JPS63180376A - Ｔｉｇ溶接方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はホットワイヤ溶接に係わり１％に、実質的にア
ークの磁気吹きを無くして溶接出来るようにしたホット
ワイヤ溶接方法及び溶接装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図に、ホットワイヤＴＩＧ溶接法とし、従来から一
般的に用いられている溶接装置の構成を示す。

ＴＩＧ溶接溶接トーチ中のタングステン電極２と母材３
に直流溶接用のアーク電源４を接続し。

アルゴン・シールドガス中でタングステン電極２を負極
としてアーク５を形成する。溶接用の添加ワイヤ６はワ
イヤ送給装置７からコンジット８およびそれと連結され
たコンタクトチップ９を通って、アーク形成部に導かれ
て母材３と接触させる。

コンタクトチップ９とワイヤ加熱電源１０を接続し。

直流または交流電流を添加ワイヤ６に流してジュール発
熱させ、それにより添加ワイヤ６の溶融速度を高めてい
る、添加ワイヤ６はＴＩ　Ｇ）−チ１の先端にあるガス
シールドノズル１１の外側から挿入されている。

なお、添加ワイヤ６に通電加熱しないコールドワイヤＴ
ＩＧ溶接の場合には、第３図のワイヤ加熱電源１０を除
外したものとも言える。

ところでコールドワイヤＴＩＧ溶接する時に。

第４図に示す様に、添加ワイヤ６がアークを形成するタ
ングステン電極２に対して３ｗ程度離れてほぼ平行に溶
融池に向かって送給するようにＴＩＧトーチ１を構成す
ると、ワイヤ送給部も含めたトーチ１全体の大きさが非
常にコンパクトに　められる。しかし、この様にすると
、従来の手法ではワイヤ６の先端が母材（溶融池）３に
接触しているため、ワイヤ６は母材電位に等しくなるの
で。

たまたまタングステン電極２と母材３間の距離が５ｗな
ど多少長くした時に、アーク５は母材３からワイヤ６に
溢って追上がって最短距離のワイヤ部分から出るように
なり、アーク５およびワイヤ６の溶融の安定性を著しく
損じ、溶接作業が出来なくなる。

ホットワイヤＴＩＧ溶接の場合にも同様であるが、こと
にワイヤ６からアーク５が出てワイヤ溶融が著しく進み
溶断された時にもワイヤ通電を継続していると、アーク
電流がワイヤ加熱電源１０に流れ、ワイヤ加熱電源ｌＯ
に悪影響を与える事がある。

従って、従来はこの様な状態を避けるために。

出来るだけワイヤ６をタングステン電極２から離してか
つワイヤ先端を母材３上の溶融池１２に挿入するために
、例えば第３■に示すワイヤ挿入角度θは６０度以下圧
せざるを得す、そのために通常はワイヤ６はトーチ１の
ガスシールドノズル１１の外側から挿入するようになり
、結局トーチ部分は太き（なってしまっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術によると、ワイヤ６はアーク通電中も母材
３（溶融池１２）と接触しているので、ワイヤ６は母材
３と同電位釦なっている。そのため。

ワイヤ６をタングステン電極２とほぼ平行方向からかつ
著しく近付けてアーク発生部に送給するとき、アーク５
は溶融池１２からは発生せず、タングステン電極２と至
近距離にあるワイヤ６から発生するようになる。この様
な状態になると、アーク５及びワイヤ６の溶融が著しく
乱され、溶接作業が出来なくなる。従って、実際には、
ワイヤ６をタングステン電極２からなるべく離してアー
ク直下の溶融池１２に送給する様にして、このような事
態の発生を防止するようにしていた。そのために。

ワイヤ添加機構も含めたＴＩＧ溶接トートーはかなり大
きなものとならざるを得なかった。

本発明の目的は、アークを形成するタングステン電極２
にワイヤ６を極めて近付けて送給しても。

安定して溶接出来るようにし、ＴＩＧ溶接トーチ１の小
形化を可能にすることにある。

また本発明の他の目的は、溶接進行方向とワイヤ添加方
向に関する制御因子をなくシ、溶接制御および作業を容
易忙することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ワイヤ６の先端と母材２上の溶融池１２と
が周期的に接触と分離を繰返す様にしておき、アーク通
電はワイヤ６が母材３から離れた期間中のみ可能とし、
ワイヤ６が母材３に接触するとアーク通電を休止するこ
とにより達成される。

〔作用〕 周期的にタングステン電極２に通電してＴＩＧアーク５
を形成する場合において、ワイヤ６が母材３から離れて
いて、かつワイヤ６がアーク電源４とも電気的に分離さ
れた状態、あるいはタングステン電極２と同電位にある
状態にある時には。

ワイヤ６は単にアークプラズマ中に浮かんでいるだけで
、ワイヤ６からアーク５が形成されることはなく、アー
ク５は必ずタングステン電極２と母材３間で形成される
。

〔発明の実施例〕

第１図に１本発明によるホットワイヤＴＩＧ溶接装置の
制御回路の一実施例を示す。

１３はスイッチング周波数２０ｋＨｚのトランジスタ・
インバータ方式のＴＩＧアーク溶接電源で、その出力端
子はＴＩＧアークトーチ１４のタングステン電極２およ
び母材３に接続されており、出力電流はアーク電流通電
指令回路１５によって制御される。

１６はパルス電流を出力するワイヤ加熱電源で。

そのパルス通電する期間はワイヤ通電指令回路１７によ
って制御されている。１８はワイヤ６と母材３間の電圧
状態から、ワイヤ６が母材３と接触しているかどうかを
識別する接触検出回路であるａ１９はワイヤ送給装置で
、ワイヤ溶融に従って送給モータによりワイヤ６を正方
向に送給しながらかつ周期的に送給モータを逆方向にも
一定量回転して。

ワイヤ６と母材３とを周期的に接触・分離させる。

ワイヤ６はワイヤ加熱電源１６にそれぞれ接続されたコ
ンタクトチップ９と母材３間で通電加熱される。

アークスタートして間も無くの期間は、アーク５にはス
タート電流と呼ばれるやや低めの連続電流が通電される
。そして母材３の溶融が進んで十分に溶融池１２が形成
されると、ワイヤ送給を開始し、ワイヤ６が母材３（溶
融池１２）に接触すると同時に溶融時の電流制御に切替
えられる。

第２図は溶接時のアーク電流、ワイヤ電流およびワイヤ
接触の状態の関係を示したものである。

ワイヤ６が母材３に接触したことを接触検出回路１８で
検知すると、その出力信号を受けてアーク通電指令回路
１５に対してアーク通電を停止するよ５指令し、同時忙
ワイヤ通電指令回路１７には一定期間ワイヤ通電するよ
う指令する。そしてワイヤ通電停止後にワイヤ６が母材
３から引離されたことを検知すると、アーク通電指令回
路１４に対してアーク通電を再開するよう指令してアー
ク電流が通電され、タングステン電極２と母材３間にア
ーク５が形成される。

本実施例噛では、基本的には送給モータの正逆回転など
により、ワイヤ先端が送給方向に震動しながら母材３に
送給されて、母材３との接触・分離を周期的に繰返す。

そしてワイヤ６が母材３に接触している期間中にワイヤ
６を通電加熱し、ワイヤ３が母材６から離れている期間
にアーク５を形成して母材３を溶融する。

本発明はこの様に機能するので、タングステン電極２と
ワイヤ６間でアーク５が発生することも無く、容易にホ
ットワイヤＴＩＧ溶接することができる。また、アーク
通電中には、ワイヤ通電せず、ワイヤ通電中にはアーク
通電しないので、ホットワイヤＴＩＧ溶接で基本的な問
題とされているアークの磁気吹きも生じないので、コー
ルドワイヤの場合と変りない作業性が得られる。

第１図及び第２図の実施例では、ワイヤ加熱電源１６を
用いたホットワイヤＴＩＧ溶接の場合について説明した
が１本発明は、ワイヤ加熱電源無しのコールドワイヤＴ
ＩＧ溶接にも適用出来る。第２図では、ワイヤ６が母材
３に接触すると同時にアーク通電を停止してワイヤ通電
し、またワイヤ６が母材３から離れると同時にワイヤ通
電停止してアーク通電しているが、コールドワイヤＴＩ
Ｇの場合は、第２図のワイヤ電流は勿論０となる。

第５■は第２図の場合と異なる他の実施例を示すもので
、ワイヤ６が母材３に接触を開始してから一定期間経過
後はアーク通電を停止し、ワイヤ６が母材３に接触して
から一定期間経過後で、かつワイヤ６が母材３から離れ
た状態になってからアーク通電を再開している。実際に
は、ワイヤ６が母材３に接触すると直ちにワイヤ６に過
大な電流を流してワイヤ６を過熱溶断して母材３から分
離させ、その後にアーク通電を開始するように制御して
いる。この方法によれば、ワイヤ６が過熱溶断によって
母材３から周期的に分離するので。

ワイヤは一定速度で送給されていれば良く、従って特別
なワイヤ送給装置は必要としなくなる。

第６図は本発明になる他の実施例で、ＴＩＧ溶接電源と
して通常使用されている定電流アーク電源２０を用いて
より簡単に第２図のホットワイヤＴＩＧ溶接制御を行う
ものである。

第７図は、その出力電流波形を示すものである。

ワイヤ６に通電するコンタクトチップ９は、アーク５を
形成するタングステン電極２と直接接続され同電位に置
かれている。従ってワイヤ６が母材３に接触している間
は、電源の出力端子をワイヤ６で短絡した形になるので
、タングステン電極２にはワイヤ６に通電することによ
って電圧降下として生じるコンタクトチップ９と母材３
間の電圧がかかるのみで、その電圧が８Ｖ以下の時には
。

タングステン電極２から３０Ａ以下のアーク５が形成さ
れるのみで、この程度の電流は母材３およびワイヤ６の
溶融にはほとんど影響しない。そしてワイヤ６が母材か
ら離れると電源２０からの出力電流はワイヤ６へ流れる
よりはアーク５を形成してタングステン電極２から母材
３に流れるほうが容易になり、この様にして電流の流れ
の切替が円滑に行われる。ここで、２１はアーク電流制
御信号形成回路で、アーク電流検出センサ２２からの信
号を受け、ワ９ヤ６が母材３に接触する期間が変動して
アーク５を形成する期間が多少変動しても、平均アーク
電流をほぼ一定に保つようにアーク電源２０に制御信号
を出力するものである。これによりワイヤ送給速度が多
少変化してワイヤ溶融期間が変わっても、アーク５によ
る母材溶融はあまり変わらないようになる。

これからも分るように、ワイヤ６が母材３に接触してい
る期間中には、タングステン電極２からワイヤ６に向け
て３０Ａ以下の低い電流が流れていても実質的九は問題
にならず、それ以上の大電流が流れなげればよ（、かえ
ってアーク５の持続性を良くする効果も生じる。

〔発明の効果〕

本発明により、添加ワイヤをタングステン電極に極めて
接近させて、溶融池に挿入出来るようになったので、添
加ワイヤをシールドノズル内から送給出来るようになり
、コールドワイヤＴＩＧ及びホットワイヤＴＩＧ溶接用
のトーチが小形に構成できるようになった。そして、ホ
ットワイヤＴＩＧ溶接の場合には、添加ワイヤの高温に
加熱された部分はアルゴンガスシールドされているので
。

大気と接触せず表面酸化も生じないので、より高品質な
溶接金属が形成出来るようになった。

また、従来法に比較しワイヤ先端の挿入位置をアークの
中心軸にかなり近づげられるようになった為、溶接進行
方向とワイヤの挿入方向との位置関係の影響が少なくな
り、ワイヤ挿入方向との関係を殆ど気忙しないで、溶接
トーチを自在に操作出来るようｋなった。

又１本溶接法自体は、アーク通電中にはワイヤ通電しな
いので、ホットワイヤＴＩＧ溶接の場合にも、溶接作業
性を悪化するとして問題になっているアークの磁気吹き
を生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるＴＩＧ溶接装置の概略構
成図％第２図はその出力電流波形などを示す波形図、第
３図は従来技術のＴＩＧ溶接装置の概略構成図、第４図
は従来法における問題点の説明囚、＠５図は本発明にな
る他の実施例の電流波形の説明図、８６図は本発明の他
の実施例の概略構成図、第７図はその電流波形の説明図
である。 ２・・・・・・タングステン電極、３・・・・・・母材
、５・・・・・・アーク、６・・・・・・添加ワイヤ、
　１２・・・・・・溶融池、１３・・・・・・ＴＩＧア
ーク電源、　１４・・・・・・アークトーチ、１５・・
・・・・アーク電流通電指令回路、１６・・・・・・ワ
イヤ加熱電源、　１７・・・・・・ワイヤ通電指令回路
、１８・・・・・・接触検出回路、１９・・・・・・ワ
イヤ送給装量。 ｓ１図 第３図 第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワイヤ送給期間中のアーク通電はワイヤが母材か
   ら離れた期間中にのみ可能とし、ワイヤが母材に接触し
   ている期間中はアーク通電を休止する事を特徴とするＴ
   ＩＧ溶接方法。
2. （２）ＴＩＧアーク用電源、ＴＩＧアーク用トーチ及び
   添加ワイヤ送給装置などから構成されるＴＩＧ溶接装置
   に於いて、ワイヤ送給期間中のアーク通電はワイヤが母
   材から離れた期間中にのみ可能とし、ワイヤが母材に接
   触している期間中はアーク通電を休止する回路を設けた
   事を特徴とするＴＩＧ溶接装置。
3. （３）特許請求の範囲第（２）項に於いて、ＴＩＧ溶接
   装置はワイヤ加熱用電源を備え、ワイヤが母材に接触し
   た期間中にのみワイヤ通電可能なように構成したことを
   特徴とするホットワイヤＴＩＧ溶接装置。
4. （４）特許請求の範囲第（２）項及び第（３）項に於い
   て、ワイヤ先端を周期的に母材から引離すワイヤ送給機
   構を備えた事を特徴とするＴＩＧ溶接装置。
5. （５）特許請求の範囲の第（３）項に於いて、ワイヤ通
   電サイクル毎にワイヤを過熱溶断することによって母材
   から分離するように構成したことを特徴とするホットワ
   イヤＴＩＧ溶接装置。