專利名稱：等離子gma焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使等離子電弧和GMA電弧同時產生的等離子GMA焊接方法。
背景技術：
以往提出了組合等離子焊接方法和GMA焊接方法的等離子GMA焊接方法(參照例 如專利文獻l)。在該等離子GMA焊接方法中，在通過焊炬送給的焊絲和焊接母材之間流動 GMA焊接電流，從而產生GMA電弧。與此同時，按照包圍焊絲的方式供給Ar等氣體，經由該 氣體在焊炬與焊接母材之間流動等離子焊接電流來產生等離子電弧。焊絲作為產生GMA電 弧的電極發(fā)揮作用，并且通過其前端熔融而成為熔滴來輔助焊接母材的接合。
上述GMA焊接電流以穩(wěn)定地供給上述熔滴為目的， 一般地成為直流的脈沖波形。 如圖7 (a)所示，GMA焊接電流Iwm，交替地輸出峰值電流值Imp和基值電流值Imb。 GMA焊 接電流Iwm的平均電流值Ima通過輸出峰值電流值Imp的期間Tp和輸出基值電流值Imb 的期間Tb的比例，來決定其大小。為了增大平均電流值Ima，提高期間Tp的時間率，另一方 面，為了減小平均電流值Ima，提高期間Tb的時間率。另一方面，如圖7(b)所示，等離子焊 接電流Iwp成為相位相對GMA焊接電流Iwm反轉的直流的脈沖波形。 在等離子GMA焊接方法中，輸出例如GMA焊接電流Iwm的峰值電流值Imp時，焊絲 的前端熔融而生成成為熔滴的部分，在向基值電流值Imb過渡時，焊接母材作為熔滴被排 出。 但是，在以往的等離子GMA焊接方法中，由于通過等離子焊接電流使等離子電弧 產生，因此如圖8所示，通過該等離子電弧90的影響，焊絲W容易軟化為需要以上程度，在 焊絲W的前端生成的成為熔滴的部分91不當地變大。因此，變大的熔滴向焊接母材排出時， 電弧長度增加或減小，難以產生穩(wěn)定的GMA電弧。由此，存在產生濺射，并且焊道不能良好 地生成的問題。專利文獻1日本特開2008-105039號公報

發(fā)明內容
本發(fā)明正是鑒于上述情況而提出的，其課題在于提供一種能夠抑制焊絲軟化為需 要以上而產生穩(wěn)定的GMA電弧的等離子GMA焊接方法。 通過本發(fā)明提供的等離子GMA焊接方法，其通過在經由焊炬向焊接母材送給的焊 絲與上述焊接母材之間流動脈沖波形的GMA焊接電流而產生GMA電弧，并且經由圍繞上述 焊絲供給的氣體通過在上述焊炬與上述焊接母材之間流動等離子焊接電流而產生等離子 電弧，其特征在于，設定上述GMA焊接電流為高狀態(tài)時的峰值電流值以及為低狀態(tài)時的基 值電流值，以使在使上述等離子焊接電流的平均電流值產生變化時具有上述峰值電流值以 及上述基值電流值產生變化的變化區(qū)間，并且上述平均電流值被設定為某值時的上述峰值 電流值以及上述基值電流值為設定比上述平均電流值小的值時的上述峰值電流值以及上 述基值電流值以下。
3過這種等離子GMA焊接方法，GMA焊接電流的峰值電流值以及基值電流值根據 等離子焊接電流的平均電流值而被設定。例如峰值電流值和基值電流值，如圖3所示，分別 設定為等離子焊接電流的平均電流值越大而越小。因此，通過等離子焊接電流與GMA焊接 電流對焊絲所提供的熱量，即使等離子焊接電流的平均電流值增濺也不會不當地變大。因 此，由于抑制焊絲軟化到必要以上，從而能夠將適度大小的熔滴釋放給焊接母材，能夠產生 穩(wěn)定的GMA電弧。


圖1為表示適用本發(fā)明相關的等離子GMA焊接方法的焊接裝置的結構圖。圖2為表示在本發(fā)明的等離子GMA焊接方法中使用的GMA焊接電流和等離子焊接
電流的圖。圖3為表示GMA焊接電流和等離子焊接電流之間的關系的圖。圖4為表示GMA焊接電流與焊絲送給速度之間的關系的圖。圖5為表示焊接時的焊絲與等離子電弧的狀態(tài)的圖。圖6為表示變形例的GMA焊接電流與等離子焊接電流之間的關系的圖。圖7為表示現有的等離子GMA焊接方法中采用的GMA焊接電流與等離子焊接電流的圖。圖8為表示現有的焊接時的焊絲與等離子電弧的狀態(tài)的圖。A焊接裝置Gc中心氣體(center gas)Gs保護氣體Gp等離子氣體IwmGMA電弧焊接電流Iwp等離子電弧焊接電流P焊接母材PSMGMA電弧焊接電源PSP等離子電弧焊接電源SE設定裝置W焊絲1焊絲送給機構11送給輥12電動機2焊炬21保護氣體噴嘴22等離子噴嘴22a通道23等離子電極(非熔化電極)
4
24接角蟲芯片(contact chip)31GMA電弧32等離子電弧33熔融池34焊接金屬
具體實施例方式
以下參照附圖通過詳細的說明來進一步明確本發(fā)明的其他特征以及優(yōu)點。
以下，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式具體地進行說明。 圖1為表示適用本發(fā)明相關的等離子GMA焊接方法的焊接裝置的結構圖。該焊接
裝置A為用于對焊接母材P實施等離子GMA焊接的裝置。焊接裝置A具備GMA電弧焊接電
源PSM、等離子電弧焊接電源PSP、設定裝置SE、焊絲送給機構1以及焊炬2等。 焊炬2用于對焊接母材P產生GMA電弧31以及等離子電弧32。焊炬2具備保護
氣體噴嘴21、等離子噴嘴22、作為非熔化電極的等離子電極23和接觸芯片24，它們被配置
在同心軸上而構成。焊炬2以通過未圖示的多關節(jié)機器人等被保持的狀態(tài)沿焊接母材P以
規(guī)定的速度移動。 保護氣體噴嘴21為由例如Cu構成的筒狀部件。等離子噴嘴22由例如Cu或者Cu 合金構成，通過形成通以冷卻水的通道22a來直接地被水冷卻。等離子電極23由例如Cu 或者Cu合金構成，通過省略圖示的路徑的冷卻水來間接地被水冷。在接觸芯片24中形成 貫通孔，對該貫通孔供給作為熔化電極的焊絲W。接觸芯片24與焊絲W導通。
在該焊炬2中，從保護氣體噴嘴21和等離子噴嘴22之間的間隙對焊接母材P供給 例如Ar等保護氣體Gs。保護氣體Gs對GMA電弧31以及等離子電弧32遮蔽大氣。此外， 從等離子噴嘴22與等離子電極23之間的間隙供給例如Ar等的等離子氣體Gp。等離子氣 體Gp用于擠壓等離子電弧32。 進而，從等離子電極23與接觸芯片24之間的間隙供給例如Ar等中心氣體
(center gas)Gc。中心氣體Gc用于通過成為等離子狀態(tài)而產生等離子電弧32。焊炬2的接觸芯片24與GMA電弧焊接電源PSM連接。如后所述，從GMA電弧焊接
電源PSM供給GMA焊接電流Iwm時，從焊絲W對焊接母材P產生GMA電弧31 。 焊炬2的等離子電極23與等離子電弧焊接電源PSP連接。如后所述，從等離子電
弧焊接電源PSP供給等離子焊接電流Iwp時，從等離子電極23對焊接母材P產生等離子電
弧32。 GMA電弧焊接電源PSM產生用于GMA焊接焊接母材P的電力。GMA電弧焊接電源 PSM通過經由焊炬2的接觸芯片24在焊絲W與焊接母材P之間施加GMA電弧焊接電壓Vwm， 從而對焊炬2供給GMA焊接電流Iwm。 GMA電弧焊接電源PSM設置正極(參照符號"+ ")和 負極(參照符號"-")這兩個電極，正極與焊炬2的接觸芯片24導通，負極與焊接母材P導 通。 另夕卜，從GMA電弧焊接電源PSM輸出的GMA焊接電流Iwm，如圖2(a)所示，為交替 地輸出脈沖峰值電流值Imp和脈沖基值電流值Imb的脈沖狀的電流。在本實施方式中，如 后所述，該GMA焊接電流Iwm的脈沖峰值電流值Imp和脈沖基值電流值Imb基于來自設定
5裝置SE的設定信號Is而被設定。 等離子電弧焊接電源PSP產生用于對焊接母材P進行等離子焊接的電力。等離子 電弧焊接電源PSP通過在等離子電極23與焊接母材P之間施加等離子電弧焊接電壓Vwp， 對等離子電極23供給等離子焊接電流Iwp。等離子電弧焊接電源PSP設置正極(參照符號 "+ ")和負極(參照符號"-")這兩個電極，正極與等離子電極23導通，負極與焊接母材P 導通。 等離子焊接電流Iwp，如圖2(b)所示，為大致固定的直流的電流。等離子電弧焊接 電源PSP中，在焊接前預先設定等離子焊接電流Iwp的值Ir(以下將該等離子焊接電流的 稱作"等離子焊接電流設定值")。等離子焊接電流設定值Ir按照例如焊接母材P的種類 和焊接速度等而被設定，傳遞到設定裝置SE。另外，等離子焊接電流Iwp，如圖7(b)所示， 也可為脈沖狀的電流。 設定裝置SE，基于從等離子電弧焊接電源PSP傳遞的等離子焊接電流設定值Ir， 通過判斷用于設定GMA電弧焊接電源PSM向焊炬2供給的GMA焊接電流Iwm的值的值(相 當于后述的區(qū)域編號)來決定，將所決定的值作為設定信號Is傳遞到GMA電弧焊接電源 PSM。 焊絲送給機構1為用于將焊絲W向焊炬2送給的機構，由未圖示的焊絲巻筒、對焊 炬2送出焊絲W的一對送給輥11以及使送給輥11旋轉的電動機12等構成。電動機12通 過從GMA電弧焊接電源PSM傳遞的送給控制信號Fc而被旋轉驅動。另外，圖1的符號33 表示熔融池，符號34表示焊接金屬。 接下來，對本實施方式的等離子GMA焊接方法進行說明。 在本實施方式的等離子GMA焊接方法中，在進行等離子GMA焊接之前，在等離子電 弧焊接電源PSP中，按照例如焊接母材P的種類和焊接速度等設定等離子焊接電流設定值 Ir。所設定的等離子焊接電流設定值Ir從等離子電弧焊接電源PSP被傳遞到設定裝置SE。 另外，在等離子焊接電流I即具有脈沖狀的波形時，等離子焊接電流設定值Ir成為平均電 流值。 在設定裝置SE中，通過判斷與等離子焊接電流設定值Ir對應的區(qū)域編號而被決 定。更具體地來說，在設定裝置SE中，具備未圖示的存儲器，在該存儲器中，表格化并存儲 等離子焊接電流Iwp與GMA焊接電流Iwm之間的關系(參照圖3)。如圖3所示，等離子焊 接電流Iwp的各值按照其大小被劃分為三個區(qū)域"I"、"II"、"III"。設定裝置SE中，基于 等離子焊接電流設定值Ir的大小，判斷三個區(qū)域"I"、"II"、"III"中的任一個區(qū)域。在例 如等離子焊接電流設定值Ir為Ir < al的情況下，判斷為區(qū)域"I "，在al《Ir < a2(al <a2)的情況下，判斷為區(qū)域"II"，在a2《Ir的情況下，判斷為區(qū)域"III"。
在設定裝置SE中所判斷的區(qū)域編號，作為設定信號Is被傳遞到GMA電弧焊接電 源PSM。在GMA電弧焊接電源PSM中，按照區(qū)域編號設定GMA焊接電流Iwm的脈沖峰值電流 值Imp與脈沖基值電流值Imb。 更具體地來說，如圖3所示，在作為設定信號Is的區(qū)域編號為"I"的情況下，脈沖 峰值電流值Imp被設定為Ipl，脈沖基值電流值Imb被設定為Ibl。區(qū)域編號為"II"的情況 下，脈沖峰值電流值Imp被設定為Ip2(Ip2 < Ipl)，脈沖基值電流值Imb被設定為Ib2(Ib2 < Ibl)。進而，在區(qū)域編號為"III"的情況下，脈沖峰值電流值Imp被設定為Ip3(Ip3
6< Ip2)，脈沖基值電流值Imb被設定為Ib3(Ib3 < Ib2)。 根據圖3所示的圖表，在使等離子焊接電流Iwp變化時具有脈沖峰值電流值Imp 以及脈沖基值電流值Imb發(fā)生變化的變化區(qū)間。此外，分別設定脈沖峰值電流值Imp以及 脈沖基值電流值Imb，以使等離子焊接電流Iwp被設定為某值時的脈沖峰值電流值Imp以及 脈沖基值電流值Imb處于設定為比該等離子焊接電流Iwp的值小的值時的脈沖峰值電流值 Imp以及脈沖基值電流值Imb以下。 在GMA電弧焊接電源PSM中，對接觸芯片24供給具有所設定的脈沖峰值電流值 Imp和脈沖基值電流值Imb的GMA焊接電流Iwm，由此產生GMA電弧31。
另外，如圖4所示，GMA焊接電流Iwm的脈沖峰值電流值Imp和脈沖基值電流值Imb 不依賴于焊絲W的送給速度(m/分)。即即使焊絲W的送給速度增減，基于等離子焊接電流 設定值Ir設定的脈沖峰值電流值Imp和脈沖基值電流值Imb也處于大致固定的值。
另一方面，等離子電弧焊接電源PSP對等離子電極23供給基于所設定的等離子焊 接電流設定值Ir的等離子焊接電流Iwp，由此產生等離子電弧32。
接下來，對本實施方式的等離子GMA焊接方法的作用進行說明。
本實施方式中，根據等離子焊接電流設定值Ir設定GMA焊接電流Iwm的脈沖峰值 電流值Imp和脈沖基值電流值Imb。脈沖峰值電流值Imp以及脈沖基值電流值Imb，在等離 子焊接電流設定值Ir小的情況下，分別設定為比較大的值，另一方面在等離子焊接電流設 定值Ir大的情況下，分別設定為比較小的值。 即通過等離子焊接電流Iwp和GMA焊接電流Iwm而提供給焊絲W的熱量，即使等 離子焊接電流Iwp增減也不會不當地變大。因此，如圖5所示，即使由等離子焊接電流Iwp 所引起的等離子電弧32產生，也能抑制焊絲W軟化到必要以上，在焊絲W的前端生成具有 成為適度大小的熔滴的部分35，抑制從焊絲W的前端不當地放出大的熔滴。因此，能夠產生 具有穩(wěn)定的電弧長度的GMA電弧31，能夠抑制濺射等的產生。 另外，在上述實施方式中，階段地設定脈沖峰值電流值Imp以及脈沖基值電流值 Imb，但是并不限于此，例如如圖6所示，脈沖峰值電流值Imp以及脈沖基值電流值Imb也可 設定為按照等離子焊接電流I即來連續(xù)地進行變化。但是，如上述實施方式所述，階段地設 定脈沖峰值電流值Imp以及脈沖基值電流值Imb —方，與連續(xù)地進行變化的情況相比，脈沖 峰值電流值Imp以及脈沖基值電流值Imb的設定變得容易，因此控制能夠簡單化。
此外，圖3所示的等離子焊接電流Iwp區(qū)域數并不限于上述實施方式，也可為兩個 或四個以上。 本發(fā)明相關的等離子GMA焊接方法并不限定于上述的實施方式。本發(fā)明相關的等 離子GMA焊接方法的各部分的具體的結構可以自由地設計變更為各種。
權利要求
一種等離子GMA焊接方法，在通過焊炬向焊接母材送給的焊絲與上述焊接母材之間流動脈沖波形的GMA焊接電流，從而產生GMA電弧，并且經由以圍繞上述焊絲的方式供給的氣體在上述焊炬與上述焊接母材之間流動等離子焊接電流，從而產生等離子電弧，上述等離子GMA焊接方法設定上述GMA焊接電流為高狀態(tài)時的峰值電流值以及為低狀態(tài)時的基值電流值，以使在使上述等離子焊接電流的平均電流值產生變化時具有上述峰值電流值以及上述基值電流值產生變化的變化區(qū)間，并且上述平均電流值被設定為某值時的上述峰值電流值以及上述基值電流值為設定比上述平均電流值小的值時的上述峰值電流值以及上述基值電流值以下。
2. 根據權利要求1所述的等離子GMA焊接方法，其特征在于，隨著上述等離子焊接電流的平均電流值的變化使上述峰值電流值以及基值電流值的至少一個階段地產生變化。
全文摘要
本發(fā)明的等離子GMA焊接方法，其通過在焊絲(W)與焊接母材(P)之間流動脈沖波形的GMA焊接電流(Iwp)，從而產生GMA電弧(31)，并且通過在焊炬(2)與焊接母材(P)之間流動等離子焊接電流，從而產生等離子電弧(32)，設定GMA焊接電流(Iwm)的脈沖峰值電流值(Imp)以及脈沖基值電流值(Imb)，以使在使等離子焊接電流(Iwp)變化時具有脈沖峰值電流值(Imp)以及脈沖基值電流值(Imb)產生變化的變化區(qū)間，并且在等離子焊接電流(Iwp)被設定為某值時的脈沖峰值電流值Imp以及脈沖基值電流值(Imb)，處于設定比該等離子焊接電流(Iwp)小的值時的脈沖峰值電流值(Imp)以及脈沖基值電流值(Imb)以下。從而能夠抑制焊絲軟化到必要以上，并產生穩(wěn)定的GMA電弧。
文檔編號B23K10/02GK101767247SQ200910253828
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月8日 優(yōu)先權日2008年12月26日
發(fā)明者劉忠杰 申請人:株式會社大亨