JPS62144878A - チユ−ブパネルの磁気撹拌溶接方法 - 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〕 本発明はチューブパネルのｔｉ磁気攪拌溶接方法関し、
特に発電用、その他のボイラーのチューブパネルの製作
に係わるものである。

〔従来の技術〕

従来、ボイラー用のチューブパネルとしては、例えば第
５図に示すものが知られている。図中の１は、多数の長
尺のチューブである。これらのチュー７１間には、多数
の長尺なフィン２が配設され、前記チューブ１とフィン
２は溶接ビード３により接続されている。以下、上記チ
ューブ１とフィン２との溶接方法について説明する。

従来法１ 第６図を参照する。同図はチューブパネルの断面の一部
を示すものである。但し、図中の３ａ、３ｂ、３Ｃ１３
ｄは夫々異なる箇所の溶接ビードを示す。即ち、従来法
１は、まず溶接ビード３ａ、３ｂを順次形成した後、チ
ューブ１、フィン２を反転し、更に溶接ビード３Ｃ１３
ｄを形成することにより溶接を完了する方法である。

従来法２ 第７図を参照する。但し、図中の４は水冷銅当金を示し
、５は冷却水入口、６は冷却水出口を示す。即ち、従来
法２は、上部からアーク溶接される溶融金属の溶落ちを
水冷銅当金４で受止めると同時に、裏波ビード形状を成
形しながらチューブ１とｂフィン２を接合させる方法で
ある。

従来法３ 第８図を参照する。即ち、従来法３は、固定式の裏当材
７を溶接線全長にわたってって設置する方法である。な
お、裏当材７の材料としては銅当金、裏当用フラックス
バッキング等が用いられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来技術によれば、以下に示す問題点を
有する。

（１）従来法１の場合、溶接ビード３ａ〜３ｄの形成の
箇所が多い。また、チューブ１、フィン２を反転しなけ
ればならないため、作業性が低下する。

（２）従来法２の場合、従来法１と比べ溶接工数は軽減
される。しかしながら、溶接ビードの裏波は水冷銅当金
４に左右されるとともに、アーク力により水冷銅当金４
の損傷が激しいため、良好な裏波ビードが得られない。

また、溶接電極のねらい位置の変動により、チューブ１
が溜込過大、溜込不良を起こし易い等の欠点がある。

（３）従来法３の場合、片面溶接のために使用する裏当
材として銅当金ではアーク力のため損傷が激しい。また
、その他の裏当材ではコスト高となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、チューブの
溶込み過ぎや溶込み不足、及び裏当材の損傷を回避して
良好な裏波ビードを得ることができるチューブパネルの
磁気攪拌溶接方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段］ 本発明は、溶接トーチ又は裏当材に磁化コイルを付設し
、この磁化コイルに０．５〜２０Ｈｚの交番電流を流し
て交番磁場を発生させ、かつ溶融金属を磁気攪拌しなが
ら溶接することにより、良好な裏波ビードの形成を図っ
たものである。

〔作用〕

本発明によれば、溶融金属を磁気攪拌することにより異
形材（熱容量の違い）の両面を均等に溶融し均一で良好
な溶込み、裏波ビードを得ることができる。また、アー
クの集中による裏当材（銅当金）の損傷を防止すること
によっても、良好な裏波ビードが得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。

実施例１ 第１図を参照する。同図は、潜弧溶接による１実施状況
を示すものである。ここで、従来と同部材は同符号を付
して説明を省略する。

図中の１１は、内部から溶接箇所に溶接ノズル１２を送
給する溶接ノズルである。この溶接ノズル１２の先端に
は、磁化コイル１３が設けられている。この磁化コイル
１３により、チューブ１とフィン２の間の溶融金属１４
が磁気攪拌溶接される。前記溶接ノズル１１には、溶接
用電線１５を介して溶接電源１６が電気的に接続されて
いる。

なお、チューブ１と溶接電源１６間も溶接用電線１５に
より電気的に接続されている。前記磁化コイル１３には
、交流矩形波電源電！１７が電気的に接続されている。

次に、第１図を用いて磁気攪拌溶接の原理について述べ
る。

まず、交流矩形波電源１７がら矩形波電流が磁化コイル
１３に流れると、磁化コイル１３の下部の溶接部には交
番磁界が発生する。ここで、そこに溶接電極１２を送給
７しながら直流溶接電流を流すと、溶融金属１４ができ
る。そして、溶融金兄１４内を放射状に流れる溶接電流
と交番磁界との間にローレンツ力が発生し、溶融金属１
５は攪される。従って、被溶接材のチューブ１表面とフ
ィン２の端面は、攪拌される溶融金属１４によって平滑
に溶融、凝固し良好な溶は込み形状が得られる。また、
攪拌により垂直方向へのアーク力、熱集中が層相される
ため、水冷銅当金４への焼付損傷も防止される。

従って、実施例１によれば、チューブ１の溜込過大、溜
込不良の軽減、及び水冷銅当金（裏当材）４のアーク力
、熱集中による損（セ防止により、良好な裏波ビードが
得られる。また、片面溶接による高能率溶接が可能であ
る。更に、従来法１のようにチューブやフィンの反転作
業がないため、作業性が良い。

事実、磁気攪拌効果について調べたところ、第９図〜第
１４図に示す結果を得た。

第９図は、磁場強度と磁場周波数（交流矩形波）との関
係を示す特性図である。同図において、Ｏ印はビード形
状が偏平化した場合、Ｘ印は同上効果がない場合を示す
。但し、溶接条件は、溶接法；潜弧溶接（ヒートオンプ
レート）、溶接電流二６５０Ａ、溶接電圧；３２Ｖ、溶
接速度；３００ｔｍ　／　ｍ　ｉ　ｎとした。

第１０図及び第１１図は夫々溶接ビードの断面の金属組
織の顕微鏡写真図を示すもので、第１０図は磁気攪拌が
ない場合、第１１図は磁気攪拌がある場合（３００ガウ
ス、５Ｈｚ）である。第１１図により、磁気攪拌がある
場合、溶接ビードは浅落込みとなることが明らかである
。従って、水冷銅当金への焼付は損傷は軽減されるとと
もに、溶融金属が攪拌されながら凝固するため良好な裏
波ビードが得られることがわかる。

第１２図〜第１４図は夫々チューブパネルの溶接部の断
面の金属組織の顕微鏡写真図を示す。具体的には、第１
２図及び第１３図は従来法（１１気）！拌がない場合）
、第１４図は本発明法による磁気攪拌がある場合（磁場
強度；１５０ガウス、５Ｈｚ）を示す。これらの図より
、従来の場合、裏波不良（第１２図図示）、チューブの
溜込過大による不良（第１３図図示）が確認されたが、
本発明の場合は溶込み良好で裏波ビードも良好であった
（第１４図図示）。

実施例２ 第２図〜第４図を参照する。ここで、第２図は、第１図
の溶接方法において磁化コイル１３を溶接ノズル１１の
反対側、即ち水冷銅当金４と一体化したものである。第
３図は第２図の部分拡大図、第４図は第３図の側面図で
ある。

図中の２１は、電磁極である。なお、磁気攪拌溶接の原
理及び効果は、実施例１と同様である。

〔発明の効果〕

上詳述した如く本発明によれば、チューブの溶込み過ぎ
や溶込み不足、及び裏当材の損傷を回避して良好な裏波
ビードを形成できる高信頼性のチューブパネルの磁気攪
拌溶接方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１に係るチューブパネルの磁気
攪拌溶接方法の説明図、第２図は本発明の実施例２に係
るチューブパネルの磁気攪拌溶接方法の説明図、第３図
は第２図の部分拡大図、第４図は第３図の側面図、第５
図はボイラー用のチューブパネルの斜視図、第６図〜第
８図は夫々従来の溶接施工法を示す断面図、第９図は本
発明法による磁場強度と磁場周波数との関係を示す特性
図、第１０図は磁気攪拌がない場合の溶接ビードの断面
の金属組織の顕微鏡写真図、第１１図は磁気攪拌がある
場合の溶接ビードの断面の金属組織の顕微鏡写真図、第
１２図及び第１３図は夫々従来法による磁気攪拌がない
場合のパネルチューブ溶接部の断面の金属組織の顕微鏡
写真図、第１４図は本発明法による磁気攪拌がある場合
のパネルチューブ溶接部の断面の金属組織の顕微鏡写真
図である。 １・・・チューブ、２・・・フィン、４・・・水冷銅当
金、５・・・冷却水入口、６・・・冷却水出口、１１・
・・溶接ノズル、１２・・・溶接電極、１３・・・磁化
コイル、１４・・・溶融金属、１６溶接電源、１７・・
・交流矩形波発生電源、２１・・・電磁極。 出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦 第　５　図 第６　國 第７ｒＸＪ 第８因 石１Ｔ易　独笈（ガ′ウス　） １９図 Ｊ、−ゝゝ− ゝｒゾＡ＋ ）パ禮、・−信１０図 、′？ へ１１フ高 Ｉざ　１７１−・コ ニ＝１ｇコ、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ボイラー等に使用されるチューブとフィン等の異形材同
   志を溶接するチューブパネルの磁気攪拌溶接方法におい
   て、溶接トーチ又は裏当材に磁化コイルを付設し、この
   磁化コイルに０．５〜２０Ｈｚの交番電流を流して交番
   磁場を発生させ、かつ溶融金属を磁気攪拌しながら溶接
   することを特徴とするチューブパネルの磁気撹拌溶接方
   法。