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JPS5852744B2 - Crater treatment method in plasma keyhole welding - Google Patents
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JPS5852744B2 - Crater treatment method in plasma keyhole welding - Google Patents

Crater treatment method in plasma keyhole welding

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Publication number
JPS5852744B2
JPS5852744B2 JP4329879A JP4329879A JPS5852744B2 JP S5852744 B2 JPS5852744 B2 JP S5852744B2 JP 4329879 A JP4329879 A JP 4329879A JP 4329879 A JP4329879 A JP 4329879A JP S5852744 B2 JPS5852744 B2 JP S5852744B2
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JP
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welding
plasma
flow rate
crater
valve
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JP4329879A
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芳朗 粟野
順 鵜飼
孝雄 清水
順次 堀
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Toyota Motor Corp
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Mitsubishi Electric Corp
Toyota Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プラズマキーホール溶接におけるクレータ処
理法に関し、クレータ部のキーホールを溶接終点におい
て確実に消滅させるための処理シーケンスを提供するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a crater treatment method in plasma keyhole welding, and provides a treatment sequence for reliably eliminating the keyhole in the crater portion at the welding end point.

プラズマアーク溶接法は、溶接トーチのノズルから母材
(被溶接材)に向けてアルゴン等のプラズマガスを噴射
し、これと同時に溶接トーチ内の負電極と陽極たる母材
との間に前記プラズマガスを介してプラズマアークを発
生させてプラズマジェットをつくり、このプラズマジェ
ットにより母材を溶かして目的とする溶接を行なうもの
である。
In the plasma arc welding method, a plasma gas such as argon is injected from the nozzle of a welding torch toward the base metal (material to be welded), and at the same time, the plasma is injected between the negative electrode in the welding torch and the base metal, which is the anode. A plasma arc is generated through gas to create a plasma jet, and the base metal is melted by this plasma jet to perform the desired welding.

このプラズマアーク溶接法は、プラズマジェット自体の
有する磁気的ヒヲチ効果及びシールドガスの吹き付けに
よる熱的ピンチ効果によりプラズマジェットの径を細く
絞ることができるため、高密度のエネルギーを得ること
ができ、高精度で効率のよい溶接を実現しうる。
In this plasma arc welding method, the diameter of the plasma jet can be narrowed down by the magnetic Hiwochi effect of the plasma jet itself and the thermal pinch effect caused by the spraying of shielding gas, so it is possible to obtain high-density energy and Accurate and efficient welding can be achieved.

プラズマアーク溶接法においては、溶接作業に際して、
プラズマキーホール溶接と呼ばれる溶接技法が採用され
る。
In the plasma arc welding method, during welding work,
A welding technique called plasma keyhole welding is used.

すなわち、プラズマキーホール溶接とは、高温高速のプ
ラズマジェットによりキーホールと呼ばれる母材の表裏
を貫通する小孔を穿ちながら溶接を進行し、溶接の進行
に従って移行する前記キーホールの後方に溶融金属がま
わり込んで行くことにより溶接ビードを形成するもので
、母材の表裏にわたって完全な溶は込みが行なわれるた
め極めて良好な溶接を達成できるものである。
In other words, plasma keyhole welding involves welding using a high-temperature, high-speed plasma jet to drill a small hole called a keyhole that penetrates the front and back sides of the base material, and molten metal is deposited behind the keyhole as the welding progresses. The weld bead is formed by the welding going around the base metal, and as complete melt penetration is performed on both the front and back of the base metal, extremely good welding can be achieved.

このようなプラズマアーク溶接法を用いたキーホール溶
接においては、溶接終点においてクレータ部のキーホー
ルを消滅させる必要があり、通常溶接終点でプラズマガ
スの流量を弱めるか或は停止することにより、クレータ
部の溶融金属がプラズマジェットに吹きとばされること
なくキーホールを埋めるよう制御している。
In keyhole welding using such a plasma arc welding method, it is necessary to eliminate the keyhole in the crater area at the welding end point, and the crater is usually eliminated by weakening or stopping the plasma gas flow rate at the welding end point. The molten metal is controlled so that it fills the keyhole without being blown away by the plasma jet.

このプラズマガスの流量を制御する方法として、第3図
或は第5図に示す配管構成が採用される。
As a method of controlling the flow rate of this plasma gas, a piping configuration shown in FIG. 3 or 5 is adopted.

すなわち、第3図の配管構成は、ガスボンベ等から元圧
P。
That is, the piping configuration shown in FIG. 3 supplies source pressure P from a gas cylinder or the like.

で送られてくるアルゴン等のプラズマガスを、電磁開閉
弁1,2を通した後、絞り弁3,4によりそれぞれ所要
の流量d1及びd2に調整して溶接トーチへ送給し、溶
接中は電磁開閉弁1,2の両方を開いてd1+d2のガ
ス流量で送り、溶接終点において電磁開閉弁2を閉じて
ガス流量d1として送るよう構成している。
Plasma gas such as argon, which is sent by the Both electromagnetic on-off valves 1 and 2 are opened to send gas at a flow rate of d1+d2, and at the welding end point, electromagnetic on-off valve 2 is closed to send gas at a gas flow rate of d1.

第3図の配管によれば、溶接終点においてプラズマガス
の流量を弱めるために電磁開閉弁2を閉じても、該電磁
開閉弁2と絞り弁4との間に存在するプラズマガスのた
めに流量特性に第4図に示す如き遅れが発生し、制御上
好ましくない結果を招く。
According to the piping shown in FIG. 3, even if the electromagnetic on-off valve 2 is closed to weaken the flow rate of plasma gas at the welding end point, the flow rate will be reduced due to the plasma gas existing between the electromagnetic on-off valve 2 and the throttle valve 4. A delay as shown in FIG. 4 occurs in the characteristics, leading to unfavorable results in terms of control.

第5図の配管構成は、第3図の電磁開閉弁1゜2と絞り
弁3,4の配置を前後入れ替えたもので、現在一般的に
採用されている配管法である。
The piping configuration shown in FIG. 5 is obtained by reversing the arrangement of the electromagnetic on-off valve 1.degree. 2 and the throttle valves 3 and 4 shown in FIG. 3, and is a piping method generally employed at present.

第5図の配管によれは、第3図配管の有する遅れ特性は
改善しうるが、電磁開閉弁2が閉じられた際に絞り弁4
との間に元圧P。
Although the delay characteristic of the piping shown in FIG. 3 can be improved, the distortion in the piping shown in FIG.
Source pressure P between.

のプラズマガスが充填され、電磁開閉弁2を再び開く際
に元圧P。
When the electromagnetic on-off valve 2 is opened again, the original pressure P is filled.

のプラズマガスが一気に噴出され、第6図に示す如きガ
ス流量d3のオーバーシュートが発生し、クレータ部の
溶融金属を吹きとばしてしまうという欠点を有する。
plasma gas is ejected all at once, causing an overshoot in the gas flow rate d3 as shown in FIG. 6, which has the disadvantage that the molten metal in the crater portion is blown away.

自動溶接ラインでは、プラズマアークの起動・停土を短
時間のうちに何回も繰り返す必要上、応答性のよい第5
図の配管構成を採用し、溶接終点におけるクレータ部の
キーホールの埋込み作業終了後直ちにプラズマガスを元
の高流量レベルに復帰させているが、前記せるオーバー
シュートのためにクレータ部を埋めた溶融金属が未だ凝
固しないうちに吹き飛はされることがあり、クレータ部
に再びキーホールや凹部の欠陥を生ずるという欠点があ
った。
In automatic welding lines, it is necessary to start and stop the plasma arc many times in a short period of time, so a fifth
By adopting the piping configuration shown in the figure, the plasma gas is returned to its original high flow rate level immediately after filling the keyhole in the crater at the welding end point, but due to the overshoot mentioned above, the molten gas that filled the crater This has the drawback that the metal may be blown off before it solidifies, causing defects such as keyholes and recesses in the crater portion.

本発明は、特許請求の範囲に記載した構成の処理法とす
ることにより、溶接終了時、クレータ部に再びキーホー
ル等の欠陥が生ずることのないようになしたものである
The present invention uses a treatment method having the configuration described in the claims, so that defects such as keyholes will not occur again in the crater portion when welding is completed.

以下、第1図及び第2図につき本発明方法を説明する。The method of the present invention will be explained below with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図は本発明方法を実施するためのプラズマアーク自
動溶接機の原理図、第2図は本発明方法の処理シーケン
スを示す。
FIG. 1 shows the principle of an automatic plasma arc welding machine for carrying out the method of the present invention, and FIG. 2 shows the processing sequence of the method of the present invention.

まず、第1図につきプラズマアーク自動溶接の概要を説
明すれは、先端に拘束ノズル5を形成された溶接トーチ
6に対し、第5図と同一の配管構成になる電磁開閉弁1
,2及び絞り弁3,4が接続すれ、アルゴン等のプラズ
マガスを供給している。
First, to explain the outline of plasma arc automatic welding with reference to FIG. 1, we will introduce a welding torch 6 with a restraining nozzle 5 formed at its tip, and an electromagnetic shut-off valve 1 with the same piping configuration as shown in FIG.
, 2 and throttle valves 3 and 4 are connected to supply plasma gas such as argon.

プラズマジェットの起動前、すなわち溶接開始前には電
磁開閉弁1,2が開かれており、ガス流量d1+d2の
プラズマガスが送給されていると共に、溶接トーチ6内
の負電極7と拘束ノズル5との間には、パイロット電源
8により常時パイロットアークが点弧され、プラズマガ
スのイオン化を行なってプラズマジェットの起動を容易
ならしめている。
Before starting the plasma jet, that is, before starting welding, the electromagnetic on-off valves 1 and 2 are opened, and plasma gas at a gas flow rate of d1+d2 is supplied to the negative electrode 7 in the welding torch 6 and the restraint nozzle 5. A pilot arc is constantly ignited by a pilot power source 8 between the two and ionizes the plasma gas to facilitate starting of the plasma jet.

溶接開始に際しては、ガス流量d1+d2にてプラズマ
ガスを送給し、同時に溶接電源9を通電して溶接トーチ
6内の負電極7と母材10との間にプラズマアークを発
生させ、これによって生じた高温高速のプラズマジェッ
ト11により母材10のキーホール溶接を実行する。
To start welding, plasma gas is supplied at a gas flow rate of d1+d2, and at the same time, the welding power source 9 is energized to generate a plasma arc between the negative electrode 7 in the welding torch 6 and the base metal 10. Keyhole welding of the base material 10 is performed using a high temperature and high speed plasma jet 11.

各構成要素は、溶接制御回路12によりシーケンス制御
されていると共に、溶接トーチ6又は母材10は移送機
構により送り制御がなされている。
Each component is sequentially controlled by a welding control circuit 12, and the welding torch 6 or base material 10 is controlled to be fed by a transfer mechanism.

上記構成になるプラズマアーク自動溶接機において、本
発明のクレータ処理法を第2図に従って説明する。
In the plasma arc automatic welding machine having the above configuration, the crater treatment method of the present invention will be explained with reference to FIG.

プラズマジェット11が母材10に衝突して溶融池前面
にキーホールをつくりながらキーホール溶接を進行し、
所定作業の後に溶接終点に達すると、溶接トーチ6又は
母材10の一方が停県され、溶接トーチ6が移動してい
る場合は、溶接トーチ6は第2図aのように移動速度゛
0となる。
The plasma jet 11 collides with the base metal 10 to create a keyhole in the front of the molten pool while keyhole welding progresses,
When the welding end point is reached after a predetermined operation, either the welding torch 6 or the base metal 10 is stopped, and if the welding torch 6 is moving, the welding torch 6 has a moving speed of 0 as shown in FIG. 2a. becomes.

溶接トーチ6が停点すると、クレータ部の埋戻し処理が
開始される。
When the welding torch 6 comes to a stop, backfilling of the crater portion is started.

まず、溶接電源9の溶接電流(アーク電流)を第2図す
のようにスロープダウン制御して漸時減少させ、これと
同時に電磁開閉弁2を閉じ、プラズマガスを第2図Cの
ようにガス流量d1+d2からdlに減量してプラズマ
ジェット11の流量を低減し、クレータ部の溶融金属が
プラズマジェット11の噴射圧のために吹きとばされる
ことのないよう制御する。
First, the welding current (arc current) of the welding power source 9 is gradually decreased by slope-down control as shown in Fig. 2, and at the same time, the electromagnetic on-off valve 2 is closed, and the plasma gas is controlled as shown in Fig. 2C. The flow rate of the plasma jet 11 is reduced by reducing the gas flow rate from d1+d2 to dl to control so that the molten metal in the crater part is not blown away due to the injection pressure of the plasma jet 11.

この溶接電流のスロープダウン制御とプラズマガス流量
の制御により、クレータ部のキーホールは周囲の溶融金
属により覆われて埋められ、クレータ部は平担に埋め戻
される。
By controlling the slope down of the welding current and controlling the plasma gas flow rate, the keyhole in the crater portion is covered and buried by the surrounding molten metal, and the crater portion is flattened back.

次いで、溶接電流のスロープダウン時間T1が終了して
アークが遮断された後、クレータ部の溶融金属が完全に
固まる時間T2だけ遅らせて電磁開閉弁2を開き、第2
図Cに示すように、プラズマガス流量を元の溶接時の流
量に復帰させるものである。
Next, after the slope down time T1 of the welding current ends and the arc is interrupted, the electromagnetic on-off valve 2 is opened with a delay of time T2 for the molten metal in the crater to completely solidify, and the second
As shown in Figure C, the plasma gas flow rate is returned to the original flow rate during welding.

前記のスロープダウン時間T1及び溶融金属の凝固時間
T2は、予め溶接制御回路12内に制御シーケンスとし
て設定しておく。
The slope down time T1 and the solidification time T2 of the molten metal are set in advance in the welding control circuit 12 as a control sequence.

上述せる本発明方法によれは、溶接電流のスロープダウ
ン時間T1の経過後、クレータ部の溶融金属が完全に固
まるまでプラズマガス流量の復帰を遅らせるので、第2
図Cに示す復帰時のオーバーシュートによりクレータ部
の溶融金属が吹きとばされることがなくなり、溶接終点
において埋め戻されたクレータ部に再びキーホールや凹
部の発生するおそれがないという著効を奏する。
According to the above-mentioned method of the present invention, after the welding current slope down time T1 has elapsed, the return of the plasma gas flow rate is delayed until the molten metal in the crater part is completely solidified.
The molten metal in the crater portion is not blown away due to the overshoot at the time of return shown in Figure C, and there is no risk of a keyhole or recess forming again in the crater portion that has been backfilled at the welding end point.

さらに、本発明方法のシーケンス制御を行なうことによ
り、プラズマガス流量の復帰時のオーバーシュートをな
くす必要がなくなるので、オーバーシュートの噴射圧に
より溶接トーチのノズル内を清掃することができ、また
オーバーシュートの噴射圧のためにプラズマガス流量が
ノズル外部へ押し出され易くなり、プラズマアークの起
動が確実となる等の効果を有する。
Furthermore, by performing the sequence control of the method of the present invention, there is no need to eliminate overshoot when the plasma gas flow rate returns, so the inside of the nozzle of the welding torch can be cleaned by the injection pressure of the overshoot, and the overshoot Because of the injection pressure, the plasma gas flow rate is easily pushed out to the outside of the nozzle, which has the effect of ensuring the activation of the plasma arc.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明方法を説明するためのプラズマアーク自
動溶接機の原理図、第2図は本発明方法の処理シーケン
スを示す図、第3図はプラズマガスの第1の配管構成例
を示す図、第4図は第3図に示す配管構成例の流量特性
図、第5図はプラズマガスの第2の配管構成例を示す図
、第6図は第5図の配管構成例の流量特性図である。 1.2・・・・・・電磁開閉弁、3,4・・・・・・絞
り弁、6・・・・・・溶接トーチ、9・・・・・・溶接
電源、10・・・・・・母材、11・・・・・・プラズ
マジェット、T1・・・・・・スロープダウン時間、T
2・・・・・・クレータ部の溶融金属の固まる時間。
Fig. 1 is a diagram showing the principle of a plasma arc automatic welding machine for explaining the method of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the processing sequence of the method of the present invention, and Fig. 3 is a diagram showing an example of the first piping configuration for plasma gas. Figure 4 is a flow rate characteristic diagram of the piping configuration example shown in Figure 3, Figure 5 is a diagram showing the second piping configuration example of plasma gas, and Figure 6 is a flow rate characteristic diagram of the piping configuration example shown in Figure 5. It is a diagram. 1.2... Solenoid on-off valve, 3, 4... Throttle valve, 6... Welding torch, 9... Welding power source, 10... ...Base material, 11...Plasma jet, T1...Slope down time, T
2... Time for the molten metal in the crater to solidify.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アルゴン等のプラズマガスを絞り弁を通して流量調
整した後、電磁開閉弁を通じて溶接トーチへ送給するよ
う構成されたプラズマアーク自動溶接機によるキーホー
ル溶接において、溶接終点で溶接トーチの移動が停七さ
れたとき、溶接電流をスロープダウン制御へ移行すると
同時に前記電磁開閉弁を通じてプラズマガスの流量を低
減し、スロープダウン時間T1が経過して溶接トーチと
母材間のアークが遮断された後、クレータ部の溶融金属
が凝固する時間T2だけ遅らせて前記電磁開閉弁を開き
、プラズマガスの流量を溶接時の流量に復帰させること
を特徴とするプラズマキーホール溶接におけるクレータ
処理法。
1 In keyhole welding using a plasma arc automatic welding machine configured to adjust the flow rate of plasma gas such as argon through a throttle valve and then supply it to the welding torch through an electromagnetic shut-off valve, the welding torch stops moving at the welding end point. When the welding current is shifted to slope-down control, the flow rate of plasma gas is reduced through the electromagnetic on-off valve at the same time, and after the slope-down time T1 has elapsed and the arc between the welding torch and the base metal is interrupted, a crater is generated. A crater treatment method in plasma keyhole welding, characterized in that the electromagnetic on-off valve is opened after a time T2 for solidification of the molten metal in the area, and the flow rate of plasma gas is returned to the flow rate during welding.
JP4329879A 1979-04-10 1979-04-10 Crater treatment method in plasma keyhole welding Expired JPS5852744B2 (en)

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