JPH03264163A - 溶接方法 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は突き合わせ溶接継ぎ手において片面溶接を行う
溶接方法に関する。

（従来の技術） 金属からなる２個の接合物を溶接により接合するために
、２個の接合物の端部を突き合わせ、この突き合わせ部
に沿って溶接を行い突き合わせ部を接合して突き合わせ
溶接継ぎ手を形成する方法がある。

さらに、この突き合わせ溶接継ぎ手において、２個の接
合物の突き合わせ部にＶ字形やＵ字形の開先を形成し、
接合物の片方の側から突き合わせ部に熱を加えて接合物
を溶融するとともに、溶接棒を溶融してその溶融金属を
突き合わせ部に供給して溶接を行い接合物同士を接合す
る片面溶接の方法がある。この溶接方性は、接合物のお
側からのみ溶接を行うために作業に要する手数が少ない
という利点かある。

そして、このように突き合わせ溶接継ぎ手において片面
溶接を行うためには、イナートガスアーク溶接、炭酸ガ
スアーク溶接、プラズマアーク溶接などのアーク溶接、
ガス溶接などの各種の溶接方法が採用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかして、この従来の突き合わせ溶接継ぎ手において片
面溶接を行う方法に対しては、突き合わせ溶接継ぎ手の
用途の拡大に伴い、接合物の突き合わせ部を接合する接
合強度をさらに高めることが要求されている。

しかしながら、現在の溶接技術では、突き合わせ溶接継
ぎ手を片面溶接により製作する方法において、接合物の
突き合わせ部を接合する接合強度を高めることには限界
があり、前記の要求に対して十分答えることができない
ことがあるという問題がある。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、突き合わ
せ溶接継ぎ手において片面溶接を行うに際して、接合物
同士を高い接合強度をもって接合し強固な継ぎ手を得る
ことができる溶接方法を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段と作用） 本発明の発明者は、突き合わせ溶接継ぎ手を片面溶接に
より製作する方法について種々研究を重ねてきた。この
結果、接合物の突き合わせ部に形成されるビート（接合
物と溶接棒とが溶融してできた細長い波形の帯）の形状
か接合部の接合強度を高める上で障害となっていること
を見出した。

従来、突き合わせ溶接継ぎ手において片面溶接を施した
場合、接合物の突き合わせ部に形威されるビートの断面
形状は、第４図および第５図に示すように接接合物ａ、
ｂの肉厚方向に対して非対称形状となっている。第４図
および第５図において接合物ａ、ｂの突き合わせ部Ｃに
Ｖ字形やＵ字形の開先を形威し、この突き合わせ部Ｃに
沿って接合物ａ、ｂの片側から溶接を行うと、突き合わ
せ部Ｃには断面がワイングラス形や台形すなわち片側が
広幅で、反対側が狭い幅の形状をなす断面形状のビート
ｄが形成される。この断面形状を持つビートｄの存在に
より突き合わせ部Ｃ溶接強度を高める上で限界が生じる
。これは接合物ａ、ｂの面方向および肉厚方向に沿う力
が突き合わせ部Ｃに加わった場合、ビートｄの形状が非
対称形であることから、ビートｄが受は持つ力の分布が
不均一になり、部分的に応力集中が生じるためと考えら
れる。従来はこのビートの断面形状についてはｈ１等検
討されてこなかった。

このビートについては、断面形状を接合物の肉厚方向に
対してできるだけ対称形にすることにより、接合物に加
わる力をビートが均一な分布で受は持ち応力集中を防止
することかできることが知られている。

しかし、このように接合物の肉厚方向に対称形の断面を
なすビートを形成するために従来の溶接技術を採用して
みたが、いづれも満足する結果を得ることができなかっ
た。例えばアーク溶接を行う場合にはアークを発生する
ための溶接電流を大きくする方法が考えられるが、この
方法の場合には接合物の溶接面側にアンダカットが生じ
て接合物が破断しやすくなるという問題が発生する。

発明者はこの問題の解決策として、接合物に対して溶接
を行う時に、接合物の突き合わせ部に供給した溶融金属
の温度を制御できる成分を溶融金属に供給して溶融金属
の溶は込みを制御して、断面が接合物の肉厚方向に対し
て対称形をなすビートを形成する方法が、大変効果的で
あることを見出した。

すなわち、本発明の溶接方法は、２個の接合物の端部を
突き合わせ、この突き合わせ部に接合物の片側から溶融
金属を供給して２個の接合物を接合するに際して、溶融
金属を供給する側とは反対の側から２個の接合物の突き
合わせ部に、溶融金属に溶ける成分のガスを供給するこ
とを特徴とするものである。

この方法によれば、接合物の突き合わせ部に供給した溶
融金属の温度、すなわち溶は込み状態を容易かつ精度良
く制御して断面が対称形をなすビトを形成することかで
きる。ガスを溶接側とは反対側から接合物の突き合わせ
部に供給することは、溶融金属の溶は込み制御が容易で
あり、溶接設備の邪魔になることもなく、さらに溶接の
側とは反対の側の接合物に形成されるビート（裏波ビト
）の制御か容易であるからなとの理由によるためである
。

さらに、溶融金属に供給するガスとしては、２原子分子
気体が好ましい。中でもＨ２が好ましい。

これほこのガスが熱に対して反応が早く、その温度制御
が容易であるからである。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面について説明する。

本発明の溶接方法の一実施例を第１図および第２図を参
照して説明する。

まず、所定の金属板からなる接合物１．２をそれぞれの
端部を突き合わせて配置し、この突き合わせ部３に例え
ば■字形をなす開先を形成する。

接合物１．２の上面側から例えばＭＩＧ（イナートガス
金属溶接）を行うものとして、接合物１．２の突き合わ
せ部３にＭＩＧ溶接に使用する溶接トーチ４を配置する
。溶接トーチ４に設けた金属電極棒５Ａと接合物１．２
との間にアークを発生させ、アークの熱により接合物１
．２の突き合わせ部３の部分を溶解するとともに、金属
電極棒５Ａを溶解してその溶融金属５を突き合わせ部３
に供給して接合物１．２に溶着させる。これと同時に溶
接トーチ４から接合物１．２の突き合わせ部３に不活性
ガス６を吹き付けて突き合わせ部３を空気と遮断する。

溶接トーチ４を接合物１．２の突き合わせ部３に沿って
移動させて、突き合わせ部３に長手方向全体にわたり接
合物１．２の上面側から溶融金属５を供給することによ
り、接合物１．２を突き合わせ部３において相互に接合
する。この溶接により接合物１％２の突き合わせ部３に
接合物１．２が溶解したものと溶融金属５とからなるビ
ートＢｌが形成される。

一方、接合物１．２の下面側から溶融金属５の温度制御
を行うために、例えば２原子分子気体である水素Ｈ２と
アルゴンＡｒなとの不活性ガスとの混合ガスを突き合わ
せ部３に供給する。

このため、接合物１．２の下面側に突き合わせ部３に沿
って溝形をなす鋼板などで形成した裏当て金７を配置し
、この裏当て金７の内部にガス管８を配置する、このガ
ス管８の先端は接合物１．２の突き合わせ部３に向けて
ノズルとして形成されている。

そして、ガスボンベ９．１０から出した水素Ｈ２ガスと
アルゴンＡｒガスとを混合して混合ガスを得る。この混
合ガスは流量制御機１１て流量を制御し、その後加熱器
１２で所定温度に加熱してガス管８に送り込む。ガス管
８を通った混合ガスはノズルから噴出して接合物１．２
の下面側から突き合わせ部３の下端間隙から突き合わせ
部３の内部に吹き込む。突き合わせ部３内に吹き込まれ
た混合ガスは突き合わせ部３の内部に７ｊ在するアーク
や溶融金属５に吹き付けられる。吹き付けられ混合ガス
は高温の溶融金属５に溶は込み且つ高温のアークに触れ
ることにより、ガス中のＨ２か解離していわゆる原子と
なる。そして、この解離したＨ２が再び分子状に戻る際
に余剰の熱とエネルギーを発生する。この熱により接合
物１．２の突き合わせ部３に存在する溶融金属５を加熱
してその温度を制御し、さらに接合物１．２の突き合わ
せ部３を加熱してその温度を制御する。これにより第３
図に示すように接合物１．２の突き合わせ部３に存在す
る溶融金属５と接合物１．２の突き合わせ部３の溶解が
良好に促進され、突き合わせ部３の開先形状が接合物１
．２の肉厚方向に対してほぼ対称形状となり、溶融金属
５もこの接合物１．２の肉厚方向に対して対称形の断面
形状で接合物１．２の突き合わせ部３に溶着する。

なお、接合物１．２の突き合わせ部３の下端間隙から溶
融金属５の一部５ａが接合物１．２の下面側に流出する
。裏当て金７はガス管から噴出するガスの拡散を押さえ
るものである。

ガス管８は図示しない機構により溶接トーチ４と同期し
て接合物１．２の突き合わせ部３に沿って移動させる。

これにより接合物１．２の突き合わせ部３に長手方向全
体にわたり接合物１．２の肉厚方向に対してほぼ対称形
をなすビートＢ１が形成される。

さらに、接合物１．２の下面側には突き合わせ部３に沿
って裏波ビートＢ２が形成される。

しかして、接合物１．２の突き合わせ部３に供給する溶
融金属にとける成分のガスとして、２原子分子気体を使
用しているので、溶融金属の熱に対する早く溶融金属に
対する温度制御をか迅速かつ精度良く行うことができる
。

ここで、接合物１．２の肉厚方向に対してほぼ対称形を
なすビートＢ１を形成するためには、接合物１．２の突
き合わせ部３に供給するガス１３の供給条件を適切の制
御する。この制御条件としては、ガスの温度、ガスの単
位時間当りの流量、ガス管８の移動速度などが挙げられ
る。ガスの供給により溶融金属の温度、接合物１．２の
溶解温度を制御して溶融金属の溶は込みを適切に制御す
る。

また、裏波ビートＢ２は接合物１．２の突き合わせ部３
に対して溶接側とは反対側で突き合わせ部３を補強する
重要な役割をなすものである。このため、裏波ビートＢ
２は接合物１．２の突き合わせ部３の全体にわたり適切
な厚さで均一に形成することが必要である。裏波ビート
Ｂ２の厚さが過大である場合には、溶融金属５の温度を
必要以上に高くするために接合物１．２の突き合わせ部
３を必要以上に溶解することになり、かえって突き合わ
せ部１．２の溶接強度を低下させることになる。裏波ビ
ートＢ２の厚さが過小である場合にするには、前記と同
じガスの温度、ガスの他に時間当りの流量、ガス管８の
移動速度などの条件を適切に制御する。従来裏波ビート
Ｂ２に対しては高さを制御することは何等考慮されてお
らず、単に均一な厚さに形成することにのみ考慮されて
きた。しかしながら、前記したように裏波ビートＢ２の
厚さを適切に制御することは接合物１．２の突き合わせ
部３の溶接強度を高める上で大変重要なことである。

したがって、この実施例によれば片面溶接により接合物
１．２を突き合わせ部３て十分な〆接合強度すなわち溶
接強度で接合することができ、強固な突き合わせ溶接継
ぎ手を得ることかできる。

なお、必要に応じて裏波ビートの形成を省略することも
可能である。

溶融金属に解ける成分のガスは溶融金属の種類に応じて
適切な２原子分子気体を選択する。

溶接はＭＩＧに限らすＴＩＧ、プラズマアークなど種々
のものを採用できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の溶接方法によれば、接合物
の突き合わせ部に溶融金属に溶ける成分のガスを供給し
て溶融金属の溶は込みを制御することにより、接合物の
肉厚方向に対称的な形状をもったビートを容易且つ精度
良く形成して、接合物を十分な接合強度をもって接合す
ることができる。特に溶融金属に溶ける成分のガスとし
て２原子分子気体、中でもＨ２を使用することによりを
より一層迅速かつ精度良く溶融金属の溶は込みを制御で
きる。

従って、片面溶接により強固な突き合わせ溶接継ぎ手を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２個の接合物の端部を突き合わせ、この突き合わ
   せ部に接合物の片側から溶融金属を供給して２個の接合
   物を接合するに際して、溶融金属を供給する側とは反対
   の側から２個の接合物の突き合わせ部に、溶融金属に溶
   ける成分のガスを供給することを特徴とする溶接方法。
2. （２）溶融金属に溶ける成分のガスは２原子分子気体で
   ある請求項１記載の溶接方法。