JPS63180376A - Tig溶接方法およびその装置 - Google Patents
Tig溶接方法およびその装置Info
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- JPS63180376A JPS63180376A JP1137287A JP1137287A JPS63180376A JP S63180376 A JPS63180376 A JP S63180376A JP 1137287 A JP1137287 A JP 1137287A JP 1137287 A JP1137287 A JP 1137287A JP S63180376 A JPS63180376 A JP S63180376A
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- Arc Welding In General (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
、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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- (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)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)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)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)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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62011372A JP2559388B2 (ja) | 1987-01-22 | 1987-01-22 | Tig溶接方法およびその装置 |
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