JP2003117658A - 溶接方法および溶接継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開先の裏側に予め裏ビードとなるビードを設
けることなく、開先側からのアーク溶接によって、開先
側と反対側の突合せ部にすみ肉ビードを良好なビード形
状に形成することができる溶接方法および溶接継手を提
供する。 【解決手段】 第１の母材１の端部にルートフェイス１
ａおよび片側開先面を形成し、かつルートフェイス１ａ
が第２の母材２の平坦面２ａに接触するように、第１の
母材１を第２の母材２に当て、開先溶接部における第２
の母材２の所定の狙い位置に溶接ワイヤ６の先端部を臨
ませ、アークで第１および第２の母材（１，２）の接触
部近傍を溶融させるとき、第１および第２の母材（１，
２）の溶融物を所定の粘性に調整する粘性調整ガスを与
え、所定の粘性を有する溶融物はアークの作用に基づき
開先側から開先裏側へ押し出されて裏ビードが形成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接方法および溶
接継手に関し、特に、片側開先部を有する部材を安定か
つ良好に溶接する溶接方法および溶接継手に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】建築物の鉄骨構造、橋梁、産業機械、建
設機械等のあらゆる溶接構造物においては、溶接継手と
してＴ字型継手を採用する場合が多い。このＴ字型継手
は、一般的に一方の部材の面に、他方の部材の片側開先
を突合わせて、これらの部材をＴ字型に配置し、前述し
た一方の部材の面と他方の部材の片側開先によって形成
される開先空間にビードを形成し、これらの部材を接合
するものであり、この種の公知例として、特開平８−３
３２５６７号公報および特開平６−２３５４４号公報に
記載された溶接方法がある。

【０００３】特開平８−３３２５６７号公報に記載され
た従来技術は、開先ルート部の溶け落ちを防止するため
に、２つの部材によって形成される開先の裏側に予めビ
ードを設けるものである。また、特開平６−２３５４４
号公報に記載された従来技術は、溶接金属の突き抜け、
未溶着部残留を防止するために、２つの部材によって形
成される開先の背後に、それぞれ予めビードを設けるも
のである。

【０００４】一方、マグ溶接法(metal active gas weld
ing)を行う際に、溶融または凝固中の溶接金属を、溶接
金属の靭性の低下や、ブローホールの発生など溶接品質
に悪影響を及ぼす大気から遮断し、大気からの窒素や水
素等の溶接金属への侵入を防ぐ方法として、ノズルから
炭酸ガスやアルゴンガスを一定の流量で噴射する手法が
一般的に行われている。このガスはシールドガスと呼ば
れている。

【０００５】上記のように、前述した従来技術は、片側
開先を有する一方の部材と片側開先は突合される他方の
部材との接合部での開先ルート部の溶け落ちを防止する
ために、前記接合部における開先裏側に、予め裏ビード
となるビードを設けるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶接継
手構造および溶接構造の形状によっては、前述した従来
技術に記載されたような、開先裏側に、予め裏ビードと
なるビードを設けることなど、実際の溶接施工上難しい
場合がある。

【０００７】そのため、上述の作業上の制約に基づき、
開先裏側に予め裏ビードとなるビードを設けることな
く、開先側からのアーク溶接によって、開先側と反対側
の突合せ部にすみ肉溶接形状の溶接ビードを安定的に形
成することが求められる。

【０００８】一方、そのような溶接方法によって形成さ
れた裏ビードにおいては、オーバーラップやビード垂れ
などが生じ良好な裏ビードが形成され得なかった場合に
おいて、これらオーバーラップやビード垂れが生じた欠
陥部分が疲労破壊の起点となり継手強度としての品質低
下の原因になる。また、所定の脚長の裏ビードが形成さ
れない場合や、また脚長過大の場合も多く、安定して良
好でかつ任意の脚長の裏ビードを形成することは難し
い。

【０００９】本発明の目的は、上記問題を解決するた
め、開先の裏側に予め裏ビードとなるビードを設けるこ
となく、開先側からのアーク溶接によって、開先側と反
対側の突合せ部にすみ肉ビードを良好なビード形状に形
成でき、かつ安定的に効率的に形成することができる溶
接方法および溶接継手を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
溶接方法および溶接継手は、上記の目的を達成するため
に、次のように構成される。

【００１１】第１の溶接方法（請求項１に対応）は、第
１の母材と第２の母材を突合せ、溶接トーチから供給さ
れる溶接ワイヤと少なくとも第２の母材との間でアーク
を発生させて第１および第２の母材を溶接する溶接方法
であり、第１の母材の端部にルートフェイスおよび片側
開先面を形成し、かつルートフェイスが第２の母材の平
坦面に接触するように、第１の母材を第２の母材に当
て、開先溶接部における第２の母材の所定の狙い位置に
溶接ワイヤの先端部を臨ませ、アークで第１および第２
の母材の接触部近傍を溶融させるとき、第１および第２
の母材の溶融物を所定の粘性に調整する粘性調整ガスを
与え、所定の粘性を有する溶融物はアークの作用に基づ
き開先側から開先裏側へ押し出されて裏ビードが形成さ
れることで特徴づけられる。

【００１２】第１の溶接方法によれば、第１の母材の端
部にルートフェイスおよび片側開先面を形成し、かつル
ートフェイスが第２の母材の平坦面に接触するように、
第１の母材を第２の母材に当て、開先溶接部における第
２の母材の所定の狙い位置に溶接ワイヤの先端部を臨ま
せ、アークで第１および第２の母材の接触部近傍を溶融
させるとき、第１および第２の母材の溶融物を所定の粘
性に調整する粘性調整ガスを与え、所定の粘性を有する
溶融物はアークの作用に基づき開先側から開先裏側へ押
し出されて裏ビードが形成されるため、溶融物を所定の
粘性に調整することができ、その結果、溶融プールの粘
性を所定の粘性に調整し、開先裏側に形成されるすみ肉
ビードを良好なビード形状にすることができる。特に、
母材表面に酸化被膜が付着している場合においても開先
裏側に形成されるすみ肉ビードを良好なビード形状にす
ることができる。

【００１３】第２の溶接方法（請求項２に対応）は、上
記の方法において、好ましくは、粘性調整ガスが、溶接
トーチから供給されるシールドガスに混合されることで
特徴づけられる。

【００１４】第２の溶接方法によれば、粘性調整ガスが
溶接トーチから供給されるシールドガスに混合されるた
め、容易に粘性調整ガスを第１および第２の母材の接触
部近傍に供給することができ、それにより、効率よく溶
融物の粘性を所定の粘性に調整することができ、結果と
して溶融プールの粘性を所定の粘性に調節し、開先裏側
に形成されるすみ肉ビードを良好なビード形状にするこ
とができる。

【００１５】第３の溶接方法（請求項３に対応）は、上
記の方法において、好ましくは、粘性調整ガスが酸素ガ
スであることで特徴づけられる。

【００１６】第３の溶接方法によれば、粘性調整ガスが
酸素ガスであるため、溶融物の粘性を容易に調整するこ
とができ、結果として、溶融プールの粘性を容易に調整
することができる。

【００１７】第４の溶接方法（請求項４に対応）は、第
１の母材と第２の母材を突合せ、溶接トーチから供給さ
れる溶接ワイヤと少なくとも第２の母材との間でアーク
を発生させて第１および第２の母材を溶接する溶接方法
であり、第１の母材の端部にルートフェイスおよび片側
開先面を形成し、かつルートフェイスが第２の母材の平
坦面に接触するように、第１の母材を第２の母材に当
て、開先溶接部における第２の母材の所定の狙い位置に
溶接ワイヤの先端部を臨ませ、アークで第１および第２
の母材の接触部近傍を溶融させるとき、第１および第２
の母材の溶融物に作用するアーク力を調整するアーク力
調整ガスを与え、溶融物はアーク力によって開先側から
開先裏側へ押し出されて裏ビードが形成されることで特
徴づけられる。

【００１８】第４の溶接方法によれば、第１の母材の端
部にルートフェイスおよび片側開先面を形成し、かつル
ートフェイスが第２の母材の平坦面に接触するように、
第１の母材を第２の母材に当て、開先溶接部における第
２の母材の所定の狙い位置に溶接ワイヤの先端部を臨ま
せ、アークで第１および第２の母材の接触部近傍を溶融
させるとき、第１および第２の母材の溶融物に作用する
アーク力を調整するアーク力調整ガスを与え、溶融物は
アーク力によって開先側から開先裏側へ押し出されて裏
ビードが形成されるため、アーク力調整ガスによりアー
ク力を調整することができ、溶融物を押し出すアーク力
を調整し、開先裏側に形成されるすみ肉ビードのビード
形状を良好なものにすることができる。特に、母材表面
に酸化被膜が付着している場合においても開先裏側に形
成されるすみ肉ビードを良好なビード形状にすることが
できる。

【００１９】第５の溶接方法（請求項５に対応）は、上
記の方法において、好ましくは、アーク力調整ガスが、
溶接トーチから供給されるシールドガスに混合されるこ
とで特徴づけられる。

【００２０】第５の溶接方法によれば、アーク力調整ガ
スが溶接トーチから供給されるシールドガスに混合され
るため、アーク力調整ガスが効率的に溶接トーチから供
給することができ、アーク力の調整が容易にでき、それ
によって、溶融物の開先裏側への押し出しを調整でき、
開先裏側に形成されるすみ肉ビードのビード形状を良好
なものにすることができる。

【００２１】第６の溶接方法（請求項６に対応）は、上
記の方法において、好ましくは、アーク力調整ガスはア
ルゴンガスであることで特徴づけられる。

【００２２】第６の溶接方法によれば、アーク力調整ガ
スがアルゴンガスであるため、容易にアーク力を調整す
ることができ、それによって、溶融物の開先裏側への押
し出しを調整でき、開先裏側に形成されるすみ肉ビード
のビード形状を良好なものにすることができる。

【００２３】第７の溶接方法（請求項７に対応）は、上
記の方法において、好ましくは、所定の狙い位置が、第
１の母材と第２の母材との接触部近傍を溶融させると
き、第１の母材の端部の溶け落ちが生せず、かつ開先裏
側に裏ビードが形成されるような位置であることで特徴
づけられる。

【００２４】第７の溶接方法によれば、所定の狙い位置
が、第１の母材と第２の母材との接触部近傍を溶融させ
るとき、第１の母材の端部の溶け落ちが生せず、かつ開
先裏側に裏ビードが形成されるような位置であるため、
裏当て材やルートギャップを必要とせずに開先側から溶
接を行うことができる。

【００２５】第８の溶接方法（請求項８に対応）は、上
記の方法において、好ましくは、第１の母材と第２の母
材はＴ字型に突合わされることで特徴づけられる。

【００２６】第１の溶接継手（請求項９に対応）は、第
１の溶接方法で溶接された第１の母材と第２の母材から
成り、第１と第２の母材はＴ字型に溶接されていること
で特徴づけられる。

【００２７】第１の溶接継手によれば、第１の溶接方法
で溶接された第１の母材と第２の母材から成り、第１と
第２の母材はＴ字型に溶接されているため、開先裏側に
良好なビード形状を有するすみ肉ビードが形成されてい
るので、疲労強度が高い。

【００２８】第２の溶接継手（請求項１０に対応）は、
第４の溶接方法で溶接された第１の母材と第２の母材か
ら成り、第１と第２の母材はＴ字型に溶接されているこ
とで特徴づけられる。

【００２９】第２の溶接継手によれば、第４の溶接方法
で溶接された第１の母材と第２の母材から成り、第１と
第２の母材はＴ字型に溶接されているため、開先裏側に
良好なビード形状を有するすみ肉ビードが形成されてい
るので、疲労強度が高い。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
添付図面に基づいて説明する。

【００３１】実施形態で説明される構成、形状、大きさ
および配置関係については本発明が理解・実施できる程
度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構
成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本
発明は、以下に説明される実施形態に限定されるもので
はなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を
逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

【００３２】本発明の溶接方法および溶接継手を説明す
るために、まず、粘性調整ガスあるいは、アーク力調整
ガスを与えずに行うＢＯＢ溶接法について説明する。Ｂ
ＯＢ（Bulldozed-Out Bead）溶接法とは、溶融プールを
開先側から開先裏側へ押し出す（bulldoze out）形態の
溶接法を意味する。図１は、ＢＯＢ溶接法を適用した片
側開先突合せによるＴ字型継手の断面図、図２は、ＢＯ
Ｂ溶接法により溶接されたＴ字型継手の斜視図である。

【００３３】図１において、第１の母材１はその突合せ
端部にルートフェイス１ａを有するようにレ形開先形成
面（開先）１ｂが設けられている。第２の母材２は第１
の母材１のルートフェイス１ａと接触する平坦面２ａを
有しており、第１の母材１とによりＴ字形継手を形成す
る。５は溶接トーチ、６は溶接トーチ５に保持された不
図示の送給手段によって送給される溶接ワイヤである。
また、５の溶接トーチからは一定流量のシールドガス１
０１が吐出されている。

【００３４】図１において、Ｒｆはルートフェイス１ａ
の厚さ方向の寸法、Ｐ１は第１の母材１の開先１ｂの端
部と第２の母材２の平坦面２ａとの接する接触位置、Ｐ
２はアーク中心の狙い位置、ｄは接触位置Ｐ１からアー
ク中心の狙い位置Ｐ２までの距離を示す。θは開先角
度、δはアーク（溶接ワイヤ）の中心線と第２の母材２
の平坦面２ａとが形成する傾斜角度、Ａはアークの中心
線を示す。

【００３５】次にＢＯＢ溶接法を、母材が鋼材であるＴ
字形継手に適用した場合の一例を具体的に説明する。ル
ートフェイス１ａの寸法Ｒｆは１．０〜３．０ｍｍ、ル
ートギャップは０ｍｍ（ルートフェイスが接触状態）、
開先角度θは３０〜６０度とし、溶接装置によりアーク
溶接を行った。溶接条件は、平均電流２５０〜３１０
Ａ、平均電圧２５〜３３Ｖ、移動速度２０〜４５ｃｍ／
ｍｉｎである。

【００３６】以上の条件下で、ワイヤ（アーク中心）の
狙い位置Ｐ２を接触位置Ｐ１から０〜３ｍｍ、第２の母
材２はほぼ水平に置いてその平坦面２ａとワイヤ６のな
す傾斜角度δを１５〜３５度としたとき、第１の母材１
の開先と反対側１ｃと第２の母材２の平坦面２ａとの突
合せ部に２〜８ｍｍのすみ肉ビードを安定的に溶着する
ことができた。

【００３７】その溶接結果を図２に示す。この図２にお
いて、Ｂ４は母材１の開先側と反対側の面１ｃと母材２
の平坦面２ａとの間に溶着されたすみ肉ビード、Ｂ５は
母材の平坦面２ａを溶融しながら再凝固したビード、Ｂ
６は溶接ワイヤ６自身の溶融とが加わってすみ肉ビード
Ｂ４を形成した後の開先側のビードである。

【００３８】なお、上記の具体的数値は、母材の材質、
母材の板厚、突合せ部の形状等種々の条件が考慮されて
決定される。

【００３９】ここで、上述したＢＯＢ溶接法によるＴ字
形継手の溶接ビードの形成過程を図３〜図５を用いて説
明する。図３は溶接開始前の溶接ワイヤ設定状態を示す
もので、溶接ワイヤ６の先端部を第２の母材２の所定の
狙い位置Ｐ２に臨ませる。すなわち、所定の狙い位置Ｐ
２は、第１の母材と第２の母材との接触部近傍を溶融さ
せるときに、第１の母材の端部の溶け落ちが生ぜず、か
つ開先裏側に裏ビードが形成されるような位置となるよ
うに開先１ｂの端部と平坦面２ａの接触位置Ｐ１に対し
溶接方向側に少し離れた位置に設定し、溶接ワイヤ６の
方向を熱容量の大きい母材２の平坦面２ａに対し傾斜角
度δ傾斜されて開先部に対向させた状態を示す。この溶
接ワイヤを臨ませる所定の狙い位置Ｐ２は、本発明の実
施形態においても同様の位置を用いる。

【００４０】図４は、図３に示したように開先部に対す
る溶接ワイヤ６の位置関係を設定した後にアーク１０３
で溶接を始めた状態を示し、溶接ワイヤ６は平坦面２ａ
側に向いているため、熱容量の小さな開先１ｂの端部よ
り平坦面２ａ側により多く入熱するので、両部材をバラ
ンス良く溶融しながらまた溶接ワイヤ６自身の溶融も加
わって溶融プール１０２が形成される。その結果、熱容
量の小さな開先１ｂを有する第１の母材１側は溶融域が
第１の母材１の開先側の裏側１ｃに達する。

【００４１】図５は、さらに溶接が進んだときの状態を
示すもので、上記溶融プール１０２がアーク力や溶融プ
ール内の対流などにより、第１の母材１の開先側の裏側
に押し出され、さらに表面張力などの働きにより開先側
から第１の母材１の開先裏側まで一体となった溶融プー
ル１０２ａが形成され、それらが再凝固して図５に示し
たような横方向の脚長をＬ_H、縦方向の脚長をＬ_Vとする
ビードＢ４，Ｂ５，Ｂ６、すなわちＴ継手の初層部が形
成される。

【００４２】なお、上記の溶接状態は、開先部の初層の
溶接であり、開先の大きさにもよるが、開先部における
その他残りの部分の溶接は従来同様に行うことができる
ので、その説明は省略する。

【００４３】次に、本発明の溶接方法および溶接継手の
第１の実施形態を図５〜図８を用いて説明する。第１の
実施形態においては、上記ＢＯＢ溶接法において、アー
ク１０３で第１および第２の母材１，２の接触部近傍を
溶融させるとき、第１および第２の母材１，２の溶融物
を所定の粘性に調整する粘性調整ガスを与え、所定の粘
性を有する溶融物をアーク１０３の作用に基づき開先側
から開先裏側へ押し出して裏ビードを形成する。

【００４４】そのとき、粘性調整ガスは、溶接トーチか
ら供給されるシールドガス１０１に混合されるようにし
て供給する。それによって、溶融プールの粘性を小さく
し、母材の開先裏側に形成される裏ビードであるすみ肉
ビードの形状を改善することができる。

【００４５】粘性調整ガス（あるいは後述のアーク力調
整ガス）を供給しないでＢＯＢ溶接法を行った場合、母
材１の開先裏側に形成されるすみ肉ビードＢ４の形状は
通常例えば図７に示すごとくＬ_H＜Ｌ_Vとして形成される
場合が多い。しかし、溶接継手強度向上を考慮に入れた
場合、図６に示すごとくほぼＬ_H≒Ｌ_Vとなるような裏ビ
ードＢ４の形状が望まれる。こういった場合、溶接トー
チから一定流量で吐出されるシールドガス１０１に溶融
プール１０２の粘性を下げる例えば酸素ガスのような粘
性調整ガスを混合することによって、溶融プールの粘性
を小さくすると、溶融プールを押し出すアーク力によっ
て、図６に示すようにビードＢ４の横側の脚長Ｌ_Hが増
加する。このようにして溶接継手の強度向上を図ること
ができる。

【００４６】また、表面に酸化被膜（ミルスケール、黒
皮と称する場合あり）が付着した母材を使用して粘性調
整ガス（やアーク力調整ガス）を用いないＢＯＢ溶接法
で溶接を行った場合、溶融プールを押し出す際に、酸化
被膜の影響によりアーク力が溶融プールの表面張力より
大きくなるために、図７に示すようなオーバーラップ気
味（Ｂ７の部分）の裏ビードＢ４が形成されやすくな
る。

【００４７】この様なオーバーラップ気味の裏ビードＢ
４は、横側の脚長Ｌ_Hが小さくなるために継手の強度に
影響を及ぼすと共に、ラップ部分Ｂ７が切り欠き状の欠
陥となり、繰り返し荷重がかかる継手においては、その
強度が低下するため望ましくない。

【００４８】そのため、溶接トーチ５から一定流量で吐
出されるシールドガス１０１と共に溶融プールの粘性を
下げる例えば酸素ガスのような粘性調整ガスを混合して
供給することによって、溶融プールの粘性を下げ、溶融
プールの表面張力による作用とアーク力による溶融物の
押し出す作用のバランスを良好のものとし、図８に示す
良好なビード形状Ｂ４を得ることができる。

【００４９】また、この溶接方法によって得られる溶接
継手は、開先裏側に良好なビード形状の裏ビードＢ４が
形成されているため、疲労強度が非常に高いものとな
る。また、ギャップ無しで片側溶接により完全溶け込み
・両側すみ肉を実現できるため、閉断面構造物において
も、非常に疲労強度の高い溶接継手を得ることができ
る。

【００５０】なお、本実施形態においては、粘性調整ガ
スは、溶接トーチから供給されるシールドガスに混合し
て供給するようにしたが、シールドガスとは、別系統で
粘性調整ガスを供給するようにしても良い。また、粘性
調整ガスとして酸素ガスを用いて説明したが、粘性を調
整する作用のあるガスであれば酸素ガス以外のガスを用
いることができる。

【００５１】次に、本発明の溶接方法および溶接継手の
第２の実施形態を上記の図７、および図９〜図１１を用
いて説明する。第２の実施形態においては、ＢＯＢ溶接
法において、アークで第１および第２の母材１，２の接
触部近傍を溶融させるとき、第１および第２の母材の溶
融物に作用するアーク力を調整するアーク力調整ガスを
与え、溶融物をアーク力によって開先側から開先裏側へ
押し出して裏ビードを形成する。

【００５２】そのとき、アーク力調整ガスは、溶接トー
チ５から供給されるシールドガス１０１に混合されるよ
うにして供給する。それによって、溶融プールを押し出
すアーク力を小さくし、母材１の開先裏側に形成される
すみ肉ビードの形状を改善することができる。

【００５３】前述した、表面に酸化被膜（ミルスケー
ル、黒皮と称する場合あり）が付着した母材を使用して
粘性調整ガスあるいはアーク力調整ガスを用いないＢＯ
Ｂ溶接法により溶接を行った場合、溶融プールを押し出
す際に、酸化被膜の影響によりアーク力が溶融プールの
表面張力より大きくなるために、図７に示すようなオー
バーラップ気味の裏ビードＢ４が形成されやすくなる。

【００５４】これに対して、溶接トーチ５から一定流量
で吐出されるシールドガス１０１と共に溶融プールを押
し出すアーク力を下げる例えばアルゴンガスのようなア
ーク力調整ガスを混合することによって、本溶接時のア
ーク力を低減し、開先裏側に押し出される溶融プールの
体積を減少させ、図９に示すようにオーバーラップ無く
裏ビードを形成することができる。これによって、ラッ
プ部分の切り欠き等に起因する繰り返し荷重に対する継
手強度の向上が可能である。

【００５５】また図１０に示すような垂れ気味の裏ビー
ドが形成された場合、垂れ部分と母材２の表面２ａとの
溶融接合が良好に行われないため、強度に影響を及ぼす
横側の脚長Ｌ_Hが減少すると共に、垂れによる切り欠き
状の欠陥Ｂ８により繰り返し荷重に対する継手の強度が
低下する。これに対して、溶接トーチ５から一定流量で
吐出されるシールドガス１０１と共に溶融プールを押し
出すアーク力を下げる例えばアルゴンガスのようなアー
ク力調整ガスを混合することによって、溶接時のアーク
力を小さくし、開先裏側に押し出される溶融プールの体
積を減少させ、図１１に示すように垂れもオーバーラッ
プも無く裏ビードを形成することができる。これによっ
て、ラップ部分の切り欠き等に起因する繰り返し荷重に
対する継手強度の向上が可能である。

【００５６】また、この溶接方法によって得られる溶接
継手は、開先裏側に良好なビード形状の裏ビードが形成
されているため、疲労強度が非常に高いものとなる。ま
た、ギャップ無しで片側溶接により完全溶け込み・両側
すみ肉を実現できるため、閉断面構造物においても、非
常に疲労強度の高い溶接継手を得ることができる。

【００５７】なお、本実施形態においては、アーク力調
整ガスは、溶接トーチ５から供給されるシールドガス１
０１に混合して供給するようにしたが、シールドガスと
は、別系統でアーク力調整ガスを供給するようにしても
良い。また、アーク力調整ガスとしてアルゴンガスを用
いて説明したが、アーク力を調整する作用のあるガスで
あればアルゴンガス以外のガスを用いることができる。

【００５８】以上説明したように、本発明によれば、レ
型、Ｊ型（図示せず）などの一方向傾斜開先が形成され
た継手での片側溶接において、従来では裏あて材や接合
に寄与しないビードを伴わなければ不可能であった裏ビ
ード生成を、裏あて材などを一切用いることなくできる
ようになる。これにより、内部溶接作業に多大な時間を
要していた箱形構造物の製作コストを大幅に低減できる
し、トーチ進入が困難で内部溶接が不可能であった構造
物では開先両側に脚長を着けることにより、大幅な強度
向上あるいは逆に母材の板厚等を不必要に厚くすること
なく強度を維持することができる等多大な効果を奏す
る。またアーク中心の狙い位置Ｐ２や傾斜角度δを前述
のごとき所定の位置または角度とし、さらに粘性調整ガ
スまたはアーク調整ガスをシールドガスに対して望まし
い割合で混合させることにより上記脚長Ｌ_H，Ｌ_Vを所望
の寸法および形状等にすることができる。

【００５９】また、突合せ継手において、開先側と反対
側の裏側からの溶接を行っていたような溶接構造物であ
っても、本発明によれば片側から溶接するだけでよいの
で、効率よく溶接工数の低減が図れる。また、さらに溶
接構造物の設計の多様化ならびに効率化等多大な効果を
奏する。

【００６０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、次の効果を奏する。

【００６１】本発明の溶接方法によれば、開先が設けら
れた第１の母材と平坦面を有する第２の母材との間にあ
る熱容量の差および溶接ワイヤの溶融によって、開先部
の溶接と共に開先側と反対側の突合せ部にすみ肉ビード
を安定的に溶着することができる。すなわち熱容量の大
きな第２の母材側より多くのアークが発生するようにす
ると共に熱容量の小さな開先側は溶け落ちない程度に溶
融させ溶接ワイヤの溶融によって開先部を埋めながら開
先と反対側に溶融物を押し出すようにしてすみ肉ビード
をも形成することができる。

【００６２】また、その際にシールドガスと共に粘性調
整ガスを供給することによって、溶融物の粘性を変化さ
せることにより、オーバーラップやビード垂れを防止す
るだけでなく、任意の脚長でかつ良好な形状の裏ビード
を形成することができる。

【００６３】さらに、シールドガスと共にアーク力調整
ガスを供給することによって、溶融物を押し出すアーク
力を変化させることによっても、オーバーラップやビー
ド垂れを防止するだけでなく、任意の脚長でかつ良好な
形状の裏ビードを形成することが可能である。

【００６４】また、本発明の溶接継手は、開先裏側に良
好なビード形状の裏ビードが形成されているため、疲労
強度が非常に高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＢＯＢ溶接法を適用した片側開先突合せによる
Ｔ字型継手の断面図である。

【図２】ＢＯＢ溶接法により溶接されたＴ字型継手の斜
視図である。

【図３】ＢＯＢ溶接法による溶接ビードの形成過程を説
明するためのＴ字型継手の断面図である。

【図４】ＢＯＢ溶接法において開先部に対する溶接ワイ
ヤの位置関係を設定した後に溶接を始めた状態を示す図
である。

【図５】ＢＯＢ溶接法において溶接が進んだときの状態
を示す図である。

【図６】本発明の溶接方法の第１の実施形態において溶
接されたＴ字型継手の断面図である。

【図７】表面に酸化被膜（ミルスケール、黒皮と称する
場合あり）が付着した母材を使用して粘性調整ガスやア
ーク力調整ガスを用いないＢＯＢ溶接法で溶接を行った
場合のＴ字型継手の断面図である。

【図８】本発明の溶接方法の第１の実施形態において溶
接されたＴ字型継手の断面図である。

【図９】本発明の溶接方法の第２の実施形態において溶
接されたＴ字型継手の断面図である。

【図１０】粘性調整ガスやアーク力調整ガスを用いない
ＢＯＢ溶接法で溶接を行ったときの垂れ気味のビードが
形成された場合を示す断面図である。

【図１１】本発明の溶接方法の第２の実施形態において
溶接されたＴ字型継手の断面図である。

【符号の説明】

１ 第１の母材 １ａ ルートフェイス １ｂ レ形開先形成面（開先） ２ 第２の母材 ２ａ 平坦面 ５ 溶接トーチ ６ 溶接ワイヤ Ｒｆ ルートフェイスの厚さ方向の寸法 Ｐ１ 第１の母材と第２の母材の接触位置 Ｐ２ アーク中心の狙い位置 ｄ 接触位置Ｐ１からアーク中心の狙い位置Ｐ
２までの距離 θ 開先角度 δ アークの中心線と第２の母材の平坦面が作
る傾斜角度 Ａ アークの中心線

フロントページの続き (72)発明者 山本 光 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 桜井 茂行 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 三柳 直毅 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 高野 悠敬 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 下平 貴之 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB08 DA05 DD02 DD05 DF01 4E081 AA14 BA40 CA07 DA10 DA12 DA17 DA36 DA81

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の母材と第２の母材を突合せ、溶接
   トーチから供給される溶接ワイヤと少なくとも前記第２
   の母材との間でアークを発生させて前記第１および第２
   の母材を溶接する溶接方法であり、 前記第１の母材の端部にルートフェイスおよび片側開先
   面を形成し、かつ前記ルートフェイスが前記第２の母材
   の平坦面に接触するように、前記第１の母材を前記第２
   の母材に当て、 開先溶接部における前記第２の母材の所定の狙い位置に
   前記溶接ワイヤの先端部を臨ませ、 前記アークで前記第１および第２の母材の接触部近傍を
   溶融させるとき、前記第１および第２の母材の溶融物を
   所定の粘性に調整する粘性調整ガスを与え、 前記所定の粘性を有する前記溶融物は前記アークの作用
   に基づき開先側から開先裏側へ押し出されて裏ビードが
   形成される、 ことを特徴とする溶接方法。
2. 【請求項２】 前記粘性調整ガスは、前記溶接トーチか
   ら供給されるシールドガスに混合されることを特徴とす
   る請求項１記載の溶接方法。
3. 【請求項３】 前記粘性調整ガスは酸素ガスであること
   を特徴とする請求項１または２記載の溶接方法。
4. 【請求項４】 第１の母材と第２の母材を突合せ、溶接
   トーチから供給される溶接ワイヤと少なくとも前記第２
   の母材との間でアークを発生させて前記第１および第２
   の母材を溶接する溶接方法であり、 前記第１の母材の端部にルートフェイスおよび片側開先
   面を形成し、かつ前記ルートフェイスが前記第２の母材
   の平坦面に接触するように、前記第１の母材を前記第２
   の母材に当て、 開先溶接部における前記第２の母材の所定の狙い位置に
   前記溶接ワイヤの先端部を臨ませ、 前記アークで前記第１および第２の母材の接触部近傍を
   溶融させるとき、前記第１および第２の母材の溶融物に
   作用するアーク力を調整するアーク力調整ガスを与え、 前記溶融物は前記アーク力によって開先側から開先裏側
   へ押し出されて裏ビードが形成される、 ことを特徴とする溶接方法。
5. 【請求項５】 前記アーク力調整ガスは、前記溶接トー
   チから供給されるシールドガスに混合されることを特徴
   とする請求項４記載の溶接方法。
6. 【請求項６】 前記アーク力調整ガスはアルゴンガスで
   あることを特徴とする請求項４または５記載の溶接方
   法。
7. 【請求項７】 前記所定の狙い位置は、前記第１の母材
   と前記第２の母材との接触部近傍を溶融させるとき、前
   記第１の母材の端部の溶け落ちが生せず、かつ開先裏側
   に前記裏ビードが形成されるような位置であることを特
   徴とする請求項１または４記載の溶接方法。
8. 【請求項８】 前記第１の母材と前記第２の母材はＴ字
   型に突合わされることを特徴とする請求項１または４記
   載の溶接方法。
9. 【請求項９】 請求項１記載の溶接方法で溶接された第
   １の母材と第２の母材から成り、前記の第１と第２の母
   材はＴ字型に溶接されていることを特徴とする溶接継
   手。
10. 【請求項１０】 請求項４記載の溶接方法で溶接された
    第１の母材と第２の母材から成り、前記の第１と第２の
    母材はＴ字型に溶接されていることを特徴とする溶接継
    手。