(57)【要約】【課題】スパッタ発生量を抑制しつつ、高効率溶接を行うことが可能なＧＭＡ溶接方法を提供すること。【解決手段】シールドガスＳＧ中を溶接母材ＷＰに向けてワイヤＷを送給しつつ、ワイヤＷに接触させた第１コンタクトチップ２と溶接母材ＷＰとの間にアーク電圧を印加することによりアークＡｃを発生させる、ＧＭＡ溶接方法であって、第１コンタクトチップ２と溶接母材ＷＰとの間にパルス電流としての第１ＧＭＡ溶接電流Ｉｗａを流すとともに、ワイヤＷに接触させた第２コンタクトチップ３と溶接母材ＷＰとの間に、その電流値が一定値に制御された一定電流として第２ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｂを流す。これにより、ワイヤＷのスムーズな溶滴移行とアークＡｃの長さの適正化が可能であり、スパッタ飛散量が少ない安定した高効率溶接を行うことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドガス中を溶接対象材に向けてワイヤを送給しつつ、
上記ワイヤに接触させた接触電極と上記溶接対象材との間にアーク電圧を印加することによりアークを発生させる、ＧＭＡ溶接方法であって、
上記接触電極と上記溶接対象材との間にパルス電流を流すとともに、
上記ワイヤに接触させた追加の接触電極と上記溶接対象材との間に、その電流値が一定値に制御された一定電流を流すことを特徴とする、ＧＭＡ溶接方法。
【請求項２】
上記追加の接触電極は、上記接触電極よりも上記溶接対象材に近い位置において上記ワイヤと接触している、請求項１に記載のＧＭＡ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドガス内を送られるワイヤを消耗電極として用いるＧＭＡ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、Ａｒなどのシールドガス中において消耗電極としてのワイヤを送給しながらこのワイヤの先端からアークを発生させるＧＭＡ溶接が提案されている。このＧＭＡ溶接方法においては、ワイヤの溶融量とアーク長を所望の大きさにバランスさせることが、たとえばスパッタ飛散が少ない、安定した溶接を実現するために重要である。
【０００３】
図２は、従来のＧＭＡ溶接方法に用いられる溶接装置の一例を示している（たとえば、特許文献１）。同図に示された溶接装置Ｘは、シールドノズル９１および複数のコンタクトチップ９２を備える溶接トーチＹ、ＧＭＡ溶接電源ＰＳを備えている。複数のコンタクトチップ９２は、それぞれに貫通孔が設けられており、これらが整列するように配置されている。これらの貫通孔には、送給速度Ｆｗで送給されるワイヤＷが挿通される。複数のコンタクトチップ９２は、ＧＭＡ溶接電源ＰＳに接続されている。ＧＭＡ溶接電源ＰＳからは、アークＡｃを発生させるためのアーク電流Ｉｗが供給される。シールドノズル９１と複数のコンタクトチップ９２との間には、ＡｒなどのシールドガスＳＧが供給される。
【０００４】
この溶接方法においては、複数のコンタクトチップ９２のいずれか１つを用いて、ワイヤＷから溶接母材ＷＰへとアーク電流Ｉｗを供給する。これにより、ワイヤＷに生じるジュール熱の大きさを調節することが可能であり、ワイヤＷの溶融量とアークＡｃの長さとを所望の大きさに調節することが意図されている。このような構成は、特許文献２に記載されたような、消耗電極から発生する消耗電極アークと、この消耗電極アークを包むようにして非消耗電極から発生する非消耗電極アークとを用いるプラズマＧＭＡ溶接方法にも適用することができる。
【０００５】
しかしながら、溶接速度やワイヤＷの送給速度Ｆｗが比較的速い、いわゆる高効率溶接においては、ワイヤＷの溶融量がさらに多くなる。ワイヤＷの溶融量が多くなるほど、アークＡｃの長さを所望の大きさに調整することが困難となる。その結果、スパッタの発生量が多くなるなど、溶接が不安定となるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５２−７８４６号公報
【特許文献２】特開２００８−２２９６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、スパッタ発生量を抑制しつつ、高効率溶接を行うことが可能なＧＭＡ溶接方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によって提供されるＧＭＡ溶接方法は、シールドガス中を溶接対象材に向けてワイヤを送給しつつ、上記ワイヤに接触させた接触電極と上記溶接対象材との間にアーク電圧を印加することによりアークを発生させる、ＧＭＡ溶接方法であって、上記接触電極と上記溶接対象材との間にパルス電流を流すとともに、上記ワイヤに接触させた追加の接触電極と上記溶接対象材との間に、その電流値が一定値に制御された一定電流を流すことを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、上記ワイヤのスムーズな溶滴移行と上記アークの長さの適正化が可能であり、スパッタ飛散量が少ない安定した高効率溶接を行うことができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記追加の接触電極は、上記接触電極よりも上記溶接対象材に近い位置において上記ワイヤと接触している。このような構成によれば、上記ワイヤに過大なジュール熱が発生することを回避するのに適している。
【００１１】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るＧＭＡ溶接方法の一例を示すシステム構成図である。
【図２】従来のＧＭＡ溶接方法の一例を示すシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係るＧＭＡ溶接方法に用いられる溶接装置の一例を示している。本実施形態の溶接装置Ａは、溶接トーチＢ、第１ＧＭＡ溶接電源ＰＳＡ、第２ＧＭＡ溶接電源ＰＳＢ、送給ローラＲｗ、および送給モータＷＭを備えている。
【００１５】
溶接トーチＢは、シールドガスノズル１内に、第１コンタクトチップ２および第２コンタクトチップ３が同心軸上に配置された構造とされている。溶接トーチＢは、通常ロボット（図示略）によって保持された状態で、溶接母材ＷＰに対して移動させられる。
【００１６】
第１コンタクトチップ２は、たとえばＣｕまたはＣｕ合金製であり、貫通孔２１が設けられている。貫通孔２１には、消耗電極としてのワイヤＷが送給される。第２コンタクトチップ３は、略円筒状であり、たとえば図示しない水冷機構を有するＣｕまたはＣｕ合金製である。第２コンタクトチップ３には、貫通孔３１が設けられている。貫通孔２１および貫通孔３１は、それぞれの内面がワイヤＷと擦れ合う寸法とされている。貫通孔３１は、貫通孔２１よりもワイヤＷの送給方向先端寄りに位置している。ワイヤＷは、送給モータＷＭを駆動源とする送給ローラＲｗによって送給される。
【００１７】
シールドガスノズル１は、略円筒状であり、たとえば図示しない水冷機構を有するＣｕまたはＣｕ合金製である。シールドガスノズル１には、開口１１が設けられている。シールドガスノズル１と第２コンタクトチップ３との間には、たとえばＡｒなどのシールドガスＳＧが供給される。このシールドガスＳＧは、開口１１から噴出する。この噴出するシールドガスＳＧ内をワイヤＷが送給される。
【００１８】
第１ＧＭＡ溶接電源ＰＳＡは、第１コンタクトチップ２を介してワイヤＷと溶接母材ＷＰとの間に、第１ＧＭＡ溶接電圧Ｖｗａを印加することにより、パルス電流としての第１ＧＭＡ溶接電流Ｉｗａを流すための電源である。また、第１ＧＭＡ溶接電源ＰＳＡからは、送給モータＷＭに対して送給制御信号ＦＣが送られる。第１ＧＭＡ溶接電源ＰＳＡから第１ＧＭＡ溶接電圧Ｖｗａが印加されるときは、ワイヤＷが＋側とされる。
【００１９】
第２ＧＭＡ溶接電源ＰＳＢは、第２コンタクトチップ３を介してワイヤＷと溶接母材ＷＰとの間に、第２ＧＭＡ溶接電圧Ｖｗｂを印加することにより、一定電流としての第２ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｂを流すための電源である。第２ＧＭＡ溶接電源ＰＳＢから第２ＧＭＡ溶接電圧Ｖｗｂが印加されるときは、ワイヤＷが＋側とされる。
【００２０】
本実施形態においては、送給速度Ｆｗが１０ｍ／ｍｉｎ程度の高効率溶接を行う。この場合、第１ＧＭＡ溶接電圧Ｖｗａが３０Ｖ程度、パルス電流である第１ＧＭＡ溶接電流Ｉｗａの周波数が２００Ｈｚ、ベース電流値が５０〜６０Ａ、ピーク電流値が４５０〜４６０Ａ、平均電流値が１８０Ａ程度である。一方、第２ＧＭＡ溶接電圧Ｖｗｂが３０Ｖ程度、電流値が一定である第２ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｂが１００Ａ程度である。
【００２１】
次に、本実施形態のＧＭＡ溶接方法の作用について説明する。
【００２２】
第１ＧＭＡ溶接電流Ｉｗａと第２ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｂを合計した平均電流値は、２８０Ａ程度である。仮にパルス電流のみを平均電流値２８０Ａ程度で供給した場合、ワイヤＷの適切な溶滴移行を実現するためには、周波数を２８０〜３００Ｈｚ程度に設定することが一般的である。この条件で溶接した場合、送給速度Ｆｗ１０ｍ／ｍｉｎ程度の高効率溶接は可能であるが、スパッタの飛散量が１〜２ｇ／ｍｉｎ程度と過大となる。
【００２３】
これに対し、発明者らの試験によれば、本実施形態においては、スパッタの飛散量は０．５ｇ／ｍｉｎ程度と、ごく少量に抑えられた。これは、平均電流値の合計が２８０Ａ程度であるにもかかわらず、第１ＧＭＡ溶接電流Ｉｗａの周波数が２００Ｈｚ程度と比較的低いことが一因であると考えられる。このような安定した溶接は、パルス電流としての第１ＧＭＡ溶接電流Ｉｗａだけでなく、一定電流としての第２ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｂを重畳的に流すことによってワイヤＷの適切な溶滴移行を実現しつつ、ワイヤＷに供給するエネルギー量を高めることにより、はじめて実現可能である。
【００２４】
また、第２コンタクトチップ３を第１コンタクトチップ２よりもワイヤＷの先端寄りにおいてワイヤＷと接触させることは、第２ＧＭＡ溶接電流ＩｗｂによってワイヤＷに過大なジュール熱が発生することを回避するのに適している。
【００２５】
本発明に係るＧＭＡ溶接方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＧＭＡ溶接方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００２６】
本発明に係るＧＭＡ溶接方法としては、上述した消耗電極アークのみを発生させるものに限定されず、たとえば消耗電極アークと、これを囲む非消耗電極アークとを発生させる、いわゆるプラズマＧＭＡ溶接方法に適用してもよい。
【符号の説明】
【００２７】
Ａ      溶接装置
Ａｃ    アーク
Ｂ      溶接トーチ
ＦＣ    送給制御信号
Ｆｗ    送給速度
Ｉｗａ  第１ＧＭＡ溶接電流
Ｉｗｂ  第２ＧＭＡ溶接電流
ＰＳＡ  第１ＧＭＡ溶接電源
ＰＳＢ  第２ＧＭＡ溶接電源
Ｒｗ    送給ローラ
Ｗ      ワイヤ
ＷＭ    送給モータ
ＷＰ    溶接母材（溶接対象材）
１      シールドノズル
２      第１コンタクトチップ（接触電極）
３      第２コンタクトチップ（追加の接触電極）
【図１】
2010194566.tif 000003
【図２】
2010194566.tif 000004