JPS6036859B2 - 加工片に肉盛溶接する装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属加工片の肉盛溶接（クラッディング）、
殊に溶接進行方向に対し横の方向へ傾斜している面を持
つ加工片の肉盛に関するものである。

サブマージドアーク溶接で溶接金属を溶着することによ
り各種の金属加工片に肉盛を行なうことは公知である。

棒状またはストリップ状の電極を多数並べた電極装置を
使えば１回のパスで可成り広い幅で肉盛りが行なえる。
そのような肉盛法の典型的な蓬用例としてはステンレス
鋼のような耐食合金で円筒状圧力容器の内面を覆うこと
があげられる。ところで、例えば圧力容器では円筒部と
半球形の頭部との間に壁版の厚さが変り内面が傾斜した
面を持つ場合がある。このような傾斜面は圧力容器の鞠
線に対して大略１０度の傾斜を有していて、その長さは
１５−２０センチ（６−８インチ）程度である。このよ
うな面に肉盛熔接を行なう際には、圧力容器をころの上
に乗せて回転させながら行なうのであるが、多くの圧力
容器ではそのサイズが大きいので、軸線を水平からかた
むかせて傾斜内面が水平となるようにすることは困難で
ある。従って、内面が傾斜しているままこれに肉盛溶接
を行なうことが必要なのである。肉盛溶接構造を超音波
で試験するためには、被覆後の内面が滑らかであること
が要求される。

このため多くの場合研磨することが必要となる。溶着金
属が凸凹であることは材料の費用を増すばかりでなく、
過剰分を取除く費用をも必要とする。従来の方法では、
溶融金属が傾斜面を流れるため１回のパスで形成される
各溶接ビードの幅は制限され、実際上前回のパスで溶着
された溶接ビードと実質的な重なりを持っていた。この
ことは重なり部分の材料のすべてを実質的に研削するこ
とを必要とする。さらに、この重なり部分では、母材に
溶着された部分とは異なった組成を持つものである。母
材による溶着部の希釈は、母材金属に直接凝着せしめた
部分のみにおいて生ずるのであって、重なり部分ではそ
のような希釈は生じない。溶融金属は電流に対して高い
抵抗を有するので、溶接金属が浅くなっている端部にお
いては母材の溶落ち（ｂｕｍｔｈｍｕ劫）を生じるよう
になり、その結果母材のアンダカツトを生じる。

このため不規則な溶接ビードの形成は制御することがで
きない。傾斜面において行われるサブマージドア−クク
ラッディング処理においては、溶接金属を一様に熔着せ
しめることは熔融金属領域に亘るフラックス負荷を斜め
にすることにより達成される。

熔接部の坂下側におけるフラックス負荷が大きいと、坂
上側におけるよりも大きい力を加えて、肉盛り中の面に
ほぼ平行な領域内に溶融金属を維持するのである。この
ことはフラックスシュートを溶接部の坂下側に配置して
、フラックスの自然流下の流れがこの変化するフラック
ス負荷を形成するようにすることにより達成されるか、
フラックス負荷の所望の変化を得るようにフラツクスを
押しやることにより達成される。本発明の目的は、坂上
側でアーク溶落ちがないようにして傾斜面に肉藤溶接し
、この結果得られた肉盛は肉盛り中の面にほぼ平行であ
り、溶着層間に過度の重なりがないようにすることであ
る。すなわち本発明は、溶接方向に対して横の方向にお
いて水平に対して傾けられた面を持つ加工片に肉盛熔接
するサブマージドアーク熔接法であって、電極と加工片
とを相対的に動かし、前記電極と前記加工片との間にア
ークを発生させ、前記加工片に溶接金属を溶着しこれに
より溶接場所の下流側に溶融綾薮溶着部の帯域が形成さ
れるようにする工程を包含するサブマージドアーク溶接
法において、前記熔接アークと前記溶融溶接溶着部をお
おうようにフラックスを置き、熔融金属の帯城に百つて
フラックス負荷をくし、ちがわせて帯城の坂上側よりも
坂下側に重いフラックス負荷とすることを特徴とする加
工片に肉盛溶接をするサブマージドアーク溶接法にある
。また本発明は、溶接進行方向に対し横方向に傾斜した
面を持つ加工片に肉盛溶接する装置において、電極と、
この電極と前記加工片とを相対的に動かす装置と、前記
電極と前記加工片との間に電気アークを生じさせて溶融
金属を前記電極の尾端側にフラックスを置く第１の装置
と、前記電極の尾端側にフラックスを置く第２の装置を
有し、前記第１の装置の中心線を前記電極の坂下側に配
置することにより前記溶融金属の帯城の坂下側のフラッ
クス負荷を重くしてなる、加工片に肉盛溶接する装置に
ある。

以下添付図面に例示した本発明の好適な実施例について
本発明を詳述する。

米国特許第４，０２７，１３５号明細書には金属加工片
のサブマージドアークストリツプクラツディングの装置
と方法とが開示されている。

この装置はフラックススブレーカと電磁極片とを包含し
、これらは溶融フラックス領域に隣接して配置されフラ
ックス溶融池を灘拝すべく振動せしめられている。この
ような部材を本発明においても使用するとよい。第３図
ないし第５図に示すように、加工片１０は水平から１０
度傾斜した面を持っている。

供給ロール１２（第１図）はストリップ電極１４を下方
へ動かす。この際電流が接触チップ１６を介して電極に
供給される。加工片１川ま矢印１８により示されるよう
に電極１４‘こ対し第１図において右方へ並進せしめら
れる。

この図面の左側は熔接ヘッドまたはストリップ供給装置
の先行端側を、右側は尾端側である。ァーク２０が電極
１４と加工片１０との間に発生し、これにより電極は溶
融され、溶融プール２２の形となって加工片に溶着され
、溶融金属帯城を形成し、場所２４に至って固化する。

溶融帯域では溶融フラックス２６と未溶融フラックス２
８とが上を覆う。禾熔融フラツクス帯域はアークを潜ら
すように先行端側にも存在する。第３図について見ると
、前に溶着されている溶接金属３２は新しく落着される
熔接金属２２の坂下側にある。

第１図および第４図において最も良く示されているよう
に、先行端フラックス案内部３４は自然流下により加工
片上にフラツクス３０を置く。

このフラックス案内部の中心線は電極１４の中心線の坂
下側に配置される。フラックスが自然安息角をとること
は、フラックスが加工片の移動方向に対して横方向にそ
の辺縁３６を外方へひろげることを意味する。フラツク
ス案内部の高さと位置とは、加工片１０の坂下側におい
てアークがフラツクスの中に潜るように定められている
。このフラックスの一部分は電極１４により消費される
が、フラックスの大部分は加工片の坂下側に残って、あ
とからつけ加えられたフラックスを支持したり、あるい
は電極を通過した後に同様のフラックスの堆積へ自然に
滝状に落ちる。このことは溶着された溶接金属の坂上側
に比して坂下側において大きくかつ重いフラックス負荷
となる不均等なフラックス負荷を形成することが判るで
あろう。第１図に示すように、尾端フラックス案内部４
０は、電極の尾端に配置されてフラツクスは図示のよう
に面４２へと前方に滝状に落下し、容積部分４４を形成
し、この容積部分は除去点まで加工片と共に運ばれる。
フラックス案内部４０もまた電極１４の中心線の坂下側
に位置し、フラックスの自然安息角は熔融帯域に亘つて
溶着された熔接金属の坂下側において増加する負荷を形
成する。

フラックス負荷の不均等を実質的に決定された範囲内で
変えることがそらせ板５川こより行なわれる。

加工片に沿って既に堆積されたフラックスを、このプラ
ウは坂下方向へ押し、これによりフラックス負荷不均等
の程度を変えるのである。このときフラックスはシュー
トから下方へ電極に向って流下すると同時に加工片と共
に電極から遠ギかつてゆく。この不均等なフラックス負
荷は溶融フラックスと溶融金属との坂下部分に大きい静
力学的な力を生じる。

従って坂上部分にはより低い静圧力を生ぜしめる。要求
される適当なくし、ちがし、量は溶融金属とフラックス
との相対密度の関数である。フラツクスは溶融金属より
軽いので、加工片の傾斜より著しく大きいくし、ちがし
、量が反対方向において必要とされる。フラックスの〈
し、ちがつた分布を得る別の方法を第５図に示す。

尾端フラックスシュート６４は低い方の端部に開〇を有
する。この開口は加工片１０から距離６６だけ離れてい
る。この距離６６は坂上側の距離６８より著しく大きい
。これら２つの場所における高さの差は安息角を超える
ことはできないが、フラックス負荷の不均等がフラック
ス案内部において確立されており、ここからフラツクス
が下方へ滝のように落ちる。そらせ坂の特別な寸法およ
び形状は、落着された溶接金属の密度と、フラックスの
密度とを包含する変数に従って選ばれまた変更されねば
ならない。

傾斜面の傾斜角度や熔接速度もひとつのファクターであ
ろう。比較実験の結果を第６図から第９図に示す。

これらの図において、加工片７０は肉盛溶接の進行方向
に対して横の方向に１０度の角度で据えられた。加工片
には坂下側から次々に一連のストリンガビード７２が肉
盛形成される。厚さ０．６４肋（０．０２５インチ）で
幅２５．４ミリ（１インチ）のストリップがタイプ３０
４のステンレス鋼の肉盛に用いられた。第６図はフラッ
クス負荷を均等とする先行技術の方法による結果を示し
ている。第７図は米国特許第４，０２７，１３５号の方
法を用い、フラックス負荷は均等としたときに得られた
ビード７４の形を示している。

この米国特許の教示に従う溶融フラックスの隔離は溶着
ビードの幅を広げることを可能にするが、この綾着ビー
ドの孤立化の傾向は残っている。第８図は本発明によっ
て〈し、ちがし、フラツクス負荷を用いてはいるが、電
磁石は使用しないで溶着されたビード７６の形を示して
いる。第９図は本発明による〈し、ちがし、フラックス
負荷と脈動的に励磁した電磁石とを使用して得られたビ
ード７８の形を示している。この実験を行うときにはフ
ラックスは溶接溶着部の幅を横過って圧力差を生じさせ
るように制御して溶接アークに供給された。このことは
、フラツクスシュートにより綾着部の頂部側から下部へ
フラックスをそらせて、上側におけるアークを保護する
ように最小負荷だけを残すようにすることにより達成さ
れた。溶接条件は、５５０Ａ、２８０Ｖ、直流逆極性、
進行速度２５０側／分（１０インチ／分）であった。溶
接は２５肌（１インチ）ピッチで行われ、肉盛厚さ４．
８肋（３／１６インチ）であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は長手方向における溶接電極に対する２つのフラ
ックス案内部の配置を示す側面図、第２図は２つのフラ
ックス案内部を示す平面図、第３図は尾端フラックス案
内部だけを示す端部側面図、第４図は先行端フラックス
案内部だけを示す縦断面図、第５図は尾端フラックス案
内部の別の配置を示す側面図、第６図は先行技術の方法
による溶着された溶接金属の断面図、第７図は米国特許
第４，０２７，１３５号記載の電磁石を使用した先行技
術の方法による溶接金属の断面図、第８図は電磁石なし
でくし、ちがし、フラックス負荷を使用した肉盛作業の
結果を示す断面図、および第９図はくし・ちがし・フラ
ックス負荷と電磁石とを使用した結果を示す断面図であ
る。 １０・・・・・・加工片、１２・・・・・・供給ロール
、１４・・・・・・ストリップ電極、１６・・…・接触
チップ、２０・・・・・・アーク、２２・・・・・・熔
融池、２６・・・・・・溶融フラツクス、２８・・…・
未溶融フラックス、３０・・…・フラックス、３２…・
・・溶接金属、３４・・・・・・先行端フラックス案内
部、４０・・・・・・尾端フラックス案内部、５０・・
…・そらせ板、６４・・・・・・尾端フラックスシュー
ト、７０・・・・・・加工片、７２，７４，７６，７８
””“ビード。 鎌１図 第２図 競う図 努４図 ※５図 沫６図 ※７図 ＊８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶接方向に対して横の方向において水平に対して傾
   けられた面を持つ加工片に肉盛溶接するサブマージドア
   ーク溶接法であつて、電極と加工片とを相対的に動かし
   、前記電極と前記加工片との間にアークを発生させ、前
   記加工片に溶接金属を溶着しこれにより溶接場所の下流
   側に溶融溶接溶着部の帯域が形成されるようにする工程
   を包含するサブマージドアーク溶接法において、前記溶
   接アークと前記溶融溶接溶着部をおおうようにフラツク
   スを置き、溶融金属の帯域に亘つてフクツラクス負荷を
   くいちがわせて帯域の坂上側よりも坂下側に重いフラツ
   クス負荷とすることを特徴とする加工片に肉盛溶接をす
   るサブマージドアーク溶接法。 ２ 溶接進行方向に対し横方向に傾斜した面を持つ加工
   片に肉盛溶接する装置において、電極と、この電極と前
   記加工片とを相対的に動かす装置と前記電極と前記加工
   片との間に電気アークを生じさせて溶融金属を前記電極
   の尾端側に形成させる装置と、前記電極の先行端側にフ
   ラツクスを置く第１の装置と、前記電極の尾端側にフラ
   ツクスを置く第２の装置を有し、前記第１の装置の中心
   線を前記電極の坂下側に配置することにより前記溶融金
   属の帯域の坂下側のフラツクス負荷を重くしてなる、加
   工片に肉盛溶接する装置。 ３ 前記第２の装置の中心線を前記電極の坂下側に配置
   することにより前記溶融金属帯域の坂下側のフラツクス
   負荷を重くしてなる特許請求の範囲第２項記載の、加工
   片に肉盛溶接する装置。