JPH046472B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、一パス一ランで溶接を完了する横向
エレクトロガス溶接方法の改良に関する。 （従来の技術） 横向溶接方法の高能率な溶接方法の一つとし
て、特開昭54−23049号公報で、狭開先横向自動
溶接方法すなわち、第４図、第５図に示す横向エ
レクトロガス溶接方法が提案されている。第４図
はその溶接方法を実施している状況を示す斜視図
であり、第５図はその前面側の部分断面図であ
る。第４図において、１，２はそれぞれ上母材、
下母材を示し、Ｉ形又はＩ形に近いＶ形、レ形開
先を示している。 又、開先裏面には固定裏当材３、開先表面には
シールドノズル付摺動銅当金４を当接している。
なお、固定裏当材の代りに、摺動銅当金が裏面に
用いられる場合もある。これらにより形成されて
いる空間内に、溶接ワイヤ５を偏平にしたチツプ
６を通して挿入し、溶接ワイヤの先端部を下板開
先面に対し、０〜5゜の角度、および母材裏面に対
し、０〜10゜の角度で狙い、かつ、溶接ワイヤの
先端部を板厚方向すなわち第４図における矢印Ａ
の方向に揺動しながら、溶接金属７を形成し、前
記開先を一パス一ランで溶接を行なつている。 この時摺動銅当金４およびチツプ６等を塔載し
た溶接用台車（図示されていない）は、第５図に
示すチツプ６と、溶融金属８の湯面９との間のチ
ツプ、湯面間距離Ｐの変化を、溶接電流変化とし
て検知し、Ｐを一定に保つように、台車速度が制
御されながら自動走行している。 上記溶接方法は、一パス一ランで横向溶接を行
うことができる高能率な溶接方法ではあるが、溶
接条件によつては、第６図に示す如く、溶融金属
８の先行による溶接不良、又は第７図に示す如
く、上母材側の溶け込み不良１０等が発生し易
く、その溶接は必ずしも安定したものではない。
特に溶接長が、３ｍを越える長尺の溶接に際して
は、溶接長が長くなるに従い、その傾向は大であ
る。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明者らは、上記問題点に鑑み、溶接条件を
種々検討した結果、上記問題点と溶接条件との間
に関連性を見い出した。よつて本発明は溶接条件
を規定することにより、湯面先行や上母材側の溶
込み不足がなく、長尺溶接でも、常に安定した溶
接が行える横向エレクトロガス溶接方法を提供す
ることを目的としている。 （問題点を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは、上母材と下母材
とをＩ形、又はＩ形に近いＶ形、レ形開先に形成
し、開先裏面に固定裏当材、又は摺動裏銅当金を
当接し、かつ開先表面に摺動銅当金を当接し、前
記開先面および固定裏当材又は摺動裏銅当金と、
摺動銅当金とによつて形成される空間内に、溶接
ワイヤを偏平したチツプを通して挿入し、溶接ワ
イヤの先端部を板厚方向に揺動し、台車走行が、
溶接電流を検知しながら自動制御走行する溶接用
台車を用い、前記開先を一パス一ランで溶接する
横向エレクトロガス溶接方法において、直径1.5
〜1.7mmのソリツドワイヤを用い、上母材の板厚
T_A（単位mm）、下母材の板厚T_B（単位mm）に関連し
て、溶接速度Ｖ（単位cm／min）を下記の式を満
足する下限値Va、上限値Vbの間 Va≦Ｖ≦Vb ここで Va＝320１／T_A＋T_B−1.5 Vb＝320１／T_A＋T_B＋1.0 になるようにワイヤ送給速度を調整し、かつ、該
ワイヤ送給速度Ｗ（単位ｍ／min）に対して、溶
接電流Ｉ（単位Ａ）を、下記の式を満足する下限
値Ia、上限値Ibの間 Ia≦Ｉ≦Ib ここで Ia＝20W＋160 Ib＝20W＋200 になるように溶接電流を設定し、かつ、該溶接電
流Ｉ（単位Ａ）に対して、溶接電圧Ｅ（単位Ｖ）
を、下記の式を満足する下限値Ea、上限値Ebの
間 Ea≦Ｅ≦Eb ここで Ea＝1.147I^0.55−１ Eb＝1.147I^0.55＋１ になるように溶接電圧Ｅを設定しておこなうこと
を特徴とする横向エレクトロガス溶接方法にあ
る。 （作用） 第４図に示す状態で、板厚T_A＋T_B、開先間隙
量Ｇを種々変化させて、溶接条件に対して、良好
な溶接結果を得る状態、溶融金属の先行により、
溶接不良がおこる状態、及び上母材側に溶け込み
不良が起こる状態との、それぞれの関連性を、３
ｍ〜５ｍの溶接長さの試験体を用い調べた。 この結果、溶接速度Ｖと板厚T_A＋T_Bとの間に、
ある相関関係を見い出した。その関係を第１図に
示す。 第１図において、曲線ａとｂの間にあるＡ範囲
は、適正領域を示し、これら曲線ａ，ｂに対応す
る溶接速度Va、Vb（単位cm／min）と板厚T_A＋
T_B（単位mm）との関係は図より次式のように求め
られる。 Va＝320１／T_A＋T_B−1.5 ……(1) Vb＝320１／T_A＋T_B＋１ ……(2) 従つて適正溶接速度は Va≦Ｖ≦Vb ……(3) の関係を有する。 なおＢ，Ｃは不適正領域を示し、Ｂは溶融金属
の先行により、溶接不良を生ずる範囲、Ｃは上母
材側に溶け込み不良を生ずる範囲である。 このことにより安定した溶接を行うためには、
板厚T_A＋T_Bが決まれば、上記(1)〜(3)式を守るよ
うに、溶接速度を調整すればよいわけである。 ところで、本溶接法では、第４図において説明
した如く、一パス一ランの溶接方法であり、開先
内に溶接金属を鋳込む形式の溶接方法であるため
に、開先断面積及び余盛断面積の和が決まれば、
溶接速度は、開先内に送り込まれるワイヤの単位
時間当りの送り量、つまりワイヤ送給速度によつ
て決定される。 よつて開先幅が変動して、開先断面積及び余盛
断面積が、種々変動する現場溶接において、溶接
速度を調節するということは、間接的にワイヤ送
給速度を調節することになる。 ここでT_A＋T_Bの上限は50mmである。それ以上
になると溶け込み不良の発生が多くなる。又、下
限は28mmである。それ以下になるとアンダーカツ
トの発生があり、多大の手直しを要する。又T_A
−T_Bの絶対値は６mm以下に抑える必要があり、
それ以上では板厚違いの段差が大きく、健全な溶
接を行えない。 又上記結果を、ワイヤ径1.2mm〜2.0mmのソリツ
ドワイヤ、フラツクス入りワイヤにおいて掴んだ
わけであるが、長尺溶接には、ワイヤ径1.5〜1.7
mmのソリツドワイヤが適していた。フラツクス入
りワイヤでは、スパツタ状のスラグの発生が多
く、第４図に示すチツプ６に多量のスパツタ状ス
ラグが付着し、溶接途中で落とすことができない
ので、長尺溶接には不適であつた。 又ワイヤ直径1.5mm未満のソリツドワイヤは、
ワイヤが軟かく、送給途中での座屈回数が多く、
又ワイヤの直進性が、ワイヤ直径1.5〜1.7mmのワ
イヤに比べて悪いので、アーク狙い位置のコント
ロールが難しい。 又、ワイヤ直径1.7mmを超えるソリツドワイヤ
は、ワイヤの直進性は良いが、ワイヤが硬くチツ
プの磨耗が激しいので、チツプの穴径が広がり、
アーク狙い位置が狂い易い。以上の理由により、
３ｍ以上の長尺溶接には、スパツタの発生の少な
いワイヤ直径1.5〜1.7mmのソリツドワイヤが適す
る。 又横向エレクトロガス溶接を行なう場合、第５
図におけるワイヤ突出し長さＰを、30mm〜60mmの
適正範囲にすることにより、アーク狙い位置を適
正な位置に保持し易い。上記状態を維持する為の
ワイヤ直径1.5〜1.7mmのソリツドワイヤにおける
ワイヤ送給速度Ｗ（単位ｍ／min）と、溶接電流
Ｉ（単位Ａ）との関係を、第２図に示す。 直線ａ，ｂによつてはさまれた適正領域Ａが、
ワイヤ突き出し長さが30mm〜60mmに保たれる関係
にある。これら直線ａ，ｂに対応する溶接電流
Ia、Ib（単位Ａ）と、ワイヤ送給速度Ｗ（単位ｍ／
min）との関係は、図より次式のように求められ
る。 Ia＝20W＋160 Ib＝20W＋200 従つて適正溶接電流Ｉは、Ia≦Ｉ≦Ibの関係を
有する。不適正領域Ｂにおいては、ワイヤ送給速
度Ｗに対して、溶接電流Ｉが過大であり、ワイヤ
突き出し長さが短くなつて、チツプを損傷する恐
れがあり、又不適正領域Ｃにおいては、ワイヤ送
給速度Ｗに対して、溶接電流Ｉが過小であり、ワ
イヤ突き出し長さが長くなつて、ワイヤ先端を溶
融プールの適正位置に、正確に指向させることが
困難となり、この為にアーク不安定を生じ易い。 又ワイヤ直径1.5〜1.7mmのソリツドワイヤにお
ける使用電流値の下限は、330Aである。これ以
下ではアークの移行状態が悪く、スパツタを発生
し易い。又上限値は450Aである。これ以上でも
やはりスパツタを発生し易く、該スパツタがチツ
プに堆積するので、長尺溶接には不適である。 さらに、溶接電流Ｉ（単位Ａ）と溶接電圧Ｅ（単
位Ｖ）の間には、横向エレクトロガス溶接のため
に適した関係が存在する。その関係を第３図に示
す。曲線ａ，ｂに狭まれた領域Ａが適正領域であ
る。これら曲線ａ，ｂに対応する溶接電圧Ea、
Eb（単位Ｖ）と、溶接電流Ｉ（単位Ａ）との関係
は、図より次式のように求められる。 Ea＝1.147I^0.55−１ Eb＝1.147I^0.55＋１ 従つて適正溶接電圧Ｅは、Ea≦Ｅ≦Ebなる関
係を有する。この時の溶接電圧Ｅはチツプ−母材
間の電圧を示す。 領域Ｂにおいては、溶接電流Ｉに対して溶接電
圧Ｅが過大であり、よつてアークの広がりが過大
で、第６図に示す溶融金属の先行を引き起こし、
溶接不良となる。又、不適正領域Ｃにおいては、
溶接電流Ｉに対して、溶接電圧Ｅが過小であり、
よつてアークの広がりが過小で、第７図に示す上
母材側に溶け込み不良のある溶接結果を生じる。 シールドガスとしては、安価である理由によ
り、CO₂ガス又は湯面温度を上げ溶け込みを良く
することから、CO₂とO₂の混合ガスを用いればよ
い。 （実施例） ここで実施した条件を下記に示す。 鋼 種：SM−41B 板 厚：14mm〜25mm 開先形状：Ｉ型 開先間隙Ｇ：８mm〜16mm シールドガス流量：30／min 極 性：直流逆極性 アークの揺動巾：下母材板厚T_B−４mm アークの揺動回数：40回〜100回／min 他の条件は第１表に記載した。 第１表から明らかなように、本発明による溶接
条件実験No.１〜12で行えば、いずれも、湯面先行
と上母材側の溶け込み不良はなく、長尺溶接に適
し、健全な継手が得られたが、比較例のNo.13〜16
は、板厚と溶接速度との関係が、No.17〜22はワイ
ヤの種類又はワイヤ直径が、No.23、24はワイヤ送
給速度と溶接電流との関係が、さらにNo.25、26は
溶接電流と溶接電圧との関係が、それぞれ本発明
の条件からはずれているために満足な継手が得ら
れなかつた。 第１表に、湯面先行の有無、上母材側の溶け込
み不足、長尺溶接における適正度等の溶接結果の
判定等を示したが、判定に横線を引いているもの
は、それより上位の判定が×であつたために、判
定しなかつたものである。 つまり長尺溶接における適正度の判定に、横線
を引いているものは、上母材側に溶け込み不足が
あるか、又は湯面先行が有り、溶接が安定してで
きなかつたものであり、上母材側の溶け込み不足
の判定に横線があるものは、湯面先行が有り、溶
接が安定してできず、上母材側の溶け込み不足の
有無の判定まで至らなかつたものである。

【表】

【表】 （発明の効果） 以上説明した如く、溶接条件を適正に設定した
本発明溶接法は、安定した高能率な横向溶接を提
供することができ、その工業的価値は極めて高い
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の板厚と溶接速度との関係を示
す線図、第２図は本発明のワイヤ直径1.5〜1.7mm
のソリツドワイヤ使用時におけるワイヤ送給速度
と溶接電流の関係を示す線図、第３図は本発明の
溶接電流と溶接電圧の関係を示す線図、第４図は
横向エレクトロガス溶接方法の実施状況を表わす
斜視図、第５図は第４図における正面部分断面
図、第６図は溶接不良状態を示す斜視図、第７図
は溶接欠陥を示す溶接線に直角な断面図である。 １：上母材、２：下母材、３：固定裏当材、
４：摺動銅当金、５：溶接ワイヤ、６：チツプ、
７：溶接金属、８：溶融金属、９：湯面、１０：
溶け込み不良、T_A：上母材の板厚、T_B：下母材
の板厚、Ｇ：開先間隙量、Ｐ：ワイヤ突き出し長
さ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上母材と下母材とをＩ形、又はＩ形に近いＶ
   形、レ形開先に形成し、開先裏面に固定裏当材、
   又は摺動裏銅当金を当接し、かつ開先表面に摺動
   銅当金を当接し、前記開先面および固定裏当材又
   は摺動裏銅当金と、摺動銅当金とによつて形成さ
   れる空間内に、溶接ワイヤを偏平したチツプを通
   して挿入し、溶接ワイヤの先端部を板厚方向に揺
   動し、台車走行が、溶接電流を検知することによ
   り、自動制御走行する溶接用台車を用い、前記開
   先を一パス一ランで溶接する横向エレクトロガス
   溶接方法において、直径1.5〜1.7mmのソリツドワ
   イヤを用い、上母材の板厚T_A（単位mm）、下母材
   の板厚T_B（単位mm）に関連して、溶接速度Ｖ（単
   位cm／min）を、下記の式を満足する下限値Va、
   上限値Vbの間、 Va≦Ｖ≦Vb ここで Va＝320１／T_A＋T_B−1.5 Vb＝320１／T_A＋T_B＋1.0 になるようにワイヤ送給速度を調整し、かつ該ワ
   イヤ送給速度Ｗ（単位ｍ／min）に対して、溶接
   電流Ｉ（単位Ａ）を、下記の式を満足する下限値
   Ia、上限値Ibの間 Ia≦Ｉ≦Ib ここで Ia＝20W＋160 Ib＝20W＋200 になるように溶接電流を設定し、かつ、該溶接電
   流Ｉ（単位Ａ）に対して、溶接電圧Ｅ（単位Ｖ）
   を、下記の式を満足する下限値Ea、上限値Ebの
   間 Ea≦Ｅ≦Eb ここで Ea＝1.147I^0.55−１ Eb＝1.147I^0.55＋１ になるように、溶接電圧Ｅを設定しておこなうこ
   とを特徴とする横向エレクトロガス溶接方法。