JPH0833989A - 高周波溶接方法及び装置 - Google Patents
高周波溶接方法及び装置Info
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- JPH0833989A JPH0833989A JP18885294A JP18885294A JPH0833989A JP H0833989 A JPH0833989 A JP H0833989A JP 18885294 A JP18885294 A JP 18885294A JP 18885294 A JP18885294 A JP 18885294A JP H0833989 A JPH0833989 A JP H0833989A
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- General Induction Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶接される2つの金属部材のうちの一方を予
備加熱するようにした高周波溶接方法において、溶接さ
れる金属部材を複雑な形態で搬送させなくて済むように
する。また、予備加熱のための装置の形状及び構造を自
由に設計できるようにする。 【構成】 フランジ材5aとウェブ材4とを溶接点Yで
互いに接触させ、コンタクトチップ2,3を介してその
溶接点Yに高周波電流を通電してそれら各金属部材を互
いに溶接する。溶接点Yにおいて溶接を行うのに先立っ
て、昇温し難い側のフランジ材5aを予備加熱部12に
よって予備加熱するが、その予備加熱部12は、フラン
ジ材5aの表面のうち溶接面(図の下面)の反対側の面
(図の上面)に対向した広い空間内に配置される。
備加熱するようにした高周波溶接方法において、溶接さ
れる金属部材を複雑な形態で搬送させなくて済むように
する。また、予備加熱のための装置の形状及び構造を自
由に設計できるようにする。 【構成】 フランジ材5aとウェブ材4とを溶接点Yで
互いに接触させ、コンタクトチップ2,3を介してその
溶接点Yに高周波電流を通電してそれら各金属部材を互
いに溶接する。溶接点Yにおいて溶接を行うのに先立っ
て、昇温し難い側のフランジ材5aを予備加熱部12に
よって予備加熱するが、その予備加熱部12は、フラン
ジ材5aの表面のうち溶接面(図の下面)の反対側の面
(図の上面)に対向した広い空間内に配置される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接点において互いに
接触する2つの金属部材に高周波電流を通電してそれら
の金属部材を互いに溶接する高周波溶接方法及び装置に
関する。特に、昇温し難い側の金属部材を溶接点の前で
予め溶接に必要な温度まで加熱して両金属部材の温度を
均一にするようにした高周波溶接方法及び装置に関す
る。
接触する2つの金属部材に高周波電流を通電してそれら
の金属部材を互いに溶接する高周波溶接方法及び装置に
関する。特に、昇温し難い側の金属部材を溶接点の前で
予め溶接に必要な温度まで加熱して両金属部材の温度を
均一にするようにした高周波溶接方法及び装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】高周波電流を用いた溶接は、電縫管、H
型鋼、T型鋼、熱交換器用のフィンチューブ等を製造す
る際に採用されている。従来の高周波溶接方法では、一
般に、溶接される2つの金属部材によって溶接点の手前
位置にV字状のギャップを形成し、このギャップ部に高
周波電流を通電してこのギャップ部に近接効果を発生さ
せ、この近接効果によって両金属部材のギャップ側端面
に高周波電流を集中させて連続溶接を行っている。
型鋼、T型鋼、熱交換器用のフィンチューブ等を製造す
る際に採用されている。従来の高周波溶接方法では、一
般に、溶接される2つの金属部材によって溶接点の手前
位置にV字状のギャップを形成し、このギャップ部に高
周波電流を通電してこのギャップ部に近接効果を発生さ
せ、この近接効果によって両金属部材のギャップ側端面
に高周波電流を集中させて連続溶接を行っている。
【0003】近接効果というのは、流れる向きが異なる
高周波電流が狭いギャップを隔てて相対向する面を流れ
るときに発生する現象のことであって、具体的には、高
周波電流はそれらの対向面に広く広がり、さらに対向面
を流れる電流量は互いにほぼ同一であり、さらに向きの
違う電流は互いに引きつけ合う等といった現象を引き起
こす。
高周波電流が狭いギャップを隔てて相対向する面を流れ
るときに発生する現象のことであって、具体的には、高
周波電流はそれらの対向面に広く広がり、さらに対向面
を流れる電流量は互いにほぼ同一であり、さらに向きの
違う電流は互いに引きつけ合う等といった現象を引き起
こす。
【0004】電縫管を溶接する場合には、図8に示すよ
うに、高周波電流が流れる被溶接部Hの対向面が全く同
一形状及び同一面積であるので、両溶接面の溶接点直前
の温度分布はほぼ同一になり、従って、良好な溶接が可
能である。しかしながら、図9に示すようなH型鋼や、
図10に示すT型鋼に関しては、被溶接部Hにおいて互
いに対向する溶接面の形状が異なるので、電流分布の違
い及び熱伝導量の違いが発生し、そのため、溶接点の直
前では互いに対向する溶接面にかなりの温度差が生じ
る。その結果、従来の高周波溶接方法では、H型鋼、T
型鋼等を良好に溶接することが難しかった。
うに、高周波電流が流れる被溶接部Hの対向面が全く同
一形状及び同一面積であるので、両溶接面の溶接点直前
の温度分布はほぼ同一になり、従って、良好な溶接が可
能である。しかしながら、図9に示すようなH型鋼や、
図10に示すT型鋼に関しては、被溶接部Hにおいて互
いに対向する溶接面の形状が異なるので、電流分布の違
い及び熱伝導量の違いが発生し、そのため、溶接点の直
前では互いに対向する溶接面にかなりの温度差が生じ
る。その結果、従来の高周波溶接方法では、H型鋼、T
型鋼等を良好に溶接することが難しかった。
【0005】例えば、従来の高周波溶接方法を用いてT
型鋼を溶接する場合を考えると、図7に示すように、一
対のコンタクトチップ2及び3をそれぞれウェブ材4と
フランジ材5に接触させ、これらのコンタクトチップ
2,3を通して両材に高周波電流を供給する。供給され
た高周波電流は、経路K1、経路K2及び溶接点Yを通
過して流れて両材4,5を昇温させ、溶接点Yにおいて
両材を互いに溶接する。H型鋼では、溶接箇所が2箇所
になるだけなので、T型鋼で使用する溶接装置を2台使
用することにより溶接が行われる。
型鋼を溶接する場合を考えると、図7に示すように、一
対のコンタクトチップ2及び3をそれぞれウェブ材4と
フランジ材5に接触させ、これらのコンタクトチップ
2,3を通して両材に高周波電流を供給する。供給され
た高周波電流は、経路K1、経路K2及び溶接点Yを通
過して流れて両材4,5を昇温させ、溶接点Yにおいて
両材を互いに溶接する。H型鋼では、溶接箇所が2箇所
になるだけなので、T型鋼で使用する溶接装置を2台使
用することにより溶接が行われる。
【0006】図7に示す溶接装置において、下記の一般
的な溶接条件、すなわち 溶接速度:35m/min 溶接点Yからコンタクトチップ2,3までの距離:15
0mm ウェブ材4の板厚:4.5mm フランジ材の板厚:6mm の条件下で溶接を行ったところ、フランジ材5の溶接点
Yの直前の温度は、ウェブ材4の溶接点Yの直前の温度
に比較して、ほぼ200゜C程度低くなる。
的な溶接条件、すなわち 溶接速度:35m/min 溶接点Yからコンタクトチップ2,3までの距離:15
0mm ウェブ材4の板厚:4.5mm フランジ材の板厚:6mm の条件下で溶接を行ったところ、フランジ材5の溶接点
Yの直前の温度は、ウェブ材4の溶接点Yの直前の温度
に比較して、ほぼ200゜C程度低くなる。
【0007】両溶接面の溶接点Yの直前の温度を極力同
一にするため、フランジ材5を流れて溶接に有効に作用
する電流経路K2の長さを、ウェブ材4を流れて溶接に
有効に作用する電流経路K1に対して長くする方法が考
えられる。しかしながら高周波電流の近接効果は、相対
向する高周波電流によって発生するものであり、コンタ
クトチップの位置を変えて溶接に有効に作用する高周波
電流経路を都合良く一方のみ長くすることは理論上不可
能である。つまり、コンタクトチップ2,3の位置をど
のように変えても、溶接に有効に作用する溶接電流経路
とその電流値はほぼ同一になり、よって、溶接点Yの直
前におけるウェブ材4とフランジ材5の温度を均一にす
ることは難しい。
一にするため、フランジ材5を流れて溶接に有効に作用
する電流経路K2の長さを、ウェブ材4を流れて溶接に
有効に作用する電流経路K1に対して長くする方法が考
えられる。しかしながら高周波電流の近接効果は、相対
向する高周波電流によって発生するものであり、コンタ
クトチップの位置を変えて溶接に有効に作用する高周波
電流経路を都合良く一方のみ長くすることは理論上不可
能である。つまり、コンタクトチップ2,3の位置をど
のように変えても、溶接に有効に作用する溶接電流経路
とその電流値はほぼ同一になり、よって、溶接点Yの直
前におけるウェブ材4とフランジ材5の温度を均一にす
ることは難しい。
【0008】図6は上記従来の高周波溶接方法を用いて
溶接されたT型鋼に関する溶接部の断面顕微鏡写真を表
している。フランジ材5の溶接面の温度を溶接可能な温
度まで上昇させる結果、ウェブ材4の溶接面の温度が上
がりすぎ、溶接品質に問題が発生する。また、外側へ突
出するビード8の量が多くなり、これを除去する装置が
必要になる。
溶接されたT型鋼に関する溶接部の断面顕微鏡写真を表
している。フランジ材5の溶接面の温度を溶接可能な温
度まで上昇させる結果、ウェブ材4の溶接面の温度が上
がりすぎ、溶接品質に問題が発生する。また、外側へ突
出するビード8の量が多くなり、これを除去する装置が
必要になる。
【0009】上記のようなウェブ材4とフランジ材5と
の間の温度の不均一を解消するため、昇温し難い側の金
属部材、すなわちフランジ材5を溶接点の手前側で予め
加熱して、溶接される2つの金属部材の温度を溶接点の
ところで均一にしようという技術が公知である。例え
ば、特開昭62−40978号公報及び特開昭62−1
99274号公報によれば、高周波電流を用いてフラン
ジ材の溶接面側、すなわちウェブ材に接触する面側から
そのフランジ材を予備加熱する高周波溶接方法が開示さ
れている。
の間の温度の不均一を解消するため、昇温し難い側の金
属部材、すなわちフランジ材5を溶接点の手前側で予め
加熱して、溶接される2つの金属部材の温度を溶接点の
ところで均一にしようという技術が公知である。例え
ば、特開昭62−40978号公報及び特開昭62−1
99274号公報によれば、高周波電流を用いてフラン
ジ材の溶接面側、すなわちウェブ材に接触する面側から
そのフランジ材を予備加熱する高周波溶接方法が開示さ
れている。
【0010】しかしながら、これら従来の高周波溶接方
法では、フランジ材を溶接面側から予備加熱するように
しているので、その予備加熱用の装置をフランジ材とウ
ェブ材との間に形成される狭い空間内に設置しなければ
ならず、それ故、溶接される金属部材を予備加熱装置や
溶接装置に対して複雑な経路で搬送せざるを得なかっ
た。
法では、フランジ材を溶接面側から予備加熱するように
しているので、その予備加熱用の装置をフランジ材とウ
ェブ材との間に形成される狭い空間内に設置しなければ
ならず、それ故、溶接される金属部材を予備加熱装置や
溶接装置に対して複雑な経路で搬送せざるを得なかっ
た。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解消するためになされたものであって、互いに溶接
される2つの金属部材のうちの一方を予備加熱すること
によって溶接点における両者の温度を均一にして良好な
溶接を達成すること、溶接される金属部材を複雑な形態
で搬送させなくても済むようにすること、そして予備加
熱を行うための装置の形状及び構造を自由に設計できる
ようにすることを目的とする。
点を解消するためになされたものであって、互いに溶接
される2つの金属部材のうちの一方を予備加熱すること
によって溶接点における両者の温度を均一にして良好な
溶接を達成すること、溶接される金属部材を複雑な形態
で搬送させなくても済むようにすること、そして予備加
熱を行うための装置の形状及び構造を自由に設計できる
ようにすることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る高周波溶接方法は、2つの金属部材を
溶接点の所で互いに接触させ、その溶接点を通してそれ
らの金属部材に高周波電流を通電してそれらを昇温し、
この昇温により溶接点においてそれらの金属部材を互い
に溶接する高周波溶接方法であって、溶接点において溶
接を行うのに先立って、昇温し難い側の金属部材を予備
加熱するようにした高周波溶接方法において、昇温し難
い側の金属部材の表面のうち溶接面の反対側の面から上
記の予備加熱を行なうことを特徴としている。
め、本発明に係る高周波溶接方法は、2つの金属部材を
溶接点の所で互いに接触させ、その溶接点を通してそれ
らの金属部材に高周波電流を通電してそれらを昇温し、
この昇温により溶接点においてそれらの金属部材を互い
に溶接する高周波溶接方法であって、溶接点において溶
接を行うのに先立って、昇温し難い側の金属部材を予備
加熱するようにした高周波溶接方法において、昇温し難
い側の金属部材の表面のうち溶接面の反対側の面から上
記の予備加熱を行なうことを特徴としている。
【0013】また、本発明に係る高周波溶接装置は、2
つの金属部材を溶接点の所で互いに接触させ、その溶接
点を通してそれらの金属部材に高周波電流を通電してそ
れらを昇温し、この昇温により溶接点においてそれらの
金属部材を互いに溶接する高周波溶接装置であって、各
金属部材を溶接点を通過するように搬送する金属部材搬
送手段と、金属部材の搬送方向に関して溶接点よりも上
流側に配置されていて昇温し難い側の金属部材を予備加
熱する金属部材予熱手段とを有する高周波溶接装置にお
いて、上記金属部材予熱手段は、昇温し難い側の金属部
材の表面のうち溶接面の反対側の面に対向して配置され
ることを特徴としている。
つの金属部材を溶接点の所で互いに接触させ、その溶接
点を通してそれらの金属部材に高周波電流を通電してそ
れらを昇温し、この昇温により溶接点においてそれらの
金属部材を互いに溶接する高周波溶接装置であって、各
金属部材を溶接点を通過するように搬送する金属部材搬
送手段と、金属部材の搬送方向に関して溶接点よりも上
流側に配置されていて昇温し難い側の金属部材を予備加
熱する金属部材予熱手段とを有する高周波溶接装置にお
いて、上記金属部材予熱手段は、昇温し難い側の金属部
材の表面のうち溶接面の反対側の面に対向して配置され
ることを特徴としている。
【0014】昇温し難い側の金属部材というのは、溶接
される2つの金属部材を比較した場合の相対的な評価で
あって、絶対的に昇温し難いということではない。例え
ば、溶接される面の面積が広いフランジ材と、溶接され
る面の面積が狭いウェブ材とを互いに溶接する場合に
は、面積の広いフランジ材は昇温し難いので、このフラ
ンジ材が昇温し難い側の金属部材ということになる。
される2つの金属部材を比較した場合の相対的な評価で
あって、絶対的に昇温し難いということではない。例え
ば、溶接される面の面積が広いフランジ材と、溶接され
る面の面積が狭いウェブ材とを互いに溶接する場合に
は、面積の広いフランジ材は昇温し難いので、このフラ
ンジ材が昇温し難い側の金属部材ということになる。
【0015】昇温し難い側の金属部材を予備加熱する金
属部材予熱手段は、高周波電流を用いて金属部材を加熱
する形式の加熱装置を用いることができ、この場合に
は、一対の予熱用コンタクトチップを溶接の対象である
一対の金属部材のそれぞれに接触させる。このように一
対のコンタクトチップを用いる場合には、それらのコン
タクトチップの間であって、金属部材に近接する位置
に、導電性部材、例えば銅合金等によって形成した電気
誘導子を配置することが好ましい。こうすれば、一対の
コンタクトチップの間の金属部材内を流れる高周波電流
がその電気誘導子によって誘導されて金属部材内の狭い
領域に集束され、その金属部材を効率良く加熱する。
属部材予熱手段は、高周波電流を用いて金属部材を加熱
する形式の加熱装置を用いることができ、この場合に
は、一対の予熱用コンタクトチップを溶接の対象である
一対の金属部材のそれぞれに接触させる。このように一
対のコンタクトチップを用いる場合には、それらのコン
タクトチップの間であって、金属部材に近接する位置
に、導電性部材、例えば銅合金等によって形成した電気
誘導子を配置することが好ましい。こうすれば、一対の
コンタクトチップの間の金属部材内を流れる高周波電流
がその電気誘導子によって誘導されて金属部材内の狭い
領域に集束され、その金属部材を効率良く加熱する。
【0016】予備加熱を高周波電流を用いて行う場合、
溶接用の高周波電流の周波数に比較して予備加熱用の高
周波電流の周波数を低く設定することが望ましい。例え
ば予備加熱用の高周波電流の周波数を3KHzに設定
し、溶接用の高周波電流の周波数を100KHz〜40
0KHzに設定することができる。周波数の低い高周波
電流は金属部材の奥深くまで流れ込む性質があるので、
金属部材を溶接面の反対面側から加熱するとき、その溶
接面側をも効率良く昇温させることができる。一方、周
波数の高い高周波電流は金属部材の狭い領域を局所的に
加熱できるので、溶接部分を局所的に加熱するのに適し
ている。
溶接用の高周波電流の周波数に比較して予備加熱用の高
周波電流の周波数を低く設定することが望ましい。例え
ば予備加熱用の高周波電流の周波数を3KHzに設定
し、溶接用の高周波電流の周波数を100KHz〜40
0KHzに設定することができる。周波数の低い高周波
電流は金属部材の奥深くまで流れ込む性質があるので、
金属部材を溶接面の反対面側から加熱するとき、その溶
接面側をも効率良く昇温させることができる。一方、周
波数の高い高周波電流は金属部材の狭い領域を局所的に
加熱できるので、溶接部分を局所的に加熱するのに適し
ている。
【0017】
【作用】本発明によれば、昇温し難い側の金属部材と昇
温し易い側の金属部材とを互いに溶接する際、昇温し難
い側の金属部材を溶接面の反対側から予備加熱する。こ
うすれば、予備加熱を行うための装置を、昇温し難い側
の金属部材と昇温し易い側の金属部材との間に設置する
必要が無くなるので、溶接される金属部材を複雑な形態
で搬送させなくても済むようになる。また、予備加熱の
ための装置の形状及び構造を自由に設計できる。
温し易い側の金属部材とを互いに溶接する際、昇温し難
い側の金属部材を溶接面の反対側から予備加熱する。こ
うすれば、予備加熱を行うための装置を、昇温し難い側
の金属部材と昇温し易い側の金属部材との間に設置する
必要が無くなるので、溶接される金属部材を複雑な形態
で搬送させなくても済むようになる。また、予備加熱の
ための装置の形状及び構造を自由に設計できる。
【0018】
【実施例】図1及び図2は、本発明に係る高周波溶接装
置の一実施例を示している。特に、図1はその装置の正
面図を示し、図2はその装置の側面図を示している。図
1において、ウェブ材(昇温し易い金属部材)4とフラ
ンジ材(昇温し難い金属部材)5a,5bから成るH型
鋼6は金属部材搬送装置7によって矢印A方向へ搬送さ
れる。金属部材搬送装置7としては、任意の構造から成
る搬送装置を用いることができ、例えば、回転するロー
ラを用いたローラ搬送機構を用いることができる。
置の一実施例を示している。特に、図1はその装置の正
面図を示し、図2はその装置の側面図を示している。図
1において、ウェブ材(昇温し易い金属部材)4とフラ
ンジ材(昇温し難い金属部材)5a,5bから成るH型
鋼6は金属部材搬送装置7によって矢印A方向へ搬送さ
れる。金属部材搬送装置7としては、任意の構造から成
る搬送装置を用いることができ、例えば、回転するロー
ラを用いたローラ搬送機構を用いることができる。
【0019】高周波溶接装置1は、本体ボックス11に
よって支持された予備加熱部12と、同じく本体ボック
ス11によって支持された溶接部13とを有している。
予備加熱部12は、フランジ材5a等の搬送方向Aに関
して溶接部13の上流側(図の左側)に配設される。図
では、上側のフランジ材5aを溶接するための溶接装置
1だけを示してあり、下側のフランジ材5bを溶接する
ための溶接装置は別の場所に配置される。溶接部13は
上側フランジ材5aの溶接面側(図の下側)に設置さ
れ、予備加熱部12は上側フランジ材5aの溶接面と反
対側(図の上側)に設置される。なお、ウェブ材4と上
側フランジ材5aに関しては、溶接点Yよりも下流側
(図の右側)が溶接済みの部分であり、溶接点Yよりも
上流側(図の左側)が未溶接の部分である。
よって支持された予備加熱部12と、同じく本体ボック
ス11によって支持された溶接部13とを有している。
予備加熱部12は、フランジ材5a等の搬送方向Aに関
して溶接部13の上流側(図の左側)に配設される。図
では、上側のフランジ材5aを溶接するための溶接装置
1だけを示してあり、下側のフランジ材5bを溶接する
ための溶接装置は別の場所に配置される。溶接部13は
上側フランジ材5aの溶接面側(図の下側)に設置さ
れ、予備加熱部12は上側フランジ材5aの溶接面と反
対側(図の上側)に設置される。なお、ウェブ材4と上
側フランジ材5aに関しては、溶接点Yよりも下流側
(図の右側)が溶接済みの部分であり、溶接点Yよりも
上流側(図の左側)が未溶接の部分である。
【0020】溶接部13は、図2に示すように、ウェブ
材4の上部に接触するコンタクトチップ2と、フランジ
材5aの溶接面側に接触するコンタクトチップ3とを有
している。これらのコンタクトチップ2,3を用いた溶
接系は図7に示した溶接系と同じである。これらのコン
タクトチップ2,3は、図1に示すように、支持ブロッ
ク14によって支持されており、この支持ブロック14
はエアシリンダ15によって駆動されて支軸16を中心
として矢印Bのように回転移動する。支持ブロック14
の矢印B方向への回転移動により、各コンタクトチップ
2,3は、それぞれ、ウェブ材4及びフランジ材5aに
適宜の圧力下で接触する。
材4の上部に接触するコンタクトチップ2と、フランジ
材5aの溶接面側に接触するコンタクトチップ3とを有
している。これらのコンタクトチップ2,3を用いた溶
接系は図7に示した溶接系と同じである。これらのコン
タクトチップ2,3は、図1に示すように、支持ブロッ
ク14によって支持されており、この支持ブロック14
はエアシリンダ15によって駆動されて支軸16を中心
として矢印Bのように回転移動する。支持ブロック14
の矢印B方向への回転移動により、各コンタクトチップ
2,3は、それぞれ、ウェブ材4及びフランジ材5aに
適宜の圧力下で接触する。
【0021】予備加熱部12は、図3に示すように、ウ
ェブ材4及びフランジ材5aの搬送方向Aに沿って並べ
られた2つの側板16a及び16bと、それらの側板に
設けた支軸17a及び17bを中心として回転移動可能
なチップホルダ18a及び18bとを有している。
ェブ材4及びフランジ材5aの搬送方向Aに沿って並べ
られた2つの側板16a及び16bと、それらの側板に
設けた支軸17a及び17bを中心として回転移動可能
なチップホルダ18a及び18bとを有している。
【0022】図3において、チップホルダ18a,18
bの右端下部には、予熱用コンタクトチップ19a及び
19bが設けられ、それらのチップホルダ18a,18
bの左端にはエアシリンダ20a及び20bが接続され
ている。各エアシリンダ20a,20bによって各チッ
プホルダ18a,18bが矢印C方向へ回転させられる
とき、それぞれのホルダに設けた予熱用コンタクトチッ
プ19a,19bがフランジ材5aの外側表面、すなわ
ち溶接面と反対側の面に適宜の圧力下で面接触する。
bの右端下部には、予熱用コンタクトチップ19a及び
19bが設けられ、それらのチップホルダ18a,18
bの左端にはエアシリンダ20a及び20bが接続され
ている。各エアシリンダ20a,20bによって各チッ
プホルダ18a,18bが矢印C方向へ回転させられる
とき、それぞれのホルダに設けた予熱用コンタクトチッ
プ19a,19bがフランジ材5aの外側表面、すなわ
ち溶接面と反対側の面に適宜の圧力下で面接触する。
【0023】各側板16a,16bの下端であって、コ
ンタクトチップ19aとコンタクトチップ19bとの間
にわたって、導電性材料、例えば銅合金等によって形成
された電気誘導子21a,21bが配置されている。こ
れらの誘導子21a,21bは、図2に示すように、ウ
ェブ材4に対向する位置に、先端が尖った突出部22を
有している。
ンタクトチップ19aとコンタクトチップ19bとの間
にわたって、導電性材料、例えば銅合金等によって形成
された電気誘導子21a,21bが配置されている。こ
れらの誘導子21a,21bは、図2に示すように、ウ
ェブ材4に対向する位置に、先端が尖った突出部22を
有している。
【0024】図4は、溶接用の各コンタクトチップ2,
3及び予備加熱用の各コンタクトチップ19a,19b
のための給電系の一実施例を示している。この給電系
は、高周波トランス23を有しており、その高周波トラ
ンス23の一次側コイル24が高周波電源Eに接続され
る。この電源の周波数は、例えば100KHz〜400
KHz程度に設定される。高周波トランス23の二次側
コイルは2分割されており、一方の二次側コイル25に
溶接用のコンタクトチップ2,3が接続され、他方の二
次側コイル26に予備加熱用のコンタクトチップ19
a,19bが接続されている。この二次側コイル26に
は、遠隔操作方式の可変型インダクタ27が直列に接続
されている。溶接及び予備加熱に必要な高周波電流の制
御方法に関しては、例えば、高周波トランス23の一次
側コイル24に印加する一次電圧を溶接に必要な値に設
定し、そして可変型インダクタ27を調節することによ
り、予備加熱に必要な高周波電流の電流量を適正な値に
設定して、最適な溶接品質を得るようにする。
3及び予備加熱用の各コンタクトチップ19a,19b
のための給電系の一実施例を示している。この給電系
は、高周波トランス23を有しており、その高周波トラ
ンス23の一次側コイル24が高周波電源Eに接続され
る。この電源の周波数は、例えば100KHz〜400
KHz程度に設定される。高周波トランス23の二次側
コイルは2分割されており、一方の二次側コイル25に
溶接用のコンタクトチップ2,3が接続され、他方の二
次側コイル26に予備加熱用のコンタクトチップ19
a,19bが接続されている。この二次側コイル26に
は、遠隔操作方式の可変型インダクタ27が直列に接続
されている。溶接及び予備加熱に必要な高周波電流の制
御方法に関しては、例えば、高周波トランス23の一次
側コイル24に印加する一次電圧を溶接に必要な値に設
定し、そして可変型インダクタ27を調節することによ
り、予備加熱に必要な高周波電流の電流量を適正な値に
設定して、最適な溶接品質を得るようにする。
【0025】本発明に係る高周波溶接装置は以上のよう
に構成されているので、溶接作業が開始されると、図1
において、溶接部13のエアシリンダ15が作動して溶
接用コンタクトチップ2,3が、それぞれ、ウェブ材4
及びフランジ材5aに押し付けられる。また、予備加熱
部12のエアシリンダ20a,20bが作動して予熱用
コンタクトチップ19a,19bがフランジ材5aの溶
接面と反対側の面に押し付けられる。
に構成されているので、溶接作業が開始されると、図1
において、溶接部13のエアシリンダ15が作動して溶
接用コンタクトチップ2,3が、それぞれ、ウェブ材4
及びフランジ材5aに押し付けられる。また、予備加熱
部12のエアシリンダ20a,20bが作動して予熱用
コンタクトチップ19a,19bがフランジ材5aの溶
接面と反対側の面に押し付けられる。
【0026】その後、図4において、高周波トランス2
3の二次側コイル26によって予備加熱用コンタクトチ
ップ19a,19bに高周波電流が流され、これにより
図3において、各コンタクトチップ19a,19bを介
してフランジ材5aの内部に予備加熱に必要な高周波電
流が流される。この高周波電流の通電により、フランジ
材5aの外側表面の温度が上昇し、さらに熱伝導により
フランジ材5aの内側表面、すなわち溶接面の温度が上
昇する。このとき、フランジ材5aの内部を流れる高周
波電流の通電経路及びその経路の広がりの程度は、電気
誘導子21a,21bによってウェブ材4の先端に対応
した狭い範囲に規制されるので、予備加熱用コンタクト
チップ19a,19bがフランジ材5aの外側表面に接
触しているにもかかわらず、フランジ材5aのうちのウ
ェブ材4に対向した内側溶接面を効率的に昇温させるこ
とができる。
3の二次側コイル26によって予備加熱用コンタクトチ
ップ19a,19bに高周波電流が流され、これにより
図3において、各コンタクトチップ19a,19bを介
してフランジ材5aの内部に予備加熱に必要な高周波電
流が流される。この高周波電流の通電により、フランジ
材5aの外側表面の温度が上昇し、さらに熱伝導により
フランジ材5aの内側表面、すなわち溶接面の温度が上
昇する。このとき、フランジ材5aの内部を流れる高周
波電流の通電経路及びその経路の広がりの程度は、電気
誘導子21a,21bによってウェブ材4の先端に対応
した狭い範囲に規制されるので、予備加熱用コンタクト
チップ19a,19bがフランジ材5aの外側表面に接
触しているにもかかわらず、フランジ材5aのうちのウ
ェブ材4に対向した内側溶接面を効率的に昇温させるこ
とができる。
【0027】フランジ材5aの内側溶接面をウェブ材4
に良好に溶接するための温度及びその温度分布は両材の
板厚等に応じて適宜の値に設定されるが、その設定は、
予備加熱部12の設置位置、ウェブ材4及びフランジ材
5aの搬送速度、フランジ材5aの板厚、予熱用コンタ
クトチップ19a,19bから供給される高周波電流の
電流量及び誘導子21a,21bの形状等によって決定
される。
に良好に溶接するための温度及びその温度分布は両材の
板厚等に応じて適宜の値に設定されるが、その設定は、
予備加熱部12の設置位置、ウェブ材4及びフランジ材
5aの搬送速度、フランジ材5aの板厚、予熱用コンタ
クトチップ19a,19bから供給される高周波電流の
電流量及び誘導子21a,21bの形状等によって決定
される。
【0028】図1において、予備加熱部12によって溶
接に必要な所定温度まで加熱されたフランジ材5aはウ
ェブ材4と共に溶接部13へ送り込まれ、そして溶接用
コンタクトチップ2,3を通して両材4及び5aに高周
波電流電流が供給され、そして溶接点Yにおいて両材
4,5aが溶接される。こうして溶接されたH型鋼の溶
接部の断面を顕微鏡写真によって観察すると、図5に示
すような断面形状が観察される。この断面形状において
は、図6に示した予備加熱を行わない従来の場合に比較
して、ビード8の量がビード切削を必要としない程度ま
でに著しく減少している。
接に必要な所定温度まで加熱されたフランジ材5aはウ
ェブ材4と共に溶接部13へ送り込まれ、そして溶接用
コンタクトチップ2,3を通して両材4及び5aに高周
波電流電流が供給され、そして溶接点Yにおいて両材
4,5aが溶接される。こうして溶接されたH型鋼の溶
接部の断面を顕微鏡写真によって観察すると、図5に示
すような断面形状が観察される。この断面形状において
は、図6に示した予備加熱を行わない従来の場合に比較
して、ビード8の量がビード切削を必要としない程度ま
でに著しく減少している。
【0029】特に、H型鋼を考えると、多量に発生した
ビードを切削する場合には、合計4箇所を同時に切削す
る必要があり、このための装置及び作業のために多くの
費用がかかる。従って、ビードの発生量を低減できる本
発明に係る高周波溶接方法をH型鋼の溶接に用いると、
特に有利である。
ビードを切削する場合には、合計4箇所を同時に切削す
る必要があり、このための装置及び作業のために多くの
費用がかかる。従って、ビードの発生量を低減できる本
発明に係る高周波溶接方法をH型鋼の溶接に用いると、
特に有利である。
【0030】上記の実施例では、図4に示すように、同
一の電源Eを分割して、溶接用コンタクトチップ2,3
及び予熱用コンタクトチップ19a,19bへ給電した
が、それに代えて、それぞれのコンタクトチップを専用
の電源に接続することもできる。この場合には、特に、
予熱用コンタクトチップ19a,19bへ供給する高周
波電流の周波数を溶接用コンタクトチップ2,3へ供給
する高周波電流の周波数に比較して低く設定することが
望ましい。例えば、予熱用高周波電流を3KHz程度に
設定し、溶接用高周波電流を100〜400KHzに設
定する。
一の電源Eを分割して、溶接用コンタクトチップ2,3
及び予熱用コンタクトチップ19a,19bへ給電した
が、それに代えて、それぞれのコンタクトチップを専用
の電源に接続することもできる。この場合には、特に、
予熱用コンタクトチップ19a,19bへ供給する高周
波電流の周波数を溶接用コンタクトチップ2,3へ供給
する高周波電流の周波数に比較して低く設定することが
望ましい。例えば、予熱用高周波電流を3KHz程度に
設定し、溶接用高周波電流を100〜400KHzに設
定する。
【0031】図1に示した実施例では、溶接用コンタク
トチップ2,3をウェブ材4及びフランジ材5aに押し
付けるためにエアシリンダ15を用い、予熱用コンタク
トチップ19a,19bをフランジ材5aへ押し付ける
ためにエアシリンダ20a,20bを用いた。しかしな
がら、これらのエアシリンダ15,20a,20bに代
えて、空気圧や油圧を利用したその他任意の形式の流体
利用力発生装置を用いることもできる。
トチップ2,3をウェブ材4及びフランジ材5aに押し
付けるためにエアシリンダ15を用い、予熱用コンタク
トチップ19a,19bをフランジ材5aへ押し付ける
ためにエアシリンダ20a,20bを用いた。しかしな
がら、これらのエアシリンダ15,20a,20bに代
えて、空気圧や油圧を利用したその他任意の形式の流体
利用力発生装置を用いることもできる。
【0032】従来の装置では、通常、コンタクトチップ
を押し付けるためにスプリングを用いていた。しかしな
がら、スプリングを用いた場合には、そのスプリングの
バネ定数が誘導電流によって加熱されて変化し、その結
果、コンタクトチップの押圧力が変動して放電が発生
し、コンタクトチップを損傷することがあった。また、
スプリングを手動によって操作しなければならないの
で、操作性が悪いという問題もあった。これに対し、エ
アシリンダ等といった流体利用力発生装置を用いてコン
タクトチップを押圧するようにすれば、コンタクトチッ
プの押圧力に変動が発生することを防止でき、また操作
性も向上する。
を押し付けるためにスプリングを用いていた。しかしな
がら、スプリングを用いた場合には、そのスプリングの
バネ定数が誘導電流によって加熱されて変化し、その結
果、コンタクトチップの押圧力が変動して放電が発生
し、コンタクトチップを損傷することがあった。また、
スプリングを手動によって操作しなければならないの
で、操作性が悪いという問題もあった。これに対し、エ
アシリンダ等といった流体利用力発生装置を用いてコン
タクトチップを押圧するようにすれば、コンタクトチッ
プの押圧力に変動が発生することを防止でき、また操作
性も向上する。
【0033】
【発明の効果】請求項1記載の高周波溶接方法及び請求
項2記載の高周波溶接装置によれば、昇温し難い側の金
属部材(フランジ材5a)を昇温し易い側の金属部材
(ウェブ材4)に対する溶接面の反対側の面から予備加
熱するようにしたので、予備加熱をするための加熱装置
を両金属部材の間の狭い空間内に設置する必要がない。
よって、溶接される両金属部材を複雑な形態で搬送しな
くて済み、さらに予備加熱を行うための装置を配置する
場所が広く確保できるので、その装置の形状及び構造を
自由に設計することができる。
項2記載の高周波溶接装置によれば、昇温し難い側の金
属部材(フランジ材5a)を昇温し易い側の金属部材
(ウェブ材4)に対する溶接面の反対側の面から予備加
熱するようにしたので、予備加熱をするための加熱装置
を両金属部材の間の狭い空間内に設置する必要がない。
よって、溶接される両金属部材を複雑な形態で搬送しな
くて済み、さらに予備加熱を行うための装置を配置する
場所が広く確保できるので、その装置の形状及び構造を
自由に設計することができる。
【0034】請求項3記載の高周波溶接装置によれば、
昇温し難い側の金属部材の内部を流れる高周波電流を電
気誘導子によって一定の通電経路に規制することができ
るので、予熱用コンタクトチップを昇温し難い側の金属
部材の外側表面に設置した場合でも、その金属部材の内
側表面、すなわち溶接面を確実に昇温できる。
昇温し難い側の金属部材の内部を流れる高周波電流を電
気誘導子によって一定の通電経路に規制することができ
るので、予熱用コンタクトチップを昇温し難い側の金属
部材の外側表面に設置した場合でも、その金属部材の内
側表面、すなわち溶接面を確実に昇温できる。
【0035】請求項4記載の高周波溶接装置によれば、
予熱用コンタクトチップを昇温し難い側の金属部材の外
側表面に設置した場合でも、その金属部材の内側表面、
すなわち溶接面をも確実に昇温させることができる。
予熱用コンタクトチップを昇温し難い側の金属部材の外
側表面に設置した場合でも、その金属部材の内側表面、
すなわち溶接面をも確実に昇温させることができる。
【0036】請求項5記載の高周波溶接装置によれば、
電流供給系の構造を簡単且つ安価にすることができる。
電流供給系の構造を簡単且つ安価にすることができる。
【0037】請求項6記載の高周波溶接装置によれば、
コンタクトチップと金属部材との接触状態を長期間にわ
たって安定状態に保持できる。
コンタクトチップと金属部材との接触状態を長期間にわ
たって安定状態に保持できる。
【0038】
【図1】本発明に係る高周波溶接方法を実施するための
装置の一実施例を示す正面図である。
装置の一実施例を示す正面図である。
【図2】図1におけるII−II線に従った側面断面図
である。
である。
【図3】図1の要部、特に予備加熱部を拡大して示す図
である。
である。
【図4】図1に示す装置に用いられる給電系の要部を示
す回路図である。
す回路図である。
【図5】本発明に係る高周波溶接方法を用いて溶接を行
った場合の溶接部分の断面状態を示す図である。
った場合の溶接部分の断面状態を示す図である。
【図6】従来の高周波溶接方法を用いて溶接を行った場
合の溶接部分の断面状態を示す図である。
合の溶接部分の断面状態を示す図である。
【図7】高周波溶接方法の原理を模式的に示す図であ
る。
る。
【図8】本発明に係る高周波溶接方法を用いて溶接する
ことができる溶接対象の一例である電縫管を示す斜視図
である。
ことができる溶接対象の一例である電縫管を示す斜視図
である。
【図9】本発明に係る高周波溶接方法を用いることによ
り、特に高品質で溶接することができるH型鋼を示す斜
視図である。
り、特に高品質で溶接することができるH型鋼を示す斜
視図である。
【図10】本発明に係る高周波溶接方法を用いることに
より、特に高品質で溶接することができるT型鋼を示す
斜視図である。
より、特に高品質で溶接することができるT型鋼を示す
斜視図である。
1 高周波溶接装置 2,3 溶接用コンタクトチップ 4 ウェブ材(昇温し易い金属部材) 5a,5b フランジ材(昇温し難い金属部材) 6 H型鋼 7 金属部材搬送装置 8 ビード 11 本体ボックス 12 予備加熱部 13 溶接部 14 コンタクトチップ支持ブロック 15 エアシリンダ 16a,16b 側板 17a,17b 支軸 18a,18b チップホルダ 19a,19b 予熱用コンタクトチップ 20a,20b エアシリンダ 21a,21b 電気誘導子 22 電気誘導子の突出部
Claims (6)
- 【請求項1】 2つの金属部材を溶接点の所で互いに接
触させ、その溶接点を通してそれらの金属部材に高周波
電流を通電してそれらを昇温し、この昇温により溶接点
においてそれらの金属部材を互いに溶接する高周波溶接
方法であって、 溶接点において溶接を行うのに先立って、昇温し難い側
の金属部材を予備加熱するようにした高周波溶接方法に
おいて、 昇温し難い側の金属部材の表面のうち溶接面の反対側の
面から上記の予備加熱を行なうことを特徴とする高周波
溶接方法。 - 【請求項2】 2つの金属部材を溶接点の所で互いに接
触させ、その溶接点を通してそれらの金属部材に高周波
電流を通電してそれらを昇温し、この昇温により溶接点
においてそれらの金属部材を互いに溶接する高周波溶接
装置であって、 各金属部材を溶接点を通過するように搬送する金属部材
搬送手段と、 金属部材の搬送方向に関して溶接点よりも上流側に配置
されていて昇温し難い側の金属部材を予備加熱する金属
部材予熱手段とを有する高周波溶接装置において、 上記金属部材予熱手段は、昇温し難い側の金属部材の表
面のうち溶接面の反対側の面に対向して配置されること
を特徴とする高周波溶接装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の高周波溶接装置におい
て、金属部材予熱手段は金属部材に接触してその金属部
材に高周波電流を通電する一対の予熱用コンタクトチッ
プを有しており、そして、それらの予熱用コンタクトチ
ップの間に導電性材料によって形成された電気誘導子を
設けたことを特徴とする高周波溶接装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の高周波溶接装置におい
て、金属部材予熱手段の働きによって金属部材に流れる
予熱用高周波電流の周波数を、溶接点を流れる溶接用高
周波電流の周波数に比べて低くしたことを特徴とする高
周波溶接装置。 - 【請求項5】 請求項2から請求項4のうちのいずれか
1つに記載の高周波溶接装置において、金属部材予熱手
段の働きによって金属部材に流される予熱用高周波電流
と、溶接点に流される溶接用高周波電流とが同一電源か
ら給電されることを特徴とする高周波溶接装置。 - 【請求項6】 請求項3から請求項5のいずれか1つに
記載の高周波溶接装置において、予熱用コンタクトチッ
プを金属部材に押し付けるための押圧手段として流体利
用力発生装置を用いたことを特徴とする高周波溶接装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18885294A JPH0833989A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 高周波溶接方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18885294A JPH0833989A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 高周波溶接方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0833989A true JPH0833989A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=16230978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18885294A Pending JPH0833989A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 高周波溶接方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833989A (ja) |
-
1994
- 1994-07-19 JP JP18885294A patent/JPH0833989A/ja active Pending
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