等离子-mig焊接方法及焊炬的制作方法

等离子-mig焊接方法及焊炬的制作方法
【专利摘要】提供一种不依赖于MIG焊接电源的控制就能够减少飞溅量的等离子-MIG焊接方法及焊炬。等离子-MIG焊接方法是使用了等离子-MIG焊接装置的焊接方法，该等离子-MIG焊接装置通过将等离子焊炬部和MIG焊炬(9)以互不相同的朝向分离规定距离地配置而形成，该等离子焊炬部包括等离子喷嘴及等离子电极，该MIG焊炬(9)包括MIG焊嘴及焊丝(10)，所述等离子-MIG焊接方法的特征在于，使等离子电弧(21)相对于焊丝(10)的前端部分局部地重叠而进行加热，在促进了焊丝(10)的熔融的状态下，在作为消耗电极的焊丝(10)的前端(11)与工件(W)之间以不发生短路的方式进行MIG焊接。
【专利说明】等离子-MIG焊接方法及焊炬

【技术领域】
[0001]本发明涉及通过等离子对消耗电极式焊接进行辅助的技术，尤其是涉及等离子-MIG焊接方法及焊炬。

【背景技术】
[0002]以往，已知有MIG焊接方法(metal inert gas welding)。如图6所示，以往的典型的MIG焊炬具备MIG焊嘴101、在该焊嘴内穿过的焊丝102、保护喷嘴103。并且，例如从作为直流电源的未图示的MIG用焊接电源经由供电用的MIG焊嘴101向作为消耗电极的焊丝102供给电力而产生电弧(MIG电弧)104。此时，向MIG焊嘴101与保护喷嘴103之间供给氩等保护气体105。如图6所示，MIG焊嘴101和保护喷嘴103的中心轴一致(同轴)，MIG焊嘴101和保护喷嘴103的前端侧与工件W的表面对置。S卩，MIG焊嘴101的前端侧向下，当作为焊接材料的焊丝102熔融时，熔滴106从前端向大致正下方的工件W的表面落下，使工件W的表面生成熔池107。
[0003]另外，以往，已知有等离子-MIG焊接方法(例如，参照专利文献I)。如图7所示，以往的典型的等离子-MIG焊炬具备用于向作为消耗电极的焊丝210供电的MIG焊嘴201、等离子电极202、等离子喷嘴203及保护喷嘴204。在此，作为中空电极的等离子电极202由被水冷后的导电性构件构成，配设在MIG焊嘴201的外侧。等离子喷嘴203配设在等离子电极202的外侧，保护喷嘴204配设在等离子喷嘴203的外侧。向MIG焊嘴201与等离子电极202之间供给Ar或Ar+C02的混合气体这样的中心气体205，向等离子电极202与等离子喷嘴203之间供给等离子气体(工作气体)206，向等离子喷嘴203与保护喷嘴204之间供给Ar或Ar+C02的混合气体这样的保护气体207。并且，例如从作为直流电源的未图示的MIG用焊接电源经由MIG焊嘴201向焊丝210供给电力来产生MIG电弧208。而且，从未图示的等离子用焊接电源向等离子电极202供给电力而产生等离子电弧209。
[0004]如图7所示，MIG焊嘴201及焊丝210、等离子电极202、等离子喷嘴203、保护喷嘴204的中心轴一致(同轴)，它们的前端侧与工件W的表面对置。即，MIG焊嘴201、等离子电极202、等离子喷嘴203、保护喷嘴204的前端侧向下，当作为焊接材料的焊丝210熔融时，熔滴向大致正下方的工件W的表面落下。而且，由于MIG焊嘴201与等离子电极202同轴，因此如图7所示，以将经由MIG焊嘴201供给的焊丝210、及MIG电弧208包入的方式产生等离子电弧209。而且，由于为同轴，因此为了避免发生电弧回弹，需要将未图示的MIG用焊接电源的正极与MIG焊嘴201连接，并将未图示的等离子用焊接电源的正极与等离子电极202连接。需要说明的是，此时，各电源的负极与工件W连接。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2011-121057号公报
[0008]发明要解决的课题
[0009]通常，在MIG中，产生熔融后的焊丝向周围的飞溅。此时的飞溅量根据熔滴的过渡模型的种类而不同。熔滴的过渡模型例如根据焊接电流的大小而存在区别，已知有约300A以上的大电流区域的喷射过渡、约150A以下的小电流区域的短路过渡、其中间的中电流区域的溶滴过渡等。
[0010]焊接电流的大小的不同例如与作为焊接对象而设想的工件的材质的不同或厚度的不同建立对应。在此，设想例如工件的材质相同且厚度不同的情况。例如，作为船舶、原子能、桥梁、建筑物等所使用的工件，设想例如板厚大约为20?30mm的工件。将它们称为厚板区域的工件。而且，例如，作为机动车等的车身所使用的工件，设想例如板厚为约2_的工件或将几张重叠而为4_左右的工件。将它们称为薄板区域的工件。
[0011]在薄板区域的工件的MIG焊接时，设想大约200A以下的电流区域。该电流区域中的熔滴的过渡模型通常为短路过渡。在熔滴的过渡模型为短路过渡时，提出并进行了如下方法等:通过MIG焊接电源的通电波形控制，来利用焊接电压来检测例如短路的前后的时亥IJ，从而进行调整焊接电流的控制，由此使飞溅量减少。然而，MIG焊接电源的控制带来的飞溅量的减少效果存在界限。


【发明内容】

[0012]因此，在本发明中，其课题在于解决上述的问题，提供一种不依赖于MIG焊接电源的控制，就能够使飞溅量减少的等离子-MIG焊接方法及焊炬。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]为了解决上述课题，本申请诸
【发明者】在等离子-MIG焊接中对熔滴的过渡模型与飞溅量的关系进行了各种研究。其结果是，发现了如下情况:使用MIG焊炬与等离子焊炬部分离而形成为不同轴的焊炬，利用等离子对在MIG焊炬中被供电的焊丝的熔融进行辅助，通过等离子对焊丝进行加热，由此使熔滴不发生短路过渡地从焊丝的前端落下，从而能够减少飞溅。
[0015]为了解决上述课题，本发明的等离子-MIG焊接方法是使用了等离子-MIG焊接装置的焊接方法，该等离子-MIG焊接装置通过将等离子焊炬部和MIG焊炬以互不相同的朝向分离规定距离地配置而形成，该等离子焊炬部包括等离子喷嘴及等离子电极，该MIG焊炬包括MIG焊嘴及焊丝，所述等离子-MIG焊接方法的特征在于，使等离子电弧相对于所述焊丝的前端部分局部地重叠而进行加热，在促进了所述焊丝的熔融的状态下，在作为消耗电极的所述焊丝的前端与被焊接物之间以不发生短路的方式进行MIG焊接。
[0016]由此，在MIG焊炬中，在MIG焊嘴穿过的焊丝的熔融由等离子促进，从而焊丝熔融而产生的熔滴进行空中散布，而不会发生短路。因此，即使实际上供给熔滴的过渡模型成为短路过渡那样的低的MIG焊接电流，对于焊丝的前端部分而言，也能起到好像供给了熔滴的过渡模型成为滴落过渡那样的大小的MIG焊接电流的效果。因此，不依赖于MIG焊接电源的控制，就能够减少飞溅量。
[0017]另外，本发明的等离子-MIG焊接方法优选的是，对所述焊丝从向所述MIG焊炬供给的保护气体的喷嘴的前端突出的突出部分中的一部分即前端部分进行加热。
[0018]由此，不是将焊丝突出的突出部分整体地加热，因此通过适当变更加热的部分，从而能够使焊丝熔融而产生的熔滴的尺寸成为所希望尺寸。因此，通过对焊丝的突出部分中的加热的部分的长度进行管理，能够使熔滴的过渡稳定。
[0019]另外，本发明的等离子-MIG焊接方法优选的是，在所述焊丝的所述突出部分中，对该焊丝的直径的3?10倍的长度的前端部分进行加热。
[0020]由此，焊丝熔融而产生的熔滴的尺寸减小，因此熔滴的过渡稳定。因此，能够有效地减少飞溅量。
[0021]另外，本发明的等离子-MIG焊接方法优选的是，以通过促进所述焊丝的熔融而产生该焊丝的直径的I?2倍的直径的熔滴的方式进行加热。由此，熔滴的尺寸与溶滴过渡的情况相比，减小为大约1/3至1/2，因此熔滴的过渡稳定，能够有效地减少飞溅量。
[0022]另外，本发明的焊炬是在上述任一个等离子-MIG焊接方法中使用的等离子-MIG焊接装置的焊炬，其特征在于，等离子焊炬部和MIG焊炬以互不相同的朝向分离规定距离而配置，该等离子焊炬部包括等离子喷嘴及等离子电极，该MIG焊炬包括MIG焊嘴及焊丝，所述等离子焊炬部和所述MIG焊炬配设在使等离子电弧相对于所述焊丝的前端部分能够局部地重叠的位置，所述等离子焊炬部的中心轴线和所述MIG焊炬的中心轴线以锐角交叉。
[0023]根据上述结构，由于焊炬能够使等离子电弧相对于焊丝的前端部分局部地重叠而进行加热，因此在促进了焊丝的熔融的状态下，在焊丝的前端与被焊接物之间能够以不发生短路的方式进行MIG焊接。
[0024]发明效果
[0025]根据本发明，不依赖于MIG焊接电源的控制，就能够减少飞溅量。

【专利附图】

【附图说明】
[0026]图1是使用了本发明的等离子-MIG焊接方法时的焊丝前端的示意图，(a)表示MIG焊接的开始时的焊丝前端的状态，(b)表示由等离子进行加热的加热开始时的焊丝前端的状态，(c)表示等离子电弧稳定化后的焊丝前端的状态，(d)表示熔融金属从焊丝前端分离的状态。
[0027]图2是焊炬的示意图，(a)表示收纳于焊炬的等离子焊炬部和MIG焊炬，(b)表示用于确定等离子焊炬部相对于MIG焊炬的相对位置及喷嘴的朝向的配置的参数的设计例。
[0028]图3是表示用于实施本发明的等离子-MIG焊接方法的焊接系统的结构的示意图。
[0029]图4是比较例的穿透焊接方法的步骤的说明图，(a)表示挖孔洞工序，(b)表示挖孔洞完成及等离子电弧的消弧，(c)表示填孔洞工序，(d)表示穿透焊接时的MIG焊接电流及等离子焊接电流的时间变化。
[0030]图5是将本发明的等离子-MIG焊接方法适用于穿透焊接时的步骤的说明图，(a)表示挖孔洞工序，(b)表示填孔洞工序，(c)表示穿透焊接时的MIG焊接电流及等离子焊接电流的时间变化。
[0031]图6是现有技术的MIG焊炬的结构的示意图。
[0032]图7是现有技术的等离子MIG焊炬的结构的示意图。

【具体实施方式】
[0033]参照附图，详细说明用于实施本发明的方式(称为实施方式)。
[0034][1.等离子-MIG焊接方法的概要]
[0035]在此，参照图1 (a)、(b)、(c)、(d)，来说明本发明的实施方式的等离子-MIG焊接方法的概要。
[0036]在图1(a)所示的MIG焊炬9上连接未图示的MIG用焊接电源的正极，并电源的负极与作为母材的工件W连接。当开始MIG焊接时，从MIG焊炬9送出的焊丝(以下，简记为焊丝10)因供电而前端11发热，与工件W之间产生MIG电弧12，电子在工件W与电极(焊丝10)之间搬运电荷13。通常，带有电荷的焊丝与熔池接触(短路)时产生飞溅。
[0037]在本实施方式的等离子-MIG焊接方法中，如图1(b)所示，利用来自未图示的等离子焊炬部的等离子20，对在MIG焊炬9处被供电的焊丝10的熔融进行辅助来对焊丝10进行加热。由此，促进焊丝10的前端11的熔融。
[0038]在本实施方式的等离子-MIG焊接方法中，如图1(c)所示，等离子20进入焊丝10与工件W之间，由此MIG电弧12由等离子电弧21包裹，使MIG电弧12稳定。
[0039]在本实施方式的等离子-MIG焊接方法中，如图1(d)所示，在焊丝10与工件W之间，熔滴14在空中分离(空中散布)，向工件W熔入。此时，熔滴14从焊丝前端11在空中分离，因此熔滴14不带有电荷。在以往的短路过渡中，带有电荷的焊丝因与熔池接触(短路)而产生飞溅，但是根据本实施方式的等离子-MIG焊接方法，由于存在等离子产生的焊丝前端熔融辅助效果，因此即便供给一般的成为短路过渡那样的MIG焊接电流，熔滴14的过渡模式实际上也不会成为短路过渡，而成为滴落过渡。由此，能够减少飞溅。而且，不带有电荷的熔滴14的浸润性良好，能够良好地熔合于熔池。
[0040]本实施方式的等离子-MIG焊接方法可以通过将MIG焊炬9和产生等离子电弧的焊炬一起具备的等离子-MIG焊接装置来实现。该等离子-MIG焊接装置具备的焊炬2的示意图如图2(a)、(b)所示。
[0041]图2(a)所示的焊炬2兼带收纳等离子焊炬部8和MIG焊炬9的功能、作为向MIG焊炬9供给的保护气体用的保护喷嘴的功能。在该焊炬2中，等离子焊炬部8与MIG焊炬9以互不相同的朝向分离规定距离，且等离子焊炬部8的中心轴线与MIG焊炬9的中心轴线以锐角(例如15° )交叉地配置。等离子焊炬部8在图2(a)中为朝向左下方向，MIG焊炬9的方向及穿过的焊丝10的送出方向在图2(a)中为朝向右下方向。
[0042]等离子焊炬部8由等离子弧焊所使用的一般的等离子焊炬构成，例如，包括等离子喷嘴及等离子电极。MIG焊炬9由MIG焊接所使用的一般的MIG焊炬构成，例如，包括MIG焊嘴及焊丝10。在图2(a)中，利用焊嘴和焊嘴内部的焊丝10来简化表示MIG焊炬9。
[0043]例如，用于确定等离子焊炬部8相对于MIG焊炬9的相对位置及喷嘴的朝向的配置的参数的设计例如图2(b)所示。在此，例如设想出坐标空间，其以等离子焊炬部8的等离子电极的前端的中心为坐标原点，在纸面上取得作为铅垂面的XY平面(Z = 0)，并在与纸面垂直的进深方向上取得Z轴。但是，为了便于说明，在图2(b)的焊炬2中，例如，说明XY平面(Z = O)内的相对位置。需要说明的是，在图2(b)中，使图2(a)所示的焊炬2右旋(顺时针)地旋转规定角度而由虚线表示。
[0044]在图2(b)中，作为一例，通过等离子焊炬部8的喷嘴的轴线L1，来确定等离子焊炬部8的方向。通过MIG焊炬9的MIG焊嘴中的焊丝10的送出引导的轴线L2，来确定MIG焊炬9的方向。轴线L1与轴线L2在图2(b)中以角度Θ交叉。通过等离子焊炬部8的等离子电极的前端的位置P1，来确定等离子焊炬部8的位置。通过MIG焊炬9的MIG焊嘴前端的位置P2，来确定MIG焊炬9的位置。在轴线L1上，从等离子焊炬部8的主体向位置P1的朝向表示等离子焊炬部8的喷嘴的朝向。在轴线L2上，从MIG焊炬9的主体向位置P2的朝向表示MIG焊炬9的喷嘴的朝向。等离子焊炬部8的喷嘴的朝向从MIG焊炬9的喷嘴的朝向倾斜角度Θ。
[0045]这种情况下，在轴线L1的方向上，等离子焊炬部8相对于MIG焊炬9的相对距离为R2，在与轴线L1正交的方向上，等离子焊炬部8相对于MIG焊炬9的相对距离为％。因此，例如，若将轴线L1的方向作为X方向并将与轴线L1工交的方向作为Y方向，则通过X方向及Y方向的偏移量(RpR2)，能够决定等离子焊炬部8相对于MIG焊炬9的相对位置。只要以来自等离子焊炬部8的等离子20对焊丝10的前端部分进行加热而使熔滴能够不发生短路地过渡的方式相对于MIG焊炬9来配置等离子焊炬部8即可，上述的参数的值没有特别限定。
[0046]焊丝10从向MIG焊炬9供给的保护气体的喷嘴的前端突出的突出部分的长度如图2(b)所示由T表示。而且，其中，突出部分的一部分的前端部分的长度如图2(b)所示由D表示。等离子20瞄准长度D的前端部分而对焊丝10进行加热。在使熔滴不发生短路地过渡时，焊丝10的突出部分的一部分即前端部分的长度D优选为焊丝的直径的3?10倍的长度。由此，焊丝10熔融而产生的熔滴的尺寸减小，因此使熔滴的过渡稳定。例如在焊丝直径为Imm的情况下，只要为D = 3?1mm的范围即可。
[0047]另外，在使熔滴不发生短路地过渡时，若以通过等离子促进被供电的焊丝10的熔融而使产生的熔滴的直径成为焊丝的直径的I?2倍的方式进行加热，则飞溅量减少，因此优选。例如在焊丝直径为Imm的情况下，只要使熔滴的尺寸为I?2mm的范围即可。需要说明的是，在溶滴过渡的情况下，在焊丝直径为Imm时，熔滴的尺寸成为3?4mm或这以上的大小，从而飞溅量增多。
[0048][2.焊接系统的结构]
[0049]在此，参照图3，说明用于实施本发明的等离子-MIG焊接方法的焊接系统的结构。焊接系统I是用于对重合的多个工件W进行穿透焊接的机器人弧焊系统。穿透焊接方法具有用于形成贯通孔的阶段(以下，称为挖孔洞工序Pl)和在挖孔洞工序Pl之后向贯通孔填充焊丝的阶段(以下，称为填孔洞工序P2)。在填孔洞工序P2中实施本发明的等离子-MIG焊接方法。
[0050]穿透焊接方法中，前提是在工件上挖孔洞，使其贯通而形成孔，并立即填埋，因此当填埋开始时，孔马上变为孔洞。由此，以下按照如下的方式来区别孔与孔洞。将贯通后、填埋前的状态称为贯通孔。将贯通前对工件进行挖掘时的状态或在贯通后填埋贯通孔时的状态称为孔洞。通过穿透焊接而形成于工件的贯通孔通常孔的上端的口的直径、下端的口的直径及两端的中途的直径不同。因此，将孔的上口的直径称为上孔径，将孔的下口的直径称为下孔径。
[0051]如图3所示，焊接系统I主要具备焊炬2、机器人3、机器人控制装置4、焊接电源
5、焊丝供给装置6、焊接控制装置7。而且，虽然省略图示，但焊接系统I还具备工作气体储存瓶、保护气体储存瓶、气体流量调整器、远距离控制器等。在图3中，图示了使3张板状的工件W重合时的工件截面来作为一例。而且，在此，说明了工件间没有间隙的情况。
[0052]需要说明的是，机器人控制装置4及焊接控制装置7例如具备CPU (CentralProcessing Unit)、ROM(Read Only Memory)>RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard DiskDrive)、输入输出接口等。
[0053]焊炬2具备等离子焊炬部8和MIG焊炬9。
[0054]等离子焊炬部8是在填孔洞工序P2中为了对MIG焊接进行辅助而使用的焊炬。而且，等离子焊炬部8在挖孔洞工序Pl中为了形成贯通多个工件W的贯通孔而使用。在等离子焊炬部8上形成有用于进行等离子弧焊的等离子电极、等离子喷嘴，向等离子焊炬部8供给氩等工作气体及保护气体。等离子焊炬部8使作为等离子电极的钨电极与水冷后的约束喷嘴(等离子喷嘴)之间产生导弧，通过该导弧的热量将工作气体等离子化而喷出，从而在等离子焊炬部8与工件W之间产生等离子电弧。作为保护气体，供给通常使用的MAG气体(Ar+COjg合气体)等。
[0055]MIG焊炬9是用于进行MIG焊接的焊炬。MIG焊炬9具备:为了向作为消耗电极的焊丝10供电而收纳在MIG焊炬9内的焊嘴(MIG焊嘴)；在该焊嘴的中心穿过的焊丝10。该MIG焊炬9在填孔洞工序P2中使用，填埋贯通孔而将重合的多个工件W熔合。在MIG焊炬9中，作为消耗电极的焊丝10从焊丝供给装置6向焊嘴的中心送入，并向焊丝10的周围供给保护气体(Ar+C02)。
[0056]机器人3例如是多轴多关节型的焊接机器人，在前端侧的臂3a上安装有焊炬2。机器人3利用电动机使各关节运动，从而能够使焊炬2移动。
[0057]机器人控制装置4与机器人3连接，基于焊接路径等的输入指令或预先存储的指令来控制机器人3的动作或姿态。
[0058]焊接电源5将弧焊用的电力向焊炬2供给。在此，如图3所示，焊接电源5主要具备等离子电源51、MIG电源52、气体供给装置53。需要说明的是，虽然省略图示，但焊接电源5还具备电压.电流检测器、MIG焊接所需的控制电路等。
[0059]等离子电源51在挖孔洞工序Pl及填孔洞工序P2中向等离子焊炬部8供给电力。该等离子电源51的负极与等离子焊炬部8的钨电极电连接，等离子电源51的阳极与工件W电连接。等离子电源51的输出特性通常为定电流特性，由此将电弧稳定后的电弧电流保持为恒定值。通过该定电流控制，根据测定出的电弧电压能够推定电弧长度。
[0060]MIG电源52在填孔洞工序P2(MIG焊接中)中向MIG焊炬9供给电力。该MIG电源52的阳极经由MIG焊炬9的MIG焊嘴而与焊丝10 (消耗电极)电连接，MIG电源52的负极与工件W电连接。MIG电源52的输出特性为定电压特性，由此，将电弧稳定后的电弧长度保持为恒定值。
[0061]气体供给装置53从未图示的气体储存瓶向焊炬2供给焊接用的保护气体。而且，气体供给装置53从未图示的气体储存瓶向焊炬2供给用于形成等离子的工作气体。气体供给装置53按照来自焊接控制装置7的指令信号，通过未图示的开闭阀来调节以规定压力流入的工作气体或保护气体的流量。为了避免等离子电弧变得不稳定，在填孔洞工序P2中(MIG焊接中)，优选使等离子气体的气体量为例如3L/min以下。
[0062]焊丝供给装置6与MIG电源52连接。焊丝供给装置6在填孔洞工序P2中(MIG焊接中)，将从未图示的焊丝收纳器经由送出路送出的焊丝向MIG焊炬9送出。
[0063]焊接控制装置7通过执行挖孔洞工序Pl中的处理和填孔洞工序P2的处理来控制焊接电源5。
[0064]焊接控制装置7在挖孔洞工序Pl中对焊接电源5进行驱动，由此通过等离子弧焊来形成将重合的多个工件W贯通的贯通孔。即，焊接控制装置7对等离子电源51、气体供给装置53及等离子焊炬部8进行驱动。
[0065]焊接控制装置7在填孔洞工序P2中对焊接电源5进行驱动，由此通过MIG焊接来向贯通孔填充焊丝。即，焊接控制装置7对MIG电源52、气体供给装置53及MIG焊炬9进行驱动。此时，焊接控制装置7将在挖孔洞工序Pl中为了挖孔洞而使用的等离子电源51及等离子焊炬部8保持继续驱动。由此，焊接控制装置7向从MIG焊炬9送出的焊丝10的前端照射来自等离子焊炬部8的等离子电弧，来促进焊丝10的前端的熔融。
[0066][3.将等离子MIG方法适用于穿透焊接时的效果的具体例]
[0067]在此，为了与本发明的等离子MIG方法进行比较，作为比较例，设想出以与焊接系统I的前述的挖孔洞工序Pl中的处理和填孔洞工序P2的处理不同的步骤来进行穿透焊接的焊接系统。参照图4(a)、(b)、(c)、(d)，对该比较例的焊接系统的穿透焊接方法的步骤进行说明。需要说明的是，对于与图3所示的焊接系统I同样的结构，标注相同符号而适当省略说明。
[0068]〈3-1.穿透焊接方法的比较例〉
[0069]比较例的焊接系统在挖孔洞工序Pl中，如图4(a)所示，通过焊炬2内的等离子焊炬部8，利用等离子弧焊来对工件W挖掘孔洞。然后，如图4(b)所示，当形成所希望尺寸的贯通孔而挖孔洞完成时，对等离子电弧进行消弧。然后，如图4(c)所示，通过MIG焊接进行填孔洞。此时的MIG焊接电流及等离子焊接电流的时间变化的一例如图4(d)所示。
[0070]图4(d)的坐标图的横轴表示时间，纵轴表示焊接电流。而且，在坐标图中，实线表示等离子焊接电流，虚线表示MIG焊接电流。比较例的焊接系统在时刻t1;以等离子焊接电流的规定电流值I1(例如100A)开始挖孔洞工序P1。比较例的焊接系统在时刻12完成挖孔洞工序Pl时，使等离子焊接电流为OA而对等离子电弧进行消弧。另一方面，在该时刻t2，以MIG焊接电流的规定电流值I2 (例如150A)开始填孔洞工序P2。然后，比较例的焊接系统在时刻t3完成填孔洞工序P2时，使MIG焊接电流为OA而对MIG电弧进行消弧。
[0071]〈3-2.穿透焊接方法的实施例〉
[0072]接下来，参照图5(a)、(b)、(c)，说明实现本发明的等离子MIG方法的焊接系统I的穿透焊接方法的步骤。
[0073]焊接系统I在挖孔洞工序Pl中，如图5 (a)所示，通过焊炬2内的等离子焊炬部8，利用等离子弧焊来对工件W挖掘孔洞。然后，当形成所希望尺寸的贯通孔而挖孔洞完成时，不对等离子电弧进行消弧，而如图5(b)所示那样进行填孔洞。此时，如图1(b)、(c)、(d)所示，通过等离子20将焊丝10的前端11选择性地加热而使其熔融。此时的MIG焊接电流及等离子焊接电流的时间变化的一例如图5(c)所示。
[0074]图5(c)的坐标图的横轴、纵轴、坐标图的实线及虚线分别表示与图4(d)的坐标图相同的情况。需要说明的是，图5(c)的规定电流值I1与图4(d)的规定电流值I1不同，图5(c)的时刻t4、t5、t6与图4(d)的时刻tp t2、t3不同。
[0075]焊接系统I在时刻t4，以等离子焊接电流的规定电流值I1 (例如100A)开始挖孔洞工序P1。焊接系统I在时刻t5即使完成挖孔洞工序P1，也将等离子焊接电流维持为规定电流值Ilt5而且，在该时刻t5，以MIG焊接电流的规定电流值I1 (例如100A)开始填孔洞工序P2。然后，焊接系统I在时刻〖6完成填孔洞工序P2时，使等离子焊接电流及MIG焊接电流为OA而分别对等离子电弧及MIG电弧进行消弧。
[0076]需要说明的是，在图5(c)的规定电流值I1与图4(d)的规定电流值I1相同的情况下(例如100A)，图5 (c)的时刻t4?t5的期间(例如2秒)及时刻t5?t6的期间(例如
0.6秒)与图4(d)的时刻h?t2的期间(例如2秒)及时刻t2?t3的期间(例如0.6秒)分别一致。
[0077]根据进行穿透焊接方法的实施例的焊接系统I，在填孔洞工序P2中对MIG焊接附加等离子的辅助，因此与比较例相比，能够减少MIG焊接电流，起到飞溅减少效果。
[0078]如以上说明那样，本发明的实施方式的等离子-MIG焊接方法通过等离子来促进MIG焊炬9的焊丝10的熔融，使焊丝10熔融而产生的熔滴不发生短路地进行空中散布。因此，即使实际上供给了熔滴的过渡模型若是通常的话则成为短路过渡那样的低的MIG焊接电流，也能够使熔滴的过渡模型成为滴落过渡。因此，不依赖于MIG焊接电源的控制，就能够减少飞溅量。
[0079]以上，说明了本发明的等离子-MIG焊接方法的优选的实施方式，但是本发明没有限定为上述的实施方式。例如，虽然将等离子MIG方法适用于穿透焊接方法，但并不是必须在工件上开孔。即，本发明的等离子-MIG焊接方法并不局限于向穿透焊接的适用，即使在简单堆起的情况下，在进行MIG焊接时通过利用等离子进行辅助，也能够减少飞溅。
[0080]本发明的等离子-MIG焊接方法不依赖于MIG焊接电源的控制，就能够减少飞溅，因此MIG焊接电源可以是直流电源也可以是脉冲电源。而且，也可以将本发明的等离子-MIG焊接方法适用于MAG焊接。
[0081]实施例
[0082]作为本发明的等离子-MIG焊接方法的效果，通过利用等离子对MIG焊丝进行加热，从而能够使熔滴不进行短路过渡，使其进行空中散布而进行滴落过渡，为了确认该效果，将等离子焊炬部8和MIG焊炬9以互不相同的朝向分离规定距离而配置，来进行以下的实验I及实验2。
[0083]各实验中共用的条件如以下所述。MIG焊接电流(也简称为MIG电流)为恒定值(150A)。焊丝的直径为1mm。
[0084]< 实验 1>
[0085]使MIG焊接电流为恒定值，使等离子焊接电流增减，并使其他的条件不变而测定了飞溅量。此时的测定条件及测定结果的一览如表I所示。需要说明的是，详情在后文叙述。
[0086]< 实验 2>
[0087]使MIG焊接电流为恒定值，使焊丝10的突出长度T (参照图2(b))增减，并使其他的条件不变而测定了飞溅量。此时的测定条件及测定结果的一览如表I所示。需要说明的是，详情在后文叙述。
[0088][表 I]
[0089]
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[0090]在表I中，等离子电流表示等离子焊接电流。而且，突出长度T表示图2(b)所示的长度T。
[0091]在表I中，短路次数表示熔滴过渡模式中的进行了短路过渡的次数，滴落次数表示进行了滴落过渡的次数。进行了该熔滴过渡的次数利用高速相机观测来计数。在此，滴落过渡是指熔融的焊丝不会与工件发生接触或短路且熔滴从离开工件的上部位置朝向工件飞来而着落于工件的、熔融焊丝的过渡方式。
[0092]熔滴朝向工件飞来而着落于工件时的落下方式例如包括砰砰地(日语原文:> > )落下、滴答滴答地(日语原文:夕夕)落下、啪嗒啪嗒地(日语原文:,夕,
夕)落下、啪嚓啪嚓地(日语原文:Kf Y > Kf Y > )落下这样的落下方式。需要说明的是，此时的落下方式与溶滴过渡那样的成为球状而在缩颈力下扯断时的吧嗒(日语原文:*'夕y y )、吧嗒这样的落下方式不同。
[0093]在表I中，MIG电弧状态不稳定相当于电弧长度过大的情况。熔滴尺寸表示利用高速相机观测并算出多个熔滴的尺寸的平均值所得到的值。MIG飞溅表示在飞溅产生时算出在I个打点处产生的飞溅量的平均值所得到的值。其通过将飞散的飞溅物进行回收而求出总重量，并除以焊接打点总数来算出。
[0094]实验I的结果在表I中如样品N0.1?样品N0.6所示，实验2的结果在表I中如样品N0.7?样品N0.11所示。需要说明的是，样品N0.4与样品N0.9表示相同的实施例(实施例2)。
[0095]< 实验 1>
[0096]在实验I中，使MIG焊接电流为150A，使等离子焊接电流如O、100、125、150、175、200A那样变化，并使其他的条件不变而测定了飞溅量。此时的样品N0.1?样品N0.6依次为比较例1、比较例2、实施例1、实施例2、实施例3、比较例3。
[0097]在比较例I中，由于没有等离子对焊丝的加热，因此来自焊丝的熔滴的过渡模式成为短路过渡模式。因此，在短路前后产生了飞溅。
[0098]在比较例2中，等离子对焊丝的加热少，焊丝的熔融不充分，因此来自焊丝的熔滴的过渡模式成为短路过渡模式。因此，在短路前后产生了飞溅。
[0099]在实施例1?3中，因等离子对焊丝的加热而焊丝熔融，熔滴的过渡模式成为滴落过渡模式。因此，飞溅减少。
[0100]在比较例3中，由于等离子对焊丝的过度热量输入，焊丝向上侧抬起而熔融。由此熔滴过度地生长，与实施例1?3相比，熔滴的尺寸扩大。并且，因电弧长度过大而电弧发生不稳定化。
[0101](实验I的总结)
[0102]在实验I中，确认了在MIG焊接电流为150A、突出长度为20mm的测定条件的情况下，使等离子焊接电流为125?175A时，能够使熔滴不发生短路过渡，使其进行空中散布而进行滴落过渡，能够减少飞溅量。尤其是使等离子焊接电流为150A时，每I打点的飞溅量能够最为减少。
[0103]〈实验2>
[0104]在实验2中，使MIG焊接电流为150A，使突出长度如15、18、20、22、25mm那样变化，且使其他的条件不变而测定了飞溅量。此时的样品N0.7?样品N0.11依次为比较例4、实施例4、实施例2、实施例5、比较例5。
[0105]在比较例4中，等离子对焊丝的加热少，焊丝的熔融不充分，因此来自焊丝的熔滴的过渡模式成为短路过渡模式。因此，在短路前后产生了飞溅。
[0106]在实施例4、2、5中，因等离子对焊丝的加热而焊丝熔融，熔滴的过渡模式成为滴落过渡模式。因此，飞溅减少。
[0107]在比较例5中，由于等离子对焊丝的过度热量输入，焊丝向上侧抬起而熔融。由此熔滴过度地生长，与实施例4、2、5相比，熔滴的尺寸扩大。并且，因电弧长过大而电弧发生不稳定化。
[0108](实验2的总结)
[0109]在实验2中，确认了在MIG焊接电流为150A、等离子焊接电流为150A的测定条件的情况下，使突出长度为18?22mm时，能够使熔滴不发生短路过渡，使其进行空中散布而进行滴落过渡，能够减少飞溅量。尤其是使突出长度为20_时，每I打点的飞溅量能够最为减少。
[0110]符号说明:
[0111]I焊接系统
[0112]2 焊炬
[0113]3机器人
[0114]3a 臂
[0115]4机器人控制装置
[0116]5焊接电源
[0117]6焊丝供给装置
[0118]7焊接控制装置
[0119]8等离子焊炬部
[0120]9 MIG 焊炬
[0121]10 焊丝
[0122]11焊丝前端部
[0123]12 MIG 电弧
[0124]13 电荷
[0125]14 熔滴
[0126]20等离子
[0127]21等离子电弧
[0128]51等离子电源
[0129]52 MIG 电源
[0130]53气体供给装置
[0131]W 工件
【权利要求】
1.一种等离子-MIG焊接方法，其是使用了等离子-MIG焊接装置的焊接方法，该等离子-MIG焊接装置通过将等离子焊炬部和MIG焊炬以互不相同的朝向分离规定距离地配置而形成，该等离子焊炬部包括等离子喷嘴及等离子电极，该MIG焊炬包括MIG焊嘴及焊丝，所述等离子-MIG焊接方法的特征在于， 使等离子电弧相对于所述焊丝的前端部分局部地重叠而进行加热，在促进了所述焊丝的熔融的状态下，在作为消耗电极的所述焊丝的前端与被焊接物之间以不发生短路的方式进行MIG焊接。
2.根据权利要求1所述的等离子-MIG焊接方法，其特征在于， 对所述焊丝从向所述MIG焊炬供给的保护气体的喷嘴的前端突出的突出部分中的一部分即前端部分进行加热。
3.根据权利要求2所述的等离子-MIG焊接方法，其特征在于， 在所述焊丝的所述突出部分中，对该焊丝的直径的3?10倍的长度的前端部分进行加热。
4.根据权利要求1所述的等离子-MIG焊接方法，其特征在于， 以通过促进所述焊丝的熔融而产生该焊丝的直径的I?2倍的直径的熔滴的方式进行加热。
5.根据权利要求2所述的等离子-MIG焊接方法，其特征在于， 以通过促进所述焊丝的熔融而产生该焊丝的直径的I?2倍的直径的熔滴的方式进行加热。
6.根据权利要求3所述的等离子-MIG焊接方法，其特征在于， 以通过促进所述焊丝的熔融而产生该焊丝的直径的I?2倍的直径的熔滴的方式进行加热。
7.一种焊炬，其是在权利要求1?6中任一项所述的等离子-MIG焊接方法中使用的等离子-MIG焊接装置的焊炬，其特征在于， 等离子焊炬部和MIG焊炬以互不相同的朝向分离规定距离而配置，该等离子焊炬部包括等离子喷嘴及等离子电极，该MIG焊炬包括MIG焊嘴及焊丝， 所述等离子焊炬部和所述MIG焊炬配设在使等离子电弧相对于所述焊丝的前端部分能够局部地重叠的位置，所述等离子焊炬部的中心轴线和所述MIG焊炬的中心轴线以锐角交叉。
【文档编号】B23K9/173GK104136161SQ201380011080
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月18日 优先权日:2012年2月29日
【发明者】村松祐辅, 松本克也, 北川纯, 濑户田启志 申请人:本田技研工业株式会社