JPS62118975A - ア−ク溶接方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電磁力によってアークをオシレートさせて行な
うアーク溶接方法に関し、詳細にはアーク偏向位置にお
ける溶込みを強化し融合不良等の溶接欠陥の発生を防止
したアーク溶接方法に関するものである。尚本発明は溶
接手法自体については特別の制限を設けるものではない
が、便宜上ＴＩＧ溶接法を採りあげて説明する。

［従来の技術］ ＴＩＧ溶接法において開先が広い場合等には、非消耗電
極からのアークを溶接方向と交差する方向に（即ち開先
側面を指向させる方向に）オシレートさせて入熱を大き
くする方法が採用される。このうち電極自体を揺動させ
ずに電磁力によってアークをオシレートさせて溶接する
方法を一般に磁気オシレート法と呼んでいる。

即ち第９図は磁気オシレート法を用いて行なうＴＩＧ溶
接の概要を示す側面説明図、第１０図は同正面説明図（
但し第１０図ではフィラーワイヤ６及び電磁プローブ４
の図示を省略している）で、電極１と被溶接材２の間に
発生するアーク３はフィラーワイヤ６の供給位置と反対
側に設けられた電磁プローブ４からの電磁力を受けて矢
印Ａで示す様に溶接方向と交差する方向にオシレートし
ている。上記オシレートは、電磁プローブ４を巻回する
励磁コイル７に所定の周波数の交流を流すことにより遂
行され、アークは該周波数に対応する周期で矢印Ａ方向
に揺動する。尚第１０図中のり、Ｃ，Ｒはアークが向か
って左端、中央、右端に夫々位置した場合の中心線を示
し、ＩＬＬ＋　ｉｃ　、ｆｌＲは夫々の位置におけるア
ーク長、ＷＬ、　Ｗ＋ｔは左右方向への夫々の振れ幅を
示している。上記磁気オシレート法におけるオシレート
状態は、励磁電流の波形、８ｉ性１周波数。

電流値等の電気的条件を制御することによって容易に制
御することができ、電極を機械的に揺動させなくともア
ークを偏向させることができるので装置の故障が少ない
という特長がある。又オシレートがスムーズである為良
好な品質・形状の広幅ビードを形成することができるは
ずであった。

［発明が解決しようとする問題点コ しかるに磁気オシレートにおいては、電極を移動させず
にアークだけを偏向させるので第１０図で示す様にビー
ド両端側でアーク長が大きくなり、殊にアークの振れ幅
を大きくとる際には非消耗電極を遠ざける必要があるの
でアーク長は一層大きくなるという状況が生まれる。ア
ーク長がこの様に大きくなると、アークが不安定になり
易く溶接性が損なわれると共にアーク力が低下して溶接
ビード両端側における溶込み性が悪化する。その結果ビ
ード両端部には第１１図中にｄで示される様な融合性不
良部分が発生する。

本発明はこうした事態に鑑み種々検討の結果完成された
ものであって、磁気オドレート法によるアーク溶接方法
において溶接ビードの両端部あるいは狭開先溶接におけ
る開先側面等における融合不良の発生を防止し得る様な
アーク溶接方法の提供を目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ しかして上記目的を達成した本発明は、電極と被溶接材
の間に生じたアークを磁場の形成によってオシレートさ
せるアーク溶接方法において、オシレートアークが傾斜
してアーク長が長くなってときに溶接電流を高める様な
波形を形成して溶接する点に要旨が存在するものである
。

［作用コ 本発明においては、融合不良の生じる恐れのあるビード
端部における溶込みを深くする目的で、アークがビード
端部を指向したときだけ溶接電流値を大きくすることと
した。こうした操作を容易に行なわしめる為には溶接電
流を瞬間的変化の容易であるパルス電流とすることが望
ましいが、正弦波電流であっても実施することができる
。そして溶接電流変化パターンはアークをオシレートさ
せるのに使用する電磁プローブにおける励磁電流の変化
パターンと同期させる必要がある。即ち励磁電流はアー
クを好ましい速度で溶接方向と交差する方向にオシレー
トさせる目的で所定周波数の交番電流が使用されており
、励磁電流がプラスのピーク値を示した時に例えばアー
クはビード右側端を指向し、マイナスのピーク値を示し
た時にアークはビード左側端を指向する様に構成されて
いる。そこで溶接電流の周波数をこの様な励磁電流の周
波数の整数倍とし、且つ励磁電流のプラス及び／又はマ
イナスのピーク時期と溶接電流のピーク時期を一致させ
ることによってオシレートアークが偏向した時に合わせ
て溶接電流を高めることとした。

［実施例］ 以下本発明を実施例に基づき詳細に説明する。

第１図は第２図に示す様に狭開先を１層１パスでＴＩＧ
溶接する場合の励磁電流の変化パターンと溶接電流の変
化パターンを時系列的に併記した説明図で、励６Ｂ電流
は時刻ｔ１においてマイナスのピーク値を示し、ｔ５ま
で該ピーク値を維持した後ｔ５でプラスのピーク値に転
換しｔ９まで該ピーク値を維持しｔ９で再びマイナスの
ピーク値へ転換する。即ちｔｌからｔ９までの変化を１
波長とし、この間マイナスのピーク値をとる区間でアー
クを一方の開先壁例えばＬ側に偏向させ、プラスのピー
ク値をとる区間でアークを他方の開先壁例えばＲ側へ偏
向させる。以下同じ動きを繰り止しながら狭開先内でビ
ードを積層していく。こうした励磁電流の変化に対し、
溶接電流を第１図に示す如く変化させる。即ち溶接電流
Ａは時刻ｔ１においてピーク値ＩＰをとりｔ３まで■２
を持続した後ｔ３でベース値■８に低下し、ｔ５で再び
ピーク値■２へ上昇する変化パターンを採っている。即
ち溶接電流Ａの波長は励磁電流の％であり換言すると２
倍の周波数を有している。従って溶接電流Ａは励磁Ｎ流
がマイナスを示す区間即ちアークが開先壁のＬ側へ偏向
する区間Ｔしにおいて１度ピーク値をとり、励磁電流が
プラスを示す区間即ちアークが開先壁のＲ側へ偏向する
区間ＴＲにおいて１度ピーク値をとる。即ちアークがＬ
側へ偏向している間にピーク値Ｉ、に相当する高い溶接
電流が流れてＬ側聞先壁への溶込みが深くなり、一方ア
ークがＲ側へ偏向している間にやはりピーク値ＩＰに相
当する高い溶接電流が流れてＲ側聞先壁への溶込みが深
くなる。その結果り側聞先壁並びにＲ側聞先壁における
溶込み不足に基づく融合不良が防止される。溶接電流Ｂ
及びＣは溶接電流Ａと同じ波長及び波形をもつ溶接電流
で、位相が夫々溶接電流Ａより属及び％波長ずれたもの
である。これらは第１図から理解される様に励磁電流の
ＴＬ区間及びＴＲ区間において夫々１度ずつのピーク値
ＩＰをとり、溶接電流Ａの場合と同様の作用効果を発揮
する。尚上記ではピーク値■２の継続時間をＴＬ若しく
はＴＲの局としたが、ＴＬの少なくとも２５％以上であ
れば融合不良防止効果があり、好ましくは３０％以上に
設定することが望まれる。

第３図は第４図に示す様に開先内を１層２バスでＴＩＧ
溶接する場合の励磁電流の変化パターンと溶接電流の変
化パターンを時系列的に併記した説明図で、励磁電流は
第１図と同様に変化している。ところで第４図に示す様
に１層２パスの場合！、３．５パスではＬ側聞先壁への
溶込み不足を招き易く、又２，４．６バスはＲ側聞先壁
への溶込み不足を招き易いという様に融合不良発生の恐
れは片方端ずつに限られる。その為１，３．５パス溶接
時の溶接電流パターンと２．４．６バス溶接時の溶接電
流パターンを変える必要があり、第３図に示す様に前者
では溶接電流パターンＤ、後者では溶接電流パターンＥ
を採っている。即ち溶接電流パターンＤは励磁電流がマ
イナスのピーク値であるｔｌからｔｌまでの区間（即ち
アークがＬ側聞先壁へ指向している区間Ｔｔ、）にピー
ク値■２をとり、ｔｌからｔ３までの区間ＴＲでベース
値Ｉ８を示している。尚溶接電流りの波長（換言すると
周波数）は励磁電流と同じである。一方溶接電流パター
ンＥは励磁電流がマイナスのピーク値を示すｔｌからｔ
ｌまでの区間ＴＬでベース値Ｉ！１を示し、ｔｌからｔ
３までの区間ＴＲでピーク値ＩＰを示す。即ち１，３．
５パスにおいてはアークがＬ側聞先壁を指向するときに
高い溶接電流が供給され、２，４．６バスにおいてはア
ークがＲ側聞先壁を指向するときに高い溶接電流が供給
されるので、結局両開先壁への溶込みが十分はかられ融
合不良発生が防止される。尚上記ではピーク値Ｉｐの継
続時間をＴＬ若しくはＴＲと同じとしたが、ＴＬの少な
くとも５０％以上あれば一応の融合不良防止効果を得る
ことができる。

第５図は溶接電流のパルスデューティ（実効率）と開先
側面への溶込みの関係を示すグラフであり、開先幅１４
ｍｍの平行開先を下記第１表に示す溶接条件下、パルス
デューティを種々変更して溶接したときの結果をプロッ
トしている。

−９：、’−’：、Ｌ、；：ｊ′ 第５図に示す様にパルスデューティが低いと溶込みも小
さくなる傾向があることが確認された。

また上記では交番励磁電流及び溶接電流を方形波で示し
たが、これに限定される訳ではなく、正弦波等の他の波
形であっても同等の効果が得られる。さらに方形波の変
形例として、例えば第６図あるいは第７図に示される様
な励磁電流及び溶接電流の組合せを採用することもでき
る。

即ち第６図では励磁電流として休止区間を含む交番電流
を採用しており、これに対応させて溶接電流パターンＦ
あるいはＧを採用している。又第７図では、片側にだけ
アークをオシレートする場合の溶接例であって励磁電流
として休止区間を含む直流を採用しており、これに対応
させて溶接電流パターンＨあるいはＩを採用している。

いずれも前記と同様に融合不良防止効果を発揮する。

その他本発明においては冒頭で述べた様に溶接方法に特
に制約はないので、溶接方法は非消耗電極式アーク溶接
法だけでなく、消耗電極式アーク溶接法であってもよい
。又本発明の実施に当っては、第９図に示す様に溶接方
向と反対側から電磁プローブをアークに指向させてオシ
レートさせてもよいが、被溶接材が磁性体である場合に
はアークを偏向させ難いので、こうした場合には、第８
図に示す様にフィラーワイヤ６を案内するガイドのまわ
りに励磁コイる７を巻回し、フィラーワイヤからアーク
へ磁力を及ぼす様にすることが有効である。

夫Ａ週 第１２図に示す様に、ステンレス鋼［５ＵＳ３０４．８
０’　ｘｉ　００ｗｘ５００”　（＋ｎｍ）］同士をＴ
ＩＧ溶接により多層盛溶接した。尚（ａ）は本発明方法
、（ｂ）は従来法による積層状態を示す。

溶接条件は第２表に示す通りであり、フィラーワイヤと
しては１．２ｍｍφのステンレス鋼ワイヤ、シールドガ
スとしてはＡｒ　（５０ｊ２／分）を使用した。溶接に
際しては１層１パス部分では両側、１層２バス部分では
片側（開先壁側）の溶込み状態を確認しながら溶接を行
なった。

その結果本発明方法においては１５バスまで１層１パス
溶接、１６パスから１層２バス溶接でいずれも良好な溶
込み状態が得られたが、従来方法では両端の溶込みが悪
い為９パス目から１層２バス溶接をとる必要が生じ、さ
らに１層２バス溶接に当っては溶込みを改良する為に電
極を移動させる必要が生じた。

［発明の効果コ 本発明は以上の様に構成されており、磁気オシレート法
により溶接を行なうに当り、ビード両端あるいは狭開先
溶接における開先壁に溶込み不良を発生させることなく
溶接することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は１層１パス溶接における励磁電流と溶接電流の
実施例パターンを示す説明図、第２図は１層１バス溶接
状況を示す模式図、第３図は１層２バス溶接における励
磁電流と溶接電流の実施例パターンを示す説明図、第４
図は１層２バス溶接状況を示す模式図、第５図はパルス
デューティと溶込みの関係を示すグラフ、第６．７図は
本発明の他の実施例を示す説明図、第８図は本発明に適
用される改良装置例を示す説明図、第９図は磁気オシレ
ート法の概要を示す側面説明図、第１０図は同正面説明
図、第１１図は溶込み不足発生状況を示す模式図、第１
２図は実施例及び比較例におけるビード積層状態を示す
説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極と被溶接材の間に生じたアークを磁場の形成によっ
   てオシレートさせるアーク溶接方法において、オシレー
   トアークが傾斜してアーク長が長くなったときに溶接電
   流を高める様な波形を形成して溶接することを特徴とす
   るアーク溶接方法。