專(zhuān)利名稱(chēng)：電弧焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消耗電極型電弧焊接方法，尤其涉及一種通過(guò)大電流執(zhí)行厚板焊 接的電弧焊接方法。
背景技術(shù)：
(用于厚板工件的電弧焊接中的電流增加/高沉積)在用于厚度為8mm或更厚的這種厚板工件的電弧焊接中，為了提高焊接操作的效 率和生產(chǎn)率需要增加電流和高沉積。為了滿足這種需要，必須盡可能多地增加每單位時(shí)間 的焊絲供應(yīng)量。因此，近來(lái)研究了增加焊絲供給速度以及進(jìn)一步對(duì)焊絲提供大電流的方法。為了使厚板受到高沉積，公開(kāi)了其中將焊槍的數(shù)目增加為多個(gè)的串列焊接(例 如，參考 JP-A-2004-243372)。在JP-A-2004-243372中，公開(kāi)了通過(guò)把一個(gè)焊槍加上兩個(gè)焊槍?zhuān)?，通過(guò)使用三 個(gè)焊槍來(lái)增加沉積量的措施。焊槍數(shù)目的增加能夠使每個(gè)焊槍產(chǎn)生的電流減小，使得具有 不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)及不會(huì)使焊接滲透變得太深的優(yōu)勢(shì)。此外，對(duì)于厚板焊接，公開(kāi)了 一種焊接方法，其中使用具有大直徑的藥芯焊絲 (flux-cored wire)或金屬芯焊絲，并且通過(guò)用AC (交流)600到1900A的焊接電流執(zhí)行采 用前端電極和尾電極的串列焊接的單道執(zhí)行，或者通過(guò)執(zhí)行采用單電極的多道執(zhí)行，來(lái)減 小飛濺量(例如，參考JP-A-11-147175)。(兩種現(xiàn)有方法中的共同缺陷)然而，由于焊絲供給速度在JP-A-11-147175中為7. 5m/min和在 JP-A-2004-243372中為13m/min，所以這種現(xiàn)有技術(shù)不能完全滿足通過(guò)增加焊絲供給速度 而得到高沉積的需求。此外，在通過(guò)大電流的消耗電極型電弧焊接中，在增加焊絲供給速度的情況下，確 定了由焊接電流產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)以使電弧開(kāi)始旋轉(zhuǎn)并且由于該電弧旋轉(zhuǎn)將使焊絲前端以高速 度快速旋轉(zhuǎn)的這種現(xiàn)象。例如，在用直徑為1.4mm的焊絲的MAG(金屬活性氣體)焊接中， 在焊接電流超過(guò)600A并且焊絲供給速度為25m/min或者更高的狀態(tài)下執(zhí)行焊接的情況下， 電弧開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。當(dāng)焊絲前端高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)由旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力而使焊絲前端飛落并產(chǎn) 生飛濺，使得焊接本身變得不穩(wěn)定。另一方面，在電流和焊絲供給速度大的狀態(tài)下，為了降低電弧旋轉(zhuǎn)的影響而減小 電弧長(zhǎng)度的情況下，將使電弧功率變強(qiáng)，從而產(chǎn)生使由電弧功率形成的工件中的焊接滲透 變得更深的問(wèn)題。
在JP-A-2004-243372和JP-A-11-147175中描述的現(xiàn)有技術(shù)都不能對(duì)在電流和焊 絲供給速度大的狀態(tài)下產(chǎn)生的這種問(wèn)題起作用。(JP-A-2004-243372方法中的其他缺陷)此外，對(duì)于如在JP-A-2004-243372中所描述的這種串列焊接，對(duì)于包括彎曲的焊 接部分，很難在使前端電極和尾電極兩者都保持在最佳狀態(tài)時(shí)實(shí)施焊接。因此，串列焊接不 易應(yīng)用于具有許多彎曲的工件。此外，由于各個(gè)焊槍的焊接彼此相互干涉，因此需要用于避免焊槍之間干涉的特 殊控制。此外，不易于設(shè)定每個(gè)焊槍的焊接狀態(tài)。因此，將多個(gè)焊槍?xiě)?yīng)用到自動(dòng)化焊接線。(JP-A-11-147175方法中的其他缺陷)此外，在JP-A-11-147175中，使用諸如藥芯焊絲或金屬芯焊絲的組合焊絲作為焊 絲。由于這些焊絲比實(shí)心焊絲更昂貴，因此存在成本問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于用于厚板的伴有大電流/高沉積焊接的這些問(wèn)題作出了本發(fā)明，并且本發(fā)明 的目的在于提供一種電弧焊接方法，其中在保持高速焊絲供給時(shí)用單個(gè)焊槍實(shí)現(xiàn)大電流/ 高沉積，該大電流和高沉積等于或大于使用多個(gè)焊槍的情況，并通過(guò)抑制焊絲前端的高速 旋轉(zhuǎn)以及大大地減少飛濺的產(chǎn)生來(lái)執(zhí)行穩(wěn)定焊接。為了解決上述問(wèn)題，如下構(gòu)造本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種消耗電極型電弧焊接方法，用于通過(guò)包括氬 氣的混合保護(hù)氣體在板形工件與焊絲之間產(chǎn)生電弧以焊接板形工件，該方法包括在焊接開(kāi)始時(shí)設(shè)置反極性狀態(tài)，在該反極性的狀態(tài)中焊絲的極性為正，以及至少一次切換為正極性的狀態(tài)，在該正極性的狀態(tài)中焊絲的極性為負(fù)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了根據(jù)第一方面的電弧焊接方法，其中如果焊絲供給速度低于25m/min，則設(shè)置反極性的狀態(tài)，以及如果焊絲供給速度為25m/min或者更高，則將反極性的狀態(tài)切換為正極性的狀 態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了根據(jù)第一方面的電弧焊接方法，其中在焊絲供給開(kāi)始后已經(jīng)經(jīng)過(guò)了幾秒鐘之后，將反極性的狀態(tài)切換為正極性的狀 態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種根據(jù)第三方面的電弧焊接方法，其中當(dāng)焊絲供給速度為25m/min或者更高時(shí)，或者在自焊絲供給開(kāi)始已經(jīng)經(jīng)過(guò)了幾秒 鐘之后，將反極性的狀態(tài)切換為正極性的狀態(tài)，以及以IOHz或者更高的頻率重復(fù)將正極性的狀態(tài)切換為反極性的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種根據(jù)第二或第三方面的電弧焊接方法，其中板形工件的厚度為8mm或者更厚，焊絲的絲直徑為1. 2到1. 6匪，以及焊接電流為600A或者更大。根據(jù)上述的第一到第五方面，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的消耗電極型電弧焊接，其中，對(duì)于厚 板工件在用單個(gè)焊槍實(shí)現(xiàn)等于或大于使用多個(gè)焊槍情況的大電流/高沉積時(shí)，抑制了焊絲前端的高速旋轉(zhuǎn)，并且大大地減少了飛濺的產(chǎn)生。


圖1是示出實(shí)施本發(fā)明的電弧焊接方法的焊接設(shè)備構(gòu)成的示意圖；圖2是示出在用EP極性(反極性)執(zhí)行DC(直流)電弧焊接的情況下焊絲前端 部的電弧狀態(tài)的示意圖；圖3A和3B是示出焊絲前端液滴和電弧旋轉(zhuǎn)隨著焊絲供給速度增加的狀態(tài)的圖；圖4是示出在EP極性的焊絲前端部的電弧狀態(tài)的示意圖；圖5是示出在EN極性(正極)的焊絲前端部的電弧狀態(tài)的示意圖；圖6A是示出在AC (交流)頻率為20Hz的情況下焊接電流波形的圖；圖6B是示出在AC頻率為20Hz的情況下焊接電壓波形的圖；圖7A是示出包括其中AC頻率為20Hz的情況下的焊接條件的圖；圖7B是在焊接條件7 (A)下焊接的焊縫的外視圖；圖8A是示出在AC頻率為40Hz的情況下焊接電流波形的圖；圖8B是示出在AC頻率為40Hz的情況下焊接電壓波形的圖；圖9A是示出包括其中AC頻率為40Hz的情況下的焊接條件的圖；圖9B是在焊接條件9㈧下焊接的焊縫的外視圖；以及圖10是示出響應(yīng)于焊絲供給速度而使EP極性切換為EN極性的方式圖。
具體實(shí)施例方式關(guān)于本發(fā)明，其中，在保持高速焊絲供給時(shí)用單個(gè)焊槍實(shí)現(xiàn)大電流/高沉積，該大 電流/高沉積等于或大于使用多個(gè)焊槍的情況，并通過(guò)抑制焊絲前端的高速旋轉(zhuǎn)以及大大 地減少飛濺的產(chǎn)生來(lái)執(zhí)行穩(wěn)定的焊接，下面將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例?！秾?shí)施例1》(實(shí)施例1中的焊接條件)在該實(shí)施例中，通過(guò)使用氬和CO2的混合保護(hù)氣體、在用于厚度為8mm或者更厚的 工件的消耗電極型電弧焊接中，使用直徑為1. 2到1. 6mm的焊絲和600A或者更大的焊接電流。(在不改變實(shí)施例1的焊接條件的情況下，焊絲前端在該條件下開(kāi)始高速旋轉(zhuǎn)。)在上述條件下以25m/min或者更高的焊絲供給速度執(zhí)行焊接的情況下，焊絲前端 開(kāi)始高速旋轉(zhuǎn)。由于焊絲前端的高速旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生如前所述的飛濺，因此為了用大電流執(zhí)行 穩(wěn)定的焊接，抑制焊絲前端高速旋轉(zhuǎn)是基本條件。(焊絲前端在大電流區(qū)域中開(kāi)始以高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)制)本發(fā)明的發(fā)明人研究了焊絲前端在大電流區(qū)域開(kāi)始以高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)制，結(jié)果，注 意到在高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)制中存在下面的現(xiàn)象(A)和(B)。(A)由于在大電流狀態(tài)下圍繞焊絲會(huì)產(chǎn)生巨大的磁場(chǎng)，因此由該磁力會(huì)使電弧和 焊絲前端開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。然而，以使焊絲前端飛落的這種高速度開(kāi)始旋轉(zhuǎn)要花費(fèi)一些時(shí)間。(B)在大電流狀態(tài)下在電弧聚集在焊絲前端上的情況下，焊絲前端處的液滴通常處于不穩(wěn)定狀態(tài)，該液滴重復(fù)與該焊絲前端“分離”或“不分離”。由這種不穩(wěn)定液滴產(chǎn)生的 電弧會(huì)使焊絲前端高速旋轉(zhuǎn)。(測(cè)試條件)發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象㈧和⑶的結(jié)果，本發(fā)明人在以下條件下實(shí)施了用于厚度為12mm 的工件的MAG焊接的測(cè)試焊絲直徑1. 4mm,焊接電流600A或者更大，焊絲供給速度 25m/min或者更高。基于該測(cè)試結(jié)果，下面將描述本發(fā)明的內(nèi)容。(實(shí)施本發(fā)明的方法的電弧焊接設(shè)備的整個(gè)構(gòu)成)圖1是示出實(shí)施本發(fā)明的電弧焊接方法的焊接設(shè)備構(gòu)成的示意圖。在圖1中，由 三相AC (交流)電源1給焊接電源2提供電功率，焊接電源2控制焊絲供給裝置4，由此控 制從焊絲線軸5向工件7提供的焊絲3的供應(yīng)速度，并通過(guò)電源裝置6給焊絲3提供高功 率，由此在焊絲3與工件7之間產(chǎn)生電弧放電。此時(shí)，從用保護(hù)氣體填充的氣瓶17提供保護(hù)氣體，以便從焊絲3的前端向工件7 噴射。保護(hù)氣體使用包括80%的氬和20%的CO2的混合保護(hù)氣體。(焊接電源2的構(gòu)成)焊接電源2包括轉(zhuǎn)換器8至控制部件16。當(dāng)從將三相交流轉(zhuǎn)換成直流的轉(zhuǎn)換器8將直流提供給反相器9時(shí)，反相器9將其 DC電流轉(zhuǎn)換成高頻AC電流。在通過(guò)變壓器10轉(zhuǎn)換電流和電壓之后，通過(guò)轉(zhuǎn)換器11將由反 相器9輸出的高頻交流再次轉(zhuǎn)換成DC電流。由于由轉(zhuǎn)換器11輸出的DC電流脈動(dòng)，因此用 電抗器12使其平滑。附圖標(biāo)記13是EP(反極性)/EN(正極性)切換部件，當(dāng)設(shè)定焊絲側(cè)為正極性并 且工件側(cè)為負(fù)極性的反(EP)極性時(shí)，或者當(dāng)設(shè)定焊絲側(cè)為負(fù)極性且工件側(cè)為正極性的正 (EN)極性時(shí)，以及當(dāng)切換EP極性和EN極性時(shí)，其在用于焊絲的電源裝置6和工件7之間提 供電功率。附圖標(biāo)記14是電壓檢測(cè)傳感器，其檢測(cè)焊絲和工件之間的焊接電壓，附圖標(biāo)記15 是電流檢測(cè)傳感器，其檢測(cè)在焊絲和工件之間流動(dòng)的焊接電流。(控制部件16的三個(gè)功能)將電壓檢測(cè)傳感器14與電流檢測(cè)傳感器15的每個(gè)輸出輸入到控制部件16?；?兩個(gè)傳感器的每個(gè)輸出，在焊接電源內(nèi)控制部件16控制反相器9。此外，在焊絲供給裝置4中，并入在這里沒(méi)有示出的編碼器和電動(dòng)機(jī)，并且控制部 件16控制該電動(dòng)機(jī)，由此以預(yù)定的焊絲供給速度從焊絲線軸5向工件7側(cè)供給焊絲3。另外，在切換時(shí)控制部件16指示EP/EN切換部件13。(在消耗電極型電弧焊接中焊接電流和焊絲供給速度低的情況下)在如圖1所示的這種構(gòu)成下，由氣瓶17提供氬和CO2的混合保護(hù)氣體，并且在其 中焊絲3側(cè)為正極性且工件7側(cè)為負(fù)極性的反極性(EP極性)時(shí)，使用直徑為1. 4mm的焊 絲執(zhí)行直流電弧焊接。參考圖2的示意圖，將描述在這種消耗電極型電弧焊接的情況下的 焊絲前端部的電弧狀態(tài)。用電弧的熱來(lái)加熱焊絲3的前端，由此形成焊絲前端液滴18。焊絲前端液滴18是 熔化的金屬球。盡管焊絲前端液滴18通過(guò)表面張力和粘性附著到焊絲3的前端，但是隨著金屬球生長(zhǎng)，由焊接電流的擠壓力(pinch force)和重力的力使其滴向工件7。從焊絲供給 裝置4供給的焊絲量與焊絲前端液滴18滴向工件7的焊絲量平衡，因此電弧19的電弧長(zhǎng) 度為常數(shù)。(在消耗電極型電弧焊接中焊接電流和焊絲供給速度高的情況下)在圖2的狀態(tài)下，在將焊接電流設(shè)定為600A或者更大并且以25m/min或者更高的 供給速度供給焊絲的情況下，重復(fù)兩種狀態(tài)下的放電，所述兩種狀態(tài)下的放電包括焊絲前 端液滴18偏離在如圖3A所示的橫向方向上的焊絲3的前端的狀態(tài)下的放電，以及焊絲前 端液滴18偏離在如圖3B所示的反方向上的狀態(tài)下的放電，使得通過(guò)磁力使焊絲前端液滴 18和電弧19開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度變高時(shí)，焊絲前端液滴18在沒(méi)有滴到位于正下方的工件7上的情況 下，由于離心力而其會(huì)像飛濺一樣散開(kāi)。(本發(fā)明的EP/EN切換)在本發(fā)明中，如下抑制如圖3所示的這種電弧旋轉(zhuǎn)在將圖1的焊接設(shè)備的焊接條件設(shè)定為使得焊接電流為600A或者更大并且焊接 供給速度為25m/min或者更高(由于在焊接設(shè)備中設(shè)定焊接電流、焊接電壓和焊絲供給速 度的方法已知，所以在這里將省略其細(xì)節(jié))的情況下，控制部件16指示EP/EN切換部件13， 以通過(guò)預(yù)定的頻率來(lái)切換EP極性和EN極性。(本發(fā)明中的EP/EN切換的處理/優(yōu)勢(shì))圖4是EP極性中的電弧狀態(tài)的示意圖，并且圖5是EN極性中的電弧狀態(tài)的示意 圖。在如圖4所示的這種EP極性的情況下，焊絲前端液滴18的形狀與圖2的形狀相 同。如圖5所示，在EN極性的情況下，由于產(chǎn)生的電弧19上升至焊絲3的上部，焊絲前端 液滴18變成向下延伸的倒置錐形液滴18'，這不同于圖4中的情況。在通過(guò)預(yù)定的頻率來(lái)執(zhí)行EP極性和EN極性之間切換的情況下，每當(dāng)執(zhí)行切換時(shí)， 焊絲前端部就重復(fù)圖4中的這種液滴狀態(tài)18和圖5中的倒置錐形狀態(tài)18'。由此，在執(zhí)行EP極性和EN極性之間切換的情況下，將會(huì)反轉(zhuǎn)焊接電流的方向。因 此，由焊接電流產(chǎn)生的磁力的方向也被反轉(zhuǎn)。磁力方向的反轉(zhuǎn)使旋轉(zhuǎn)焊絲前端液滴18和電 弧19的力的方向反轉(zhuǎn)。通過(guò)周期性地執(zhí)行該反轉(zhuǎn)，將停止電弧的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電弧旋轉(zhuǎn)停止時(shí)， 離心力不起作用，使得能夠大大地抑制飛濺的產(chǎn)生。在本發(fā)明的發(fā)明人的測(cè)試中，證實(shí)了 在EP極性和EN極性之間頻繁切換的情況 下，即，在焊絲供給速度為25m/min或者更高的條件下，AC(交流)頻率設(shè)定為IOHz或者更 高，存在電弧旋轉(zhuǎn)停止的優(yōu)點(diǎn)。(在以20Hz執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的EP/EN切換的焊接測(cè)試的情況下)圖6A示出了 20Hz的AC頻率的焊接測(cè)試時(shí)間中的電流波形，圖6B示出焊接測(cè)試時(shí) 間中的電壓波形。此外，圖7A示出焊接測(cè)試時(shí)間中的其他詳細(xì)的焊接條件。焊接條件為 (1)使用的焊絲的直徑為1. 4mm, (2)焊絲供給速度為35m/min，(3)提供給焊絲的交流頻率 為20Hz，(4) AC比率為50%，(5)焊接電流為670A，(6)焊接電壓為42V，以及(7)要被焊接 的工件的厚度為12mm。(5)中的“焊接電流”意指AC電流的平均值。即，雖然圖6A中的電 流波形的峰值在750A或者更大，但是將在電流值為正的半個(gè)周期中的平均值作為焊接電流。此外，使用其中氬和CO2的混合比率為80 20的混合保護(hù)氣體。結(jié)果，在圖7B的外視圖中示出了在焊接測(cè)試中產(chǎn)生的焊縫的外觀。圖7中以20Hz 的AC頻率得到的焊縫不會(huì)像飛濺一樣散開(kāi)，并且此外與常規(guī)焊縫相比，在焊絲正下方的工 件上形成的焊縫的寬度更窄并且高度更大。因此，形成的焊縫符合要求。(在以40Hz的AC頻率執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的EP/EN切換的焊接測(cè)試的情況下)圖8A示出了 40Hz的AC頻率處的焊接測(cè)試時(shí)間中的電流波形，并且圖8B示出了 焊接測(cè)試時(shí)間中的電壓波形。此外，圖9A示出了焊接測(cè)試時(shí)間中的其他詳細(xì)的焊接條件。 焊接條件為(1)使用的焊絲的直徑為1.4mm，(2)焊絲供給速度為35m/min，(3)提供給焊 絲的交流的頻率為40Hz，(4)AC比率為50%，(5)焊接電流為670A，(6)焊接電壓為42V，以 及⑵要被焊接的工件的厚度為12mm。(5)中的“焊接電流”的限定與圖7中的限定相同。結(jié)果，在圖9B的外視圖中示出了在焊接測(cè)試中產(chǎn)生的焊縫的外觀。在圖9中的以 40Hz的AC頻率得到的焊縫不會(huì)像飛濺一樣散開(kāi)，并且此外，與常規(guī)焊縫相比，在焊絲正下 方的工件上形成的焊縫的寬度更窄并且高度更大。因此，形成的焊縫符合要求。與圖7B中的以20Hz AC頻率得到的焊縫相比，圖9B中的以40Hz的AC頻率得到 的焊縫略微凸起的原因在于認(rèn)為由于在AC頻率高的情況下，其中每單位時(shí)間電流/電壓 變?yōu)榱愕臄?shù)目大，因此對(duì)工件輸入的熱量會(huì)減少。如上所述，發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象(A)和(B)的結(jié)果，在本發(fā)明中，即使在電弧和焊絲前端 通過(guò)磁力旋轉(zhuǎn)的這種焊接條件下，利用現(xiàn)象(A)，在焊絲前端以這種高速度旋轉(zhuǎn)以至于由于 離心力而飛落之前，以預(yù)定的周期來(lái)切換流入焊絲的電流方向。證實(shí)了，通過(guò)該方法停止焊絲前端的高速旋轉(zhuǎn)，以大大地抑制飛濺的產(chǎn)生，并且能 使焊接穩(wěn)定。《實(shí)施例2》(焊接首先以EP開(kāi)始并且中途僅一次將EP切換為EN)<在當(dāng)電流和焊絲供給速度低時(shí)執(zhí)行切換成EN的情況的不利原因>在實(shí)施例1中，在焊接電流為600A或者更大并且焊絲供給速度為25m/min或者更 高的條件下，以預(yù)定的頻率(圖6和7中的20Hz，圖8和9中的40Hz)執(zhí)行EP極性與EN極 性之間的切換。然而，在焊接開(kāi)始的起初，焊接電流值達(dá)到600A或者更大需要花費(fèi)一些時(shí) 間。類(lèi)似地，焊絲供給速度達(dá)到25m/min或者更高也需要花費(fèi)一些時(shí)間。在當(dāng)電流和焊絲 供給速度低時(shí)執(zhí)行切換為EN極性的情況下，工件中的焊接滲透將變得不足，使得產(chǎn)生在電 弧19正下方不能得到完全加熱的焊接池的問(wèn)題。此外，在當(dāng)焊絲供給速度低時(shí)執(zhí)行切換成 EN極性的情況下，在EN極性期間通過(guò)電弧將會(huì)燒掉焊絲，這會(huì)引起不利的情況，例如，接觸 芯片的焊接、焊縫不整合、產(chǎn)生氣孔等。<在當(dāng)電流和焊絲供給速度高時(shí)執(zhí)行切換成EN的情況的有利原因>相反地，在焊絲供給速度足夠高并且電流高的狀態(tài)下，即使在EN極性中，也將完 全加熱工件7的在電弧19正下方的部分，并且不會(huì)使工件7中的滲透不足。此外，在焊絲供給速度足夠高的情況下，防止在EN極性期間通過(guò)電弧燒掉焊絲， 使得不產(chǎn)生前面提到的不利情況。此外，相反，在使用上述的現(xiàn)象(B)的情況下，在EN極性期間，由上升至如圖5所 示的焊絲的上部的位置也會(huì)產(chǎn)生電弧。因此，在這種情況下，認(rèn)為該電弧進(jìn)入其中電弧不會(huì)聚集到焊絲前端上的狀態(tài)。因此，在EN極性中，在焊絲供給速度為30m/min和35m/min的條件下，使用直徑 為1. 4mm的焊絲，當(dāng)本發(fā)明人用高速照像機(jī)實(shí)際觀測(cè)焊絲前端部時(shí)，焊絲前端保持圖5的形 狀，而沒(méi)有觀測(cè)到焊絲前端液滴的旋轉(zhuǎn)和電弧旋轉(zhuǎn)。由該事實(shí)，假定在由電弧前端整體產(chǎn)生電弧的這種狀態(tài)下，分配電弧力并且形成 針狀的焊絲前端，使得抑制焊絲前端液滴的旋轉(zhuǎn)和電弧旋轉(zhuǎn)。(實(shí)施例2中的EP切換到EN的時(shí)序)鑒于這種結(jié)果，在實(shí)施例2中，EP極性響應(yīng)于焊絲供給速度而切換為EN極性。具體地，在焊絲供給速度低于5m/min的條件下，控制部件16指示EP/EN切換部件 13以保持在EP極性。當(dāng)電流值和焊絲供給速度隨時(shí)間變大且焊絲供給速度達(dá)到5m/min或者更高時(shí)， 在焊絲供給速度超過(guò)25m/min之前，控制部件16指示EP/EN切換部件13，以將EP極性切換 到EN極性。(在實(shí)施例2中切換的時(shí)序?qū)挾葹?m/min到25m/min)圖10是示出其中隨著焊絲供給速度的增加使EP極性切換為EN極性的時(shí)序圖。在使用直徑為1. 4mm的焊絲且焊絲供給速度低至5m/min以下的情況下，即使在保 持EP極性時(shí)，也不產(chǎn)生焊絲前端液滴的旋轉(zhuǎn)和電弧旋轉(zhuǎn)。此外，在焊絲供給速度高至25m/min或更高的情況下，通過(guò)保持EN極性的狀態(tài)，從 焊絲前端上升至焊絲的上部的位置也會(huì)產(chǎn)生電弧，并且電弧不會(huì)聚集到焊絲前端上。因此， 不會(huì)類(lèi)似地產(chǎn)生焊絲前端液滴的旋轉(zhuǎn)和電弧旋轉(zhuǎn)。通過(guò)該方法，證實(shí)了從焊接開(kāi)始到始終穩(wěn)態(tài)停止焊絲前端的高速旋轉(zhuǎn)的優(yōu)勢(shì)，結(jié) 果大大地抑制了飛濺的產(chǎn)生，由此使得能夠得到穩(wěn)定的焊接。(切換的其他時(shí)序)雖然在上面的描述中響應(yīng)于焊絲供給速度來(lái)執(zhí)行將EP極性切換到EN極性，但是 該切換可以響應(yīng)于從焊絲供給開(kāi)始后經(jīng)過(guò)的時(shí)間來(lái)被執(zhí)行。具體地，在焊絲供給開(kāi)始的起 初，保持EP極性；以及當(dāng)從焊絲供給開(kāi)始經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間(大約幾秒)且焊絲供給速度增加 時(shí)，執(zhí)行從EP極性到EN極性的切換。(焊絲直徑的數(shù)值范圍)盡管參考使用直徑為1. 4mm的焊絲的測(cè)試描述了實(shí)施例1和實(shí)施例2，但是在焊絲 直徑約為1. 4mm(l. 2至1. 6mm)的情況下，同樣能夠得到類(lèi)似的優(yōu)勢(shì)。即，其中得到本發(fā)明優(yōu)勢(shì)的流入焊絲的電流密度的范圍為 600Α/( π .(0.8 mm)2)s300A/mm2 或者更大。(混合保護(hù)氣體的組成)在實(shí)施例1和實(shí)施例2中使用的組成混合保護(hù)氣體的氬和CO2的比率為80%比 20%。然而，可以使用其中除CO2之外的混合百分之幾的氦或氧的保護(hù)氣體。
權(quán)利要求
一種消耗電極型電弧焊接方法，用于通過(guò)包括氬氣的混合保護(hù)氣體在板形工件與焊絲之間產(chǎn)生電弧以焊接板形工件，所述方法包括在焊接開(kāi)始時(shí)設(shè)置反極性的狀態(tài)，在所述反極性的狀態(tài)中焊絲的極性為正，以及至少一次切換為正極性的狀態(tài)，在所述正極性的狀態(tài)中焊絲的極性為負(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧焊接方法，其中如果焊絲供給速度低于25m/min，則設(shè)置反極性的狀態(tài)，以及如果焊絲供給速度為25m/min或者更高，則將反極性的狀態(tài)切換為正極性的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧焊接方法，其中在焊絲供給開(kāi)始后已經(jīng)經(jīng)過(guò)幾秒鐘之后，將反極性的狀態(tài)切換為正極性的狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電弧焊接方法，其中當(dāng)焊絲供給速度為25m/min或者更高時(shí)，或者在自焊絲供給開(kāi)始已經(jīng)經(jīng)過(guò)幾秒鐘之 后，將反極性的狀態(tài)切換為正極性的狀態(tài)，以及以IOHz或者更高的頻率重復(fù)將正極性的狀態(tài)切換為反極性的狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電弧焊接方法，其中 板形工件的厚度為8mm或者更厚，焊絲的絲直徑為1. 2至1. 6mm,以及 焊接電流為600A或者更大。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電弧焊接方法，其中 板形工件的厚度為8mm或者更厚，焊絲的絲直徑為1. 2至1. 6mm,以及 焊接電流為600A或者更大。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電弧焊接方法。該種用于通過(guò)包括氬氣的混合保護(hù)氣體在板形工件與焊絲之間產(chǎn)生電弧以焊接板形工件的消耗電極型電弧焊接方法，包括設(shè)置反極性狀態(tài)，其中，在焊接開(kāi)始時(shí)焊絲的極性為正，并且至少一次切換為正極性的狀態(tài)，其中，焊絲的極性為負(fù)。
文檔編號(hào)B23K9/173GK101885103SQ20101017971
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者品田常夫, 堅(jiān)田寬治, 町井秀康, 西川清吾, 足立浩隆 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī);株式會(huì)社小松制作所;日立比亞機(jī)械股份有限公司