JPS6055236B2 - 非鉄合金の補修溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非鉄合金製物品の欠陥部を補修溶接する方法
に関し、特に該補修溶接において発生し易い割れや変形
を防止できる様に改善した非鉄合金の補修溶接方法に関
するものである。

従来、例えは非鉄合金の溶接母材に割れ、溶接不良、
オーバーラップ、ピット、ブローホール、スラグ巻込み
等の溶接欠陥個所が発見された時には、必要に応じてそ
の欠陥個所をはつつて除去し、その欠陥除去あとに再び
欠陥が発生しない様に配慮しながら山盛溶接を施こすい
わゆる補修溶接が行なわれている。

他方非鉄合金鋳物特にアルミニウム合金係、マグネシウ
ム合金系及び銅合金系鋳物等においては、表面欠陥、樹
脂状晶間収縮、ガスポロシテイ、亀裂、変形等の欠陥個
所を除去した後溶接によつて容易に補修することが行な
われている。 第１、２図は従来の非鉄合金鋳物の２つ
の山盛溶接方法を例示する説明図であつて、第１図は母
材Ｂの裏側まで貫通しない程度の欠陥部Ａをはつて母材
の裏側まで貫通しない開先部Ｃを設けた例を示し、第２
図は母材Ｂの裏まで達する欠陥部Ａをはつつて母材の裏
側まで貫通した開先部Ｃ’を設けた例を示している。

即ち第１図では欠陥部Ａがさほど深くはなく母材Ｂを貫
通する程はつらくても補修可能な場合に用いられる補修
溶接方法であり、第２図は欠陥部Ａがかなり深くてはつ
り開先部Ｃ’が母材Ｂの表裏両面にまたがつており、例
えば埋め板や裏当材等を用いて補修溶接しなければなら
ない。しかるに非鉄合金は、加熱状態における周囲の拘
束が強いと概して割れやすく、又クレータ割れやミクロ
シユリンケージキヤビテイ等が発生しやすくしかも融点
が低いという特性を有している。非鉄合金中で最も需要
度の高いアルミニウム合金もマグネシウｌ、合金もこの
範鴫に属しているので山盛溶接条件の選定についてはか
なり慎重な配慮を払う必要がある。これらを母材として
第１図の様な開先部Ｃを設けようとする場合、欠陥部Ａ
を完全に除去する必要性からどうしてもはつり部分が増
える傾向になり、開先底部Ｄの厚さｄは一般にかなり薄
めになり勝ちである。その為開先部Ｃに山盛溶接を行な
つたときの溶接熱は肉厚方向へ十分逃げることができず
薄めの該開先底部Ｄに集中して高熱され−Ｃ局部的な過
熱保持状態となりこの部分が割れ開口応力に抗すること
ができなくなるので、この部分を中心として割れと変形
が発生することになる。即ち割れは開先底部Ｄの母材熱
影響部に端を発して裏面Ｅに割れとして現われたり、溶
接部境界に小さな割れとして現われ、場合によつては更
に小さな欠陥としてミクロシユリンケージ群を生じるこ
とがある。一方変形は開先部Ｃの裏面Ｅに現われ易く、
例えば第３図はその一例である。即ち図面は第１図の方
法に従つて補修溶接したときの変形例であるが、開先底
部Ｄの熱履歴（過熱後の収縮）によつて裏面Ｅ″の様な
凹みが発生している。今一つの方法がある第２図の場合
において貫通開先部Ｃ″を肉盛溶接て埋めて行くにあた
つては貫通開先部Ｃ″の底部を埋める必要がある為に開
先部Ｃ″の底部を第１層肉盛溶接で埋めていき、逐次貫
通部を小さくしていくが最終部では穴埋め溶接をしなけ
ればならず、この部分は凝固する時に開先部Ｃ″の周囲
からの強い拘束を受け且つ溶接熱の逃げる方向が周方向
に限られ更に第１層肉盛部自身の肉厚が小さいので割れ
やすい条件が重なつて肉盛溶接部又は母材Ｂとの境界等
に割れが生じる。

又２層目以後の肉盛溶接については第１図に示した肉盛
法と同様の条件となるので、第１図に関して述べた様な
割れや変形に見舞われるという問題がある。即ち以上述
べた様に非鉄合金製物品の溶接や鋳造の手直しとして不
可欠な補修溶接において発生するこれらの割れや変形の
発生防止は、非鉄合金母材の活用の点から是非解決され
なければならない大きな課題であつた。

本発明は以上の様な事情に着眼してなされたものであつ
て、上記課題を解決すると共に非鉄合金の鋳造や溶接欠
陥等の補修溶接にあたつて肉盛り溶接部及びその周辺母
材に割れや変形が発生しない新規な非鉄合金の補修溶接
を提供しようとするものである。

即ち上記目的を達成し得た本発明の構成とは、非鉄合金
製物品の欠陥部をはつつて開先部を形成し補修溶接を行
なう方法であつて、開先部を肉盛溶接する前に前記欠陥
部位置に対応する母材の裏面側に前記開先部よりも広め
の肉盛溶接を施こすことを要旨とするものである。

以下実施例を示す図面に基づいて本発明の構成および作
用効果を具体的に説明するが、下記実施例は一具体例に
すぎず、もとより前・後記の趣旨に徴して種々設計を変
更することは、いずれも本発明の技術範囲に含まれてい
る。

第４図及び第５ａ，ｂ，ｃ図は本発明方法を例示する説
ＶＪ！Ｙ３，図てある。

第４図は欠陥部Ａを有する非鉄合金製母材Ｂに補修溶接
を施すに際して、前記従来の補修溶接方法の様に、欠陥
部Ａをはつつて開先部を形成し該開先部を肉盛溶接する
に先立つてまず欠陥部Ａの位置に対応する母材Ｂの裏面
Ｅ側に適当厚さの肉盛溶接１を行なつた状態を示してい
る。該肉盛溶接１を設けることは発明の最も重要なポイ
ントをなす工程であつて、詳細は後述するが肉盛溶接１
の広さは後で前記欠陥部Ａをはつり取つて設けられる開
先部Ｃを十分カバーできる広さが必要でありその位置も
該開先部の位置と対応させた位置でなければならない。
一方肉盛溶接１の形は欠陥部Ａのはつり形状に応じて種
々変化するが代表的な例として以下夫々丸形の場合につ
いて説明する。尚肉盛溶接１の形成ははつり前に行なう
のが放熱の均一性という観点から特に好まれる。第５ａ
，ｂ，ｃ図は第４図における欠陥部Ａの程度がさほど深
くなり、母材Ｂを貫通するほどはつらなくても補修可能
な場合の補修溶接方法の手順を示しており夫々第５ａ図
は欠陥部Ａをはつつて開先部Ｃを設けた状態、第５ｂ図
は該開先部Ｃに肉盛溶接２を行なつた状態及び第５ｃ図
は仕上がり状態を示している。第５図ａは裏面Ｅに肉盛
溶接１を施して第４図の状態にしてから母材Ｂの欠陥部
Ａをはつつて開先部Ｃ″を形成した状態を示す。この場
合欠陥部Ａが深くまで存在しておれは当然開先深さは大
きくなりそれに従つて開先底部Ｄの厚さｄは薄くなる。
前述した様に欠陥部Ａを充分はつり取つて完全に除去す
る必要性があるから、該開先底部Ｄの厚さｄは薄めにな
り勝ちであるが、本発明方法の場合既に裏面Ｅに厚さｅ
のしかも開先部Ｃよりも広めの肉盛溶接１が施されてい
る為開先底部Ｄの厚さは実質的にはｄ＋ｅとなりはつり
取られた欠陥部Ａに代つて開先底部Ｄの厚さが補充され
たのと同じことになつている。肉盛溶接１の厚さｅにつ
いては例えば８順程度の厚みの母材の場合、すくなくと
も２ｗｍ以上は必要であるが、１５Ｔｓｎ以上の厚さは
不要である（２くｅ＜１５）。ついで第５ｂ図に示す様
に開先部Ｃに溶接を行ない肉盛溶接２を設ける。そして
第５ｃ図の様に肉盛溶接１及び肉盛溶接２の不要部分を
削り落して母材Ｂの両面を仕上げる。本発明では予め欠
陥部Ａの位置に対応する母材Ｂの裏面Ｅに開先部Ｃより
も広めの肉盛り溶接１を施しておくことによつて開口底
部Ｄの厚さｄを実質的には肉盛り溶接１の厚さ１だけ厚
く構成している。

従つて開先部Ｃの肉盛り溶接２に伴なう溶接熱による開
先底部Ｄの局部加熱が起こらなくなつて割れ開口応力に
充分耐え得る為裏面Ｅには割れが発生しなくなり又開先
部Ｃと肉盛溶接２の溶接部境界にも小さな割れがなくな
ると共にミクロシユリンケージ群が発生することもなく
なつた。勿論第３図に示した様な裏面のへこみの発生や
母材Ｂの其の他の変形も皆無となつた。次に、第６ａ，
ｂ，ｃ図は本発明の他の方法を例示する説明図であつて
、第４図に示す欠陥部Ａがかなり深くて母材Ｂを貫通し
てはつる必要がある場合の補修溶接方法の手順を示して
おり、このケースでは欠陥部Ａのはつりに先立つて裏面
側の肉盛溶接１を形成する必要がある。

即ち第６ａ図は欠陥部Ａをはつつて裏面Ｅまで貫通する
開先部Ｃ″を設けた状態、第６ｂ図は該開先部Ｃ″に肉
盛溶接３を行なつた状態及び第６図ｃ図は仕上がり状態
を示している。第６ａ図の開先部Ｃ″には第５ａ図に示
された様な開先底部Ｄは無いが、裏面Ｅの肉盛溶接１が
開先底部Ｄに相当すると共に、肉盛溶接１の厚さｅは実
質的には開先底部Ｄの厚さｄを形成することになつてい
る。

この場合の肉盛溶接１の厚さｅは第？図の場合とほぼ同
程度か乃至は開先底部の無い分だけ余分な厚さを加えた
程度の厚さであればよい。ついで第６ｂ図に示す様に開
先部Ｃ″に溶接を行ない肉盛り溶接３を設ける。そして
第６ｃ図の様に肉盛り溶接１及び肉盛り溶接３の不要部
分を削り落して母材Ｂの両面を仕上げる。本発明ては予
め欠陥部Ａの位置に対応する母材Ｂの裏面に開先部Ｃ″
よりも広めの肉盛り溶接１を設けているので、肉盛溶接
３の溶接によつて貫通開先部Ｃ″を埋めて行く場合、該
肉盛り溶接１が開先底部Ｄの役割りを果して埋め板や裏
当金等の使用が不要であると共に肉盛溶接３が凝固する
時に溶接熱が周囲の母材Ｂの方向だけでなく該肉盛り溶
接１へも逃げ得る為肉盛溶接１に対する周囲からだけの
強い拘束力をやわらげることができて開先部Ｃ″と肉盛
り溶接３の溶接部境界に発生していた割れもなくなりミ
クロシユリンケージ群の発生することもなくなつた。勿
論第３図に示した様な裏面Ｅのへこみや母材Ｂの変形も
皆無となつた。次に本発明の実施例を揚げて本発明の効
果を更に詳述する。

実施例１ 溶加材としてＡ５ｌ８３−ＢＹ（２．４ｗｎφ又は４Ｔ
１ａφ）を用いたＡ５Ｏ８３Ｐ−０の溶接品（８ｍｔ）
を母材として第５ａ図に示す様な開先部を形成し交流Ｔ
ＩＧ手動溶接を行なつた。

本試験溶接では裏面の肉盛り溶接１の厚さｅと、開先深
さを種々変化させて９種類の試験を行なつた。第１表は
その試験条件と補修溶接実施後の結果を示す。 ゞゞ
ノ〜ＲＩ目ＶＪノ 第１表に示す仕上げ後の判定結果から、開先深さの大き
い（換言すれば開先底部Ｄの厚さｄが薄い）場合は裏面
の割れや裏面のへこみが発生しやすいこと、裏面の肉盛
り溶接を行なうと裏面の割れや裏面のへこみが全く無く
なること及び裏面の肉盛り厚さを約４Ｔｆｒ！ｎ施せば
裏面の割れやへこみの発生は完全に防止できるというこ
と等がわかつた。

本発明の補修溶接方法は拘束力が強いと概して割れやす
い合金、クレータ割れを発生しやすい合金、ミクロシユ
リンケージキヤビテイを発生しやすい合金、融点の低い
合金などの非鉄合金等に対して有効であり中でもアルミ
ニウム合金、マグネシウム合金等に対してその効果が認
められ、この方法はこれらの非鉄合金の鋳物の補修に限
らず溶接欠陥補修にも適用てきる。

本発明の補修溶接方法は上記の様に行なわれるから補修
溶接によつて割れや変形を完全に防止できる非鉄合金の
汎用化に向けて貴重な功績を果すことがきた。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は従来の方法を例示する説明図、第３図は第
１図の方法による変形例を示す説明図、第４，５ａ，ｂ
，ｃ図は本発明方法を例示する説明図、第６ａ，ｂ，ｃ
図は本発明の他の方法を例示する説明図である。 Ａ・・・・・・欠陥部、Ｂ・・・・・・母材、Ｃ，Ｃ″
・・・・・・開先部、Ｄ・・・・・・開先底部、Ｅ・・
・・・・裏面、１，２，３・・・・・・肉盛溶接。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非鉄合金製物品の欠陥部をはつつて開先部を形成し
   補修溶接を行なう方法であつて、開先部を肉盛溶接する
   前に前記欠陥部位置に対応する母材の裏面側に前記開先
   部よりも広めの肉盛溶接を施こすことを特徴とする非鉄
   合金の補修溶接方法。