JPS6044189A - エレクトロスラグ溶接又は肉盛中に溶接プ−ル表面レベルを制御する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的にはエレクトロスラグプロセス制御に
関するものであシ、より詳しくは、エレクトロスラグ溶
接又は肉盛中に溶接プール表面のレベルを制御する方法
に関するものである。

本発明は、直線又は環状の溶接シームのエレクトロスラ
グ溶接又は肉盛での自動化に適用される。

エレクトロスラグ溶接又は肉盛中に溶融金属プールのレ
ベルを制御する公知の方法においては、モニター信号が
溶融金属プールレベルの非接触誘導ピックアップから制
御ブロックへ送られる（例えば、ソ連発明者証第３７６
，０１３号、Ｃ１，Ｇｏｌｆ２３／２６、参照）。

上記ピックアップの作動原理は、導電性非磁性媒体、す
なわち、溶融金属プールに誘導されるうず電流によって
ピックアップの磁界がひずむことにあって、この溶融金
属プールのレベルが制御されるものである。ピックアッ
プはＥ−タイグ磁心上に配列されかつスライダー内へ組
込まれている。

溶融金属プールのレベルについて知らせるモニター信号
としては、スラグ浴中および溶融金属プール中での磁束
の間の差異の結果としてＥ−タイグ磁心の中央脚鉄の読
例月し巻線に誘導された起電力が用いられる。

上記ピックアップは製作することが本来むずかしく、小
さな溶接プールではこのようなピックアップを溶接鋳型
手段内へ組込むことは特にできない。加えて、溶接電流
はピックアップの磁界に影響を及ぼす電磁界を形成する
。

エレクトロスラグ溶接中に溶融金属浴のレベルを制御す
る別の方法が知られておシ、この方法ではモニター信号
がスラグ浴内に沈められたグローブから発せられて制御
ブロックへ送られる（ｎ、ｇ。

Ｐａｔｏｎ　ａｎｄ　Ｖ、に＊　Ｌｅｂｅｄｅｖ著；Ｖ
″Ｅｌｅｋｔｒｏｏｂｏｒｕｄｏｖａｎｉｅｄｌｙａ　
ｄｕｇｏｖｏｉ　ｉ　５ｈｌａｋｏｖｏｉ　５ｖａｒｋ
ｌ”か嘩・エレクトロスラグ溶接用電気設備・＝　ｒ　
ｉｎ　Ｒｕ５ｓｉａｎ　＊　ｔｈｅＭａｓｈｉｎｏｓｔ
ｒｏｅｎｉｅ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、　Ｍｏｓｃｏｗ
　ｔ　１９６６＋ｐｐ１２６−１２７参照）。

グローブがスライダー内に組込まれかつチョークを経由
して電源に接続されている。溶融金属プールの上昇中に
スライダーが浴接速度より大きな速度にて周期的に動か
される。電気回路の開部：グローブ・・・スラグ浴・・
・溶融金属プールでの電圧降下がここではモニター信号
として用いられる。グローブでのこの電圧降下はプロー
ブ端部から溶融金属プールまでの距離に依存している。

電圧降下は基準電圧と比較され、これら電圧の差異がエ
レクトロスラグ溶接装置を動かすのに適する電動機に配
線接続された増幅器へ送られる。

最も簡単でアシ、この方法はエレクトロスラグ溶接およ
び肉盛の両方で比較的小さな溶接プールの也るエレクト
ロラグ浴接ｆｏセスに好ｔＬい。

今日広く使用されている水冷銅グローブはスラグコート
（凝固したスラグ層）で短われがちであシ、なぜならば
ほとんどの溶接フラックスの融点は銅の融点よシも５０
ないし２００℃高いからである。スラグコートの存在が
プローブでの電圧降下とｆｏ−グ端部から溶接プール表
面までの距離との間の安定な相関関係全確立することを
不可能にして、したがって溶融金属プールのレベルにつ
いてのモニター信号の信頼性が低い〇 グローブにタングステンのような劇大金鵜の水冷されな
い棒を用いるときは、スラグコートはプローブ上には形
成されない。この場合にもがかわらず、グローブでの電
圧降下とプローブ端部がら溶融プール表面までの距離と
の間の安定な相関関係がないために、溶融金属プールの
レベルについての信頼できるモニター信号を得ることが
同様にできない。時には、プローブが溶融金属表面から
かなシ離れたときでさえも、モニター信号がプローグに
誘導される。

溶接プールレベルについての信頼できない情報はエレク
トロスラグ溶接および肉盛プロセスの自動化を妨げ、概
して欠陥溶接シームの結果になる。

したがって、本発明の目的は、高められた鞘°度の制御
でエレクトロスラグ溶接又は肉盛中忙溶接フールのレベ
ルを制御する方法を提供することである。

この目的が、プローブからのモニター信号が制御ブロッ
クへ送られるようになっているエレクトロスラグ溶接又
は肉盛中に溶接プール表面のレベルを制御する方法にお
いて、本発明によると、スラグ浴を溶接電流が流れるこ
とによって回路の開部：ゾローブ・・・溶融金属ノール
にて誘導される電位をモニター信号として使用し、これ
によってグローブ端部に対する溶融金属プールのレベル
についての情報を得るエレクトロスラグ溶接又は肉盛中
に溶接プール表面のレベルを制御 って達成される。

エレクトロスラグ溶接又は肉盛中にｄ接プールのレベル
を制御するこの方法は、組立−Ｃが簡単でかつ操作が容
易な装置を使用して行なえる。したがって、溶接プール
表面モニター信号の信頼性が非常に改善される。

本発明のこれらおよびその他の巨的並びに伴う利点が添
伺図面に関連した下記のより詳しい説明からより十分に
明らかになるであろう。

本発明に係るエレクトロスラグ溶接又は肉盛中に浴接ゾ
ール表＠を制御する方法を明瞭のために紀１図ないし第
４図に図示したこの方法を実施する装置と関連して以下
に説明する。

エレクトロスラグ溶接又は肉盛中の浴接ゾール表面のレ
ベルを制御する装置はエミッタホロワ２に接続されたプ
ローグ１（第１図および第２図）を含んでなムこのエミ
ッタホロワ２の出力端子が制御ブロック４に接続された
増幅器３に配線接続されている。

第１図に示した装置の態様例ではプローブ１はＭ接シー
ム６の縦変位可能でスラグ浴７又は耐融金属ゾール８に
沿ったスライダー５内に組込まれており、これらスラグ
浴および金属プールはエレク）ｏスラグ溶接又は肉盛中
に形成されている。

第２図に図示した装置の別の態様例ではプローグ１はエ
ミッタホロワ２に接続された被溶接加工片１０に装着可
能な−）　、’ｉ’、−（細長い小片）９内に組込まれ
ている。

再び第１図を参照して、エレクトロスラグ溶接を行なう
ための消耗電極１２を有する溶接チップを１１で示し、
このことは本発明の主題ではない。

溶接チップ１１は端子で図面に示した電鯨１３に接続さ
れ、そして電源は溶接シーム６およびエミッタホロワ２
に接続・されている。

第２図にエレクトロスラグ溶接又は肉盛用装置の非消耗
電極１５付溶接チツプ１４を示し、このことは同様に本
発明の主題ではない。溶接チップ１４は電源１３に接続
され、そして電源は加工片１０上に溶接シームを形成す
るだめの銅鋳型板１６に配線接続されている。ストリッ
プ９はｔ台融金鵜プール１９と接触しているスラグ浴１
８を包囲するのに適合するようになっている。

本発明に係るエレクトロスラグ直接又は肉盛中に溶融金
属プールのレベルをｔｉｉｌｌ佃１する方法は、スラグ
浴７又は１８内に沈められたプローグ１からのプローグ
１と溶融金属１谷８又は１９との間に生じかつスラグを
通過する溶接電流から起こる電位の形でのモニター信号
が制御ブロック４（第１図又は第２図）へ送られ、この
ことによってプローブ１の末端に対する溶融金属浴８又
は１９のレベルについて判断することができることにあ
る。

出力電圧Ｕ（第３１図）ｆ有する電源１３に酊接チソゾ
１　］、　（第１１図が接続されたときに、回路：電極
１２（第１図戸・・抵抗Ｒ１（第３図）を有するスラグ
浴７・・抵抗Ｒ２（第３図）奮有する６コ融金属プール
８（第１図）での電極１２を電流Ｉが流れる。それとと
もに、スラグ浴７内に沈められかつスライダー５から電
気的に絶縁されたプローブ１（第１図）内に一電位Ｕ！
が誘導され、この電位は距離ｔが減少するにつれて単調
に減少する傾向がある。この法則は、電位ＩＪｚ　（第
３図）の形でモニター信号′ｆ６：得るための基礎とし
て用いられ、この電位Ｕ２はプローブ１（第１図）から
浴融金属ゾール８壕でのある距離１１に対応している。

電位Ｕ２の値は、溶接電流Ｉの流れから生じるｆｏ−ブ
ト・・・スラグ浴７・・・溶融金椙浴８での、抵抗ΔＲ
＋　（一部分のスラグの抵抗）およびＲ２間の電圧降下
に対応する。

この溶接電流Ｉの値は次式によって決められ、Ｉ　＝　
（１） Ｚ＋Ｒ１十Ｒ２ 式中Ｕは電源１３の電圧であり、および２は外部回路の
インピーダンスである。

以下、ｉ；、ｉＵ モニター信号の値は次式かられかる。

Ｕ　２　＝Ｉ　（Ｒ２＋３８重　）　（２）第３図から
れかるように、スラグコートの抵抗ｒは実際にはモニタ
ー信号の測定回路での付加抵抗である。したがって、抵
抗はモニター信号の値、すなわち、電位Ｕ２に影響を与
えないので、式（２）に含まれていない。それにもかか
わらず、スラグコートの抵抗ｒはＵ２の値の測定精度に
影響を及ぼすかもしれない。測定誤差を最小にするため
に、スラグコートの値ｒよりもはるかに大きな値の伺加
抵抗Ｒ３が回路に接続される。

この場合に、Ｕ２　＝　ｉｒ十ｉＲｓ　（３）式中ｌは
回路ニゲローブト・・スラグ浴７・・・溶融金属ゾール
８・・・抵抗Ｒ３を流れる電流である。

次に、Ｒｓ＞＞とのとき、ΔＵ２−ｒ＜＜　ｉＲ３式中
ΔＵ２は電位Ｕ２の測定誤差であυ、このことは誤差が
十分に無視されるであろうｅｌと小さいことを意味する
。まさにスラグライニングのないことがモニター信号Ｕ
２に影響を及はさないであろうことはもっともである。

本発明の方法を実施するだめの装置においてエミッタホ
ロワ２（第１図）および増幅器３が抵抗Ｒ５として使用
される。

本発明の方法を行なうための装置の操作を以下に述べる
ことで方法の特質がより十分に理解される。

エレクトロスラグ溶接又は肉盛中に溶加金属、すなわち
、消耗電極１２がスラグ浴７（第１図）へ送られて、こ
の消耗電極が俗解して溶融金属フ０−ル８を形成し、こ
の耐融金属が凝固して溶接シーム６を形成する。

スラグ浴７中に沈めたプローブ１に電位Ｕ１が生じ、こ
の電位は溶融金属プールのレベルが上昇するにつれて減
少し、そして距離ｔｌ工より小さくなってプローグ１が
溶融金属プール８と接触するときにゼロになる。実施例
として、グローブ１と溶融金属プール８との間の距離が
１咽でおるときに、モニター信号Ｕ２が２００　ｍＶに
達する。

溶融金属ゾール８のレベルが上昇してプローグ１に近ず
くと、電位［１１が電位Ｕ２に等しくなるまで降下し、
そして電位Ｕ２はその値でモニター信号の値に等しい。

モニター信号はグローブ１７５為らエミッタホロワ２お
よび増幅器を軽油して制御ブロック４に伝達され、この
制御ブロックが溶融金属プール８の上昇速度よりも大き
な速度にて変位させるようにスライダー５を動かす機構
（図示せず）を働かせる。

グローブ１の端部から浴融金属フ０−ル８までの距離が
増加するにつれて、電位もまたその値が増大し、そして
、電位がモニター信号の値より太きいときに、制御ブロ
ック４がスライダー５を動力≧す機構を働かないようし
、その後に上述したサイクルが勧められる。

本発明に係る方法を実施するための装置の別の態様例が
第２図に図示でれておシ、この装置が次のように働く。

加工片１０（第２図）のエレクトロスラグ溶接又は肉盛
中に溶削１金属プール１９が溶接シームの形成につれて
上昇するように形成され、このａニＩ金属プールはスラ
グ浴を上方に押し上げる。溶接シーム１７の端部にてス
トリップ９内に組込まれたブローｆ１はスラグ浴１８内
に沈められるようになる。それとともに電位Ｕ１≧２ｖ
が銹導され、これは溶融金属プール１９がグローブ１に
近ずくにつれて減少して、例えば２００　ｍＶの値に達
し、このために制御ブロック４が調枯され、この値が現
実にモニター信号Ｕ２である。

溶融金属プール１９（第４図）が被溶接加工片１０の上
端に達したときに、グローブ１の端部と溶融金属ゾール
１９の表面との間の距離がモニター信号に等しい電位Ｕ
２に対応するｔｌになる。

その後に、モニター信号が工゛ミッタホロワ２および増
幅器３を経由して制御ブＯ−）り４へ送られる。

制御ブロック４は消耗電極を動かす機構（図示せず）を
働かないようにして、エレクトロスラグプロセスを非消
耗電極１５による溶融金属プール１９の加熱に切換え、
溶接シームに引は巣が発生するのを防止する。

エレクトロスラグ溶接又は肉盛中に溶接プール表面レベ
ルを制御する方法は、溶融金属プールのレベルについて
の情報の信頼性を高めるのを可能にする。この方法が構
成の簡単なかつ操作の容易な装置によって行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るエレクトロスラグ溶接又は肉盛
中に溶接プール表面レベルを制御する方法を実施する装
置の概略図であシ、 第２図は、本発明に係るエレクトロスラグ酸液又は肉盛
中に溶接プール表面レベルを制御する方法を実施する装
置の別の好ましい態様例の概略図であシ、 第３図は、第１図に図示した装置の回路図であり、およ
び、 第４図は第２図中の部分Ａの拡大図である。 １・・・ゾ占−ゾ、２・・・エミッタホロワ、３・・・
増幅器、４・・・制御ブロック、５・・・スライダー、
６・・・溶接シーム、７・・・スラグ浴、８・・・溶融
金属浴、９・・・ストリップ、１０・・・加工片、１１
・・・Ｕ接チッゾ、１２・・・消耗電極、１３・・・１
に源、１４・・・直接チップ、１５・・・非消耗電極、
１６・・・銅ｆｌ’Ｊ型板、１７・・・７ｔｆｌ装シー
ム、１８・・・スラグ浴、１９・・・溶融金５−ｙ−ル
。 特許出願人 パレリイ　コンスタンチノビチ　パルディキン（外５名
） 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士西舘和之 弁理士内田幸男 弁理士　山　口　昭　之 弁理士西山雅也 １ ｆ／１，５′ ＥＺ 第１頁の続き ０発　明　者　イバン　イバノビチ シトニコフ ０発　明　者　ゲオルギイ　テイホノ ビチ　ポクロブスキイ ０発　明　者　アナトリイ　アレエク セエビチ　シャラエフ ０発　明　者　アナトリイ　ヤコブレ ビチ　ラビノビチ ０発　明　者　ブラデイミル　アレエ クセエビチ　カムバロ フ ■出　願　人　ゲオルギイ　テイホノ ビチ　ポクロブスキイ ＠出願　人　アナトリイ　アレエク セエビチ　シャラエフ ＠出　願　人　アナトリイ　ヤコブレ ビチ　ラビノビチ ０出　願　人　ブラデイミル　アレエ クセエビチ　カムバロ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、プローブ（１）からのモニター信号が制御ブロック
   ４に送られるようになっているエレクトロスラグ溶接又
   は肉盛中に溶接プール表面のレベルを制御する方法にお
   いて、スラグ浴（８）を溶接電流が流れることによって
   回路の開部：プＯ−ブ（１）・・・溶融金属プール（８
   ）にて誘導される電位（Ｕ２）が前記モニター信号とし
   て使用され、これによって前記グローブ（１）の端部に
   対する前記浴融金属プール（８）のレベルについての情
   報が得られることを特徴とするエレクトロスラグ溶接又
   は肉盛中に溶接プール表面のレベルを制御する方法。　
   ・