JPH04200870A

JPH04200870A - 平板の片面溶接方法

Info

Publication number: JPH04200870A
Application number: JP33037690A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sugitani; 祐司杉谷; Masao Kobayashi; 小林　征夫
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-21
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: JPH0694068B2

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−にの利用分野］本発明は、平板のＪ１而溶接方法に関する。

［従来の技術］従来の平板の片面溶接方法は、平板の突合せ端面に底部
か■形又はＵ形となる形状の狭開先を形成【２、平板の
開先内面に銅製の裏当材を配し、自動溶接機を平板に取
り付けたガイドレール上を走行させながらアークの揺動
速度を５Ｈｚ以下、アークの揺動幅を１．０〜２．０＋
ｌ１ｍと（７た揺動アークによるＭＡＧ溶接法により溶
接電流２５０〜３００Ａ、溶接速度７５〜目Ｏｅｏ＋／
分の条件で平板の外面から初層片面溶接する方法が知ら
れている。

［発明が解決しようとする課題］従来の甲板の片面溶接方法では溶接電流を増大させ溶接
速度を高めた高速溶接を行うと溶接ビードが不連続にな
り溶接部分に溶造不足や割れなどの溶接欠陥が発生する
という問題点があった。また、開先ならいを行なう方法
では、開先内ガイドローラを接触走行さぜる接触式セン
サにより、開先幅ならいを行う方法があるが、精度的に
問題かあって、高速溶接には実用化されていないのが現
状である。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので
平板の突合せ溶接における初層溶接を安定な品質で高速
化でき且つ、アークセンサによる高精度開先自動ならい
の適用が可能な平板溶接方法を得ることを目的とするも
のである。

［課題を解決するための手段］本発明に係る平板の片面溶接方法は、平板の突合せ端面
に環状溝の底部がＶ形となる形状の狭開先を形成し、平
板内面側にセラミックス製の裏当材を配し、自動溶接機
を平板外面に取り付けたガイドレール上を走行させなが
ら、アークの回転速度をＩ　ＯＨｚ以上、アークの回転
直径を１．０〜４．０關とした高速回転アークによるガ
スシールドアーク溶接法によりアークセンサによる開先
自動倣い制御を行ないながら、ワイヤ径０．８〜１．ｔ
３ｍｍｓ溶接電流３００八以上、溶接速度１５０ｃｍ／
分以上の条件で平板の外面から初層を全姿勢で片面溶接
することに特徴を有するものである。

この発明においてアークを高速で回転させる高速回転ア
ーク溶接法を用いる理由は従来法の揺動回数が５Ｌ以下
に比べて１．　ＯＩｔ　ｚ以上（実験的にはＭＡ　Ｘ　
２５０Ｈｚ　）の高速（回転）揺動が得られるので高速
溶接を行っても揺動ピッチが粗いために生ずる溶造ムラ
やビード形状不良が発生しない。すなわち、高速溶接で
ビードが不連続となる高速限界が従来の溶接方法と比べ
ると本法の方が１．４〜２．０倍高速側にある。又、初
層片面溶接の特に高速溶接では溶接トーチつまりアーク
の開先ならい精度、応答速度が溶接品質を大きく左右す
るが本法では円運動するアーク自身をセンサとすること
によりリアルタイムで高精度の開先ならい制御ができる
。

一方、セラミックス製真当材を用いる理由は、従来法の
銅裏当金では溶接直後の溶融池が急冷されるために溶接
部に割れが発生しやすいため、この面からも溶接の高速
化に限界のあることを見出した為であり、セラミックス
製真当材を用いると銅臭当材と比較してはるかに高速化
できる。

［作用コ本発明によれば、高速回転アーク溶接法と平板内面側に
セラミックス製の裏当材を使用しているため、従来の揺
動アーク法に比べ１．４〜２．０倍の高速溶接でもワイ
ヤ径０．８〜１．８ｍ１ｌｓ溶接電流３００Ａ以上の大
電流下で安定した溶込みと良好な溶接ビードが得られる
。

又、アークセンサによる開先ならい制御によりリアルタ
イムに高精度のならいができるので溶接作業が自動化さ
れ安定した裏ビード形状と良好な表ビード形状が実現さ
れる。

［実施例］以下に図面を用いて本発明の溶接方法を説明する。

第１図は自動溶接機の概略構成図であり、溶接機本体１
はパイプ１０の外面に仮付けされたガイドレール１２に
沿って自走するように設置されている。

この溶接機本体１に設けられる溶接トーチ２はモータ３
により歯車機構４を介して回転せしめられるとともに、
開先１４の幅方向（Ｘ軸）に移動可能なＸ軸スライドブ
ロック５とトーチ軸方向（ｙ軸）に移動可能なＸ軸スラ
イドブロック６を介して支持されている。１・−チ２の
回転数Ｎがアークの回転数であり、回転速度や回転位置
は図示しない回転検出器により検出される。溶接ワイヤ
７はトーチ２の偏心孔を有する通電チップに自動送給さ
れるようになっており、この偏心距離によってアークの
回転直径りが定まる。これにより回転アーク法を実施す
ることができる。

１６は開先１４に対向して配されたセラミックス製の真
当材である。

第２図は高速回転アークの原理図であり、電極ノズル２
１は輔受部２０で回転自在に支持され、２２は電極ノズ
ル２１の下部にネジ接合され、偏心したワイヤ通過孔を
有する通電チップ、７は溶接ワイヤで、電極ノズルの中
心孔を通り通電チップ２２の偏心孔から連続送給される
。３はモータで、電極ノズル２１を歯車機構を介して１
方向に連続回転させる、つまり電極ノズル２１の先端に
接合した偏心孔を有する通電チップ２２も、回転される
ので通電チップ２２の先端から送給される溶接ワイヤ７
も円運動しアークが容易に且つ高速で回転できるもので
ある。

第−３図はＩ−クセンリによる開先ならい制御の原理図
で、回転する溶接・ツイヤ７すなわちアークの位置に々
・１応ｊ７て変化するア−り電圧Ｅの波形を小ず。図中
、（ａ）はアークの位置を定義したもので右方向に連続
回転するアークの前方の中央をＯｒ、後方の中央をＣｒ
１左・右をＬ−Ｒとした。

図におい℃実線で示した波形は図中（１））のように回
転アークの中心が開先中心よりΔＸだけＲ側にず第１で
いる場合、破線で示１．？−波形はずれていない場合を
示す。破線のようにずれていない場合は位置Ｃ４に対Ｉ
７て左右対称であるが、実線のようにΔＸたけずれてい
る場合は波形は非対称となる。

、二の４ｖ形の非対称を検出し、修正することによりＸ
　ｌ１１１方向のずれｈ１ΔＸを修ＩＦすることができ
る。

ずなわぢ波形を位置Ｃｒ点を中心と１．、　ｒ左右、所
定角の間たけ取り出ｌ〜、所定角間で作る波形面積Ｓ、
、Ｓ　　を求めて、この面積Ｓ　　、ｓ、が等しＲしくなるように溶接１・−チをＸ軸方向に修正することに
よりアークの回転軸心と開先中心を−・致させることが
できる。

また１・−チの高さ方向、すなわちＸ軸方向の距離制御
は溶接電流波形の一回転分の平均Ｑｆｉと、基準値を比
較１２、差が零になるようにｙ軸を移動制御する方式で
ある。

第４図（ａ）、（ｋｌ）は開先形状と裏当材の拡大断面
図で、図において突合された平板１０の開先１４の形状
は底部１４ａがＶ形を有する環状溝１．４　ｂで、その
縦壁の傾斜角度θは０°へ・３°に形成されている。

また、底部１４ａの傾斜角度αは７０°〜１１０°であ
る。更に、Ｒ，Ｆ寸法は０．５−１．５　ｍｌ、平板の
肉厚Ｔが８−ＩＢ、７＋ａｍのものにおいて、環状溝１
４１）の溝幅Ｇは５ヘ−１０ｍｍに形成されている。な
お、開先１４の甲板内面側に第４図（１））に示すよう
に小さな内面開先１４ｃを設けでもよく、その内面開先
１４ｃの傾斜角度βは７０〜１１０　’であり、内面開
先１４ｃの高さ寸法は０．５〜１．．５ｍｍである。１
６は平板ｌＯの開先］４の裏面側に配されたセラミック
ス製の裏当材である。なお、第６図（ａ）、（ｂ）に示
す溝付きのセラミックス製の裏当材１［ｉａ又は１６１
）等も用いる。

第５図は溶接されたビードの断面の積層状態を示す。図
において初層Ｒは良好な裏ビード形成が得られ、溶造不
足や割れなどの溶接欠陥も生しなかった。積層Ｆ１仕」
−層Ｃの溶接も本発明による溶接法で大電流、高速度で
施工できる。

」二連した具体例ではＣＯ２ガス１００％の雰囲気で溶
接を行っているが、不活性ガス８０％との混合ガスの雰
囲気で溶接を行っても同様に実施【７うることは言うま
でもない。

［発明の効果］本発明は以」−説明１．たように高速回転アーク溶接法
とアークセンザ自動開先ならい制御と開先裏面にセラミ
ックス製の裏当材を使用することにより、大電流、高速
溶接で初層片面溶接を全姿勢で行って高品質で９好な裏
ビード形状が得られる。

全積層溶接についても本発明の溶接方法で連続して行う
ことができるなど平板の突合を溶接を高品質、高能率で
実施できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶接方法に用いられる自動溶接機の概
略構成図、第２図は高速回転アークの原＝　　８　− 理図、第３図はアークセンザ開先ならいの原理図、第４
図（ａ）　、　（ｂ）は開先形状と裏当材の拡大断面図
、第５図は溶接されたビードの断面の積層状態を示した
説明図、第６図（ａ）、（ｂ）は溝付き裏当材を示す断
面図である。１・・・溶接機本体、２・・・溶接１・−チ、３・・・
モータ、４・・・南東機構、５・・・Ｘ軸スライドブロ
ック、６・・・Ｘ軸スライドブロック、７・・・溶接ワ
イヤ、１０・・平板、１２・・ガイドレール、１４・・
・開先、１６・・・裏当材、２０・・・軸受部、２１・
・・電極ノズル、２２・・・通電チップ。

Claims

【特許請求の範囲】

平板の突合せ溶接において、平板の突合せ端面に底部が
Ｖ形となる形状の狭開先又はＶ開先を形成し、平板内面
側にセラミックス製の裏当材を配し、自動溶接機を平板
外面に取り付けたガイドレール上に走行させながらアー
クの回転速度を１０Ｈｚ以上、アークの回転直径を１．
０〜４．０ｍｍとした高速回転アークによるガスシール
ドアーク溶接法によりアークセンサによる開先自動なら
い制御を行いながらワイヤ径０．８〜１．６ｍｍ、溶接
電流３００Ａ以上、溶接速度１５０ｃｍ／分以上で平板
の外面から初層溶接を全姿勢で片面溶接することを特徴
とする平板の片面溶接方法。