プラズマＧＭＡ溶接方法
【課題】ハンピングピードおよび蛇行ビードといった不当な溶接ビードの発生を抑制する。
【解決手段】本発明のプラズマＧＭＡ溶接方法は、溶接トーチ２を通して溶接母材Ｐに向けて送給されるワイヤＷと溶接母材Ｐとの間にパルス波形のＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍを流すことによりＧＭＡアーク１３を発生させるとともに、ワイヤＷを囲むように供給されるガスＧｃを介して溶接トーチ２と溶接母材Ｐとの間にプラズマ溶接電流Ｉｗｐを流すことによりプラズマアーク３２を発生させる方法であり、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂを、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａが変化されるときに変化する変化区間を有し、かつ平均電流値Ｉｍａがある値に設定されるときのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂが、平均電流値Ｉｍａより小さい値が設定されるときのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂ以上であるように設定する。
【解決手段】本発明のプラズマＧＭＡ溶接方法は、溶接トーチ２を通して溶接母材Ｐに向けて送給されるワイヤＷと溶接母材Ｐとの間にパルス波形のＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍを流すことによりＧＭＡアーク１３を発生させるとともに、ワイヤＷを囲むように供給されるガスＧｃを介して溶接トーチ２と溶接母材Ｐとの間にプラズマ溶接電流Ｉｗｐを流すことによりプラズマアーク３２を発生させる方法であり、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂを、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａが変化されるときに変化する変化区間を有し、かつ平均電流値Ｉｍａがある値に設定されるときのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂが、平均電流値Ｉｍａより小さい値が設定されるときのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂ以上であるように設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマアークとＧＭＡアークとを同時に発生させるプラズマＧＭＡ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラズマ溶接方法とＧＭＡ溶接方法とを組み合わせたプラズマＧＭＡ溶接方法が提案されている（たとえば特許文献１参照）。このプラズマＧＭＡ溶接方法においては、溶接トーチを通して送給されるワイヤと溶接母材との間にＧＭＡ溶接電流を流すことによりＧＭＡアークを発生させる。これと同時に、ワイヤを囲むようにＡｒなどのガスを供給し、このガスを介して溶接トーチと溶接母材との間にプラズマ溶接電流を流すことによりプラズマアークを発生させる。ワイヤは、ＧＭＡアークを発生させる電極として機能するとともに、その先端が溶融することにより溶滴となって溶接母材の接合を補助する。
【０００３】
上記ＧＭＡ溶接電流は、上記溶滴を安定して供給することを目的として、一般的に直流のパルス波形とされている。図５（ａ）に示すように、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍは、ピーク電流値Ｉｍｐとベース電流値Ｉｍｂとを交互に出力する。一方、図５（ｂ）に示すように、プラズマ溶接電流Ｉｗｐは、ほぼ一定の直流電流とされている。ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａは、ピーク電流値Ｉｍｐが出力される期間Ｔｐとベース電流値Ｉｍｂが出力される期間Ｔｂとの割合によって、その大きさが決定される。平均電流値Ｉｍａを大きくするには、期間Ｔｐの時間率を高める一方、平均電流値Ｉｍａを小さくするには、期間Ｔｂの時間率を高める。
【０００４】
平均電流値Ｉｍａは、図６に示すように、たとえばワイヤの送給速度Ｆｗに比例するように設定されている。送給速度Ｆｗは、溶接母材の厚みや溶接速度などの溶接条件に基づいてとりうる値の範囲が決定され、これに応じて平均電流値Ｉｍａの範囲が決定される。ピーク電流値Ｉｍｐは、この範囲の平均電流値Ｉｍａよりも大きい値に設定され、ベース電流値Ｉｍｂは、この範囲の平均電流値Ｉｍａよりも小さい値に設定される。
【０００５】
しかしながら、送給速度Ｆｗがとりうる範囲は、上記溶接条件が多岐にわたるほど大きくなる。これに応じて平均電流値Ｉｍａがとりうる範囲も大きくなるため、ピーク電流値Ｉｍｐとベース電流値Ｉｍｂとの差が大きくなる。すると、ＧＭＡアークが溶接母材に与える圧力の変動幅は大きくなる。溶接母材が溶融することによって形成される溶融池の液面は、この圧力変動によって大きく変動しながら凝固することとなる。これにより、図７に示すようなハンピングビード９０が形成されたり、図８に示すような蛇行ビード９１が形成されたりしてしまうといった問題点があった。なお、図７および図８に示す符号Ｐは、溶接母材である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１６８２８３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、たとえばハンピングピードおよび蛇行ビードといった不当な溶接ビードの発生を抑制することのできるプラズマ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プラズマＧＭＡ溶接方法は、溶接トーチを通して溶接母材に向けて送給されるワイヤと上記溶接母材との間にパルス波形のＧＭＡ溶接電流を流すことによりＧＭＡアークを発生させるとともに、上記ワイヤを囲むように供給されるガスを介して上記溶接トーチと上記溶接母材との間にプラズマ溶接電流を流すことによりプラズマアークを発生させる、プラズマＧＭＡ溶接方法であって、上記ＧＭＡ溶接電流のハイ状態であるときのピーク電流値、およびロー状態であるときのベース電流値を、上記ＧＭＡ溶接電流の平均電流値を変化させるときに上記ピーク電流値および上記ベース電流値が変化する変化区間を有し、かつ上記平均電流値がある値に設定されるときの上記ピーク電流値および上記ベース電流値が、上記平均電流値より小さい値が設定されるときの上記ピーク電流値および上記ベース電流値以上であるように設定するとともに、上記平均電流値を変化させる期間は、上記ピーク電流値の最小値が上記平均電流値の最大値以下である期間を含み、かつ上記ベース電流値の最大値が上記平均電流値の最小値以上である期間を含むことを特徴としている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記平均電流値を、上記ワイヤの送給速度に比例するように設定する。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ピーク電流値およびベース電流値の少なくともいずれかを、上記平均電流値に比例させる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ピーク電流値およびベース電流値の少なくともいずれかを、上記平均電流値の変化に伴って段階的に変化させる。
【００１２】
このようなプラズマＧＭＡ溶接方法によれば、ＧＭＡ溶接電流のピーク電流値およびベース電流値は、たとえば溶接条件に応じて変化される平均電流値に対して変化するように設定される。そのため、ピーク電流値およびベース電流値を、平均電流値の増減にかかわらずほぼ一定としていた従来のプラズマＧＭＡ溶接方法に比べ、上記ピーク電流値とベース電流値との電流幅を小さくすることができる。これにより、ピーク電流値およびベース電流値が出力されたときの溶接母材に対するＧＭＡアークの圧力変動を小さくすることができる。したがって、溶融池における振動を抑制でき、ハンピングピードおよび蛇行ビードの発生を抑制することができる。
【００１３】
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】
【００１４】
【図１】本発明にかかるプラズマＧＭＡ溶接方法が適用される溶接装置を示す構成図である。
【図２】ＧＭＡアーク溶接電流とワイヤの送給速度との関係を示す図である。
【図３】本実施形態のプラズマＧＭＡ溶接方法におけるビード外観図である。
【図４】変形例のプラズマＧＭＡ溶接方法を適用した場合のＧＭＡアーク溶接電流とワイヤの送給速度との関係を示す図である。
【図５】従来のプラズマＧＭＡ溶接方法で用いられるＧＭＡ溶接電流とプラズマ溶接電流とを示す図である。
【図６】従来のＧＭＡアーク溶接電流とワイヤの送給速度との関係を示す図である。
【図７】従来のプラズマＧＭＡ溶接方法におけるハンピングビードの外観を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】従来のプラズマＧＭＡ溶接方法における蛇行ビードの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、本発明にかかるプラズマＧＭＡ溶接方法が適用される溶接装置を示す構成図である。この溶接装置Ａは、溶接母材Ｐに対してプラズマＧＭＡ溶接を施すための装置である。溶接装置Ａは、ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭ、プラズマアーク溶接電源ＰＳＰ、ワイヤ送給機構１、および溶接トーチ２などを備えている。
【００１７】
ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭは、溶接母材ＰをＧＭＡ溶接するための電力を発生させるものである。ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭは、溶接トーチ２のコンタクトチップ２４（後述）を介してワイヤＷと溶接母材Ｐとの間に、ＧＭＡアーク溶接電圧Ｖｗｍを印加することにより、溶接トーチ２にＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍを供給する。ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭは、正極（符号「＋」参照）と負極（符号「−」参照）の２つの電極が設けられており、正極が溶接トーチ２のコンタクトチップ２４に導通しており、負極が溶接母材Ｐに導通している。
【００１８】
プラズマアーク溶接電源ＰＳＰは、溶接母材Ｐをプラズマ溶接するための電力を発生させるものである。プラズマアーク溶接電源ＰＳＰは、プラズマ電極２３（後述）と溶接母材Ｐとの間に、プラズマアーク溶接電圧Ｖｗｐを印加することにより、プラズマ電極２３にプラズマ溶接電流Ｉｗｐを供給する。プラズマアーク溶接電源ＰＳＰは、正極（符号「＋」参照）と負極（符号「−」参照）の２つの電極が設けられており、正極がプラズマ電極２３に導通しており、負極が溶接母材Ｐに導通している。
【００１９】
ワイヤ送給機構１は、ワイヤＷを溶接トーチ２に送給するための機構であり、図示しないワイヤリール、ワイヤＷを溶接トーチ２に対して送り出す一対の送給ローラ１１、および送給ローラ１１を回転させるモータ１２などによって構成されている。モータ１２は、ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭから伝達される送給制御信号Ｆｃによって回転駆動される。
【００２０】
溶接トーチ２は、溶接母材Ｐに対してＧＭＡアーク３１およびプラズマアーク３２を発生させるためのものである。溶接トーチ２は、シールドガスノズル２１と、プラズマノズル２２と、非消耗電極としてのプラズマ電極２３と、コンタクトチップ２４とを備え、それらが同心軸上に配置された構成とされている。溶接トーチ２は、図示しない多関節ロボットなどによって保持された状態で溶接母材Ｐに沿って所定の速度で移動される。
【００２１】
シールドガスノズル２１は、たとえばＣｕからなる筒状部材である。プラズマノズル２２は、たとえばＣｕまたはＣｕ合金からなり、冷却水を通すチャネル２２ａが形成されていることにより直接的に水冷されている。プラズマ電極２３は、たとえばＣｕまたはＣｕ合金からなり、図略の経路を通る冷却水によって間接的に水冷されている。コンタクトチップ２４には貫通孔が形成され、この貫通孔には消耗電極としてのワイヤＷが供給される。コンタクトチップ２４は、ワイヤＷと導通している。
【００２２】
この溶接トーチ２では、シールドガスノズル２１とプラズマノズル２２との隙間から溶接母材Ｐに対して、たとえばＡｒなどのシールドガスＧｓが供給される。シールドガスＧｓは、ＧＭＡアーク３１およびプラズマアーク３２を大気から遮蔽するものである。また、プラズマノズル２２とプラズマ電極２３との隙間からは、たとえばＡｒなどのプラズマガスＧｐが供給される。プラズマガスＧｐは、プラズマアーク３２を絞るためのものである。さらに、プラズマ電極２３とコンタクトチップ２４との隙間からは、たとえばＡｒなどのセンターガスＧｃが供給される。センターガスＧｃは、プラズマ状態となることによりプラズマアーク３２を発生させるためのものである。
【００２３】
溶接トーチ２のコンタクトチップ２４には、ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭからＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍが供給され、このＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの供給により、ワイヤＷから溶接母材Ｐに対してＧＭＡアーク３１が発生される。ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍは、図５（ａ）に示したように、パルスピーク電流Ｉｍｐとパルスベース電流Ｉｍｂとが交互に出力されるパルス状の電流である。本実施形態では、詳細は後述するように、ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭから供給されるＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍのパルスピーク電流Ｉｍｐとパルスベース電流Ｉｍｂとが適切な値に設定されることにより、良好な外観を有する溶接ビードを得ることができる。
【００２４】
溶接トーチ２のプラズマ電極２３には、プラズマアーク溶接電源ＰＳＰからプラズマ溶接電流Ｉｗｐが供給され、このプラズマ溶接電流Ｉｗｐの供給により、プラズマ電極２３から溶接母材Ｐに対してプラズマアーク３２が発生される。プラズマ溶接電流Ｉｗｐは、図５（ｂ）に示したように、ほぼ一定の直流の電流である。なお、図１の符号３３は溶融池を示し、符号３４は溶接金属を示す。
【００２５】
次に、本実施形態のプラズマＧＭＡ溶接方法について説明する。
【００２６】
本実施形態におけるプラズマＧＭＡ溶接方法においては、プラズマＧＭＡ溶接が行われる前に、溶接母材Ｐの種類および厚み、溶接母材Ｐの継手の形態、および溶接速度などの溶接条件に応じて、ワイヤＷの供給速度が設定される。また、ワイヤＷの供給速度に応じてワイヤＷを適切に溶融させる必要があるため、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａも設定される。なお、平均電流値Ｉｍａは、ワイヤＷの送給速度Ｆｗとほぼ比例関係にある。また、ワイヤＷの送給速度Ｆｗや平均電流値Ｉｍａは、溶接母材Ｐの種類などの溶接条件に応じた所望の速度および電流値に一旦設定されると、プラズマＧＭＡ溶接が行われる際には、設定された送給速度および電流値がほぼ維持される。
【００２７】
本実施形態では、図２に示すように、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍのパルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとを、溶接母材Ｐの種類などの溶接条件に応じて変化される平均電流値Ｉｍａに対して比例させるように設定されている。したがって、平均電流値Ｉｍａが決定されれば、それに応じたパルスピーク電流値Ｉｍｐおよびパルスベース電流値Ｉｍｂが決定される。
【００２８】
より具体的には、たとえばワイヤＷの送給速度Ｆｗがａ0（ｍ／分）に設定されると、平均電流値ＩｍａがＩ0（Ａ）に設定される。これにより、パルスピーク電流値Ｉｍｐは、平均電流値Ｉ0に対して所定の電流幅Ｉａを有する電流値（Ｉ0＋Ｉａ）に設定される。一方、パルスベース電流値Ｉｍｂは、平均電流値Ｉ0に対して所定の電流幅Ｉｂを有する電流値（Ｉ0−Ｉｂ）に設定される。ここで、電流幅Ｉａは、５０〜８０（Ａ）程度とされ、電流幅Ｉｂは、電流幅Ｉａと同様に５０〜８０（Ａ）程度とされる。すなわち、パルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとの電流差（Ｉａ＋Ｉｂ）は、１００〜１６０（Ａ）程度となるように、パルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとが設定される。
【００２９】
上記電流幅Ｉａ，Ｉｂは、溶接母材Ｐの種類などの溶接条件が変更されて、ワイヤＷの送給速度、すなわち平均電流値Ｉｍａが変化されても、変化される平均電流値Ｉｍａに対して連続してほぼ同じ電流差が維持される。つまり、パルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとの電流差（Ｉａ＋Ｉｂ）は、ほぼ一定とされる。
【００３０】
図２に示すグラフによれば、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａを変化させるときにピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂが変化する変化区間を有している。また、平均電流値Ｉｍａがある値に設定されるときのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂが、当該平均電流値Ｉｍａより小さい値が設定されるときのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂ以上であるように、ピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂがそれぞれ設定されるようになっている。さらに、図２に示すグラフによれば、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａを変化させる期間は、ピーク電流値Ｉｍｐの最小値Ｉｍｐ１が平均電流値Ｉｍａの最大値Ｉｍａ１以下である期間Ｓｐを含んでいる。また、平均電流値Ｉｍａを変化させる期間は、ベース電流値Ｉｍｂの最大値Ｉｍｂ１が平均電流値Ｉｍａの最小値Ｉｍａ２以上である期間Ｓｂを含んでいる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、パルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとは、平均電流値Ｉｍａの変化に対して比例するように変化したが、いずれか一方が平均電流値Ｉｍａの変化に対して比例するように変化してもよい。
【００３２】
次に、本実施形態のプラズマＧＭＡ溶接方法の作用について説明する。
【００３３】
本実施形態では、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａが変化されても、パルスピーク電流Ｉｍｐとパルスベース電流Ｉｍｂとの電流差（Ｉａ＋Ｉｂ）は、常にほぼ一定とされるため、その電流差を従来のプラズマＧＭＡ溶接方法に比べ小さくすることができる。パルスピーク電流Ｉｍｐとパルスベース電流Ｉｍｂとの電流差が小さいと、パルスピーク電流Ｉｍｐおよびパルスベース電流Ｉｍｂの出力時における溶接母材Ｐが受けるＧＭＡアーク３１の圧力変動が小さくなる。そのため、プラズマＧＭＡ溶接時において溶接母材Ｐの溶融池３３の液面における振動を抑制することができ、図３に示すように、良好な溶接ビード３５を形成することができる。
【００３４】
また、電流幅Ｉａ，Ｉｂは、溶接条件が変更されてワイヤＷの送給速度Ｆｗや平均電流値Ｉｍａが変化されても、平均電流値Ｉｍａの変化される値に対して連続してほぼ同じ値に維持されるので、ワイヤＷの送給速度Ｆｗや平均電流値Ｉｍａが変化されてもそれらの値にかかわらず、溶融池３３の液面における振動を抑制することができる。
【００３５】
従来のプラズマＧＭＡ溶接方法におけるパルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとの電流差は、たとえば４００（Ａ）とされていたが、本実施形態のプラズマＧＭＡ溶接方法においては、パルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとの電流差は、上述したように、１００〜１６０（Ａ）程度となった。また、従来のプラズマＧＭＡ溶接方法においては、平均電流値Ｉｍａが２３０（Ａ）程度以上、あるいはワイヤＷの送給速度が１２（ｍ／分）程度以上になると、溶接ビードに不具合が見られた。しかし、本実施形態のプラズマＧＭＡ溶接方法においては、平均電流値Ｉｍａが３００（Ａ）程度、あるいはワイヤＷの送給速度が１６（ｍ／分）程度であっても、良好な溶接ビード３５を形成することができた。
【００３６】
図４は、変形例のプラズマＧＭＡ溶接方法を適用した場合のＧＭＡ溶接電流とワイヤの送給速度との関係を示す図である。ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍのパルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとは、図４に示すように、平均電流値Ｉｍａに対してテーブル化されて段階的に設定されるようにしてもよい。すなわち、パルスピーク電流値Ｉｍｐおよびパルスベース電流値Ｉｍｂは、ワイヤＷの送給速度Ｆｗに応じてたとえば３つの領域ごとにそれぞれ設定されている。
【００３７】
たとえば、ワイヤＷの送給速度Ｆｗ（ｍ／分）がＦｗ＜ａ１の場合には（領域「Ｉ」参照）、パルスピーク電流値ＩｍｐはＩｐ１に設定され、パルスベース電流値ＩｍｂはＩｂ１に設定される。また、ワイヤＷの送給速度Ｆｗがａ１≦Ｆｗ＜ａ２（ａ１＜ａ２）の場合には（領域「ＩＩ」参照）、パルスピーク電流値ＩｍｐはＩｐ２（Ｉｐ２＞Ｉｐ１）に設定され、パルスベース電流値ＩｍｂはＩｂ２（Ｉｂ２＞Ｉｂ１）に設定される。さらに、ワイヤＷの送給速度Ｆｗがａ２≦Ｆｗの場合には（領域「ＩＩＩ」参照）、パルスピーク電流値ＩｍｐはＩｐ３（Ｉｐ３＞Ｉｐ２）に設定され、パルスベース電流値ＩｍｂはＩｂ３（Ｉｂ３＞Ｉｂ２）に設定される。
【００３８】
図４に示すグラフによれば、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａを変化させるときにピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂが変化する変化区間を有している。また、平均電流値Ｉｍａがある値に設定されるときのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂが、当該平均電流値Ｉｍａより小さい値が設定されるときのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂ以上であるように、ピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂがそれぞれ設定されるようになっている。さらに、図４に示すグラフによれば、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａを変化させる期間は、ピーク電流値Ｉｍｐの最小値Ｉｍｐ１が平均電流値Ｉｍａの最大値Ｉｍａ１以下である期間Ｓｐを含んでいる。また、平均電流値Ｉｍａを変化させる期間は、ベース電流値Ｉｍｂの最大値Ｉｍｂ１が平均電流値Ｉｍａの最小値Ｉｍａ２以上である期間Ｓｂを含んでいる。
【００３９】
このように、ワイヤＷの送給速度Ｆｗに応じてパルスピーク電流値Ｉｍｐおよびパルスベース電流値Ｉｍｂを段階的に変化させて設定する場合にも、パルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとの電流差は、従来のプラズマＧＭＡ溶接方法に比べ小さくされるので、溶接母材Ｐに対するＧＭＡアークの圧力変動を小さくすることができる。そのため、溶融池３３の液面における振動を抑制することができ、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４０】
また、パルスピーク電流値Ｉｍｐおよびパルスベース電流値Ｉｍｂを段階的に設定する場合、図２に示したように、パルスピーク電流値Ｉｍｐおよびパルスベース電流値Ｉｍｂが連続的に変化する場合に比べ、パルスピーク電流値Ｉｍｐおよびパルスベース電流値Ｉｍｂの設定が容易となるので、制御が簡素化できる。
【００４１】
本発明に係るプラズマ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。本発明に係るプラズマＧＭＡ溶接方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００４２】
Ａ 溶接装置
Ｇｃ センターガス
Ｇｓ シールドガス
Ｇｐ プラズマガス
Ｉｗｍ ＧＭＡアーク溶接電流
Ｉｗｐ プラズマアーク溶接電流
Ｐ 溶接母材
ＰＳＭ ＧＭＡアーク溶接電源
ＰＳＰ プラズマアーク溶接電源
１ ワイヤ送給機構
１１ 送給ローラ
１２ モータ
２ 溶接トーチ
２１ シールドガスノズル
２２ プラズマノズル
２２ａ チャネル
２３ プラズマ電極（非消耗電極）
２４ コンタクトチップ
３１ ＧＭＡアーク
３２ プラズマアーク
３３ 溶融池
３４ 溶接金属
３５ ビード
９０ ハンピングビード
９１ 蛇行ビード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマアークとＧＭＡアークとを同時に発生させるプラズマＧＭＡ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラズマ溶接方法とＧＭＡ溶接方法とを組み合わせたプラズマＧＭＡ溶接方法が提案されている（たとえば特許文献１参照）。このプラズマＧＭＡ溶接方法においては、溶接トーチを通して送給されるワイヤと溶接母材との間にＧＭＡ溶接電流を流すことによりＧＭＡアークを発生させる。これと同時に、ワイヤを囲むようにＡｒなどのガスを供給し、このガスを介して溶接トーチと溶接母材との間にプラズマ溶接電流を流すことによりプラズマアークを発生させる。ワイヤは、ＧＭＡアークを発生させる電極として機能するとともに、その先端が溶融することにより溶滴となって溶接母材の接合を補助する。
【０００３】
上記ＧＭＡ溶接電流は、上記溶滴を安定して供給することを目的として、一般的に直流のパルス波形とされている。図５（ａ）に示すように、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍは、ピーク電流値Ｉｍｐとベース電流値Ｉｍｂとを交互に出力する。一方、図５（ｂ）に示すように、プラズマ溶接電流Ｉｗｐは、ほぼ一定の直流電流とされている。ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａは、ピーク電流値Ｉｍｐが出力される期間Ｔｐとベース電流値Ｉｍｂが出力される期間Ｔｂとの割合によって、その大きさが決定される。平均電流値Ｉｍａを大きくするには、期間Ｔｐの時間率を高める一方、平均電流値Ｉｍａを小さくするには、期間Ｔｂの時間率を高める。
【０００４】
平均電流値Ｉｍａは、図６に示すように、たとえばワイヤの送給速度Ｆｗに比例するように設定されている。送給速度Ｆｗは、溶接母材の厚みや溶接速度などの溶接条件に基づいてとりうる値の範囲が決定され、これに応じて平均電流値Ｉｍａの範囲が決定される。ピーク電流値Ｉｍｐは、この範囲の平均電流値Ｉｍａよりも大きい値に設定され、ベース電流値Ｉｍｂは、この範囲の平均電流値Ｉｍａよりも小さい値に設定される。
【０００５】
しかしながら、送給速度Ｆｗがとりうる範囲は、上記溶接条件が多岐にわたるほど大きくなる。これに応じて平均電流値Ｉｍａがとりうる範囲も大きくなるため、ピーク電流値Ｉｍｐとベース電流値Ｉｍｂとの差が大きくなる。すると、ＧＭＡアークが溶接母材に与える圧力の変動幅は大きくなる。溶接母材が溶融することによって形成される溶融池の液面は、この圧力変動によって大きく変動しながら凝固することとなる。これにより、図７に示すようなハンピングビード９０が形成されたり、図８に示すような蛇行ビード９１が形成されたりしてしまうといった問題点があった。なお、図７および図８に示す符号Ｐは、溶接母材である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１６８２８３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、たとえばハンピングピードおよび蛇行ビードといった不当な溶接ビードの発生を抑制することのできるプラズマ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プラズマＧＭＡ溶接方法は、溶接トーチを通して溶接母材に向けて送給されるワイヤと上記溶接母材との間にパルス波形のＧＭＡ溶接電流を流すことによりＧＭＡアークを発生させるとともに、上記ワイヤを囲むように供給されるガスを介して上記溶接トーチと上記溶接母材との間にプラズマ溶接電流を流すことによりプラズマアークを発生させる、プラズマＧＭＡ溶接方法であって、上記ＧＭＡ溶接電流のハイ状態であるときのピーク電流値、およびロー状態であるときのベース電流値を、上記ＧＭＡ溶接電流の平均電流値を変化させるときに上記ピーク電流値および上記ベース電流値が変化する変化区間を有し、かつ上記平均電流値がある値に設定されるときの上記ピーク電流値および上記ベース電流値が、上記平均電流値より小さい値が設定されるときの上記ピーク電流値および上記ベース電流値以上であるように設定するとともに、上記平均電流値を変化させる期間は、上記ピーク電流値の最小値が上記平均電流値の最大値以下である期間を含み、かつ上記ベース電流値の最大値が上記平均電流値の最小値以上である期間を含むことを特徴としている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記平均電流値を、上記ワイヤの送給速度に比例するように設定する。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ピーク電流値およびベース電流値の少なくともいずれかを、上記平均電流値に比例させる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ピーク電流値およびベース電流値の少なくともいずれかを、上記平均電流値の変化に伴って段階的に変化させる。
【００１２】
このようなプラズマＧＭＡ溶接方法によれば、ＧＭＡ溶接電流のピーク電流値およびベース電流値は、たとえば溶接条件に応じて変化される平均電流値に対して変化するように設定される。そのため、ピーク電流値およびベース電流値を、平均電流値の増減にかかわらずほぼ一定としていた従来のプラズマＧＭＡ溶接方法に比べ、上記ピーク電流値とベース電流値との電流幅を小さくすることができる。これにより、ピーク電流値およびベース電流値が出力されたときの溶接母材に対するＧＭＡアークの圧力変動を小さくすることができる。したがって、溶融池における振動を抑制でき、ハンピングピードおよび蛇行ビードの発生を抑制することができる。
【００１３】
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】
【００１４】
【図１】本発明にかかるプラズマＧＭＡ溶接方法が適用される溶接装置を示す構成図である。
【図２】ＧＭＡアーク溶接電流とワイヤの送給速度との関係を示す図である。
【図３】本実施形態のプラズマＧＭＡ溶接方法におけるビード外観図である。
【図４】変形例のプラズマＧＭＡ溶接方法を適用した場合のＧＭＡアーク溶接電流とワイヤの送給速度との関係を示す図である。
【図５】従来のプラズマＧＭＡ溶接方法で用いられるＧＭＡ溶接電流とプラズマ溶接電流とを示す図である。
【図６】従来のＧＭＡアーク溶接電流とワイヤの送給速度との関係を示す図である。
【図７】従来のプラズマＧＭＡ溶接方法におけるハンピングビードの外観を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】従来のプラズマＧＭＡ溶接方法における蛇行ビードの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、本発明にかかるプラズマＧＭＡ溶接方法が適用される溶接装置を示す構成図である。この溶接装置Ａは、溶接母材Ｐに対してプラズマＧＭＡ溶接を施すための装置である。溶接装置Ａは、ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭ、プラズマアーク溶接電源ＰＳＰ、ワイヤ送給機構１、および溶接トーチ２などを備えている。
【００１７】
ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭは、溶接母材ＰをＧＭＡ溶接するための電力を発生させるものである。ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭは、溶接トーチ２のコンタクトチップ２４（後述）を介してワイヤＷと溶接母材Ｐとの間に、ＧＭＡアーク溶接電圧Ｖｗｍを印加することにより、溶接トーチ２にＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍを供給する。ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭは、正極（符号「＋」参照）と負極（符号「−」参照）の２つの電極が設けられており、正極が溶接トーチ２のコンタクトチップ２４に導通しており、負極が溶接母材Ｐに導通している。
【００１８】
プラズマアーク溶接電源ＰＳＰは、溶接母材Ｐをプラズマ溶接するための電力を発生させるものである。プラズマアーク溶接電源ＰＳＰは、プラズマ電極２３（後述）と溶接母材Ｐとの間に、プラズマアーク溶接電圧Ｖｗｐを印加することにより、プラズマ電極２３にプラズマ溶接電流Ｉｗｐを供給する。プラズマアーク溶接電源ＰＳＰは、正極（符号「＋」参照）と負極（符号「−」参照）の２つの電極が設けられており、正極がプラズマ電極２３に導通しており、負極が溶接母材Ｐに導通している。
【００１９】
ワイヤ送給機構１は、ワイヤＷを溶接トーチ２に送給するための機構であり、図示しないワイヤリール、ワイヤＷを溶接トーチ２に対して送り出す一対の送給ローラ１１、および送給ローラ１１を回転させるモータ１２などによって構成されている。モータ１２は、ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭから伝達される送給制御信号Ｆｃによって回転駆動される。
【００２０】
溶接トーチ２は、溶接母材Ｐに対してＧＭＡアーク３１およびプラズマアーク３２を発生させるためのものである。溶接トーチ２は、シールドガスノズル２１と、プラズマノズル２２と、非消耗電極としてのプラズマ電極２３と、コンタクトチップ２４とを備え、それらが同心軸上に配置された構成とされている。溶接トーチ２は、図示しない多関節ロボットなどによって保持された状態で溶接母材Ｐに沿って所定の速度で移動される。
【００２１】
シールドガスノズル２１は、たとえばＣｕからなる筒状部材である。プラズマノズル２２は、たとえばＣｕまたはＣｕ合金からなり、冷却水を通すチャネル２２ａが形成されていることにより直接的に水冷されている。プラズマ電極２３は、たとえばＣｕまたはＣｕ合金からなり、図略の経路を通る冷却水によって間接的に水冷されている。コンタクトチップ２４には貫通孔が形成され、この貫通孔には消耗電極としてのワイヤＷが供給される。コンタクトチップ２４は、ワイヤＷと導通している。
【００２２】
この溶接トーチ２では、シールドガスノズル２１とプラズマノズル２２との隙間から溶接母材Ｐに対して、たとえばＡｒなどのシールドガスＧｓが供給される。シールドガスＧｓは、ＧＭＡアーク３１およびプラズマアーク３２を大気から遮蔽するものである。また、プラズマノズル２２とプラズマ電極２３との隙間からは、たとえばＡｒなどのプラズマガスＧｐが供給される。プラズマガスＧｐは、プラズマアーク３２を絞るためのものである。さらに、プラズマ電極２３とコンタクトチップ２４との隙間からは、たとえばＡｒなどのセンターガスＧｃが供給される。センターガスＧｃは、プラズマ状態となることによりプラズマアーク３２を発生させるためのものである。
【００２３】
溶接トーチ２のコンタクトチップ２４には、ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭからＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍが供給され、このＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの供給により、ワイヤＷから溶接母材Ｐに対してＧＭＡアーク３１が発生される。ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍは、図５（ａ）に示したように、パルスピーク電流Ｉｍｐとパルスベース電流Ｉｍｂとが交互に出力されるパルス状の電流である。本実施形態では、詳細は後述するように、ＧＭＡアーク溶接電源ＰＳＭから供給されるＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍのパルスピーク電流Ｉｍｐとパルスベース電流Ｉｍｂとが適切な値に設定されることにより、良好な外観を有する溶接ビードを得ることができる。
【００２４】
溶接トーチ２のプラズマ電極２３には、プラズマアーク溶接電源ＰＳＰからプラズマ溶接電流Ｉｗｐが供給され、このプラズマ溶接電流Ｉｗｐの供給により、プラズマ電極２３から溶接母材Ｐに対してプラズマアーク３２が発生される。プラズマ溶接電流Ｉｗｐは、図５（ｂ）に示したように、ほぼ一定の直流の電流である。なお、図１の符号３３は溶融池を示し、符号３４は溶接金属を示す。
【００２５】
次に、本実施形態のプラズマＧＭＡ溶接方法について説明する。
【００２６】
本実施形態におけるプラズマＧＭＡ溶接方法においては、プラズマＧＭＡ溶接が行われる前に、溶接母材Ｐの種類および厚み、溶接母材Ｐの継手の形態、および溶接速度などの溶接条件に応じて、ワイヤＷの供給速度が設定される。また、ワイヤＷの供給速度に応じてワイヤＷを適切に溶融させる必要があるため、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａも設定される。なお、平均電流値Ｉｍａは、ワイヤＷの送給速度Ｆｗとほぼ比例関係にある。また、ワイヤＷの送給速度Ｆｗや平均電流値Ｉｍａは、溶接母材Ｐの種類などの溶接条件に応じた所望の速度および電流値に一旦設定されると、プラズマＧＭＡ溶接が行われる際には、設定された送給速度および電流値がほぼ維持される。
【００２７】
本実施形態では、図２に示すように、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍのパルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとを、溶接母材Ｐの種類などの溶接条件に応じて変化される平均電流値Ｉｍａに対して比例させるように設定されている。したがって、平均電流値Ｉｍａが決定されれば、それに応じたパルスピーク電流値Ｉｍｐおよびパルスベース電流値Ｉｍｂが決定される。
【００２８】
より具体的には、たとえばワイヤＷの送給速度Ｆｗがａ0（ｍ／分）に設定されると、平均電流値ＩｍａがＩ0（Ａ）に設定される。これにより、パルスピーク電流値Ｉｍｐは、平均電流値Ｉ0に対して所定の電流幅Ｉａを有する電流値（Ｉ0＋Ｉａ）に設定される。一方、パルスベース電流値Ｉｍｂは、平均電流値Ｉ0に対して所定の電流幅Ｉｂを有する電流値（Ｉ0−Ｉｂ）に設定される。ここで、電流幅Ｉａは、５０〜８０（Ａ）程度とされ、電流幅Ｉｂは、電流幅Ｉａと同様に５０〜８０（Ａ）程度とされる。すなわち、パルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとの電流差（Ｉａ＋Ｉｂ）は、１００〜１６０（Ａ）程度となるように、パルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとが設定される。
【００２９】
上記電流幅Ｉａ，Ｉｂは、溶接母材Ｐの種類などの溶接条件が変更されて、ワイヤＷの送給速度、すなわち平均電流値Ｉｍａが変化されても、変化される平均電流値Ｉｍａに対して連続してほぼ同じ電流差が維持される。つまり、パルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとの電流差（Ｉａ＋Ｉｂ）は、ほぼ一定とされる。
【００３０】
図２に示すグラフによれば、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａを変化させるときにピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂが変化する変化区間を有している。また、平均電流値Ｉｍａがある値に設定されるときのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂが、当該平均電流値Ｉｍａより小さい値が設定されるときのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂ以上であるように、ピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂがそれぞれ設定されるようになっている。さらに、図２に示すグラフによれば、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａを変化させる期間は、ピーク電流値Ｉｍｐの最小値Ｉｍｐ１が平均電流値Ｉｍａの最大値Ｉｍａ１以下である期間Ｓｐを含んでいる。また、平均電流値Ｉｍａを変化させる期間は、ベース電流値Ｉｍｂの最大値Ｉｍｂ１が平均電流値Ｉｍａの最小値Ｉｍａ２以上である期間Ｓｂを含んでいる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、パルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとは、平均電流値Ｉｍａの変化に対して比例するように変化したが、いずれか一方が平均電流値Ｉｍａの変化に対して比例するように変化してもよい。
【００３２】
次に、本実施形態のプラズマＧＭＡ溶接方法の作用について説明する。
【００３３】
本実施形態では、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａが変化されても、パルスピーク電流Ｉｍｐとパルスベース電流Ｉｍｂとの電流差（Ｉａ＋Ｉｂ）は、常にほぼ一定とされるため、その電流差を従来のプラズマＧＭＡ溶接方法に比べ小さくすることができる。パルスピーク電流Ｉｍｐとパルスベース電流Ｉｍｂとの電流差が小さいと、パルスピーク電流Ｉｍｐおよびパルスベース電流Ｉｍｂの出力時における溶接母材Ｐが受けるＧＭＡアーク３１の圧力変動が小さくなる。そのため、プラズマＧＭＡ溶接時において溶接母材Ｐの溶融池３３の液面における振動を抑制することができ、図３に示すように、良好な溶接ビード３５を形成することができる。
【００３４】
また、電流幅Ｉａ，Ｉｂは、溶接条件が変更されてワイヤＷの送給速度Ｆｗや平均電流値Ｉｍａが変化されても、平均電流値Ｉｍａの変化される値に対して連続してほぼ同じ値に維持されるので、ワイヤＷの送給速度Ｆｗや平均電流値Ｉｍａが変化されてもそれらの値にかかわらず、溶融池３３の液面における振動を抑制することができる。
【００３５】
従来のプラズマＧＭＡ溶接方法におけるパルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとの電流差は、たとえば４００（Ａ）とされていたが、本実施形態のプラズマＧＭＡ溶接方法においては、パルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとの電流差は、上述したように、１００〜１６０（Ａ）程度となった。また、従来のプラズマＧＭＡ溶接方法においては、平均電流値Ｉｍａが２３０（Ａ）程度以上、あるいはワイヤＷの送給速度が１２（ｍ／分）程度以上になると、溶接ビードに不具合が見られた。しかし、本実施形態のプラズマＧＭＡ溶接方法においては、平均電流値Ｉｍａが３００（Ａ）程度、あるいはワイヤＷの送給速度が１６（ｍ／分）程度であっても、良好な溶接ビード３５を形成することができた。
【００３６】
図４は、変形例のプラズマＧＭＡ溶接方法を適用した場合のＧＭＡ溶接電流とワイヤの送給速度との関係を示す図である。ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍのパルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとは、図４に示すように、平均電流値Ｉｍａに対してテーブル化されて段階的に設定されるようにしてもよい。すなわち、パルスピーク電流値Ｉｍｐおよびパルスベース電流値Ｉｍｂは、ワイヤＷの送給速度Ｆｗに応じてたとえば３つの領域ごとにそれぞれ設定されている。
【００３７】
たとえば、ワイヤＷの送給速度Ｆｗ（ｍ／分）がＦｗ＜ａ１の場合には（領域「Ｉ」参照）、パルスピーク電流値ＩｍｐはＩｐ１に設定され、パルスベース電流値ＩｍｂはＩｂ１に設定される。また、ワイヤＷの送給速度Ｆｗがａ１≦Ｆｗ＜ａ２（ａ１＜ａ２）の場合には（領域「ＩＩ」参照）、パルスピーク電流値ＩｍｐはＩｐ２（Ｉｐ２＞Ｉｐ１）に設定され、パルスベース電流値ＩｍｂはＩｂ２（Ｉｂ２＞Ｉｂ１）に設定される。さらに、ワイヤＷの送給速度Ｆｗがａ２≦Ｆｗの場合には（領域「ＩＩＩ」参照）、パルスピーク電流値ＩｍｐはＩｐ３（Ｉｐ３＞Ｉｐ２）に設定され、パルスベース電流値ＩｍｂはＩｂ３（Ｉｂ３＞Ｉｂ２）に設定される。
【００３８】
図４に示すグラフによれば、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａを変化させるときにピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂが変化する変化区間を有している。また、平均電流値Ｉｍａがある値に設定されるときのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂが、当該平均電流値Ｉｍａより小さい値が設定されるときのピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂ以上であるように、ピーク電流値Ｉｍｐおよびベース電流値Ｉｍｂがそれぞれ設定されるようになっている。さらに、図４に示すグラフによれば、ＧＭＡ溶接電流Ｉｗｍの平均電流値Ｉｍａを変化させる期間は、ピーク電流値Ｉｍｐの最小値Ｉｍｐ１が平均電流値Ｉｍａの最大値Ｉｍａ１以下である期間Ｓｐを含んでいる。また、平均電流値Ｉｍａを変化させる期間は、ベース電流値Ｉｍｂの最大値Ｉｍｂ１が平均電流値Ｉｍａの最小値Ｉｍａ２以上である期間Ｓｂを含んでいる。
【００３９】
このように、ワイヤＷの送給速度Ｆｗに応じてパルスピーク電流値Ｉｍｐおよびパルスベース電流値Ｉｍｂを段階的に変化させて設定する場合にも、パルスピーク電流値Ｉｍｐとパルスベース電流値Ｉｍｂとの電流差は、従来のプラズマＧＭＡ溶接方法に比べ小さくされるので、溶接母材Ｐに対するＧＭＡアークの圧力変動を小さくすることができる。そのため、溶融池３３の液面における振動を抑制することができ、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４０】
また、パルスピーク電流値Ｉｍｐおよびパルスベース電流値Ｉｍｂを段階的に設定する場合、図２に示したように、パルスピーク電流値Ｉｍｐおよびパルスベース電流値Ｉｍｂが連続的に変化する場合に比べ、パルスピーク電流値Ｉｍｐおよびパルスベース電流値Ｉｍｂの設定が容易となるので、制御が簡素化できる。
【００４１】
本発明に係るプラズマ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。本発明に係るプラズマＧＭＡ溶接方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００４２】
Ａ 溶接装置
Ｇｃ センターガス
Ｇｓ シールドガス
Ｇｐ プラズマガス
Ｉｗｍ ＧＭＡアーク溶接電流
Ｉｗｐ プラズマアーク溶接電流
Ｐ 溶接母材
ＰＳＭ ＧＭＡアーク溶接電源
ＰＳＰ プラズマアーク溶接電源
１ ワイヤ送給機構
１１ 送給ローラ
１２ モータ
２ 溶接トーチ
２１ シールドガスノズル
２２ プラズマノズル
２２ａ チャネル
２３ プラズマ電極（非消耗電極）
２４ コンタクトチップ
３１ ＧＭＡアーク
３２ プラズマアーク
３３ 溶融池
３４ 溶接金属
３５ ビード
９０ ハンピングビード
９１ 蛇行ビード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチを通して溶接母材に向けて送給されるワイヤと上記溶接母材との間にパルス波形のＧＭＡ溶接電流を流すことによりＧＭＡアークを発生させるとともに、
上記ワイヤを囲むように供給されるガスを介して上記溶接トーチと上記溶接母材との間にプラズマ溶接電流を流すことによりプラズマアークを発生させる、プラズマＧＭＡ溶接方法であって、
上記ＧＭＡ溶接電流のハイ状態であるときのピーク電流値、およびロー状態であるときのベース電流値を、上記ＧＭＡ溶接電流の平均電流値を変化させるときに上記ピーク電流値および上記ベース電流値が変化する変化区間を有し、かつ上記平均電流値がある値に設定されるときの上記ピーク電流値および上記ベース電流値が、上記平均電流値より小さい値が設定されるときの上記ピーク電流値および上記ベース電流値以上であるように設定するとともに、
上記平均電流値を変化させる期間は、上記ピーク電流値の最小値が上記平均電流値の最大値以下である期間を含み、かつ上記ベース電流値の最大値が上記平均電流値の最小値以上である期間を含むことを特徴とする、プラズマＧＭＡ溶接方法。
【請求項２】
上記平均電流値を、上記ワイヤの送給速度に比例するように設定する、請求項１に記載のプラズマＧＭＡ溶接方法。
【請求項３】
上記ピーク電流値およびベース電流値の少なくともいずれかを、上記平均電流値に比例させる、請求項１または２に記載のプラズマＧＭＡ溶接方法。
【請求項４】
上記ピーク電流値およびベース電流値の少なくともいずれかを、上記平均電流値の変化に伴って段階的に変化させる、請求項１または２に記載のプラズマＧＭＡ溶接方法。
【請求項１】
溶接トーチを通して溶接母材に向けて送給されるワイヤと上記溶接母材との間にパルス波形のＧＭＡ溶接電流を流すことによりＧＭＡアークを発生させるとともに、
上記ワイヤを囲むように供給されるガスを介して上記溶接トーチと上記溶接母材との間にプラズマ溶接電流を流すことによりプラズマアークを発生させる、プラズマＧＭＡ溶接方法であって、
上記ＧＭＡ溶接電流のハイ状態であるときのピーク電流値、およびロー状態であるときのベース電流値を、上記ＧＭＡ溶接電流の平均電流値を変化させるときに上記ピーク電流値および上記ベース電流値が変化する変化区間を有し、かつ上記平均電流値がある値に設定されるときの上記ピーク電流値および上記ベース電流値が、上記平均電流値より小さい値が設定されるときの上記ピーク電流値および上記ベース電流値以上であるように設定するとともに、
上記平均電流値を変化させる期間は、上記ピーク電流値の最小値が上記平均電流値の最大値以下である期間を含み、かつ上記ベース電流値の最大値が上記平均電流値の最小値以上である期間を含むことを特徴とする、プラズマＧＭＡ溶接方法。
【請求項２】
上記平均電流値を、上記ワイヤの送給速度に比例するように設定する、請求項１に記載のプラズマＧＭＡ溶接方法。
【請求項３】
上記ピーク電流値およびベース電流値の少なくともいずれかを、上記平均電流値に比例させる、請求項１または２に記載のプラズマＧＭＡ溶接方法。
【請求項４】
上記ピーク電流値およびベース電流値の少なくともいずれかを、上記平均電流値の変化に伴って段階的に変化させる、請求項１または２に記載のプラズマＧＭＡ溶接方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１７２９５８（Ｐ２０１０−１７２９５８Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１４９８（Ｐ２００９−２１４９８）
【出願日】平成２１年２月２日（２００９．２．２）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２日（２００９．２．２）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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