JPH0523846A - 薄肉被溶接材の突合せ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄肉被溶接材の突合せ溶接において溶接時の
熱変形を防止し、疲労強度等の機械的性能の優れた溶接
部を得る。 【構成】 裏当て金２を使用して薄肉の被溶接材１を突
合せ溶接するに際し、溶接トーチ５の前方又は前方と後
方を、溶接トーチ５の進行と共にローラー式上押え治具
１０を移動させて突合せ部近傍を押えることを特徴とし
ている。ローラー式上押え治具の使用と共に、従来法で
用いられるバー状上押え治具を突合せ部の近傍で且つそ
の両側に設けることもできる。ローラー式上押え治具は
円柱状又は被溶接材の断面形状に即した形状を有するも
のを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は平板、円筒状などの薄肉
被溶接材の突合せ溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】平板、円筒状などの被溶接材を突合せ溶
接するには、従来より、以下のような態様の溶接施工法
が採用されている。

【０００３】図１及び図２は円筒状の被溶接材を突合せ
溶接する方法を示しており、図３及び図４は平板状の被
溶接材を突合せ溶接する方法を示している。これらの図
に示すように、従来の平板及び円筒状被溶接材の突合せ
溶接方法は、被溶接材１を下押え治具４とバー状(板状)
の上押え治具３の間に挾み込んで溶接するものである。
そして、下押え治具４には、適切な溶接裏ビード形状を
得るために溝加工を施した裏当て金２が取付けられてい
る。一方、２本のバー状の上押え治具３は、突合せ部６
を挾んでその近傍に設けられており、溶接時の被溶接材
の熱変形を押えるためにはできるだけ突合せ部に近いと
ころを押えることが望ましい。しかし、突合せ部６の位
置には溶接棒を送り出しながら溶接トーチ５が通るた
め、２本のバー状の上押え治具は、突合せ部からある程
度離れたところを押えざるを得ない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上押え治具の位置は、
比較的厚肉の被溶接材の場合には、従来のように上押え
治具が或る程度突合せ部から離れていても、溶接時の被
溶接材の熱変形があまり生じないが、被溶接材が薄肉に
なると、溶接時の熱変形が顕著に現れる。このため、溶
接時の熱変形により、溶接部には、角変形(図５)、目違
い(図６)、２段裏ビード(図７)等の形状不良が生じる。
そして、これらの形状不良により、溶接部の疲労強度が
著しく減少するという問題があった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
て、薄肉被溶接材の突合せ溶接において溶接時の熱変形
を防止して機械的性能の優れた溶接部を得る溶接方法を
提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決できる方策について鋭意研究を重ねた結果、ここに
本発明を完成したものである。

【０００７】すなわち、本発明は、裏当て金を使用して
薄肉の被溶接材を突合せ溶接するに際し、溶接トーチの
前方又は前方及び後方を、溶接トーチの進行と共にロー
ラー式上押え治具を移動させて突合せ部又は突合せ溶接
部近傍を押えることを特徴とする薄肉被溶接材の突合せ
溶接方法を要旨とするものである。

【０００８】以下に本発明を更に詳述する。

【作用】

【０００９】前述のとおり、本発明は、要するに、溶接
トーチの少なくとも前方を、溶接トーチの進行と共にロ
ーラー式上押え治具を移動させるものである。これによ
り、従来のバー状の上押え治具に比べて、溶接部のより
近傍を、より確実に押えることができるため、溶接時の
被溶接材の熱変形を効果的に抑制することができる。し
たがって、図１３に示すように、角変形、目違いなどの
形状不良がなく、裏ビード形状も良好な溶接部を得るこ
とができ、溶接部の疲労強度が増大する。このような効
果は薄肉被溶接材が平板状、円筒状等々の各種形状にお
いて同様に得られるが、特に円筒状の場合に一層効果的
である。

【００１０】ローラー式上押え治具は溶接トーチの進行
と共に移動させるが、その配置の態様は種々可能であ
り、図８に示すように溶接トーチの前方のみに配置す
る場合、図９に示すように溶接トーチの前方と後方に
配置する場合に大別される。

【００１１】前者の態様の場合は、溶接トーチ５の前
方にローラー式上押え治具１０を配置して移動させるの
で、角変形や目違いを予め矯正する効果が得られる。溶
接トーチとローラー式上押え治具との距離は特に制限さ
れないが、可及的に近い方が良い。なお、ローラー式上
押え治具の個数は通常１個であるが、タンデムに複数個
を配置しても良い。

【００１２】一方、後者の態様の場合は、溶接トーチ
５の前方と後方にそれぞれローラー式上押え治具１０、
１０´を配置して移動させるので、前方に配置すること
によって得られる効果のほか、溶接に伴う加熱冷却によ
って生じる変形を抑制する効果が得られる。溶接トーチ
とその後方のローラー式上押え治具との距離は特に制限
されないが、できるだけ近い方が良い。ローラー式上押
え治具の個数は通常１個であるが、タンデムに複数個を
配置しても良い。

【００１３】また、ローラー式上押え治具の使用と共
に、従来と同様にバー状の上押え治具を併用することも
できる。すなわち、図１０に示すように、溶接トーチ５
の前方にローラー式上押え治具１０を移動させると共に
バー状上押え治具３を併用する態様、また図１１に示す
ように、溶接トーチ５の前方及び後方にそれぞれローラ
ー式上押え治具１０、１０´を移動させると共にバー状
上押え治具３を併用する態様が可能である。バー状の上
押え治具は、前述のように、突合せ部の位置に溶接棒を
送り出しながら溶接トーチが通るため、突合せ部からあ
る程度離れたところを押えざるを得ないが、熱変形が生
じ易い場合(例、板厚が極端に薄い場合、被溶接材が円
筒状で且つ半径が小さい場合など)には、ローラー式上
押え治具との併用によって突合せ部又は突合せ溶接部の
押え効果がより大きくなる。

【００１４】ローラー式上押え治具は、ローラーによっ
て突合せ部又は突合せ溶接部を押えるためのものである
ため、図１２に例示するように、円柱状、或いは最終的
に得るべき被溶接材の断面形状(平板状、円筒状など)に
即した断面形状のローラーを用いるのが好ましい。

【００１５】その他の溶接条件は特に制限されない。ま
た、本発明における被溶接材の肉厚は、従来の溶接方法
によって熱変形が生じ易くなる程度の薄肉を云い、概ね
３mm以下である。

【００１６】次に本発明の実施例を示す。

【００１７】

【実施例】図１及び図２に示す従来の溶接方法と、図８
に示す本発明の溶接方法とで、それぞれ実際に圧力容器
の胴部を作製し、疲労寿命を比較した。圧力容器は図１
４に示すような形状のもので、胴部の外径が３１０mm、
胴部の板厚が２mmであり、材料はアルミニウム合金Ａ５
０８３−Ｏ材を用いた。

【００１８】なお、他の溶接条件としては、電流：１０
０〜１０５Ａ、電圧：１９〜２０Ｖ、溶接速度：６００
〜７００mm／min、シールドガス：アルゴンガス、溶接
棒：Ａ５１８３−ＷＹφ１.２mmである。

【００１９】得られた圧力容器についての疲労試験は１
３kgf／cm²の繰返し圧力を作用させて行った。その結
果、従来法で作製した容器は、約３００００回の圧力繰
返しで胴部突合せ溶接部が破壊した。一方、本発明法で
作製した容器は、約１５００００回の圧力繰返しで、同
様に胴部突合せ溶接部が破壊した。この結果より、本発
明法によれば、従来法に比べて、溶接部の形状不良が非
常に小さく、このため、疲労寿命が約５倍長くなったこ
とが確認された。これは、ローラー式の上押え治具を用
いることにより、溶接部の熱変形を押えることができ、
したがつて、溶接部の疲労強度が向上したためである。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
薄肉被溶接材の突合せ溶接において溶接トーチの進行と
共にローラ式上押え治具を移動させて突合せ溶接を押え
るので、溶接時の熱変形を効果的に防止でき、強度の優
れた溶接部が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の円筒状被溶接材の突合せ溶接方法を説明
する斜視図である。

【図２】従来の円筒状被溶接材の突合せ溶接方法を説明
する断面図である。

【図３】従来の平板状被溶接材の突合せ溶接方法を説明
する斜視図である。

【図４】従来の平板状被溶接材の突合せ溶接方法を説明
する断面図である。

【図５】溶接部の角変形を説明する断面図である。

【図６】溶接部の目違いを説明する断面図である。

【図７】溶接部の２段裏ビードを説明する断面図であ
る。

【図８】本発明法において溶接トーチの前方にローラー
式上押え治具を移動させる態様を説明する図である。

【図９】本発明法において溶接トーチの前方及び後方に
それぞれローラー式上押え治具を移動させる態様を説明
する図である。

【図１０】本発明法において溶接トーチの前方にローラ
ー式上押え治具を移動させると共にバー状上押え治具を
併用する態様を説明する図である。

【図１１】本発明法において溶接トーチの前方及び後方
にそれぞれローラー式上押え治具を移動させると共にバ
ー状上押え治具を併用する態様を説明する図である。

【図１２】ローラー式上押え治具のローラーの形状例を
示す断面図である。

【図１３】本発明法により得られる溶接部の形状を説明
する断面図である。

【図１４】実施例で作製した圧力容器の胴部を示す平面
図である。

【符号の説明】

１ 被溶接材 ２ 裏当て金 ３ バー状上押え治具 ４ 下押え治具 ５ 溶接トーチ ６ 突合せ部 ７ 突合せ溶接部 １０ ローラー式上押え治具(前方) １０´ ローラー式上押え治具(後方）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 裏当て金を使用して薄肉の被溶接材を突
   合せ溶接するに際し、溶接トーチの前方を、溶接トーチ
   の進行と共にローラー式上押え治具を移動させて突合せ
   部近傍を押えることを特徴とする薄肉被溶接材の突合せ
   溶接方法。
2. 【請求項２】 裏当て金を使用して薄肉の被溶接材を突
   合せ溶接するに際し、溶接トーチの前方及び後方を、溶
   接トーチの進行と共にローラー式上押え治具を移動させ
   て突合せ部及び突合せ溶接部近傍を押えることを特徴と
   する薄肉被溶接材の突合せ溶接方法。
3. 【請求項３】 ローラー式上押え治具が円柱状又は被溶
   接材の断面形状に即した形状を有するものである請求項
   １又は２に記載の方法。
4. 【請求項４】 突合せ部の近傍で且つその両側にバー状
   の上押え治具を設ける請求項１又は２に記載の方法。