[发明专利]消耗电极交流电弧焊接的缩颈检测控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在消耗电极交流电弧焊接中检测短路期间中的熔滴的 缩颈现象，使焊接电流急剧减小，从而提高焊接质量的消耗电极交流电弧 焊接的缩颈检测控制方法。

背景技术

图5是表示重复短路期间Ts和电弧期间Ta的消耗电极电弧焊接中的 电流、电压波形和熔滴过渡的图。图5(A)表示对消耗电极(以下称作焊 条1)通电的焊接电流Iw的时间变化，图5(B)表示在焊条1与母材2之 间施加的焊接电压Vw的时间变化，图5(C)～(E)表示熔滴1a的过渡 的状态。下面参照图5进行说明。

在时刻t1～t3的短路期间Ts中，焊条1顶端的熔滴1a处于与母材2短 路的状态，如图5(A)所示，焊接电流Iw渐渐增加，如图5(B)所示， 因为焊接电压Vw处于短路状态，所以成为几V左右的低值。如图5(C) 所示，在时刻t1，熔滴1a与母材2接触，进入短路状态。然后，如图5(D) 所示，通过对熔滴1a通电的焊接电流Iw引起的电磁收缩力，在熔滴1a上 部产生缩颈1b。而且，该缩颈1b急速发展，在时刻t3，如图5(E)所示， 熔滴1a从焊条1向溶池2a过渡，再产生电弧3。

若产生上述缩颈现象，则在几百μs左右的极短时间后，短路开放，再 产生电弧3。即，该缩颈现象成为短路开放的前兆现象。若产生缩颈1b， 则焊接电流Iw的通电路线在缩颈部分变窄，所以缩颈部分的电阻值增大。 伴随着缩颈发展，缩颈部分变得越窄，该电阻值的增大变得越大。因此， 在短路期间Ts中，通过检测焊条1与母材2之间的电阻值的变化，能检测 缩颈现象的产生和发展。该电阻值的变化能通过(焊接电压Vw)/(焊接 电流Iw)计算。此外，如上所述，缩颈产生时间是极短的时间，所以如图 5(A)所示，该期间中焊接电流Iw的变化小。因此，也可代替电阻值的变 化，通过焊接电压Vw的变化，检测缩颈现象的产生。作为具体的缩颈检 测方法，有计算短路期间Ts中的电阻值或焊接电压值Vw的变化率(微分 值)，根据该变化率达到了预定的缩颈检测基准值这一情况来进行缩颈检测 的方法。此外，作为其他方法，如图5(B)所示，有计算从短路期间Ts 中的缩颈产生前的稳定的短路电压值Vs的电压上升值ΔV，在时刻t2，根 据该电压上升值ΔV达到了预定的缩颈检测基准值Vtn这一情况来进行缩 颈检测的方法。在以下的说明中，说明缩颈检测方法基于所述电压上升值 ΔV的情形，但是也可以是现有提出的各种其他方法。可判别焊接电压Vw 变为短路/电弧判别值Vta以上，从而简单地进行时刻t3的电弧再产生的检 测。顺便说一下，Vw＜Vta的期间成为短路期间Ts，Vw≥Vta的期间成为 电弧期间Ta。以下将从检测时刻t2～t3的电弧产生后到电弧再产生的时间称 作缩颈检测时间Tn。如果在时刻t3再产生电弧，则如图5(A)所示，在 焊接电流Iw急剧上升后，平缓地减少，如图5(B)所示，焊接电压Vw 变为几十V左右的电弧电压值。时刻t3～t4的电弧期间Ta中，焊条1顶端 熔化，形成熔滴1a。以后，重复时刻t1～t4期间的动作。

在伴随着上述短路的焊接中，若在时刻t3，电弧3再产生时的电弧再 产生时电流值Ia是大电流值，则从电弧3向溶池2a的电弧力急剧增大，产 生大量的溅射。即，溅射产生量与电弧再产生时电流值Ia的值大致成比例 地增加。因此，为了抑制溅射的产生，需要减小该电弧再产生时电流值Ia。 作为用于减小电流值Ia的方法，一直以来提出了各种附加了检测上述缩颈 现象的产生，使焊接电流Iw急速减少，从而减小电弧再产生时电流值Ia 的缩颈检测控制方法的焊接电源。下面说明该现有技术。

图6是表示采用了现有技术的缩颈检测控制方法的焊接电源的框图。 焊接电源PS是普通的消耗电极电弧焊接用的焊接电源。晶体管TR串联插 入到输出中，与它并联电阻器R。电压检测电路VD检测焊接电压Vw并输 出电压检测信号Vd。缩颈检测电路ND将该电压检测信号Vd作为输入， 在短路期间TS中上述电压上升值ΔV达到了预定的缩颈检测基准值Vtn的 时刻，置位在高电平，在上述电压检测信号Vd的值达到了预定的短路/电 弧判别值Vta的时刻，输出复位到低电平的缩颈检测信号Nd。即，该缩颈 检测信号Nd在上述缩颈检测期间Tn之间成为高电平。驱动电路DR在该 缩颈检测信号Nd为低电平时(非缩颈检测时)，输出使所述晶体管TR为 导通状态的驱动信号Dr。因此，所述晶体管TR在所述缩颈检测信号Nd 为高电平时(缩颈检测时)变为断开状态。