JPS619974A - 成形肉盛溶接による構造部材の装置方法 - Google Patents

成形肉盛溶接による構造部材の装置方法

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JPS619974A
JPS619974A JP12289285A JP12289285A JPS619974A JP S619974 A JPS619974 A JP S619974A JP 12289285 A JP12289285 A JP 12289285A JP 12289285 A JP12289285 A JP 12289285A JP S619974 A JPS619974 A JP S619974A
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JP
Japan
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bead
heat transfer
structural member
energy input
weld
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Application number
JP12289285A
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English (en)
Inventor
カルル・ミリオーン
ラタン・ダツタ
ホルスト・ツインメルマン
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MAN AG
Original Assignee
MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Interior And Exterior Ornaments, Soundproofing, And Insulation (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は、位置関係から起こる熱移動状態の相違またセ
ツティングと冷却時間の相違によって、s凸部材の異な
る部分には結晶状態と変移組織に差異を生ずる溶接ビー
ド層の形成に適用される、溶接材料から成形多層肉盛溶
接によって構a部材を製造する方法に関する。
また本発明はこの方法によってW命される構造部材にも
関係する。
従来の技術 成形溶接は、溶接材料によって構造部材全体を製造する
公知の方法である。例えば、核や化学工業に使用される
装置のコンベヤ一部分、ベイス、接続および曲がり管等
の低合金鋼並びに高合金fI4製品を迅速かつ経済的に
製造し、かつ厳格な要求を満足させる材質を構造部材に
与える一つの方法がこの成形溶接である。従って成形溶
接は強い応力を受ける構造部材に適した製造方法であり
、製造が短時間で済みかつ実行に融通性がある。
各部の装置に用いて満足される方法として、サブマージ
ド溶接のような、機械化された高生産性の溶接方法が使
われる。成形溶接によって構造部材をつくると、製造の
時間が短縮され、製卓費用が低く、かつ継ぎ目なしに一
体成形の部材が得られるという大きな利点がある。
またこのようにして作られた部材は応力除去の熱処理を
除けば、焼入れ、焼鈍等の熱処理が不必要である。鍛造
もしくは鋳造等ではしばしば附加的な処理を必要とする
が、成形溶接の場合はこれを最/111Wに留めること
が出来、従って生産費が著しく軽減される。
サブマージド法を用いる従来の肉盛溶接により、溶接ビ
ードが層にて使用される場合には、単一電極を使用する
か、あるいは2電極を相互に前後にて案内されるタンデ
ム方法によるにしても共に、溶接ビードによって供給さ
れる溶融パスは場所が相違すれば冷却割合が異なるため
、構造部材の場所の相違する部分に位置する個別層の組
織は異なるものとなる。従ってセツティングおよび(も
しくは)冷却割合の相違はこれらの状況にリンクし、熱
の移動状態を興ならしめ、このような状態は構造部材の
各部に生じ、結晶構造と変移の相違が各個の溶接ビード
の断面に発生する。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、上記の多層肉盛溶接によって溶接材料
から構造部材を製造する方法に関し、熱移動を一定にす
るもので、すなわち溶接材料中に一定の冷却割合をつく
り、条件にリンクして熱移動状態が異なることを防ぐこ
とにある。
従って目標は全体にわたり均一な結晶と変移組織をもつ
溶接材を提供することにあり、従って例えば成形溶接に
て垂直に溶接された薄い壁の中心お歓び端の画部分にお
いて、実質的等しい強度とじん性をもつ材料組織を提供
することにある。
問題点を解決するための手段 従って、本発明によれば、各個々の溶接ビードは熱移動
の条件に関連して、一定した熱の移動、すなわち溶接材
中に均一な冷却曲線が生ずるように、エネルギー入力す
なわち溶融パスの体積が佃々に異なるように調整される
作用 本発明による方法が提供できる大きな利点は、各個別溶
接ビードの冷却曲線を高温溶融パスから加工物の低温度
に下がるまで、溶接中に起こる条件変化によりエネルギ
ー入力を適応させることによって実質的に一致させるこ
とができることで、従って個別溶接ビートに対する局部
的熱入力をIRa部材中におけるビードの幾何学的位置
に関連して、周辺材料への熱移動を実質的に一定である
ように制御することができる。熱移動状況の異なる欠点
は除去され、実質的に理想的結晶化ならびに変移組織が
補償された均一なセツティング(もしくは)冷却割合に
て、個別溶接ビード中に成立する。
本発明の一実施例では熱移動の激しい場所ではエネルギ
ーの入力が増加される。問題を有利に解決する一つの特
徴は、材料の質量に関連して異なる状態におかれる溶融
ビードの冷却曲線を計算し、エネルギーの入力を最適冷
却曲線に従って調整することにある。この種の計算は標
準化されたモデル試験にて容易に行なうことができ、ま
た得られた値は構造部材に対し実際上極めて近いものに
容易に変換できる。
例えば、一つの極めて単純な方法で部材中の若干の幾何
学的着接ビードの間において、物理的熱移動状態を基礎
にして、例えばロウギャップビード、コーナビード、表
面ビード並びに開先ビードに限って区別を行った。
試料の熱移動性は材料の周囲の質量に関係し、これらは
分類順に減少し、記述の順序にて4つの実質的に一様な
ステップにて、ナロウギャップビードに関しては100
%、コーナビードに関しては75%、表面と一ドに関し
ては50%また開先ビードに関しては25%という概算
値にて熱移動が定義される。
構造部材中におけるビードの幾何学的な場所に照らして
冷却曲線の上記のステップ付けに対応し、本発明はエツ
ジビードは表面ビードよりもエネルギー入力を少なく、
表面ビードはコーナビードよりもエネルギー入力を少な
く、さらにコーナビードはナロウギャップビードよりも
エネルギー入力をかさくすることを提案する。
従ってエネルギー入力、すなわち溶融ビードのパス容積
は構造部材中におけるビードの幾何学的な場所を基本に
してプログラム制御によって予めプログラムすることが
容易となる。成形多層溶接によって溶接材料から本発明
の方法にて製凸される構造部材は、対応する公知の部材
と異なり、構造部材をつくり上げる材料のすべての部分
において、適用される溶融ビードの強度とじん性とが一
様になる。構造部材は10 MnMoNi 55の材質
からなる溶接材料によって製造するのがよい。
本発明の方法にて構造部材がつくられたことは溶融ビー
ドが材料の中心部から外方へ向かって広がりを減少させ
るということによって純粋に外面から観測可能である。
実施例 本発明の実施例をjIiWI図に示し、本発明の利点を
詳細に説明する 図において、第1a図はナロウギャップビードの熱移動
の傾向を示す断面図、第1b図はコーナビードの熱移動
の可能性を示す断面図、第1C図は表面ビードの熱移動
の可能性を丞す断面図、第1d図はエツジビードの熱移
動の可能性を示す断面図、また第2図は本発明による成
形溶接法によって、直接終局寸法に壁厚層を作る状態を
断面図にて示すものである。内面で相互に結合されるべ
き2つの構造部材2,3の間のナローギャップ1に肉盛
したナローギャップビード4はその周辺がほぼ100%
、ビードを取り囲む材質と直接に接触する。物理的に分
布する熱流路は、矢印にて方向を示すように、液体の肉
盛溶接パスから周囲を囲む材料へ向かっている。相対的
熱移動は熱伝導状態、すなわち周辺材料の幾何学的状態
の差異に照らし、溶接ビードの冷却条件を一つ一つ計算
する手段によって実質的に100%決定される。
図面を単純化するために、第1b図のコーナビードは周
辺のほば75%が周囲の構造部材6と直接に接触する。
相対的に熱移動状態はナローギャップビード4の場合に
比べて少なく、はぼ75%になるものと考えられる。
第1c図の表面ビード7から周囲構造部材8への熱伝導
はさらに少なく、従ってその熱移動係数はほぼ50%で
あると考えられる。
第1d図のエツジビード36の熱移動はさらに減少し、
はぼ25%と見イ故される。
第2図は、本発明の方法によってつくられる成形溶接構
造部材の壁部材9を示す。ここでは、例えば、3つの領
域に区分され、すなわちハツチを密に施した外側表面領
域10.10−やや内側の中間領域+1.I+’ならび
に中心領域12である。
本発明によれば、コーナビード13.13’の入力エネ
ルギーは減少させ、従って溶融パスの容積は小さく、か
つ幅をかさくする。従って、コーナビード13.13’
は表面領域10において表面のキメ14が良好で、溶融
パス容積の大きなビードよりも?骨らかである。中間の
サイズの溶接ビード15.15’は中間の領域IIに用
いられ、エネルギー入力が大きくまたコーナビード13
.13’よりも相対的にパス容積が大きい。壁厚の中心
領域12では金属パス容積+6i6’は増加、エネルギ
ー入力は大きく、それに対応して溶融パス容積が大きく
なる。
従って本発明方法による構成要素は溶接ビードの形状な
らびに(もしくは)溶接領域の鑑定による顕微鏡的断面
から確実に検出できる。
発明の効果 本発明によれば部材9の断面組織は全体にわたり、結晶
の成牛と変移構造が一様であり、溶接ビード層の強度と
じん牲は実質的に一様でかつ組織が均一となる。
【図面の簡単な説明】
ila図はナローギャップビードの熱移動を示す断面図
、第1b図はコーナビードの熱移動を示す断面図、第1
c図は表面ビードの熱移動を丞す断面図、第1d図はエ
ツジビードの熱移動を示す断面図、第2図は本発明の成
形溶接法にてつくられた壁部断面図である。 1−−−−)−o−$?ヤップ、2,3,6,8,10
.10’、II。 II’、+2・・・構造部材、4,5,7.13.13
’ 、 15.15’ 。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 エネルギー入力、すなわち溶融パス容積が、熱移動
    状態に応じて、個別ビードにつき個々に調整し、これに
    よつて各個別ビードの溶接材中に実質的に共通な冷却特
    性が生ずるようにして、一定の強度と剛性をもつように
    されたことを特徴とする、構造部材の異なる場所ではビ
    ードの場所的実験に従つて異なる熱移動状態を示すよう
    な個別ビード形状にて供給される溶接材料を用いた、成
    形多層肉盛溶接による構造部材の製造方法。 2 熱移動が激しい場所ではエネルギー入力が増強され
    ることを特徴とする、特許請求の範囲第1項に記載の方
    法。 3 局部的な熱移動状態は周辺材料の質量の関係から計
    算し、かつ入力エネルギーをその状態に従つて調整する
    ようにしたことを特徴とする、特許請求の範囲第1項ま
    たは第2項に記載の方法。 4 溶接ビードの最適冷却条件を計算し、かつエネルギ
    ーの局部入力調整のためにデイメンジヨンパラメータと
    して使用することを特徴とする、特許請求の範囲第1項
    ないし第3項の1つに記載の方法。 5 例えば、外側エッジに近い材料の質量の小さな領域
    に使用される構造部材の溶接ビードは与えられるエネル
    ギー入力が小さくかつ、例えば、構造部材の中心部にあ
    る実質的材料の領域に使用される溶接ビードよりも溶融
    浴体積が小さくされたことを特徴とする、特許請求の範
    囲第1項ないし第3項の1つに記載の方法。 6 エッジビードはエネルギー入力が、表面ビードより
    も小さくつくられ、後者はコーナービードよりもエネル
    ギー入力が少なくされかつナローギヤツプビードよりも
    小さいエネルギー入力が与えられることを特徴とする、
    特許請求の範囲第5項に記載の方法。 7 エネルギー入力、すなわち溶融パス容積が、熱移動
    状態に応じて、個別ビードにつき個々に調整し、これに
    よつて各個別ビードの溶接材中に実質的に共通な冷却特
    性が生ずるようにして、一定の強度と剛性をもつように
    されかつ一様な結晶構造並びに構造部材を構成する材質
    のすべての部分に用いられた溶融ビード層中の変移構造
    とを備えたことを特徴とする、溶接材料が溶接ビードの
    連続層の形態にて用意され、多層肉盛溶接により溶接材
    料から構成される構造部材。 8 材質10MnMoNi55の溶接材から主として製
    造されることを特徴とする、特許請求の範囲第7項に記
    載の構造部材。 9 溶接ビードの体積が材料の中心部から外方へ向かう
    に従つて小さくなることを特徴とする、特許請求の範囲
    第7項または第8項に記載の構造部材。
JP12289285A 1984-06-19 1985-06-07 成形肉盛溶接による構造部材の装置方法 Pending JPS619974A (ja)

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DE19843422636 DE3422636A1 (de) 1984-06-19 1984-06-19 Verfahren zur herstellung eines konstruktionsteils durch formgebende auftragsschweissung sowie nach dem verfahren hergestelltes konstruktionsteil
DE3422636.2 1984-06-19

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