JPS6293076A - 複数電極によるサブマ−ジドア−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】 本発明は金属材料の溶接用溝に対しサブマージドアーク
溶接をする際に２本又はそれ以上の数の電極が連続して
並べて設置され、個々に生じる電弧が同時に作用して溶
融溶接フラックスにより被覆された一つの溶融ゾーンか
形成される溶接方法に関する。

従来の技術及びその問題点 サブマージドアーク法では少くとも２本の溶接ワイヤー
を用いて溶接することにより溶接効率を高めることが知
られている（ヨーロッパ特許公開第１１６６６４号）。

溶接ワイヤーは同時に電弧を生せしめ、溶融部分は、一
つになって溶接フラックスの下に形成される。ワイヤー
電極の一本、望ましくは、第２本口のワイヤー電極は所
望の成分添加により合金化されるのに対し、第１および
他の電極は非合金又は微量合金である。場合によっては
微量合金元素をも含むこともある。合金溶接ワイヤーは
一般にフラックスをコアーとしたワイヤー電極であり冶
金学的な要求に対しより適確に応えることの出来るもの
である。

２本又はそれ以上の数の電極を用いる溶接は溶け込みの
深さが不当に大きくなることを避け、単線溶接に比較し
て溶着率を高めることを可能にするが、溶接ワイヤーの
径が極めて細いものであることを要求されるために溶接
電流の強さは制約を受けることになる。

ワイヤー電極の数を増大せしめることは可能であるが、
その結果溶接ユニットの構造は複雑となる。経済的な溶
接ユニットは３個又はせいぜい４個の溶接ヘッドのもの
であることが経験的に知られている。

本発明の目的は、溶接ヘッドの数を更に増やすことなく
溶着効率を更に高める如く改善された溶接方法を提供す
ることにある。

問題点を解決するための手段 本発明の前記目的は、連続的に並設された２本以上の電
極を使用し、溶融フラックスで覆われた共通の溶融ゾー
ンを前記電極の各々で形成する複数電極による金属材料
のグループに対するサブマージドアーク溶接方法におい
て、所定の配置にある電極のうち少くとも１つの電極を
ストリップ状電極として溶接を行なうことを特徴とする
サブマージドアーク溶接方法により達成される。

前記ストリップ状電極はストリップの内部に粉末を充填
された充填ストリップの形とするのか有利である。

本発明は極度に凸型に湾曲するエツジを持つ移行ゾーン
により特徴付けられる溶け込み部分を形成する溶接方法
をも包含する。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する
。

図１は多電極配置を示し、この場合使用されるヘッド数
は４個であり、第１ヘツドはソリツドワイヤーを使用す
るのに対し、他のヘッドはストリップ電極を使用する。

平面図に見られるように、共通溶融池Ｓに於て第３およ
び第４ヘツドのストリップ電極は溶接方向に対して偏角
を持っておりかつこの角度は必要に応じ０°から９０°
の間から選択することができる。

図２に示された多電極配置の場合には配置の選択範囲は
小さい。第１の（図において上から数える。以下同じ）
は図１の配置に一致するが、第２の電極配置の場合には
第３ヘツドには２つのストリップ電極が平行に設けられ
ている。第３の電極配置の場合には第２ヘツドにはスト
リップ電極が、文箱３および第４ヘツドの各々にはフラ
ックスコアーのワイヤー電極が用いられている。ソリッ
ドワイヤー電極は上記の３つの電極配置の場合の第１ヘ
ツドに用いられている。

第１溶接ヘツドに用いられる電極は円形のソリッドワイ
ヤー又は充填ワイヤーを用いているが、費用がより低順
であるという理由で後者が用いられていることが多い。

本出願人の合金タイプＳ１のワイヤーが適切である。こ
のワイヤー電極の機能は、特にパスおよびキャップパス
をもって溶接するときに適切なパスのオーバーラツプを
保証するために適切な溶接パラメーターを選ぶことによ
り充分に深い溶け込みを確保することにある。溶接電流
として直流（正極）及び交流の何れも使用可能である。

第２溶接ヘツド上に設けられたストリップ電極は必要な
合金元素を含み、それに応じて合金又は微世合金添加剤
を提供する。第１電極ヘツドにおいてソリッドストリッ
プの代りにフラックスコアーを持つワイヤー電極が用い
られるときには効率は改善され、従って溶着率は高まる
。更に補足的に熱効率を高めるために充填ストリップの
充填粉末中の鉄粉の比率を高めることができる。合金元
素の添加およびストリップ充填物の組成を変えることに
より、溶接の機械的及び組成物特性をコントロールする
ことが可能である。

第２電極ヘツドおよび必要に応じ他の溶接ヘッドにスト
リップ電極を使用することにより母材と溶着材との混合
物形成を減少せしめ。このことが場合によって溶接継手
部分の母材の機械的及び組成物特性に対して生じうる悪
影響を防止するのに役立つ。この効果をもたらす理由は
、溶融ストリップ端での１又は２以上の移行するアーク
が母材の溶け込みを大巾に減らすことになる。

次に前述の溶接部形成を模式化した図３および図４につ
いて説明する。図３は公知の複数のワイヤー電極を使用
した方法に基く溶接部分の断面を示す。溶け込み断面輪
郭はＲ点を持ち、その近傍では溶融部分の移行部は凸型
の、即ち内方に湾曲した、エツジを持つ。点Ｒは、切欠
き効果の結果としての微小クラックを生じ易いため危険
である。

然し図４による溶融部の断面の溶け込み断面輪郭Ｅには
かかる危険点Ｒを持たず移行部は凸型の、即ち外方に向
かって湾曲した、エツジを持つ。ストリップ電極はその
横断面における長手方向を溶接方向に沿うように適切に
定められることにより添加材と母材との混合を抑制する
。

第３および付加的な第４の溶接ヘッド上に設けられた電
極は溶接用溝を充填するのに用いられる。

図２の４つの電極配置から理解されるように、これらの
電極の形状は円形ワイヤー電極の形状、例えばフィラー
ワイヤー、又はソリッド又は充填ストリップの形とする
ことができる。溶着率の増大が求められるときには、充
填度の高い、即ち鉄粉含有率の高い充填ストリップが好
ましい。溶接方向に対する設定角を選択することにより
溶け込み形状を変化せしめ溶接部の形状をコントロール
することが可能である。０°から９０°迄のストリップ
の設定角を適用することができる。図２の第２および第
４電極のようにワイヤー又はストリツプ電極を並列させ
た場合には、一つの回路での溶着率を更に高めることが
可能である。

第２溶接ヘツドの電極が必要な合金元素を持ち、従って
冶金学的に溶接金属をコントロールする場合は、第３お
よび第４溶接ヘツドの電極には非合金又は微量合金ワイ
ヤー若しくはストリップ電極又は合金タイプＳ１の充填
ワイヤー若しくはストリップを使用することがより適切
である。

本発明方法を用いて得ることのできる結果につき２つの
実験例を更に説明する。但し実験例１は両面Ｙ型溝の溶
接に関するものであり、実験例２は片面Ｙ型溝の溶接に
関するものであり、両者共３電極配置により溶接したも
のである。実験条件に関するデーターは以下の（ｍ）に
示されている。

実験例２の（ＩＶ）および（Ｖ）に於ては溶接の特性に
関する詳細が示されいる。両者の実験例においては以下
の（ｍ）示すように、母材への移行部における溶け込み
断面輪郭は凸型の湾曲エツジ部分のみによって形成され
ていることか判る。

本発明方法を用いた場合に如何なる溶着率か得られるか
は図５のグラフに於て示されている。３本の電極即ちソ
リッドワイヤーＭＤ／Ｓ■と、２本の充填ストリップＦ
Ｂ／３５．２２およびＳｌとに対する数値が示されてい
る。ソリッドワイヤーは最低の溶着率を示している。こ
れは、溶接電流が８００Ａ以上に大きくは高めることが
できないからであり、それに対し２本のフラックスコア
ーワイヤー電極の負化はより高めることができるからで
ある。これらの３本の電極は、複数ワイヤーを用いた溶
接における溶着率を上回る効率を可能にする。特に深い
溶け込みを必要とせぬならば、図２による電極配置の代
りに第１溶接ヘツドにストリップ電極を使用することも
又可能である。

発明の効果 公知の複数のワイヤー配置に比較した場合、本発明方法
は以下の利点を備えている。

開先角を減らすことが出来るので、溶接毎に又はメート
ル当りに必要な溶着金属の減少が可能であり、溶接速度
が増大する。

ワイヤー電極に比較してストリップ電極はより高い溶接
フラックスの通電容量を可能にする。この様にして溶接
パラメーターの適切な選択により溶着率を溶接速度と同
様に高めることができる。

充填ストリップ電極を用いる場合鉄粉の配合割合を高く
することにより、すなわちその充填度を高くすることに
より、熱効率は改善される。これにより溶着率および溶
接速度を更に高めることかできる。

第２溶接ヘツドからの如きストリップ様の電極の使用ば
溶け込み断面輪郭に影響を与える。溶接面の挾む角度を
小さくすることができ、これにより晶結部前面を有利に
変えることを可能にし樹枝様クラック発生の危険を抑制
する（図３参照）。

公知の複数ワイヤー配置に比較して前述の如きストリッ
プ状電極を使用した配置の場合は、同等のゾーンエネル
ギー（発生した熱）に対して熱影響ゾーン（ＨＡＺ）に
於けるノツチ緩衝値か更に有利となる。

開先角が同等の場合、特に側壁溶け込みの減少は、母材
との混じり合いを抑制することを可能にする。これによ
り溶着材と母材との混合がもたらしうる悪影響を最小に
抑えることができ、このことがノツチ衝撃強度を安定せ
しめるのに役立つ。

実験例　１ 複数電極システムによるパスおよびキャップパスでの溶
接 （Ｉ）溶接の開先準備（図６参照） （ｎ）ワイヤー又は充填ストリップ電極の配置および溶
接条件（図７参照） （ＩＩＩ）肉眼視による組織構造（拡大図）（図８参照
） 実験例　２ シングルパス溶接の機械的特性のチェック（Ｉ）溶接の
開先準備（図９参照） （ＩＩ）ワイヤー又は充填ストリップ電極の配置及び溶
接条件（図７参照） （ｍ）肉眼視による組織構造（拡大図）（図１０参照）
。

（ＩＶ）顕微鏡視による組織構造（図１１参照）Ｍ２Ｏ
：１（Ｖ）機械的組成的特性 （Ｖ、　　１）溶着材分析（％）　　（Ｏｕａｎｔｏ−
ｖａｃ　）ＣＳｉＭｎ　　　Ｐ　　　Ｓ　　　ＣｒＭｏ
Ｔｉ　　　ＢＯ，１２２０，２４ｔ５ｏ　　Ｏ，０２１
０，０１９０，２７０，１００，０２０，００２（Ｖ、
２）ＤＩＮ　　５０　１１５によるノツチドパ−緩衝曲
げテスト下表及び図１２参照

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に使用する４ヘッド付き溶接ヘッド
の要部の概略を示す正面図、第２図は本発明方法におけ
る電極配置４つの例を示す横断面図、第３図は従来方法
による溶接部の例の概略縦断面図、第４図は本発明方法
による溶接部の例の概略縦断面図、第５図は充填ストリ
ップを使用した本発明方法による溶接における溶着率を
示すグラフ、第６図から第１２図は本発明方法の実験例
を説明するためのもので、第６図は両面Ｙ形グループの
溶接継手の準備段階の縦断面図、第７図は溶接電極と溶
接方向との関係を示す説明図、第８図は第６図に示した
継手における溶接部の金属組織拡大写真、第９図は片面
Ｙ形グループの溶接継手の準備段階の縦断面図、第１０
図は第９図に示した継手における溶接部金属組織の拡大
写真、第１１図はその顕微鏡写真、第１２図はそのノツ
チ付きバー衝撃テストの結果を示すグラフである。 ス１へ−４不２＼ノド−第３八ソト　　　　謁４入ノＦ
“　　　　ＦＩＧ、１ＦＩＧ、　２ 不１人ツｈ　　メ２へ、１〜　　　　屍３へ・７ト　　
　　　名４へ・トロ＝臣＝＝巨＝Ｄ ・　　　Ｑ＝＝＝シ　　　　　◎　　　　　　　◎◎ ◎　　　ｇ＝＝巨ジ ＦＩＧ　４ 芙故覧１°０

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続的に並設された２本以上の電極を使用し、溶
   融フラックスで覆われた共通の溶融ゾーンを前記電極の
   各々で形成する複数電極による金属材料のグループに対
   するサブマージドアーク溶接方法において、所定の配置
   にある電極のうち少くとも１つの電極をストリップ状電
   極として溶接を行なうことを特徴とするサブマージドア
   ーク溶接方法。
2. （２）前記ストリップ状電極は内部に粉末充填材をいれ
   た充填ストリップの形態を持つことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の溶接方法。
3. （３）溶接方向にみて最初にある第１電極としてワイヤ
   ー又はストリップ状電極が用いられ、その後方のすべて
   の電極は充填ストリップ又はソリッドストリップの形態
   を持つことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項に記載の溶接方法。
4. （４）前記第１電極として充填ワイヤーが用いられ、そ
   の後のすべての電極は充填ストリップの形態を持つこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   溶接方法。
5. （５）前記第１の電極としてソリッドワイヤー又は充填
   ワイヤーが設けられ、第２電極に対してのみ充填ストリ
   ップが使用され、その他の電極に対してはソリッドワイ
   ヤーおよび／又は充填ワイヤーが用いられることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第４項の何れかに記載
   の溶接方法。
6. （６）少くとも１本の充填ストリップ電極は合金の形態
   を持つことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５
   項の何れかに記載の溶接方法。
7. （７）ストリップ状電極の横断面における長軸は溶接方
   向に対し傾斜して設置されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項から第６項の何れかに記載の溶接方法。
8. （８）充填ストリップ電極の充填が３０〜９０重量％の
   割合の鉄粉を以つて行われることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項から第７項の何れかに記載の溶接方法。
9. （９）移行ゾーンの周縁が極度に凸型に湾曲したエッジ
   を有した溶け込み断面輪郭を形成することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項から第８項の何れかに記載の溶接
   方法。
10. （１０）Ｙ形又は両面Ｙ形グループの溶接における通常
    ６０度の開先角度を５０〜５５度に減少せしめ、これに
    応じて溶着材をも減少せしめることを特徴とする特許請
    求の範囲第９項に記載の溶接方法。