JPS6037191Y2 - 溶接用摺動式当金 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、下向き〜上向きの各溶接姿勢に適合できる溶
接用摺動式当金に関するものであり、特に傾斜した溶接
継手に適用される当金に関するものである。

傾斜継手の代表的なものとしては、固定管の突合わせ周
継手があるが、この場合は鉛直線に対する傾斜角が順次
変化しており、特に管の内側からエレクトロスラグ溶接
やエレクトロガスアーク溶接を行なう場合は、種々の困
難に遭遇する。

即ち鋼管を、例えば上水道管として敷設する場合は、一
般に埋設配管法が採用される。

ところが埋設配管の場合には、掘削地内で管体を突合せ
ながら現場溶接を行なうから、外周側から溶接装置類を
適用することができず、管内に溶接装置を持込み内面側
から片面１層溶接するのが通例になっている。

この場合開先裏側、即ち管の外周側には固定式の当金を
当てがい、開先表側、即ち管の内周側に摺動式当金を当
接し、溶融金属の垂れ落ちを防止しながらエレクトロス
ラグ又はエレクトロガスアーク溶接等を行なっている。

第１図はこの様な上進溶接における時系列的な変化を示
す概念図で、矢印は溶接進行方向を示す。

図中、１は開先、２は固定式当金、３は摺動式当金、４
は溶接トーチ、５は溶融プール、６はアークを示し、各
プール５の湯面位置に応じて、夫々イ、口、ハとする。

エレクトロガスアーク溶接では、溶接トーチ４が略垂直
方向を向く場合（第１図の口に相当）、アーク６は湯面
に対してほぼ垂直に発生するが、イやへの如くトーチ４
が湯面に対して傾斜しているときは、アーク６も傾斜し
て発生し、溶込みの過大部や不足部を生じ易い。

例えばイの位置は下向き傾斜姿勢溶接の場合であり、詳
細図は第２図に示す通りであるが、溶接用ワイヤ８の溶
融プール５に対する挿入方向が摺動式当金３に向かう方
向であるから、アーク熱は主として該当金３側に及ぶ。

即ち（１）高温のアーク柱と溶滴が、主として開先の表
側へ向かって発生し、（２）高温の溶融金属と溶融スラ
グが矢印の如く当金３方向へ流れ、開先表面側の母材を
洗うが、（３）開先の底側では溶融金属の凝固が早く進
行してデポの先行を招き易い、等の現象が起こる結果、
（Ｉ）開先表側では母材の溶込みが異常に大きくなり、
アンダーカットが発生し、（■）他方開先底部側では、
母材の溶込みが不足気味で、オーバーラツプを生じ易い
。

これらに対しへの位置では全く逆の現象を生じ、やはり
不良継手を形成する。

尚本明細書では、便宜上口の位置を立向き、への位置を
上向きと称すことにする。

又図中の９ａは冷却水導入路、９ｂは同排出路、１０は
シールドガス供給路である。

この様な溶込み不均一に対する改良手段としては、既に
特開昭５０−１１２２４６号や同５３−１４０２５吋等
を提案し、磁界を利用してアークを真下向きに偏向させ
る技術を確立している。

これにより、第１図における中心角θ≦１５０度の領域
では、上記の様な溶は込み上の不都合無しにエレクトロ
ガスアーク溶接を行なうことができ、その高能率性を十
二分に享受している。

しかし下向き傾斜姿勢におけるアンダーカットの発生に
対しては完全な対応ができておらず、更に検討を行なう
必要があった。

本考案はこれらの改良を四指してなされたもので、当金
の摺動方向に沿って形成される溶接ビード形成溝の両側
に、それより浅い溶融スラグ逃し溝を形成し、該逃し溝
の溝幅を、逃し溝の全長又は一部長さの間に亘って徐々
に縮小してなる摺動式当金を提供するに至り、溶接姿勢
が第１図の如く連続的に変動する様な場合であっても、
全溶接線に亘って均一で且つアンダーカットのない溶接
ビードが提供されることになった。

一般にエレクトロガスアーク溶接においては、摺動式当
金とトーチとの距離（溶接線方向）は、溶接姿勢の如何
を問わずほぼ一定であり、このことは第１図における当
金３とトーチ４の相対位置関係にも表われている。

又ワイヤエクステンションについてもほぼ一定に保たれ
ている。

従って摺動式当金とワイヤ先端若しくはアーク柱との距
離（溶接線方向）も溶接姿勢によらずほとんど変化しな
い。

一方溶接プール液面は略水平になろうとするため、液面
と摺動当金との角度は、第１図に見られる如く姿勢の変
化に応じて変化している。

従って第１図の当金３についてみると、溶融プール５と
接する部分をクロスハツチングで示した如く、溶接姿勢
が下向きイー立向き口→上向きへの順に変化するのに応
じて、上記クロスハツチング部も徐々に上方へ移動（変
化）している。

第３゜４図はこれらの状況を更に詳細に示したもので、
第３図は第１図イに対応する下向き姿勢の断面図、第４
図は第１図へに対応する上向き姿勢の断面図を示し、夫
々において１１はシールドガス案内部、１２は溶接ビー
ド形成溝である。

即ち第３図の姿勢では、溶融プール５は主として当金３
の下方側で保持されると共に、溶融スラグはＡで示す位
置（即ち当金３のほぼ中央部）に集中するから、このス
ラグを除去する様な工夫を構じないときは、上記のアン
ダーカットが発生する。

他方第４図の姿勢では、溶融プール５は主として当金３
の上方側で保持されると共に、溶融スラグはＢで示す位
置に集中するから、当金３にスラグを逃がさせる様な工
夫を生じる必要はない。

この様なところから、第１図で述べた様な周継手を連続
的に上進溶接するに当っては、下向き姿勢の部分と上向
き姿勢の部分で、摺動式当金の役割に変化があることを
つきとめた。

即ち溶接ビードの形状を整える為の溶接ビード形成溝に
ついては、当金の摺動方向に対してほぼ一定形状に形成
する必要があるが、当金の下方側ではスラグ逃し溝を形
成することが必要であり、この必要性は当金の上方側へ
行くにつれて次第に薄くなるということが判った。

その為本考案では、溶接ビード形成溝の両側に溶融スラ
グ逃し溝を形成すると共に、該逃し溝の溝幅を、その全
長又は一部長さの間に亘って徐々に縮小させるとの構成
を採用するに至った。

第５図は上記要件を満足する当金を溶融プール側から見
た正面図、第６図は一部破断側面図、第７図は底面図で
あり、第８〜１０図は第５図において■−■線、ＩＸ−
ＩＸ線及びＸ−Ｘ線から見た断面図である。

これらの図において、１３は溶融スラグ逃し溝であり、
本図例では、最下端部から中央部にかけてほぼ同一幅と
し、その後略３ハ高さの位置に至る迄の間でその幅を徐
々に縮小させ、遂には消滅させている。

但し必要であれば、最下端部から溝幅の縮小を開始した
り、最上端部に至る迄溝を存続せしめたりすることもで
きる。

又、溝幅の縮小の度合は第５図では直線状になっている
が曲線状でもよい。

同図では溝１３の深さに変化をつけていないが、溶融ス
ラグの量が多いときには下方側を深くし、溝幅の縮小と
共に順次浅くしていくこともてきる。

即ち、下方側は溶融スラグの逃し能力を高め、上方側に
至るにつれてその能力を少なくする様な構成を採用する
ものである限り、上記の縮小経過が連続的（テーパ状）
であれ、階段的であれ、本考案の構成を満足する。

本考案の構成は上記の通りであるから、以下要約する様
な効果が得られる。

（１）溶接姿勢が下向−立向き→上向きて順次変化する
様な溶接線に適用した場合、下向き姿勢ではスラグの逃
し効果が大きくてアンダーカットの発生を防止すること
ができ、全姿勢に亘って良好な継手が得られる。

（２）従って姿勢変更のない様な溶接線に適用しても、
夫々の姿勢に応じたスラグ逃し機能を示すことができ、
汎用性は極めて高い。

（３）ビード形状自体は一定幅で形成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は周継手の概念を時系列的に示す概念図、第２図
はその一部を示す詳細図、第３，４図は各姿勢における
溶融プールの状況を示す要部破断々面図、第５図は本考
案の当金を示す正面図、第６図は一部破断側面図、第７
図は底面図、第８〜１０図は断面図である。 ３・・・・・・摺動式当金、５・・・・・・溶融プール
、１２・・・・・・溶接ビード形成溝、１３・・・・・
・溶融スラグ逃し溝。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 （↑）被溶接母材表面に沿って摺動する当金であって、
   該当金の摺動方向にほぼ同一幅で形成される溶接ビード
   形成溝の両側に、それより浅い溶融スラグ逃し溝を形成
   すると共に、該逃し溝の溝幅を、逃し溝の全長又は一部
   長さの間に亘って徐々に縮小させてなるものであること
   を特徴とする溶接用摺動式当金。 （２）実用新案登録請求の範囲第１項において、逃し溝
   の溝幅を当金の中央部から一方側端部に向けて徐々に狭
   くなる様に変化させ、当金の一方側端末部においては逃
   し溝が存在しない様に構成した当金。 （３）実用新案登録請求の範囲第１又は２項において、
   逃し溝の溝幅が狭くなる側の当金端部に、シールドガス
   吹出口を併設してなる当金。 （４）実用新案登録請求の範囲第１，２又は３項におい
   て、溶融金属プールの液面と当金との接触角が、溶接の
   進行につれて変動する様な溶接継手部に適用される当金
   。