ _B2 を交互に繰り返す第２の繰返し期間Ｔ２を設定する第２の期間設定手段と、前記第１の期間設定手段により設定される前記第１の繰返し期間Ｔ１と、前記第２の期間設定手段により設定される第２の繰返し期間Ｔ２を交互に切り換えて繰り返させる切換手段とを備え、前記切換手段によって切り換えられる前記第１の繰返し期間Ｔ１と第２の繰返し期間Ｔ２を交互に繰り返しながら溶接することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る消耗電極式の交流ガスシールドアーク溶接装置の接続図、図２は電流波形図である。図で、１は直流電源であり、商用交流を直流に変換する整流回路と、整流された電流を交流に変換する入力側インバータ回路と、変換された交流を降圧する変圧器と、変換された交流を再び直流に変換する整流回路等から構成されており、入力された３相の商用交流を直流に変換する。なお、直流電源１は２電源で構成され、出力端子１ａは出力端子１ｂに対してプラス側、出力端子１ｂは出力端子１ｃに対してプラス側になるように構成されている。２は出力側インバータ回路で、２個のトランジスタ２ａ，２ｂで構成され、直流電源１の出力を略矩形の交流に変換する。ここで、トランジスタ２ａのコレクタは上記出力端子１ａに、エミッタはトランジスタ２ｂのコレクタに、ベースは後述する駆動回路１７にそれぞれ接続されている。また、トランジスタ２ｂのエミッタは上記出力端子１ｃに、ベースは後述する駆動回路１７にそれぞれ接続されている。３はワイヤで、トランジスタ２ａのエミッタとトランジスタ２ｂのコレクタとの接続点４に接続されている。なお、５はワイヤ送給ローラである。６は母材で、上記出力端子１ｂに接続されている。
【００１２】
７１は電流Ｉ_P1の値を設定するためのＩ_P1設定器、８１は電流Ｉ_B1の値を設定するためのＩ_B1設定器で、それぞれ第１の切換スイッチ９１および第３の切替スイッチ２０を介して直流電源１に接続されている。１０１は電流Ｉ_P1を供給する期間Ｔ_P1を設定するためのＴ_P1設定器、１１１は電流Ｉ_B1を供給する期間Ｔ_B1を設定するためのＴ_B1設定器で、それぞれ第１の時間信号発生器１２１に接続されている。第１の時間信号発生器１２１は切換スイッチ９１と極性判定器１６に接続されている。
【００１３】
７２は電流Ｉ_P2の値を設定するためのＩ_P2設定器、８２は電流Ｉ_B2の値を設定するためのＩ_B2設定器で、それぞれ第２の切換スイッチ９２および第３の切替スイッチ２０を介して直流電源１に接続されている。１０２は電流Ｉ_P2を供給する期間Ｔ_P2を設定するためのＴ_P2設定器、１１２は電流Ｉ_B2を供給する期間Ｔ_B2を設定するためのＴ_B2設定器で、それぞれ第２の時間信号発生器１２２に接続されている。第２の時間信号発生器１２２は切換スイッチ９２と極性判定器１６に接続されている。
【００１４】
１３は第１の期間Ｔ１の値を設定するためのＴ１設定器、１４は第２の期間Ｔ２を設定するためのＴ２設定器で、それぞれ期間信号発生器１５を介して第３のスイッチ２０に接続されている。極性判定器１６は第１および第２の時間信号発生器１２１、１２２からの信号に基づいて出力側インバータ回路２の駆動回路１７に所定の信号を出力する。
【００１５】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
始めに回路の動作について説明する。溶接作業に先立ち、ワイヤの材質および直径、シールドガスの組成、アーク長およびワイヤ送給速度等に応じて以下の設定をする。すなわち、Ｉ_P1設定器７１、Ｉ_P2設定器７２によりワイヤ３の臨界電流値よりも大きい電流Ｉ_P1、Ｉ_P2の値をそれぞれ設定する。また、Ｉ_B1設定器８１、Ｉ_B2設定器８２によりワイヤ３の臨界電流値よりも小さい電流Ｉ_B1、Ｉ_B2（ただし、Ｉ_B1＞Ｉ_B2）の値をそれぞれ設定する。また、Ｔ_P1設定器１０１、Ｔ_P2設定器１０２、Ｔ_B1設定器１１１、Ｔ_B2設定器１１２により電流Ｉ_P1、電流Ｉ_P2、電流Ｉ_B1、電流Ｉ_B2を供給する期間Ｔ_P1、期間Ｔ_P2、期間Ｔ_B1、期間Ｔ_B2の値をそれぞれ設定する。なお、期間Ｔ_P1および期間Ｔ_P2はワイヤ３の先端に形成された溶滴が離脱できる程度の短い時間で良い。さらに、Ｔ１設定器１３およびＴ２設定器１４により期間Ｔ１と期間Ｔ２の値を設定する。なお、期間Ｔ１および期間Ｔ２については後述する。
【００１６】
図示しない起動ボタンが押されると、図示しないシールドガスが供給され、ワイヤ３が送給される。なお、図２には示していないが、アークスタート時の過渡状態、すなわちワイヤ３が母材６に接触してアークが発生してから所定の時間が経過するまでは、電流Ｉ_P1と同じ大きさの電流が供給され、通常溶接状態になると期間Ｔ１が開始する。
【００１７】
期間Ｔ１の場合、切換スイッチ２０は期間信号発生器１５から第１の期間Ｔ１であることを示す信号を受け、切換スイッチ９１を直流電源１に接続する。時間信号発生器１２１はＴ_P1設定器１０１、Ｔ_B1設定器１１１により設定された期間Ｔ_P1、期間Ｔ_B1の値に基づいて切換スイッチ９１を切換える。この結果、直流電源１は、Ｉ_P1設定器７１およびＩ_B1設定器８１により設定された電流Ｉ_P1および電流Ｉ_B1を出力端子１ａ，１ｂ，１ｃに出力する。一方、極性判定器１６は第１の時間信号発生器１２１からの信号が期間Ｔ_P1の時はトランジスタ２ａをオン、トランジスタ２ｂをオフ、また期間Ｔ_B1ではトランジスタ２ａをオフ、トランジスタ２ｂをオンとする信号を駆動回路１７に出力する。この結果、期間Ｔ_P1ではＥＰ極性に、期間Ｔ_B1ではＥＮ極性になる。
【００１８】
期間Ｔ１が終了すると、期間Ｔ２が開始する。期間Ｔ２の場合、切換スイッチ２０は期間信号発生器１５から第２の期間Ｔ２であることを示す信号を受け、切換スイッチ９２を直流電源１に接続する。時間信号発生器１２２はＴ_P2設定器１０２、Ｔ_B2設定器１１２により設定された期間Ｔ_P2、期間Ｔ_B2の値に基づいて切換スイッチ９２を切換える。この結果、直流電源１は、Ｉ_P2設定器７２およびＩ_B2設定器８２により設定された電流Ｉ_P2および電流Ｉ_B2を出力端子１ａ，１ｂ，１ｃに出力する。一方、極性判定器１６は第２の時間信号発生器１２２からの信号が期間Ｔ_P2の時はトランジスタ２ａをオン、トランジスタ２ｂをオフ、また期間Ｔ_B2ではトランジスタ２ａをオフ、トランジスタ２ｂをオンとする信号を駆動回路１７に出力する。この結果、期間Ｔ_P2ではＥＰ極性に、期間Ｔ_B2ではＥＮ極性となる。
【００１９】
次に溶接現象について説明する。
（１）期間Ｔ１では、先ずＥＰ極性の電流Ｉ_P1によりワイヤ３が溶融し、電流Ｉ_P1による電磁ピンチ力によりワイヤ３の先端に形成された溶滴はワイヤ３から離脱して母材６に移行する。そして、次のＥＮ極性の電流Ｉ_B1によりアークが維持されると共に、ワイヤ３は少し溶融される。
（２）期間Ｔ２では、期間Ｔ１の場合と同様に、先ずＥＰ極性の電流Ｉ_P2によりワイヤ３が溶融し、電流Ｉ_P2による電磁ピンチ力によりワイヤ３の先端に形成された溶滴はワイヤ３から離脱して母材６に移行する。そして、次のＥＮ極性の電流Ｉ_B2では、ワイヤ３は少し溶融される。
（３）期間Ｔ１と期間Ｔ２の溶接現象はほぼ同じであるが、ワイヤ３の溶融量はＥＮ極性の電流Ｉ_B1と電流Ｉ_B2の値によって大きく左右され、Ｉ_B1＞Ｉ_B2であるから、期間Ｔ１のアーク長は期間Ｔ２のアーク長よりも長くなる。この結果、アーク長は期間Ｔ１と期間Ｔ２に同期して変動し、明瞭なビード波が形成される。一方、溶け込みは電流Ｉ_P1および電流Ｉ_P2の値によって決まり、アーク長の変動があっても、その影響は小さい。
（４）なお、Ｉ_B1＞Ｉ_B2とするだけでなく、Ｉ_P1＞Ｉ_P2、Ｔ_P1＜Ｔ_P2にすると、溶け込みの変化を制御しながらより明瞭なビード波を形成することができる。
【００２０】
以下に具体的な溶接例を示す。
【００２１】
（ａ）アルミニウム（Ａ５０５２）の溶接例
母材の板厚：６ｍｍ、ワイヤ材質：Ａ５０５２
ワイヤ径：１．２φ、ワイヤ送給速度：８ｍ／ｍｉｎ
シールドガス：アルゴン
Ｉ_P1＝Ｉ_P2＝３００Ａ、Ｉ_B1＝５０Ａ、Ｉ_B2＝３５Ａ
Ｔ_P1＝Ｔ_P2＝Ｔ_B1＝Ｔ_B2＝２ｍｓ、Ｔ１＝Ｔ２＝２００ｍｓ
（ｂ）鉄鋼（ＳＰＣＣ）の溶接例
母材の板厚：３．２ｍｍ、ワイヤ材質：メタルコアードワイヤ
ワイヤ径：１．２φ、ワイヤ送給速度：５ｍ／ｍｉｎ
シールドガス：マグガス（Ａｒ＋２０％ＣＯ₂）
Ｉ_P1＝４００Ａ、Ｉ_B1＝７０Ａ、Ｉ_P2＝３５０Ａ、Ｉ_B2＝５０Ａ
Ｔ_P1＝１．５ｍｓ、Ｔ_P2＝２ｍｓ、Ｔ_B1＝１７ｍｓ、Ｔ_B2＝２０ｍｓ
Ｔ１＝１８５ｍｓ、Ｔ２＝２２０ｍｓ
そして、上記いずれの場合にも、良好な溶接結果を得ることができた。
【００２２】
なお、上記溶接例では、期間Ｔ１および期間Ｔ２をそれぞれ期間Ｔ_P1または期間Ｔ_P2と期間Ｔ_B1または期間Ｔ_B2の和の倍数とするとともにそれぞれを同期させて制御したが、期間Ｔ１および期間Ｔ２は期間Ｔ_P1と期間Ｔ_B1または期間Ｔ_P2と期間Ｔ_B2の和の倍数でなくてもよい。すなわち期間Ｔ１および期間Ｔ２を期間Ｔ_P1と期間Ｔ_B1あるいは期間Ｔ_P2と期間Ｔ_B2の関数としてではなく、独立に定めてもよい。
【００２３】
また、溶接開始時において、通常溶接状態になった時、期間Ｔ１から開始するするようにしたが期間Ｔ２から開始するするようにしても良いことを確認した。
【００２４】
また、上記では、直流電源１を２電源で構成したが、直流電源１を１電源とし、出力側インバータ回路をフルブッリジ構成として２個のトランジスタを交互に動作させるようにすると、上記したように期間Ｔ１および期間Ｔ２を期間Ｔ_P1または期間Ｔ_P2および期間Ｔ_B1または期間Ｔ_B2と独立に定めてもよいから、既存の直流電源を用いて本発明の溶接方法を実施することができる。
【００２５】
さらに、上記では、出力電流を所定の値に制御する定電流特性の直流電源としたが、定電電圧特性の直流電源を用い、電流Ｉ_P1、電流Ｉ_P2、電流Ｉ_B1、電流Ｉ_B2に略等しい電流が得られるように、出力電圧をそれぞれ設定するようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ワイヤの臨界電流値よりも大きいＥＰ極性の第１の電流Ｉ_P1を供給する期間Ｔ_P1とワイヤの臨界電流値よりも小さいＥＮ極性の第１の電流Ｉ_B1を供給する期間Ｔ_B1を交互に繰り返す第１の繰返し期間Ｔ１と、ワイヤの臨界電流値よりも大きいＥＰ極性の第２の電流Ｉ_P2を供給する期間Ｔ_P2と第１の電流Ｉ_B1よりも小さいＥＮ極性の第２の電流Ｉ_B2を供給する期間Ｔ_B2を交互に繰り返す第２の繰返し期間Ｔ２を設け、第１の繰返し期間Ｔ１と第２の繰返し期間Ｔ２を交互に繰り返しながら溶接するから、溶込み深さが均一になる。また、得られるビード波の外観はティグ溶接によって形成されるビード波の外観に近く、表面が滑らかで極めて美麗であるにもかかわらず波目が明瞭なものとなる。したがって、溶接ビードが構造物の表面に露出する場合も、美観を損なうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る消耗電極式の交流ガスシールドアーク溶接装置の接続図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電流波形図である。
【符号の説明】
Ｉ_P1 ＥＰ極性の第１の電流
Ｉ_P2 ＥＰ極性の第２の電流
Ｉ_B1 ＥＮ極性の第１の電流
Ｉ_B2 ＥＮ極性の第２の電流
Ｔ１第１の繰返し期間
Ｔ２第２の繰返し期間
Ｔ_P1 電流Ｉ_P1の期間
Ｔ_P2 電流Ｉ_P2の期間
Ｔ_B1 電流Ｉ_B1の期間
Ｔ_B2 電流Ｉ_B2の期間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an AC gas shielded arc welding method using a consumable electrode and an apparatus therefor.
[0002]
[Prior art]
In Japanese Patent Laid-Open No. 56-165564 (hereinafter referred to as the first technology), a welding current is set to a direct current, a positive side is connected to an electrode (hereinafter referred to as a wire), and a negative side is connected to a base material. By maintaining the current value, pulse current period, and base current value at predetermined values, and changing the base current period approximately inversely proportional to the wire feed amount, the droplet formed on the wire tip is synchronized with the pulse current. A gas shielded arc welding method for transferring to a molten pool is disclosed. In the case of this technique, since the heat input to the base material is large, a weld bead having a deep penetration and less surplus is obtained. Therefore, good welding results can be obtained when applied to a workpiece having a relatively large plate thickness.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-186279 (hereinafter referred to as “second technique”) determines the frequency of the AC output corresponding to the wire feed speed while setting the welding current to AC and determines the material and diameter of the wire. A gas shielded arc welding method and apparatus for conducting welding by applying a reverse polarity current having an energization period and a current value corresponding to the current are disclosed. In this technique, since the heat input to the base material is relatively small, the penetration is relatively shallow, but the amount of welding can be increased because the amount of melting of the wire is large. Therefore, when it is applied to a thin plate or a joint having a large root gap, a good welding result can be obtained.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-138355 (hereinafter referred to as “third technique”) combines the first and second techniques, and alternately repeats DC welding and AC welding and controls the time ratio thereof. A gas shielded arc welding method and apparatus for welding is disclosed. In the case of this technique, an arbitrary penetration or extra shape can be obtained, and a regular bead wave corresponding to the cycle of direct current and alternating current can be obtained.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the first technique is applied to a thin plate or a joint having a large root gap, the base material is excessively melted, and welding defects such as molten metal falling off and excessive undercut are likely to occur. In addition, the second technique can compensate for the disadvantages of the first technique, but a clear bead wave cannot be obtained. In the third technique, a regular bead wave can be obtained, but the penetration depth varies depending on the DC period and the AC period, and the penetration depth is not uniform.
[0006]
The object of the present invention is to solve the problems in the prior art described above, consumable electrodes capable of welding thin plates and joints with a large root gap, obtaining a clear bead wave, and making the penetration depth uniform. An AC gas shielded arc welding method and apparatus are provided.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is based on the period T _P1 during which a first current I _P1 having an EP (bar plus) polarity larger than the critical current value of the wire is supplied and the critical current value of the wire. small EN (bar minus) first repetition period of repeating the period T _B1 supplies a first current I _B1 of the polarity alternately T1, the second current I _P2 larger EP polarity than the critical current value of the wire a second repetition period T2 are alternately repeated period T _B2 supplies a second current I _B2 of the small EN polarity than the period T _P2 and the first current I _B1 supplies provided, said first repetition period It welds, repeating T1 and 2nd repetition period T2 alternately.
[0008]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the first current I _P1 having the EP polarity is larger than the second current I _{P2 having} the EP polarity and the period T _{P1 is set} to be greater than the period T _P2. It is characterized by shortening.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in any one of the first to second aspects, the ratio of the repetition period T1 to the second repetition period T2 is changed.
[0010]
The invention of claim 4 includes a DC power supply, an AC converter with an input side end is connected to the DC power supply output is connected to the wire and the base material, and drives the AC converter from the AC converter In the consumable electrode type AC gas shielded arc welding apparatus that welds the electrode component of the wire to the base metal side with the output of the output, the first current I _P1 having an EP (bar plus) polarity larger than the critical current value of the wire is supplied. the first period for setting a first repetition period T1 repeating period T _P1 and the wire of critical current smaller than the value EN (bar minus) period for supplying the first current I _B1 of the polar T _B1 alternately to A setting means, a period T _P2 for supplying a second current I _P2 having an EP polarity larger than the critical current value of the wire, and a second current I _B2 having an EN polarity smaller than the first current I _B1 alternating period T _B2 to Second period setting means for setting a second repetition period T2 to be repeated, the first repetition period T1 set by the first period setting means, and the second period setting means Switching means for alternately switching the second repetition period T2 and repeating the welding, and performing welding while alternately repeating the first repetition period T1 and the second repetition period T2 switched by the switching means. To do.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
FIG. 1 is a connection diagram of a consumable electrode type AC gas shielded arc welding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a current waveform diagram. In the figure, reference numeral 1 denotes a DC power source, a rectifier circuit that converts commercial AC to DC, an input-side inverter circuit that converts rectified current to AC, a transformer that steps down the converted AC, and It is composed of a rectifier circuit that converts AC to DC again, and converts the input three-phase commercial AC to DC. The DC power source 1 is composed of two power sources, and the output terminal 1a is configured to be positive with respect to the output terminal 1b, and the output terminal 1b is configured to be positive with respect to the output terminal 1c. An output side inverter circuit 2 is composed of two transistors 2a and 2b, and converts the output of the DC power source 1 into a substantially rectangular AC. Here, the collector of the transistor 2a is connected to the output terminal 1a, the emitter is connected to the collector of the transistor 2b, and the base is connected to the drive circuit 17 described later. The emitter of the transistor 2b is connected to the output terminal 1c, and the base is connected to a drive circuit 17 described later. A wire 3 is connected to a connection point 4 between the emitter of the transistor 2a and the collector of the transistor 2b. Reference numeral 5 denotes a wire feeding roller. A base material 6 is connected to the output terminal 1b.
[0012]
71 is an I _P1 setter for setting the value of the current I _P1 , 81 is an I _B1 setter for setting the value of the current I _B1 , and the first changeover switch 91 and the third changeover switch 20 are respectively set. To the DC power source 1. 101 T _P1 setter for setting a period T _P1 supplies a current I _P1, 111 in T _B1 setter for setting a period T _B1 supplies a current I _B1, each of the first time signal generation Connected to the device 121. The first time signal generator 121 is connected to the changeover switch 91 and the polarity determiner 16.
[0013]
72 is an I _P2 setting device for setting the value of the current I _P2 , and 82 is an I _B2 setting device for setting the value of the current I _B2. The second changeover switch 92 and the third changeover switch 20 are respectively set. To the DC power source 1. 102 T _P2 setter for setting a period T _P2 supplies a current I _P2, 112 in T _B2 setter for setting a period T _B2 supplies a current I _B2, respectively second time signal generator Connected to the device 122. The second time signal generator 122 is connected to the changeover switch 92 and the polarity determiner 16.
[0014]
Reference numeral 13 denotes a T1 setter for setting the value of the first period T1, and reference numeral 14 denotes a T2 setter for setting the second period T2. The T2 setter is set to the third switch 20 via the period signal generator 15, respectively. It is connected. The polarity determiner 16 outputs a predetermined signal to the drive circuit 17 of the output side inverter circuit 2 based on the signals from the first and second time signal generators 121 and 122.
[0015]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
First, the operation of the circuit will be described. Prior to the welding operation, the following settings are made according to the wire material and diameter, shield gas composition, arc length, wire feed speed, and the like. That is, the current values I _P1 and I _P2 larger than the critical current value of the wire 3 are set by the I _P1 setting unit 71 and the I _P2 setting unit 72, respectively. Further, the currents I _B1 and I _B2 (where I _B1 > I _B2 ) smaller than the critical current value of the wire 3 are set by the I _B1 setting unit 81 and the I _B2 setting unit 82, respectively. Further, the period T _P1 and the period T _P1 in which the current I _P1 , the current I _P2 , the current I _B1 , and the current I _B2 are supplied by the T _P1 setting unit 101, the T _P2 setting unit 102, the T _B1 setting unit 111, and the T _B2 setting unit 112. The values of _P2 , period T _B1 and period T _B2 are set. It should be noted that the period T _P1 and the period T _P2 may be as short as the droplets formed at the tip of the wire 3 can be separated. Further, the values of the period T1 and the period T2 are set by the T1 setting unit 13 and the T2 setting unit 14. Note that the period T1 and the period T2 will be described later.
[0016]
When a start button (not shown) is pressed, a shield gas (not shown) is supplied and the wire 3 is fed. Although not shown in FIG. 2, a transient state at the time of arc start, that is, until the predetermined time elapses after the wire 3 contacts the base material 6 and the arc is generated, is the same as the current I _P1. When the current is supplied and the normal welding state is reached, the period T1 starts.
[0017]
In the period T <b> 1, the changeover switch 20 receives a signal indicating the first period T <b> 1 from the period signal generator 15 and connects the changeover switch 91 to the DC power source 1. The time signal generator 121 switches the selector switch 91 based on the values of the period T _P1 and the period T _B1 set by the T _P1 setting unit 101 and the T _B1 setting unit 111. As a result, the DC power supply 1 outputs the current I _P1 and the current I _B1 set by the I _P1 setting unit 71 and the I _B1 setting unit 81 to the output terminals 1a, 1b, and 1c. On the other hand, the polarity determiner 16 turns on the transistor 2a, turns off the transistor 2b when the signal from the first time signal generator 121 is in the period T _P1 , turns off the transistor 2a, and turns on the transistor 2b in the period T _B1. To the drive circuit 17. As a result, it becomes EP polarity in the period T _{P1 and} EN polarity in the period T _B1 .
[0018]
When the period T1 ends, the period T2 starts. In the period T2, the changeover switch 20 receives a signal indicating the second period T2 from the period signal generator 15, and connects the changeover switch 92 to the DC power source 1. The time signal generator 122 switches the changeover switch 92 based on the values of the period T _P2 and the period T _B2 set by the T _P2 setting unit 102 and the T _B2 setting unit 112. As a result, the DC power supply 1 outputs the current I _P2 and the current I _B2 set by the I _P2 setting unit 72 and the I _B2 setting unit 82 to the output terminals 1a, 1b, and 1c. Meanwhile, polarity detector 16 and the second time signal turns on the transistor 2a when the generator 122 the signal from the period T _P2, the transistor 2b off, also the period T _B2 in off transistor 2a, and on the transistor 2b To the drive circuit 17. As a result, it becomes EP polarity in the period T _P2 and EN polarity in the period T _B2 .
[0019]
Next, the welding phenomenon will be described.
(1) In period T1, the wire 3 is melted by first EP polarity of the current I _P1, droplet formed at the end of the wire 3 by an electromagnetic pinching force generated by the current I _P1 to the base material 6 disengaged from the wire 3 Transition. Then, the arc is maintained by the current I _B1 of the next EN polarity, and the wire 3 is slightly melted.
(2) Period At T2, as in the case of period T1, first, the wire 3 is melted by EP polarity of the current I _P2, the current I droplet formed at the tip of the wire 3 by an electromagnetic pinching force generated by _P2 wire 3 It moves away from the base material 6. Then, in the next current I _B2 of EN polarity, the wire 3 is slightly melted.
(3) Although the welding phenomenon in the period T1 and the period T2 is substantially the same, the melting amount of the wire 3 is greatly influenced by the values of the EN polarity currents I _B1 and I _B2 , and I _B1 > I _B2 . The arc length in the period T1 is longer than the arc length in the period T2. As a result, the arc length varies in synchronization with the period T1 and the period T2, and a clear bead wave is formed. On the other hand, the penetration is determined by the values of the current I _P1 and the current I _P2 , and even if the arc length varies, the effect is small.
(4) Not only I _B1 > I _B2 but also I _P1 > I _P2 and T _P1 <T _P2 , a clearer bead wave can be formed while controlling the change in penetration.
[0020]
Specific welding examples are shown below.
[0021]
(A) Aluminum (A5052) welding example Base material thickness: 6 mm, Wire material: A5052
Wire diameter: 1.2φ, Wire feed speed: 8m / min
Shielding gas: Argon I _P1 = I _P2 = 300 A, I _B1 = 50 A, I _B2 = 35 A
T _P1 = T _P2 = T _B1 = T _B2 = 2ms, T1 = T2 = 200ms
(B) Steel (SPCC) welding example Base metal plate thickness: 3.2 mm, Wire material: Metal cored wire Wire diameter: 1.2φ, Wire feed speed: 5 m / min
Shielding gas: Maggas (Ar + 20% CO ₂ )
I _P1 = 400A, I _B1 = 70A, I _P2 = 350A, I _B2 = 50A
T _P1 = 1.5 ms, T _P2 = 2 ms, T _B1 = 17 ms, T _B2 = 20 ms
T1 = 185ms, T2 = 220ms
In any of the above cases, good welding results could be obtained.
[0022]
In the above welding example, the period T1 and the period T2 are controlled to be a multiple of the sum of the period T _P1 or the period T _P2 and the period T _B1 or the period T _B2 , respectively, and are synchronized with each other, but the period T1 and the period T2 are controlled. May not be a multiple of the sum of the period T _P1 and the period T _B1 or the period T _P2 and the period T _B2 . That is, the period T1 and the period T2 may be determined independently rather than as a function of the period T _P1 and the period T _B1 or the period T _P2 and the period T _B2 .
[0023]
In addition, at the start of welding, when the normal welding state was reached, it was confirmed that the process starts from the period T1, but may start from the period T2.
[0024]
In the above description, the DC power source 1 is configured with two power sources. However, if the DC power source 1 is configured as one power source and the output side inverter circuit is operated in a full bridge configuration and the two transistors are operated alternately, the period is as described above. Since T1 and period T2 may be determined independently of period T _P1 or period T _P2 and period T _B1 or period T _B2 , the welding method of the present invention can be performed using an existing DC power supply.
[0025]
Further, in the above description, the DC power supply having a constant current characteristic for controlling the output current to a predetermined value is used. However, a DC power supply having a constant voltage characteristic is used, and the current I _P1 , the current I _P2 , the current I _B1 , and the current I _B2 are changed. The output voltages may be set so that substantially equal currents can be obtained.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the period T _P1 during which the first current I _P1 having the EP polarity larger than the critical current value of the wire is supplied and the first polarity having the EN polarity smaller than the critical current value of the wire. a first repetition period T1 repeating period T _B1 supplies a current I _B1 alternately the second current I _P2 larger EP polarity than the critical current value of the wire to the period T _P2 supplies a first current I a second repetition period T2 repeating period T _B2 alternately supplying a second current I _B2 of the small EN polarity than _B1 provided, while repeating the first repetition period T1 and the second repetition period T2 alternately Since welding is performed, the penetration depth becomes uniform. Further, the appearance of the obtained bead wave is close to the appearance of the bead wave formed by TIG welding, and the wave is clear even though the surface is smooth and extremely beautiful. Therefore, even when the weld bead is exposed on the surface of the structure, the aesthetic appearance is not impaired.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a connection diagram of a consumable electrode type AC gas shielded arc welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a current waveform diagram according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
I _P1 EP polarity first current I _P2 EP polarity second current I _B1 EN polarity first current I _B2 EN polarity second current T1 First repetition period T2 Second repetition period T _P1 Period I _P1 Period T _P2 Current I _P2 Period T _B1 Current I _B1 Period T _B2 Current I _B2 Period

Claims

ワイヤの臨界電流値よりも大きいＥＰ（棒プラス）極性の第１の電流Ｉ_P1を供給する期間Ｔ_P1とワイヤの臨界電流値よりも小さいＥＮ（棒マイナス）極性の第１の電流Ｉ_B1を供給する期間Ｔ_B1を交互に繰り返す第１の繰返し期間Ｔ１と、ワイヤの臨界電流値よりも大きいＥＰ極性の第２の電流Ｉ_P2を供給する期間Ｔ_P2と前記第１の電流Ｉ_B1よりも小さいＥＮ極性の第２の電流Ｉ_B2を供給する期間Ｔ_B2を交互に繰り返す第２の繰返し期間Ｔ２を設け、前記第１の繰返し期間Ｔ１と第２の繰返し期間Ｔ２を交互に繰り返しながら溶接することを特徴とする消耗電極式の交流ガスシールドアーク溶接方法。A period T _P1 during which a first current I _P1 having an EP (bar plus) polarity larger than the critical current value of the wire is supplied and a first current I _B1 having an EN (bar minus) polarity smaller than the critical current value of the wire. More than the first repetition period T1 in which the supply period T _B1 is alternately repeated, the period T _{P2 in} which the second current I _P2 having an EP polarity larger than the critical current value of the wire is supplied, and the first current I _B1 a second repetition period T2 are alternately repeated a second current I _B2 period T _B2 supplies small EN polarity is provided, welded by repeating the first repetition period T1 and the second repetition period T2 alternately A consumable electrode type AC gas shielded arc welding method.

前記ＥＰ極性の第１の電流Ｉ_P1を前記ＥＰ極性の第２の電流Ｉ_P2よりも大きくかつ前記期間Ｔ_P1を前記期間Ｔ_P2よりも短くすることを特徴とする請求項１に記載の消耗電極式の交流ガスシールドアーク溶接方法。2. The consumption according to claim 1, wherein the first current I _P1 having the EP polarity is larger than the second current I _P2 having the EP polarity and the period T _P1 is shorter than the period T _P2. Electrode type AC gas shielded arc welding method.

前記第１の繰返し期間Ｔ１と第２の繰返し期間Ｔ２の比率を変化させることを特徴とする請求項１ないし請求項２いずれかに記載の消耗電極式の交流ガスシールドアーク溶接方法。3. The consumable electrode type AC gas shielded arc welding method according to claim 1, wherein a ratio between the first repetition period T1 and the second repetition period T2 is changed.

直流電源と、入力側が直流電源に接続され出力側がワイヤおよび母材に接続される交流変換装置と、この交流変換装置を駆動し、当該交流変換装置からの出力によって母材側にワイヤの電極成分を溶接する消耗電極式の交流ガスシールドアーク溶接装置において、
前記ワイヤの臨界電流値よりも大きいＥＰ（棒プラス）極性の第１の電流Ｉ _P1 を供給する期間Ｔ _P1 と前記ワイヤの臨界電流値よりも小さいＥＮ（棒マイナス）極性の第１の電流Ｉ _B1 を供給する期間Ｔ _B1 を交互に繰り返す第１の繰返し期間Ｔ１を設定する第１の期間設定手段と、
前記ワイヤの臨界電流値よりも大きいＥＰ極性の第２の電流Ｉ _P2 を供給する期間Ｔ _P2 と前記第１の電流Ｉ _B1 よりも小さいＥＮ極性の第２の電流Ｉ _B2 を供給する期間Ｔ _B2 を交互に繰り返す第２の繰返し期間Ｔ２を設定する第２の期間設定手段と、
前記第１の期間設定手段により設定される前記第１の繰返し期間Ｔ１と、前記第２の期間設定手段により設定される第２の繰返し期間Ｔ２を交互に切り換えて繰り返させる切換手段と、
を備え、
前記切換手段によって切り換えられる前記第１の繰返し期間Ｔ１と第２の繰返し期間Ｔ２を交互に繰り返しながら溶接することを特徴とする消耗電極式の交流ガスシールドアーク溶接装置。A DC power source, an AC converter whose input side is connected to the DC power source and whose output side is connected to the wire and the base material, and this AC converter device is driven. In a consumable electrode type AC gas shielded arc welding device that welds electrode components,
A period T _P1 during which a first current I _P1 having an EP (bar plus) polarity larger than the critical current value of the wire is supplied, and a first current I having an EN (bar minus) polarity smaller than the critical current value of the wire. First period setting means for setting a first repetition period T1 for alternately repeating the period T _B1 for supplying _B1 ,
A period T _P2 for supplying a second current I _P2 having an EP polarity larger than the critical current value of the wire and a period T _B2 for supplying a second current I _B2 having an EN polarity smaller than the first current I _B1. Second period setting means for setting a second repetition period T2 that alternately repeats,
Switching means for alternately switching the first repetition period T1 set by the first period setting means and the second repetition period T2 set by the second period setting means;
With
A consumable electrode type AC gas shielded arc welding apparatus, wherein welding is performed while alternately repeating the first repetition period T1 and the second repetition period T2 switched by the switching means .