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JP2005186118A - Arc start method for ac tig welding - Google Patents

Arc start method for ac tig welding Download PDF

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JP2005186118A
JP2005186118A JP2003431697A JP2003431697A JP2005186118A JP 2005186118 A JP2005186118 A JP 2005186118A JP 2003431697 A JP2003431697 A JP 2003431697A JP 2003431697 A JP2003431697 A JP 2003431697A JP 2005186118 A JP2005186118 A JP 2005186118A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
current
initial
period
plus
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003431697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Futoshi Nishisaka
太志 西坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihen Corp filed Critical Daihen Corp
Priority to JP2003431697A priority Critical patent/JP2005186118A/en
Publication of JP2005186118A publication Critical patent/JP2005186118A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a proper initial cleaning area, reduce electrode consumption, and suppress generation of arc cut-off, in starting arc in AC TIG welding. <P>SOLUTION: After the arc start, an initial electrode positive current Ipi of an initial electrode positive period Tpi and the initial electrode negative current Ini during the initial electrode negative period Tni are supplied. In order to form the proper initial cleaning area, the initial electrode positive current Ipi larger than the stationary electrode positive current Ip and the initial electrode positive period Tpi are made to vary in accordance with the average welding current, and the product of the initial electrode negative period Tni and the initial electrode negative current Ini is within the range of 0.6 to 1.6 of the product of the initial electrode positive period Tpi and the initial electrode positive current Ipi. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、交流TIG溶接においてアークスタート部の溶接品質を向上させるための交流TIG溶接のアークスタート方法に関するものである。   The present invention relates to an arc start method for AC TIG welding for improving the welding quality of an arc start portion in AC TIG welding.

交流TIG溶接は主にアルミニウム材の溶接に使用されている。図9は、交流TIG溶接における定常状態での溶接電流Iwの典型的な波形図である。時刻t1〜t2の予め定めた電極プラス期間Tp中は非消耗電極が母材に対してプラス極性(以下、電極プラス極性EPという)となり、予め定めた電極プラス電流Ipが通電する。続く時刻t2〜t3の予め定めた電極マイナス期間Tn中は非消耗電極が母材に対してマイナス極性(以下、電極マイナス極性ENという)となり、予め定めた電極マイナス電流Inが通電する。電極プラス期間Tp中は母材表面の酸化皮膜がクリーニング作用によって除去され、電極マイナス期間Tn中は母材への入熱が大きくなり十分な溶け込みを形成する。電極マイナス比率(EN比率)はTn/(Tp+Tn)として定義され、通常は70%程度に設定して使用されることが多い。   AC TIG welding is mainly used for welding aluminum materials. FIG. 9 is a typical waveform diagram of the welding current Iw in a steady state in AC TIG welding. During a predetermined electrode plus period Tp from time t1 to t2, the non-consumable electrode has a positive polarity (hereinafter referred to as an electrode positive polarity EP) with respect to the base material, and a predetermined electrode plus current Ip is energized. During a predetermined electrode minus period Tn at subsequent times t2 to t3, the non-consumable electrode has a negative polarity with respect to the base material (hereinafter referred to as an electrode negative polarity EN), and a predetermined electrode negative current In is energized. During the electrode plus period Tp, the oxide film on the surface of the base material is removed by the cleaning action, and during the electrode negative period Tn, the heat input to the base material is increased and sufficient penetration is formed. The electrode minus ratio (EN ratio) is defined as Tn / (Tp + Tn), and is usually set to about 70% in many cases.

交流TIG溶接では、高周波高電圧を非消耗電極と母材との間に印加してアークスタートさせるのが一般的である。アークスタート後の定常状態において上述した溶接電流Iwを通電して溶接が行われる。アークスタート時の溶接品質を向上させるための1つの例が特許文献1に記載されている。図10は、特許文献1に記載する従来技術における溶接電流Iwの波形図である。高周波高電圧を印加して時刻t1において電極プラス極性EPでアークスタートさせ、初期電極プラス期間Tpi中の初期電極プラス電流Ipiの通電及び初期電極マイナス期間Tni中の初期電極マイナス電流Iniの通電を時刻t2まで数周期繰り返す。その後は、定常の電極プラス期間Tp中の定常の電極プラス電流Ipの通電及び定常の電極マイナス期間Tn中の電極マイナス電流Inの通電を繰り返して溶接が行われる。この従来技術では、時刻t1〜t2の初期期間Ti中の交流周波数1/(Tpi+Tni)を時刻t2以降の定常状態の交流周波数1/(Tp+Tn)よりも低く設定する。これによって、アークスタート直後のアーク切れの発生を抑制することができ、良好なアークスタート部の溶接品質を得ることができると記載されている。   In AC TIG welding, it is common to apply a high frequency high voltage between a non-consumable electrode and a base material to start an arc. In the steady state after the arc start, the welding current Iw described above is applied to perform welding. One example for improving the welding quality at the time of arc start is described in Patent Document 1. FIG. 10 is a waveform diagram of the welding current Iw in the prior art described in Patent Document 1. A high-frequency high voltage is applied to start an arc with an electrode plus polarity EP at time t1, and the energization of the initial electrode plus current Ipi during the initial electrode plus period Tpi and the energization of the initial electrode minus current Ini during the initial electrode minus period Tni are timed. Repeat several cycles until t2. After that, welding is performed by repeatedly applying a steady electrode plus current Ip during the steady electrode plus period Tp and energizing an electrode minus current In during the steady electrode minus period Tn. In this prior art, the AC frequency 1 / (Tpi + Tni) during the initial period Ti from time t1 to t2 is set lower than the AC frequency 1 / (Tp + Tn) in the steady state after time t2. According to this, it is described that the occurrence of arc break immediately after the arc start can be suppressed and a good welding quality of the arc start portion can be obtained.

特開平3−5078号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-5078

図10で上述した従来技術においては以下の問題がある。
(1)アークスタート直後に十分なクリーニング領域を形成できない
電極プラス極性EPでアークスタートをさせて初期電極プラス電流Ipiを通電する理由は、この通電によって酸化皮膜を除去して初期クリーニング領域を形成することである。電極マイナス極性ENからアークスタートすると、初期電極マイナス電流Iniの通電によって形成される溶融池内部に酸化皮膜が巻き込まれて不良な溶接ビードとなることがある。ところで、定常の溶接電流Iwの平均値が変化すると溶融池の大きさが変化するために、適正な初期クリーニング領域も異なる。したがって、定常の溶接電流Iwの平均値が変化するのに応じて初期クリーニング領域を形成するための初期電極プラス電流Ipi及び初期電極プラス期間Tpiを変化させる必要がある。しかし、従来技術ではこのような連動機能は有していないために、アークスタート直後の初期クリーニング領域が十分に形成されずに酸化皮膜を溶融池に巻き込み不良ビードとなる場合がある。
The prior art described above with reference to FIG. 10 has the following problems.
(1) A sufficient cleaning area cannot be formed immediately after the arc start. The reason for starting the arc with the electrode positive polarity EP and energizing the initial electrode plus current Ipi is to remove the oxide film by this energization to form the initial cleaning area. That is. When an arc start is started from the electrode negative polarity EN, an oxide film may be caught in the molten pool formed by energizing the initial electrode negative current Ini, resulting in a defective weld bead. By the way, when the average value of the steady welding current Iw is changed, the size of the molten pool is changed, so that an appropriate initial cleaning region is also different. Therefore, it is necessary to change the initial electrode plus current Ipi and the initial electrode plus period Tpi for forming the initial cleaning region in accordance with the change in the average value of the steady welding current Iw. However, since the conventional technology does not have such an interlocking function, the initial cleaning region immediately after the arc start is not sufficiently formed, and an oxide film is caught in the molten pool, which may result in a defective bead.

(2)アークスタート時の電極消耗量の増加及びアーク切れの発生
上記の初期電極プラス電流Ipi及び初期電極プラス期間Tpiの設定値に対する初期電極マイナス電流Ini及び初期電極マイナス期間Tniの設定値が所定の関係にない場合には、アークスタート時の電極消耗量が増加し、アーク切れも発生しやすくなる。しかし従来技術では、これら両者の関係についての記載はない。
(2) Increase in electrode consumption at arc start and occurrence of arc breakage The set values of initial electrode minus current Ini and initial electrode minus period Tni with respect to the set values of initial electrode plus current Ipi and initial electrode plus period Tpi are predetermined. If this relationship is not satisfied, the amount of electrode consumption at the time of arc start increases and arc breakage is likely to occur. However, in the prior art, there is no description about the relationship between these two.

そこで、本発明では、(1)アークスタート直後の初期クリーニング領域を常に適正化し、(2)アークスタート時の電極消耗量を減少させ、アーク切れの発生を抑制することができる交流TIG溶接のアークスタート方法を提供する。   Therefore, in the present invention, (1) the initial cleaning area immediately after the arc start is always optimized, and (2) the arc of AC TIG welding that can reduce the amount of electrode consumption at the time of arc start and suppress the occurrence of arc breakage. Provides a starting method.

上述した課題を解決するために、第1の発明は、電極プラス極性でアークスタートした後に、電極プラス極性で予め定めた初期電極プラス期間中は予め定めた初期電極プラス電流を通電し、続いて電極マイナス極性に切り換えて予め定めた初期電極マイナス期間中は予め定めた初期電極マイナス電流を通電し、続いて定常の電極プラス期間中の定常の電極プラス電流及び定常の電極マイナス期間中の定常の電極マイナス電流を繰り返して通電する交流TIG溶接のアークスタート方法において、
アークスタート直後に母材表面に適正な初期クリーニング領域を形成するために前記定常の電極プラス電流よりも大きな値の前記初期電極プラス電流及び前記初期電極プラス期間を溶接電流の平均値に応じて変化させ、かつ、前記初期電極マイナス期間と前記初期電極マイナス電流との乗算値が前記初期電極プラス期間と前記初期電極プラス電流との乗算値の0.6〜1.6の範囲内にあることを特徴とする交流TIG溶接のアークスタート方法である。
In order to solve the above-described problem, the first invention is to start an arc with an electrode positive polarity, and then energize a predetermined initial electrode plus current during a predetermined initial electrode plus period with the electrode positive polarity, Switch to electrode negative polarity and apply a predetermined initial electrode negative current during a predetermined initial electrode negative period, followed by a steady electrode positive current during a steady electrode plus period and a steady electrode during a steady electrode minus period. In the arc start method of AC TIG welding in which an electrode negative current is repeatedly applied,
Immediately after the arc start, in order to form an appropriate initial cleaning region on the surface of the base material, the initial electrode plus current and the initial electrode plus period which are larger than the steady electrode plus current are changed according to the average value of the welding current. And the multiplication value of the initial electrode minus period and the initial electrode minus current is within the range of 0.6 to 1.6 of the multiplication value of the initial electrode plus period and the initial electrode plus current. This is an arc start method for AC TIG welding.

上記第1の発明によれば、溶接電流の平均値に応じて初期クリーニング領域が適正になるように初期電極プラス電流Ipi及び初期電極プラス期間Tpiが設定され、かつ、両値Ipi、Tpiに応じて乗算値比率Rnpが適正範囲になるように初期電極マイナス電流Ini及び初期電極マイナス期間Tniが設定されるので、アークスタート直後に適正な初期クリーニング領域を形成し、アークスタート時の電極消耗量の削減及びアーク切れ発生の抑制を行うことができ、アークスタート部の溶接品質を向上させることができる。   According to the first aspect of the invention, the initial electrode plus current Ipi and the initial electrode plus period Tpi are set so that the initial cleaning region is appropriate according to the average value of the welding current, and according to both values Ipi and Tpi. Therefore, the initial electrode minus current Ini and the initial electrode minus period Tni are set so that the multiplication value ratio Rnp falls within the proper range, so that an appropriate initial cleaning region is formed immediately after the arc start, and the amount of electrode consumption during the arc start is reduced. Reduction and suppression of arc breakage can be performed, and the welding quality of the arc start portion can be improved.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る溶接電流Iwの波形図である。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 1 is a waveform diagram of a welding current Iw according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

(1)時刻t1〜t2の初期電極プラス期間Tpi
時刻t1において電極プラス極性EPでアークスタートした後に、電極プラス極性EPで時刻t1〜t2の予め定めた初期電極プラス期間Tpi中は、予め定めた初期電極プラス電流Ipiを通電する。この初期電極プラス電流Ipiは、アークスタート直後に母材表面に適正な初期クリーニング領域を形成するために、定常の電極プラス電流Ipよりも大きな値に設定する。かつ、上述したように溶接電流Iwの平均値によって形成させる溶融池の大きさが異なるので、溶接電流Iwの平均値に応じて適正な初期クリーニング領域を形成するためには、初期電極プラス電流Ipi及び初期電極プラス期間Tpiを溶接電流Iwの平均値に応じて変化させる必要がある。溶接電流Iwの平均値は、時刻t3以降の定常の電極プラス電流Ip及び定常の電極マイナス電流Inの絶対値の平均値である。通常、Ip=Inの場合が多いので、この場合の溶接電流Iwの平均値は電極プラス電流Ip及び電極マイナス電流Inと等しくなる。図2に、上記の溶接電流平均値と初期電極プラス電流Ipi及び初期電極プラス期間Tpiとの関係の一例を示す。溶接電流平均値が変化すると、特性L1に従って初期電極プラス電流Ipiが変化し、特性L2に従って電極プラス期間Tpiが変化する。
(1) Initial electrode plus period Tpi between times t1 and t2.
After starting the arc with the electrode positive polarity EP at time t1, a predetermined initial electrode positive current Ipi is applied during the predetermined initial electrode positive period Tpi from time t1 to t2 with the electrode positive polarity EP. This initial electrode plus current Ipi is set to a value larger than the steady electrode plus current Ip in order to form an appropriate initial cleaning region on the surface of the base material immediately after the arc start. In addition, since the size of the weld pool to be formed differs depending on the average value of the welding current Iw as described above, in order to form an appropriate initial cleaning region according to the average value of the welding current Iw, the initial electrode plus current Ipi In addition, it is necessary to change the initial electrode plus period Tpi according to the average value of the welding current Iw. The average value of the welding current Iw is the average value of the absolute values of the steady electrode plus current Ip and the steady electrode minus current In after time t3. Usually, since Ip = In is often the case, the average value of the welding current Iw in this case is equal to the electrode plus current Ip and the electrode minus current In. FIG. 2 shows an example of the relationship between the welding current average value, the initial electrode plus current Ipi, and the initial electrode plus period Tpi. When the welding current average value changes, the initial electrode plus current Ipi changes according to the characteristic L1, and the electrode plus period Tpi changes according to the characteristic L2.

(2)時刻t2〜t3の初期電極マイナス期間Tni
時刻t2において電極マイナス極性ENに切り換わり、予め定めた初期電極マイナス期間Tni中は予め定めた初期電極マイナス電流Iniを通電する。ここで、乗算値比率Rnpを、初期電極マイナス期間Tniと初期電極マイナス電流Iniとの乗算値Tni×Ini及び初期電極プラス期間Tpiと初期電極プラス電流Ipiとの乗算値Tpi×Ipiによって、乗算値比率Rnp=(Tni×Ini)/(Tpi×Ipi)として定義する。図3は、この乗算値比率Rnpとアークスタート時の電極消耗量及びアーク切れ発生回数との関係を示す図である。同図は溶接電流平均値100Aにおいてアーク発生時間1秒で100回のアークスタートを行ったときの電極消耗量及びアーク切れ発生回数を測定したものである。同図に示すように、乗算値比率Rnpが約0.6未満では電極消耗量が大きく増加する。また、乗算値比率Rnpが約1.6を超えると、アーク切れの発生回数が大きく増加する。したがって、アークスタート時の電極消耗量を少なくし、かつ、アーク切れの発生を抑制するためには、乗算値比率Rnpは0.6〜1.6の範囲内にある必要がある。この原因についてはアークスタート時の非消耗電極の温度上昇が大きく影響している。すなわち、乗算値比率Rnpが上記適正範囲未満になると、非消耗電極が必要以上に加熱されて温度が高くなり過ぎて、その結果電極消耗量が増加する。他方、乗算値比率Rnpが上記適正範囲を超えると、非消耗電極の温度が低くなり過ぎて非消耗電極からの電子放出がしにくくなり、その結果アーク切れが発生しやすくなる。同図は溶接電流平均値が100Aの場合であるが、これ以外の場合でも同様の傾向にある。非消耗電極の温度上昇については後述する図4〜6において詳細に説明する。
(2) Initial electrode minus period Tni at times t2 to t3
At time t2, the polarity is switched to the electrode negative polarity EN, and a predetermined initial electrode negative current Ini is applied during a predetermined initial electrode negative period Tni. Here, the multiplication value ratio Rnp is multiplied by the multiplication value Tni × Ini of the initial electrode minus period Tni and the initial electrode minus current Ini and the multiplication value Tpi × Ipi of the initial electrode plus period Tpi and the initial electrode plus current Ipi. The ratio is defined as Rnp = (Tni × Ini) / (Tpi × Ipi). FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the multiplication value ratio Rnp, the amount of electrode consumption at the time of arc start, and the number of occurrences of arc breakage. The figure shows the measurement of the amount of electrode wear and the number of arc breaks when the arc start is performed 100 times with an arc generation time of 1 second at an average welding current value of 100A. As shown in the figure, when the multiplication value ratio Rnp is less than about 0.6, the electrode consumption increases greatly. On the other hand, when the multiplication value ratio Rnp exceeds about 1.6, the number of occurrences of arc breaks greatly increases. Therefore, the multiplication value ratio Rnp needs to be within the range of 0.6 to 1.6 in order to reduce the amount of electrode consumption at the time of arc start and to suppress the occurrence of arc breakage. About this cause, the temperature rise of the non-consumable electrode at the time of an arc start has influenced greatly. That is, when the multiplication value ratio Rnp is less than the appropriate range, the non-consumable electrode is heated more than necessary and the temperature becomes too high, resulting in an increase in electrode consumption. On the other hand, when the multiplication value ratio Rnp exceeds the appropriate range, the temperature of the non-consumable electrode becomes too low to make it difficult for electrons to be emitted from the non-consumable electrode, and as a result, arc breakage is likely to occur. The figure shows the case where the welding current average value is 100 A, but the same tendency is observed in other cases. The temperature rise of the non-consumable electrode will be described in detail in FIGS.

(3)時刻t3以降の期間
時刻t3において定常の溶接電流の通電に移行し、時刻t3〜t4の電極プラス期間Tp中の電極プラス電流Ipの通電及び時刻t4〜t5の電極マイナス期間Tn中の電極マイナス電流Inの通電を繰り返す。
(3) Period after time t3 At time t3, the process shifts to normal energization of welding current, energization of electrode plus current Ip during electrode plus period Tp at times t3 to t4, and electrode minus period Tn at times t4 to t5. The energization of the electrode negative current In is repeated.

図4は、上述した乗算値比率Rnpが上記の適正範囲にあるときの溶接電流Iw及び非消耗電極の温度Etの時間変化を示す図である。同図(A)に示すように、時刻t1でアークスタートした後に初期電極プラス電流Ipiの通電によって初期クリーニング領域が形成されると共に、同図(B)に示すように、非消耗電極の温度は急上昇してEt1に達する。時刻t2において電極マイナス極性ENに切り換わり初期電極マイナス電流Iniが通電すると、非消耗電極から電子が放出されるためにエネルギーが奪われて非消耗電極の温度は降下してEt2になる。これ以降も電極プラス期間Tp中は温度は上昇し、電極マイナス期間Tn中は降下する。このときに、乗算値比率Rnpが適正範囲内であれば温度Et2が適正範囲内になるのでそれ以降の温度も適正範囲内で変化する。この結果、非消耗電極の温度が高くなり過ぎることによる電極消耗量の増加は生じず、反対に低くなり過ぎることによるアーク切れも発生しない良好な溶接品質を得ることができる。   FIG. 4 is a diagram illustrating temporal changes in the welding current Iw and the temperature Et of the non-consumable electrode when the above-described multiplication value ratio Rnp is in the above-described appropriate range. As shown in FIG. 6A, after the arc start at time t1, an initial cleaning region is formed by energizing the initial electrode plus current Ipi, and as shown in FIG. It rises rapidly and reaches Et1. When the negative electrode EN is switched to the negative polarity EN at time t2 and the initial electrode negative current Ini is energized, electrons are released from the non-consumable electrode, so that energy is lost and the temperature of the non-consumable electrode drops to Et2. Thereafter, the temperature rises during the electrode plus period Tp and falls during the electrode minus period Tn. At this time, if the multiplication value ratio Rnp is within the proper range, the temperature Et2 is within the proper range, and the subsequent temperatures also change within the proper range. As a result, it is possible to obtain a good welding quality in which the amount of electrode consumption does not increase due to the temperature of the non-consumable electrode becoming too high, and on the contrary, arc breakage due to being too low is not generated.

図5は、乗算値比率Rnpが適正範囲よりも小さいときの溶接電流Iw及び非消耗電極の温度Etの時間変化を示す図である。同図では、初期電極プラス電流Ipi及び初期電極プラス期間Tpiは上述した図4と同一である。乗算値比率Rnpを変化させるために初期電極マイナス電流Iniは変えずに初期電極マイナス期間Tniだけを短くした場合である。もちろん初期電極マイナス電流Iniも変えて乗算値比率Rnpを変化させてもよい。   FIG. 5 is a diagram showing temporal changes in the welding current Iw and the temperature Et of the non-consumable electrode when the multiplication value ratio Rnp is smaller than the appropriate range. In this figure, the initial electrode plus current Ipi and the initial electrode plus period Tpi are the same as those in FIG. 4 described above. This is a case where only the initial electrode minus period Tni is shortened without changing the initial electrode minus current Ini in order to change the multiplication value ratio Rnp. Of course, the multiplication ratio Rnp may be changed by changing the initial electrode minus current Ini.

同図において温度Et1は図4と同一であるが、温度Et3は初期電極マイナス期間Tniが短くなっているので図4の温度Et2よりも高くなる。この結果、非消耗電極の温度が高くなり過ぎるためにアークスタート時の電極消耗量が増加する。この状態が上述した図3の乗算値比率Rnp<0.6の状態となる。   In FIG. 4, the temperature Et1 is the same as that in FIG. 4, but the temperature Et3 is higher than the temperature Et2 in FIG. 4 because the initial electrode minus period Tni is shorter. As a result, since the temperature of the non-consumable electrode becomes too high, the amount of electrode consumption at the time of arc start increases. This state is the state of the multiplication value ratio Rnp <0.6 in FIG. 3 described above.

また図6は、乗算値比率Rnpが適正範囲よりも大きいときの溶接電流Iw及び非消耗電極の温度Etの時間変化を示す図である。同図では、初期電極プラス電流Ipi及び初期電極プラス期間Tpiは上述した図4と同一である。乗算値比率Rnpを変化させるために初期電極マイナス電流Iniは変えずに初期電極マイナス期間Tniだけを長くした場合である。もちろん初期電極マイナス電流Iniも変えて乗算値比率Rnpを変化させてもよい。   FIG. 6 is a diagram showing temporal changes in the welding current Iw and the temperature Et of the non-consumable electrode when the multiplication value ratio Rnp is larger than the appropriate range. In this figure, the initial electrode plus current Ipi and the initial electrode plus period Tpi are the same as those in FIG. 4 described above. This is a case where only the initial electrode minus period Tni is lengthened without changing the initial electrode minus current Ini in order to change the multiplication value ratio Rnp. Of course, the multiplication ratio Rnp may be changed by changing the initial electrode minus current Ini.

同図において温度Et1は図4と同一であるが、温度Et4は初期電極マイナス期間Tniが長くなっているので図4の温度Et2よりも低くなる。この結果、非消耗電極の温度が低くなり過ぎるために電極マイナス極性における電子放出がされにくくなりアーク切れが発生しやすくなる。この状態が上述した図3の乗算値比率Rnp>1.6の状態となる。   In FIG. 4, the temperature Et1 is the same as that in FIG. 4, but the temperature Et4 is lower than the temperature Et2 in FIG. 4 because the initial electrode minus period Tni is longer. As a result, since the temperature of the non-consumable electrode becomes too low, it is difficult for electrons to be emitted in the negative polarity of the electrode, and arc breakage is likely to occur. This state is the state of the multiplication value ratio Rnp> 1.6 in FIG.

上述したように、アークスタート時の電極消耗量を少なくし、かつ、アーク切れの発生を抑制するためには、乗算値比率Rnpが上記の適正範囲になるように初期電極マイナス電流Ini及び初期電極マイナス期間Tniを設定する必要がある。   As described above, the initial electrode minus current Ini and the initial electrode are set so that the multiplication ratio Rnp is within the above-described range in order to reduce the amount of electrode consumption at the time of arc start and to suppress the occurrence of arc breakage. It is necessary to set the minus period Tni.

図7は、本発明を実施するための溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各回路について説明する。   FIG. 7 is a block diagram of a welding power source for carrying out the present invention. Hereinafter, each circuit will be described with reference to FIG.

インバータ回路INVは、商用交流電源AC(3相200V等)を入力として、後述する電流誤差増幅信号Eiに従ってインバータ制御を行い高周波交流を出力する。高周波変圧器INTは、上記の高周波交流をアーク負荷に適した電圧値に降圧する。整流器D1〜D4は、降圧された高周波交流を整流して直流出力に変換する。電極プラストランジスタPTRは、電極プラス駆動信号Pdrによって電極プラス期間中導通する。電極マイナストランジスタNTRは、電極マイナス駆動信号Ndrによって電極マイナス期間中導通する。リアクトルWLは、溶接電流Iwを平滑する。溶接トーチ4の先端に取り付けられた非消耗電極1と母材2との間にアーク3が発生する。   The inverter circuit INV receives a commercial AC power supply AC (three-phase 200 V or the like) as an input, performs inverter control according to a current error amplification signal Ei described later, and outputs a high-frequency AC. The high frequency transformer INT steps down the high frequency alternating current to a voltage value suitable for an arc load. The rectifiers D1 to D4 rectify the stepped-down high frequency alternating current and convert it into a direct current output. The electrode plus transistor PTR is turned on during the electrode plus period by the electrode plus drive signal Pdr. The electrode minus transistor NTR is turned on during the electrode minus period by the electrode minus drive signal Ndr. Reactor WL smoothes welding current Iw. An arc 3 is generated between the non-consumable electrode 1 attached to the tip of the welding torch 4 and the base material 2.

電流検出回路IDは、交流の溶接電流Iwを検出して絶対値に変換し、電流検出信号Idを出力する。電流通電判別回路CDは、アークスタートし溶接電流Iwが通電したことを上記の電流検出信号Idによって判別してHighレベルとなる電流通電判別信号Cdを出力する。電極プラス期間設定回路TPSは、上記の電流通電判別信号CdがHighレベルになってから1回目は予め定めた初期電極プラス期間となり2回目以降は予め定めた定常の電極プラス期間となる電極プラス期間設定信号Tpsを出力する。電極マイナス期間設定回路TNSは、上記の電流通電判別信号CdがHighレベルになってから1回目目は予め定めた初期電極マイナス期間となり2回目以降は予め定めた定常の電極マイナス期間となる電極マイナス期間設定信号Tnsを出力する。極性切換信号タイマ回路TMは、上記の電極プラス期間設定信号Tpsによって定まる期間中はHighレベルとなり、上記の電極マイナス期間設定信号Tnsによって定まる期間中はLowレベルとなる極性切換信号Tmを出力する。駆動回路DRは、上記の極性切換信号TmがHighレベルのときは電極プラストランジスタPTRを導通させる電極プラス駆動信号Pdrを出力し、Lowレベルのときは電極マイナストランジスタNTRを導通させる電極マイナス駆動信号Ndrを出力する。   The current detection circuit ID detects an AC welding current Iw, converts it to an absolute value, and outputs a current detection signal Id. The current energization determination circuit CD determines that the arc starts and the welding current Iw is energized based on the current detection signal Id, and outputs a current energization determination signal Cd which becomes a high level. The electrode plus period setting circuit TPS has an electrode plus period that becomes a predetermined initial electrode plus period for the first time after the current energization determination signal Cd becomes High level and becomes a predetermined steady electrode plus period for the second time and thereafter. The setting signal Tps is output. The electrode minus period setting circuit TNS has an electrode minus which becomes a predetermined initial electrode minus period for the first time after the current energization determination signal Cd becomes High level and becomes a predetermined steady electrode minus period for the second time and thereafter. A period setting signal Tns is output. The polarity switching signal timer circuit TM outputs a polarity switching signal Tm which is at a high level during a period determined by the electrode plus period setting signal Tps and is at a low level during a period determined by the electrode minus period setting signal Tns. The drive circuit DR outputs an electrode plus drive signal Pdr for conducting the electrode plus transistor PTR when the polarity switching signal Tm is at a high level, and an electrode minus drive signal Ndr for conducting the electrode minus transistor NTR when the polarity switching signal Tm is at a low level. Is output.

電極プラス電流設定回路IPSは、上記の電流通電判別信号CdがHighレベルになってから1回目目は予め定めた初期電極プラス電流となり2回目以降は予め定めた定常の電極プラス電流となる電極プラス電流設定信号Ipsを出力する。電極マイナス電流設定回路INSは、上記の電流通電判別信号CdがHighレベルになってから1回目目は予め定めた初期電極マイナス電流となり2回目以降は予め定めた定常の電極マイナス電流となる電極マイナス電流設定信号Insを出力する。電流設定切換回路SIは、上記の極性切換信号Tmを入力し、Highレベルのときはa側に切り換わり上記の電極プラス電流設定信号Ipsを電流制御設定信号Iscとして出力し、Lowレベルのときはb側に切り換わり上記の電極マイナス電流設定信号Insを電流制御設定信号Iscとして出力する。電流誤差増幅回路EIは、上記の電流制御設定信号Iscと上記の電流検出信号Idとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Eiを出力する。この結果、電流制御設定信号Iscに従って図1で上述した電流波形の溶接電流Iwが通電する。   The electrode plus current setting circuit IPS has a predetermined initial electrode plus current for the first time after the current energization determination signal Cd becomes High level, and an electrode plus which becomes a predetermined steady electrode plus current for the second time and thereafter. The current setting signal Ips is output. The electrode minus current setting circuit INS has an electrode minus which becomes a predetermined initial electrode minus current for the first time after the current energization determination signal Cd becomes High level and becomes a predetermined steady electrode minus current for the second time and thereafter. The current setting signal Ins is output. The current setting switching circuit SI receives the polarity switching signal Tm and switches to the a side when the signal is at the high level, and outputs the electrode plus current setting signal Ips as the current control setting signal Isc, and when the signal is at the low level. Switch to the b side and output the electrode minus current setting signal Ins as the current control setting signal Isc. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the current control setting signal Isc and the current detection signal Id, and outputs a current error amplification signal Ei. As a result, the welding current Iw having the current waveform described above with reference to FIG. 1 is applied according to the current control setting signal Isc.

図8は、上述した図7において初期電極プラス電流Ipi、初期電極プラス期間Tpi、初期電極マイナス電流Ini及び初期電極マイナス期間Tniの設定方法を示すフローチャートである。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 8 is a flowchart showing a method for setting the initial electrode plus current Ipi, the initial electrode plus period Tpi, the initial electrode minus current Ini, and the initial electrode minus period Tni in FIG. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

ステップST1において、ワークに適した定常の電極プラス電流Ip、定常の電極プラス期間Tp、定常の電極マイナス電流In及び定常の電極マイナス期間Tnを設定する。ステップST2において、上記のIp、Tp、In及びTnから溶接電流平均値を算出する。上述したように、Ip=Inの場合には溶接電流平均値はIp及びInと等しくなる。ステップST3において、上記の溶接電流平均値を入力として、図2で上述したように予め定めた関数によって初期電極プラス電流Ipi及び初期電極プラス期間Tpiを算出する。ステップST4において、上記のIpi及びTpiを入力として、乗算値比率Rnpが所定値になるように予め定めた関数によって初期電極マイナス電流Ini及び初期電極マイナス期間Tniを算出する。例えば、Ipi=Iniとし、乗算値比率Rnp=1.2(0.6〜1.6の範囲内の値)とすると、Tni=Tpi×1.2によって算出することができる。また、Tni=Tpiとすると、Ini=Ipi×1.2によって算出することができる。   In step ST1, a steady electrode plus current Ip, a steady electrode plus period Tp, a steady electrode minus current In, and a steady electrode minus period Tn suitable for the workpiece are set. In step ST2, the welding current average value is calculated from Ip, Tp, In and Tn. As described above, when Ip = In, the welding current average value is equal to Ip and In. In step ST3, the average value of the welding current is input, and the initial electrode plus current Ipi and the initial electrode plus period Tpi are calculated by a predetermined function as described above with reference to FIG. In step ST4, the above-mentioned Ipi and Tpi are input, and the initial electrode minus current Ini and the initial electrode minus period Tni are calculated by a predetermined function so that the multiplication value ratio Rnp becomes a predetermined value. For example, if Ipi = Ini and the multiplication value ratio Rnp = 1.2 (value in the range of 0.6 to 1.6), it can be calculated by Tni = Tpi × 1.2. When Tni = Tpi, it can be calculated by Ini = Ipi × 1.2.

本発明の実施の形態に係る交流TIG溶接のアークスタート方法を示す電流波形図である。It is an electric current waveform diagram which shows the arc start method of the alternating current TIG welding which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る溶接電流平均値と初期電極プラス電流Ipi及び初期電極プラス期間Tpiとの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the welding current average value which concerns on embodiment of this invention, initial electrode plus electric current Ipi, and initial electrode plus period Tpi. 本発明の実施の形態に係る乗算値比率Rnpとアークスタート時の電極消耗量及びアーク切れ発生回数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the multiplication value ratio Rnp which concerns on embodiment of this invention, the amount of electrode consumption at the time of an arc start, and the frequency | count of occurrence of arc breakage. 本発明の実施の形態において、乗算値比率Rnpが適正値のときの溶接電流Iw及び非消耗電極の温度Etの時間変化を示す図である。In embodiment of this invention, it is a figure which shows the time change of the welding current Iw and the temperature Et of a non-consumable electrode when the multiplication value ratio Rnp is an appropriate value. 本発明の実施の形態において、乗算値比率Rnpが適正値よりも小さい値のときの溶接電流Iw及び非消耗電極の温度Etの時間変化を示す図である。In embodiment of this invention, it is a figure which shows the time change of the welding current Iw and the temperature Et of a non-consumable electrode when the multiplication value ratio Rnp is a value smaller than an appropriate value. 本発明の実施の形態において、乗算値比率Rnpが適正値よりも大きい値のときの溶接電流Iw及び非消耗電極の温度Etの時間変化を示す図である。In embodiment of this invention, it is a figure which shows the time change of the welding current Iw and the temperature Et of a non-consumable electrode when the multiplication value ratio Rnp is a value larger than an appropriate value. 本発明を実施するための溶接電源のブロック図である。It is a block diagram of the welding power supply for implementing this invention. 図7の溶接電源において、初期電極プラス電流Ipi、初期電極プラス期間Tpi、初期電極マイナス電流Ini及び初期電極マイナス期間Tniの設定方法を示すフローチャートである。8 is a flowchart showing a method for setting an initial electrode plus current Ipi, an initial electrode plus period Tpi, an initial electrode minus current Ini, and an initial electrode minus period Tni in the welding power source of FIG. 従来技術における交流TIG溶接の定常状態での電流波形図である。It is a current waveform figure in the steady state of the alternating current TIG welding in a prior art. 従来技術における交流TIG溶接のアークスタート時の電流波形図である。It is a current waveform figure at the time of the arc start of the alternating current TIG welding in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 非消耗電極
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
CD 電流通電判別回路
Cd 電流通電判別信号
D1〜D4 整流器
DR 駆動回路
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
EN 電極マイナス極性
EP 電極プラス極性
Et 非消耗電極の温度
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
In (定常の)電極マイナス電流
Ini 初期電極マイナス電流
INS 電極マイナス電流設定回路
Ins 電極マイナス電流設定信号
INT 高周波変圧器
INV インバータ回路
Ip (定常の)電極プラス電流
Ipi 初期電極プラス電流
IPS 電極プラス電流設定回路
Ips 電極プラス電流設定信号
Isc 電流制御設定信号
Iw 溶接電流
Ndr 電極マイナス駆動信号
NTR 電極マイナストランジスタ
Pdr 電極プラス駆動信号
PTR 電極プラストランジスタ
Rnp 乗算値比率
SI 電流設定切換回路
Ti 初期期間
TM 極性切換信号タイマ回路
Tm 極性切換信号
Tn (定常の)電極マイナス期間
Tni 初期電極マイナス期間
TNS 電極マイナス期間設定回路
Tns 電極マイナス期間設定信号
Tp (定常の)電極プラス期間
Tpi 初期電極プラス期間
TPS 電極プラス期間設定回路
Tps 電極プラス期間設定信号
WL リアクトル

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Non-consumable electrode 2 Base material 3 Arc 4 Welding torch CD Current energization discrimination circuit Cd Current energization discrimination signal D1-D4 Rectifier DR Drive circuit EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal EN Electrode minus polarity EP Electrode plus polarity Et Non-consumption Electrode temperature ID Current detection circuit Id Current detection signal In (steady) electrode minus current Ini Initial electrode minus current INS Electrode minus current setting circuit Ins Electrode minus current setting signal INT High frequency transformer INV Inverter circuit Ip (steady) electrode plus Current Ipi Initial electrode plus current IPS Electrode plus current setting circuit Ips Electrode plus current setting signal Isc Current control setting signal Iw Welding current Ndr Electrode minus drive signal NTR Electrode minus transistor Pdr Electrode plus drive signal PTR Electrode plus transistor Rnp Multiplication value ratio SI Current Setting Constant switching circuit Ti initial period TM polarity switching signal timer circuit Tm polarity switching signal Tn (steady) electrode minus period Tni initial electrode minus period TNS electrode minus period setting circuit Tns electrode minus period setting signal Tp (steady) electrode plus period Tpi Initial electrode plus period TPS Electrode plus period setting circuit Tps Electrode plus period setting signal WL Reactor

Claims (1)

電極プラス極性でアークスタートした後に、電極プラス極性で予め定めた初期電極プラス期間中は予め定めた初期電極プラス電流を通電し、続いて電極マイナス極性に切り換えて予め定めた初期電極マイナス期間中は予め定めた初期電極マイナス電流を通電し、続いて定常の電極プラス期間中の定常の電極プラス電流及び定常の電極マイナス期間中の定常の電極マイナス電流を繰り返して通電する交流TIG溶接のアークスタート方法において、
アークスタート直後に母材表面に適正な初期クリーニング領域を形成するために前記定常の電極プラス電流よりも大きな値の前記初期電極プラス電流及び前記初期電極プラス期間を溶接電流の平均値に応じて変化させ、かつ、前記初期電極マイナス期間と前記初期電極マイナス電流との乗算値が前記初期電極プラス期間と前記初期電極プラス電流との乗算値の0.6〜1.6の範囲内にあることを特徴とする交流TIG溶接のアークスタート方法。

After starting the arc with the positive polarity of the electrode, energize the predetermined initial electrode positive current during the predetermined initial electrode positive period with the positive electrode polarity, and then switch to the negative polarity with the electrode during the predetermined initial electrode negative period. Arc starting method of AC TIG welding in which a predetermined initial electrode minus current is energized, and then a steady electrode plus current during a steady electrode plus period and a steady electrode minus current during a steady electrode minus period are repeatedly energized In
Immediately after the arc start, in order to form an appropriate initial cleaning region on the surface of the base material, the initial electrode plus current and the initial electrode plus period which are larger than the steady electrode plus current are changed according to the average value of the welding current. And the multiplication value of the initial electrode minus period and the initial electrode minus current is within the range of 0.6 to 1.6 of the multiplication value of the initial electrode plus period and the initial electrode plus current. An arc start method for AC TIG welding that is characterized.

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