JPH0716753A - プラズマ溶接法 - Google Patents
プラズマ溶接法Info
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Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 主として逐次溶接姿勢が変化する溶接対象箇
所を溶融プールの垂れ落ちや凸ビードを生じることな
く、かつ深溶込みの溶接部が得られるプラズマ溶接法を
提供する。 【構成】 プラズマを熱源とする溶接法において、プラ
ズマガス流量を周期的に変えることにより、プラズマア
ークの能力を周期的に変えることを特徴としている。プ
ラズマガス流量を変える周期が１０Ｈｚ以下の比較的低
周期であるのが好ましい。プラズマガス流量としては、
プラズマキーホール溶接の場合はピーク流量を１リット
ル／min以上とし、非キーホール溶接の場合はピーク流
量を３リットル／min以下とするのが好ましい。プラズ
マガス流量を脈動させる機構としては、例えば、ガス調
整器とプラズマ溶接機の間、或いはガス調整器と溶接ト
ーチの間に、ベースガス設定用ニードル弁とピークガス
設定用ニードル弁及びＯＮ−ＯＦＦ用電磁弁とを並列に
設けた機構がある。主として中径〜大径の固定管又はタ
ンク等の逐次溶接姿勢が変わる溶接適用箇所をプラズマ
溶接する場合に適している。
所を溶融プールの垂れ落ちや凸ビードを生じることな
く、かつ深溶込みの溶接部が得られるプラズマ溶接法を
提供する。 【構成】 プラズマを熱源とする溶接法において、プラ
ズマガス流量を周期的に変えることにより、プラズマア
ークの能力を周期的に変えることを特徴としている。プ
ラズマガス流量を変える周期が１０Ｈｚ以下の比較的低
周期であるのが好ましい。プラズマガス流量としては、
プラズマキーホール溶接の場合はピーク流量を１リット
ル／min以上とし、非キーホール溶接の場合はピーク流
量を３リットル／min以下とするのが好ましい。プラズ
マガス流量を脈動させる機構としては、例えば、ガス調
整器とプラズマ溶接機の間、或いはガス調整器と溶接ト
ーチの間に、ベースガス設定用ニードル弁とピークガス
設定用ニードル弁及びＯＮ−ＯＦＦ用電磁弁とを並列に
設けた機構がある。主として中径〜大径の固定管又はタ
ンク等の逐次溶接姿勢が変わる溶接適用箇所をプラズマ
溶接する場合に適している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ溶接法に関し、
主として中径〜大径の固定管又はタンク等の逐次溶接姿
勢が変わる溶接適用箇所をプラズマ溶接する場合に適し
ている溶接方法に関するものである。
主として中径〜大径の固定管又はタンク等の逐次溶接姿
勢が変わる溶接適用箇所をプラズマ溶接する場合に適し
ている溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】プラズ
マ溶接は、高エネルギービームを熱源として用いる溶接
法であり、中でもプラズマを熱源とするキーホール溶接
が能率向上の面から採用されている。
マ溶接は、高エネルギービームを熱源として用いる溶接
法であり、中でもプラズマを熱源とするキーホール溶接
が能率向上の面から採用されている。
【０００３】キーホール溶接とは、プラズマ溶接の最も
特徴的な裏波溶接法である。比較的大電流のプラズマア
ークは細く絞られ、母材を局部的に加熱すると共に拘束
で噴出するプラズマガスが溶融金属を強く押し下げるた
め、小穴(キーホール)を生じる。溶接の進行と共にキー
ホールの先端は母材を溶融しながら進むが、溶融金属は
溶融池に沿って後方に移動しキーホールの後方を塞ぐた
め、キーホールはほぼ一定の形状を保つ溶接法である
(図７参照)。
特徴的な裏波溶接法である。比較的大電流のプラズマア
ークは細く絞られ、母材を局部的に加熱すると共に拘束
で噴出するプラズマガスが溶融金属を強く押し下げるた
め、小穴(キーホール)を生じる。溶接の進行と共にキー
ホールの先端は母材を溶融しながら進むが、溶融金属は
溶融池に沿って後方に移動しキーホールの後方を塞ぐた
め、キーホールはほぼ一定の形状を保つ溶接法である
(図７参照)。
【０００４】従来、プラズマキーホール溶接の場合は、
特開昭６０−２７４７３号に見られるように、パルス電
流を使用し、プラズマアークをコントロールしていた。
特開昭６０−２７４７３号に見られるように、パルス電
流を使用し、プラズマアークをコントロールしていた。
【０００５】しかし、この方法では、電流のコントロー
ルとなるため、各パルスの立ち上がり、立ち下がり時間
が瞬時になり、そのため溶融プールが乱れ易く、また高
電流時には溶け込み深さよりもむしろ溶融幅が大きくな
り易く、例えば、全姿勢溶接のような場合の溶融プール
の溶け落ち防止やコントロールに対しては効果が少ない
という問題があった。
ルとなるため、各パルスの立ち上がり、立ち下がり時間
が瞬時になり、そのため溶融プールが乱れ易く、また高
電流時には溶け込み深さよりもむしろ溶融幅が大きくな
り易く、例えば、全姿勢溶接のような場合の溶融プール
の溶け落ち防止やコントロールに対しては効果が少ない
という問題があった。
【０００６】すなわち、中径又は大径の水平固定管やタ
ンク等の全周溶接では、下向きから立向きを経て上向き
に至る全姿勢溶接を初層から最終層まで行われるが、こ
の溶接にプラズマキーホール溶接を適用した場合、溶融
プールの垂れ落ちや凸ビードが生じ、また溶込みが浅い
等の問題があった。
ンク等の全周溶接では、下向きから立向きを経て上向き
に至る全姿勢溶接を初層から最終層まで行われるが、こ
の溶接にプラズマキーホール溶接を適用した場合、溶融
プールの垂れ落ちや凸ビードが生じ、また溶込みが浅い
等の問題があった。
【０００７】本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
て、主として逐次溶接姿勢が変化する溶接対象箇所を溶
融プールの垂れ落ちや凸ビードを生じることなく、かつ
深溶込みの溶接部が得られるプラズマ溶接法を提供する
ことを目的としている。
て、主として逐次溶接姿勢が変化する溶接対象箇所を溶
融プールの垂れ落ちや凸ビードを生じることなく、かつ
深溶込みの溶接部が得られるプラズマ溶接法を提供する
ことを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として、本発明は、プラズマを熱源とする溶接法
において、プラズマガス流量を周期的に変えることによ
り、プラズマアークの能力を周期的に変えることを特徴
とするプラズマ溶接法を要旨としている。
の手段として、本発明は、プラズマを熱源とする溶接法
において、プラズマガス流量を周期的に変えることによ
り、プラズマアークの能力を周期的に変えることを特徴
とするプラズマ溶接法を要旨としている。
【０００９】以下に本発明を更に詳細に説明する。
【００１０】従来のプラズマ溶接では、プラズマガス流
量は一定であるのに対し、本発明では、プラズマガス流
量を周期的に変えることにより、プラズマアークの能力
を周期的に変えるようにしたものである。プラズマガス
流量が増加するにつれプラズマ化されたガス流は高速で
噴出し、ノズル及び熱的ピンチ力によって、溶融金属を
強く押し下げるようになる。したがって、このプラズマ
ガス流を周期的に変えることによって、プラズマアーク
の能力、すなわち溶融金属の溶込み量を周期的に変える
ことができる。
量は一定であるのに対し、本発明では、プラズマガス流
量を周期的に変えることにより、プラズマアークの能力
を周期的に変えるようにしたものである。プラズマガス
流量が増加するにつれプラズマ化されたガス流は高速で
噴出し、ノズル及び熱的ピンチ力によって、溶融金属を
強く押し下げるようになる。したがって、このプラズマ
ガス流を周期的に変えることによって、プラズマアーク
の能力、すなわち溶融金属の溶込み量を周期的に変える
ことができる。
【００１１】プラズマガスの流量を変える周期は特に制
限されるものではないが、その周期を１０Ｈｚ以下にす
るのは現状では困難であり、また１０Ｈｚ以上では溶融
プールが乱れて健全な溶接ビードが得にくい。したがっ
て、周期としては１０Ｈｚ以下、望ましくは３Ｈｚ以下
である。
限されるものではないが、その周期を１０Ｈｚ以下にす
るのは現状では困難であり、また１０Ｈｚ以上では溶融
プールが乱れて健全な溶接ビードが得にくい。したがっ
て、周期としては１０Ｈｚ以下、望ましくは３Ｈｚ以下
である。
【００１２】プラズマガスのピーク時の流量としては、
キーホール溶接の場合、１リットル／min以下ではプラ
ズマジェットの強さが充分でなく、安定したキーホール
溶接を行うことは困難である。また、どのような厚板で
あっても、非キーホール溶接の場合には、ピーク時の流
量を３リットル／min以上にすると、溶融金属のスプラ
ッシュが著しくなり、溶接金属中に気孔が発生し易く、
はなはだしくは切断或いはガウジング状態となる結果、
良好な溶接ビードを安定して得ることは困難である。し
たがって、プラズマガスのピーク時の流量としては、キ
ーホール溶接の場合は１リットル／min以上、非キーホ
ール溶接の場合は３リットル／min以下が好ましい。
キーホール溶接の場合、１リットル／min以下ではプラ
ズマジェットの強さが充分でなく、安定したキーホール
溶接を行うことは困難である。また、どのような厚板で
あっても、非キーホール溶接の場合には、ピーク時の流
量を３リットル／min以上にすると、溶融金属のスプラ
ッシュが著しくなり、溶接金属中に気孔が発生し易く、
はなはだしくは切断或いはガウジング状態となる結果、
良好な溶接ビードを安定して得ることは困難である。し
たがって、プラズマガスのピーク時の流量としては、キ
ーホール溶接の場合は１リットル／min以上、非キーホ
ール溶接の場合は３リットル／min以下が好ましい。
【００１３】なお、ベース時のプラズマガスの流量は溶
融金属の吹き飛びの防止や溶け落ち防止、溶接時のアー
ク安定性を考慮して、３リットル／min以下が望まし
い。
融金属の吹き飛びの防止や溶け落ち防止、溶接時のアー
ク安定性を考慮して、３リットル／min以下が望まし
い。
【００１４】プラズマガス流量を脈動させる機構は、適
宜構成することができるが、例えば、図８に示す構成の
機構が挙げられる。
宜構成することができるが、例えば、図８に示す構成の
機構が挙げられる。
【００１５】すなわち、通常、プラズマガスはガスボン
ベよりガス調整器を経た後、直接プラズマ溶接機に入
る。しかる後、溶接機から冷却ホース、溶接用ケーブル
と共に溶接トーチに連結され、プラズマ溶接が行われ
る。
ベよりガス調整器を経た後、直接プラズマ溶接機に入
る。しかる後、溶接機から冷却ホース、溶接用ケーブル
と共に溶接トーチに連結され、プラズマ溶接が行われ
る。
【００１６】本発明の実施に用いられる図示の機構は、
ガス調整器とプラズマ溶接機の間、或いはガス調整器と
溶接トーチの間に、ベースガス設定用ニードル弁とピー
クガス設定用ニードル弁及びＯＮ−ＯＦＦ用電磁弁とを
並列に設けた機構である。これにより、ベース時にはピ
ークガス設定用ニードル弁は閉じておき、ピーク時には
ベースガス設定用ニードル弁に加え、ピークガス設定用
ニードル弁を開くことで、プラズマガス流量を変えるこ
とが可能である。
ガス調整器とプラズマ溶接機の間、或いはガス調整器と
溶接トーチの間に、ベースガス設定用ニードル弁とピー
クガス設定用ニードル弁及びＯＮ−ＯＦＦ用電磁弁とを
並列に設けた機構である。これにより、ベース時にはピ
ークガス設定用ニードル弁は閉じておき、ピーク時には
ベースガス設定用ニードル弁に加え、ピークガス設定用
ニードル弁を開くことで、プラズマガス流量を変えるこ
とが可能である。
【００１７】このパルス周期、パルス高さは電磁弁によ
り自由に変えることができる。また、電磁弁への信号は
別に設けたプレセット回路から送っても、或いは図にあ
るように溶接中のアーク電圧又はアーク電流を検出し、
それと連動させてもよい。このようにプラズマガス流量
を脈動させることにより、ビード幅をそれほど大きくす
ることなく、深溶込みの溶接ビードをあらゆる溶接姿勢
で得ることができる。
り自由に変えることができる。また、電磁弁への信号は
別に設けたプレセット回路から送っても、或いは図にあ
るように溶接中のアーク電圧又はアーク電流を検出し、
それと連動させてもよい。このようにプラズマガス流量
を脈動させることにより、ビード幅をそれほど大きくす
ることなく、深溶込みの溶接ビードをあらゆる溶接姿勢
で得ることができる。
【００１８】プラズマ溶接の他の条件は特に制限されな
いことは云うまでもない。例えば、プラズマガスとして
はアルゴンを用いる。シールドガスとしてはアルゴン又
はヘリウム、或いはアルゴンに水素又はＣＯ2を含有さ
せた混合ガスを用いる。水素に起因する割れが問題とな
る場合には水素を使用しないよう留意する。溶接電流、
電圧、速度なども適宜決めればよい。フィラワイヤ等の
溶加材を用いてもよい。
いことは云うまでもない。例えば、プラズマガスとして
はアルゴンを用いる。シールドガスとしてはアルゴン又
はヘリウム、或いはアルゴンに水素又はＣＯ2を含有さ
せた混合ガスを用いる。水素に起因する割れが問題とな
る場合には水素を使用しないよう留意する。溶接電流、
電圧、速度なども適宜決めればよい。フィラワイヤ等の
溶加材を用いてもよい。
【００１９】また、薄板又は厚板等の板材や管或いはタ
ンク等の種々の形状、板厚の溶接に適用でき、キーホー
ル溶接又は非キーホール溶接を単独で又は組合せて溶接
施工できる。初層溶接で足りる場合にはキーホール溶接
で行うのが望ましい。また多層溶接の場合は初層をキー
ホール溶接にて行い、２層目以降を非キーホール溶接に
て行うことが望ましい。
ンク等の種々の形状、板厚の溶接に適用でき、キーホー
ル溶接又は非キーホール溶接を単独で又は組合せて溶接
施工できる。初層溶接で足りる場合にはキーホール溶接
で行うのが望ましい。また多層溶接の場合は初層をキー
ホール溶接にて行い、２層目以降を非キーホール溶接に
て行うことが望ましい。
【００２０】次に本発明の実施例を示す。
【００２１】
【実施例１】
【００２２】本例は、外径２１６mmという比較的小径の
パイプを全姿勢溶接した例である。開先はＩ開先(図１)
とし、表１に示す溶接条件で１パス溶接した。図２に示
すように、プラズマガスのピーク流量を２.４リットル
／min、ベース流量を０.６リットル／minとし、ピーク
時にプラズマアークを強くし、キーホールを形成すると
共に、ベース時に凝固速度を大きくし、ビード形成を助
長させることができる。周期は１Ｈｚである。適用鋼材
はＪＩＳ Ｇ３４５２ ２００Ａ(外径２１６mm、板厚６m
m)である。
パイプを全姿勢溶接した例である。開先はＩ開先(図１)
とし、表１に示す溶接条件で１パス溶接した。図２に示
すように、プラズマガスのピーク流量を２.４リットル
／min、ベース流量を０.６リットル／minとし、ピーク
時にプラズマアークを強くし、キーホールを形成すると
共に、ベース時に凝固速度を大きくし、ビード形成を助
長させることができる。周期は１Ｈｚである。適用鋼材
はＪＩＳ Ｇ３４５２ ２００Ａ(外径２１６mm、板厚６m
m)である。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【実施例２】
【００２５】本例は、板厚１２mmのＩ開先(図３)を１パ
ス溶接した例である。溶接条件を表２に示す。図４に示
すように、ベース流量０.４リットル／minに対して、ピ
ーク時のプラズマガス流量を４.２リットル／minと多量
にすることで強いプラズマアークを得、かつ１Ｈｚとい
う低周期でビード形成を容易にすることができる。適用
鋼材はＪＩＳ ＳＭ４９０(板厚１２mm)である。
ス溶接した例である。溶接条件を表２に示す。図４に示
すように、ベース流量０.４リットル／minに対して、ピ
ーク時のプラズマガス流量を４.２リットル／minと多量
にすることで強いプラズマアークを得、かつ１Ｈｚとい
う低周期でビード形成を容易にすることができる。適用
鋼材はＪＩＳ ＳＭ４９０(板厚１２mm)である。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【実施例３】
【００２８】本例はプラズマガスをコントロールするこ
とでキーホール溶接と非キーホール溶接を使い分けた例
である。溶接条件を表３に示す。管径３０インチ(７６.
２cm)の管について開先をＹ開先(図５)とし、１パス目
は比較的高電流側でプラズマガスピーク流量Ｐmaxを多
くし、キーホール溶接を行い、２パス目以降はプラズマ
ガスを低レベルにコントロールして非キーホール溶接で
多層盛溶接を行った。適用鋼材はＡＰＩ ５Ｌ-Ｘ６５
(管径３０インチ、板厚１９mm)である。
とでキーホール溶接と非キーホール溶接を使い分けた例
である。溶接条件を表３に示す。管径３０インチ(７６.
２cm)の管について開先をＹ開先(図５)とし、１パス目
は比較的高電流側でプラズマガスピーク流量Ｐmaxを多
くし、キーホール溶接を行い、２パス目以降はプラズマ
ガスを低レベルにコントロールして非キーホール溶接で
多層盛溶接を行った。適用鋼材はＡＰＩ ５Ｌ-Ｘ６５
(管径３０インチ、板厚１９mm)である。
【００２９】
【表３】
【００３０】なお、各実施例において、いずれの場合
も、安定して溶接を行うことができ、ビード形状が良好
で溶接欠陥は認められなかった。
も、安定して溶接を行うことができ、ビード形状が良好
で溶接欠陥は認められなかった。
【００３１】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
プラズマガス流量を周期的に変えるので、種々の形状及
び板厚を有する母材の溶接に適用でき、特に逐次溶接姿
勢が変化する溶接対象箇所を溶融プールの垂れ落ちや凸
ビードを生じることなく、しかも深溶込みの溶接部が得
られ、また高能率化が図れる。
プラズマガス流量を周期的に変えるので、種々の形状及
び板厚を有する母材の溶接に適用でき、特に逐次溶接姿
勢が変化する溶接対象箇所を溶融プールの垂れ落ちや凸
ビードを生じることなく、しかも深溶込みの溶接部が得
られ、また高能率化が図れる。
【図１】実施例１での継手形状を示す断面図である。
【図２】実施例１でのプラズマガス流量の変化を示す図
である。
である。
【図３】実施例２での継手形状を示す断面図である。
【図４】実施例２でのプラズマガス流量の変化を示す図
である。
である。
【図５】実施例３での継手形状及び累層法を示す断面図
である。
である。
【図６】実施例３でのプラズマガス流量の変化を示す図
である。
である。
【図７】キーホール溶接を説明する図である。
【図８】プラズマガス流量を脈動させる機構の一例を説
明する図である。
明する図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 プラズマを熱源とする溶接法において、
プラズマガス流量を周期的に変えることにより、プラズ
マアークの能力を周期的に変えることを特徴とするプラ
ズマ溶接法。 - 【請求項２】 プラズマガス流量を変える周期が１０Ｈ
ｚ以下の比較的低周期である請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 プラズマガス流量として、プラズマキー
ホール溶接の場合はピーク流量を１リットル／min以上
とし、非キーホール溶接の場合はピーク流量を３リット
ル／min以下とする請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項４】 ガス調整器とプラズマ溶接機の間、或い
はガス調整器と溶接トーチの間に、ベースガス設定用ニ
ードル弁とピークガス設定用ニードル弁及びＯＮ−ＯＦ
Ｆ用電磁弁とを並列に設けて、プラズマガス流量を変え
る請求項１、２又は３に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16034993A JPH0716753A (ja) | 1993-05-07 | 1993-06-04 | プラズマ溶接法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-131114 | 1993-05-07 | ||
| JP13111493 | 1993-05-07 | ||
| JP16034993A JPH0716753A (ja) | 1993-05-07 | 1993-06-04 | プラズマ溶接法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0716753A true JPH0716753A (ja) | 1995-01-20 |
Family
ID=26466045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16034993A Pending JPH0716753A (ja) | 1993-05-07 | 1993-06-04 | プラズマ溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716753A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010247174A (ja) * | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Nippon Steel Corp | 耐ギャップ性に優れた異厚鋼板プラズマテーラードブランク材の製造方法 |
| CN106141396A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-11-23 | 广东省焊接技术研究所（广东省中乌研究院） | 一种高焊速下降低变极性等离子焊缝气孔率的方法 |
| US9586293B2 (en) | 2010-10-07 | 2017-03-07 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | Welding gas and plasma welding method |
-
1993
- 1993-06-04 JP JP16034993A patent/JPH0716753A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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