JP2001252767A - 立向溶接方法 - Google Patents
立向溶接方法Info
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Abstract
少ない溶接材料および溶接時間で良好な溶接品質の溶接
を行うことができると共に、下側固形タブ13を取り除
いたときに良好な美観を得ることができるようにする。 【解決手段】 立向姿勢にされたT字型継手の溶接にお
いて、ワーク開先の端部を下側固形タブ13で塞ぐと共
にルート側を裏当金12で塞いだ後、溶接トーチ7のワ
イヤ先端をウィービングさせながら上昇させることによ
って、ワーク開先を溶接するものである。ワーク開先を
下側固形タブ13側の端部領域とこれ以外の本溶接部領
域とに区分し、これら各領域の溶接特性を考慮した溶接
条件を設定する。
Description
ワーク開先を溶接する立向溶接方法に関するものであ
る。
より立向姿勢の完全溶け込み継手溶接を行う場合におい
て、導電性材料で形成されたスチールタブを溶接継手の
端部に取り付けて溶接を行うと、スチールタブを溶接後
に取り外すときに手間がかかる。従って、近年において
は、セラミックス等の非導電性材料で形成された取り外
しの容易な固形タブをスチールタブの代わりに用いて溶
接する方法が注目されている。
料がアークを不安定化させ易いと共に湯流れを引き起こ
し易いという溶接特性を有しているため、溶接継手の端
部における溶接品質を十分に高いものにすることが困難
であるという問題がある。そこで、従来から、固形タブ
を用いた場合でも十分に高い溶接品質を得ることができ
るように、各種の方法や構成が提案されている。
は、非導電性材料からなる固形フラックス層の表面に鉄
粉層を形成し、この鉄粉層の導電性によりアークの安定
化を図った固形タブが提案されている。また、固形タブ
の表面に鉄粉層を形成しただけでは、鉄粉層から蒸発す
る不純物によりアークが不安定化することによって、良
好な溶接品質を得ることが困難であるため、特開平11
−90626号公報においては、固形タブを開先を有す
るように形成し、この固形タブをワークに取り付けたと
きに、ワーク開先の両端部に固形タブによる開先を存在
させるようにする。そして、固形タブの開先を固形タブ
用の溶接条件で溶接し、ワーク開先をワーク用の溶接条
件で溶接することによって、固形タブにおける不純物の
発生を抑制し、ワーク開先の全域を良好な溶接品質でも
って溶接することを可能にしている。
来のように、ワークの両端部に固形タブによる開先を存
在させ、この開先を固形タブ用の溶接条件で溶接する方
法では、ワーク開先の溶接に加えて固形タブのタブ開先
に対する溶接も必要になるため、溶接材料および溶接時
間が余分に必要になるという問題がある。さらに、溶接
後に固形タブをワークから取り除いたときに、タブ開先
に形成された溶接部分がワーク側に残るため、このまま
では最終製品として美観が悪いという問題もある。
を行う際に、少ない溶接材料および溶接時間で良好な溶
接品質の溶接を行うことができると共に、固形タブを取
り除いたときに良好な美観を得ることができる溶接方法
を提供するものである。
に、請求項1の発明は、立向姿勢にされたT字型継手の
溶接において、ワーク開先のルート側を裏当金で塞ぐと
共に下端部を固形タブで塞いだ後、溶接トーチのワイヤ
先端をウィービングさせながら上昇させることによっ
て、該ワーク開先を溶接する立向溶接方法において、前
記ワーク開先を始端側の始端部領域および終端側の終端
部領域とこれ以外の本溶接部領域とに区分し、これら各
領域の溶接特性を考慮した溶接条件を設定し、前記ウィ
ービングによる運棒パターンの1周期を1ループとし、
前記ウィービングの軌跡中に含まれる教示点の位置座標
を、X軸(溶接始端から溶接終端に向かう方向を+、開
先のあるワーク鋼板の下端を0)、Y軸(溶接方向から
開先を投影して開先面のある方向を+、ルートギャップ
の中心を0)、Z軸(ルート側から開先側に+、裏当金
面を0)で表し、固形タブの溝深さをD(mm)とした
とき、前記端部領域の第1ループに含まれる教示点のう
ち、ワークと裏当金あるいは下層溶接ビード表面と固形
タブとの接点に最も近い教示点P1の位置座標(xp
1,yp1,zp1)および反対側のワークと裏当金あ
るいは下層溶接ビード表面と固形タブとの接点に最も近
い教示点P2の位置座標(xp2,yp2,zp2)に
おけるX座標(xp1,xp2)の少なくとも一方の値
が−D−2(mm)以上かつ+3(mm)以下であり、
前記教示点P1および教示点P2に対して、0.2〜
3.0sの停止時間で停止し、該停止中の溶接電流を1
90A〜250Aにするという溶接条件が設定されてい
ることを特徴としている。
終端部に区分された領域においてそれぞれに必要とされ
る溶接特性を考慮した溶接条件を設定することによっ
て、固形タブを用いる始端部領域および終端部領域の溶
接品質の低下を防止することができる。さらに、始端部
領域の第1ループに含まれる教示点のうち、ルート側の
教示点P1(xp1,yp1,zp1)および教示点P
2(xp2,yp2,zp2)におけるX座標(xp
1,xp2)の少なくとも一方の値を−D−2(mm)
以上かつ+3(mm)以下に設定することによって、最
も溶込みが得られにくい始端部領域の固形タブとの接点
部分にアーク点を確実に配置し、融合不良等の欠陥を防
止することができる。また、該教示点に対して0.2〜
3.0sの停止時間を設定することにより必要十分な大
きさの溶融池を形成することができ、さらに停止中の溶
接電流を190A〜250Aに設定することによりワー
クや裏当金に対する良好な溶込みやなじみを得ることが
できる。そして、この場合における溶接は、端部領域と
本溶接部領域とで行われるが、固形タブの溝深さ(D)
は通常2〜3mm程度であり、端部領域の大部分がワー
ク開先内に存在するため、従来のようなワーク開先と共
にタブ開先を溶接する場合と比較して、溶接材料および
溶接時間を低減することができる。さらに、溶接後に固
形タブを取り除いたときに、従来のようなタブ開先の溶
接部分が発生せず、タブの溝深さ程度の凸部しか残らな
いため、良好な外観を得ることができる。
接方法であって、ワークに対して水平方向を前後角0°
とし、トーチ先端が上を向く方向を+、トーチ先端が下
を向く方向を−としたとき、前記ワーク開先の始端部領
域での最初のループにおける溶接トーチの前後角α1°
と、前記本溶接部のループ中における溶接トーチの前後
角αw°との関係が、αw−10≦α1≦αwであるこ
とを特徴としている。上記の構成よれば、良好なビード
形状や溶込みを得ることができると共に溶接トーチの固
形タブへの接触を防止することができる。
の立向溶接方法であって、溶接始端部領域における開口
部側に位置する少なくとも一つ以上の教示点に対して、
0.2s〜2.5sのアーク停止時間が溶接条件として
設定されていることを特徴としている。上記の構成によ
れば、溶融池の熱量を放出させることによって、開口部
側のビードの垂れを防止し、フラットなビード形状を得
ることができる。
れか1項に記載の立向溶接方法であって、溶接終端部領
域の溶接終了点を含むループを最終ループとしたとき、
該最終ループから逆算し、最終ループを含めて少なくと
も二つ以上のループの教示点に対して110A〜160
Aの溶接電流が溶接条件として設定されていることを特
徴としている。上記の構成によれば、ワークのアンダー
カットを防止し、ビード形状を整えることができる。
尚、スパッタの飛散を減少させるため、教示点に対して
溶接トーチの前後角αE°を本溶接部領域のループ中の
教示点における前後角αW°に対してαW−15≦αE
≦αWの範囲で設定しても良い。また、開先側の角の溶
け落ちを確実に防止し、ビードなじみを良好にするた
め、開先面を延長する固形タブがワークの上端面に設け
られていても良い。
図13に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係る
立向溶接方法は、例えば図1に示すように、一方のワー
ク11の端部を他方のワーク11’の壁面に対してT字
状に突き合わせ、開先壁11a・11a’が左右に位置
した立向き姿勢となるようにセットした後、開先のルー
ト側と下端部とを裏当金12と下側固形タブ13とでそ
れぞれ塞いだ状態で開先を溶接する立向溶接装置におい
て実施される。
した多関節型の溶接ロボット10と、図示しないロボッ
トコントローラおよびオフライン教示装置とを備えてい
る。溶接ロボット10は、床面に固設されたベース1を
有している。ベース1には、基台2がθ1 方向に旋回可
能に設けられており、基台2には、第1アーム3がθ 2
方向に揺動可能に縦設されている。第1アーム3は、主
アーム3aおよび副アーム3bからなっており、主アー
ム3aおよび副アーム3bは、自由端側において第2ア
ーム4をそれぞれθ3 方向に回動自在に軸支している。
部材5がθ4 方向およびθ5 方向に揺動可能および回動
可能に設けられている。手首部材5には、トーチブラケ
ット6を介して溶接トーチ7が設けられている。そし
て、溶接トーチ7は、上述の各方向θ1 〜θ5 の揺動、
回転および旋回により任意の姿勢で任意の位置に移動さ
れるようになっている。
ト10の姿勢や動作を制御する図示しないロボットコン
トローラが接続されている。ロボットコントローラは、
溶接ロボット10等の外部装置との信号を入出力する入
出力部を備えていると共に、この入出力部に信号バスを
介して接続された記憶部、演算部および通信部を有して
いる。記憶部は、ギャップセンシングプログラムや溶接
プログラム等の各種のプログラムを記憶すると共に、ギ
ャップセンシング結果等の各種のデータを記憶する。ま
た、通信部は、教示ペンダントやオフライン教示装置に
着脱可能に接続されており、これらの装置との間で各種
のプログラムやデータを送受信可能にしている。
作成ルーチン等のソフトウエアを実行可能になってい
る。このソフトウエアは、ワークデータや溶接条件デー
タに基づいてギャップセンシングプログラムを作成し、
このプログラムをロボットコントローラに送信した後、
ロボットコントローラからのギャップセンシング結果を
受け取る第1処理と、ギャップセンシング結果に基づい
て溶接プログラムを作成し、このプログラムをロボット
コントローラに送信する第2処理とを実行可能にしてい
る。
(溶接長)・形状・板厚等のデータを意味する。尚、基
準開先とは、例えば開先幅が6mm、開先角度が35
°、レ型等のように、或る一定の条件を前提としたワー
ク誤差を含まない開先を意味する。
先の下端部(始端部)から上端部(終端部)におけるル
ートギャップを求める動作のことであり、このルートギ
ャップを溶接ロボット10に求めさせるロボット軌跡・
制御プログラムをギャップセンシングプログラムと称
し、このプログラムの実行により得られたルートギャッ
プをギャップセンシング結果と称する。そして、このギ
ャップセンシング結果に基づいて溶接トーチ軌跡や溶着
金属量(溶接速度)を補正するように溶接プログラムを
作成する機能をギャップセンシング機能と称する。
り溶接されるワーク11の下面には、下側固形タブ13
が取り付けられている。下側固形タブ13は、MgO、
SiO2 、Al2 O3 、CaCO3 等を主成分とする非
導電性材料により形成されている。尚、下側固形タブ1
3は、上記の非導電性材料のみからなっていても良い
し、非導電性材料からなるコア部と、コア部の表面に形
成された導電性材料からなる表層部とからなっていても
良い。
(b)にも示すように、平面視四角形の板状に形成され
ている。下側固形タブ13の上面および下面には、ワー
ク11の端面が当接される凸面部13aと、凸面部13
aに対して所定の溝深さD(mm)に設定された凹面部
13bとが形成されている。そして、これらの凸面部1
3aと凹面部13bとの境界線は、ワーク11の開先に
一致する傾斜角度に設定されている。
よび凹面部13bが固形タブ13の上面および下面に同
一方向の傾斜角度の境界線を有するように形成されてい
ても良いし、図4(a)・(b)に示すように、逆方向
の傾斜角度の境界線を有するように形成されていても良
い。さらに、下側固形タブ13は、図5(a)・(b)
に示すように、一対の凸面部13a・13aが両端部に
左右対称に平行配置され、これらの凸面部13a・13
a間に凹面部13bが存在するように形成されていても
良い。
端面には、開先を延長させる上側固形タブ14が取り付
けられている。上側固形タブ14は、形状が長方体形状
であることを除いて上述の下側固形タブ13と同一の構
成にされており、一端面14aがワーク11の開先壁1
1aに対して面一とされている。尚、上側固形タブ14
は、必要に応じて取り付けられていれば良く、図2に示
すように、下側固形タブ13のみがワーク11に取り付
けられていても良い。
を通じて立向溶接方法について説明する。
0の動作領域内にワーク(母材)11・11’が搬入さ
れ、開先壁11a・11a’を左右に位置させた立向き
姿勢となるようにワーク11・11’がT字形状にセッ
トされる。この後、これらのワーク11・11’で形成
された開先のルート側に裏当金12が押し当てられるこ
とによって、開先のルート側が塞がれると共に、ワーク
11の下面に下側固形タブ13が押し当てられることに
よって、上下方向に設定された開先の下端が塞がれる。
さらに、一方のワーク11の上端面に上側固形タブ14
が載置され、上側固形タブ14の一端面14aがワーク
11の開先壁11aに対して面一にされることによっ
て、開先が上方に延長される。
度・教示点の座標等の適切な条件が設定され、オフライ
ン教示装置に対してワークデータおよび溶接条件データ
が入力される。これらのデータの入力が完了し、オフラ
イン教示装置においてソフトウエアが実行されると、図
6に示すように、運転条件データが読み込まれた後(S
1)、ソフトウエア中の第1処理(S2)が実行される
ことによって、オフライン教示装置とロボットコントロ
ーラとの間でギャップセンシング実行動作が行われる。
転条件データに基づいてギャップセンシングプログラム
を作成し、このプログラムをロボットコントローラに送
信した後、ロボットコントローラからのギャップセンシ
ング結果の受信を待つ。一方、ロボットコントローラに
おいては、受信したギャップセンシングプログラムを実
行し、溶接ロボット10を作動させることによって、溶
接トーチ7のセンシングによりワーク開先の上端から下
端までのルートギャップを求め、ギャップセンシング結
果としてオフライン教示装置に送信する。そして、オフ
ライン教示装置は、ギャップセンシング結果を受信した
ときに、この結果を取り込んで記憶する(S2)。
が実行されることによって、オフライン教示装置とロボ
ットコントローラとの間で溶接プログラム実行動作が行
われる。
は、図7に示すように、溶接プログラム作成ルーチンを
実行し、前処理としてビード形成部の高さと、始端乗り
移り部の高さと、終端乗り移り部の高さとを計算する
(S11)。この後、本処理を実行し、図8および図9
に示すように、ビード形成部におけるギャップ中央部・
底部およびトーチ角度を計算する。また、始端乗り移り
部、終端乗り移り部および本溶接部における上昇ピッ
チ、ギャップ中央部・底部およびトーチ角度を計算する
と共に、ギャップセンシング結果に基づいてギャップ中
央部・底部・幅を補正する(S12)。
が完成されると、後処理が行われた後(S13)、図6
に示すように、溶接プログラムがオフライン教示装置か
らロボットコントローラに送信される。そして、S3に
おいて、この溶接プログラムがロボットコントローラに
実行されることによって、溶接継手の1パス目の溶接が
行われる。
開始点に溶接トーチ7が移動された後、矩形状の運棒パ
ターンのウィービングでもってトーチ先端が移動されな
がら溶接方向に上昇される。これにより、運棒パターン
の1周期分の1ループ毎に板状のビードが溶接方向に積
層されることになる。尚、『運棒パターンの1周期分の
1ループ』とは、或る教示点から運棒を開始して開先に
対しての位置関係が上昇成分を除いて教示点と略同様に
対応している教示点に至るまでのことを意味する。
部からなる溶接始端側の端部領域(始端部領域)の溶接
時においては、始端の下側固形タブ13にとって最適な
溶接条件(溶接電流、溶接電圧、停止時間、次教示点へ
の移動速度、移動中の溶接電流、トーチ角度、アークの
ON/OFF)が設定される。
のうち、ワーク11の壁面(ワーク壁)と裏当金12と
下側固形タブ13との接点に最も近い教示点P1の位置
座標(xp1,yp1,zp1)および反対側のワーク
壁と裏当金12と下側固形タブ13との接点に最も近い
教示点P2の位置座標(xp2,yp2,zp2)にお
けるX座標(xp1,xp2)の少なくとも一方の値が
−D−2mm以上かつ+3mm以下に設定される。この
理由は、X座標(xp1,xp2)が−D−2mm未満
であると、溶接トーチ7から突出された溶接ワイヤが下
側固形タブ13に突っ込んでしまうことによって、始端
部領域のビード形状が劣化したり、溶接トーチ7がワー
ク11等に干渉する危険性が高まるからである。一方、
X座標(xp1,xp2)が−D+3mmを越えると、
始端部領域のビードなじみが不十分になるからである。
・(b)に示すように、X軸(溶接始端から溶接終端に
向かう方向を+、開先のあるワーク鋼板の端部を0)、
Y軸(溶接方向から開先を投影して開先面のある方向を
+、ルートギャップの中心を0)、Z軸(ルート側から
開先側に+、裏当金面を0)で表されるものとする。ま
た、下側固形タブ13が溝深さDmmを有しているもの
とする。
P1・P2においては、溶接電流が190A〜250A
の範囲に設定される。これは、溶接電流が190A未満
であると、溶け込みが不十分になる一方、250Aを越
えると、裏当金12等をアークで抜いてしまって溶け落
ち等が発生するという問題があるからである。尚、この
ような問題を確実に防止するには、溶接電流が200A
〜240Aの範囲であることが望ましい。
ーチ7に対して0.2s〜3.0sの停止時間が設けら
れる。これは、0.2s未満であると、溶融池が十分に
形成されずにビード形状が不良になる一方、3.0sを
越えると、溶融池が大きくなって開口部側へのビードの
垂れ落ちが発生するからである。尚、このような問題を
確実に防止するには、0.5s〜3.0sの停止時間で
あることが望ましい。
2に示すように、溶接トーチ7が前後角α1°に設定さ
れることによって、溶接トーチ7の下側固形タブ13へ
の接触や溶け込み不良が防止される。一方、本溶接部領
域の他のループは、溶接トーチ7が前後角αwに設定さ
れる。尚、前後角α1°と前後角αw°とは、αw−1
0°≦α1≦αw°の関係に設定されている。これは、
α1がαw−10°未満であると、アークが下側固形タ
ブ13を過度に溶かしてビード形状を劣化させるおそれ
がある一方、α1がαw°よりも大きいと、溶接トーチ
7が下側固形タブ13に接触して下側固形タブ13を外
してしまうおそれがあるからである。尚、ビード形状を
保ちながら、溶込みを確実に確保するには、αw−5°
≦α1≦αw−1.5°の関係にあることが望ましい。
含まれる少なくとも一つ以上の開口部側の教示点におい
ては、0.2s〜2.5sのアーク停止時間が設けられ
ることによって、溶融池の熱量が放出される。この結
果、開口部側のビードの垂れが防止され、ビード面がフ
ラットな形状にされる。尚、アーク停止時間を0.2s
〜2.5sに範囲に設定した理由は、0.2s未満であ
ると、溶融池の放熱が不十分になる一方、2.5sを越
えると、溶融池が冷却されすぎて再アーク性が低下する
からである。
接条件(溶接電流、溶接電圧、停止時間、次教示点への
移動速度、移動中の溶接電流、トーチ角度、アークのO
N/OFF等)が設定される。即ち、ワーク11に対し
て水平方向を前後角0°とし、トーチ先端が上を向く方
向を+、トーチ先端が下を向く方向を−としたとき、教
示点において溶接トーチ7の前後角αE°が、前後角α
W°に対して、αW−15≦αE≦αWであるように設
定され、かつ、溶接終了点の含むループを最終ループと
したとき、この最終ループから逆算し、最終ループを含
めて少なくとも二つ以上のループの教示点に対して11
0A〜160Aの溶接電流が溶接条件として設定され
る。この結果、ワーク11のアンダーカットが防止さ
れ、ビード形状が整えられ、スパッタの飛散が減少され
る。
≦αE≦αWとなるように設定されるのは、以下の理由
による。即ち、立向溶接では溶接トーチ7の移動方向に
よっては溶融池に対して極端な前進角がついてスパッタ
が発生し易いが、溶融池近傍の開先が壁となるため、周
囲へのスパッタ飛散は抑制される。しかし、終端部領域
では、溶融池の周囲に開先が残っていないため、スパッ
タ飛散が増大する。そこで、αEをαW°に対してαW
−15≦αE≦αWとなるように設定することによっ
て、溶融地に対する角度を適正に保ち、スパッタの発生
を減じることでスパッタの飛散も減少させるようにする
ためである。尚、この角度がαW°以上では上記の効果
がなく、αW−15°未満ではビードが垂れ易くなる。
囲に設定される理由は、110Aであると、アーク安定
性が低下してビード形状が損なわれる一方、160Aを
越えると、ワーク11のアンダーカットが発生するから
である。尚、アンダーカットを確実に防止するために
は、110A〜150Aに設定することがより望まし
い。
図1に示すように、上側固形タブ14により開先が延長
されているため、開先側の角の溶け落ちが確実に防止さ
れると共に、ビードなじみが良好にされる。
して1パス目の溶接が完了すると(S3)、次のパスが
存在するか否かが判定され(S4)、次のパスが存在す
れば(S4,YES)、上述のS3が再実行される。一
方、次のパスが存在しなければ(S4,NO)、次の継
手が存在するか否かが判定され(S5)、存在すれば
(S5,YES)、S2から再実行される。一方、次の
継手が存在しなければ(S5,NO)、全ての溶接が完
了したと判断されて運転が終了される。
を有した多関節型の溶接ロボット10に適用した場合に
ついて説明しているが、これに限定されるものではな
く、他の方式の自動溶接装置に適用することもできる。
よび表2の供試材料および基本溶接条件で実際に溶接を
行った場合を具体的に説明する。
を有するワークを準備した後、T字状またはレ字状に突
き合わせ、No.1〜19の母材板厚やパス数等でもっ
て溶接を行った。
は、下側固形タブの溝深さを示す。『領域区分』の欄
は、ワーク開先を始端部領域、終端部領域、および本溶
接部領域に区分しているか否かを示すためのものであ
り、『あり』が各領域に区分していることを示し、『な
し』が各領域に区分していないことを示す。『SLP
1』および『SLP2』は、始端部領域の第1ループに
含まれる教示点のうち、ワークと裏当金あるいは下層溶
接ビード表面と下側固形タブとの接点に最も近い教示
点、および反対側のワークと裏当金あるいは下層ビード
表面と下側固形タブとの接点に最も近い教示点を示す。
尚、『X』は教示点のX座標値であり、『溶接電流』は
停止時間中に設定されている溶接電流である。
示す。そして、『α1』は、始端部領域の第1ループに
おける溶接トーチの前後角を示し、『αW』は、本溶接
部領域における溶接トーチの前後角を示す。また、『始
端部のアークOFF処理』は、溶接中にアークを一時的
に停止する処理を示す。そして、『教示点数』は、アー
クの一時的に停止する処理が溶接条件として設定されて
いる教示点の数を示し、『処理時間』は、アークの停止
時間を示す。また、『終端部の溶接電流』は、終端部の
最後の2ループに含まれる教示点で設定されている溶接
電流の値であり、例えば100−130の表記は、溶接
電流が100Aから130Aの間で設定されていること
を示す。
〜表10に示すようにした。尚、表4は、始端部第1ル
ープの溶接条件(19t,1パス目)である。表5は、
始端部第2ループの溶接条件(19t,1パス目)であ
る。表6は、始端部第3ループの溶接条件(19t,1
パス目)である。表7は、本溶接部の溶接条件(19
t,1パス目)である。表8は、終端乗り移り部第1ル
ープの溶接条件(19t,1パス目)である。表9は、
終端乗り移り部第2ループの溶接条件(19t,1パス
目)である。表10は、終端部ループの溶接条件(19
t,1パス目)である。
電流である。尚、溶接電圧は、ロボットコントローラか
ら溶接電源への指示電圧であるため、%表示としてい
る。『移動速度』は、現在の教示点から次教示点にアー
ク点が移動する速度である。『アークOFF時間』は、
一時的にアークを切っている時間を示し、その値が0
(ゼロ)の場合はアークが継続して出ていることを示
す。『α1』、『αW』、『αE』は、溶接トーチの前
後角を示す。
て溶接を行うことによって、始端部のビード形状、なじ
み、および溶込みの状態を測定すると共に、終端部のビ
ード形状および耐アンダーカット性を測定し、合否を判
定した結果を表11に示す。
『○』は良、『△』はやや不良、『×』は劣を示す。ま
た、『耐アンダーカット性』の欄において、『○』は合
格を示し、『×』は不合格を示す。尚、耐アンダーカッ
ト性の不合格は、深さが1.0mmを越えるという第
1条件、0.5mm≦深さ≦1・0mmであって、且
つ一つの長さが7.0mmを越えるか両端面の合計長さ
が21mmを越えるという第2条件のうちの何れか一方
の条件・を満たすときに判定される。
先の溶接は、各種の板厚のワーク11を対象に溶接して
いるが、始端部のビード形状、なじみ、溶け込み、およ
び終端部のビード形状、耐アンダーカット性に関して極
めて良好な結果が得られており、本発明例である。ま
た、No.7〜12においても、良好な結果が得られて
いることから本発明例である。
である。即ち、No.13は、ワーク開先を始端部、終
端部、本溶接部の各領域に区分して溶接条件等を設定し
ているが、1パス目および2パス目の教示点SLP1のX座
標値が−D−2(mm)よりも小さいため、始端部のビ
ード形状が不良、なじみがやや不良、および溶込みが不
良であった。さらに、溶接ノズルと下側固形タブとが溶
接中に接触することによって、ワークと下側固形タブと
の間に隙間が生じたため、ビード形状が劣化した。
部、終端部、本溶接部の各領域に区分して溶接条件等を
設定しているが、1パス目および2パス目の教示点SLP1
のX座標値が3(mm)よりも大きいため、始端部のな
じみが不良であると共に溶込みが劣っていた。
部、本溶接部の各領域に区分して溶接条件等を設定して
いるが、1パス目の教示点SLP1の停止時間が0.2秒未
満であったため、始端部のビード形状、なじみ、および
溶込みが劣っていた。
部、本溶接部の各領域に区分して溶接条件等を設定して
いるが、1パス目および2パス目の教示点SLP1および教
示点SLP2の停止時間が3.0秒を越えているため、始端
部の開口部側においてビードの垂れ落ちが発生し、また
溶け込みもやや不良であった。
部、本溶接部の各領域に区分して溶接条件等を設定して
いるが、1パス目における教示点SLP1および教示点SLP2
の停止中の溶接電流が190A未満に設定されているた
め、始端部のなじみおよび溶込みが劣っていた。
部、本溶接部の各領域に区分して溶接条件等を設定して
いるが、1パス目および2パス目の教示点SLP1および教
示点SLP2の停止中の溶接電流が250Aを越えて設定さ
れているため、始端部の裏当金をアークが抜いてしま
い、溶け落ちが発生すると共にビード形状が劣ってい
た。
部、本溶接部の各領域に区分せず、全て本溶接部の溶接
条件で施工したため、全ての評価項目で劣っていた。
字型継手の溶接において、ワーク開先のルート側を裏当
金で塞ぐと共に下端部を固形タブで塞いだ後、溶接トー
チのワイヤ先端をウィービングさせながら上昇させるこ
とによって、該ワーク開先を溶接する立向溶接方法にお
いて、前記ワーク開先を始端側の始端部領域および終端
側の終端部領域とこれ以外の本溶接部領域とに区分し、
これら各領域の溶接特性を考慮した溶接条件を設定し、
前記ウィービングによる運棒パターンの1周期を1ルー
プとし、前記ウィービングの軌跡中に含まれる教示点の
位置座標を、X軸(溶接始端から溶接終端に向かう方向
を+、開先のあるワーク鋼板の下端を0)、Y軸(溶接
方向から開先を投影して開先面のある方向を+、ルート
ギャップの中心を0)、Z軸(ルート側から開先側に
+、裏当金面を0)で表し、固形タブの溝深さをD(m
m)としたとき、前記端部領域の第1ループに含まれる
教示点のうち、ワークと裏当金あるいは下層溶接ビード
表面と固形タブとの接点に最も近い教示点P1の位置座
標(xp1,yp1,zp1)および反対側のワークと
裏当金あるいは下層溶接ビード表面と固形タブとの接点
に最も近い教示点P2の位置座標(xp2,yp2,z
p2)におけるX座標(xp1,xp2)の少なくとも
一方の値が−D−2(mm)以上かつ+3(mm)以下
であり、前記教示点P1および教示点P2に対して、
0.2〜3.0sの停止時間で停止し、該停止中の溶接
電流を190A〜250Aにするという溶接条件が設定
されている構成である。
終端部に区分された領域においてそれぞれに必要とされ
る溶接特性を考慮した溶接条件を設定することによっ
て、固形タブを用いる始端部領域および終端部領域の溶
接品質の低下を防止することができる。さらに、始端部
領域の第1ループに含まれる教示点のうち、ルート側の
教示点P1(xp1,yp1,zp1)および教示点P
2(xp2,yp2,zp2)におけるX座標(xp
1,xp2)の少なくとも一方の値を−D−2(mm)
以上かつ+3(mm)以下に設定することによって、最
も溶込みが得られにくい始端部領域の固形タブとの接点
部分にアーク点を確実に配置し、融合不良等の欠陥を防
止することができる。また、該教示点に対して0.2〜
3.0sの停止時間を設定することにより必要十分な大
きさの溶融池を形成することができ、さらに停止中の溶
接電流を190A〜250Aに設定することによりワー
クや裏当金に対する良好な溶込みやなじみを得ることが
できる。そして、この場合における溶接は、端部領域と
本溶接部領域とで行われるが、固形タブの溝深さ(D)
は通常2〜3mm程度であり、端部領域の大部分がワー
ク開先内に存在するため、従来のようなワーク開先と共
にタブ開先を溶接する場合と比較して、溶接材料および
溶接時間を低減することができる。さらに、溶接後に固
形タブを取り除いたときに、従来のようなタブ開先の溶
接部分が発生せず、タブの溝深さ程度の凸部しか残らな
いため、良好な外観を得ることができる。
接方法であって、ワークに対して水平方向を前後角0°
とし、トーチ先端が上を向く方向を+、トーチ先端が下
を向く方向を−としたとき、前記ワーク開先の始端部領
域での最初のループにおける溶接トーチの前後角α1°
と、前記本溶接部のループ中における溶接トーチの前後
角αw°との関係が、αw−10≦α1≦αwである構
成である。上記の構成よれば、良好なビード形状や溶込
みを得ることができると共に溶接トーチの固形タブへの
接触を防止することができる。
の立向溶接方法であって、溶接始端部領域における開口
部側に位置する少なくとも一つ以上の教示点に対して、
0.2s〜2.5sのアーク停止時間が溶接条件として
設定されている構成である。上記の構成によれば、溶融
池の熱量を放出させることによって、開口部側のビード
の垂れを防止し、フラットなビード形状を得ることがで
きる。
れか1項に記載の立向溶接方法であって、溶接終端部領
域の溶接終了点を含むループを最終ループとしたとき、
該最終ループから逆算し、最終ループを含めて少なくと
も二つ以上のループの教示点に対して110A〜160
Aの溶接電流が溶接条件として設定されている構成であ
る。上記の構成によれば、ワークのアンダーカットを防
止し、ビード形状を整えることができる。
(b)は平面図である。
(b)は平面図である。
(b)は平面図である。
との動作状態を示すフローチャートである。
である。
(a)は正面視した状態、(b)は正面視した状態、
(c)は側面視した状態である。
Claims (4)
- 【請求項1】 立向姿勢にされたT字型継手の溶接にお
いて、ワーク開先のルート側を裏当金で塞ぐと共に下端
部を固形タブで塞いだ後、溶接トーチのワイヤ先端をウ
ィービングさせながら上昇させることによって、該ワー
ク開先を溶接する立向溶接方法において、 前記ワーク開先を始端側の始端部領域および終端側の終
端部領域とこれ以外の本溶接部領域とに区分し、これら
各領域の溶接特性を考慮した溶接条件を設定し、 前記ウィービングによる運棒パターンの1周期を1ルー
プとし、 前記ウィービングの軌跡中に含まれる教示点の位置座標
を、X軸(溶接始端から溶接終端に向かう方向を+、開
先のあるワーク鋼板の下端を0)、Y軸(溶接方向から
開先を投影して開先面のある方向を+、ルートギャップ
の中心を0)、Z軸(ルート側から開先側に+、裏当金
面を0)で表し、 固形タブの溝深さをD(mm)としたとき、 前記端部領域の第1ループに含まれる教示点のうち、ワ
ークと裏当金あるいは下層溶接ビード表面と固形タブと
の接点に最も近い教示点P1の位置座標(xp1,yp
1,zp1)および反対側のワークと裏当金あるいは下
層溶接ビード表面と固形タブとの接点に最も近い教示点
P2の位置座標(xp2,yp2,zp2)におけるX
座標(xp1,xp2)の少なくとも一方の値が−D−
2(mm)以上かつ+3(mm)以下であり、 前記教示点P1および教示点P2に対して、0.2〜
3.0sの停止時間で停止し、該停止中の溶接電流を1
90A〜250Aにするという溶接条件が設定されてい
ることを特徴とする立向溶接方法。 - 【請求項2】 ワークに対して水平方向を前後角0°と
し、トーチ先端が上を向く方向を+、トーチ先端が下を
向く方向を−としたとき、前記ワーク開先の始端部領域
での最初のループにおける溶接トーチの前後角α1°
と、前記本溶接部のループ中における溶接トーチの前後
角αw°との関係が、αw−10≦α1≦αwであるこ
とを特徴とする請求項1記載の立向溶接方法。 - 【請求項3】 溶接始端部領域における開口部側に位置
する少なくとも一つ以上の教示点に対して、0.2s〜
2.5sのアーク停止時間が溶接条件として設定されて
いることを特徴とする請求項1または2記載の立向溶接
方法。 - 【請求項4】 溶接終端部領域の溶接終了点を含むルー
プを最終ループとしたとき、該最終ループから逆算し、
最終ループを含めて少なくとも二つ以上のループの教示
点に対して110A〜160Aの溶接電流が溶接条件と
して設定されていることを特徴とする請求項1ないし3
の何れか1項に記載の立向溶接方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000065724A JP2001252767A (ja) | 2000-03-06 | 2000-03-06 | 立向溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001252767A true JP2001252767A (ja) | 2001-09-18 |
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