JPH0994657A - 片面突合せ溶接における終端割れ防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 終端割れ防止および裏ビードの継ぎを図る。 【解決手段】 開先３形状をＶ型またはＹ型とし、開先
３裏面に裏当材４を当接し、溶接ワイヤ６外径が２．０
〜３．２ｍｍで、溶接電流５００〜１５００Ａの溶接条
件で、高速回転アーク溶接により被溶接材１、２の一端
部から内方向へ溶接を行い、所定位置で溶接の進行を停
止した後、アークの回転を停止した状態で溶接電流を低
下させ前記溶接速度より高速で溶接トーチ５を逆方向へ
戻してクレータ処理を行い、しかる後、前述と同様の溶
接条件で被溶接材１、２の他端部から前記溶接進行の停
止位置とラップする位置まで高速回転アーク溶接を行
い、アークの回転を停止した状態で所定時間溶接進行を
停止し、溶接電流より低い値で、かつ、溶接速度より高
速で溶接トーチを逆方向へ戻した後クレータ処理を行う
ことを特徴とする片面突合せ溶接における終端割れ防止
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、片面突合せ溶接に
おける終端割れ防止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】造船、橋梁の部材生産工程での単板相互
の板継ぎ溶接方法として、省力化、自動化、溶接ロボッ
ト化が比較的容易なガスシールドアーク溶接による片面
突合せ溶接の適用が望まれるようになってきた。

【０００３】しかし、ガスシルードアーク溶接による片
面突合せ溶接において、被溶接材の始端および終端にタ
ブ板を溶接し、始端タブ板から終端タブ板まで連続して
裏波を出しながら溶接を行った場合、始端および終端部
近傍に５０〜１５０ｍｍの長さの縦割れがビード中央部
に入る場合がある。このうち、始端部の割れは発生率が
１０％以下であり、始端より５０ｍｍ以内（タブ板内）
に発生する場合が多いため、タブ板を切断すれば、前記
縦割れの欠陥も同時に除去されるので問題とならない。

【０００４】一方、終端部の割れは、端部から約３００
ｍｍの被溶接材内方の範囲に発生し、割れ長さが５０〜
１５０ｍｍで発生率もかなり高い。

【０００５】この終端割れは、ビードの左右溶融境界部
より板の面に平行に成長した柱状晶の会合部に発生する
が、その原因は、終端部に生ずる大きな引裂力と回転変
形（溶接熱源が終端部を通過する際に該終端部が急速に
開くように変形すること。）が原因となって発生する高
温割れと考えられており、裏ビード特有の梨形ビード形
状が割れ感受性を高めているとされている。

【０００６】前述の終端割れ防止対策として、以下の方
法が公知である。 終端部に手溶接または炭酸ガスアーク溶接により拘
束ビードを置き、その範囲だけ裏波を出さずに自動溶接
を行う。 終端タブ板を２つ割りにして被溶接材に完全に溶接
後、タブ板の両側より加圧して終端部の変形を拘束する
方法。 始端および終端より自動溶接を行い、溶接線の途中
で両方のビードを会合させる方法（クレータ会合法）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の、
、の方法は、以下の問題点がある。の方法におい
ては、終端部の溶接が断続的になるため二度手間であり
能率が悪い。の方法は、タブ板の加圧に特別な油圧装
置または工夫が必要になり、作業工程も増え、溶接コス
トを増大させる恐れがある。の方法は、ビードの会合
において、裏ビードが連続して継がらないという問題が
あり手直し作業が必要である。

【０００８】一般的に、片面突合せ溶接では、初層溶接
において良好な裏ビードを形成することが重要であり、
裏ビードが断続的になる場合には、裏ビードの継ぎを適
切に行うことが必要である。

【０００９】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたものであり、ガスシールドアーク溶接によ
る片面突合せ溶接を行うに際し、終端割れの問題を解決
するとともに、良好な裏ビードの得られ、自動化、高能
率化を図ることのできる片面突合せ溶接における終端割
れ防止方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決する手
段は、ガスシールドアーク溶接による片面突合せ溶接に
おいて、被溶接材の一端部から内方向へ溶接を行い、所
定位置で溶接の進行を停止した後、溶接トーチを逆方向
へ戻してクレータ処理を行い、しかる後、被溶接材の他
端部から前記溶接の停止位置とラップする位置まで溶接
を行い、その後溶接トーチを逆方向へ戻してクレータ処
理を行うことを特徴とする片面突合せ溶接における終端
割れ防止方法である。

【００１１】つまり、溶接の終端を溶接線の途中にもっ
てくることで、通常終端部に生ずる大きな引裂力や回転
変形が抑止され、終端割れの発生が防止される。

【００１２】そして、被溶接材の他端部から行う後行溶
接ビードを、先行溶接ビードと一部ラップさせることに
より、初層溶接において良好な裏ビードの継ぎが図られ
る。

【００１３】なお、溶接トーチを逆方向へ反転する際
に、溶接電流を下げて、溶接速度を上げて行うことが、
溶接ビードの高さが不必要に高くならず、高温割れ防止
の面から好ましい。

【００１４】さらに、後行溶接ビードを、先行溶接ビー
ドにラップさせる際に、そこで所定時間停止すれば、先
行溶接ビードが溶かし込まれて、より良好な溶接ビード
継ぎが得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例にかかる
正面図で、１、２は開先３をＶ型で形成して配置された
片面溶接される被溶接材であり、４は前記開先３の裏面
に当接された裏当材で、セラミックス、銅が使用され
る。

【００１６】５は高速で回転する溶接トーチ、６は溶接
ワイヤ（消耗電極）で、開先３内で点線の範囲の径で高
速回転する。

【００１７】図２は、本発明の片面突合せ溶接における
終端割れ防止方法にかかる溶接順序を示した溶接トーチ
５の動作図である。

【００１８】図２において、次の順序で溶接を行う。 （１）まず、左側ａから初層溶接を被溶接材の中央部へ
向けて行い、位置ｂで溶接トーチの移動を停止し、すぐ
に、所定量Ｌ１だけ位置ｃへ戻る。この時、アークの回
転は停止させ、溶接電流（ｗＡ）は初層溶接の値より低
い値で戻る。また、戻りの速度（ｖ）は初層溶接速度よ
り高速である。Ｌ１だけ戻り溶接電流を低下させる理由
は、そのままで停止すると溶接電流が高いのでクレータ
割れが発生するためである。

【００１９】（２）次に、前記Ｌ１だけ戻った位置ｃ
で、次工程の溶込みが良好に行われるよう、クレータ処
理を施す。

【００２０】（３）次に、右側ｄ（終端側）方向から初
層溶接を被溶接材の中央部へ向けて行い、前記（１）の
左側ａからの初層溶接の停止位置ｂから所定値ｌだけラ
ップして進行した位置ｅで進行を停止しアークの回転も
停止する。

【００２１】（４）進行停止時間（ｔ１）の後、前述と
同様に初層溶接の電流値より低い溶接電流（ｗＡ）で所
定量Ｌ２だけ逆方向へ戻り、位置ｆでクレータ処理を行
う。この場合の戻り速度（ｖ）も前述と同様、初層溶接
速度より高速である。

【００２２】以上の溶接順序を溶接装置（溶接ロボッ
ト）のシーケンスとしてプログラミングしておくことに
より、裏ビードの継ぎが自動的に欠陥もなく良好に行
え、裏ビードの継ぎ部で高温割れ等の欠陥が発生しな
い。

【００２３】一例として、２．０ｍｍ外径の溶接ワイヤ
を使用したときの前述の諸データの値は、以下のとおり
である。 戻り所定量Ｌ１、Ｌ２：４０ｍｍ 溶接電流ｗＡ：２５０Ａ 戻り速度ｖ ：７０〜１００ｃｍ／分 ラップ量ｌ ：１０〜１５ｍｍ 停止時間（ｔ１） ：１秒 前述の諸データは、溶接ワイヤ径が変わると変化するも
のであり、片面溶接の施工に先立ち、溶接ワイヤ径に応
じた値を実験的に求めておけばよい。

【００２４】尚、裏ビード継ぎが行われる位置は、被溶
接材の終端位置から約３００ｍｍを越えた内方にあれ
ば、特に限定されない。

【００２５】また、前述の溶接順序は、１本の溶接トー
チで被溶接材の一端部から溶接し、クレータ処理が終了
した後、該溶接トーチを被溶接材の他端部に移動させ、
他端部から内方に溶接を行っても良く、もしくは、一端
部からと他端部から別個の溶接トーチにより、前記溶接
順序に従い溶接しても良い。

【００２６】溶接トーチが１本で溶接する場合は、能率
は若干低下するが、設備コストが安価であり、溶接長の
短い被溶接材の場合は、有利である。

【００２７】また、２本の溶接トーチで被溶接材の一端
部と他端部から溶接する場合は、設備コストは若干アッ
プするが、能率的であり、溶接長の長い大型被溶接材の
場合は、有利である。

【００２８】本発明の実施例は以下のとおりである。 実施例１ 被溶接材 ：軟鋼５０Ｋｇ級（板厚１６ｍｍ） 開先形状 ：Ｖ開先６０° ギャップ ：０ｍｍ（標準） 裏当材 ：セラミックス 溶接ワイヤ：メタルコアードワイヤ ２ｍｍφ シールドガス：炭酸ガス１００％ アーク回転数：５０Ｈｚ 溶接電流 ：６００Ａ 溶接速度 ：４０ｃｍ／分 溶接方法 ：前述の諸データを用いて高速回転アーク溶
接方法により１本の溶接トーチで、一端から中間へ片面
初層溶接を進行させ、被溶接材の溶接の終端から約３０
０ｍｍの位置で、溶接の進行を停止し、直ちに、溶接ワ
イヤ（消耗電極）の溶接電流を２５０Ａに下げ、戻り速
度８０ｃｍ／分で、４０ｍｍバックさせ、その後、溶接
ワイヤをはね上げてクレータ処理をおこなった。その後
他端（終端側）から前述のクレータ処理方向（被溶接材
の中間方向）へ溶接を行い、前述の一端からの初層溶接
ビード部と会合した位置で、１０ｍｍラップさせて溶接
を続行し、その後、溶接電流を２５０Ａに下げ、１秒間
アークの点弧状態で溶接トーチの移動を停止した後、戻
り速度８０ｃｍ／分で、４０ｍｍバックさせ、その後、
溶接ワイヤをはね上げてクレータ処理を行い、中間部の
クレータ会合部での裏ビード継ぎ溶接を終了した。

【００２９】実施例２ 実施例１と同一条件で、前述の諸データを用い、高速回
転アーク溶接方法により２本の溶接トーチで、両端から
中間へタイムラグを設けて溶接を開始し、中間部のクレ
ータ会合部で裏ビード継ぎ溶接を終了した。

【００３０】前記実施例１および２とも終端割れがな
く、かつ、良好な裏ビード継ぎが行われた。

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上のとおりであるから、会合
法による終端割れ防止法において、ビード会合部におけ
る裏ビードの継ぎが欠陥を発生させることなく、自動的
に行うことが可能となり、終端割れが防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示した正面図。

【図２】図１の平面図。（溶接手順図）

【符号の説明】

１・２ 被溶接材 ３ 開先 ４ 裏当材 ５ 溶接トーチ ６ 溶接ワイヤ（消耗電極）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスシールドアーク溶接による片面突合せ
   溶接において、被溶接材の一端部から内方向へ溶接を行
   い、所定位置で溶接の進行を停止した後、溶接トーチを
   逆方向へ戻してクレータ処理を行い、しかる後、被溶接
   材の他端部から前記溶接の停止位置とラップする位置ま
   で溶接を行い、その後溶接トーチを逆方向へ戻してクレ
   ータ処理を行うことを特徴とする片面突合せ溶接におけ
   る終端割れ防止方法。