焊接电源以及焊接电源的控制方法
阅读：572发布：2020-05-12
专利汇可以提供焊接电源以及焊接电源的控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供 焊接 电源 以及焊接电源的控制方法，在大范围的焊接 电流 域，对应于脱离熔滴以及熔池的熔融物性的变化维持合适的熔滴过渡，能得到良好的焊接作业性。焊接电源(10)具备至少具有每种保护气体的组成下的 焊丝 (1)的熔融信息的存储部DB。若焊丝进给速度设定 信号 (Wff)(m/min)被输入到存储部DB，则在从熔融信息得到的焊接电流信号(Ir)为350A以下的情况下，对应于焊接电流信号(Ir)控制外部特性倾斜度信号(Ks)(V/100A)，使其成为将上限设为0.004×Ir-1.9、将下限设为0.0032×Ir-3.82的适合范围内，另外，在焊接电流信号(Ir)超过350A的情况下，对应于焊接电流信号(Ir)控制外部特性倾斜度信号(Ks)(V/100A)，使其成为将上限设为-0.0067×Ir+1.8333、将下限设为-2.7的适合范围内。，下面是焊接电源以及焊接电源的控制方法专利的具体信息内容。
1.一种焊接电源，用于使用自耗式电极进行气体保护电弧焊接，所述焊接电源的特征在于，
所述焊接电源具备存储部DB，该存储部DB至少具有决定每种保护气体的组成下的焊丝进给速度设定信号Wfr与适合焊接电流即焊接电流信号Ir的关系、以及焊接电流信号Ir与外部特性倾斜度信号Ks的关系的数据库即熔融信息，其中所述焊丝进给速度设定信号Wfr的单位为m/min，所述焊接电流信号Ir的单位为A，所述外部特性倾斜度信号Ks的单位为V/
100A，
将任意的所述焊丝进给速度设定信号Wfr输入到所述存储部DB，
在从所述熔融信息得到的所述焊接电流信号Ir为350A以下的情况下，对应于所述焊接电流信号Ir来控制外部特性倾斜度信号Ks，使其成为将该外部特性倾斜度信号Ks的上限设为0.004×Ir-1.9、将下限设为0.0032×Ir-3.82的适合范围内，
在所述焊接电流信号Ir超过350A的情况下，对应于所述焊接电流信号Ir来控制所述外部特性倾斜度信号Ks，使其成为将该外部特性倾斜度信号Ks的上限成为-0.0067×Ir+
1.8333、将下限设为-2.7的适合范围内。
2.根据权利要求1所述的焊接电源，其特征在于，
所述熔融信息是除了按每种保护气体的组成以外还按所述自耗式电极的组成、线径或焊丝的突出长度当中至少1个要素的每一种来针对所述焊丝进给速度设定信号Wfr决定能进行最佳的焊接的所述焊接电流信号Ir的数据库。
3.根据权利要求1所述的焊接电源，其特征在于，
所述熔融信息中所含的所述自耗式电极，相对于所述自耗式电极的全重量而含有如下元素：
Si：0.20～2.00质量％；
Mn：0.20～3.00质量％；
Cr：30质量％以下，其中包括0％；
Ni：15质量％以下，其中包括0％，
Si、Mn、Cr以及Ni的合计是0.50～45质量％的范围。
4.根据权利要求2所述的焊接电源，其特征在于，
所述熔融信息中所含的所述自耗式电极相对于所述自耗式电极的全重量而含有如下元素：
Si：0.20～2.00质量％；
Mn：0.20～3.00质量％；
Cr：30质量％以下，其中包括0％；
Ni：15质量％以下，其中包括0％，
Si、Mn、Cr以及Ni的合计是0.50～45质量％的范围。
5.根据权利要求3所述的焊接电源，其特征在于，
所述自耗式电极满足0.0010≤(Cr+O)/(Ni+Mn+Si)≤1.7000。
6.根据权利要求4所述的焊接电源，其特征在于，
所述自耗式电极满足0.0010≤(Cr+O)/(Ni+Mn+Si)≤1.7000。
7.根据权利要求3～6中任一项所述的焊接电源，其特征在于，
所述自耗式电极进一步含有如下元素：
S：0.0010～0.0500质量％；
O：0.0005～0.0500质量％，
满足0.0020质量％≤(S+O)≤0.0700质量％。
8.一种焊接电源的控制方法，用于使用自耗式电极进行气体保护电弧焊接，所述焊接电源的控制方法的特征在于，
所述焊接电源具备存储部DB，该存储部DB至少具有决定每种保护气体的组成下的焊丝进给速度设定信号Wfr与适合焊接电流即焊接电流信号Ir的关系、以及焊接电流信号I与外部特性倾斜度信号Ks的关系的数据库即熔融信息，其中所述焊丝进给速度设定信号Wfr的单位为m/min，所述焊接电流信号Ir的单位为A，所述外部特性倾斜度信号Ks的单位为V/
100A，
将任意的所述焊丝进给速度设定信号Wfr输入到所述存储部DB，
在从所述熔融信息得到的所述焊接电流信号Ir为350A以下的情况下，对应于所述焊接电流信号Ir来控制外部特性倾斜度信号Ks，使其成为将该外部特性倾斜度信号Ks的上限设为0.004×Ir-1.9、将下限设为0.0032×Ir-3.82的适合范围内，
在所述焊接电流信号Ir超过350A的情况下，对应于所述焊接电流信号Ir来控制所述外部特性倾斜度信号Ks，使其成为将该外部特性倾斜度信号Ks的上限设为-0.0067×Ir+
1.8333、将下限设为-2.7的适合范围内。
9.根据权利要求8所述的焊接电源的控制方法，其特征在于，
所述熔融信息是除了按每种保护气体的组成以外还按所述自耗式电极的组成、线径或焊丝的突出长度当中至少1个要素的每一种来针对所述焊丝进给速度设定信号Wff决定能进行最佳的焊接的所述焊接电流信号Ir的数据库。
焊接电源以及焊接电源的控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及焊接电源以及焊接电源的控制方法。更详细地，涉及对应于保护气体的组成、优选除此以外还对应于自耗式电极的材料特性来按每个焊接电流域控制适合的外部特性从而进行气体保护电弧焊接的焊接电源以及焊接电源的控制方法。
背景技术
[0002] 气体保护电弧焊接根据保护气体组成或焊接电流这样的焊接条件、自耗式电极(也称作「焊丝」)的材质等而熔滴过渡的行为发生改变。焊接作业性按每种该熔滴过渡的行为而不同。为了以焊接电源侧的控制使气体保护电弧焊接的焊接作业性提升，需要按每种熔滴过渡的行为进行合适的控制。在该控制要素之一有电弧长度控制，通过维持适合的电弧长度能提升焊接作业性。
[0003] 已知该电弧长度控制对焊接电源的外部特性做出贡献。外部特性表示电弧电压与焊接电流的关系，是通过电弧电压与焊接电流的关系中的倾斜度(外部特性的倾斜度)决定电弧长度控制的增益的输出特性。该外部特性的倾斜度越小，则越成为即使焊接电流变化、电弧电压也几乎不变化的输出特性，一般称作恒电压特性。另一方面，外部特性的倾斜度越大，则越成为即使电弧电压变化、焊接电流也几乎不变化的输出特性，一般称作恒电流特性。
[0004] 作为从该外部特性的观点出发来改善焊接作业性的技术，例如有专利文献1、专利文献2。在专利文献1中公开了通过对应于每单位焊接长度的焊丝熔敷量使外部特性的倾斜度变化、来使焊接状态稳定化的自耗式电极电弧焊接电源的输出控制方法。另外，在专利文献2中公开了：通过使外部特性向电压值增减的方向平行移动来重新形成，使得焊接电压平滑信号大致等于电压设定信号，能抑制嘴一被焊接物间距离的变化引起的电弧长度的变化，始终得到良好的焊接品质。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1：JP特开2012-86275号公报
[0008] 专利文献2：JP特开2002-254172号公报
[0009] 但在专利文献1中，将控制外部特性的倾斜度的条件设为焊丝熔敷量。气体保护电弧焊接如上述那样，根据焊接条件、焊丝的材质等而熔滴的过渡形态、行为发生改变。该过渡形态、行为并不仅依赖于焊丝的熔敷量、焊接速度，还有助于从焊丝脱离的熔滴(以下称作「脱离熔滴」)以及熔池的熔融物性。例如由于熔池的温度越提高则粘性、表面张力越降低，熔池的摇动越变大，因此需要进行与该摇动相应的控制。
[0010] 如此地粘性、表面张力这样的熔融物性与温度有依存关系，该温度根据焊接电流、材料特性而变化。
[0011] 如上述那样，为了进行加进熔融物性的控制，需要按每种脱离熔滴以及熔池的温度、即按每种焊接电流以及材料特性进行控制，但在专利文献1以及专利文献2对这些没有任何考虑。
发明内容
[0012] 本发明鉴于前述的课题而提出，其目的在于，提供在大范围的焊接电流域中对应于脱离熔滴以及熔池的熔融物性的变化维持合适的熔滴过渡、从而能得到良好的焊接作业性的焊接电源以及焊接电源的控制方法。
[0013] 基于相关的目的，本发明是焊接电源，用于使用自耗式电极进行气体保护电弧焊接，所述焊接电源的特征在于，所述焊接电源具备存储部DB，其至少具有决定每种保护气体的组成下的焊丝进给速度设定信号Wfr(m/min)与适合焊接电流即焊接电流信号Ir(A)的关系、以及焊接电流信号Ir(A)与外部特性倾斜度信号Ks(V/100A)的关系的数据库即熔融信息，将任意的所述焊丝进给速度设定信号Wfr(m/min)输入到所述存储部DB，在从所述熔融信息得到的所述焊接电流信号Ir为350A以下的情况下，对应于所述焊接电流信号Ir来控制外部特性倾斜度信号Ks(V/100A)，使其成为将该外部特性倾斜度信号Ks的上限设为0.004×Ir-1.9、将下限设为0.0032×Ir-3.82的适合范围内，在所述焊接电流信号Ir超过350A的情况下，对应于所述焊接电流信号Ir来控制所述外部特性倾斜度信号Ks(V/100A)，使其成为将该外部特性倾斜度信号Ks的上限成为-0.0067×Ir+1.8333、将下限设为-2.7的适合范围内。
[0014] 在本发明的优选的实施方式中，特征在于，所述熔融信息是除了按每种保护气体的组成以外还按每种所述自耗式电极的组成、线径或焊丝的突出长度当中至少1个要素来针对所述焊丝进给速度设定信号Wfr(m/min)决定能进行最佳的焊接的所述焊接电流信号Ir的数据库。
[0015] 在本发明的优选的实施方式中，特征在于，所述熔融信息中所含的所述自耗式电极相对于所述自耗式电极的全重量而含有Si：0.20～2.00质量％、Mn：0.20～3.00质量％、Cr：30质量％以下(包括0％)、Ni：15质量％以下(包括0％)，Si、Mn、Cr以及Ni的合计是0.50～45质量％的范围。
[0016] 在本发明的优选的实施方式中，特征在于，所述自耗式电极满足0.0010≤(Cr+O)/(Ni+Mn+Si)≤1.7000。
[0017] 在本发明的优选的实施方式中，特征在于，所述自耗式电极进一步含有S：0.0010～0.0500质量％、O：0.0005～0.0500质量％，满足0.0020质量％≤(S+O)≤0.0700质量％。
[0018] 另外，本发明是焊接电源的控制方法，用于使用自耗式电极进行气体保护电弧焊接，所述焊接电源的控制方法的特征在于，所述焊接电源具备存储部DB，其至少具有决定每种保护气体的组成下的焊丝进给速度设定信号Wfr(m/min)与适合焊接电流即焊接电流信号Ir(A)的关系、以及焊接电流信号Ir(A)与外部特性倾斜度信号Ks(V/100A)的关系的数据库即熔融信息，将任意的所述焊丝进给速度设定信号Wfr(m/min)输入到所述存储部DB，在从所述熔融信息得到的所述焊接电流信号Ir为350A以下的情况下，对应于所述焊接电流信号Ir来控制外部特性倾斜度信号Ks(V/100A)，使其成为将该外部特性倾斜度信号Ks的上限设为0.004×Ir-1.9、将下限设为0.0032×Ir-3.82的适合范围内，在所述焊接电流信号Ir超过350A的情况下，对应于所述焊接电流信号Ir来控制所述外部特性倾斜度信号Ks(V/100A)，使其成为将该外部特性倾斜度信号Ks的上限设为-0.0067×Ir+1.8333、将下限设为-2.7的适合范围内。
[0019] 在本发明的优选的实施方式中，特征在于，所述熔融信息是除了按每种保护气体的组成以外还按每种所述自耗式电极的组成、线径或焊丝的突出长度当中至少1个要素来针对所述焊丝进给速度设定信号Wfr(m/min)决定能进行最佳的焊接的所述焊接电流信号Ir的数据库。
[0020] 发明的效果
[0022] 图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的输出控制方法的电弧焊接电源的框图。
[0023] 图2是表示存储部DB所具有的每种保护气体的组成以及焊丝的材料特性下的焊丝的熔融信息即焊丝进给速度设定信号Wfr(m/min)与焊接电流信号Ir的关系的图表。
[0024] 图3是表示适合焊接电流即焊接电流信号Ir与外部特性倾斜度信号Ks的关系的图表。
[0025] 附图标记的说明
[0026] 1 自耗式电极(焊丝)
[0027] 2 母材
[0028] 3 电弧
[0029] 4 导电嘴
[0030] 10 焊接电源
[0031] PM 电源主电路
[0032] ED 输出电压检测电路
[0033] Ed 输出电压检测信号
[0034] AMP 电压误差放大电路
[0035] Amp 电压误差放大信号
[0036] ADD 加法运算电路
[0037] Ecr 控制输出电压设定信号
[0038] VS 输出电压设定电路
[0039] Vs 输出电压设定信号
[0040] ID 焊接电流检测电路
[0041] Id 焊接电流检测信号
[0042] VD 焊接电压检测电路
[0043] Vd 焊接电压检测信号
[0044] SD 短路判定电路
[0045] Sd 短路判定信号
[0046] WFR 焊丝进给速度设定电路
[0047] Wfr 焊丝进给速度设定信号
[0048] 存储部DB 包含熔融信息的数据库
[0049] Ir 焊接电流信号
[0050] Ks 外部特性倾斜度信号
[0051] EXC 外部特性电压补正电路
[0052] Exc 外部特性电压信号
[0053] ESC 短路期间电压补正电路
[0054] Esc 短路期间电压补正信号
[0055] EAC 电弧期间电压补正电路
[0056] Eac 电弧期间电压补正信号
[0057] WL 电抗
具体实施方式
[0058] 以下基于附图来详细说明本发明所涉及的焊接电源以及焊接电源的控制方法的一个实施方式。
[0059] <焊接电源的框图>
[0060] 图1是表示本发明的实施方式所涉及的输出控制方法的电弧焊接电源的框图。另外，图1是用于说明本发明的一个实施方式，并不限定于本实施方式。
[0061] 如图1所示那样，焊接电源10的电源主电路PM将3相200V等商用电源作为输入，将输入的交流电压按照后述的控制输出电压设定信号Ecr和输出电压检测信号Ed的误差放大信号由逆变控制、逆变变压器、整流器等进行输出控制，输出输出电压V以及焊接电流I。另外，电抗WL对输出电压进行平滑。焊丝1通过预先决定的进给速度在导电嘴(contact tip)4内被进给，在与母材2之间产生电弧3。
[0062] 存储部DB(包含熔融信息的数据库)存储关于针对焊丝进给速度设定信号Wfr的焊接材料的材料特性、保护气体组成等条件的熔融信息、与该熔融信息建立关联的最佳的焊接电流信号Ir、和外部特性倾斜度信号Ks。另外，在存储部DB还存储其他控制中使用的补正系数等。
[0063] 焊接电流检测电路ID检测焊接电流I并输出焊接电流检测信号Id。焊接电流检测信号Id在A/D变换部被数字变换，被输出到后述的电弧期间电压补正电路EAC、短路期间电压补正电路ESC以及外部特性电压补正电路EXC。
[0064] [短路判定电路SD]
[0065] 短路判定电路SD将在焊接电压检测电路VD检测到的焊接电压检测信号Vd作为输入值来判定是短路还是电弧，将短路时成为高电平的短路判定信号Sd输出到电弧期间电压补正电路EAC、短路期间电压补正电路ESC。另外，在焊接电压检测信号Vd为预先确定的基准值(例如15V)以下的情况下判定为短路，在超过该基准值的情况下判定为电弧。
[0066] [电弧期间电压补正电路EAC]
[0067] 电弧期间电压补正电路EAC包含如下要素而构成：在电弧期间中填补短路期间中减少的电压指令值的电压指令值填补控制部；在短路焊接时针对不短路的期间变长，使输出指令带坡度从而使短路周期稳定化的输出电压坡度控制部；谋求焊球区域中的过渡周期的稳定化的瞬时电压控制部；以及针对电弧的上吹等外扰谋求稳定化的电流反馈控制部。
[0068] 电弧期间电压补正电路EAC在短路判定信号Sd不是高电平的情况下，计算在后述的电压指令值填补控制部、输出电压坡度控制部、瞬时电压控制部以及电流反馈控制部等输出的指令值，并输出电弧期间电压补正信号Eac。另外，输出的电弧期间电压补正信号Eac能根据后述的进行填补的指令值以例如以下式表征。
[0069] Eac＝Vo_err-Vo_slp+Vo_direct
[0070] 如后述那样，Vo_err表征进行填补的指令量，Vo_slp表征坡度量，Vo_direct表征瞬时电压控制量。
[0071] 另外，在短路判定信号Sd为高电平的情况下输出Eac＝0。
[0072] (电压指令值填补控制部)
[0073] 电压指令值填补控制部进行在电弧期间将短路期间中减少的输出电压指令加上的控制。进行填补的指令量Vo_err根据预先在存储部DB设定的补正系数K1、输出电压设定信号Vs以及控制输出电压设定信号Ecr，通过以下所示的式求取。
[0074] Vo_err＝K1×(Vs-Ecr)
[0075] 在该填补量是适合范围的情况下，短路焊接时的熔融速度更稳定。
[0076] (输出电压坡度控制部)
[0077] 输出电压坡度控制部，在短路焊接时，在不短路的期间变长的情况下，进行使输出慢慢降低的控制。该坡度量Vo_slp根据电弧再产生后的期间t和预先存储于存储部DB的补正系数K2通过以下所示的式求取。
[0078] Vo_slp＝K2×t
[0079] 在该坡度量是适合范围的情况下，能谋求短路周期的稳定化。
[0080] (瞬时电压控制部)
[0081] 瞬时电压控制部对应于控制输出电压设定信号Ecr高速增减输出电压。能谋求电弧期间的稳定化，对有助于该增减的瞬时电压控制量Vo_direct根据预先在存储部DB设定的补正系数K3、输出电压设定信号Vs以及在焊接电压检测电路VD检测到的焊接电压检测信号Vd，通过以下所示的式求取。
[0082] Vo_direct＝K3×(Vs-Vd)
[0083] (电流反馈控制部)
[0084] 电流反馈控制部能消除由外扰产生的电弧的偏向、上吹等不稳定。进行抑制电弧期间的一定以上的电流变化的控制。该控制量Vo_act根据预先在存储部DB设定的补正系数K4、焊接电流检测信号Id、平均焊接电流检测信号Id_ave、焊接电流信号Ir，通过以下所示的式求取。
[0085] Vo_act＝K4×(Id_ave-Ir-Id)
[0086] [短路期间电压补正电路ESC]
[0087] 短路期间电压补正电路ESC包含如下要素而构成：抑制短路初期的电流增加的瞬时短路抑制控制部；控制短路期间的电流增加率的电子电抗器控制部；以及在短路跨越长期间的情况下强制解除短路的长期短路解除控制部。
[0088] 短路期间电压补正电路ESC在短路判定信号Sd为高电平的情况下，对应于在短路期间电压补正电路ESC内的短路时间计时器测量的短路时间来选择在后述的瞬时短路抑制控制部、电子电抗器控制部以及长期短路解除控制部输出的指令值，并输出短路期间电压补正信号Esc。
[0089] 另外，在短路判定信号Sd不是高电平的情况下，输出Esc＝0。
[0090] (瞬时短路抑制控制部)
[0091] 若短路开始起的时间为预先在存储部DB设定的瞬时短路时间以下，则瞬时短路抑制控制部进行使短路初期的控制输出电压设定信号Ecr降低、抑制电流增加的控制。由此能抑制瞬时短路，减低溅射。
[0092] (电子电抗器控制部)
[0093] 电子电抗器控制部通过抑制短路期间的电流增加率，能谋求熔滴过渡周期的稳定化，能减低溅射。电子电抗器控制量di_integ根据预先在存储部DB设定的补正系数K6、K7以及电流偏差ΔId，通过以下所示的式求取。
[0094] di_integ＝∑(ΔId×K6-K7)
[0095] (长期短路解除控制部)
[0096] 长期短路解除控制部通过在短路长期化的情况下强制解除短路，能谋求短路过渡周期的稳定化。在短路开始起的时间成为预先在存储部DB设定的短路解除时间以上的情况下进行使电流增加的控制。
[0097] 电压误差放大电路AMP将用于使用平均电压反馈控制的电压误差放大信号Amp输出到电源主电路PM。该信号成为将在输出电压检测电路ED检测的输出电压检测信号Ed与控制输出电压设定信号Ecr的误差放大的信号。输出电压检测信号Ed成为在电源主电路PM内的未图示的逆变变压器的3次绕组将输出电压整流、平滑化的值。
[0098] 另一方面，控制输出电压设定信号Ecr将电弧期间电压补正信号Eac、短路期间电压补正信号Esc以及后述的外部特性电压信号Exc的指令值在加法运算电路ADD相加并输出，作为对输入的输出电压设定信号Vs进行填补的值。
[0099] [外部特性电压补正电路EXC]
[0100] 外部特性电压补正电路EXC对焊接电源的电流电压输出特性、即外部特性倾斜度信号Ks进行补正。外部特性倾斜度信号Ks通过存储部DB的熔融信息得到。加进外部特性倾斜度信号Ks的电压补正值Vo_ext从通过存储部DB得到的外部特性倾斜度信号Ks、焊接电流信号Ir以及焊接电流检测信号Id，通过以下所示的式求取。
[0101] Vo_ext＝Ks×(Id-Ir)
[0102] 上述那样用在控制中的外部特性倾斜度信号Ks根据后述的熔融信息不同而最佳的范围不同。若外部特性倾斜度信号Ks的倾斜度是该最佳的范围外，就不能维持合适的电弧长度，电弧变得不稳定，成为引起溅射的增加、焊接缺陷的要因。
[0103] 气体保护电弧焊接如前述那样，根据保护气体、焊接电流等条件从而熔滴过渡的形态发生改变，必须按其不同形态使外部特性倾斜度信号Ks的最佳范围变化。决定熔滴过渡的最大的因子为保护气体、焊接电流以及焊丝的进给速度。另外，若焊接电流不是针对进给速度能取合适的熔融平衡的值，则在该熔融平衡的最佳化中，需要加进焊丝的材料特性。
[0104] 因而本实施方式的控制中所用的外部特性倾斜度信号Ks对应于焊丝进给速度设定信号Wfr(m/min)按每个焊接电流域进行控制。另外，对是否是该焊接电流域的判断，以从包含保护气体组成以及焊丝的材料特性的熔融信息得到的最佳的焊接电流值为基础。
[0105] <焊接电源的控制方法>
[0106] 接下来说明本实施方式所涉及的焊接电源的控制方法。
[0107] 本实施方式的焊接电源10，和保护气体的组成、焊丝1的组成或线径等材料特性的信息一起，输入焊丝进给速度设定信号Wfr以及输出电压设定信号Vs。由此，根据在存储部DB存储的图2所示那样的焊丝进给速度设定信号Wfr与焊接电流信号Ir的关系(熔融信息)，来求取作为适合焊接电流的焊接电流信号Ir。进而从图3所示那样的焊接电流信号Ir与外部特性倾斜度信号Ks的关系得到外部特性倾斜度信号Ks。然后按照焊丝进给速度设定信号Wfr、输出电压设定信号Vs以及外部特性倾斜度信号Ks控制焊接电源10来进行合适的焊接。
[0108] 在本实施方式中，分为焊接电流信号Ir为350A以下的情况和超过350A的情况来进行控制。
[0109] 在本实施方式的控制中，在焊接电流信号Ir为350A以下的情况下，如图3所示那样，对应于焊接电流信号Ir来控制、即决定其外部特性倾斜度信号Ks(V/100A)，使得成为将该外部特性倾斜度信号Ks的上限设为0.004×Ir-1.9、将下限设为0.0032×Ir-3.82的适合范围内。
[0110] 在焊接电流信号Ir为350A以下的情况下，成为短路期间为主的电流域。若在350A以下的范围内外部特性倾斜度信号Ks低于其下限(0.0032×Ir-3.82)，则外部特性倾斜度信号Ks变得过于陡峭(恒电流特性变得过强)。为此在短路期间，输出电压的变动变得过于敏感，短路周期变得不稳定。
[0111] 另一方面，若外部特性倾斜度信号Ks超过上限(0.004×Ir-1.9)，则外部特性倾斜度信号Ks变得过于平坦(恒电压特性变得过强)。为此，在短路时瞬时电流上升，短路解除时产生的溅射变多，不适合作为用在本实施方式的控制的外部特性倾斜度信号Ks。
[0112] 另外，在焊接电流Ir超过350A的情况下，如图3所示那样，对应于焊接电流信号Ir来控制、即决定外部特性倾斜度信号Ks(V/100A)，使得成为将该外部特性倾斜度信号Ks的上限设为-0.0067×Ir+1.8333、将下限设为-2.7的适合范围内。
[0113] 在焊接电流Ir超过350A的情况下，成为电弧期间为主的电流域。在电弧期间为主的电流范围，为了维持电弧长度，优选将外部特性倾斜度信号Ks设为平坦(恒电压特性强)。若在超过350A的范围下外部特性倾斜度信号Ks低于其下限(-2.7)，则电弧长度变得不稳定。
[0114] 另一方面，若外部特性倾斜度信号Ks超过上限(-0.0067×Ir+1.8333)，则焊接电流过于敏感地变动，电弧期间中的熔滴过渡周期变得杂乱，作为结果会招致溅射的增加。
[0115] <熔融信息>
[0116] 如图2以及图3所示那样，在存储部DB中所含的焊丝1的熔融信息中，将保护气体的组成设为必须信息，除此以外优选包含焊丝1的组成、线径或突出长度这样的材料特性的信息当中至少1个信息。
[0117] 熔融信息是以这些信息为基础决定能取最佳的熔融平衡的焊丝进给速度设定信号Wfr(m/min)与焊接电流信号Ir的关系(参考图2)、以及焊接电流信号Ir与外部特性倾斜度信号Ks的关系(参考图3)的数据库。即，若将任意的焊丝进给速度设定信号Wfr输入到存储部DB，就按照加进保护气体的组成、焊丝1的材料特性的熔融信息得到最适合输入的焊丝进给速度设定信号Wfr的外部特性倾斜度信号Ks。
[0118] 以下对各信息说明详细。
[0119] [保护气体的组成]
[0120] 气体的种类没有特别限定，作为保护气体的组成，优选是焊接中一般使用的Ar、CO2、或它们的混合气体。另外，在混合气体的情况下需要混合比的信息。例如在Ar的比率20％以及CO2的比率80％的混合气体、和Ar的比率80％以及CO2的比率20％的混合气体中，由于焊接时的熔滴过渡形态差异较大，因此需要分别设为合适的控制方法。保护气体的组成由于是重要的信息，因此设为必须信息。
[0121] [焊丝的种类]
[0122] 焊丝的种类没有特别限定，可以是实芯焊丝，或者可以是由呈现筒状的外皮和填充在该外皮的内侧的焊剂构成的药芯焊丝(FCW)。在焊丝的熔融信息中优选包含这些焊丝的种类的信息、软钢、不锈钢等钢种的信息、或焊丝的线径的信息。
[0124] [焊丝的组成]
[0125] 焊丝是铁基，根据其组成，焊丝的电阻、或通过焊接熔融时的熔融物性不同。焊丝的电阻对焊接时的焊丝的进给速度与焊接电流的关系带来的熔融平衡做出贡献。即，电阻越高则加在焊丝的电阻热越大，与其相应，使得焊丝易于融化。为此，在设为与使用电阻低的焊丝时相同的进给速度(维持相同熔融量)的情况下，电阻高的焊丝能以更低的焊接电流进行焊接。
[0126] 进而，焊接电流对焊接时的熔滴以及熔池的温度做出贡献，该温度影响熔融物性。例如表面张力、粘性这样的熔融物性一般是温度越高则表面张力、粘性越降低，温度越低，则表面张力、粘性越高。另外，熔融物性即使温度固定，也会根据焊丝的组成而变化。例如S、O是有名的表面活性元素，它们的添加量越多则表面张力越降低。
[0127] 以下说明进行本实施方式中的焊接电源的控制上的熔融信息中所含的焊丝的优选的组成。另外，这里所说的组成是相对于焊丝的全重量(焊丝全重量)的组成。另外，在药芯焊丝中是相对于包含焊剂以及外箍(外皮)的全重量的组成。
[0128] (Si：0.20～2.00质量％、Mn：0.20～3.00质量％)
[0129] Si、Mn是对焊丝的电阻做出贡献的元素。它们添加得越多则电阻越高，焊丝越易于熔融。另外，Si、Mn也是脱氧元素，是会给表面张力带来影响的元素。因而为了在更稳定进行本实施方式的控制的基础上得到优选的焊丝的熔融平衡(能维持适合的电弧长度的进给速度与焊接电流的关系的最佳平衡)以及熔融物性，优选Si、Mn各自包含0.20质量％以上。另一方面，若Si、Mn的添加量过度多，就会在熔池表面生成厚的氧化覆膜，有给本实施方式的控制带来不良影响的可能性。因而，作为更稳定地进行本实施方式的控制的优选的范围，优选将Si规定在2.00质量％以下，将Mn规定在3.00质量％以下。
[0130] (Cr：30％质量以下(包括0％)、Ni：15质量％以下(包括0％))
[0131] Cr、Ni可以根据需要任意添加。例如可以说在将焊丝的钢种设为不锈钢的情况下一般要添加。但Cr、Ni是对焊丝的电阻做出贡献的元素，添加量越增加则电阻越提高。
[0132] 另外，Cr是添加量越提高则粘性越增加的元素。由于电阻越提高，则为了取熔融平衡，焊接电流就被控制得越低，因此熔滴的粘性愈发处于增加的倾向。另一方面，Ni是粘性降低的元素。因而，优选在更稳定进行本实施方式的控制基础上，作为优选的粘性的范围，将Cr抑制在30质量％以下，将Ni抑制在30质量％以下。另外，Cr以及Ni都并不特别规定下限(包括0％)。
[0133] 另外，Si、Mn、Ni、Cr的元素由于都会给焊丝的电阻、焊接时的熔融物性带来影响，因此关于其添加量的相加值(Si+Mn+Ni+Cr)，有适合的范围。对本实施方式的控制而言，优选它们的相加值是0.50～45质量％的范围内。
[0134] 进而，若从粘性的观点出发，则如上述那样，Ni是使粘性降低的元素，Cr是使粘性增加的元素。其他，Mn、Si是使粘性降低的元素，O是使粘性增加的元素。
[0135] 为了更稳定地进行本实施方式的控制，若是0.0010≤(Cr+O)/(Ni+Mn+Si)≤1.7000，是适合的粘性范围内，更加优选。另外，由于若低于0.0010，就处于粘性变低的倾向，若超过1.7000，就处于粘性变高的倾向，因此从更优选的范围偏出。
[0136] (S：0.0010～0.0500质量％、O：0.0005～0.0500质量％)
[0137] S、O是给熔融金属的表面张力带来影响的元素。存在它们的添加量越多则表面张力越降低的倾向。作为在进行本实施方式的控制上优选的表面张力的范围，优选S以0.0010质量％以上、0.0500质量％以下进行添加。优选O以0.0005质量％以上、0.0500质量％以下进行添加。
[0138] 另外，它们优选以合计(S+O)设为0.0020质量％以上、0.0700质量％以下。进而，O若多量添加，就会与其他元素(特别是与氧的亲和性高的Si、Mn等脱氧元素)结合，成为产生氧化覆膜的原因。因而在S与O的比率：S/O是0.2以上的情况下，能抑制O引起的氧化覆膜的产生，更优选设为0.5以上。
[0139] 此外，添加到焊丝的元素也可以配合牵拉强度、韧性等机械性能任意添加C、Mo、W、Nb、V、Ti、Al、Zr、Ca、K、Na、B、Bi、N、Ra、Ce、Ta、Cu等。
[0140] 由于这些元素若添加得多就会给焊丝的电阻带来影响，因此根据考虑机械性能和电阻时的最佳范围，其他元素分别以质量％计为C：0.001～0.500％、Mo：3.00％以下、W：3.00％以下、Nb：3.00％以下、V：1.00％以下、Ti：1.00％以下、Al：1.00％以下、Zr：1.00％以下、Ca：0.500％以下、K：0.500％以下、Na：0.500％以下、B：0.500％以下、Bi：0.500％以下、N：0.500％以下、Ra：0.500％以下、Ce：0.500％以下、Ta：3.00％以下、Cu：3.00％以下，剩余部分更优选设为Fe以及杂质。
[0141] 另外，作为杂质，例如能举出P、Pb、Se等。另外，在对焊丝实施镀覆的情况下，设在上述元素中还包含镀覆的量。
[0142] [焊丝的线径]
[0143] 焊丝的线径依赖于焊丝的熔化容易度。由于需要用于将焊丝熔融的热量，因此线径越粗则焊丝越难以融化。在进行本实施方式的控制上优选线径是0.8～2.4mm的范围，更优选是0.9～1.6mm的范围。
[0144] [焊丝的突出长度]
[0145] 焊丝的突出长度是指焊丝的通电点(MAG焊接中一般是导电嘴前端)与母材间的距离。由于突出长度越长，则电阻热越大，因此焊丝易于融化。若考虑用于更稳定地进行本实施方式的控制的熔融平衡，则突出长度优选是10～35mm的范围，更优选是15～30mm的范围。
[0146] [用于决定外部特性倾斜度信号Ks的其他信息]
[0147] 另外，作为决定外部特性倾斜度信号Ks的信息，除了前述的熔融信息以外，还可以组合施工信息。作为施工信息的一例，能举出焊接速度、焊枪角度、前进/后进角度、坡口形状、母材的板厚、母材的材质(还包含镀覆等母材表面的信息)等。
[0148] 如以上说明的那样，根据本实施方式的焊接电源以及焊接电源的控制方法，通过对应于与焊接电流以及材料特性相关的焊丝的熔融信息使外部特性的倾斜度适合化，能良好地保持焊接作业性。
[0149] 【实施例】
[0150] 以下举出实施例来进一步具体说明本发明。本发明并不限定于这些实施例，能在适合本发明的主旨的范围内加进变更来实施，它们均包含在本发明的技术的范围内。
[0151] 为了证实本发明的有效性，设如下的各种条件下进行焊接试验：保护气体：80％Ar+20％CO2的混合气体、焊丝：线径 的实芯焊丝、突出量：25mm下固定，分别变更自耗式电极(焊丝)的化学组成。另外，电压设为适合电压。另外，外部特性的倾斜度(V/100A)运用从图2以及图3所示的焊丝进给速度设定信号Wff(m/min)、焊接电流信号Ir(A)以及外部特性倾斜度信号Ks(V/100A)间的关系求取的、外部特性倾斜度信号Ks(V/100A)的值。
[0152] 另外，作为焊接品质，对溅射性进行评价。关于评价基准，将没有附着于母材的1mm以上的大粒溅射的附着的判定为评价「◎」(优良)，将1mm以上的大粒溅射的数量为10个以下的判定为评价「○」(良)。
[0153] 将试验结果和各焊接条件一起在表1以及表2示出。
[0154] 【表1】
[0155]
[0156] 【表2】
[0157]
[0158] 表1所示的试验No.1～5是使用相同组成的焊丝(焊接焊丝)并各自变更焊丝进给速度设定信号Wfr来进行焊接的试验例。另外，焊接电流信号Ir以及外部特性倾斜度信号Ks伴随焊丝进给速度设定信号Wfr而改变。
[0159] 试验No.1～5的焊丝的各组成以及关系式都是优选的条件的范围内，能得到良好的焊接品质(溅射性的评价「◎」)。
[0160] 表1所示的试验No.6～20是将焊丝进给速度设定信号Wfr设为固定、使焊丝的组成分别变化的试验例。
[0161] 试验No.6～9、试验No.11、试验No.13、试验No.15、试验No.17～20的焊丝的各组成以及关系式，都是优选的条件的范围内，得到良好的焊接品质(溅射性的评价「◎」)。
[0162] 另一方面，试验No.10的Si含有量超过2.00质量％，试验No.14的Si含有量不足0.20质量％，因此溅射性的评价都是「○」。
[0163] 试验No.12的Mn含有量超过3.00质量％，试验No.16的Mn含有量不足0.20质量％未，因此溅射性的评价都是「○」。
[0164] 表1所示的试验No.21～24是将焊丝进给速度设定信号设为固定、使焊丝的组成分别变化的试验例。
[0165] 试验No.21，虽然关于焊丝的各组成都是优选的条件的范围内，但由于「Si+Mn+Cr+Ni」以及「(Cr+O)/(Ni+Mn+Si)」分别超过45质量％以及1.7000，因此溅射性的评价是「○」。
[0166] 试验No.22，由于进一步Cr含有量超过30质量％，因此溅射性的评价是「○」。
[0167] 试验No.23，由于「Si+Mn+Cr+Ni」以及Ni含有量分别超过45质量％以及15质量％，因此溅射性的评价是「○」。
[0168] 试验No.24虽然关于焊丝的各组成是优选的条件的范围内，但「Si+Mn+Cr+Ni」是0.50质量％以下，溅射性的评价是「○」。
[0169] 表2所示的试验No.25～36是将焊丝进给速度设定信号设为固定、并且焊丝的组成也仅使S含有量以及O含有量变化的(这以外的组成相同，优选的条件的范围内)试验例。
[0170] 试验No.26、27、29、31、33以及35的焊丝的各组成都是优选的条件的范围内，得到良好的焊接品质(溅射性的评价「◎」)。
[0171] 另一方面，试验No.25的S含有量不足0.0010质量％，试验No.30的S含有量超过0.0500质量％，因此溅射性的评价都是「○」。
[0172] 试验No.28的O含有量不足0.0005质量％，试验No.32的O含有量超过0.0500质量％，因此溅射性的评价都是「○」。
[0173] 试验No.34以及试验No.36包含S、O，并且焊丝的各组成是优选的条件的范围内，但在试验No.34中「S+O」超过0.0700质量％，在试验No.36中「(Cr+O)/(Ni+Mn+Si)」不足0.0010，因此溅射性的评价都是「○」。
[0174] 表2所示的试验No.37～45是使用除了在优选的条件的范围内的各组成以外还进一步添加Ti、Al、Zr、Ca、B、Mo、V、Nb、Cu、K、Na、Ce、Ra、W、N、Ta等其他成分的焊丝的试验例。
[0175] 试验No.37～45的焊丝的各组成都是优选的条件的范围内，得到良好的焊接品质(溅射性的评价「◎」)。
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