JPH0451267B2 - - Google Patents
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- JPH0451267B2 JPH0451267B2 JP61301510A JP30151086A JPH0451267B2 JP H0451267 B2 JPH0451267 B2 JP H0451267B2 JP 61301510 A JP61301510 A JP 61301510A JP 30151086 A JP30151086 A JP 30151086A JP H0451267 B2 JPH0451267 B2 JP H0451267B2
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- welding
- flux
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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
- 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
- B23K35/38—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、溶接鋼管を溶接によつて製造する
際の、溶接鋼管のガスシールドアーク仮付溶接方
法に係り、詳しくは、高速度且つ優れた溶接品質
で、スパツタを発生することなく作業性良く溶接
鋼管を仮付溶接することができる、高速ガスシー
ルドアーク仮付溶接方法に関するものである。 〔従来技術〕 溶接鋼管を溶接によつて製造する際の仮付溶接
作業に於て、溶接施工の能率向上、及び省力化の
為にガスシールドアーク溶接方法を採用する例が
多い。 この様な溶接鋼管の仮付溶接は、 (1) 溶接線が比較的長い、 (2) 中厚板が主体であり大電流による溶接を必要
とする、 (3) 下向溶接が基本である、 等の特長を有している。 従来の仮付溶接は１電極ガスシールドアーク溶
接方法を採用しているのが一般的であつて、その
実用上の速度は概ね6m／min以下であり、前記
のような溶接作業を実施する場合溶接線が長いこ
とから、各製品１個当りの作業時間は長く、他工
程との能率バランスを確保し所定の生産性を達成
する為には製管機械の多設が必要となつている。
製管設備の様な複雑な大型機械の一基当りの建設
コストは高く、多大な投資を必要とする結果を招
いている。加えて、機械操作者も多人数を要して
いる。 このような仮付溶接において、8m／min以上
の高速度で溶接を実施しようとした場合には、溶
着量の観点からシングル電極での溶接は無理であ
り、ワンプールを形成すべく電極を比較的近接配
置したタンデム電極化を図る必要がある。 しかしながら、通常のガスシールドアーク溶接
は、直流電源を使用しており、このままタンデム
化を図るとアークの相互干渉が生じ安定な溶接を
維持できない。そこで、電源特性としてスイツチ
ング特性を有した溶接電源が要求される。ここで
いうスイツチング特性とは、交流のように電流が
正負の変化を繰返すもの、全波あるいは半波整流
のように正あるいは負の領域で変化を繰返すもの
で、波形としては通常の正弦波のほかに人為的に
波形加工を行つた矩形波、鋸歯状波等の波形を有
するものをさす。 通常のガスシールドアーク溶接にスイツチング
特性を有した溶接電源を直ちに採用するにはつぎ
なる問題点の解決が必要である。すなわちアーク
の再点弧性の問題である。 スイツチング特性を有した溶接電源を使用した
場合、電流が零レベルを通過する時に、アークが
一旦消弧する。引き続いて生じる電流の立上りに
応じてのアークの再点弧は、通常のガスシールド
アーク溶接においては起こりにくい。 このガスシールドアーク溶接における再点弧性
の改善方法としてつぎのような方法が提案されて
いる。すなわち、 (1) フラツクス入りワイヤの使用、 (2) 電源の位相差の発生、 である。 まず(1)のフラツクス入りワイヤの使用について
であるが、特開昭56−66376、特開昭56−77094に
みられるように、アーク安定剤を添加したフラツ
クスを包含したフラツクス入りワイヤを使用して
再点弧性を維持する方法が提案されている。しか
しながら、その実施例にみるように、溶接速度に
おいては1m／min以下であり、8m／min以上の
高速性は達しえていない。本発明者らの実験にお
いては、8m／min以上の高速溶接時には電源の
位相が一致しているため、電圧のハンチングが激
しく連続的なビートは得られなかつた。 また(2)の電源の位相差の発生についてである
が、特開昭61−60271にみられるように、電源に
位相差を設けることにより溶融金属湯面のコント
ロールを行うとともに、片方の電極が消弧しても
もう一方の極が点弧状態にあるため再点弧性が維
持されており、10m／minの溶接性を得られる方
法が提案されているが、本発明者らの実験におい
ては連続的なビードは得られるものの、融合不良
の内部的品質不良を起こすばかりでなく、著しい
スパツタリングを生じ溶接作業性の低下を招くと
ともに、母板へのスパツタ付着がハードスポツト
となるなどの問題を起すことが確認された。 〔発明が解決しようとする問題点〕 以上のように、従来のガスシールドアーク仮付
溶接方法では、溶接鋼管を高速度で仮付溶接する
ことが不可能であつたり、あるいは、溶接部の品
質不良やスパツタリングによる作業性の低下を生
じる等の問題があつた。 従つて、この発明は、上述の現状に鑑み、例え
ば8m／min以上の高速度且つ優れた溶接品質で、
スパツタリングを発生することなく作業性良く溶
接鋼管を仮付溶接することができる、高速ガスシ
ールドアーク仮付溶接方法を提供することを目的
とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明においては、ガスシールドアーク仮付
溶接方法を、 先行電極として3.2mm以上の径を有するメタル
系フラツクス入りワイヤを後退角０〜20度の範囲
で、後行電極として1.6mm以上の径を有するメタ
ル系フラツクス入りワイヤを前進角０〜20度の範
囲で、その先端間が10〜40mmの範囲となるように
配置して、前記先行電極および後行電極に200〜
2000Aの溶接電流を前記各電極間に位相差を持た
せて供給し、そして、CO2を50％以上含有する
Ar―CO2混合ガスをシールドガスとして供給し
て、被溶接材を仮付溶接することを特徴とする構
成とすることによつて、従来技術の問題点を解決
するものである。 以下、この発明の高速ガスシールドアーク仮付
溶接方法について詳述する。 本発明者らは、高速仮付溶接時のアーク現象、
及びそれに伴うスパツタ発生機構、溶融金属の挙
動を観察し種々の検討を加えた。 その結果、安定な高速ガスシールドアーク仮付
溶接を得るには、 (1) 高溶着性を得るための電極のタンデム化、 (2) ワンプール近接タンデム溶接時のアークの相
互干渉を避けるための溶接電源のスイツチング
特性化、 (3) アークの高速性を維持するための溶接電源の
位相差付加、 (4) アークの再点弧性を維持するためのフラツク
ス入りワイヤ使用、 (5) 高速溶接時の品質確保のための活性シールド
ガスとフラツクス入りワイヤの組合せ使用、 (6) フラツクス入りワイヤ溶着量確保およびスラ
グレス化のためのワイヤ内包フラツクスのメタ
ル系フラツクス化、 が必要であることが判つた。 以下に実験結果に基づき説明する。 溶着量確保はワイヤの太径化によりすすめるの
が良いが、溶接条件の鋼板厚に対する汎用性の問
題、送給系の問題、取扱いの問題から6.4φ程度の
外径以下で使用することが理想的と考えられる。 このようなワイヤ外径制限の中で、8m／min
以上の高速溶接に於ても所定の溶着量を確保する
ことはシングル電極では困難であることは従来の
例を見ても明らかであり、ワンプールを形成すべ
く電極を近接配置するタンデム化が必要となる。 ここで、タンデム時のアークの相互干渉を防止
する意図でスイツチング特性を有する溶接電源を
用いることは有効であり、先にしめしたように位
相差をつけることは高速化のためには良いことが
考えられている。しかしながら、この方法である
と品質不良を避けえない。以下にその理由を示
す。 前述した方法は、シールドガスとして不活性ガ
ス主体のものを選択し、通常のソリツドワイヤを
使用している。このような不活性ガス主体のシー
ルドガス気中に於いてソリツドワイヤを使用した
場合、強いプラズマ気流が発生し易いことはよく
知られている。すると、強いプラズマ気流により
溶融金属は吹き飛ばされる状況を呈し、母板の乾
いた表面が露出すする現象が生じる。この為溶融
金属の冷却時母板金属に完全に溶着せず融合不良
が発生する。 以上の様な現象を防止する為にはプラズマ気流
を絞る必要があることがわかつた。 プラズマ気流の発生原因は棒端から母板までの
アーク柱内の電流密度差である。従つて、前記の
現象を防止する方法としてはこの電流密度差を抑
制することが有効である。 抑制する方法としては、 (1) フラツクス入りワイヤの使用、 (2) 活性ガス（例えばCO2）の組成比率を増加さ
せたものの使用、 が有効であるとの知見を得た。 まず最初に、上記(1)に示すフラツクス入りワイ
ヤの使用についての説明を行う。 第１図Ａ〜Ｄに、フラツクス入りワイヤの断面
形状の例を示す。ここで、１はフラツクス入りワ
イヤの金属外皮部、２は同じく包含されるフラツ
クスを示す。 この様なフラツクス入りワイヤは空隙部を有し
ているために、金属外皮部から発生するアークの
電流密度をソリツドワイヤと同等とした場合、ワ
イヤ外径に対する見掛けの電流密度は低くなる。
また、フラツクス入りワイヤの場合、同一外径、
同一電流でのワイヤ送給速度は、ソリツドワイヤ
に比して高く、アーク電圧を低く抑えることが出
来る。これにより、うもれアーク化が実現可能と
なりプラズマ気流が抑制される。 さらに本発明者らは前記(2)に示すシールドガス
組成について検討を加えた。 従来行なわれてきた溶接方法、すなわち大電流
太径ソリツドワイヤ使用による溶接方法である
と、活性ガス主体のシールドガス環境下ではスパ
ツタの発生が著しく、溶接作業性の低下を引き起
こしていた。これは同一電流領域において活性ガ
ス環境下での溶滴移行がスプレー化出来ないこと
に起因する。また短絡により生じるスパツタも無
視出来ない。 フラツクス入りワイヤにおいては、そのワイヤ
外径に比して金属外皮実断面積が小さい為小径ソ
リツドワイヤと同じ効果が得られるわけであり、
溶滴移行の臨界電流を低く出来る。第２図に、ソ
リツドワイヤとフラツクス入りワイヤの臨界電流
の較差を示す。更に、フラツクス入りワイヤに包
含する添加物としてスパツタ発生を抑制する効果
を持たせたものを選択することにより、一層のス
パツタ抑制が可能となる。 第３図に、シールドガス組成を変化させた場合
の高速溶接性と溶接部内部品質（溶込性）とを示
す。第３図に示されるように、Ar―CO2混合ガ
ス中のCO2の比率が50％を下廻ると、CO2100％
のときに比べて、高速溶接性および溶接部溶込性
が可成り低下し、溶接品質の良好な仮付溶接を高
速度で行なうことが困難になる。従つて、CO2を
50％以上含有するAr―CO2混合ガスをシールド
ガスとして用いる。 溶接電流は、所要量のビードを形成させて良好
な溶接部品品質を得ために、200A以上必要であ
る。しかし、溶接電流が2000Aを超えると、スパ
ツタが発生して作業性が悪化する。従つて、溶接
電流は200〜2000Aの範囲内とする。 上述したように、フラツクス入りワイヤと活性
シールドガスを組合せることにより安定な高速溶
接を実現できることが判つた。また、CO2のよう
な安価なシールドガスを用いる事ができる為、フ
ラツクス入りワイヤ使用による材料費の増加を相
殺しうる。 しかしながら、通常のフラツクス入りワイヤに
はつぎのような問題点がある。 (1) 溶着量の不足、 (2) フラツクスにより生じるスラグの影響 イ） タンデム時の後行アーク不安定、 ロ） 外面本溶接のスラグ巻き込み。 この解決方法として、内包するフラツクスに60
％以上の鉄粉を加えたメタル系フラツクス入りワ
イヤを使用することが有効であることが確認され
た。 次に、タンデム化における電極の配置について
検討を加えた。 高速溶接を目指す場合、溶着量確保の面から、
電極を極めて接近させ、１プール化を図る必要が
有ることは先にも述べた通りである。 ここでタンデム化した場合の各電極の役割につ
いて説明を加えると、先行電極の主たる役割は、 (1) 母材の開拓、 (2) ある範囲の溶着量の維持 であり、後行電極の役割は、 (1) 平滑なビード形成、 (2) 不足分の溶着量の確保、 と言える。 先行極の上記役割(1)より、ワイヤ外径として
3.2φ以上のものを選択するのが適当である。 また、後行極ワイヤは高速溶接時に、かなりの
高速で送給されるため、送給の安定性を確保する
意味から1.6φ以上の径を必要とする。先行極と後
行極先端間の極間隔はビード形成の上で重要な点
である。第４図に先行極に外径4.0φのフラツクス
入りワイヤ、後行極に外径2.0φのフラツクス入り
ワイヤを用いた場合の、先行電極に対する適正極
間隔を示す。 第４図に示されるように、先行極と後行極の適
正極間隔は10〜40mmの範囲となつており、極間隔
が10mm未満または40mm超となると、ビードのハン
ピング乃至アークの短絡が発生する。即ち、極間
が10mm以下であると先行プールのほぼ中央に後行
電極ワイヤが供給される為、後行電極による溶融
金属表面の押えがきかなくなりビード形状はハン
ピング状を示す。同時に極間が近い為アークの相
互干渉を生じ易くなつて、アークの短絡を生じ
る。逆に、極間が40mmを超えると後行アークが既
に固まつた金属上に発生する為、アークの短絡を
生じ、そして連続したビードを形成しない。 次に、電極の傾きであるが、先行極は0゜〜20゜
の範囲で後退角を持たせた方が良い。これは、先
行アーク力により後方へ押しのけられる溶融金属
の流動状態を層流に保つ必要があるからである。
又、後行極については0゜〜20゜の範囲で前進角を
持たせる必要がある。これは、後行のアークで先
行極により生じる溶融池端部を押え、溶融金属を
一時的にせきとめ形成されるビードの表面高さを
均一に保つ必要があるからである。第５図に、各
電極角度と高速溶接性との関係を示す。 〔実施例〕 この発明の範囲内の条件で母材板を仮付溶接し
た。そして、そのときの溶接速度、作業性および
溶接品質を調べた。比較のために、溶接ワイヤま
たはその他の溶接条件をこの発明の範囲外とし
て、同様に母材板を仮付溶接し、溶接速度等を調
べた。 使用した母材板は、厚さ12mm、幅300mm、長さ
15000mmで、45゜Y型、深さ６mmの開先付き突合せ
のAPI―×70であつた。溶接は下向姿勢、１パス
で行なつた。 溶接ワイヤは、この発明の範囲外のワイヤとし
て、第１表に主要成分を示したソリツドワイヤ
（JIS YGW15）、第２表にフラツクス成分等を示
したチタニア系フラツクス入りワイヤ（JIS
YFW24）を使用し、この発明の範囲内のワイヤ
として、第３表にフラツクス成分等を示したメタ
ル系フラツクス入りワイヤを使用した。なお、第
２〜３表において、ワイヤ断面形状の項のＡは、
前述した第１図Ａに示す断面形状であることを示
している。
際の、溶接鋼管のガスシールドアーク仮付溶接方
法に係り、詳しくは、高速度且つ優れた溶接品質
で、スパツタを発生することなく作業性良く溶接
鋼管を仮付溶接することができる、高速ガスシー
ルドアーク仮付溶接方法に関するものである。 〔従来技術〕 溶接鋼管を溶接によつて製造する際の仮付溶接
作業に於て、溶接施工の能率向上、及び省力化の
為にガスシールドアーク溶接方法を採用する例が
多い。 この様な溶接鋼管の仮付溶接は、 (1) 溶接線が比較的長い、 (2) 中厚板が主体であり大電流による溶接を必要
とする、 (3) 下向溶接が基本である、 等の特長を有している。 従来の仮付溶接は１電極ガスシールドアーク溶
接方法を採用しているのが一般的であつて、その
実用上の速度は概ね6m／min以下であり、前記
のような溶接作業を実施する場合溶接線が長いこ
とから、各製品１個当りの作業時間は長く、他工
程との能率バランスを確保し所定の生産性を達成
する為には製管機械の多設が必要となつている。
製管設備の様な複雑な大型機械の一基当りの建設
コストは高く、多大な投資を必要とする結果を招
いている。加えて、機械操作者も多人数を要して
いる。 このような仮付溶接において、8m／min以上
の高速度で溶接を実施しようとした場合には、溶
着量の観点からシングル電極での溶接は無理であ
り、ワンプールを形成すべく電極を比較的近接配
置したタンデム電極化を図る必要がある。 しかしながら、通常のガスシールドアーク溶接
は、直流電源を使用しており、このままタンデム
化を図るとアークの相互干渉が生じ安定な溶接を
維持できない。そこで、電源特性としてスイツチ
ング特性を有した溶接電源が要求される。ここで
いうスイツチング特性とは、交流のように電流が
正負の変化を繰返すもの、全波あるいは半波整流
のように正あるいは負の領域で変化を繰返すもの
で、波形としては通常の正弦波のほかに人為的に
波形加工を行つた矩形波、鋸歯状波等の波形を有
するものをさす。 通常のガスシールドアーク溶接にスイツチング
特性を有した溶接電源を直ちに採用するにはつぎ
なる問題点の解決が必要である。すなわちアーク
の再点弧性の問題である。 スイツチング特性を有した溶接電源を使用した
場合、電流が零レベルを通過する時に、アークが
一旦消弧する。引き続いて生じる電流の立上りに
応じてのアークの再点弧は、通常のガスシールド
アーク溶接においては起こりにくい。 このガスシールドアーク溶接における再点弧性
の改善方法としてつぎのような方法が提案されて
いる。すなわち、 (1) フラツクス入りワイヤの使用、 (2) 電源の位相差の発生、 である。 まず(1)のフラツクス入りワイヤの使用について
であるが、特開昭56−66376、特開昭56−77094に
みられるように、アーク安定剤を添加したフラツ
クスを包含したフラツクス入りワイヤを使用して
再点弧性を維持する方法が提案されている。しか
しながら、その実施例にみるように、溶接速度に
おいては1m／min以下であり、8m／min以上の
高速性は達しえていない。本発明者らの実験にお
いては、8m／min以上の高速溶接時には電源の
位相が一致しているため、電圧のハンチングが激
しく連続的なビートは得られなかつた。 また(2)の電源の位相差の発生についてである
が、特開昭61−60271にみられるように、電源に
位相差を設けることにより溶融金属湯面のコント
ロールを行うとともに、片方の電極が消弧しても
もう一方の極が点弧状態にあるため再点弧性が維
持されており、10m／minの溶接性を得られる方
法が提案されているが、本発明者らの実験におい
ては連続的なビードは得られるものの、融合不良
の内部的品質不良を起こすばかりでなく、著しい
スパツタリングを生じ溶接作業性の低下を招くと
ともに、母板へのスパツタ付着がハードスポツト
となるなどの問題を起すことが確認された。 〔発明が解決しようとする問題点〕 以上のように、従来のガスシールドアーク仮付
溶接方法では、溶接鋼管を高速度で仮付溶接する
ことが不可能であつたり、あるいは、溶接部の品
質不良やスパツタリングによる作業性の低下を生
じる等の問題があつた。 従つて、この発明は、上述の現状に鑑み、例え
ば8m／min以上の高速度且つ優れた溶接品質で、
スパツタリングを発生することなく作業性良く溶
接鋼管を仮付溶接することができる、高速ガスシ
ールドアーク仮付溶接方法を提供することを目的
とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明においては、ガスシールドアーク仮付
溶接方法を、 先行電極として3.2mm以上の径を有するメタル
系フラツクス入りワイヤを後退角０〜20度の範囲
で、後行電極として1.6mm以上の径を有するメタ
ル系フラツクス入りワイヤを前進角０〜20度の範
囲で、その先端間が10〜40mmの範囲となるように
配置して、前記先行電極および後行電極に200〜
2000Aの溶接電流を前記各電極間に位相差を持た
せて供給し、そして、CO2を50％以上含有する
Ar―CO2混合ガスをシールドガスとして供給し
て、被溶接材を仮付溶接することを特徴とする構
成とすることによつて、従来技術の問題点を解決
するものである。 以下、この発明の高速ガスシールドアーク仮付
溶接方法について詳述する。 本発明者らは、高速仮付溶接時のアーク現象、
及びそれに伴うスパツタ発生機構、溶融金属の挙
動を観察し種々の検討を加えた。 その結果、安定な高速ガスシールドアーク仮付
溶接を得るには、 (1) 高溶着性を得るための電極のタンデム化、 (2) ワンプール近接タンデム溶接時のアークの相
互干渉を避けるための溶接電源のスイツチング
特性化、 (3) アークの高速性を維持するための溶接電源の
位相差付加、 (4) アークの再点弧性を維持するためのフラツク
ス入りワイヤ使用、 (5) 高速溶接時の品質確保のための活性シールド
ガスとフラツクス入りワイヤの組合せ使用、 (6) フラツクス入りワイヤ溶着量確保およびスラ
グレス化のためのワイヤ内包フラツクスのメタ
ル系フラツクス化、 が必要であることが判つた。 以下に実験結果に基づき説明する。 溶着量確保はワイヤの太径化によりすすめるの
が良いが、溶接条件の鋼板厚に対する汎用性の問
題、送給系の問題、取扱いの問題から6.4φ程度の
外径以下で使用することが理想的と考えられる。 このようなワイヤ外径制限の中で、8m／min
以上の高速溶接に於ても所定の溶着量を確保する
ことはシングル電極では困難であることは従来の
例を見ても明らかであり、ワンプールを形成すべ
く電極を近接配置するタンデム化が必要となる。 ここで、タンデム時のアークの相互干渉を防止
する意図でスイツチング特性を有する溶接電源を
用いることは有効であり、先にしめしたように位
相差をつけることは高速化のためには良いことが
考えられている。しかしながら、この方法である
と品質不良を避けえない。以下にその理由を示
す。 前述した方法は、シールドガスとして不活性ガ
ス主体のものを選択し、通常のソリツドワイヤを
使用している。このような不活性ガス主体のシー
ルドガス気中に於いてソリツドワイヤを使用した
場合、強いプラズマ気流が発生し易いことはよく
知られている。すると、強いプラズマ気流により
溶融金属は吹き飛ばされる状況を呈し、母板の乾
いた表面が露出すする現象が生じる。この為溶融
金属の冷却時母板金属に完全に溶着せず融合不良
が発生する。 以上の様な現象を防止する為にはプラズマ気流
を絞る必要があることがわかつた。 プラズマ気流の発生原因は棒端から母板までの
アーク柱内の電流密度差である。従つて、前記の
現象を防止する方法としてはこの電流密度差を抑
制することが有効である。 抑制する方法としては、 (1) フラツクス入りワイヤの使用、 (2) 活性ガス（例えばCO2）の組成比率を増加さ
せたものの使用、 が有効であるとの知見を得た。 まず最初に、上記(1)に示すフラツクス入りワイ
ヤの使用についての説明を行う。 第１図Ａ〜Ｄに、フラツクス入りワイヤの断面
形状の例を示す。ここで、１はフラツクス入りワ
イヤの金属外皮部、２は同じく包含されるフラツ
クスを示す。 この様なフラツクス入りワイヤは空隙部を有し
ているために、金属外皮部から発生するアークの
電流密度をソリツドワイヤと同等とした場合、ワ
イヤ外径に対する見掛けの電流密度は低くなる。
また、フラツクス入りワイヤの場合、同一外径、
同一電流でのワイヤ送給速度は、ソリツドワイヤ
に比して高く、アーク電圧を低く抑えることが出
来る。これにより、うもれアーク化が実現可能と
なりプラズマ気流が抑制される。 さらに本発明者らは前記(2)に示すシールドガス
組成について検討を加えた。 従来行なわれてきた溶接方法、すなわち大電流
太径ソリツドワイヤ使用による溶接方法である
と、活性ガス主体のシールドガス環境下ではスパ
ツタの発生が著しく、溶接作業性の低下を引き起
こしていた。これは同一電流領域において活性ガ
ス環境下での溶滴移行がスプレー化出来ないこと
に起因する。また短絡により生じるスパツタも無
視出来ない。 フラツクス入りワイヤにおいては、そのワイヤ
外径に比して金属外皮実断面積が小さい為小径ソ
リツドワイヤと同じ効果が得られるわけであり、
溶滴移行の臨界電流を低く出来る。第２図に、ソ
リツドワイヤとフラツクス入りワイヤの臨界電流
の較差を示す。更に、フラツクス入りワイヤに包
含する添加物としてスパツタ発生を抑制する効果
を持たせたものを選択することにより、一層のス
パツタ抑制が可能となる。 第３図に、シールドガス組成を変化させた場合
の高速溶接性と溶接部内部品質（溶込性）とを示
す。第３図に示されるように、Ar―CO2混合ガ
ス中のCO2の比率が50％を下廻ると、CO2100％
のときに比べて、高速溶接性および溶接部溶込性
が可成り低下し、溶接品質の良好な仮付溶接を高
速度で行なうことが困難になる。従つて、CO2を
50％以上含有するAr―CO2混合ガスをシールド
ガスとして用いる。 溶接電流は、所要量のビードを形成させて良好
な溶接部品品質を得ために、200A以上必要であ
る。しかし、溶接電流が2000Aを超えると、スパ
ツタが発生して作業性が悪化する。従つて、溶接
電流は200〜2000Aの範囲内とする。 上述したように、フラツクス入りワイヤと活性
シールドガスを組合せることにより安定な高速溶
接を実現できることが判つた。また、CO2のよう
な安価なシールドガスを用いる事ができる為、フ
ラツクス入りワイヤ使用による材料費の増加を相
殺しうる。 しかしながら、通常のフラツクス入りワイヤに
はつぎのような問題点がある。 (1) 溶着量の不足、 (2) フラツクスにより生じるスラグの影響 イ） タンデム時の後行アーク不安定、 ロ） 外面本溶接のスラグ巻き込み。 この解決方法として、内包するフラツクスに60
％以上の鉄粉を加えたメタル系フラツクス入りワ
イヤを使用することが有効であることが確認され
た。 次に、タンデム化における電極の配置について
検討を加えた。 高速溶接を目指す場合、溶着量確保の面から、
電極を極めて接近させ、１プール化を図る必要が
有ることは先にも述べた通りである。 ここでタンデム化した場合の各電極の役割につ
いて説明を加えると、先行電極の主たる役割は、 (1) 母材の開拓、 (2) ある範囲の溶着量の維持 であり、後行電極の役割は、 (1) 平滑なビード形成、 (2) 不足分の溶着量の確保、 と言える。 先行極の上記役割(1)より、ワイヤ外径として
3.2φ以上のものを選択するのが適当である。 また、後行極ワイヤは高速溶接時に、かなりの
高速で送給されるため、送給の安定性を確保する
意味から1.6φ以上の径を必要とする。先行極と後
行極先端間の極間隔はビード形成の上で重要な点
である。第４図に先行極に外径4.0φのフラツクス
入りワイヤ、後行極に外径2.0φのフラツクス入り
ワイヤを用いた場合の、先行電極に対する適正極
間隔を示す。 第４図に示されるように、先行極と後行極の適
正極間隔は10〜40mmの範囲となつており、極間隔
が10mm未満または40mm超となると、ビードのハン
ピング乃至アークの短絡が発生する。即ち、極間
が10mm以下であると先行プールのほぼ中央に後行
電極ワイヤが供給される為、後行電極による溶融
金属表面の押えがきかなくなりビード形状はハン
ピング状を示す。同時に極間が近い為アークの相
互干渉を生じ易くなつて、アークの短絡を生じ
る。逆に、極間が40mmを超えると後行アークが既
に固まつた金属上に発生する為、アークの短絡を
生じ、そして連続したビードを形成しない。 次に、電極の傾きであるが、先行極は0゜〜20゜
の範囲で後退角を持たせた方が良い。これは、先
行アーク力により後方へ押しのけられる溶融金属
の流動状態を層流に保つ必要があるからである。
又、後行極については0゜〜20゜の範囲で前進角を
持たせる必要がある。これは、後行のアークで先
行極により生じる溶融池端部を押え、溶融金属を
一時的にせきとめ形成されるビードの表面高さを
均一に保つ必要があるからである。第５図に、各
電極角度と高速溶接性との関係を示す。 〔実施例〕 この発明の範囲内の条件で母材板を仮付溶接し
た。そして、そのときの溶接速度、作業性および
溶接品質を調べた。比較のために、溶接ワイヤま
たはその他の溶接条件をこの発明の範囲外とし
て、同様に母材板を仮付溶接し、溶接速度等を調
べた。 使用した母材板は、厚さ12mm、幅300mm、長さ
15000mmで、45゜Y型、深さ６mmの開先付き突合せ
のAPI―×70であつた。溶接は下向姿勢、１パス
で行なつた。 溶接ワイヤは、この発明の範囲外のワイヤとし
て、第１表に主要成分を示したソリツドワイヤ
（JIS YGW15）、第２表にフラツクス成分等を示
したチタニア系フラツクス入りワイヤ（JIS
YFW24）を使用し、この発明の範囲内のワイヤ
として、第３表にフラツクス成分等を示したメタ
ル系フラツクス入りワイヤを使用した。なお、第
２〜３表において、ワイヤ断面形状の項のＡは、
前述した第１図Ａに示す断面形状であることを示
している。
【表】
【表】
【表】
【表】
使用した溶接ワイヤの種類およびその他の溶接
条件と、そのときの溶接速度等の結果とを、第４
表に示す。第４表において、〇印は優秀、△印は
良好、×印は不良を示す。 第４表に示されるように、この発明の範囲内の
条件で仮付溶接を行なつた本発明No.６〜８、10〜
11、14〜15、および18〜19においては、いずれ
も、溶接速度12m／minの高速溶接によつて、優
良な溶接部品質で母材板を仮付溶接できており、
その作業性も優れている。 これに対し、この発明の範囲外の条件で仮付溶
接を行なつた比較例No.１〜５，９，12〜13，16〜
17および20〜21においては、第４表に示されるよ
うに、溶接速度、作業性および溶接部品質のうち
の少なくとも１つが不良であり、これ等の全てを
満足するものはなかつた。
条件と、そのときの溶接速度等の結果とを、第４
表に示す。第４表において、〇印は優秀、△印は
良好、×印は不良を示す。 第４表に示されるように、この発明の範囲内の
条件で仮付溶接を行なつた本発明No.６〜８、10〜
11、14〜15、および18〜19においては、いずれ
も、溶接速度12m／minの高速溶接によつて、優
良な溶接部品質で母材板を仮付溶接できており、
その作業性も優れている。 これに対し、この発明の範囲外の条件で仮付溶
接を行なつた比較例No.１〜５，９，12〜13，16〜
17および20〜21においては、第４表に示されるよ
うに、溶接速度、作業性および溶接部品質のうち
の少なくとも１つが不良であり、これ等の全てを
満足するものはなかつた。
【表】
以上説明したように、この発明の仮付溶接方法
によれば、従来のガスシールドアーク仮付溶接法
では成し得なかつた12m／min以上の高速仮付溶
接を実現できる。その結果、大幅な作業時間の短
縮を図れ、特に製管設備に見るような大型設備に
対する投資を最少限に留めると共に、操業に必要
な人員を削減することが可能となる。
によれば、従来のガスシールドアーク仮付溶接法
では成し得なかつた12m／min以上の高速仮付溶
接を実現できる。その結果、大幅な作業時間の短
縮を図れ、特に製管設備に見るような大型設備に
対する投資を最少限に留めると共に、操業に必要
な人員を削減することが可能となる。
第１図Ａ〜Ｄは、それぞれフラツクス入りワイ
ヤの断面形状の例を示す断面図、第２図は、ソリ
ツドワイヤとフラツクス入りワイヤの臨界電流の
較差を示すグラフ、第３図は、シールドガス組成
と高速溶接性および溶接部内部品質との関係を示
すグラフ、第４図は、極間隔と溶接長12m当りの
ハンピング、短絡発生回数との関係を示すグラ
フ、第５図は、電極角度と最高溶接速度との関係
を示すグラフである。図面において、 １…金属外皮部、２…フラツクス。
ヤの断面形状の例を示す断面図、第２図は、ソリ
ツドワイヤとフラツクス入りワイヤの臨界電流の
較差を示すグラフ、第３図は、シールドガス組成
と高速溶接性および溶接部内部品質との関係を示
すグラフ、第４図は、極間隔と溶接長12m当りの
ハンピング、短絡発生回数との関係を示すグラ
フ、第５図は、電極角度と最高溶接速度との関係
を示すグラフである。図面において、 １…金属外皮部、２…フラツクス。
Claims (1)
- １ 先行電極として3.2mm以上の径を有するメタ
ル系フラツクス入りワイヤを後退角０〜20度の範
囲で、後行電極として1.6mm以上の径を有するメ
タル系フラツクス入りワイヤを前進角０〜20度の
範囲で、その先端間が10〜40mmの範囲となるよう
に配置して、前記先行電極および後行電極に200
〜2000Aの溶接電流を前記各電極間に位相差を持
たせて供給し、そして、CO2を50％以上含有する
Ar―CO2混合ガスをシールドガスとして供給し
て、被溶接材を仮付溶接することを特徴とする、
高速ガスシールドアーク仮付溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30151086A JPS63154266A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 高速ガスシ−ルドア−ク仮付溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30151086A JPS63154266A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 高速ガスシ−ルドア−ク仮付溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63154266A JPS63154266A (ja) | 1988-06-27 |
| JPH0451267B2 true JPH0451267B2 (ja) | 1992-08-18 |
Family
ID=17897788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30151086A Granted JPS63154266A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 高速ガスシ−ルドア−ク仮付溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63154266A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005014969A1 (de) * | 2005-04-01 | 2006-10-05 | Linde Ag | Verfahren zum Lichtbogenschweißen |
| DE102007016103A1 (de) | 2007-04-03 | 2008-10-09 | Linde Ag | Verfahren zum Tandemschweißen |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5148739A (ja) * | 1974-10-24 | 1976-04-27 | Kawasaki Steel Co | Kosokudonidenkyokutansangasuaakuyosetsuho |
| JPS56168969A (en) * | 1980-05-30 | 1981-12-25 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Arc welding method |
| JPS6149787A (ja) * | 1984-08-17 | 1986-03-11 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 高速連続仮付溶接方法 |
-
1986
- 1986-12-19 JP JP30151086A patent/JPS63154266A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63154266A (ja) | 1988-06-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |