[发明专利]非熔化电极电弧焊接控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及以电弧长达规定值的方式进行焊炬高度控制的同时进行焊接的非熔化电极电弧焊接控制方法。

背景技术

作为非熔化电极电弧焊接，有TIG焊接(钨极惰性气体焊接)、等离子电弧焊接等。在非熔化电极电弧焊接中，电极使用钨电极等的非熔化电极，在通过氩气等的保护气体使其从大气中遮蔽的状态下，在非熔化电极和母材之间发生电弧来进行焊接。此时，经常在进给填充焊丝并将其插入到电弧发生部的同时进行焊接。在以下的说明中，将非熔化电极单独记载为电极。

图3是进给填充焊丝的非熔化电极电弧焊接中使用的焊接装置的概要构成图。以下，参照该图，对各构成物进行说明。

焊接电源PS输出用于发生电弧3的焊接电流Iw及焊接电压Vw，并且向焊炬升降电动机TM输出焊炬升降控制信号Tc、向填充焊丝5的进给电动机FM输出进给控制信号Fc。因为在非熔化电极电弧焊接中使用恒流特性，故该焊接电源PS是恒流控制的电源，控制为焊接电流Iw达到规定值。在焊炬4的前端安装有喷嘴41，并从该内侧喷出保护气体(省略图示)。另外，在焊炬4的前端安装有电极1，以从喷嘴41的前端突出数mm的状态进行安装。在电极1和母材2之间发生了电弧3。

经由安装构件51将焊丝导向装置52安装在焊炬4上。通过进给电动机FM在焊丝导向装置52内进给填充焊丝5，以插入到电弧发生部。进给电动机FM通过来自上述的焊接电源PS的进给控制信号Fc来控制进给速度。

焊炬升降机构6是用于沿着上下方向升降焊炬4的机构。焊炬升降电动机TM是用于沿着上下方向升降焊炬4的电动机。该焊炬升降电动机TM如上述，通过来自焊接电源PS的焊炬升降控制信号Tc，来控制升降方向及升降距离。虽然省略了图示，但是母材2设置在自动台车上，且在焊接过程中自动台车以预先规定的焊接速度移动。

在该图中，电极1的前端和母材2之间的距离为电弧长La。并且，将表示填充焊丝5的进给方向的点划线y1与连结电极1的前端和母材2的点划线y2之间的交点设为P。将该交点P和母材2之间的距离定义为填充焊丝5的插入高度Lh。为了获取良好的焊接品质，需要将焊接中的电弧长La及填充焊丝的插入高度Lh设定为适当值。

在非熔化电极电弧焊接中，电弧长为电极1的前端和母材2之间的距离。因此，在焊接开始之前，以该电极1的前端和母材2之间的距离为适当值的方式进行调整，使得焊炬升降电动机TM动作。作为在焊接中电弧长La变化的主要原因，主要有两个情形。作为第一个情形为，母材2的表面高度变化。因为当母材2的表面高度变化时与电极1之间的距离变化，故电弧长La变化。作为第2个情形为，通过电弧3电极1的前端消耗而变短，导致电弧长La变化。电极1的消耗的行进，因电极1的材质、直径、焊接电流值、焊接电流的波形(交流或直流)、电弧启动的频率等而不同。尤其，在通电交流电流的情况下，在电极正极性时该消耗快速地行进。以往执行了用于抑制该电弧长La的变化而将其维持在一定值的焊炬高度控制方法(例如，参照专利文献1)。在该现有技术的焊炬高度控制方法中，通过焊接电压Vw或电弧光的照度来检测电弧长La，以该检测值变得与设定值相等的方式控制焊炬升降电动机TM。

另一方面，关于填充焊丝5的插入高度Lh的调整，以往使用了各种调整机构(例如，参照专利文献2)。通过设置专利文献2等记载的调整机构，在焊接开始前主动地将填充焊丝5的插入方向及插入高度Lh调整为适当状态。

专利文献

【专利文献1】日本特开2002-239728号公报

【专利文献2】日本特开2009-107003号公报

如上述，通过进行焊炬高度控制，能够抑制焊接中的电弧长的变化。此时，在电弧长产生变化的第1个主要原因即母材表面高度变化的情况下，以焊炬的前端和母材的表面之间的距离为一定的方式进行焊炬高度控制。为此，电弧长La及填充焊丝的插入高度Lh都维持适当值，且能够获取良好的焊接品质。

另一方面，在电弧长变化的第2个主要原因即电极进行消耗而前端变短的情况下，通过焊炬高度控制而控制为焊炬的前端和母材的表面之间的距离变短。其结果，电极前端和母材表面之间的距离即电弧长La能维持一定值。但是，因为焊炬高度变低，故填充焊丝的插入高度Lh变低。与电弧长La没有以一定值变化无关，由于填充焊丝的插入高度Lh变化，故产生焊接品质变差的情况。填充焊丝的插入高度Lh变化的原因在于，如图3所述，因为焊丝导向装置52经由安装构件51与焊炬4结合，故当焊炬高度变化时填充焊丝的插入高度Lh也变化。

发明内容