[发明专利]电弧焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用断续脉冲焊接法的电弧焊接方法。

背景技术

图9表示现有焊接系统的一例。该图中的焊接系统91使用所谓的断续(stitch)脉冲焊接法进行焊接。断续脉冲焊接法是指通过控制焊接时的热量输入和冷却使母材所受热影响容易控制的焊接法。一般认为，使用该断续脉冲焊接法时，可以比现有的薄板焊接更能改善焊接外观，减小焊接变形量(例如参照专利文献1)。

机械手9M对母材9W进行自动电弧焊接，由上臂93、下臂94和手腕95以及使它们旋转驱动的多个伺服电机(未图示)构成。

电弧焊枪9T安装于机械手9M的手腕部95的前端部分，用来将缠绕在焊丝盘96上的直径约1mm的焊丝97引导至母材9W的被指示的焊接位置。焊接电源9WP向电弧焊枪9T与母材9W之间供给焊接电压。在对母材9W进行焊接时，使焊丝97以希望的突出长度从电弧焊枪9T的前端突出来的状态下进行焊接。

芯线套管(core liner)92用来引导焊丝97，它与电弧焊枪9T连接。

作为操作机构的示教器(teach pendant)9TP是所谓的移动式操作盘，用来设定使机械手9M动作、进行断续脉冲焊接所需要的条件等。

自动装置控制装置9RC用来控制机械手9M的焊接动作，内部包括主控制部、动作控制部和伺服驱动器(均未图示)等。而且，伺服驱动器根据工作人员用示教器9TP指示的工作程序，向机械手9M的各伺服电机输出动作控制信号，分别使机械手9M的多个轴旋转。由于自动装置控制装置9RC是根据机械手9M的伺服电机所装备的编码器(未图示)的输出来识别当前位置，所以能够控制电弧焊枪9T的前端位置。而且，焊接部一边重复以下说明的焊接、移动、冷却，一边进行断续脉冲焊接。

图10是进行断续脉冲焊接时的状态说明图。焊丝97从电弧焊枪9T的前端突出。从焊接开始到焊接结束，保护气体G一直以固定流量从电弧焊枪9T中吹出。下面，对断续脉冲焊接时的各状态进行说明。

该图(a)示出了电弧发生时的情况。焊丝97的前端与母材9W之间根据设定的焊接电流和焊接电压，发生电弧a，熔化焊丝97和母材9W，在母材9W上形成熔池Y。电弧a发生后，经过指示的焊接时间，电弧a停止。

该图(b)示出了电弧停止后的情况。电弧停止后，直到经过设定的冷却时间一直维持焊接后的状态。也就是说，机械手9M和电弧焊枪9T的停止状态与焊接时状态相同，并从电弧焊枪9T吹出保护气体G，所以实质上熔池Y被保护气体G冷却并凝固。

该图(c)示出了使电弧焊枪9T移至下一焊接位置的情况。冷却时间过后，使电弧焊枪9T移至电弧再次开始位置，该位置在焊接行进方向上与上一焊接位置间隔预先设定的移动间距Mp。这时的移动速度是设定的移动速度。如该图(c)所示，移动间距Mp是使焊丝97在熔池Y凝固后被调整至焊迹Y’的外周侧的距离。

该图(d)示出了在电弧再次开始位置又一次发生电弧a的情况。在焊迹Y’的前端部重新形成熔池Y从而进行焊接。这样，在断续脉冲焊接系统91中，发生电弧、进行焊接的状态和进行冷却、移动的状态交替反复。然后形成焊道(weld bead)，使得焊迹犹如鳞片层叠。

图11是焊接实施后形成的焊道的说明图。如该图所示，在最初的电弧开始位置P1形成焊迹Sc，在焊接行进方向Dr上与P1仅间隔移动间距Mp的电弧再次开始位置P2也形成同样的焊迹Sc。在电弧再次开始位置P3之后还依次形成焊迹Sc。这样，焊迹Sc犹如鳞片层叠，最终形成鳞片状焊道B。

如图10(b)、图10(c)等所示，上述方法重复了使电弧a停止、然后再发生电弧a的工序。存在每当再次发生电弧a时都会发生溅射使焊道B的外观变差的问题。因此，如图12所示，提出了一种不停止电弧a不需要再次发生电弧a的焊接法(例如参照专利文献2)。

如图12(b)、图12(c)表示的那样，与图10(b)、图10(c)所示的情况不同，在冷却熔池Y时也不停止电弧a，保持电弧a持续发生的状态。由于无需再一次发生电弧a，所以可以抑制溅射的发生。在这种情况下，周知如下方法：例如在焊接时使用交流脉冲电流，在冷却、移动时使用微弱的直流电流。

为了防止焊接末端部的缺陷，在进行这种断续脉冲焊接时，有时要进行焊口(crater)处理。焊口处理例如是使用小于通常的焊接电流和焊接电压进行的使熔池Y不易产生凹陷的焊接处理。通过进行这种焊口处理，可以防止焊接末端部变薄，使焊接末端部不易产生缺陷。