JPH02187272A - 片面溶接における第一層溶接法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はＸ形開先等の両面開先加工を施した鋼板・鋼
管等の突合せ溶接において片面から自動ガスシールドア
ーク溶接装置により全姿勢溶接する際の第一層目溶接に
関するもので、特に上向き、立向き姿勢溶接において高
能率な溶接の行える溶接法に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、自動ガスシールドアーク溶接装置を用いる全
姿勢片面溶接法は、Ｕ形開先またはＶ形開先等の片面開
先により実施されている。第５図に従来の片面溶接法を
示すが、Ｖ形開先にて突合せた鋼板１の裏面側に裏当て
材３を設け、表面側よりガスシールドノズル６内を通る
溶接チップ５からの溶接ワイヤ４を挿入し、該ワイヤ先
端から生じるアークにより溶接を行う。

［発明が解決しようとする課題］ これらの溶接法は立向き姿勢、上向き姿勢において溶融
金属２の垂れ落ち、および、裏面溶接ビード２ａ（以下
、裏波という）の形成不良が生じ易い。そのために第一
層の溶接は１５０〜１８０　Ａｍｐと低い溶接電流で溶
接されている。このために、第二層以降の溶接に比べ施
工能率が悪い。また、片面開先の溶接のため表面と裏面
の溶接金属の量の差が大きく溶接収縮の均衡が保たれず
角変形が大きくなる。

この溶接角変形を軽減する方法としてＸ形開先が用いら
れる。しかし、従来のＸ開先溶接では両面より溶接され
ており、表面側の溶接後に裏面のガウジングと溶接が必
要であり、施工工程、段取り替えが増える。また、裏面
よりのガウジングまたは溶接作業が困難な場合は被溶接
物の反転が必要であった。さらに、反転の不可能なもの
においては、Ｘ形開先は採用できない、などの問題点が
あった。

この発明は、上記の欠点を有利に解決し、全姿勢におい
て片面溶接を高能率、かつ、高品質を確保して実施する
方法を提案するものである。

以下、この発明の詳細な説明する。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、 １、被溶接物にＸ形開先等の両面開先加工を施し、開先
間隙を有して組み立てた後に、一方の面にセラミック製
または銅製等の裏当て材を配し、他方の面より溶接進行
方向に対して鋭角な挿入角θで開先間隙を貫通して溶接
ワイヤを供給しつつ、第一層目を溶接する。

２、さらに上記の溶接法に加え、溶接中の溶融金属を保
持する銅または水冷した銅当て金を被溶接物の表面開先
面に当接するように配置し、当該当て金を溶接の進行と
ともに摺動させながら移動して、第一層目を溶接する。

以」−を要旨とする片面溶接における第＝−層溶接法で
ある。

［実施例・作用］ 第１図は、本発明の請求項第１項の実施例（以下Ａ法）
である。Ｘ形開先に加工した鋼板１をストロングバック
１０によって所定の開先間隙を保持するように組み立て
、裏面にはセラミック等の裏当て材３を配設する。次に
溶接チップ５を溶接進行方向に傾け、溶接チップ５から
送給される溶接ワイヤ４か溶接進行方向に対して約３０
度の角度θを保持した状態で、溶接ワイヤ４を開先間隙
から裏面開先側に挿入させて、裏面側開先内にアークを
発生させて溶接を行なう。なお、ガスシールドノズル６
をアーク発生部に向け”Ｃ配設し、溶接部のガスシール
ドを行なう。図中２は溶融状態の溶接金属、２ａは凝固
状態の溶融金属である。

第２図は、第２実施例で本発明の請求項第２項の実施例
（以下Ｂ法）である。この実施例は、第−層の溶着金属
を増加することによって溶接能率を一段と向上させるこ
とができるものである。この溶接方法では溶融金属が垂
れ落ちるのを防止するため、溶接側開先（表側開先）内
に空冷または水冷の銅当て金７を配置し、これを溶接の
進行とともに移動させるようにしている。なお、銅当て
金７にはアーク発生部に供給バイブ８に接続して、シー
ルドガスを供給するシールドガス供給穴９を設けている
。その他の構成および溶接手順は、前記第１図の例（請
求項第１項）と同様である。

次に本発明を実施する際のＸ形開先形状および溶接姿勢
について述べる。第３図は柾々のＸ形開先形状におい′
（本発明の溶接方法を実施した結果を示したちのである
。

供試体は第３図（ａ）に示す通り２５ｍｍの鋼板を用い
溶接ワイヤを挿入できるように２〜５＋ｎｍの開先間隙
としてＸ形開先を設け、裏面開先形状を変えて溶接良否
を実験したものである。なお、溶接姿勢は上向きとし、
表側開先は通常の開先角度６０〜１００度とした。実験
結果は第３図のグラフに示すとおりである。図の縦軸は
裏面開先深さｄを示し、横１随は開先幅Ｗを示す。（第
３図（ａ）参照）図中の０印はＡ法において良好な溶接
か得られだもので、・印は溶接不良を示す。また、Δ印
はＢ法において良好な溶接が得られたもので、ム印は溶
接不良を示す。なお、溶）ｇ不良は第３図（ｂ）。

（Ｃ）に示すように裏面開先の上側または下側の溶融不
良となって現れる。

実験結果によれば、Ａ法では裏面開先幅ｗ　＝　１７１
１１ｍ以内で良好な溶接となり、Ｂ法では裏面開先幅ｗ
　＝　２２ｎｍ以内で良好な溶接が得られる。また、溶
接の良否は丸’ＩＩ′Ｉｌ開先深さｄと裏面開先幅Ｗの
比ｄ／ｗ＝０．８〜０．３の範囲である。

即ち、本発明を実施する際には、Ｘ形開先の間隙を溶接
ワイヤが挿入可能な広さとし、裏面開先深さｄと裏面開
先幅Ｗの比ｄ／ｗ＝０．３〜０．８とし、かつ、Ａ法に
おいてはｗ＝＝１７ｍｍ以下とし、Ｂ法においてはｗ　
＝　２５１１１１１以下とする必要がある。

本発明においては溶接ワイヤ４を開先間隙を貫通して裏
面開先内に挿入しなければならない。この挿入角θは溶
接方向に対して大きくなる（垂直側）にしたがフてアー
クの発生点が開先中央に移動し、裏面開先内の溶は込み
不良が生じ易くなり、裏波の形成が不安定となる。

実験結果によれば、溶接ワイヤ４の挿入角θは溶接方向
に対して４０度以下にする必要があることが解フた。挿
入角θははできるだけ鋭角にした方が好ましく、溶接方
向と一致させてもよい（θ＝０８）。しかしながら、あ
まり溶接ワイヤの挿入角θを小さくすると溶接チップ５
の配置が困難となるため、実用的には１５〜３０度程度
にすることが望ましい。

［適用例］ 第１表は本発明の溶接方法（Ａ法）によって直径２，２
００ｍＩｎ　、板厚１６１ＤＩＩ＋の鋼管を突合せ溶接
した溶接条件であり、第４図（ａ）はこの時のＸ形開先
形状、（ｂ）は溶接積層断面図である。この通用例では
第１層の溶接電流を第２，３層より大きくすることがで
き高能率に溶接を行なうことができた。

第１表 ［発明の効果］ 本発明の溶接法では、被溶接物のＸ形開先の間隙を１１
通し溶接ワイヤ４を挿入し、裏面開先内てアークを発生
させ溶接を行なうことにより裏面開先内に溶融金属２を
溜めるために、これを開先面が保持するため、立向き姿
勢および上向き姿勢においても溶融金属２の垂九下がり
、垂れ落ちが生じることがなく、裏面溶接ビード２ａの
形成が容易にできる。このため第１層溶接において高い
溶接電流が使用できるため、高能率の溶接が可能となる
。

さらに、従来のようなＶ形開先による片面溶接と比較し
Ｘ形開先は表裏の溶着金属量の差が少ないため、溶接に
よる収縮応力の均衡が保だわ、溶接角変形の軽減効果が
大きい。

さらに、請求項第２項の発明によれば銅当て金または水
冷銅当て金７を表側開先内に配置することにより、溶融
金属２の保持効果が更に増大し、溶融金属の垂れ下がり
および垂れ落ちが防止されるために大電流溶接が可能と
なり、より高能率な溶接が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の溶接方法（Ａ法）の説明図２第
１図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 第２図（ａ）は本発明の第２実施例（Ｂ法）の溶接方法
の説明図、第２図（ｂ）は（、Ｊ）のＢ−Ｂ断面図であ
る。 第３図（ａ）は本発明の実験結果のグラフとＸ形開先形
状図、第３図（ｂ）　（Ｃ）は溶接不良説明図である。 第４図（ａ）は本発明の適用例のＸ形開先形状図、第４
図（ｂ）は通用例の積層図である。 第５図（ａ）は従来の片面溶接法の説明図、第５図（ｂ
）は（３１）のｃ−ｃ断面図である。 １・・・被溶接物、２・・・溶接金属（溶融状態〉、２
ａ・・・溶接金属（凝固状態）、３・・・裏当て材、４
・・・溶接ワイヤ、５・・・溶接チップ、６・・・ガス
シールドノズル、７・・・可動当て金、８・・・シール
ドガス供給バイブ、９・・・ガス供給穴、１０・・・ス
トロングバック、θ・・・ワイヤ挿入角。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被溶接物の表裏面に開先加工を施し、開先間隙を有
   して組み立てた後に、一方の面に裏当て材を配し、他方
   の面より溶接進行方向に対して鋭角な挿入角θで開先間
   隙を貫通して溶接ワイヤを供給しつつ、第一層目を溶接
   することを特徴とする片面溶接における第一層溶接法。 ２、溶接中の溶融金属を保持する当て金を被溶接物の開
   先面に当接するように配置し、当該当て金を溶接の進行
   とともに開先面に摺動させながら移動して、第一層目の
   溶接を行なうことを特徴とする請求項第１項記載の片面
   溶接における第一層溶接法。