自動電弧焊接方法技術

一種自動電弧焊接方法，包括當焊絲沿待焊物體間形成的坡口把兩個待焊物體焊在一起時，根據焊縫、焊絲材料等等，通過計算連續地測出一個指標焊接電流，根據焊接電流、焊絲材料等等，通過計算連續地測出一個焊絲的指標進給速率，根據焊接電流、焊絲的進給速率及焊絲材料等等，通過計算連續地測出一個指標焊接電壓，以及根據測出的各個指標值來自動控制焊接電流、焊絲的進給速率及焊接電壓。（*該技術在2008年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是關于一種焊絲作為熔化電極的，特別是當沿待焊物體間開的坡口的縱向將兩待焊物體焊在一起時，這種可防止由于坡口根部間隙變化而產生的燒穿，并能穩定電弧。當用一種焊絲作為熔化電極沿待焊物體間形成的坡口的縱向將兩待焊物體焊在一起時，這種焊接通常是在坡口的根部間隙為零時進行的，即兩鈍邊互相挨著。特別是當進行自動電弧焊時，通常的慣例是嚴格控制坡口根部間隙值，使得根部間隙的最大值保持在1毫米。過大的根部間隙會導致未焊透和焊穿。實際上，由于機械加工精度的限制，在坡口縱向上根部間隙是避免不了的。習慣做法是，在待焊物體沿坡口焊在一起之前，在坡口的全長度上，把其根部間隙修正到允許的限度范圍內，用手工焊接來填充有較大坡口根部間隙的部分。另外，必需增大鈍邊高度以避免燒穿。然而，大規模焊接之前，這樣一種手工操作來填充根部間隙會導致整個焊接操作的效率降低。而且，如上所述為避免燒穿，必需增加坡口鈍邊高度。結果，當從待焊物體的第一面和第二面進行雙面焊接時，在焊完第一面上形成的坡口后及焊接第二面形成的坡口之前必須修正第二個坡口，例如用刨削，直到第二個坡口底面達到第一坡口內形成的焊邊，以便確保一個滿意的熔深。這種情況下，就需要發展一種即使在坡口縱向上根部間隙發生變化，也可確保一個固定熔深的，在不增加鈍邊高度的情況下，這種方法可防止燒穿并穩定電弧，但這樣一種還未曾提出過。因此，本專利技術的一個目的是提出一種即使在坡口縱向上根部間隙發生變化，也可確保一個固定熔深的，在不增加鈍邊高度的情況下，這種方法可防止燒穿并穩定電弧。具有本專利技術優點的一種包括以一個規定的進給速率大致垂直地通過噴嘴向兩待焊物體間形成的坡口連續地送給作為熔化電極的焊絲使噴嘴與焊絲一起沿坡口的縱向連續移動;并且為熔絲提供一個規定的焊接電流和一個規定的焊接電壓，使得焊絲端部同坡口之間產生一個電弧，由此，用弧熱將待焊物體沿所述的坡口焊在一起;特征在于當沿坡口焊接待焊物體時，(a)在噴嘴前方沿它的移動方向連續地測量所述坡口根部間隙;(b)按照下列公式(1)計算一個指標焊接電流(I)，這個電流下的熔深與它的指標值相同I＝Io-KG (1)其中，I指標焊接電流，I0根部間隙為零時的焊接電流，K由熔深、保護氣體種類、焊絲材料等等決定的常數，G坡口根部間隙值;(c)控制所述的焊接電流，使它與計算出的指標焊接電流相同。如果需要，上述方法包括下列步驟(d)按照下列公式(2)計算一個焊絲的指標進給速率(Vf)，這個速率下，所述焊絲從噴嘴端部伸出的長度與它的指標值相同Vf＝A·I+B·L·I2(2)其中，Vf焊絲的指標進給速率，I焊接電流，L焊絲伸出長度，A、B由保護氣體種類、焊絲材料等等決定的常數;(e)控制焊絲的進給速率，使它與計算出的焊絲指標進給速率相同。如果需要，上述方法包括下列步驟(f)按照下列公式(3)計算一個指標焊接電壓(Et)，這個電壓下產生的電弧長度與它的指標值相同Et＝EL+Ea+Er(3)其中，Et指標焊接電壓，EL焊絲伸出長度上產生的電壓降，Ea電弧電壓，Er相當于焊接電源的一個輸出端與噴嘴間電阻及焊接電源的另一輸出端與被焊物體間電阻總和的電阻產生的電壓降，所述的EL、Ea及Er分別由下列對應的公式(4)到(6)來計算EL＝a·L·I-l·Vf/I (4)Ea＝Eo(I)+X·La(5)Er＝R·I (6)其中，L焊絲伸出長度，I焊接電流，Vf焊絲進給速率，a、b由保護氣體種類、焊絲材料等等決定的常數，Eo(I)相當于陰極電壓降與陽極電壓降總和的電壓降，X弧柱的電位梯度，La電弧長度，R相當于焊接電源的一個輸出端與噴嘴間電阻及焊接電源另一輸出端與被焊物體間電阻總和的電阻;(g)控制所述的焊接電壓，使它與計算出的指標焊接電壓相同。附圖說明圖1是表示本專利技術的第一個實施例的方框圖;圖2是表示本專利技術的第二和第三個實施例的方框圖;圖3是以熔深為參數，表示坡口根部間隙與焊接電流關系的曲線圖;圖4是表示一種坡口典型范例的橫截面視圖;圖5是表示焊接電流、焊絲的進給速率、焊接電壓及焊接速度間關系的曲線圖。從上述觀點出發，為發展一種，曾進行過廣泛的研究。即使在沿坡口縱向上根部間隙發生變化，這種方法也可確保一個恒定的熔深，在不增加鈍邊高度的情況下防止燒穿并穩定電弧。結果得出過下列結論(1)如果發現焊接電流及根部間隙之間存在著同熔深有關的一定關系，那么通過測量坡口根部間隙，由計算可能確定一個指標焊接電流，這個電流下的熔深與它的指標值相同。(2)如果發現了焊接電流及焊絲進給速率之間存在著同焊絲伸出長度有關的一定關系，那么通過計算可能確定一個在上述指標焊接電流下焊絲的指標進給速率，在這個速率時，焊絲從噴嘴端部伸出的長度與它的指標值相同。(3)如果發現焊接電壓、焊接電流及焊絲進給速率之間存在著同電弧長度有關的一定關系，那么通過計算可能確定一個在上述指標焊接電流及焊絲的指標進給速率下的指標焊接電壓，在這個電壓下的電弧長度與它的指標值相同。本專利技術建立在上述研究的基礎之上。下面結合附圖對本專利技術的第一個實施例進行詳細描述。圖1是表示本專利技術的第一個實施例的方框圖。在圖1中兩個待焊物體1A和1B沿它們之間形成的坡口2焊在一起。由傳輸機構4使噴嘴3沿坡口2以規定的速度連續移動。噴嘴3可繞自身的中心軸在圖1中A所示的方向上高速旋轉。作為熔化電極的焊絲6相對于中心軸偏心地插入噴嘴3中。一個焊絲給送機構7通過噴嘴3大致垂直地連續向坡口2送給焊絲6。如后面所述，把來自焊接電源10的焊接電流加在待焊物體1A和1B及焊絲6之間，這個電流下產生的熔深與它的指標值相同，焊接電源10由第一控制裝置5控制。由此在焊絲6與坡口2之間產生一個電弧，通過電弧熱使待焊物體1A和1B沿坡口2焊在一起。噴嘴3端部附近安裝的噴嘴(圖中未表示出來)噴出的保護氣體使坡口2與空氣隔開。不用另作說明，本專利技術申請并不限于上述已知的旋轉電弧焊接方法。在噴嘴3前方的電視攝象機11沿噴嘴3的移動方向(圖1中B所示方向)連續地拍攝坡口2。電視攝象機固定在傳輸機構4上。圖象處理機連續地測出對應于電視攝象機11拍攝信號的坡口2根部間隙值。將圖象處理機測出的根部間隙數據輸入后面將要描述的計算機。當待焊物體1A和1B沿坡口2焊在一起時，下列公式(1)輸入用于計算指標焊接電流的計算機13，這個電流下產生的熔深與它的指標值相同I＝Io-KG (1)其中，I指標焊接電流，Io坡口根部間隙為零時的焊接電流，K由熔深、保護氣體種類、焊絲材料等等決定的常數，G坡口根部間隙值。上述“Io”及“K”從輸入機構14預先輸入計算機13。計算機13給控制焊接電源10的第一控制裝置5提供計算機結果，即指標焊接電流，在這個電流下的熔深與它的指標值相同。圖3是以熔深為參數，表示坡口根部間隙值與焊接電流之間關系的曲線圖。更具體地說，圖3的曲線清楚地表明測量的實際根部間隙值與熔深為1mm、2mm及3mm對應的實際焊接電流之間存在著某種關系，因此證明上述公式(1)是正確的。現在，對按照本專利技術第一個實施例進行的兩個待焊物體1A和1B沿坡口2焊在一起的情況進行描述。在噴嘴3繞著自身的中心軸高速旋轉的同時，由傳送機構4使噴嘴3沿坡口2連續地移動。將來自第一控制裝置5控制的焊接電源10的焊接電流加本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自動電弧焊接方法，它包括：　　以一個規定的進給速率大致垂直地通過噴嘴向兩個待焊物體間形成的坡口連續地供給作為熔化電極的焊絲；噴嘴與焊絲一起沿所述的坡口的長度方向連續移動；并且為焊絲提供一個規定的焊接電流和一個規定的焊接電壓，使得焊絲端部與坡口之間產生一個電弧，由此用電弧熱將待焊物體沿坡口焊在一起；　　特征在于：　　當沿所述坡口焊接焊物體時，　　（ａ）在噴嘴的前方沿它的移動方向連續地測量坡口根部間隙；　　（ｂ）按照下列公式（１）計算一個指標焊接電流（Ｉ），這個電流下的熔深與它的指標值相同：　　Ｉ＝Ｉ↓［０］－ＫＧ　　其中，Ｉ：指標焊接電流，　　Ｉ↓［０］：根部間隙為零時的焊接電流，　　Ｋ：由熔深、保護氣體種類、焊絲材料等等決定的常數，　　Ｇ：坡口根部間隙值，　　（ｃ）控制所述的焊接電流，使它與計算出的指標焊接電流相同。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：杉谷祜司，西泰彥，
申請(專利權)人：日本鋼管株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]