JPS6150071B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6150071B2 JPS6150071B2 JP56085572A JP8557281A JPS6150071B2 JP S6150071 B2 JPS6150071 B2 JP S6150071B2 JP 56085572 A JP56085572 A JP 56085572A JP 8557281 A JP8557281 A JP 8557281A JP S6150071 B2 JPS6150071 B2 JP S6150071B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arc
- welding
- consumable electrode
- wire
- narrow gap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は消耗電極式ガスシールドアークによる
狭開先溶接法に関するものでである。
狭開先溶接法に関するものでである。
構造物の大形化に伴い、使用される鋼材の板厚
が厚肉化になる傾向にあり、厚板の高能率溶接法
の開発が要求されている。
が厚肉化になる傾向にあり、厚板の高能率溶接法
の開発が要求されている。
厚板の突合せ継手を高能率に溶接する方法とし
て、種々の狭開先溶接法の適用が検討されつつあ
る。これらの狭開先溶接法に共通する技術的課題
は、狭開先の開先側壁の溶込みを如何に確保する
かという点にある。
て、種々の狭開先溶接法の適用が検討されつつあ
る。これらの狭開先溶接法に共通する技術的課題
は、狭開先の開先側壁の溶込みを如何に確保する
かという点にある。
現在、開発中の狭開先溶接法の大部分は、直流
電源を用いた消耗電極式ガスシールドアークによ
り溶込み確保の手段として、開先側壁にアークを
発生させることに工夫を施したものである。その
方法を第１図〜第３図に示す。
電源を用いた消耗電極式ガスシールドアークによ
り溶込み確保の手段として、開先側壁にアークを
発生させることに工夫を施したものである。その
方法を第１図〜第３図に示す。
第１図に示す方法は、母板１を開先間隔寸法Ｇ
で突合せて開先を形成させ、該開先内にトーチ２
を、開先側面に対してトーチ角度αをもつて挿入
し、トーチ２内に消耗電極ワイヤ３を供給し、開
先側面に向つてアーク４を発生させ、さらにトー
チ揺動機構５を設けて、もう一方の開先面にもア
ーク４を指向させるものである。
で突合せて開先を形成させ、該開先内にトーチ２
を、開先側面に対してトーチ角度αをもつて挿入
し、トーチ２内に消耗電極ワイヤ３を供給し、開
先側面に向つてアーク４を発生させ、さらにトー
チ揺動機構５を設けて、もう一方の開先面にもア
ーク４を指向させるものである。
第２図に示す方法は、狭開先内にトーチ２を垂
直に挿入し、ワイヤ曲げぐせ付与機構５によつ
て、消耗電極ワイヤ３に曲げぐせを付与させて、
トーチ２内に供給することにより、該トーチ２の
先端から出る消耗電極ワイヤ３は、曲げくせのた
めに開先側面に指向し、開先側面にアークを発生
させることができるものである。さらに曲げくせ
付与機構６によつて、消耗電極ワイヤ３の曲げく
せの方向を変えることにより、アーク４の揺動を
行い、もう一方の開先側面にもアークを指向させ
るものである。
直に挿入し、ワイヤ曲げぐせ付与機構５によつ
て、消耗電極ワイヤ３に曲げぐせを付与させて、
トーチ２内に供給することにより、該トーチ２の
先端から出る消耗電極ワイヤ３は、曲げくせのた
めに開先側面に指向し、開先側面にアークを発生
させることができるものである。さらに曲げくせ
付与機構６によつて、消耗電極ワイヤ３の曲げく
せの方向を変えることにより、アーク４の揺動を
行い、もう一方の開先側面にもアークを指向させ
るものである。
第３図に示す方法は、狭開先内にトーチ２を垂
直に挿入し、該トーチ２内に、２本より合せた消
耗電極ワイヤ３を供給する。該消耗電極ワイヤ３
は２本のワイヤが螺施状になつているため、先端
で発生するアーク４の指向する方向が回転しなが
ら変化することになり、アーク４が若干開先両側
面に向つて広がる効果を利用するものである。
直に挿入し、該トーチ２内に、２本より合せた消
耗電極ワイヤ３を供給する。該消耗電極ワイヤ３
は２本のワイヤが螺施状になつているため、先端
で発生するアーク４の指向する方向が回転しなが
ら変化することになり、アーク４が若干開先両側
面に向つて広がる効果を利用するものである。
また直流電源を用い、正極性アーク（消耗電極
ワイヤ負極）の広がり効果を利用する方法も試行
されたことがある。
ワイヤ負極）の広がり効果を利用する方法も試行
されたことがある。
しかしながら、これら従来の狭開先溶接法には
それぞれ問題がある。第１図に示した方法では、
被溶接材板厚が厚くなるにつれて、開先側面に対
するトーチ角度が小さくなり、開先側面の溶込み
確保が困難なるため、開先間隔を広げない限り、
溶接可能な板厚に限界が生じる。仮に開発間隔を
広げることにより、溶接可能板厚限界を広げた場
合、狭開先による高能率化の効果が損われること
になる。
それぞれ問題がある。第１図に示した方法では、
被溶接材板厚が厚くなるにつれて、開先側面に対
するトーチ角度が小さくなり、開先側面の溶込み
確保が困難なるため、開先間隔を広げない限り、
溶接可能な板厚に限界が生じる。仮に開発間隔を
広げることにより、溶接可能板厚限界を広げた場
合、狭開先による高能率化の効果が損われること
になる。
第２図に示した方法では、トーチを揺動せずに
アーク揺動が可能であるため、板厚制限がないと
いう長所があるが、ワイヤ曲げくせ付与機構など
特殊な装置が必要となり、装置のコストが高くな
る。
アーク揺動が可能であるため、板厚制限がないと
いう長所があるが、ワイヤ曲げくせ付与機構など
特殊な装置が必要となり、装置のコストが高くな
る。
第３図に示した方法では、特殊な消耗電極ワイ
ヤを使用するので、該消耗電極ワイヤの送給安定
性を確保するために、鋸歯状の表面形状をした送
給ロールを使用する必要がある。そのために、消
耗電極ワイヤに鋸歯状ロールの圧痕キズがつき、
給電チツプの摩耗が著しくなる問題が生じる。ま
た２本より合せたことにより、消耗電極ワイヤの
外径が太くなるためトーチ寸法も大きくなり、お
のずと開先間隔を広くする必要がある。
ヤを使用するので、該消耗電極ワイヤの送給安定
性を確保するために、鋸歯状の表面形状をした送
給ロールを使用する必要がある。そのために、消
耗電極ワイヤに鋸歯状ロールの圧痕キズがつき、
給電チツプの摩耗が著しくなる問題が生じる。ま
た２本より合せたことにより、消耗電極ワイヤの
外径が太くなるためトーチ寸法も大きくなり、お
のずと開先間隔を広くする必要がある。
直流正極性アークを使用する狭開先溶接法で
は、消耗電極ワイヤが陰極であるため、アークが
陰極点を求め、消耗電極ワイヤ先端から上部に不
規則にはい上り、アーク安定性の確保が困難で、
特に狭開先溶接に有利な細径ワイヤの場合顕著に
なり、溶接部の信頼性が問題になる。
は、消耗電極ワイヤが陰極であるため、アークが
陰極点を求め、消耗電極ワイヤ先端から上部に不
規則にはい上り、アーク安定性の確保が困難で、
特に狭開先溶接に有利な細径ワイヤの場合顕著に
なり、溶接部の信頼性が問題になる。
また最近ではサブマージアーク溶接において
も、スラグ剥離性を改善したフラツクスを使用し
て、狭開先溶接することが検討されている。しか
し狭開先であることから、入念なスラグ剥離作業
を必要とし、連続往復溶接が不可能であり、ガス
シールドアーク溶接法と比較すると、作業能率の
点で不利になることは避けられないものである。
も、スラグ剥離性を改善したフラツクスを使用し
て、狭開先溶接することが検討されている。しか
し狭開先であることから、入念なスラグ剥離作業
を必要とし、連続往復溶接が不可能であり、ガス
シールドアーク溶接法と比較すると、作業能率の
点で不利になることは避けられないものである。
以上のように従来の狭開先溶接法は、それぞれ
に種々の問題点を有しているものであつた。
に種々の問題点を有しているものであつた。
本発明は上記の種々の問題点を解決するために
なされたものであつて、その要旨とするとこはガ
スシールドアークにより狭開先溶接する方法にお
いて、実体ワイヤを消耗電極として使用し、再点
弧手段を備えた交流電源で溶接することを特徴と
する消耗耗電極式ガスシールドアーク狭開先溶接
方法にある。
なされたものであつて、その要旨とするとこはガ
スシールドアークにより狭開先溶接する方法にお
いて、実体ワイヤを消耗電極として使用し、再点
弧手段を備えた交流電源で溶接することを特徴と
する消耗耗電極式ガスシールドアーク狭開先溶接
方法にある。
以下に本発明を詳細に説明する。
通常、サブマージアーク溶接、被覆アーク溶
接、フラツクスを充填した複合ワイヤによる溶接
等、フラツクスと用いるアーク溶接においては交
流電源が極く普通に用いられている。交流アーク
においては、半サイクル毎にアーク電流が零にな
つてアークが消滅し、これを再点弧させる必要が
あるが、フラツクスを用いた溶接においては、フ
ラツクスより発生したイオンにより、電流零にな
つた時でも電気伝導度を良いプラズマが残存し、
容易にアークを再点弧し得る。しかしフラツクス
を用いないアーク溶接すなわち、実体ワイヤを用
いる消耗電極式ガスシールドアーク溶接や、非消
耗電極式ガスシールドアーク溶接では、ただ交流
電源に接続しただけでは再点弧が困難で、アーク
を持続することができない。
接、フラツクスを充填した複合ワイヤによる溶接
等、フラツクスと用いるアーク溶接においては交
流電源が極く普通に用いられている。交流アーク
においては、半サイクル毎にアーク電流が零にな
つてアークが消滅し、これを再点弧させる必要が
あるが、フラツクスを用いた溶接においては、フ
ラツクスより発生したイオンにより、電流零にな
つた時でも電気伝導度を良いプラズマが残存し、
容易にアークを再点弧し得る。しかしフラツクス
を用いないアーク溶接すなわち、実体ワイヤを用
いる消耗電極式ガスシールドアーク溶接や、非消
耗電極式ガスシールドアーク溶接では、ただ交流
電源に接続しただけでは再点弧が困難で、アーク
を持続することができない。
ところがアークの持続のために、高圧の高周波
を重畳して、電極、母材間に火花放電させるか、
溶接電圧が零を通過する時点に、電極、母材間に
パルス電圧を供給することにより、実体ワイヤを
用いる消耗電極式ガスシールドアークにおいて
も、交流アークを安定に維持することが可能であ
る。
を重畳して、電極、母材間に火花放電させるか、
溶接電圧が零を通過する時点に、電極、母材間に
パルス電圧を供給することにより、実体ワイヤを
用いる消耗電極式ガスシールドアークにおいて
も、交流アークを安定に維持することが可能であ
る。
本発明者等は、再点弧手段を備えた交流電源に
より、実体ワイヤを用いる消耗電極止ガスシール
ドアークの持つている特性について詳細に実験し
た結果、特に狭開先溶接に適用すると極めて顕著
な効果を発揮することを見出したのである。
より、実体ワイヤを用いる消耗電極止ガスシール
ドアークの持つている特性について詳細に実験し
た結果、特に狭開先溶接に適用すると極めて顕著
な効果を発揮することを見出したのである。
第４図は本発明溶接方法の一実施態様例を示す
ものである。母板１で狭開先を形成し、該狭開先
内に消耗電極ワイヤ３として実体ワイヤを通じた
トーチ２を挿入し、母板１とトーチ２との間に溶
接電源変圧器７により交流が供給される。一方、
一次電源８からは、溶接電源変圧器７に供給され
たのと同期した交流がパルス発生装置９に供給さ
れている。
ものである。母板１で狭開先を形成し、該狭開先
内に消耗電極ワイヤ３として実体ワイヤを通じた
トーチ２を挿入し、母板１とトーチ２との間に溶
接電源変圧器７により交流が供給される。一方、
一次電源８からは、溶接電源変圧器７に供給され
たのと同期した交流がパルス発生装置９に供給さ
れている。
計器用変圧器１０により溶接電圧が検出され、
これの零付近において、パルス発生装置９からパ
ルス電圧が発生される。この電圧は再点弧時の溶
接電圧の最大値よりも高い必要があり、たとえば
尖頭値が300Vといつた値であつて、これにより
交流アークがフラツクスを使用しなくても消滅す
ることなく、持続させられる。このような交流ア
ークを、不活性ガスを主体としたシールドガス、
例えばアルゴンガス80〜95％残り炭酸ガスの雰囲
気中で発生させ、高速度カメラで詳細に観察した
結果、第５図ａに示すように、消耗電極ワイヤ３
がプラスの瞬間では、消耗電極ワイヤ先端がペン
シル状にとがり、アーク４は母板１に向つて円錐
状の形態を呈する。また時に消耗電極ワイヤ３の
先端から、溶滴１１が母板１にスプレー移行する
のが観察される。
これの零付近において、パルス発生装置９からパ
ルス電圧が発生される。この電圧は再点弧時の溶
接電圧の最大値よりも高い必要があり、たとえば
尖頭値が300Vといつた値であつて、これにより
交流アークがフラツクスを使用しなくても消滅す
ることなく、持続させられる。このような交流ア
ークを、不活性ガスを主体としたシールドガス、
例えばアルゴンガス80〜95％残り炭酸ガスの雰囲
気中で発生させ、高速度カメラで詳細に観察した
結果、第５図ａに示すように、消耗電極ワイヤ３
がプラスの瞬間では、消耗電極ワイヤ先端がペン
シル状にとがり、アーク４は母板１に向つて円錐
状の形態を呈する。また時に消耗電極ワイヤ３の
先端から、溶滴１１が母板１にスプレー移行する
のが観察される。
このようなアーク形態、溶滴移行形態になるの
は実体ワイヤであることと、電位傾度の小さな不
活性ガス主体のシールドガスの使用が大きく影響
しているものと考えられる。
は実体ワイヤであることと、電位傾度の小さな不
活性ガス主体のシールドガスの使用が大きく影響
しているものと考えられる。
一方、消耗電極ワイヤ３がマイナスの瞬間で
は、第５図ｂに示すように消耗電極ワイヤ３の先
端が半球状に丸まり、その表面全体からアーク４
が発生し、母板１に向つて広がつたつり鐘状の安
定したアーク形態を呈する。またこの間溶滴の移
行はほとんどみられない。
は、第５図ｂに示すように消耗電極ワイヤ３の先
端が半球状に丸まり、その表面全体からアーク４
が発生し、母板１に向つて広がつたつり鐘状の安
定したアーク形態を呈する。またこの間溶滴の移
行はほとんどみられない。
つまり、消耗電極ワイヤがプラスの瞬間は、直
流逆極性アークのように、スプレー化した溶滴が
母板にスムーズに移行する。消耗電極ワイヤがマ
イナスの瞬間は、直流正極性アークのように、広
がりを持つたアーク形態になるが、消耗電極ワイ
ヤがマイナスである期間が、商用電源周期の1/2
と短期間であるため、直流正極性のようにアーク
のはい上りも大塊の溶滴移行もないものと考えら
れる。
流逆極性アークのように、スプレー化した溶滴が
母板にスムーズに移行する。消耗電極ワイヤがマ
イナスの瞬間は、直流正極性アークのように、広
がりを持つたアーク形態になるが、消耗電極ワイ
ヤがマイナスである期間が、商用電源周期の1/2
と短期間であるため、直流正極性のようにアーク
のはい上りも大塊の溶滴移行もないものと考えら
れる。
すなわち、交流の実体ワイヤによる消耗電極式
ガスシールドアークは、直流アークに比べ広がり
をもつたアーク形態と、スムーズな溶滴移行とを
もたらすものである。
ガスシールドアークは、直流アークに比べ広がり
をもつたアーク形態と、スムーズな溶滴移行とを
もたらすものである。
このようなアークの広がりとスムーズな溶滴移
行との２つの特性が、狭開発溶接にに適用した場
合に顕著な効果を発揮することになる。つまり狭
開先内での交流実体ワイヤ消耗電極式アークは、
その広がりによつて開先中央部にトーチを位置す
るのみで、開先側壁の溶込みを十分に確保するこ
とが可能であり、またスムーズな溶滴移行によ
り、スパツタのまつたくない溶接ができるもので
ある。すなわち、前述のように従来法のような特
殊な揺動装置や、特殊な消耗電極ワイヤを用いな
くても、狭開先溶接の技術的課題であるところの
開先側壁の溶込み確保が可能になり、同時に狭開
先溶接では、大きな問題になるスパツタによるト
ラブルの発生がないものである。
行との２つの特性が、狭開発溶接にに適用した場
合に顕著な効果を発揮することになる。つまり狭
開先内での交流実体ワイヤ消耗電極式アークは、
その広がりによつて開先中央部にトーチを位置す
るのみで、開先側壁の溶込みを十分に確保するこ
とが可能であり、またスムーズな溶滴移行によ
り、スパツタのまつたくない溶接ができるもので
ある。すなわち、前述のように従来法のような特
殊な揺動装置や、特殊な消耗電極ワイヤを用いな
くても、狭開先溶接の技術的課題であるところの
開先側壁の溶込み確保が可能になり、同時に狭開
先溶接では、大きな問題になるスパツタによるト
ラブルの発生がないものである。
さらに、通常の実体ワイヤを使用するための効
果として、ワイヤ送給性も安定であり、フラツク
スを充填した複合ワイヤにみられるような送給不
安定によるアーク長の変動や、ワイヤリールへの
巻きぐせによるアーク指向性のふらつきがまつた
く発生しない。また使用ワイヤ径の制限がないた
め、より細径ワイヤの選定が可能であり、トーチ
寸法を小さくでき、おのずから開先間隔の小さな
狭開先溶接が可能になる。
果として、ワイヤ送給性も安定であり、フラツク
スを充填した複合ワイヤにみられるような送給不
安定によるアーク長の変動や、ワイヤリールへの
巻きぐせによるアーク指向性のふらつきがまつた
く発生しない。また使用ワイヤ径の制限がないた
め、より細径ワイヤの選定が可能であり、トーチ
寸法を小さくでき、おのずから開先間隔の小さな
狭開先溶接が可能になる。
このように本発明方法は従来の方法にない種々
の効果を発揮するものである。
の効果を発揮するものである。
以下に本発明の効果を実施例により、さらに具
体的に示す。
体的に示す。
板厚100mmのSM50B鋼を、間隔10mmのＩ形突合
せ狭開先で、パルスによる再点弧装置を備えた交
流電源を用いて溶接を行なつた。
せ狭開先で、パルスによる再点弧装置を備えた交
流電源を用いて溶接を行なつた。
この他の溶接条件は以下の通りである。
溶接ワイヤ；実体ワイヤ直径1.2mmSi−Mn系50
Kg/mm2級鋼 溶接電圧；30V 溶接電流；350A 電極突出し長さ；20mm シールドガス；アルゴンガス95％、炭酸ガス５％
の混合ガス、流量は25／分 溶接速度；40cm／分 溶接パス数；22パス この溶接条件で得られた溶接部の断面を10個調
べた結果、開先壁の溶込み不良、フラグ巻込み、
高温ワレ等の溶接欠陥の発生は全くみられなかつ
た。
Kg/mm2級鋼 溶接電圧；30V 溶接電流；350A 電極突出し長さ；20mm シールドガス；アルゴンガス95％、炭酸ガス５％
の混合ガス、流量は25／分 溶接速度；40cm／分 溶接パス数；22パス この溶接条件で得られた溶接部の断面を10個調
べた結果、開先壁の溶込み不良、フラグ巻込み、
高温ワレ等の溶接欠陥の発生は全くみられなかつ
た。
また溶接能率の点では、従来の狭開先溶接法と
比較して大差はないが、簡単な装置であるため作
業能率が非常に良かつた。
比較して大差はないが、簡単な装置であるため作
業能率が非常に良かつた。
以上述べたように本発明の消耗電極式アークに
よる狭開先溶液によれば、従来の方法に比べ特殊
な揺動装置や特殊な消耗電極ワイヤ、フラツクス
を必要とせず、無欠陥で高品質の溶接継手を得ら
れることができる。
よる狭開先溶液によれば、従来の方法に比べ特殊
な揺動装置や特殊な消耗電極ワイヤ、フラツクス
を必要とせず、無欠陥で高品質の溶接継手を得ら
れることができる。
第１〜第３図は従来の溶接方法を示す図、第４
図は本発明の一実施態様例を示す図、第５図ａ，
ｂは本発明の溶接方法のアーク形態を示す図であ
る。 １；母板、２；トーチ、３；消耗電極ワイヤ、
４；アーク、５；トーチ揺動機構、６；ワイヤ曲
げくせ付与機構、７；溶接電源変圧器、８；一次
電源、９；パルス発生装置、１０；計器用変圧
器、１１；溶滴、Ｇ；開先間隔寸法、α；トーチ
角度。
図は本発明の一実施態様例を示す図、第５図ａ，
ｂは本発明の溶接方法のアーク形態を示す図であ
る。 １；母板、２；トーチ、３；消耗電極ワイヤ、
４；アーク、５；トーチ揺動機構、６；ワイヤ曲
げくせ付与機構、７；溶接電源変圧器、８；一次
電源、９；パルス発生装置、１０；計器用変圧
器、１１；溶滴、Ｇ；開先間隔寸法、α；トーチ
角度。
Claims (1)
- １ ガスシールドアークにより狭開先溶接する方
法において、実体ワイヤを消耗電極として使用
し、再点弧手段を備えた交流電源で溶接すること
を特徴とする消耗電極式ガスシールドアーク狭開
先溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8557281A JPS57202982A (en) | 1981-06-05 | 1981-06-05 | Welding method for narrow edge due to consumable electrode type gas shield arc |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8557281A JPS57202982A (en) | 1981-06-05 | 1981-06-05 | Welding method for narrow edge due to consumable electrode type gas shield arc |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57202982A JPS57202982A (en) | 1982-12-13 |
| JPS6150071B2 true JPS6150071B2 (ja) | 1986-11-01 |
Family
ID=13862521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8557281A Granted JPS57202982A (en) | 1981-06-05 | 1981-06-05 | Welding method for narrow edge due to consumable electrode type gas shield arc |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57202982A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6341276A (ja) * | 1986-07-26 | 1988-02-22 | コルベンシュミット・アクチエンゲゼルシャフト | ステアリングホイ−ル |
-
1981
- 1981-06-05 JP JP8557281A patent/JPS57202982A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ADVANCES IN WELDING PROCESSES FOURTH INTERNATIONAL CONFERENCE=1978 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6341276A (ja) * | 1986-07-26 | 1988-02-22 | コルベンシュミット・アクチエンゲゼルシャフト | ステアリングホイ−ル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57202982A (en) | 1982-12-13 |
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