JPH03297558A - レールの自動溶接法 - Google Patents
レールの自動溶接法Info
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- JPH03297558A JPH03297558A JP2100200A JP10020090A JPH03297558A JP H03297558 A JPH03297558 A JP H03297558A JP 2100200 A JP2100200 A JP 2100200A JP 10020090 A JP10020090 A JP 10020090A JP H03297558 A JPH03297558 A JP H03297558A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K25/00—Slag welding, i.e. using a heated layer or mass of powder, slag or the like in contact with the material to be joined
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings or fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
- B23K35/362—Selection of compositions of fluxes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
- B23K9/038—Seam welding; Backing means; Inserts using moulding means
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
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。
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］
本発明は鉄道用またはクレーンレール用レールを突き合
わせ溶接する際に用いられる自動溶融溶接法に関するも
のである。
わせ溶接する際に用いられる自動溶融溶接法に関するも
のである。
［従来の技術］
第１図はレールの断面を示し、旧は足部、Ｒ２は足首部
、Ｒ３は腹部、Ｒ４は頭部、Ｒ５は頭頂面である。従来
からレールを現地敷設施工で突合わせ溶接するには、接
合レール端面を開先加工して逐次多層溶接する方法、あ
るいは■型開光で突き合わせた後レール足部Ｒ１を多層
溶接し、その後腹部Ｒ３と頭部Ｒ４をエンクローズド当
金材で取り囲み、連続的に溶接するエンクローズドアー
ク溶接法か用いられている。
、Ｒ３は腹部、Ｒ４は頭部、Ｒ５は頭頂面である。従来
からレールを現地敷設施工で突合わせ溶接するには、接
合レール端面を開先加工して逐次多層溶接する方法、あ
るいは■型開光で突き合わせた後レール足部Ｒ１を多層
溶接し、その後腹部Ｒ３と頭部Ｒ４をエンクローズド当
金材で取り囲み、連続的に溶接するエンクローズドアー
ク溶接法か用いられている。
しかしながら、この溶接技術は被覆アーク溶接棒を使用
する不溶接法てあり、溶接フィラーワイヤーを用いる自
動溶接法は未だ実用に供されたものかない、ト記のエン
クローズドアーク溶接技術では ■作業に熟練を要する
。■予熱温度が高いため作業環境が悪い。■作業能率が
劣る。などの問題があり、熟練を必要としない高能率の
自動溶接法の開発が要望されている。
する不溶接法てあり、溶接フィラーワイヤーを用いる自
動溶接法は未だ実用に供されたものかない、ト記のエン
クローズドアーク溶接技術では ■作業に熟練を要する
。■予熱温度が高いため作業環境が悪い。■作業能率が
劣る。などの問題があり、熟練を必要としない高能率の
自動溶接法の開発が要望されている。
レールはその使用目的から頭表面Ｒ５では車輪とのころ
がり接触に対づ−る耐摩耗性と疲労亀裂に対する抵抗力
すなわち耐疲労損傷性の大きい性質が要求されている。
がり接触に対づ−る耐摩耗性と疲労亀裂に対する抵抗力
すなわち耐疲労損傷性の大きい性質が要求されている。
一方、足部旧、腹部Ｒ３および頭部Ｒ４では重輪通過時
の衝撃あるいは曲げ荷重に耐え得るだけの静的強度と疲
労強度が必要とされており、さらに溶接割れなどの溶接
欠陥についても皆無または実用的にさしつかえない程度
以下に極力少なくなっていなりればならない。
の衝撃あるいは曲げ荷重に耐え得るだけの静的強度と疲
労強度が必要とされており、さらに溶接割れなどの溶接
欠陥についても皆無または実用的にさしつかえない程度
以下に極力少なくなっていなりればならない。
このような背景のもとに、エンクローズドアーク溶接法
にかわる自動溶融溶接法が種々検剖されてきた。特公昭
４４−２４２４！］号公報および特公昭４５１４１７３
号公報に示された技術もエンクローズアーク溶接法にか
わる方法として提案されたものである。前者の技術は、
レール底部を片面サブマージアーク溶接法により溶接し
、レール腹部、頭部なとはエレクトロスラグ溶接法によ
り溶接する方法であり、一方後渚の技術はレール全断面
にわたってガスシールドアーク溶接により溶接する方法
である。なお、特公昭４５− ］、 ９３６９号公報お
よび特公昭６］−２４９６７９号公報に示された技術も
、ガスシールドアーク溶接を用いてレールを突合せ溶接
する方法である。
にかわる自動溶融溶接法が種々検剖されてきた。特公昭
４４−２４２４！］号公報および特公昭４５１４１７３
号公報に示された技術もエンクローズアーク溶接法にか
わる方法として提案されたものである。前者の技術は、
レール底部を片面サブマージアーク溶接法により溶接し
、レール腹部、頭部なとはエレクトロスラグ溶接法によ
り溶接する方法であり、一方後渚の技術はレール全断面
にわたってガスシールドアーク溶接により溶接する方法
である。なお、特公昭４５− ］、 ９３６９号公報お
よび特公昭６］−２４９６７９号公報に示された技術も
、ガスシールドアーク溶接を用いてレールを突合せ溶接
する方法である。
［発明が解決しようとする課題］
ところで−に述の公知技術は、いずれも溶融溶接という
ことでレール軸方向への加圧は必要とせず、またエンク
ローズドアーク溶接法よりも能率の向上は望めるものの
、実用性という点でまだ多くの問題点を残している。
ことでレール軸方向への加圧は必要とせず、またエンク
ローズドアーク溶接法よりも能率の向上は望めるものの
、実用性という点でまだ多くの問題点を残している。
すなわち、前者の方法では、ザブマージアーク溶接時に
スラグを除去しながら溶接を行い、また底部溶接終了後
は一旦溶接を中断し、再スタートして腹部と頭部のエレ
クトロスラグ溶接を行うものである。従って、各溶接の
開始時と停止１−時にはとけ込み不足や凝固割れなどの
溶接欠陥が発生しやずく、しかも溶接能率も低下する。
スラグを除去しながら溶接を行い、また底部溶接終了後
は一旦溶接を中断し、再スタートして腹部と頭部のエレ
クトロスラグ溶接を行うものである。従って、各溶接の
開始時と停止１−時にはとけ込み不足や凝固割れなどの
溶接欠陥が発生しやずく、しかも溶接能率も低下する。
さらに言うと、レール底部の溶接と腹部および頭部の溶
接では、溶接月利（フラックスなど）を使い分け、溶接
機の特性も切り替えて使用する必要があるなど、操作の
煩雑さに起因する能率低下、溶接機のコストアップおよ
び溶接材料の管理の煩雑さをも招くことが考えられる。
接では、溶接月利（フラックスなど）を使い分け、溶接
機の特性も切り替えて使用する必要があるなど、操作の
煩雑さに起因する能率低下、溶接機のコストアップおよ
び溶接材料の管理の煩雑さをも招くことが考えられる。
一方、後者の方法ではこのような欠点は解消されている
が、本技術が現地施工に適用されることを念頭におくと
、レール全断面にわたってシールドガスを用いるため、
耐風性に十分な配慮が必要という点で不利である。特に
、レール腹部から以降レール頭部までを完全に野外の風
から防御し、ガスシールド効果を健全に保つことは極め
て至難であり、もし可能でも装置の点て複雑な機構を必
要とし実用的でない。また、ガスシールドアーク溶接は
開先寸法に対する適正な溶接条件範囲がエレクトロスラ
グ溶接より狭く、特に溶接積層か進行しレール腹部から
頭部に至る領域ては、開先寸法の変動により融合不良な
どの溶接欠陥を発生ずる危険性が高く、継手の信頼性を
損なうことが予想される。
が、本技術が現地施工に適用されることを念頭におくと
、レール全断面にわたってシールドガスを用いるため、
耐風性に十分な配慮が必要という点で不利である。特に
、レール腹部から以降レール頭部までを完全に野外の風
から防御し、ガスシールド効果を健全に保つことは極め
て至難であり、もし可能でも装置の点て複雑な機構を必
要とし実用的でない。また、ガスシールドアーク溶接は
開先寸法に対する適正な溶接条件範囲がエレクトロスラ
グ溶接より狭く、特に溶接積層か進行しレール腹部から
頭部に至る領域ては、開先寸法の変動により融合不良な
どの溶接欠陥を発生ずる危険性が高く、継手の信頼性を
損なうことが予想される。
［課題を解決するだめの手段］
本発明は」二記の従来技術の問題点に鑑みなされたもの
であって、その要旨は、ＣＯ２ガスシールドアーク溶接
法とエレクトロスラグ溶接法とを併用して行うレールの
自動溶接法において、レール底部の溶接は、初層をＣＯ
２ガスシールドアーク溶接法にて裏波溶接し、そのまま
溶接を中断することなく、２層目以降のレール底部溶接
をＣＯ□ガスシールドアーク溶接法で連続多層溶接し、
レール足首部に至って、２００ｇ／ｍｉｎ以」＝、ＩＫ
ｇ／ｍｉｎ以下の添加速度で急速に低融点・低粘性の特
殊フラックスを添加しすみやかにエレクトロスラグ溶接
に移行し、その後レール頭頂面までを引続きエレクトロ
スラグ溶接法により行う方法であって、上記一連の溶接
に際しては、レール底部上面に載置した枠体型固定当金
および非消耗電極ノズルの外筒などを用いて、ＣＯ２ガ
スおよびフラックスの自動供給を行うとともにスラグお
よび溶融金属の流出を防止しさらに、低電圧特性を有す
る直流電源、ワイヤ径１．２〜２．０ ｍｍの溶接フィ
ラーワイヤおよび低融、ζセ・低粘性の溶融型フラック
スを用いて行うことを特徴とするレールの自動溶接方法
にある。
であって、その要旨は、ＣＯ２ガスシールドアーク溶接
法とエレクトロスラグ溶接法とを併用して行うレールの
自動溶接法において、レール底部の溶接は、初層をＣＯ
２ガスシールドアーク溶接法にて裏波溶接し、そのまま
溶接を中断することなく、２層目以降のレール底部溶接
をＣＯ□ガスシールドアーク溶接法で連続多層溶接し、
レール足首部に至って、２００ｇ／ｍｉｎ以」＝、ＩＫ
ｇ／ｍｉｎ以下の添加速度で急速に低融点・低粘性の特
殊フラックスを添加しすみやかにエレクトロスラグ溶接
に移行し、その後レール頭頂面までを引続きエレクトロ
スラグ溶接法により行う方法であって、上記一連の溶接
に際しては、レール底部上面に載置した枠体型固定当金
および非消耗電極ノズルの外筒などを用いて、ＣＯ２ガ
スおよびフラックスの自動供給を行うとともにスラグお
よび溶融金属の流出を防止しさらに、低電圧特性を有す
る直流電源、ワイヤ径１．２〜２．０ ｍｍの溶接フィ
ラーワイヤおよび低融、ζセ・低粘性の溶融型フラック
スを用いて行うことを特徴とするレールの自動溶接方法
にある。
［作用］
以下図面に従い本発明の詳細な説明する。
第２図は本発明方法の実施態様を示す斜視図であり、第
３図は被溶接部材であるレールの端面方向より見た実施
態様の側面図である。
３図は被溶接部材であるレールの端面方向より見た実施
態様の側面図である。
第２図において、１および２は被溶接部材であるレール
で、端面が適当な開先間隔を開けて突合せ状態で設置さ
れている。３はレール底部の裏面に当てた裏当材であり
、裏当材収納ケース４内に設置し、裏波ビード形成用と
して用いられる。５ａおよび５ｂは溶接開始前にあらか
じめレール開先部を取り囲む形で密着載置した枠体型固
定当金で裏当て収納ケース４と連結させて、レール底部
溶接の際の溶融金属の流出防止を果たすとともに、防風
壁およびガスシールドボックスとして用いられる。なお
、５ａに取り付けられている６ａおよび６ｂは、シール
ドガス供給口である。
で、端面が適当な開先間隔を開けて突合せ状態で設置さ
れている。３はレール底部の裏面に当てた裏当材であり
、裏当材収納ケース４内に設置し、裏波ビード形成用と
して用いられる。５ａおよび５ｂは溶接開始前にあらか
じめレール開先部を取り囲む形で密着載置した枠体型固
定当金で裏当て収納ケース４と連結させて、レール底部
溶接の際の溶融金属の流出防止を果たすとともに、防風
壁およびガスシールドボックスとして用いられる。なお
、５ａに取り付けられている６ａおよび６ｂは、シール
ドガス供給口である。
次に、７および８は移動可能な当金で、レール足部の溶
接完了後、油圧駆動機構などの任意の駆動手段（図示せ
ず）によって矢印９．１０の方向に、固定当金５８と５
ｂの間隙をスライドさせ、レール腹部と頭部側面に密着
させ、レール腹部以降のエレクトロスラグ溶接の際のス
ラグおよび溶融金属の流出防止用として用いる。１１は
溶接フィラーワイヤで、１２はフィラーワイヤ１１を開
先内に導くとともに溶接電源から電力をフィラーワイヤ
１１に供給するトーチである。トーチ１２には消耗式外
筒Ｊ３が装着されており、分岐口１４を介して溶融型フ
ラックス１５とシールド用 ＣＯ２カス１６が、フィラ
ーワイヤの先端部（アーク点）に同時に供給できるしま
た別個にも供給できる構造になっている。さらに、トー
チ］２は矢印１７方向に水平移動する移動軸を有するオ
シレータ１８および矢Ｅ［月９方向に昇降する台車２０
に、ホルダ２１、連結板２２を介して保持しである。２
３は台車２０のガイトレールである。
接完了後、油圧駆動機構などの任意の駆動手段（図示せ
ず）によって矢印９．１０の方向に、固定当金５８と５
ｂの間隙をスライドさせ、レール腹部と頭部側面に密着
させ、レール腹部以降のエレクトロスラグ溶接の際のス
ラグおよび溶融金属の流出防止用として用いる。１１は
溶接フィラーワイヤで、１２はフィラーワイヤ１１を開
先内に導くとともに溶接電源から電力をフィラーワイヤ
１１に供給するトーチである。トーチ１２には消耗式外
筒Ｊ３が装着されており、分岐口１４を介して溶融型フ
ラックス１５とシールド用 ＣＯ２カス１６が、フィラ
ーワイヤの先端部（アーク点）に同時に供給できるしま
た別個にも供給できる構造になっている。さらに、トー
チ］２は矢印１７方向に水平移動する移動軸を有するオ
シレータ１８および矢Ｅ［月９方向に昇降する台車２０
に、ホルダ２１、連結板２２を介して保持しである。２
３は台車２０のガイトレールである。
上記構成によりフィラーワイヤ１１の先端部が第３図の
２４のような軌跡を描きながら溶接を行っていくが、移
動式当金７および８は、溶接がレール腹部にかかる時点
、すなわち軌跡２４のＡ点以降においては７ａおよび８
ａに位置させる。
２４のような軌跡を描きながら溶接を行っていくが、移
動式当金７および８は、溶接がレール腹部にかかる時点
、すなわち軌跡２４のＡ点以降においては７ａおよび８
ａに位置させる。
以上、本発明方法の実施態様における構成を説明した。
次に、第４図〜第６図に基づき、溶接手順を追）て本発
明方法をさらに詳しく説明する。
明方法をさらに詳しく説明する。
まず、第４図に示す模式図により、レール底部の初層裏
波溶接の状態を説明する。図において直接アークをシー
ルドする ＣＯ。ガス１６は、トーチ１２に装着された
消耗式外筒内を通して供給される。
波溶接の状態を説明する。図において直接アークをシー
ルドする ＣＯ。ガス１６は、トーチ１２に装着された
消耗式外筒内を通して供給される。
またシールド効果を完全にするため、溶接するレール底
部全体の雰囲気を置換する ｃｏ２ガス１６は、枠体固
定当金５ａに設けた供給口から供給される。
部全体の雰囲気を置換する ｃｏ２ガス１６は、枠体固
定当金５ａに設けた供給口から供給される。
すなわち、レール底部のｃｏ２ガスシールドアーク溶接
は二重シールド機構で行われるという特徴を有する。溶
接は溶接トーチが１２ａの位置から図の右方向に移動し
て行われる。溶接の進行に従い、裏当て材３も一部が溶
融し、形成された初層ビード２５の裏面を薄いスラグで
覆いビード形状をなめらかにする。この裏当て材３には
、被溶接物の開先がＩ型で比較的ルート間隔が広い場合
（１４〜２２ｍｍ）ても裏波ビードの余盛が過大となら
ないために、耐火性の比較的高い固形焼結セラミックを
ガラステープを介して使用しており、この方法により最
も良好な溶接結果が得られた。
は二重シールド機構で行われるという特徴を有する。溶
接は溶接トーチが１２ａの位置から図の右方向に移動し
て行われる。溶接の進行に従い、裏当て材３も一部が溶
融し、形成された初層ビード２５の裏面を薄いスラグで
覆いビード形状をなめらかにする。この裏当て材３には
、被溶接物の開先がＩ型で比較的ルート間隔が広い場合
（１４〜２２ｍｍ）ても裏波ビードの余盛が過大となら
ないために、耐火性の比較的高い固形焼結セラミックを
ガラステープを介して使用しており、この方法により最
も良好な溶接結果が得られた。
次に、第５図に示す模式図によりレール底部２層目以降
の溶接状態について説明する。溶接は初層と同様に００
２ガスシールドアーク溶接で行われる。第５図に示す模
式図ではレール底部の溶接が ０ ５層目まで進行しほぼ完了に近い状態にある。
の溶接状態について説明する。溶接は初層と同様に００
２ガスシールドアーク溶接で行われる。第５図に示す模
式図ではレール底部の溶接が ０ ５層目まで進行しほぼ完了に近い状態にある。
図において２６は形成された２層目以降のビート、７ｂ
および８ｂは腹部および頭部溶接用当今を示す。第４図
に基づいて説明した初層溶接の後、溶接を中断すること
なくトーチ１２の移動方向を反転させ２層目の溶接を行
う。この際、溶接折り返し端部は電流と溶接速度を低減
し、クレータ処理を行う。このようにしてレール底部の
溶接は］・−チ１２の反復移動を縁り返して進行する。
および８ｂは腹部および頭部溶接用当今を示す。第４図
に基づいて説明した初層溶接の後、溶接を中断すること
なくトーチ１２の移動方向を反転させ２層目の溶接を行
う。この際、溶接折り返し端部は電流と溶接速度を低減
し、クレータ処理を行う。このようにしてレール底部の
溶接は］・−チ１２の反復移動を縁り返して進行する。
なお、ト−チ１２の水平移動距離は反復毎に低減させれ
ば、余盛高さか犬きくならないので溶接後の仕上げ工程
が楽になる。レール底部の溶接かほぼ完了すると、移動
式当金７および８は第５図の７ｂ、８ｂの状態に速やか
に移動しレール腹部以降の溶接が可能なように準備され
る。
ば、余盛高さか犬きくならないので溶接後の仕上げ工程
が楽になる。レール底部の溶接かほぼ完了すると、移動
式当金７および８は第５図の７ｂ、８ｂの状態に速やか
に移動しレール腹部以降の溶接が可能なように準備され
る。
続いて、レール腹部および頭部の溶接について第６図の
模式図に基づいて説明する。図において１２ｂはレール
腹部を溶接中のトーチの状態を、２７はスラグ浴を示す
。一方、１２ｃおよび］、２ｄはレール頭部溶接時の１
・−チの状態であり、２８はその時１ のスラグ浴である。レール頭部溶接は図に示すように１
・−チか１２ｃと１．２ ｄの間で水平移動を繰り返し
て行われる。当金７と８はレールに密着するよう押し当
ててあり、スラグおよび溶融金属の流出を防１］二し、
ビードの形状を整える作用をする。
模式図に基づいて説明する。図において１２ｂはレール
腹部を溶接中のトーチの状態を、２７はスラグ浴を示す
。一方、１２ｃおよび］、２ｄはレール頭部溶接時の１
・−チの状態であり、２８はその時１ のスラグ浴である。レール頭部溶接は図に示すように１
・−チか１２ｃと１．２ ｄの間で水平移動を繰り返し
て行われる。当金７と８はレールに密着するよう押し当
ててあり、スラグおよび溶融金属の流出を防１］二し、
ビードの形状を整える作用をする。
第５図に基づいて説明したレール底部のＣＯ２ガスシー
ルドアーク溶接後、トーチ１２の水平移動をレール巾中
央部にて停止させ、に０２ガス１６の供給をとめ、フラ
ックス１５を急速に供給し溶融スラグ浴２７を形成させ
るとともに、トーチ１２を上方にのみ移動させてレール
腹部のエレクトロスラグ溶接を開始する。レール腹部の
溶接が完了し、頭部に到達するとトーチの水平移動を再
開し、徐々に水平移動の距離を増加させていき、レール
頭部中相当の距離、すなわち、トーチ位置１２ｃ 、
１２ｄの間で水平移動を反復させながら溶接する。この
間のレール腹部から頭部までのエレクトロスラグ溶接で
はフラックスを補給してスラグ浴深さの減少を補いなが
ら溶接を行う。
ルドアーク溶接後、トーチ１２の水平移動をレール巾中
央部にて停止させ、に０２ガス１６の供給をとめ、フラ
ックス１５を急速に供給し溶融スラグ浴２７を形成させ
るとともに、トーチ１２を上方にのみ移動させてレール
腹部のエレクトロスラグ溶接を開始する。レール腹部の
溶接が完了し、頭部に到達するとトーチの水平移動を再
開し、徐々に水平移動の距離を増加させていき、レール
頭部中相当の距離、すなわち、トーチ位置１２ｃ 、
１２ｄの間で水平移動を反復させながら溶接する。この
間のレール腹部から頭部までのエレクトロスラグ溶接で
はフラックスを補給してスラグ浴深さの減少を補いなが
ら溶接を行う。
以上述べた本発明方法において、本発明者らは ２
溶接作業性と溶接継手性能の両面から溶接電源・溶接ワ
イヤ径・溶接フラックスのタイプなどを検討した。その
結果、まずレール底部でＣＯ２ガスシールドアーク溶接
により良好な裏波溶接を行うには、電流密度の確保のた
め細径ワイヤを用いれば良く、また溶接電源は定電圧特
性を有する直流電源を用い、ワイヤを定速送給して溶接
１−れば、ＣＯ２ガスシールドアーク溶接のみならずエ
レクトロスラグ溶接に切り替わっても細径ワイヤで良好
に溶接が行えることがわかった。さらに、ＣＯ２ガスシ
ールドアーク溶接からエレクトロスラグ溶接に切り替わ
る際、添加する溶接フラックスは瞬時に溶融し適正深さ
のスラグ浴を形成する必要があり、フラックスとして重
量％てＣａＦ２ ： ２５〜４０％、５１０２ ： ２
０〜：１１５％、ＴｉＯ７：５〜１５％で、か９ＣａＦ
２＋５ｉｎ２： ５０％以上含有されるＣａＦ２＋Ｓｉ
Ｏ２ Ｓ＋０２ ＴｉＯ２を主成分とする低融点、
低粘性の溶融型フラックスが適していることかわかった
。
イヤ径・溶接フラックスのタイプなどを検討した。その
結果、まずレール底部でＣＯ２ガスシールドアーク溶接
により良好な裏波溶接を行うには、電流密度の確保のた
め細径ワイヤを用いれば良く、また溶接電源は定電圧特
性を有する直流電源を用い、ワイヤを定速送給して溶接
１−れば、ＣＯ２ガスシールドアーク溶接のみならずエ
レクトロスラグ溶接に切り替わっても細径ワイヤで良好
に溶接が行えることがわかった。さらに、ＣＯ２ガスシ
ールドアーク溶接からエレクトロスラグ溶接に切り替わ
る際、添加する溶接フラックスは瞬時に溶融し適正深さ
のスラグ浴を形成する必要があり、フラックスとして重
量％てＣａＦ２ ： ２５〜４０％、５１０２ ： ２
０〜：１１５％、ＴｉＯ７：５〜１５％で、か９ＣａＦ
２＋５ｉｎ２： ５０％以上含有されるＣａＦ２＋Ｓｉ
Ｏ２ Ｓ＋０２ ＴｉＯ２を主成分とする低融点、
低粘性の溶融型フラックスが適していることかわかった
。
ＣａＦ２が２５％未満および５ｉｎ２か２０％未満では
生成スラグの粘性および融点が高くなりすぎ、エレクト
ロスラグ溶接への移行が順調に進まず溶接が不安定にな
る。一方、ＣａＦ２が４０％を超える場合は弗化物ガス
の発生が過大になり作業環境を悪化させるので不可であ
る。また、５ｉｎ２が３５％を超える場合は、耐火性が
損なわれ溶接ビードの形状が不安定になるとともにビー
ド表面肌荒れを引き起こすし、粘性が低下しすぎるので
スラグがもれ易く溶接不安定になる。しかし、Ｃａ Ｆ
２とＳｉＯ２の合計は５０％以上必要であり、５０％
未満ではＣＯ２ガスシールドアーク溶接からエレクトロ
スラグ溶接への移行が困難になる。また、ＴｉＯ□はエ
レクトロスラグ溶接時のスラグの電気伝導度をＣａＦ２
＋ＳｉＯ２と組み合わせて適度に保つためのものである
が、５％未満ではその効果がなく、また１５％を超える
場合は溶融点が高くなり、ＣＯ□ガスシールドアーク溶
接からエレクトロスラグ溶接への移行に時間がかかり、
溶接欠陥を発生させる危険性がある。
生成スラグの粘性および融点が高くなりすぎ、エレクト
ロスラグ溶接への移行が順調に進まず溶接が不安定にな
る。一方、ＣａＦ２が４０％を超える場合は弗化物ガス
の発生が過大になり作業環境を悪化させるので不可であ
る。また、５ｉｎ２が３５％を超える場合は、耐火性が
損なわれ溶接ビードの形状が不安定になるとともにビー
ド表面肌荒れを引き起こすし、粘性が低下しすぎるので
スラグがもれ易く溶接不安定になる。しかし、Ｃａ Ｆ
２とＳｉＯ２の合計は５０％以上必要であり、５０％
未満ではＣＯ２ガスシールドアーク溶接からエレクトロ
スラグ溶接への移行が困難になる。また、ＴｉＯ□はエ
レクトロスラグ溶接時のスラグの電気伝導度をＣａＦ２
＋ＳｉＯ２と組み合わせて適度に保つためのものである
が、５％未満ではその効果がなく、また１５％を超える
場合は溶融点が高くなり、ＣＯ□ガスシールドアーク溶
接からエレクトロスラグ溶接への移行に時間がかかり、
溶接欠陥を発生させる危険性がある。
なお、レール足首部で ００２ガスシールドアーク溶接
からエレクトロスラグ溶接への６行をスムーズに行うに
はフラックスの添加速度も重要であ ３ ４ リ、２００ｇ／ｍｊｎ未満の低速度の場合、適正スラグ
浴深さを形成するのに時間がかかり、溶接が不安定にな
る。一方、ＩＫｇ／＋＋＋ｉｎを超えた高速添加になる
とフラックスの溶融か追従せず、未溶融フラックスを巻
き込ノＶた欠陥を引き起こす。従って、適正フラックス
添加速度範囲は２００ｇ／ｍｉｎ以上でＩｋｇ／ｍｉｎ
以下である。
からエレクトロスラグ溶接への６行をスムーズに行うに
はフラックスの添加速度も重要であ ３ ４ リ、２００ｇ／ｍｊｎ未満の低速度の場合、適正スラグ
浴深さを形成するのに時間がかかり、溶接が不安定にな
る。一方、ＩＫｇ／＋＋＋ｉｎを超えた高速添加になる
とフラックスの溶融か追従せず、未溶融フラックスを巻
き込ノＶた欠陥を引き起こす。従って、適正フラックス
添加速度範囲は２００ｇ／ｍｉｎ以上でＩｋｇ／ｍｉｎ
以下である。
ワイヤ径１．２ｍｍ未満では、適正電流範囲の上限に設
定しても、レール底部の初層裏波溶接を適正に行うには
アーク力か小さく、アークの広がりも少ないため不可で
ある。一方、２．０ｍｍを越えるワイヤ径では適正電流
密度で行うには電流が過大になり大容量の電源を必要と
し現地溶接への適用が困難になる。このためワイヤ径は
１．２ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲とすることが最適である
。
定しても、レール底部の初層裏波溶接を適正に行うには
アーク力か小さく、アークの広がりも少ないため不可で
ある。一方、２．０ｍｍを越えるワイヤ径では適正電流
密度で行うには電流が過大になり大容量の電源を必要と
し現地溶接への適用が困難になる。このためワイヤ径は
１．２ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲とすることが最適である
。
［実施例］
上述した構成および手順に従い、鉄道用レール１３２Ｌ
Ｂ／ＹＤレールを突合せ溶接した例を述べる。本発明の
構成による実施例を実施例１〜４に、比較例１〜２に示
す。実施例１〜４においては順調に ５ 欠陥のない高能率溶接を実施することができた。
Ｂ／ＹＤレールを突合せ溶接した例を述べる。本発明の
構成による実施例を実施例１〜４に、比較例１〜２に示
す。実施例１〜４においては順調に ５ 欠陥のない高能率溶接を実施することができた。
比較例１においては、フラックス添加速度が本発明より
はずれており、エレクトロスラグ溶接へ移行する際、順
調なエレクトロスラグ状態が得られず、レール腹部以降
の溶接ができなかった。また、比較例２においては、フ
ラックス組成が本発明よりはずれており、上記と同様に
、順調なエレクトロスラグ溶接への移行ができず、溶接
中断に至った。
はずれており、エレクトロスラグ溶接へ移行する際、順
調なエレクトロスラグ状態が得られず、レール腹部以降
の溶接ができなかった。また、比較例２においては、フ
ラックス組成が本発明よりはずれており、上記と同様に
、順調なエレクトロスラグ溶接への移行ができず、溶接
中断に至った。
６
実施例 １
溶接ワイヤ：φ１．６ｍｍソリッドワイヤフラックス：
溶融型フラックス ＣａＦ２３５％、Ｔｉｅ。１０％、ＣａＯ２０％５１０
２３０％ フラックス添加速度： ４５０ｇ／ｍｉｎ。
溶融型フラックス ＣａＦ２３５％、Ｔｉｅ。１０％、ＣａＯ２０％５１０
２３０％ フラックス添加速度： ４５０ｇ／ｍｉｎ。
裏当材ニガラステープ（１ｍｍ）＋セラミック固形材（
１０ｍｍ ）溶接電源：直流定電圧特性電源、定格５０
０Ａ表１ 溶接条件 実施例 ２ 溶接ワイヤ：φ１ 、６ｍｍソリッドワイヤフラックス
：溶融型フラックス ＣａＦ２３５％、ＴｉＯ２７％、Ｃａ０ ２５％ＳｉＯ
□２５％ フラックス添加速度： ２００ｇ／ｍｉｎ。
１０ｍｍ ）溶接電源：直流定電圧特性電源、定格５０
０Ａ表１ 溶接条件 実施例 ２ 溶接ワイヤ：φ１ 、６ｍｍソリッドワイヤフラックス
：溶融型フラックス ＣａＦ２３５％、ＴｉＯ２７％、Ｃａ０ ２５％ＳｉＯ
□２５％ フラックス添加速度： ２００ｇ／ｍｉｎ。
裏当材ニガラステープ（１ｍｍ）＋セラミック固形材（
１０ｍｍ）溶接電源：直流定電圧特性電源、定格５００
Ａ表２ 溶接条件 注二開先間隙 １６ｍｍ ８ 実施例 ３ 溶接ワイヤ：φ１．２ｍｍンリットワイヤフラックス゛
溶融型フラックス ＣａＦ２＋ＳｉＯ、、 ４０％、Ｔｉｅ、、 １２％、
Ｇａ０ １８％ＳｉＯ２２５％、Ｍｇ０５％フラックス
添加速度： １０００ ｇ／ｍｉｎ。
１０ｍｍ）溶接電源：直流定電圧特性電源、定格５００
Ａ表２ 溶接条件 注二開先間隙 １６ｍｍ ８ 実施例 ３ 溶接ワイヤ：φ１．２ｍｍンリットワイヤフラックス゛
溶融型フラックス ＣａＦ２＋ＳｉＯ、、 ４０％、Ｔｉｅ、、 １２％、
Ｇａ０ １８％ＳｉＯ２２５％、Ｍｇ０５％フラックス
添加速度： １０００ ｇ／ｍｉｎ。
裏当材ニガラステープ（１ｍｍ）＋セラミック［、ｉｊ
ｌ形材（１０ｍｍ）溶接電源：直流定電圧特性電源、定
格５００Ａ表３ 溶接条件 実施例 ４ 溶接ワイヤ、φ２ 、 Ｏｎ＋ｎ＋ソリッドワイヤフラ
ックス：溶融型フラックス ＣａＦ２４０％、ＴｉＯ２１５％、Ｇａ０ １０％Ｓｉ
ｎ、、 ２２％、Ｍｇ０５％ フラックス添添加度： ７００ｇ／ｍｉｎ。
ｌ形材（１０ｍｍ）溶接電源：直流定電圧特性電源、定
格５００Ａ表３ 溶接条件 実施例 ４ 溶接ワイヤ、φ２ 、 Ｏｎ＋ｎ＋ソリッドワイヤフラ
ックス：溶融型フラックス ＣａＦ２４０％、ＴｉＯ２１５％、Ｇａ０ １０％Ｓｉ
ｎ、、 ２２％、Ｍｇ０５％ フラックス添添加度： ７００ｇ／ｍｉｎ。
裏当）ｆＡ＝ガラステープ（１，ｍｍ）＋セラミック固
形材（１０ｍｍ）溶接電源：直流定電圧特性電源、定格
５００Ａ表４ 溶接条件 ９ ０ 比較例 １ 溶接ワイヤ°φ１．６ｍｍソリッドワイヤフラックス：
溶融型フラックス ＣａＦ２３４％、Ｔｉｅ、、 ８％、（：ａｏ ２
４％Ｓｉ（］２２３０ ％ラックス添加速度： １ＣＯｇ／ｍｉｎ裏当材ニガ
ラステープ（１ｍｍ）＋セラミック固形材（１０ｍｍ）
溶接電源：直流定電圧特性電源、定格５００Ａ表５ 溶
接条件 比較例 ２ 溶接ワイヤ φ］、６ｍｍソリッドワイヤフラックス
溶融型フラックス ＣａＦ２１５％、ＴｉＯ２２５％、ＧａＯ］、００％Ｓ
ｉＯ２１５％、Ａ１０３０％ フラックス添加速度： ４００ｇ／ｍｉｎ。
形材（１０ｍｍ）溶接電源：直流定電圧特性電源、定格
５００Ａ表４ 溶接条件 ９ ０ 比較例 １ 溶接ワイヤ°φ１．６ｍｍソリッドワイヤフラックス：
溶融型フラックス ＣａＦ２３４％、Ｔｉｅ、、 ８％、（：ａｏ ２
４％Ｓｉ（］２２３０ ％ラックス添加速度： １ＣＯｇ／ｍｉｎ裏当材ニガ
ラステープ（１ｍｍ）＋セラミック固形材（１０ｍｍ）
溶接電源：直流定電圧特性電源、定格５００Ａ表５ 溶
接条件 比較例 ２ 溶接ワイヤ φ］、６ｍｍソリッドワイヤフラックス
溶融型フラックス ＣａＦ２１５％、ＴｉＯ２２５％、ＧａＯ］、００％Ｓ
ｉＯ２１５％、Ａ１０３０％ フラックス添加速度： ４００ｇ／ｍｉｎ。
裏当材ニガラステープ（１ｍｍ）＋セラミック固形材（
］ Ｏｍｍ ）溶接電源：直流定電圧特性電源、定格５
００Ａ表６ 溶接条件 汀：開先間隙 ７ｍｍ 以上の要領で溶接した結果、実施例１〜４において、溶
接は段取りおよび後処理を除いて約士数分で実施でき、
欠陥のない高能率溶接を行うことかできた。
］ Ｏｍｍ ）溶接電源：直流定電圧特性電源、定格５
００Ａ表６ 溶接条件 汀：開先間隙 ７ｍｍ 以上の要領で溶接した結果、実施例１〜４において、溶
接は段取りおよび後処理を除いて約士数分で実施でき、
欠陥のない高能率溶接を行うことかできた。
［発明の効果］
以上、述べたように本発明によればレールの現地溶接に
おいて、複雑な電源切り替え操作を行うことなく、また
、溶接材料も複数種類を用いずに、レール底部から頭部
までの溶接をＣＯ２ガスシールドアーク溶接法と、エレ
クトロスラフ溶接法を併用して高能率に行うことができ
る。
おいて、複雑な電源切り替え操作を行うことなく、また
、溶接材料も複数種類を用いずに、レール底部から頭部
までの溶接をＣＯ２ガスシールドアーク溶接法と、エレ
クトロスラフ溶接法を併用して高能率に行うことができ
る。
第１図は、レールの断面図、第２図は本発明実施態様を
示す斜視図、第３図は同側面図、第４図は本発明により
レール底部初層を溶接中の断面図、第５図はレール底部
２層目以降を溶接中の断面図、第６図はレール腹部およ
び頭部を溶接中の断面図を示す。
示す斜視図、第３図は同側面図、第４図は本発明により
レール底部初層を溶接中の断面図、第５図はレール底部
２層目以降を溶接中の断面図、第６図はレール腹部およ
び頭部を溶接中の断面図を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＣＯ＿２ガスシールドアーク溶接法とエレクトロス
ラグ溶接法とを併用して行うレールの自動溶接方法にお
いて、レール底部の溶接は、初層をＣＯ＿２ガスシール
ドアーク溶接法にて裏波溶接し、そのまま溶接を中断す
ることなく、２層目以降のレール底部溶接をＣＯ＿２ガ
スシールドアーク溶接法で連続多層溶接し、レール足首
部に至って、２００ｇ／ｍｉｎ以上、１ｋｇ／ｍｉｎ以
下の添加速度で急速にフラックスを添加しすみやかにエ
レクトロスラグ溶接に移行し、その後レール頭頂面まで
を引続きエレクトロスラグ溶接法により行う方法で、上
記一連の溶接に際しては、レール底部上面に載置した枠
体型固定当金および非消耗電極ノズルの外筒などを用い
て、ＣＯ＿２ガスおよびフラックスの自動供給を行うと
ともにスラグおよび溶融金属の流出を防止し、さらに、
定電圧特性を有する直流電源、ワイヤ径１．２〜２．０
ｍｍの溶接フィラーワイヤおよび低融点・低粘性の溶融
型フラックスを用いて行うことを特徴とするレールの自
動溶接方法。 ２、フラックスとして重量％でＣａＦ＿２：２５〜４０
％、ＳｉＯ＿２：２０〜３５％、ＴｉＯ＿２：５〜１５
％で、かつＣａＦ＿２＋ＳｉＯ＿２：５０％以上含有さ
れるＣａＦ＿２−ＳｉＯ＿２−ＴｉＯ＿２を主成分とす
る溶融型フラックスを使用することを特徴とする請求項
１記載のレールの自動溶接方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/778,805 US5175405A (en) | 1990-04-18 | 1990-04-17 | Method of automatically welding rails |
| JP2100200A JPH0642992B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | レールの自動溶接法 |
| BR919105714A BR9105714A (pt) | 1990-04-18 | 1991-04-17 | Processo de soldagem automatica de trilhos |
| AU76558/91A AU627655B2 (en) | 1990-04-18 | 1991-04-17 | Automatic rail welding method |
| CA002056385A CA2056385C (en) | 1990-04-18 | 1991-04-17 | Method of automatically welding rails |
| PCT/JP1991/000505 WO1991016167A1 (en) | 1990-04-18 | 1991-04-17 | Automatic rail welding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100200A JPH0642992B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | レールの自動溶接法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03297558A true JPH03297558A (ja) | 1991-12-27 |
| JPH0642992B2 JPH0642992B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=14267662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2100200A Expired - Lifetime JPH0642992B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | レールの自動溶接法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5175405A (ja) |
| JP (1) | JPH0642992B2 (ja) |
| AU (1) | AU627655B2 (ja) |
| BR (1) | BR9105714A (ja) |
| CA (1) | CA2056385C (ja) |
| WO (1) | WO1991016167A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106001908A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-10-12 | 新疆众和股份有限公司 | 电解槽阴极方钢焊接方法及装置 |
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-
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- 1990-04-18 JP JP2100200A patent/JPH0642992B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1991
- 1991-04-17 CA CA002056385A patent/CA2056385C/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-17 BR BR919105714A patent/BR9105714A/pt not_active IP Right Cessation
- 1991-04-17 AU AU76558/91A patent/AU627655B2/en not_active Expired
- 1991-04-17 WO PCT/JP1991/000505 patent/WO1991016167A1/ja not_active Ceased
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