专利名称：等离子gma焊接方法
技术领域：
本发明涉及使等离子电弧和GMA电弧同时产生的等离子GMA焊接方法。
背景技术：
以往提出了组合等离子焊接方法和GMA焊接方法的等离子GMA焊接方法(参照例 如专利文献l)。在该等离子GMA焊接方法中，在通过焊炬送给的焊丝和焊接母材之间流动 GMA焊接电流，从而产生GMA电弧。与此同时，按照包围焊丝的方式供给Ar等气体，经由该 气体在焊炬与焊接母材之间流动等离子焊接电流来产生等离子电弧。焊丝作为产生GMA电 弧的电极发挥作用，并且通过其前端熔融而成为熔滴来辅助焊接母材的接合。
上述GMA焊接电流以稳定地供给上述熔滴为目的， 一般地成为直流的脉冲波形。 如图7 (a)所示，GMA焊接电流Iwm，交替地输出峰值电流值Imp和基值电流值Imb。 GMA焊 接电流Iwm的平均电流值Ima通过输出峰值电流值Imp的期间Tp和输出基值电流值Imb 的期间Tb的比例，来决定其大小。为了增大平均电流值Ima，提高期间Tp的时间率，另一方 面，为了减小平均电流值Ima，提高期间Tb的时间率。另一方面，如图7(b)所示，等离子焊 接电流Iwp成为相位相对GMA焊接电流Iwm反转的直流的脉冲波形。 在等离子GMA焊接方法中，输出例如GMA焊接电流Iwm的峰值电流值Imp时，焊丝 的前端熔融而生成成为熔滴的部分，在向基值电流值Imb过渡时，焊接母材作为熔滴被排 出。 但是，在以往的等离子GMA焊接方法中，由于通过等离子焊接电流使等离子电弧 产生，因此如图8所示，通过该等离子电弧90的影响，焊丝W容易软化为需要以上程度，在 焊丝W的前端生成的成为熔滴的部分91不当地变大。因此，变大的熔滴向焊接母材排出时， 电弧长度增加或减小，难以产生稳定的GMA电弧。由此，存在产生溅射，并且焊道不能良好 地生成的问题。
专利文献1日本特开2008-105039号公报
发明内容
本发明正是鉴于上述情况而提出的，其课题在于提供一种能够抑制焊丝软化为需 要以上而产生稳定的GMA电弧的等离子GMA焊接方法。 通过本发明提供的等离子GMA焊接方法，其通过在经由焊炬向焊接母材送给的焊 丝与上述焊接母材之间流动脉冲波形的GMA焊接电流而产生GMA电弧，并且经由围绕上述 焊丝供给的气体通过在上述焊炬与上述焊接母材之间流动等离子焊接电流而产生等离子 电弧，其特征在于，设定上述GMA焊接电流为高状态时的峰值电流值以及为低状态时的基 值电流值，以使在使上述等离子焊接电流的平均电流值产生变化时具有上述峰值电流值以 及上述基值电流值产生变化的变化区间，并且上述平均电流值被设定为某值时的上述峰值 电流值以及上述基值电流值为设定比上述平均电流值小的值时的上述峰值电流值以及上 述基值电流值以下。
3过这种等离子GMA焊接方法，GMA焊接电流的峰值电流值以及基值电流值根据 等离子焊接电流的平均电流值而被设定。例如峰值电流值和基值电流值，如图3所示，分别 设定为等离子焊接电流的平均电流值越大而越小。因此，通过等离子焊接电流与GMA焊接 电流对焊丝所提供的热量，即使等离子焊接电流的平均电流值增溅也不会不当地变大。因 此，由于抑制焊丝软化到必要以上，从而能够将适度大小的熔滴释放给焊接母材，能够产生 稳定的GMA电弧。
图1为表示适用本发明相关的等离子GMA焊接方法的焊接装置的结构图。图2为表示在本发明的等离子GMA焊接方法中使用的GMA焊接电流和等离子焊接
电流的图。图3为表示GMA焊接电流和等离子焊接电流之间的关系的图。图4为表示GMA焊接电流与焊丝送给速度之间的关系的图。图5为表示焊接时的焊丝与等离子电弧的状态的图。图6为表示变形例的GMA焊接电流与等离子焊接电流之间的关系的图。图7为表示现有的等离子GMA焊接方法中采用的GMA焊接电流与等离子焊接电流的图。图8为表示现有的焊接时的焊丝与等离子电弧的状态的图。A焊接装置Gc中心气体(center gas)Gs保护气体Gp等离子气体IwmGMA电弧焊接电流Iwp等离子电弧焊接电流P焊接母材PSMGMA电弧焊接电源PSP等离子电弧焊接电源SE设定装置W焊丝1焊丝送给机构11送给辊12电动机2焊炬21保护气体喷嘴22等离子喷嘴22a通道23等离子电极(非熔化电极)
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24接角虫芯片(contact chip)31GMA电弧32等离子电弧33熔融池34焊接金属
具体实施例方式
以下参照附图通过详细的说明来进一步明确本发明的其他特征以及优点。
以下，参照附图对本发明的优选实施方式具体地进行说明。 图1为表示适用本发明相关的等离子GMA焊接方法的焊接装置的结构图。该焊接
装置A为用于对焊接母材P实施等离子GMA焊接的装置。焊接装置A具备GMA电弧焊接电
源PSM、等离子电弧焊接电源PSP、设定装置SE、焊丝送给机构1以及焊炬2等。 焊炬2用于对焊接母材P产生GMA电弧31以及等离子电弧32。焊炬2具备保护
气体喷嘴21、等离子喷嘴22、作为非熔化电极的等离子电极23和接触芯片24，它们被配置
在同心轴上而构成。焊炬2以通过未图示的多关节机器人等被保持的状态沿焊接母材P以
规定的速度移动。 保护气体喷嘴21为由例如Cu构成的筒状部件。等离子喷嘴22由例如Cu或者Cu 合金构成，通过形成通以冷却水的通道22a来直接地被水冷却。等离子电极23由例如Cu 或者Cu合金构成，通过省略图示的路径的冷却水来间接地被水冷。在接触芯片24中形成 贯通孔，对该贯通孔供给作为熔化电极的焊丝W。接触芯片24与焊丝W导通。
在该焊炬2中，从保护气体喷嘴21和等离子喷嘴22之间的间隙对焊接母材P供给 例如Ar等保护气体Gs。保护气体Gs对GMA电弧31以及等离子电弧32遮蔽大气。此外， 从等离子喷嘴22与等离子电极23之间的间隙供给例如Ar等的等离子气体Gp。等离子气 体Gp用于挤压等离子电弧32。 进而，从等离子电极23与接触芯片24之间的间隙供给例如Ar等中心气体
(center gas)Gc。中心气体Gc用于通过成为等离子状态而产生等离子电弧32。焊炬2的接触芯片24与GMA电弧焊接电源PSM连接。如后所述，从GMA电弧焊接
电源PSM供给GMA焊接电流Iwm时，从焊丝W对焊接母材P产生GMA电弧31 。 焊炬2的等离子电极23与等离子电弧焊接电源PSP连接。如后所述，从等离子电
弧焊接电源PSP供给等离子焊接电流Iwp时，从等离子电极23对焊接母材P产生等离子电
弧32。 GMA电弧焊接电源PSM产生用于GMA焊接焊接母材P的电力。GMA电弧焊接电源 PSM通过经由焊炬2的接触芯片24在焊丝W与焊接母材P之间施加GMA电弧焊接电压Vwm， 从而对焊炬2供给GMA焊接电流Iwm。 GMA电弧焊接电源PSM设置正极(参照符号"+ ")和 负极(参照符号"-")这两个电极，正极与焊炬2的接触芯片24导通，负极与焊接母材P导 通。 另夕卜，从GMA电弧焊接电源PSM输出的GMA焊接电流Iwm，如图2(a)所示，为交替 地输出脉冲峰值电流值Imp和脉冲基值电流值Imb的脉冲状的电流。在本实施方式中，如 后所述，该GMA焊接电流Iwm的脉冲峰值电流值Imp和脉冲基值电流值Imb基于来自设定
5装置SE的设定信号Is而被设定。 等离子电弧焊接电源PSP产生用于对焊接母材P进行等离子焊接的电力。等离子 电弧焊接电源PSP通过在等离子电极23与焊接母材P之间施加等离子电弧焊接电压Vwp， 对等离子电极23供给等离子焊接电流Iwp。等离子电弧焊接电源PSP设置正极(参照符号 "+ ")和负极(参照符号"-")这两个电极，正极与等离子电极23导通，负极与焊接母材P 导通。 等离子焊接电流Iwp，如图2(b)所示，为大致固定的直流的电流。等离子电弧焊接 电源PSP中，在焊接前预先设定等离子焊接电流Iwp的值Ir(以下将该等离子焊接电流的 称作"等离子焊接电流设定值")。等离子焊接电流设定值Ir按照例如焊接母材P的种类 和焊接速度等而被设定，传递到设定装置SE。另外，等离子焊接电流Iwp，如图7(b)所示， 也可为脉冲状的电流。 设定装置SE，基于从等离子电弧焊接电源PSP传递的等离子焊接电流设定值Ir， 通过判断用于设定GMA电弧焊接电源PSM向焊炬2供给的GMA焊接电流Iwm的值的值(相 当于后述的区域编号)来决定，将所决定的值作为设定信号Is传递到GMA电弧焊接电源 PSM。 焊丝送给机构1为用于将焊丝W向焊炬2送给的机构，由未图示的焊丝巻筒、对焊 炬2送出焊丝W的一对送给辊11以及使送给辊11旋转的电动机12等构成。电动机12通 过从GMA电弧焊接电源PSM传递的送给控制信号Fc而被旋转驱动。另外，图1的符号33 表示熔融池，符号34表示焊接金属。 接下来，对本实施方式的等离子GMA焊接方法进行说明。 在本实施方式的等离子GMA焊接方法中，在进行等离子GMA焊接之前，在等离子电 弧焊接电源PSP中，按照例如焊接母材P的种类和焊接速度等设定等离子焊接电流设定值 Ir。所设定的等离子焊接电流设定值Ir从等离子电弧焊接电源PSP被传递到设定装置SE。 另外，在等离子焊接电流I即具有脉冲状的波形时，等离子焊接电流设定值Ir成为平均电 流值。 在设定装置SE中，通过判断与等离子焊接电流设定值Ir对应的区域编号而被决 定。更具体地来说，在设定装置SE中，具备未图示的存储器，在该存储器中，表格化并存储 等离子焊接电流Iwp与GMA焊接电流Iwm之间的关系(参照图3)。如图3所示，等离子焊 接电流Iwp的各值按照其大小被划分为三个区域"I"、"II"、"III"。设定装置SE中，基于 等离子焊接电流设定值Ir的大小，判断三个区域"I"、"II"、"III"中的任一个区域。在例 如等离子焊接电流设定值Ir为Ir < al的情况下，判断为区域"I "，在al《Ir < a2(al <a2)的情况下，判断为区域"II"，在a2《Ir的情况下，判断为区域"III"。
在设定装置SE中所判断的区域编号，作为设定信号Is被传递到GMA电弧焊接电 源PSM。在GMA电弧焊接电源PSM中，按照区域编号设定GMA焊接电流Iwm的脉冲峰值电流 值Imp与脉冲基值电流值Imb。 更具体地来说，如图3所示，在作为设定信号Is的区域编号为"I"的情况下，脉冲 峰值电流值Imp被设定为Ipl，脉冲基值电流值Imb被设定为Ibl。区域编号为"II"的情况 下，脉冲峰值电流值Imp被设定为Ip2(Ip2 < Ipl)，脉冲基值电流值Imb被设定为Ib2(Ib2 < Ibl)。进而，在区域编号为"III"的情况下，脉冲峰值电流值Imp被设定为Ip3(Ip3
6< Ip2)，脉冲基值电流值Imb被设定为Ib3(Ib3 < Ib2)。 根据图3所示的图表，在使等离子焊接电流Iwp变化时具有脉冲峰值电流值Imp 以及脉冲基值电流值Imb发生变化的变化区间。此外，分别设定脉冲峰值电流值Imp以及 脉冲基值电流值Imb，以使等离子焊接电流Iwp被设定为某值时的脉冲峰值电流值Imp以及 脉冲基值电流值Imb处于设定为比该等离子焊接电流Iwp的值小的值时的脉冲峰值电流值 Imp以及脉冲基值电流值Imb以下。 在GMA电弧焊接电源PSM中，对接触芯片24供给具有所设定的脉冲峰值电流值 Imp和脉冲基值电流值Imb的GMA焊接电流Iwm，由此产生GMA电弧31。
另外，如图4所示，GMA焊接电流Iwm的脉冲峰值电流值Imp和脉冲基值电流值Imb 不依赖于焊丝W的送给速度(m/分)。即即使焊丝W的送给速度增减，基于等离子焊接电流 设定值Ir设定的脉冲峰值电流值Imp和脉冲基值电流值Imb也处于大致固定的值。
另一方面，等离子电弧焊接电源PSP对等离子电极23供给基于所设定的等离子焊 接电流设定值Ir的等离子焊接电流Iwp，由此产生等离子电弧32。
接下来，对本实施方式的等离子GMA焊接方法的作用进行说明。
本实施方式中，根据等离子焊接电流设定值Ir设定GMA焊接电流Iwm的脉冲峰值 电流值Imp和脉冲基值电流值Imb。脉冲峰值电流值Imp以及脉冲基值电流值Imb，在等离 子焊接电流设定值Ir小的情况下，分别设定为比较大的值，另一方面在等离子焊接电流设 定值Ir大的情况下，分别设定为比较小的值。 即通过等离子焊接电流Iwp和GMA焊接电流Iwm而提供给焊丝W的热量，即使等 离子焊接电流Iwp增减也不会不当地变大。因此，如图5所示，即使由等离子焊接电流Iwp 所引起的等离子电弧32产生，也能抑制焊丝W软化到必要以上，在焊丝W的前端生成具有 成为适度大小的熔滴的部分35，抑制从焊丝W的前端不当地放出大的熔滴。因此，能够产生 具有稳定的电弧长度的GMA电弧31，能够抑制溅射等的产生。 另外，在上述实施方式中，阶段地设定脉冲峰值电流值Imp以及脉冲基值电流值 Imb，但是并不限于此，例如如图6所示，脉冲峰值电流值Imp以及脉冲基值电流值Imb也可 设定为按照等离子焊接电流I即来连续地进行变化。但是，如上述实施方式所述，阶段地设 定脉冲峰值电流值Imp以及脉冲基值电流值Imb —方，与连续地进行变化的情况相比，脉冲 峰值电流值Imp以及脉冲基值电流值Imb的设定变得容易，因此控制能够简单化。
此外，图3所示的等离子焊接电流Iwp区域数并不限于上述实施方式，也可为两个 或四个以上。 本发明相关的等离子GMA焊接方法并不限定于上述的实施方式。本发明相关的等 离子GMA焊接方法的各部分的具体的结构可以自由地设计变更为各种。
权利要求
一种等离子GMA焊接方法，在通过焊炬向焊接母材送给的焊丝与上述焊接母材之间流动脉冲波形的GMA焊接电流，从而产生GMA电弧，并且经由以围绕上述焊丝的方式供给的气体在上述焊炬与上述焊接母材之间流动等离子焊接电流，从而产生等离子电弧，上述等离子GMA焊接方法设定上述GMA焊接电流为高状态时的峰值电流值以及为低状态时的基值电流值，以使在使上述等离子焊接电流的平均电流值产生变化时具有上述峰值电流值以及上述基值电流值产生变化的变化区间，并且上述平均电流值被设定为某值时的上述峰值电流值以及上述基值电流值为设定比上述平均电流值小的值时的上述峰值电流值以及上述基值电流值以下。
2. 根据权利要求1所述的等离子GMA焊接方法，其特征在于，随着上述等离子焊接电流的平均电流值的变化使上述峰值电流值以及基值电流值的至少一个阶段地产生变化。
全文摘要
本发明的等离子GMA焊接方法，其通过在焊丝(W)与焊接母材(P)之间流动脉冲波形的GMA焊接电流(Iwp)，从而产生GMA电弧(31)，并且通过在焊炬(2)与焊接母材(P)之间流动等离子焊接电流，从而产生等离子电弧(32)，设定GMA焊接电流(Iwm)的脉冲峰值电流值(Imp)以及脉冲基值电流值(Imb)，以使在使等离子焊接电流(Iwp)变化时具有脉冲峰值电流值(Imp)以及脉冲基值电流值(Imb)产生变化的变化区间，并且在等离子焊接电流(Iwp)被设定为某值时的脉冲峰值电流值Imp以及脉冲基值电流值(Imb)，处于设定比该等离子焊接电流(Iwp)小的值时的脉冲峰值电流值(Imp)以及脉冲基值电流值(Imb)以下。从而能够抑制焊丝软化到必要以上，并产生稳定的GMA电弧。
文档编号B23K10/02GK101767247SQ200910253828
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月8日 优先权日2008年12月26日
发明者刘忠杰 申请人:株式会社大亨