JPS62161470A - 溶接管理装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は溶接材料のストック状態等の材料管理パラメー
タと、溶接材質別のブローホール発生傾向、標準溶接条
件等の溶接パラメータとに基づいて脱脂レベル、溶接速
度等の溶接施工手順を決定して溶接装置に指令を与える
溶接管理装置に関づる。

〔発明の技術的￥ｉ景とその問題点〕

アルミニウム材料は、奸計で防食性に富み、各方面に広
く使用されている。また最近では、その磁気特性、放射
化した後の半減期が短い等の特性が注目され、超電導マ
グネットコイルや原子力関連機器にも使用されている。

このため、その溶接部には、高品質が要求されることが
多くなってきている。

ところでアルミニウム材料は、表面に強固な酸化皮膜が
存在する、比重が小さく溶融金属とスケール・スラグ類
との分離が悪い、熱伝導率が大きいため溶接物の大きざ
が異なると加熱、温度上昇が大きく異なり、冷却速度も
大きく異なる等の取扱い難い性質がある。そして、ざら
に液相での水素溶解度が固相でのそれよりも著しく大き
いため、前記諸特性から生じる溶接金属中の水素が凝固
時に残存し、溶接部にブローホールが発生し易かった。

鉄！１４等の他材料でも、ブローボールは発生するが、
溶接諸条件が橿めて悪い場合のみであり、アルミニウム
材料はどではない。

アルミニウム材料には、このような性質があるので、溶
接する際にブローホールの発生を防ぐ努力がなされなけ
ればならない。そのためには、溶接部への水素の侵入を
防げば良く、通常は次の３つの対策が絹じられる。

第１は、溶接材料（母材）および溶加材それぞれの水素
含有量を減らすことである。近年の技術レベルの向上に
より市販材の水素含有量は特別に１税ガスしたｂのと同
程度であり、現在は問題にする必要がなくなってきてい
る。

第２は、溶接中に材料が溶融し再び凝固するまでの間に
水素が侵入するのを防ぐと共に、凝固時に気泡となった
水素が材料表面に逸散できる冷却状態とすることである
。これについては種々の調査により溶接入熱、トーチ配
置、シールドガス流量、ルート１！ヤツプＪ３よび溶接
姿勢等、いわゆる、広義の溶接パラメータとブローホー
ル発生傾向の関係がある程度用らかにされており、現場
での施工にあたって、そのパラメータ設定が最適となる
ように管理する努力がなされている。

第３は、材料を使用するまで材料自体が水素源になるこ
とのない保存状態にすることである。これに関しては、
溶接材料、溶加材の保存方法およびその期間、開先の加
工方法および加工後の処理方法、開先加工処理後の保存
方法およびその期間等が関係し、これらの条件の僅かな
違いでも良好な溶接結果が得られたり、多量のブローホ
ールが発生したりする。

かくして、現時点では第３の対策の良否によって溶接状
態が左右されると考えられる。次にその事例を挙げる。

（ａ）　　ＭＩＧ７Ｂ接を行なっているが、ある日入量
の注文があり、溶接したところ午後になってブローホー
ルが多発した。調べてみると、いつもは、少量なので溶
接ワイヤ保存場所の前の方のものを使っており、結果的
にいつも新しいワイヤであった。しかしこの日は大量溶
接したので、午後になって奥の方のいつも使っていない
古いワイヤを用いた結果、ブローホールが多発した。

（ｂ）　　つゆ時にブローボールが発生した。調べると
、この日は、温度も、湿度も高く、溶接作業場の方が材
料保存場所より温度が高かった。このため、溶接作業場
に材料を持っできた時に水分が開先に結露し、これが十
分取り去られていなかったために生じたものとわかった
。

（Ｃ）　　今まで、開先加工後、−週間程度保存してい
たが、問題なかったが、最近ブローホールが発生するよ
うになった。これは、設計変更により材質がΔ１１００
から△５０８３になったためであり、開先加工面に酸化
膜ができやすくなったためであった。

（ｄ）　　自動溶接装置にデータを入力し、常に同じ条
件でＩＮＧ溶接していたが、冬場になってブローホール
発生が多くなった。これは、夏場にした予備実験のデー
タを入力していたため、冬場は、同じデータでは溶込み
が少なくなり、冷ｒＪｌ速度が速くなりブローホールが
発生したものである。

（ｅ）　　突合せ溶接でブローホールが発生ずるように
なった。今までは、材料表面を前処理し粘着テープを付
けで保存し、溶接前に表面をブラシがけしていた。今回
は粘着テープが付いていない保存状態だったのでよごれ
が多く付いていた。それにもかかわらず今まで通りブラ
シかけのみで溶接したためブローが発生した。

一般に、技能者が自らの手で溶接する場合には、上述し
た如き微妙な変化を感じとって、トーチを進める速度を
遅くしたりして欠陥発生を防いでいる。

しかし、最近のように自動溶接装置が多く用いられるよ
うになると、溶接パラメータは正確に出力されるけれど
も、材料を管理する、いわゆる、材料管理パラメータを
把握しＣ溶接しなかったがために、常時良好な溶接がで
きないという問題点があった。

（発明の目的） 本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、種々の材料管理状態に対応して最適な施工手順で溶接
を行ない得る溶接管理装置の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、溶接材料の材質、ストック状態および溶接時
の天候状態等の管理パラメータを設定する材料管理パラ
メータ設定手段と、溶接材質別のブローホール発生傾向
、標準溶接条件等の溶接パラメータを記憶させである溶
接パラメータ記憶手段と、前記管理パラメータおよび溶
接パラメータに基づいて脱脂レベル、′ｆ８接速度およ
びポリフロ一時間等の溶接施工手順を決定する溶接施工
手順決定手段と、前記溶接施工手順を表示する施工手順
表示手段と、前記溶接施工手順に従って溶接装置に指令
する溶接指令出力手段とを備えたものである。

〔発明の実施例〕

第２図は本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図
であり、マイクロコンピュータを主体とする溶接管理装
置１が溶接制御ｆＩＩＶｔ置１１に指令を与えるように
なっている。

ここで、溶接管理装置１は、管理するアルミニウム材料
の材質やストツタ状態、天候状ｒＰＡ等の材料管理パラ
メータを入力するためのキーボード２と、後）ホする最
適施工手順等の表示、出力を行なうＣＲＴ３およびプリ
ンタ４と、データを入出力するためのインタフェースユ
ニット５と、入力データや溶接パラメータを保存したり
、最適施工手順を演算するための代数式や判断式を記憶
する記憶Ｍ　６と、記ｉｌｌ　ＦＡＳ　６に対するデー
タの入出力、このデータに基づく演算処理およびこの演
算処理によって１９られた結果をＣＲＴ３やプリンタ４
に出力すると共に、溶接制御装置１１に指令を与えるＣ
ＰＵ７とで構成されている。

なお、インタフェースユニット５はＣＲＴ３、キーボー
ド２、プリンタ４および溶接制ｔｌｌｌｔ装置１１にそ
れぞれ対応して設けられるインタフェース５ａ〜５ｄで
なり、記憶部６　ハＲＯＭ　３　ａとＲＡＭ３ｂとでな
っている。

第１図は本実施例の詳細な構成を示す機能ブロック図で
溶接材料の材質、ストック期間、ストック状態および溶
接時の天候状態等を設定する材料管理パラメータ設定手
段２１と、溶接材料の材質別ブローホール発生傾向およ
び標準溶接条件を記憶Ｊる溶接パラメータ記憶手段２２
と、これら材料管理パラメータおよび溶接パラメータに
基づいて脱脂レベル、ワイＶブラシがけレベル、プリフ
ロー時間等のＦＢ接施工手順を決定する溶接施工手順決
定手段２３と、この溶接施工手順を表示する施工手順表
示手段２４と、この施工手順に従って溶接制御波ｙ１１
１に指令を与える溶接指令出力手段２５とで構成されて
いる。

上記の如く構成された本実施例の動作を、第３図ａ３よ
び第４図に示したフローヂ１１−トをも参照して、アル
ミニウム材料をＴＩＧ溶接する場合について具体的に説
明する。

先ず、記憶部６には材質別ブローホール発生傾向および
材質別標準溶接条件を記憶させておく一方、溶接材料受
入れ時に、その材質、ストック期間を導出するための受
入れ日時、および、ストック状態を、ＣＲＴ３を児なが
らキーボード２によって入力する（ステップ１０１）。

なお、溶加材の受入時にもその材質や特徴を入力し、さ
らに受入れた溶接材料が開先加工されていたときにはそ
の加工方法および処理方法等を入力１６が説明の簡単化
のために第１図、第３図では省略している。

次ニ、ｒｆｊ接時（７）　Ｕ　ｊＵ、１ｆｉＩｌａ　ヲ
ｎ　Ｕ　＜　ＣＲＴ　３　ヲ見ながらキーボード２によ
って入力する（ステップ１０２）。

一般に溶加材としてのアルミニウムめワイヤは。

保存により品質が劣化することが確かめられており、入
荷時のまま保存し、溶接時に開封したものでも含有ガス
搭が増加し、例えば、製造１力月以内で３〜４ｃｃ／１
００ｇであっても１イｒ後には５〜８ｃｃ／１００９に
増加するというデータがある。

そこで溶接材料の材質に対応するワイヤのスｌ〜ツり期
間が６ケ月以上か否かを判別し、６ケ月以上であればＣ
ＲＴ　３に使用不可を表示すると共に、溶接割ＷＪ装置
１１に使用不可の信号を出力する（ステップ１０３〜１
０５）。

次に、ワイヤストック期間が６ケ月未満であるときには
、年間を通じた平均気温との偏差６丁を演算し、さらに
、溶接材料の材質に応じた溶接速度Ｆを演算する（ステ
ップ１０６〜１１１）。また、平均気温との偏差Δ王に
応じて溶接速度増減間ΔＦを算出して、上述した溶接速
度Ｆを補正する（ステップ１１２．１１３）。

次に、ワイヤストック期間が６ケ月未満であっても、新
品と３ケ月以上ストックし１＝ものとではブローボール
発生傾向が自ずと異なり、ストック期間が３ケ月を超え
てブローホール発生の可能性が高いとき、気泡が冷月１
時に完全に浮上し逸散できるように冷却速度をばくする
必要がある。そこで、ワイヤストック期間が３ケ月以下
か否かを判別し、３ケ月を超える場合には溶接速度を、
新品ワイヤ使用時の９０％に決定し、３ケ月以下の場合
には標準の速度Ｆに決定する（ステップ１１４〜１１６
）。

一方、溶接４４利のストック状態によって溶接直前の処
理を神々に変える必要がある。ここでは、開先加工後の
加工表面に粘着テープを付けであるものを標準とし、先
ず、ストックした素材に粘着テープが付着していたもの
か否かを判別し、付着していた場合にはこれを剥してワ
イヤブラシでこすった後に溶接する。一方、粘着テープ
が付着していなかった場合には、油分が付着している可
能性が大きく、比較的強固な酸化物で覆われているもの
としてワイヤブラシがけを標準品の２倍の時間を行なう
と共に、再脱脂すべき旨をＣＲＴ３に表示する（ステラ
・ブ１１７．１１８，１２１゜１２２）。

次に、溶接材料を長期間ストックしたものは新品と比較
して酸化膜に、ブローホールの原因となる水素源をより
多く含んでいる。これらの違いに対応してこの実施例で
は逆極性の電圧を印加してクリーニングを行なう、いわ
ゆる逆極性時間ＴＲＰを変えるようにする。そこで、テ
ープが有が無かに分けて、それぞれ溶接材料ストック期
間が２週間を超えたか否かを判別することによって逆極
性時間ＴＲＰを適切に決定してＣＲＴ３に表示する（ス
テップ１１９，１２０．１２３〜１２６）。

そして、ワイヤブラシがけが終了したとき終了信号を入
力して本溶接前の開先部処理を終了する（ステップ１２
７．１２８＞。

次に、溶接施工がつゆ時で相対湿度が８０％近くあり、
しかし、溶接作業場が頻繁に使用されていなかったがた
めに気温が３０℃近くあったとする。このような状況で
はブローホールが多発することが判っており、さらに、
トーチノズル内にも結露する虞れがあるので、正常な天
候に比してブリフローｌ１４間を２１８にして結露水分
を除く必要がある。

このため、溶接時の温度、湿度が結露する条件にあるか
否かを判別し、結露しないとぎにはプリフロー時間を標
準にし、結露する条件下、または、結露する虞れがある
ときにはプリフロー時間を標準の２倍（約１分以上）に
決定すると共に、ＣＲＴ３に対して１゛水分結露の虞れ
があるので開先部拭取りを確実に！」の注意表示を行な
う（ステップ１２９〜１３２）。

次に、上述した溶接施工手順に従って溶接制御装置１１
に指令を与えて溶接を開始する（ステップ１３３．１３
４）。

なお、参考までに厚さ６ｍＩＲの耗アルミニアム（Ａ１
）板（Ａ１１００）と、アルミニウム（ＡＩ）−マグネ
シウム（Ｍｇ）合金板（Ａ５０８３）とをビードオンプ
レートで交流ＴＩＧ溶接した場合の溶接施工手順の一例
およびその結果を示すと次の通りである。

溶接速度　　　　　　　　　　１０ｃｍ／ｍｉｎ正極性
電流１　ｓｐ　　　　　　　　２００Δ逆極性電流ＩＲ
Ｐ　　　　　　　３００Ａ正、逆極性時間比ＴＳＰ／Ｔ
ＲＰ　　約１０ビード幅　　Ａ３０８３　　　　約９　
ｍｍＡｌ１００　　　　約７　ｒｎｒｔｒ 溶込み深さ　Ａ３０８３　　　　約２．５咽Δ１１００
　　　約１．５ｒｍ 画材質のビード幅×♂込み深ざの比 Ａ３０８３／Ａ１１００　　　　約２ 第５図は、アルミニウム（Ａ１）−マグネシウム（ＭＯ
）系合金板（Ａ５０８３）、アルミニウム（Ａ１）−マ
グネシウム（ＶＱ）−シリコン（Ｓ　ｉ　）系合金板（
Δ６０６１）をブラズムアーク溶接する溶接施工手順の
一例を示したもので、Δ５０８３に比べて八６０６１の
酸化膜が強固なので、逆極性電流ＩＲＰを大きくしてい
るなお、この実施例でワイヤブラシがけのレベルを標準
の２侶に決定したときには、図示しないワイヤブラシか
け装置に信号を送り、ＣＲＴ３に表示された作業を行な
わないと溶接制ｔＩＩ装置１１に溶接指令が出力されな
いようインターロックをかけるので、開先部の処理が確
実に行なわれてブローホール欠陥の発生を防ぐことがで
きる。

かくして、この実施例によれば、種々の系のアルミニウ
ム材料に対して、そのストック状態、開先加工状態およ
び天候等に応じて適切な溶接施工手順が決定され、さら
に、この溶接施工手順がＣＲＴに表示されるため、その
手順に従って溶接ずればブローホール欠陥の発生を防ぎ
得ると共に、高品質の溶接部が得られる。

第６図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図で
あり、溶接管理装置１と溶接部ｍ装置１１との間に、フ
ロッピーディスク装置等の副記憶部１２を新たに設けた
ものである。かかる構成によれば、１つのインタフェー
スで複数の溶接制御ａＤ表装置制Ｏｕすることができる
。

なお上記実施例ではアルミニウムの溶接について説明し
たが、これ以外の金属にも本発明を適用することができ
る。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかな如く本発明によれば、溶接
材料（含溶加材）の管理パラメータ、および、材質別の
溶接パラメータに基づいて適切な溶接施工手順を決定し
、しかも、この溶接施工手順を表示すると共に、この溶
接施工手順に従って溶接装置に指令を与えるので、最適
な施工手順での溶接が可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の詳細な構成を示す機能ブロ
ック図、第２図は同実施例の概略構成を示すブロック図
、第３図はおよび第４図は同実施例の作用を説明するた
めのフローチャート、第５図は同実施例の作用を説明す
るため説明図、第６図は他の実施例の概略構成を示ずブ
ロック図である。 １・・・溶接管理装置、２・・・キーボード、３・・・
ＣＲＴＮ５・・・インタフェースユニット、６・・・記
憶部、７・・・ＣＰＵ、１１・・・溶接制御装置、１２
・・・副記憶部。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 兎２図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　溶接材料の材質、ストック状態および溶接時の天候状
   態等の管理パラメータを設定する材料管理パラメータ設
   定手段と、溶接材質別のブローホール発生傾向、標準溶
   接条件等の溶接パラメータを記憶させてある溶接パラメ
   ータ記憶手段と、前記管理パラメータおよび溶接パラメ
   ータに基づいて脱脂レベル、溶接速度およびプリフロー
   時間等の溶接施工手順を決定する溶接施工手順決定手段
   と、前記溶接施工手順を表示する施工手順表示手段と、
   前記溶接施工手順に従って溶接装置に指令する溶接指令
   出力手段とを備えたことを特徴とする溶接管理装置。