JPS6310089A

JPS6310089A - 溶接方法

Info

Publication number: JPS6310089A
Application number: JP15334586A
Authority: JP
Inventors: Takuya Kako; 加古　卓也
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1988-01-16

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は溶接方法に係り、特に溶接継手の止端部の溶接
不良を防止し、溶接継手の疲労強度を向上させるように
した溶接方法に関する。

（従来の技術）一般に、発電機器等の構成部品としての溶接構造物は、
溶接継手を形成する溶接金属と母材である金属部材との
境界部（以下止端部という）の形状が不連続に形成され
ると止端部に繰り返し荷重による応力が集中し、止端部
において疲労亀裂が発生するという恐れがある。

第５図および第６図は溶接構造物の一例として水車の平
行型スピードリングを示したもので、相対向しておかれ
た２枚の環状主板１，１の間に複数個のステーベーン２
，２．・・・が間隔をおいて固着され、環状主板１，１
を内側に挟み込むようにしてスパイラルケーシング３が
配設されている。

通常、上記環状主板１とステーベーン２との固着はエレ
クトロスラグ溶接により行なわれ、環状主板１とステー
ベーン２との溶接継手４には断面略台形状のすみ肉５が
形成されている。このすみ肉５は、第７図および第８図
に示したように、環状主板１に対してステーベーン２を
所定の間隙をおいて直角に配置し、端部を曲げ成形した
２枚の銅当て金６をステーベーン２を挟むようにして環
状主板１表面とステ−ベーン２側面に密ＩＢさせ、つい
で環状主板１とステーベーン２と銅当て金６とで形成さ
れる空間７内に複数のノズル８を配設し、このノズル８
から溶加材ワイヤ９を上記空間７内に連続的に送出して
溶融スラグ（図示せず）中を流れる電流の抵抗熱で溶加
材ワイヤ９を溶融して空間７内を溶加材で満たし、銅当
て全６外面の冷却水管１０内を流れる冷却水で溶加材を
冷却する方法により形成されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述のようにしてすみ肉５を形成すると
、環状主板１およびステーベーン２と銅当て金６とのな
す角１１ａ、１１ｂが鋭角のため溶融した溶加材の表面
張力により溶加材が空間７の奥まで溶は込まず、また冷
却水管１０の冷却効果により溶接界面での環状主板１お
よびステーベーン２の溶融部１２ａ、１２ｂがあまり拡
がらないので、溶接金属であるすみ肉５と母材である環
　・状主板１およびステーベーン２との境界部すなわち
止端部１３ａ、１３ｋ）に第８図に示したようなオーバ
ラップ状の融合不良部１４ａ、１４ｂが形成されて止端
部１３ａ、１３ｂの形状が不連続になり、この止端部１
３ａ、１３ｂに応力が集中して溶接継手の疲労強度が低
下するという問題があった。

このため、従来は溶接欠陥の原因となるオーバラップ状
の融合不良部１４ａ、１４ｂをガウジング等で除去し、
除去後の空洞をアーク溶接等の溶接ビートで埋めたのち
グラインダ等で仕上げ成形するという一連の欠陥補修作
業を行なっており、このような欠陥補修作業は多（の時
間と労力を要するという問題があった。

そこで、本発明は上述の従来技術が有する問題点を解消
し、オーバラップ状の融合不良部等止端部における溶接
不良の発生を防止し、止端部における応力集中を緩和し
て溶接継手の疲労強度を向上させるようにした溶接方法
を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明は、接合されるべき金
属部材の外寸よりも外側部分に溶加材が入り込む凹部を
形成した金属部材を設け、この金属部材に対して接合さ
れるべき金属部材を直角に配置し、一端を接合されるべ
き金属部材の側面に当接した当て金の他端を上記金属部
材の凹部の外側縁から外側の部位に当接し、上記両金属
部材と当て金とで形成される空間内に複数のノズルを配
設し、このノズルから送出される溶加材を溶融して上記
空間内を溶加材で満たしてすみ肉を形成するようにした
ものである。

（作　用）接合されるべき金属部材の外寸よりも外側部分に溶加材
が入り込む四部を形成した金属部材と接合されるべき金
属部材とを直角に配置し、一端を接合されるべき金属部
材の側面に当接した当て金の他端を上記金属部材の凹部
の外側縁から外側の部位に当接して溶加材を満たす空間
を形成し、この空間内に配設したノズルから送出される
溶加材を溶融すると、溶加材が上記凹部内に溶番ノ込み
ながら上記空間の隅々まで溶は込むと共に溶接界面での
溶融部が当て金と金属部材との当接部まで充分に拡がる
ので、止端部における溶接不良の発生を防止でき、止端
部の形状がｗＪ接金金属ら母材にかけて連続して形成さ
れた溶接継手を得ることができる。

（実施例）以下、本発明による溶接方法の実施例を第１図乃至第４
図を参照して説明する。なお、従来と同一部分には同一
符号を用いる。

第１図および第２図は、本発明による溶接方法を水車の
平行型スピードリングの製造に適用した実施例を示し、
通常、金属部材である環状主板１と接合されるべき金属
部材であるステーベーン２とを固着するにはエレクトロ
スラグ溶接を用いている。ステーベーン２は環状主板１
に対して所定の間隙をおいて直角に配置されており、環
状主板１とステーベーン２との間にはステーベーン２を
両側から挟むように２枚の銅当て金１５．１５が設けら
れている。ここで、上記環状主板１の表面には、素材段
階でガウジング等により２つの凹部１６．１６が形成さ
れており、この凹部１６゜１６の間隔はステーベーン２
の幅より大きく形成されている。また、上記ステーベー
ン２の接合側端部の両側面には、溶接作業前の素材の第
１次加工段階で機械加工により段部１７．１７が形成さ
れている。また、上記各銅当て金１５は、両端部が曲げ
成形されると共にその折曲部１８．１８の内面が滑かな
形状になるように折曲部内面に円弧部１９．１９が形成
されている。さらに、各銅当て金１５の外面には、銅当
て金の長手方向に延在する２本の冷却水管１０が設けら
れている。

しかして、環状主板１とステーベーン２との間に配設さ
れる各銅当て金１５は、曲げ成形された一端部１５ｂが
上記段部１７の上縁より上側のステーベーン２の側面に
当接すると共に他端部１５ａが上記凹部の外側縁より外
側の環状主板１の表面に当接し、折曲部内面に形成され
た円弧部１９．１９が上記ステーベーン２および環状主
板１との当接部より内側に位置するようになっている。

そして、この２枚の銅当て金１５．１５と環状主板１お
よびステーベーン２とにより溶加材が満たされる空間２
０が形成され、しかもこの空間２０は上記段部１７によ
り形成される空間２０ｂと上記凹部１６により形成され
る空間２０ａとを含んだものになっている。また、上記
空間２０内には内部に溶加材ワイヤ９が通るノズル８が
複数配設されており、このノズル８先端から溶加材ワイ
ヤ９が空間２０内に連続的に送出されるようになってい
る。

作業順序としては、予め凹部１６が形成された環状主板
１と段部１７が形成されたステーベーン２とを所定の間
隙をおいて直角に配置する。次にステーベーン２を挟む
ようにして２枚の銅当て金１５．１５をそれぞれステー
ベーン２の側面および環状主板１の表面に当接させる。

この時、銅当て金の一端部１５ｂが上記段部１７の上縁
より上側の部位に当接すると共に他端部１５ａが上記凹
部１６の外側縁より外側の部位に当接するようにする。

しかして、２枚の銅当て金１５．ＬＳ、環状主板１およ
びステーベーン２は、上記段部１７の空間２０ｂおよび
上記凹部１６の空間２０ａを含んだ空間２０を形成する
。次に、この空間２０内に複数のノズル８を配設し、こ
のノズル８先端から溶加材ワイ１７９を連続的に送出し
、溶融スラグ（図示せず）中を流れる電流の抵抗熱で溶
加材ワイヤ９を溶融して空間２０内を溶融した溶加材で
満たす。しかして、溶加材は段部１７の空間２０ｂおよ
び凹部１６の空間２Ｏａ内に溶は込みなから止端部２１
８．２１ｂの奥まで充分に溶は込み、また溶接界面での
溶融部２２ａ、２２ｂはそれぞれ環状主板１およびステ
ーベーン２と銅当て金１５との各当接部まで充分に拡が
るので、上記空間２０内に満たされた溶加材を冷Ｗ水管
１０内を流れる冷却水で冷却することにより止端部の形
状が滑かなすみ肉２３が得られる。

上述のようにして環状主板１とステーベーン２との溶接
継手を形成すると、溶融した溶加材が止端部２１ａ、２
１ｂの奥まで充分に溶は込むと共に溶接界面での溶融部
２２ａ、２２ｂが充分に拡がるので、従来止端部に発生
していたオーバラップ状の融合不良部の発生を防ぐこと
ができ、万−生じたとしてもごく微小なものにすること
ができる。このため、従来必要とされていた一連の欠陥
補修作業を省くことができ、溶接作業全体の効率を向上
させることができる。

また、銅当て金１５の接面部内面に形成され円弧部１９
．１９が環状主板１およびステーベーン２と銅当て金１
５との当接部より内側に位置するので、すみ肉２３の応
力集中部である円弧部２４゜２４と溶接欠陥が生ずる恐
れのある止端部２１ａ。

２１ｂとの位置を離すことができ、上記円弧部２４．２
４での溶接欠陥の発生を防ぐことができる。また、銅当
て金１５の接曲部１８．１８の内表面はだと同程度の滑
らかな溶接はだを有するすみ肉２３の円弧部２４．２４
を得ることができ、グラインダ等の仕上げを行なうこと
なく疲労強度を向上させた溶接継手を得ることができる
。また、万−止端部２１ａ、２１ｂｌ、：融合不良部が
発生しても、上述のようにすみ肉２３の応力集中部であ
る円弧部２４．２４には発生せず、しかも止端部２１ａ
、２１ｂは第２図から明らかなように平坦部に形成され
ているので、欠陥補修作業を容易に行なうことができる
。

第３図および第４図は本発明による溶接方法の第２実施
例を示し、接合されるべき金属部材２５の厚さが融接領
域と比較して薄く、しかも金属部材２６と比較して非常
に薄い場合を示している。

本実施例の場合、溶接界面での溶融部２７が接合される
べき金属部材２５側の止端部２８ｂ近傍で良く発達し溶
は込みや融合が良好なので、肉厚な金属部材２６の表面
にのみ溶加材が入り込む凹部１６を形成している。他の
構成は前記第１実施例と同じである。

しかして、本実施例の場合も前記第１実施例と同じよう
に止端部２８ａ、２８ｂにオーバラップ状の融合不良部
が発生するのを防ぐことができ、一連の欠陥補修作業を
省略することにより溶接作業の効率を向上させることが
できる。また、応力集中部である溶接継手の円弧部と止
端部との位δをｌｌ１ｉずことができ、応力集中部での
溶接欠陥の発生を防ぐことができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明は接合されるべ
き金属部材の外寸よりも外側部分に溶加材が入り込む凹
部を形成した金属部材と接合されるべき金属部材とを直
角に配置し、一端を接合されるべき金属部材の側面に当
接した当て金の他端を上記金属部材の凹部の外側縁から
外側の部位に当接して溶加材を満たす空間を形成し、こ
の空間内に溶加材を送出するノズルを配設したから、溶
接継手の止端部におけるオーバラップ状の融合不良部の
発生を未然に防止し、止端部における応力集中を緩和し
て溶接継手の疲労強度を向上させることができ、しかも
作業効率を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による溶接方法の第１実施例の作業時の
状態を示す横断面図、第２図は第１実施例による溶接後
の状態を示す横断面図、第３図は本発明による溶接方法
の第２実施例の作業時の状態を示す横断面図、第４図は
第２実施例による溶接後の状態を示す横断面図、第５図
は溶接構造物の一例として示した水車の平行型スピード
リングの［ｌｉ面図、第６図は平行型スピードリングの
平断面図、第７図は従来の溶接方法の作業時の状態を示
す横断面図、第８図は従来方法による溶接後の状態を示
す横断面図である。１・・・環状主板、２・・・ステーベーン、５．２３・
・・すみ肉、６，１５・・・銅当て金、７．２０・・・
空間、８・・・ノズル、９・・・溶加材ワイヤ、１ｏ・
・・冷却水管、１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、２７
−・・溶接界面ｒのｉ馳部、１３ａ、１３ｂ、２１ａ、
２１ｂ。２８ａ、２８ｂ・・・止端部、１４ａ、１４ｉ）、、、
融合不良部、１６・・・凹部、１７・・・段部、１８・
・・折曲部、１９．２４・・・円弧部、２５・・・接合
されるべき金属部材、２６・・・金属部材。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄も　１　図も　２　区昆　３　図色４　凹６７　口ｌ′ ３８　図

Claims

【特許請求の範囲】１、接合されるべき金属部材の外寸よりも外側部分に溶
加材が入り込む凹部を形成した金属部材を設け、この金
属部材に対して接合されるべき金属部材を直角に配置し
、一端を接合されるべき金属部材の側面に当接した当て
金の他端を上記金属部材の凹部の外側縁から外側の部位
に当接し、上記両金属部材と当て金とで形成される空間
内に複数のノズルを配設し、このノズルから送出される
溶加材を溶融して上記空間内を溶加材で満たしてすみ肉
を形成するようにしたことを特徴とする溶接方法。２、上記接合されるべき金属部材の接合側端部に、溶接
作業前に段部を形成した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。