JP2009255172A - Method for manufacturing t-type joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば比較的小型の流体機械の羽根車の主板又は側板と羽根のような複雑な構造を溶接するために好適なT型継手の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a T-shaped joint suitable for welding a complicated structure such as a main plate or a side plate and a blade of an impeller of a relatively small fluid machine.
小型ポンプ用の羽根車は、従来、図15に示すように、大型のものと同様に鋳造で製造されていた。この場合、最終形状に近い形に鋳造するので、製品当たりの製造工程が少なくコストが安い。しかしながら、このような小型で複雑な形状の製品の鋳造は、中子が薄いので変形や割れが生じやすく、またガスが抜けにくいので欠陥が発生しやすい、といった鋳造自体の困難性がある。本来、羽根車の性能には、寸法精度や表面粗さが大きな影響を及ぼすが、一体物の鋳物は流路面が鋳肌になるので、表面が粗い。また、凝固収縮による寸法の変化があるので、設計通りの寸法を得ることが困難である。さらに、中空形状の鋳物を作るには中子を使わなければならないが、中子のずれにより肉厚・寸法を狙い通りにすることが難しい。内部流路にグラインダが入りにくいので鋳造後の内表面の仕上げ作業も困難であり、狭い流路面の手直しや修正加工はできず、性能に及ぼす上記の影響を回避できない。特に、翼(羽根)高さが小さい羽根車は鋳造が難しく不良率が高いことなどの問題がある。このため、鋳造後の廃却率が高くなり、納期遅れやコスト高の原因となっていた。 Conventionally, the impeller for a small pump has been manufactured by casting in the same manner as a large one as shown in FIG. In this case, since it is cast to a shape close to the final shape, the number of manufacturing steps per product is small and the cost is low. However, casting of such a small and complicated product has difficulty in casting such that the core is thin, so that deformation and cracking are likely to occur, and gas is difficult to escape, so that defects are likely to occur. Originally, although the dimensional accuracy and the surface roughness have a great influence on the performance of the impeller, the integral casting has a rough surface because the flow path surface becomes a casting surface. In addition, since there is a change in dimension due to solidification shrinkage, it is difficult to obtain a designed dimension. Furthermore, a core must be used to make a hollow casting, but it is difficult to achieve the desired thickness and dimensions due to the displacement of the core. Since it is difficult for the grinder to enter the internal flow path, it is difficult to finish the inner surface after casting, and the narrow flow path surface cannot be reworked or corrected, and the above-described influence on performance cannot be avoided. In particular, impellers with small blade (blade) height have problems such as difficulty in casting and high defect rate. For this reason, the disposal rate after casting became high, resulting in delays in delivery and high costs.
そこで、このような閉鎖的な空間を持つ構造の鋳造が困難なことに鑑み、羽根車を構成する部品である主板と側板を個別に製造し、これらを溶接することで一体化する製造方法が考えられる(図13参照)。この場合、主板と側板の一体化は、一方に形成した翼14の端面を他方の主板(又は側板)12の裏面に突き合わせて行うが、裏面側は閉鎖空間に近いので、図16(d)に示すような、裏面側からの隅肉溶接56を形成するのは困難で、主板(又は側板)12の表面側からしか行えない。このような場合に採用される従来の方法を、図16(a)〜(c)の開先形状図を参照して説明する。なお、ここでは、口径150mm以下の羽根車を製造する場合で、主板又は側板の板厚は5mm程度としている。
Therefore, in view of the difficulty in casting such a structure having a closed space, there is a manufacturing method in which a main plate and a side plate, which are parts constituting an impeller, are individually manufactured and integrated by welding them. Possible (see FIG. 13). In this case, the main plate and the side plate are integrated by abutting the end surface of the
同図(a)および(b)は、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接方法を用いるもので、主板または側板(第1板材)12に板厚方向に貫通するスリット50、52を形成し、これにより羽根(第2板材)14の先端との間に形成される開先に肉盛り溶接する方法である。(a)の方法は板の全厚を開先とするもので、溶接部54が深く、トーチ侵入のためにスリット50の断面形状が上広がりとなるため、加工量が増え、機械加工のための費用が高くなる。また、溶接の肉盛量が多いため、溶接作業に時間を要し、作業コストが高くなるとともに、溶接熱による歪みの発生も大きい。
(A) and (b) of FIG. 1 use a TIG (Tungsten Inert Gas) welding method, and form
一方、(b)の方法では、羽根の先端をスリット52内に所定長さだけ進入させて開先を形成しており、溶接部54の深さが小さいので、スリット52をレーザ加工することが可能で加工費用は安いが、裏面側で裏波が形成されず、溶接の品質はよくない。また、板厚方向の位置決め、すなわち進入深さの調整作業に手間が掛かるという難点がある。
On the other hand, in the method (b), the tip of the blade is made to enter the
一方、同図(c)は、主板または側板の裏面に羽根を突き合わせ、表面側から、レーザまたは電子ビームを照射して、その溶け込み深さが大きいことを利用したいわゆる貫通溶接を行うものである。レーザまたは電子ビームを用いる貫通溶接は、板厚の小さい電子部品等の場合に良く用いられている。特許文献1に示すように、この方法では、スリットを形成するための加工工程に要する費用を省くことができる。しかしながら、これらの方法はアークやプラズマを用いる方法と比較して一般に設備コストが高く、特に板厚が大きい場合には大きな入熱が必要であるので、一層それが顕著となる。また、入熱量が少ないので、溶込みも少なく、良好な形状の裏波を形成するのは難しい。
On the other hand, FIG. 6C shows what is called through welding utilizing the fact that the penetration depth is large by butting a blade against the back surface of the main plate or side plate and irradiating a laser or electron beam from the front side. . Through welding using a laser or an electron beam is often used for electronic parts having a small thickness. As shown in
そこで、同図(e)に示すように、アーク又はプラズマ溶接を用いて、表面側から貫通溶接を行うことが考えられる。しかしながら、大きな板厚の上板を貫通し、さらに良好な裏波を出すのは必ずしも容易ではない。 Therefore, as shown in FIG. 5E, it is conceivable to perform through welding from the surface side using arc or plasma welding. However, it is not always easy to penetrate the upper plate of a large plate thickness and produce a better back wave.
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、溶接設備として一般的でコストが安いアーク溶接やプラズマ溶接法を用いて安価にかつ高品質なT字継手を形成することができるようなT型継手の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of forming a low-cost and high-quality T-shaped joint by using arc welding or plasma welding, which is a general welding equipment and is inexpensive. It aims at providing the manufacturing method of a T type joint.
前記目的を達成するために、請求項1に記載のT型継手の製造方法は、第1板材の裏面側に所定の角度で第2板材の端面を当接させ、該第1板材の表面側からアーク又はプラズマ溶接を行い、該アーク又はプラズマ溶接熱により第1板材を貫通して第2板材の端面部分を溶融させ、これらを溶着させることによって溶接継手を形成することを特徴とする。
In order to achieve the object, the method of manufacturing a T-shaped joint according to
請求項1に記載の発明によれば、一般的アーク又はプラズマ溶接法において貫通溶接を行い、第1板材と第2板材を第1板材の表面側からアーク又はプラズマ溶接して、これらを溶着させることで、複雑でコストの掛かる開先形成や多層の肉盛等の作業を排除し、低コストで高品質のT型継手を提供する。 According to the first aspect of the present invention, through welding is performed in a general arc or plasma welding method, the first plate member and the second plate member are arced or plasma welded from the surface side of the first plate member, and these are welded. This eliminates complicated and costly operations such as groove formation and multilayer overlaying, and provides a low-cost, high-quality T-shaped joint.
請求項2に記載のT型継手の製造方法は、請求項1に記載の発明において、事前に前記第1板材の前記第2板材が当接する部分に減厚溝を加工し、該減厚溝に沿って溶接を行うことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a T-shaped joint. In the invention according to the first aspect, the thickness reducing groove is processed in advance in a portion where the second plate material of the first plate material abuts. Welding is performed along the line.
請求項2に記載の発明によれば、第1板材の板厚がアーク又はプラズマ溶接の溶け込み深さを上回るほど大きい場合でも、一般的アーク又はプラズマ溶接法を用いて貫通溶接を行う際に、比較的簡単な加工のみで、第2板材の端面まで充分に入熱してこれを溶融させ、欠陥の無い継手を形成させる。これにより、複雑な開先形成や多層の肉盛等の作業を排除し、低コストで高品質のT型継手を提供する。 According to the invention of claim 2, even when the plate thickness of the first plate material is large enough to exceed the penetration depth of arc or plasma welding, when performing through welding using a general arc or plasma welding method, With only relatively simple processing, the end surface of the second plate material is sufficiently input and melted to form a defect-free joint. This eliminates complicated operations such as groove formation and multilayer overlaying, and provides a low-cost, high-quality T-shaped joint.
請求項3に記載のT型継手の製造方法は、請求項2に記載の発明において、前記減厚溝の底部の幅は前記第2板材の厚さより大きく設定され、それにより、溶接の際に、前記第2板材が前記第1板材の裏面に接する箇所において溶融した金属が裏波ビードを形成することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a T-shaped joint. In the invention of the second aspect, the width of the bottom portion of the thickness reducing groove is set to be larger than the thickness of the second plate member. The melted metal forms a back bead at a location where the second plate contacts the back surface of the first plate.
請求項3に記載の発明によれば、第2板材の端面のエッジ部分の上部において第1板材が充分に溶融するとともに、第2板材の端面のエッジ部分も充分な入熱が供給され、これにより、第1板材裏面と第2板材端面のエッジ部分とが交差する隅部に良好な裏波ビードが形成される。 According to the invention described in claim 3, the first plate material is sufficiently melted at the upper portion of the edge portion of the end surface of the second plate material, and sufficient heat input is supplied to the edge portion of the end surface of the second plate material. Thus, a good back bead is formed at the corner where the back surface of the first plate material and the edge portion of the end surface of the second plate material intersect.
請求項4に記載のT型継手の製造方法は、請求項3に記載の発明において、前記減厚溝の断面は、前記第2板材の端面のエッジに相当する位置において、該減厚溝の中央から外方に向かうに従い厚さが上昇するようになっていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a T-shaped joint according to the third aspect, wherein the thickness reduction groove has a cross-section at a position corresponding to an edge of the end face of the second plate member. The thickness is increased from the center toward the outside.
請求項4に記載の発明によれば、第2板材の端面のエッジに相当する位置において、減厚溝の中央側が溶融しやすく、外側は溶融しにくいので、中央側の溶融金属が外側部分により保持され、表面張力によって形状を維持し、当該部分における割れや溶け落ちの発生を防ぎ、欠陥の無い溶接部を形成する。 According to the fourth aspect of the present invention, the center side of the thickness reducing groove is easily melted at the position corresponding to the edge of the end face of the second plate member, and the outside is difficult to melt. It is held and maintains its shape by surface tension, prevents the occurrence of cracks and burn-off at the relevant part, and forms a weld with no defects.
請求項5に記載のT型継手の製造方法は、請求項4に記載の発明において、前記減厚溝の断面は、前記第2板材の端面のエッジに相当する位置において、滑らかに変化するようになっていることを特徴とする。これにより、形状が滑らかに変化するので、溶融境界で接線方向が急激に変化して境界に大きな力が作用することが防止される。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a T-shaped joint, wherein the cross-section of the thickness reducing groove is smoothly changed at a position corresponding to an edge of an end surface of the second plate member. It is characterized by becoming. Thereby, since the shape changes smoothly, it is prevented that a tangential direction changes rapidly at the melting boundary and a large force acts on the boundary.
請求項6に記載のT型継手の製造方法は、請求項5に記載の発明において、前記減厚溝の断面は、円弧状であることを特徴とする。これにより、断面円弧状の溝の形成は、機械加工が容易であり、加工コストを低減させる。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a T-shaped joint according to the fifth aspect of the present invention, wherein the thickness reduction groove has a circular arc cross section. Thereby, the formation of the groove having the arcuate section is easy to machine and reduces the machining cost.
請求項7に記載のT型継手の製造方法は、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の発明において、前記第1板材は、流体機械の羽根車の主板又は側板であり、前記第2板材は、流体機械の羽根車の羽根であることを特徴とする。
The method for manufacturing a T-shaped joint according to claim 7 is the invention according to any one of
請求項7に記載の発明によれば、流体機械の羽根車の製造工程を大幅に簡素化し、高品質の羽根車を安価で製造することができる。 According to the seventh aspect of the invention, the manufacturing process of the impeller of the fluid machine can be greatly simplified, and a high-quality impeller can be manufactured at low cost.
請求項8に記載のT型継手の製造方法は、請求項7に記載の発明において、前記主板と側板は、それぞれ最終形状に近い形状で鋳造されたニアネットシェイプ材を機械加工して得ることを特徴とする。 The method for manufacturing a T-shaped joint according to claim 8 is the invention according to claim 7, wherein the main plate and the side plate are obtained by machining a near net shape material cast in a shape close to the final shape. It is characterized by.
請求項8に記載の発明によれば、比較的簡単な形状に鋳造した部材を機械加工することで、鋳造材の内部品質及び表面品質の向上が図られ、また、加工及び素材コストの低減が図られる。 According to the invention described in claim 8, by machining a member cast into a relatively simple shape, the internal quality and surface quality of the cast material can be improved, and the processing and material costs can be reduced. Figured.
請求項9に記載のT型継手の製造方法は、請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の発明において、前記第1板材の表面に酸化物系の溶接用フラックスを塗布することを特徴とする。
A method for manufacturing a T-shaped joint according to claim 9 is characterized in that, in the invention according to any one of
請求項9に記載の発明によれば、酸化物系の溶接用フラックスが、アークを集中させるとともに、溶融池の酸素量を制御して深溶け込み作用を促進する。 According to the ninth aspect of the invention, the oxide-based welding flux concentrates the arc and controls the amount of oxygen in the molten pool to promote deep penetration.
請求項10に記載のT型継手の製造方法は、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の発明において、溶接トーチの周囲に二重のガスシールドを形成し、外側のシールドガスに酸素源を添加することを特徴とする。
A method for manufacturing a T-shaped joint according to
請求項10に記載の発明によれば、トーチの周囲に形成した二重のガスシールドが、アークのエネルギーを集中させるとともに、溶融池の酸素量を制御して深溶け込み作用を促進する。 According to the tenth aspect of the present invention, the double gas shield formed around the torch concentrates the arc energy and controls the oxygen amount in the molten pool to promote the deep penetration action.
請求項11に記載のT型継手の製造方法は、請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の発明において、溶接時に前記第1板材の裏面側に不活性ガスを供給することを特徴とする。
The method for manufacturing a T-shaped joint according to claim 11 is characterized in that, in the invention according to any one of
請求項11に記載の発明によれば、前記第1板材の裏面側に供給された不活性ガスにより、特に、裏波のビード形状の不正や、酸化、割れの発生を防止する。 According to the eleventh aspect of the present invention, the inert gas supplied to the back surface side of the first plate member prevents, in particular, fraud of the back bead shape, oxidation, and cracking.
請求項12に記載のT型継手は、表面、裏面を有する第1板材の裏面側に所定の角度で第2板材を当接させ、該第1板材の表面側からアーク又はプラズマ溶接を行い、該第1板材と第2板材とを溶着させたことを特徴とする。
The T-shaped joint according to
請求項1ないし請求項11に記載の発明によれば、小型ポンプの主板等と羽根の溶接部のような比較的厚肉材のT型継手の製造を、低コストかつ高品質に実施することができる。 According to the first to eleventh aspects of the invention, the manufacture of a relatively thick-walled T-shaped joint such as a main plate of a small pump and a welded portion of a blade is performed at low cost and with high quality. Can do.
請求項12に記載の発明によれば、低コストで高品質のT型継手を提供することができる。
According to the invention described in
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
図1は、素材がオーステナイト系のステンレス鋼のようにフラックスの効果が大きく溶け込みも深い場合で、側板(第1の板材)12の厚さが5mm程度以下の場合の小型ポンプ用の羽根車10の製造方法を示す。この方法では、図1(a)に示すように、側板(第1の板材)12と、表面に羽根(第2の板材)14を削り出し加工した主板16とを準備している。側板12と、羽根14を有する主板16の作製方法は適宜に採用する。そして、所定の治具を用いて側板12の裏面と羽根14の端面を密着させ、図1(b)に示すように互いに固定した状態とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an
次に、図2(a)に羽根14に直交する方向から見た断面を示すように、当接部の側板12の表面側から溶接トーチ20を当てて、突き合わせ線(溶接線)18に沿ってアーク又はプラズマ溶接を行う。これにより、溶接線18に沿って溶接ビードが形成される。溶接トーチ20は、電極22の周囲に不活性ガスGを供給するようにした管状構造であり、電極22へ印加する電圧、電流、シールドガス流路等についての溶接条件下で、人手または自動溶接装置(ロボット)により突き合わせ面(溶接線)に沿って移動させつつ溶接を行う。不活性ガスGは、トーチから表面に供給する他に、裏波ビード部をシールするために裏面側にも別途供給する。
Next, a
この溶接は、図16の(a)、(b)に示すような切り欠いた開先に肉盛するものではなく、側板12と羽根14のそれぞれの母材を溶融させて互いに融着させる貫通溶接である。すなわち、アーク熱が、第1の板材12を溶融し、これを貫通してさらに第2の板材14の端部を溶融させる。これにより、図2(a)で斜線ハッチングで示すような第1の板材12と第2の板材の端部を含む溶融池24が形成される。これが冷却すると、図2(b)に示すように、側板12の表面側が重力で多少凹んだ溶接ビード26が形成され、裏面側の板材の接合する角部には、溶接金属24が適当な曲率を持って凸となる裏波28が形成される。
This welding does not build up the notched groove as shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b), but penetrates the respective base materials of the
ここで、従来のTIG溶接では、板厚が2mm未満の場合、板が薄すぎて裏波ビードによるフィレットが確保できない。また、板厚が2〜4mmの場合、通常の溶接では溶け込みが浅いため、均一な裏波が確保できない。溶け込みを大きくするため電流を上げても溶け込みは横に広がるのみで深くはならず、その結果、溶融部の溶け落ちが起こる。このため、通常の溶接の場合よりアークを狭い範囲に集中させて溶け込み深さを大きくする、いわゆる深溶け込み法を用いることが必要である。以下、一般的に用いられているTIG溶接法において深溶け込み法を実施する方法について詳しく説明する。 Here, in the conventional TIG welding, when the plate thickness is less than 2 mm, the plate is too thin to ensure the fillet by the back bead. In addition, when the plate thickness is 2 to 4 mm, since the penetration is shallow in normal welding, a uniform back surface cannot be secured. Even if the current is increased in order to increase the penetration, the penetration only spreads laterally and does not deepen. As a result, the melted portion melts down. For this reason, it is necessary to use a so-called deep penetration method in which the arc is concentrated in a narrower range than in the case of normal welding to increase the penetration depth. Hereinafter, a method for carrying out the deep penetration method in the commonly used TIG welding method will be described in detail.
(1)A−TIG(Active Flux TIG)
図2に示すように、金属酸化物を主成分とするフラックス30を被溶接材の表面に塗布してアーク溶接を行うことにより、アークの発生および熱の発散をコントロールして、深溶け込みを実現する方法である。アーク溶接の不利点を補う方法として開発された方法であるが、これを本発明の貫通溶接に適用することができる。フラックス30の成分としては、TiO2 、Cr2 O3 、SiO2等が好適である。このようなフラックス30が有効である理由は、フラックス30が溶接時に表面を被覆してアーク発生を集中させること、および溶融池の酸素量を増加させて溶融池における対流を反転させる効果があるためであると言われている。
(1) A-TIG (Active Flux TIG)
As shown in Fig. 2, by applying
(2)AA−TIG(Advanced A-TIG)
A−TIG法はフラックスの材料コスト、塗布作業コスト等が掛かることに鑑み、より簡素な方法として、電極の周囲から溶剤等部に向けて噴射するシールドガスGに酸化成分(O2やCO2)を添加する方法が提案されている。例えば、Ar+0.3〜0.5%O2またはAr+0.3〜0.5%CO2が有効である。この方法ではフラックスを用いずに製造できるので、コスト低下が可能である。
(2) AA-TIG (Advanced A-TIG)
In view of the fact that the A-TIG method requires the material cost of the flux, the application work cost, etc., as a simpler method, an oxidizing component (O 2 or CO 2) is added to the shielding gas G injected from the periphery of the electrode toward the solvent or the like. ) Has been proposed. For example, Ar + 0.3 to 0.5% O 2 or Ar + 0.3 to 0.5% CO 2 is effective. Since this method can be manufactured without using a flux, the cost can be reduced.
(3)二重シールドTIG
AA−TIGは電極の酸化による消耗を起こすことから開発された。これは図3に示すように、二重管構造の溶接トーチ32の内側からは通常のシールドガスGを、外側からは酸化成分を含むシールドガスG2を供給する。これにより、溶融池24への酸素供給を確保するとともに、エネルギーのさらなる集中による深溶け込みを達成することができる。なお、本発明では、上述した方法の他、適宜の深溶け込み手法を採用することができる。
(3) Double shield TIG
AA-TIG was developed because it causes consumption due to oxidation of electrodes. This is because, as shown in FIG. 3, the conventional shielding gas G from the inside of the
次に、側板12の板厚が5mm以上の場合には、深溶け込み手法を用いても裏波ビードによるフィレットの形成は難しいので、図4に概略を示すように、側板12の羽根14との突き合わせ箇所の表面側に減厚溝60を加工することにより、溶接部を局部的に減厚する。減厚溝60の底部の幅wは羽根14の厚さt2より大きく設定され、それにより、溶接の際に溶融金属が裏波28を形成するようになっている。減厚溝60は、貫通溶接後に肉盛溶接して埋める。
Next, when the plate thickness of the
以下にさらに詳しく減厚溝60の形状、寸法について説明する。なお、以下の例では、羽根14の厚さ(t2)5mmに対して側板12の板厚(t1)が10mm程度である場合を想定している。図5(a)は、減厚溝60の断面形状がほぼ台形である場合を示している。減厚溝60の底部は中央が平坦であり、底部と側部の間の隅部は、円弧状部分により滑らかに接続されている。溶接の際に溶融する底部の幅(w)は、羽根14の厚さ(t2)より大きくなるように設定されている。また、平坦な底部の厚さ(t0)は、溶接の際に第1部材の底部と第2部材の端面を含む頂部が充分に溶融する程度(この例では2mm)に設定されている。羽根14の端面のエッジ62の上部では、第1部材の底部は円弧状部分となっており、底部は減厚溝60の中央から外方に向かうに従い厚さが上昇するので、溶接の際に中央から外方に向かうに従い徐々に単位入熱量が少なくなり、中央の溶融部の両側に未溶融部が形成されやすくなる。
The shape and size of the
このような構成により、溶融部が未溶融部分によって安定に支持され、溶融部が重力によりやや下降した後に凝固し、裏波を含む欠陥の無い溶融金属を形成する。また、中央から外方に向かうに従い厚さが上昇する未溶融部の形成により、溶融金属が未溶融部分から切り離される(溶落ち)ことが起きにくい。図5(b)は、図5(a)とほぼ同じ形状の減厚溝60が形成されているが、断面が不連続な直線で形成されている。この例でも上述した例の作用効果を奏するが、溶融部を安定的に保持する作用は多少損なわれると思われる。
With such a configuration, the melted portion is stably supported by the unmelted portion, and the melted portion is solidified after being slightly lowered by gravity to form a molten metal having no defects including a back wave. In addition, the formation of an unmelted portion whose thickness increases from the center toward the outside hardly causes the molten metal to be separated from the unmelted portion (melted down). In FIG. 5B, the
図6(a)は、減厚溝60の断面形状が半円形である場合を示している。図6(b)に示すように、溶接の際に溶融する底部の幅(w)は、羽根14の厚さ(t2)より大きくなるように設定されている。底部の最小厚さ(t0)は、溶接の際に第1部材の底部と第2部材の端面を含む頂部が充分に溶融する程度に設定されている。この例も、良好な形状の裏波28が形成される等、先の図5(a)の例と同様の作用効果を奏する。また、この例では、減厚溝60の断面が円形であるので、回転工具のみで形成することができ、溝の加工が大幅に容易になるという利点がある。もちろん、半円形でなくても、部分的な円弧状溝であればよく、深さと幅を適宜に設定できる。
FIG. 6A shows a case where the
(実施例1)
(1)A−TIG法を用いて、オーステナイト系ステンレス綱(18Cr-8Ni)、マルテンサイト系ステンレス綱(13Cr-4Ni)について、それぞれ板厚5mmの第1板材と第2板材の試験片を直交させたT型継手を貫通溶接により作成した。また、素材がマルテンサイト系ステンレス綱(13Cr-4Ni)であって、第1板材の板厚が10mmの場合について、図6(a)に示す溝加工を行って第1板材の最小板厚(t0)を2mmまで減厚して貫通溶接を実施した。
Example 1
(1) For the austenitic stainless steel (18Cr-8Ni) and martensitic stainless steel (13Cr-4Ni) using the A-TIG method, the test pieces of the first plate and the second plate with a thickness of 5 mm are orthogonal to each other. The made T-shaped joint was made by through welding. Further, when the material is martensitic stainless steel (13Cr-4Ni) and the thickness of the first plate is 10 mm, the groove thickness shown in FIG. Through-welding was carried out with the thickness t 0 ) reduced to 2 mm.
フラックスは、TiO2 、Cr2 O3 、SiO2系のTIG用深溶け込み剤であるスピーディグF(商品名:株式会社タセト社製)を用いた。溶接条件を表1に、フラックスの成分を表2に、それぞれ示す。 For the flux, Speedig F (trade name: manufactured by Taseto Co., Ltd.), which is a deep penetration agent for TIG based on TiO 2 , Cr 2 O 3 and SiO 2 , was used. Table 1 shows the welding conditions, and Table 2 shows the components of the flux.
板厚5mmのオーステナイト系ステンレス綱の断面組織は図7(a)に示すように健全であり、裏波の形成も隅肉溶接と同程度であった。板厚5mmのマルテンサイト系ステンレス綱(13Cr-4Ni)については、図7(b)に示すように、磁界の影響でアークが偏向する磁気吹き現象が見られた。 The cross-sectional structure of the 5 mm thick austenitic stainless steel was sound as shown in FIG. 7 (a), and the formation of back waves was similar to fillet welding. As for the martensitic stainless steel (13Cr-4Ni) having a thickness of 5 mm, a magnetic blowing phenomenon was observed in which the arc was deflected by the influence of a magnetic field, as shown in FIG. 7B.
板厚10mmの減厚溝60付きマルテンサイト系ステンレス綱(13Cr-4Ni)については、図8に示すように健全な溶接組織が得られた。この継手について、断面での硬度試験を行った。結果を図9に示す。また、比較例として、隅肉溶接を行った場合の断面組織と硬度試験結果を図10および図11に示す。この実施例の硬度は、全て溶融金属の硬度を示しており、隅肉溶接と比較しても問題が無いと考えられる。
For martensitic stainless steel (13Cr-4Ni) with a
(実施例2)
マルテンサイト系ステンレス綱(13Cr-4Ni)を素材とし、羽根を形成した主板を鋳造し、これに圧延材を加工した側板を第1板材として、図1と同様の方法で貫通溶接を行い、羽根車を製造した。深溶け込み手法としては、実施例1と同様のA−TIG法を用いた。溶接条件を表3に示す。フラックスは実施例1と同じである。溶接は、溶接用ロボットをティーチングすることにより実施した。
Cast a main plate with blades made of martensite stainless steel (13Cr-4Ni), and use the side plate with the rolled material as the first plate to perform through welding in the same way as in Fig. 1. A car was manufactured. As the deep penetration method, the same A-TIG method as in Example 1 was used. Table 3 shows the welding conditions. The flux is the same as in Example 1. Welding was performed by teaching a welding robot.
溶接後に仕上げ加工を行った状態の側板上の溶接ビードの外観を図12(a)に、また、羽根車端面部における羽根と側板の断面を図12(b)に示す。欠陥の無い良好なビードが得られた。 FIG. 12 (a) shows the appearance of the weld bead on the side plate in a state where finishing is performed after welding, and FIG. 12 (b) shows a cross section of the blade and side plate at the impeller end surface. A good bead with no defects was obtained.
以上説明したように、この発明のT型継手の製造方法により、小型ポンプの主板等と羽根の溶接部のような比較的肉厚の板材のT型継手の製造を、低コストかつ高品質に実施することができるようになった。以下に、このT型継手の製造方法を用いて小型ポンプ等の流体機械を製造する方法を説明する。 As described above, the manufacturing method of the T-shaped joint of the present invention makes it possible to manufacture a T-shaped joint of a relatively thick plate material such as a main plate of a small pump and a welded portion of a blade with low cost and high quality. It became possible to carry out. Below, the method of manufacturing fluid machines, such as a small pump, using the manufacturing method of this T type joint is explained.
図13は、鍛造した鋼材を切削加工して主板16と側板12の形状とし、さらにその一方(図では主板)に翼(羽根)の削出し加工をする。そして、主板と側板とを溶接により接合して一体化した後、仕上げ加工して製品とする。この製造方法では、素材の欠陥はほとんどなく、削り出しで翼形状の加工を行うので、設計通りの寸法・形状にすることが可能。加工面も滑らかであるため、性能が高い羽根車を製造することができる。一方、鍛造素材が高価であり、また、削出し加工の量が多いために、加工費、材料費ともに嵩むので、製造コストは比較的高い。
In FIG. 13, the forged steel material is cut into the shapes of the
図14は、鍛造した鋼材の代わりに、主板16と側板12の形状に近い形状であって必要な全表面に加工しろを設けた形状(ニアネットシェイプ)に鋳造した素材を用いるものである。先の場合と同様に、これらの素材を切削加工して主板16と側板12の形状とし、さらにその一方(図では主板)に翼(羽根)の削出し加工をする。そして、主板と側板とを溶接により接合して一体化した後、仕上げ加工して製品とする。
FIG. 14 uses a material cast into a shape (near net shape) having a shape close to the shapes of the
この製造方法では、全表面が機械加工されるので、表面は滑らかでばらつきが少ない、設計通りの形状が得られる。また、素材は鋳造でも、主板と側板を別に鋳込むので、鋳造が簡単で内在欠陥がほとんどできない。そして、最終形状に近い形で主板と側板の素材を作るので、機械加工の量が少なく、素材費、加工費ともに鍛造材を使うより大幅に安くできる。 In this manufacturing method, since the entire surface is machined, the surface is smooth and has less variation, and a shape as designed can be obtained. In addition, even if the material is cast, the main plate and the side plate are cast separately, so that casting is easy and there are almost no inherent defects. And since the material of the main plate and the side plate is made in a shape close to the final shape, the amount of machining is small, and both the material cost and the processing cost can be greatly reduced compared to using forging.
12 主板(第1板材)
14 羽根(第2板材)
16 側板
18 溶接線
20 溶接トーチ
22 電極
24 溶融池
26 溶接ビード
28 裏波
30 フラックス
32 二重管溶接トーチ
60 減厚溝
62 エッジ
G、G2 シールドガス
12 Main plate (first plate)
14 blades (second plate)
16
Claims (12)
該第1板材の表面側からアーク又はプラズマ溶接を行い、該アーク又はプラズマ溶接熱により第1板材を貫通して第2板材の端面部分を溶融させ、これらを溶着させることによって溶接継手を形成することを特徴とするT型継手の製造方法。 Abutting the end surface of the second plate material at a predetermined angle on the back surface side of the first plate material;
Arc welding or plasma welding is performed from the surface side of the first plate material, the first plate material is penetrated by the arc or plasma welding heat, the end surface portion of the second plate material is melted, and these are welded to form a welded joint. A method for producing a T-shaped joint.
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