JP2004130346A

JP2004130346A - Welding method and equipment

Info

Publication number: JP2004130346A
Application number: JP2002297215A
Authority: JP
Inventors: Junya Kishi; 岸　純矢
Original assignee: Press Kogyo Co Ltd
Current assignee: Press Kogyo Co Ltd
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-04-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide welding equipment that can surely increase fatigue strength of a weld zone. <P>SOLUTION: In the welding equipment 10, an MAG welding torch 12 and a plasma welding torch 14 are arranged side by side. The MAG welding torch 12 joins a first and second two metallic plates 18, 20 to be welded by forming a weld bead in the weld zone 22 while moving in the direction of the arrow A. Further, the plasma welding torch 14, while moving with the MAG welding torch 12 in the direction of the arrow A, melts the toe of the weld bead (border including the periphery between the surface of the weld bead and the surface of the first metallic plate 18 to be welded). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定形状の第１被溶接金属と所定形状の第２被溶接金属とを接合する溶接方法及び溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属同士を互いに接合する溶接が広く使用されている。このような溶接では、通常、金属同士が接合される部分に溶接ビードを形成することにより、金属同士が互いに接合される。溶接ビードの表面と金属の表面との境界には応力が集中し易いので、溶接部（溶接ビードと金属表面との境界やその周辺部分）の疲労強度が低下することがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の溶接部にジェットタガネを当ててピーニング効果を生じさせることにより残留応力を発生させ、これにより、溶接部の疲労強度を向上させることがある。
【０００４】
しかし、ジェットタガネを目的の部分に正確に当てることは困難なので、溶接部の広い範囲にわたってジェットタガネを当てる必要がある。このため、ジェットタガネを用いたときは処理速度が遅くなり、作業時間が長くなる。また、ジェットタガネが当たる位置が不正確になることに起因して、溶接部の疲労強度にばらつきが生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、溶接部の疲労強度を確実に向上できる溶接方法及び溶接装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の溶接方法は、所定形状の第１被溶接金属と所定形状の第２被溶接金属とを接合する溶接方法において、
（１）前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成し、
（２）該溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融することを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、
（３）前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成する際に、
（４−１）ＡｒガスとＣＯ_２ガスの混合ガスをシールドガスとして用いるＭＡＧ溶接、
（４−２）ＣＯ_２ガス１００％のガスをシールドガスとして用いるＣＯ_２溶接、及び
（４−３）不活性ガスをシールドガスとして用いるＭＩＧ溶接
のうちのいずれかの溶接によって前記溶接ビードを形成してもよい。
【０００８】
また、
（５）溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融する際に、
（６−１）　アルゴンガス、ヘリウムガス、若しくはこれらの混合ガスを用いると共にタングステン電極を用いるＴＩＧ溶接、及び
（６−２）プラズマアークを用いるプラズマ溶接
のいずれかの溶接によって前記境界及びその周辺部分を溶融してもよい。
【０００９】
さらに、
（７）前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、この溶融されて凝固した部分の表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角が、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角よりも大きくなるように、前記境界及びその周辺部分を溶融することが好ましい。
【００１０】
さらにまた、
（８）前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、
（９）前記境界及びその周辺部分のうち予め定めた部分のみを溶融してもよい。
【００１１】
さらにまた、
（１０）前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、
（１１）この溶融されて凝固した部分の表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角が１４５°以上１８０°未満の範囲内の角度になるように、前記境界及びその周辺部分を溶融することが好ましい。
【００１２】
さらにまた、
（１２）前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成するためのビード用溶接トーチと、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融するための溶融用溶接トーチとを並べて配置しておき、
（１３）前記ビード用溶接トーチを用いて、前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成し、この溶接ビードが冷却しないうちに、前記溶融用溶接トーチを用いて、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融してもよい。
【００１３】
また、上記目的を達成するための本発明の溶接装置は、所定形状の第１被溶接金属と所定形状の第２被溶接金属とを接合する溶接装置において、
（１４）前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成するためのビード用溶接トーチと、
（１５）前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融するための溶融用溶接トーチとを備え、
（１６）これらビード用溶接トーチと溶融用溶接トーチとは並べて配置されたものであることを特徴とするものである。
【００１４】
ここで、
（１７）前記ビード用溶接トーチと前記溶融用溶接トーチは、前記ビード用溶接トーチの中心から前記溶融用溶接トーチの中心までの極間距離、及び、これら２つのトーチそれぞれと前記第１被溶接金属の表面に垂直な垂直線との成すトーチ角度双方が変更されるものであってもよい。
【００１５】
また、
（１８）前記ビード用溶接トーチと前記溶融用溶接トーチは、前記極間距離が３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内の距離になるように配置されたものであることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１と図２を参照して、本発明の溶接装置の一実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、溶接装置の一実施形態の構造を示す斜視図である。図２は、図１の溶接装置を矢印Ａ方向から見た側面図である。
【００１９】
溶接装置１０には、円筒状のＭＡＧ溶接トーチ１２（本発明にいうビード用溶接トーチの一例である）と円筒状のプラズマ溶接トーチ１４（本発明にいう溶融用溶接トーチの一例である）とが並んで配置されている。２つのトーチ１２，１４は、多関節ロボット（図示せず）のエンドフランジ部１６に、下記の複数の固定部材を介して固定されている。従って、エンドフランジ部１６が矢印Ａ方向に移動するに伴って、２つのトーチ１２，１４も矢印Ａ方向に同時に移動する。
【００２０】
ＭＡＧ溶接トーチ１２は、矢印Ａ方向に移動しながら、板状の第１被溶接金属１８と板状の第２被溶接金属２０の接合部２２に溶接ビードを形成してこれら２枚の被溶接金属１８，２０を接合させるためのものである。また、プラズマ溶接トーチ１４は、ＭＡＧ溶接トーチ１２と共に矢印Ａ方向に移動しながら、後述するように溶接ビードの止端部（溶接ビードの表面と第１被溶接金属１８の表面との境界及びその周辺部分）を溶融するためのものである。２枚の被溶接金属１８，２０としては、ＳＳ材、Ｓ４３Ｃ、高張力鋼等が挙げられる。
【００２１】
エンドフランジ部１６の先端部には、板状の第１固定部材２４が固定されている。この第１固定部材２４は、矢印Ａ方向に直交する方向（矢印Ｂ方向）に延びている。第１固定部材２４の先端部には、ＭＡＧ溶接トーチ１２を固定するためのＭＡＧトーチ固定部材２６が取り付けられている。このＭＡＧトーチ固定部材２６はボルトやナットによって第１固定部材２４の先端部に取り付けられており、これらボルトやナットを適宜に調整することにより、ＭＡＧトーチ固定部材２６が取り付けられた位置を調整できる。この調整によって、ＭＡＧ溶接トーチ１２は、ＭＡＧトーチ固定部材２６を中心にして矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向に回動できる。従って、ＭＡＧトーチ固定部材２６を中心にして矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向に回動させることにより、ＭＡＧ溶接トーチ１２と、第１被溶接金属１８の表面に垂直な垂直線との成すトーチ角度θ１（図３参照）を変更できる
【００２２】
第１固定部材２４の長手方向中央部には、矢印Ｂ方向に延びる長孔２４ａが形成されている。この長孔２４ａの近傍には、第１固定部材２４に直交して延びるプラズマトーチ固定板２８が移動自在に固定されている。プラズマトーチ固定板２８は短いものであり、ボルトとナットによって第１固定部材２４の長手方向中央部に固定されている。ボルトとナットを緩めて長孔２４ａでの位置を調整することにより、プラズマトーチ固定板２８を長孔２４ａにおける矢印Ｂ方向の適宜の位置に固定できる。
【００２３】
プラズマトーチ固定板２８の先端部（長孔２４ａとは反対側の部分）には、矢印Ｃ方向に回動する回動固定板３０が調節ねじ３０ａによって固定されている。調節ねじ３０ａを緩めて回動固定板３０を適宜の位置まで回動させて調節ねじ３０ａを締めることにより、回動固定板３０を適宜の位置に固定できる。回動固定板３０を矢印Ｃ方向に回動させることにより、プラズマ溶接トーチ１４と、第１被溶接金属１８の表面に垂直な垂直線との成すトーチ角度θ２（図５参照）を変更できる。また、回動固定板３０を矢印Ｃ方向に回動させることにより、接合部２２に対するプラズマ溶接トーチ１４の位置も調整できる。
【００２４】
回動固定板３０の先端部（調節ねじ３０ａとは反対側の部分）には、プラズマ溶接トーチ１４を矢印Ａ方向に適宜に移動させるためのプラズマトーチ移動用板３２が固定されている。プラズマトーチ移動用板３２は矢印Ａ方向に平行に延びる板状のものであり、その幅方向（短手方向）の上下部分それぞれには、矢印Ａ方向に延びる長孔３２ａ，３２ａが形成されている。
【００２５】
プラズマトーチ移動用板３２には、プラズマ溶接トーチ１４が固定されたプラズマトーチ固定部材３４が矢印Ａ方向に移動自在に固定されている。プラズマトーチ固定部材３４は、長孔３２ａを貫通したボルト３４ａとナットによってプラズマトーチ移動用板３２に固定されている。ボルトとナットを緩めて長孔３２ａでの位置を調整することにより、プラズマトーチ固定部材３４を長孔３２ａにおける矢印Ａ方向の適宜の位置に固定できる。従って、プラズマトーチ固定部材３４を矢印Ａ方向若しくはその反対方向に移動させることにより、ＭＡＧ溶接トーチ１２の中心１２ａからプラズマ溶接トーチ１４の中心１４ａまでの距離（極間距離）Ｌを調整できる。
【００２６】
ＭＡＧ溶接トーチ１２とプラズマ溶接トーチ１４は、上記の極間距離が３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内の距離になるように配置されている。この理由は、極間距離が３０ｍｍ未満のときは、ＭＡＧ溶接トーチ１２及びプラズマ溶接トーチ１４双方によって形成される磁場が互いに干渉してアークが不安定となり、一方、極間距離が１５０ｍｍを超えたときは、ＭＡＧ溶接トーチ１２によって形成された溶接ビードが完全に冷却した後に、この溶接ビードの止端部（溶接ビードと第１被溶接金属１８の表面との境界及びその周辺部分）を溶融することとなり、しかも、溶接装置が大型化する、からである。即ち、極間距離が１５０ｍｍを超えたときは、溶接ビードの止端部を溶融する前に溶接ビードが冷却されるおそれがある、からである。
【００２７】
プラズマトーチ固定部材３４は、２つの「く」の字状の板３５，３５が互いに向き合って構成されている。２枚の板３５，３５はボルトやナットで互いに固定されている。このボルトやナットを緩めることによりプラズマ溶接トーチ１４を矢印Ｄ方向に移動でき、適宜の位置でボルトやナットを締めることにより、プラズマ溶接トーチ１４を矢印Ｄ方向の適宜の位置に固定できる。従って、プラズマ溶接トーチ１４を接合部２２に近づけたり、接合部２２から遠ざけたりできる。
【００２８】
上記した第１固定部材２４、ＭＡＧトーチ固定部材２６、プラズマトーチ固定板２８、回動固定板３０、プラズマトーチ移動用板３２、プラズマトーチ固定部材３４は、アルミニウム合金又は鋼から作製されている。また、ここでいうＭＡＧ溶接トーチ１２とは、ＡｒガスとＣＯ_２ガスの混合ガスをシールドガスとして用いるＭＡＧ溶接用のトーチをいう。ＭＡＧ溶接トーチ１２に代えて、ＣＯ_２ガス１００％のガスをシールドガスとして用いるＣＯ_２溶接用のトーチを用いてもよい。さらに、不活性ガスをシールドガスとして用いるＭＩＧ溶接のトーチを用いてもよい。上記した接合部２２に溶接ビードを形成できるトーチならばよい。
【００２９】
また、プラズマ溶接トーチ１４とは、プラズマアークを用いるプラズマ溶接用のトーチをいう。また、プラズマ溶接トーチ１４に代えて、アルゴンガス、ヘリウムガス、若しくはこれらの混合ガスを用いると共にタングステン電極を用いるＴＩＧ溶接用のトーチを用いてもよい。
【００３０】
上記した溶接装置１０を使用した溶接方法を、図３から図７までを参照して説明する。
【００３１】
図３は、ＭＡＧ溶接トーチで溶接ビードを形成している状態を示す模式図である。図４は、溶接ビードが形成された接合部を模式的に示す斜視図である。図５は、プラズマ溶接トーチで溶接ビードの止端部を溶融している状態を示す模式図である。図６は、溶接ビードの止端部が溶融されて凝固した状態を模式的に示す斜視図である。図７（ａ）は、図４のＥ―Ｅ断面図のうち溶接ビードとその近傍を示すものであり、（ｂ）は、図６のＦ―Ｆ断面図のうち溶接ビードとその近傍を示すものである。これらの図では、図１と図２に示された構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。また、図１と図２では、第２被溶接金属２０を第１被溶接金属１８に重ねるようにしてこれらを接合した例を示したが、図３から図７までには、第２被溶接金属２１を第１被溶接金属１８の表面に立ててこれらを接合した例を示す。
【００３２】
溶接装置１０（図１参照）では、ＭＡＧ溶接トーチ１２とプラズマ溶接トーチ１４が並んで配置されている。ＭＡＧ溶接トーチ１２とプラズマ溶接トーチ１４の極間距離Ｌは、上述したように、３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内の距離である。また、ＭＡＧ溶接トーチ１２のトーチ角度θ１は、図３に示すように、３０°以上６０°以下の範囲内の角度である。プラズマ溶接トーチ１４のトーチ角度θ２は、図５に示すように、１５°以上３０°以下の範囲内の角度である。ここでは、極間距離Ｌを例えば５０ｍｍに保ったまま、矢印Ａ方向の上流から下流に向けて（図３と図５の紙面では、紙の裏から表に向かう方向に）順次に接合部２２を溶接する。
【００３３】
この溶接に際しては、ＭＡＧ溶接トーチ１２を先行させて接合部２２に溶接ビード４０を形成しながら、ＭＡＧ溶接トーチ１２の後にプラズマ溶接トーチ１４を追従させて溶接ビード４０の止端部４２を溶融する。
【００３４】
ＭＡＧ溶接トーチ１２によって形成される溶接ビード４０によって第１被溶接金属１８と第２被溶接金属２１が接合される。図７（ａ）に示す溶接ビード４０の２つの脚長Ｌ１，Ｌ２、のど厚Ｔは、第１被溶接金属１８と第２被溶接金属２１を接合するために必要充分な長さと厚さである。
【００３５】
接合部２２に溶接ビード４０のみを形成した状態におけるフランク角について説明する。ここでいうフランク角とは、溶接ビード４０の表面４０ａと第１被溶接金属１８の表面１８ａとの成す角θ３をいう。このフランク角θ３が小さい角度（例えば９０°程度の角度）の場合、溶接ビード４０の止端部４２に応力が集中して溶接部の疲労強度が低下する。
【００３６】
このような疲労強度の低下を防止するために、プラズマ溶接トーチ１４を用いて溶接ビード４０の止端部４２を溶融する。この溶融された部分は凝固する。この結果、止端部４２には、図６や図７（ｂ）に示すように、プラズマ溶融部４４が形成される。このプラズマ溶融部４４は、プラズマ溶接トーチ１４を用いて止端部４２を溶融し、この溶融された部分が凝固することにより形成される。
【００３７】
プラズマ溶融部４４におけるフランク角θ４について説明する。ここでいうフランク角とは、図７（ｂ）に示すように、プラズマ溶融部４４の表面４４ａと第１被溶接金属１８の表面１８ａとの成す角θ４をいう。このフランク角θ４は、プラズマ溶接トーチ１４を用いて止端部４２を溶融することにより、１４５°以上１８０°未満の角度になる。即ち、フランク角θ４がフランク角θ３よりも大きくなるようにプラズマ溶融部４４が形成される。このため、プラズマ溶融部４４と第１被溶接金属１８の表面１８ａとの境界に応力が集中しにくいので、溶接部の疲労強度を向上できる。
【００３８】
また、上述したように、極間距離Ｌは、３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内の距離であるので、溶接ビード４０が冷却しないうちに止端部４２が溶融されることとなる。従って、止端部４２が溶融される際は、溶接ビード４０が形成されたときの熱影響部は比較的高温の状態にある。このため、上記の溶融された部分が冷却するときの速度（冷却速度）は遅くなって急冷されることはない。従って、上記の熱影響部には硬化組織を生じない。この結果、溶接部周辺に割れが発生しないので、第１被溶接金属が炭素当量の高い鋼種であっても割れを発生させずにその疲労強度を向上できる。なお、図６に示すように、溶接ビード４０の止端部４２うちその長手方向両端部にはプラズマ溶融部４４を形成していない。プラズマ溶融部４４は応力が集中し易い部分のみに形成してもよい。従って、溶接ビード４０の止端部４２に所定間隔ごとにプラズマ溶融部４４を形成してもよい。勿論、溶接ビード４０の止端部４２の全てにプラズマ溶融部４４を形成してもよい。プラズマ溶融部４４を形成するか否かは、溶接装置１０（図１参照）の制御器（図示せず）によってプラズマ溶接トーチ１４を適宜に制御することにより決定できる。
【００３９】
ここで、溶接ビード４０を形成する際の溶接条件の一例を表１に示す。表１では、ＭＡＧ溶接トーチ１２に代えて、ＣＯ_２ガス１００％のガスをシールドガスとして用いるＣＯ_２溶接用のトーチを用いた例を示す。
【表１】

【００４０】
表１に示したものは一例であり、第１被溶接金属１８や第２被溶接金属２１の材質や形状に応じて適宜に溶接条件が決定される。
【００４１】
溶接ビード４０の止端部４２にプラズマ溶融部４４を形成する際の溶接条件の一例を表２に示す。表２では、表１に示す溶接条件で溶接ビード４０を形成した場合と、ＭＡＧ溶接トーチ１２を用いて溶接ビード４０を形成した場合の２通りについて、プラズマ溶融部４４を形成する際の溶接条件が示されている。
【表２】

【００４２】
表２に示すように、表１に示す溶接条件で溶接ビード４０を形成しても、ＭＡＧ溶接トーチ１２を用いて溶接ビード４０を形成しても、止端部４２を溶融する溶接条件はほぼ同じである。
【００４３】
図８を参照して、溶接される被溶接金属の他の形状を説明する。
【００４４】
図８は、パイプ状の第１被溶接金属にリング状の第２被溶接金属を接合したときの接合部を模式的に示す斜視図である。
【００４５】
上記の例では、２枚の板状の被溶接金属を互いに接合する場合を挙げたが、図８に示すように、パイプ状の第１被溶接金属５０にリング状の第２被溶接金属５２を接合する場合でも本発明の溶接方法を適用できる。この例のようにリング状の溶接ビード５４を形成する場合は、図１に示す溶接装置１０のＭＡＧ溶接トーチ１２とプラズマ溶接トーチ１４の位置関係を適宜に調整する。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の溶接方法では、溶接ビードを形成した際にこの溶接ビードの表面と第１被溶接金属の表面との成す角（フランク角）が小さい角度（例えば９０°前後の角度）であっても、溶接ビードと第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融することによって、この溶融されて凝固した部分（再溶融部分）の表面と第１被溶接金属の表面との成す角（フランク角）が大きな角度（例えば１４５°を超える角度）となる。このため、再溶融部分と第１被溶接金属の表面との境界における応力集中を緩和できるので、溶接部の疲労強度を確実に向上できる。
【００４７】
ここで、前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成する際に、ＡｒガスとＣＯ_２ガスの混合ガスをシールドガスとして用いるＭＡＧ溶接、ＣＯ_２ガス１００％のガスをシールドガスとして用いるＣＯ_２溶接、及び不活性ガスをシールドガスとして用いるＭＩＧ溶接のうちのいずれかの溶接によって前記溶接ビードを形成する場合は、溶接ビードを比較的容易に形成できる。
【００４８】
また、溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融する際に、アルゴンガス、ヘリウムガス、若しくはこれらの混合ガスを用いると共にタングステン電極を用いるＴＩＧ溶接、及びプラズマアークを用いるプラズマ溶接のいずれかの溶接によって前記境界及びその周辺部分を溶融する場合は、上記の境界及びその周辺部分を比較的容易に溶融できる。
【００４９】
さらに、前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、この溶融されて凝固した部分の表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角が、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角よりも大きくなるように、前記境界及びその周辺部分を溶融する場合は、溶接部の疲労強度をいっそう確実に向上できる。
【００５０】
さらにまた、前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、前記境界及びその周辺部分のうち予め定めた部分のみを溶融する場合は、応力集中の発生し易い部分を予め定めた部分とすることにより、少ない作業数で溶接部の疲労強度を確実に向上できる。
【００５１】
さらにまた、前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、この溶融されて凝固した部分の表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角が１４５°以上１８０°未満の範囲内の角度になるように、前記境界及びその周辺部分を溶融する場合は、上記の境界に作用した応力をいっそう緩和できるので、疲労強度をいっそう向上できる。
【００５２】
さらにまた、前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成するためのビード用溶接トーチと、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融するための溶融用溶接トーチとを並べて配置しておき、前記ビード用溶接トーチを用いて、前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成し、この溶接ビードが冷却しないうちに、前記溶融用溶接トーチを用いて、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融する場合は、溶接ビードが冷却しないうちに上記の境界及びその周辺部分を溶融するので、この溶融の際は、溶接ビードが形成されたときの熱影響部は比較的高温の状態にある。このため、上記の溶融された部分が冷却するときの速度（冷却速度）は遅くなって急冷されることはない。従って、上記の熱影響部には硬化組織を生じない。この結果、溶接部周辺に割れが発生しないので、第１被溶接金属が炭素当量の高い鋼種であっても割れを発生させずにその疲労強度を向上できる。
【００５３】
また、本発明の溶接装置では、ビード用溶接トーチを用いて溶接ビードを形成した際にこの溶接ビードの表面と第１被溶接金属の表面との成す角（フランク角）が小さい角度（例えば９０°前後の角度）であっても、溶融用溶接トーチを用いて溶接ビードと第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融することによって、この溶融されて凝固した部分（再溶融部分）の表面と第１被溶接金属の表面との成す角（フランク角）が大きな角度（例えば１４５°を超える角度）となる。このため、再溶融部分と第１被溶接金属の表面との境界における応力集中を緩和できるので、溶接部の疲労強度を確実に向上できる。また、ビード用溶接トーチと溶融用溶接トーチが並べて配置されているので、溶接ビードが冷却しないうちに上記の境界及びその周辺部分を溶融できる。従って、この溶融の際は、溶接ビードが形成されたときの熱影響部は比較的高温の状態にある。このため、上記の溶融された部分が冷却するときの速度（冷却速度）は遅くなって急冷されることはない。従って、上記の熱影響部には硬化組織を生じない。この結果、溶接部周辺に割れが発生しないので、第１被溶接金属が炭素当量の高い鋼種であっても割れを発生させずにその疲労強度を向上できる。
【００５４】
ここで、前記ビード用溶接トーチと前記溶融用溶接トーチは、前記ビード用溶接トーチの中心から前記溶融用溶接トーチの中心までの極間距離、及び、これら２つのトーチそれぞれと前記第１被溶接金属の表面に垂直な垂直線との成すトーチ角度双方が変更されるものである場合は、種々の溶接に対応できる。
【００５５】
さらに、前記ビード用溶接トーチと前記溶融用溶接トーチは、前記極間距離が３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内の距離になるように配置されたものである場合は、適切な溶接ができる。この理由は、極間距離が３０ｍｍ未満のときは、互いの磁場が干渉してアークが不安定となり、一方、極間距離が１５０ｍｍを超えたときは、溶接ビードと第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融する前に溶接ビードが冷却されるおそれがあり、しかも、溶接装置が大型化するからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接装置の一例の構造を示す斜視図である。
【図２】図１の溶接装置を矢印Ａ方向から見た側面図である。
【図３】ＭＡＧ溶接トーチで溶接ビードを形成している状態を示す模式図である。
【図４】溶接ビードが形成された接合部を模式的に示す斜視図である。
【図５】プラズマ溶接トーチで溶接ビードの止端部を溶融している状態を示す模式図である。
【図６】溶接ビードの止端部が溶融されて凝固した状態を模式的に示す斜視図である。
【図７】（ａ）は、図４のＥ―Ｅ断面図のうち溶接ビードとその近傍を示すものであり、（ｂ）は、図５のＦ―Ｆ断面図のうち溶接ビードとその近傍を示すものである。
【図８】パイプ状の第１被溶接金属にリング状の第２被溶接金属を接合したときの接合部を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１０　溶接装置
１２　ＭＡＧ溶接トーチ
１４　プラズマ溶接トーチ
１８，５０　第１被溶接金属
２０，２１，５２　第２被溶接金属
２２　接合部
４０　溶接ビード
４２　止端部
４４　プラズマ溶融部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a welding method and a welding apparatus for joining a first metal to be welded having a predetermined shape and a second metal to be welded having a predetermined shape.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, welding for joining metals to each other has been widely used. In such welding, usually, metals are joined to each other by forming a weld bead at a portion where the metals are joined. Since stress tends to concentrate on the boundary between the surface of the weld bead and the surface of the metal, the fatigue strength of the welded portion (the boundary between the weld bead and the metal surface and its peripheral portion) may be reduced.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, a jet stress is applied to the welded portion to cause a peening effect, thereby generating a residual stress, thereby improving the fatigue strength of the welded portion in some cases.
[0004]
However, since it is difficult to accurately apply the jet slug to the target portion, the jet slug needs to be spread over a wide range of the welded portion. Therefore, the processing speed is slower and the working time is longer when using jet slag. In addition, there is a possibility that the fatigue strength of the welded portion may vary due to the inaccurate position of the jet hit.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a welding method and a welding apparatus capable of reliably improving the fatigue strength of a welded portion.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The welding method of the present invention for achieving the above object is a welding method for joining a first metal to be welded having a predetermined shape and a second metal to be welded having a predetermined shape.
(1) forming a weld bead at a portion where the first metal to be welded and the second metal to be welded are joined;
(2) The boundary between the surface of the weld bead and the surface of the first welded metal and the peripheral portion thereof are melted.
[0007]
here,
(3) When forming a weld bead at a portion where the first metal to be welded and the second metal to be welded are joined,
(4-1) Ar gas and CO ₂ MAG welding using a gas mixture as a shielding gas,
(4-2) CO ₂ CO using 100% gas as shielding gas ₂ Welding, and
(4-3) MIG welding using inert gas as shielding gas
The weld bead may be formed by welding of any one of the above.
[0008]
Also,
(5) When melting the boundary between the surface of the weld bead and the surface of the first welded metal and its peripheral portion,
(6-1) TIG welding using a tungsten electrode while using an argon gas, a helium gas, or a mixed gas thereof, and
(6-2) Plasma welding using plasma arc
May be used to melt the boundary and its peripheral portion.
[0009]
further,
(7) When the boundary and its peripheral portion are melted, the flank angle between the surface of the melted and solidified portion and the surface of the first metal to be welded is determined by the flank angle between the surface of the weld bead and the first metal to be welded. Preferably, the boundary and its peripheral portion are melted so as to be larger than the flank angle formed with the surface of the weld metal.
[0010]
Furthermore,
(8) When melting the boundary and its peripheral portion,
(9) Only a predetermined portion of the boundary and its peripheral portion may be melted.
[0011]
Furthermore,
(10) When melting the boundary and its peripheral portion,
(11) The boundary and its peripheral portion are so formed that the flank angle between the surface of the molten and solidified portion and the surface of the first welded metal is in the range of 145 ° or more and less than 180 °. Preferably, it is melted.
[0012]
Furthermore,
(12) a bead welding torch for forming a weld bead at a portion where the first weld metal and the second weld metal are joined, a surface of the weld bead, and a surface of the first weld metal; And the welding torch for melting to melt the boundary with
(13) Using the bead welding torch, a welding bead is formed at a portion where the first metal to be welded and the second metal to be welded are joined, and the welding bead is not cooled before the welding bead is cooled. Using a welding torch, a boundary between the surface of the welding bead and the surface of the first welded metal and a peripheral portion thereof may be melted.
[0013]
In addition, a welding apparatus of the present invention for achieving the above object is a welding apparatus for joining a first metal to be welded having a predetermined shape and a second metal to be welded having a predetermined shape.
(14) a bead welding torch for forming a weld bead at a portion where the first weld metal and the second weld metal are joined;
(15) a welding torch for melting a boundary between a surface of the welding bead and a surface of the first welded metal and a peripheral portion thereof;
(16) The bead welding torch and the welding torch for melting are arranged side by side.
[0014]
here,
(17) The bead welding torch and the fusion welding torch are: a pole distance from a center of the bead welding torch to a center of the fusion welding torch; and each of these two torches and the first welded member. Both the torch angle and the vertical line perpendicular to the surface of the metal may be changed.
[0015]
Also,
(18) It is preferable that the bead welding torch and the melting welding torch are arranged so that the distance between the electrodes is within a range of 30 mm or more and 150 mm or less.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
An embodiment of the welding apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0018]
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of an embodiment of a welding device. FIG. 2 is a side view of the welding device of FIG.
[0019]
The welding device 10 includes a cylindrical MAG welding torch 12 (an example of a bead welding torch according to the present invention) and a cylindrical plasma welding torch 14 (an example of a fusion welding torch according to the present invention). Are arranged side by side. The two torches 12, 14 are fixed to an end flange 16 of an articulated robot (not shown) via a plurality of fixing members described below. Accordingly, as the end flange portion 16 moves in the direction of arrow A, the two torches 12, 14 also move in the direction of arrow A at the same time.
[0020]
The MAG welding torch 12 moves in the direction of arrow A to form a weld bead at the joint 22 between the plate-shaped first metal-to-be-welded 18 and the plate-shaped second metal-to-be-welded 20 to form a weld bead. This is for joining the metals 18 and 20. Further, the plasma welding torch 14 moves in the direction of arrow A together with the MAG welding torch 12 and, as described later, the toe of the weld bead (the boundary between the surface of the weld bead and the surface of the first welded metal 18 and its boundary). (Peripheral portion). Examples of the two pieces of metal to be welded 18 and 20 include SS material, S43C, and high-tensile steel.
[0021]
A plate-like first fixing member 24 is fixed to the end of the end flange 16. The first fixing member 24 extends in a direction perpendicular to the arrow A direction (arrow B direction). A MAG torch fixing member 26 for fixing the MAG welding torch 12 is attached to the distal end of the first fixing member 24. The MAG torch fixing member 26 is attached to the distal end of the first fixing member 24 with bolts and nuts, and the position where the MAG torch fixing member 26 is attached can be adjusted by appropriately adjusting these bolts and nuts. . By this adjustment, the MAG welding torch 12 can rotate in the arrow A direction and the arrow B direction about the MAG torch fixing member 26. Therefore, by rotating the MAG torch fixing member 26 in the directions of arrow A and arrow B, the torch angle θ1 formed by the MAG welding torch 12 and a vertical line perpendicular to the surface of the first welded metal 18. (See Figure 3) can be changed
[0022]
A long hole 24a extending in the direction of arrow B is formed at the center of the first fixing member 24 in the longitudinal direction. A plasma torch fixing plate 28 extending perpendicular to the first fixing member 24 is movably fixed near the elongated hole 24a. The plasma torch fixing plate 28 is short, and is fixed to the longitudinal center of the first fixing member 24 by bolts and nuts. By loosening the bolts and nuts and adjusting the position in the elongated hole 24a, the plasma torch fixing plate 28 can be fixed at an appropriate position in the direction of the arrow B in the elongated hole 24a.
[0023]
A rotation fixing plate 30 that rotates in the direction of arrow C is fixed to the tip of the plasma torch fixing plate 28 (the part opposite to the long hole 24a) by an adjusting screw 30a. By loosening the adjustment screw 30a and rotating the rotation fixing plate 30 to an appropriate position and tightening the adjustment screw 30a, the rotation fixing plate 30 can be fixed at an appropriate position. By rotating the rotation fixing plate 30 in the direction of arrow C, the torch angle θ2 (see FIG. 5) formed between the plasma welding torch 14 and a vertical line perpendicular to the surface of the first welded metal 18 can be changed. Further, by rotating the rotation fixing plate 30 in the direction of arrow C, the position of the plasma welding torch 14 with respect to the joint 22 can be adjusted.
[0024]
A plasma torch moving plate 32 for appropriately moving the plasma welding torch 14 in the direction of arrow A is fixed to a tip portion (a portion opposite to the adjustment screw 30a) of the rotation fixing plate 30. The plasma torch moving plate 32 has a plate shape extending parallel to the direction of arrow A, and long holes 32a, 32a extending in the direction of arrow A are formed in upper and lower portions in the width direction (short direction), respectively. I have.
[0025]
A plasma torch fixing member 34 to which the plasma welding torch 14 is fixed is fixed to the plasma torch moving plate 32 so as to be movable in the direction of arrow A. The plasma torch fixing member 34 is fixed to the plasma torch moving plate 32 by bolts 34a and nuts penetrating the long holes 32a. By adjusting the position in the long hole 32a by loosening the bolt and the nut, the plasma torch fixing member 34 can be fixed to an appropriate position in the direction of the arrow A in the long hole 32a. Therefore, by moving the plasma torch fixing member 34 in the direction of arrow A or in the opposite direction, the distance (inter-electrode distance) L from the center 12a of the MAG welding torch 12 to the center 14a of the plasma welding torch 14 can be adjusted.
[0026]
The MAG welding torch 12 and the plasma welding torch 14 are arranged such that the distance between the poles is within a range of 30 mm or more and 150 mm or less. The reason is that when the distance between the poles is less than 30 mm, the magnetic fields formed by both the MAG welding torch 12 and the plasma welding torch 14 interfere with each other to make the arc unstable, while the distance between the poles exceeds 150 mm. At this time, after the weld bead formed by the MAG welding torch 12 is completely cooled, the toe of the weld bead (the boundary between the weld bead and the surface of the first welded metal 18 and its peripheral portion) is melted. This is because the size of the welding device is increased. That is, when the distance between the poles exceeds 150 mm, the weld bead may be cooled before the toe of the weld bead is melted.
[0027]
The plasma torch fixing member 34 is configured by two “C” -shaped plates 35, 35 facing each other. The two plates 35 are fixed to each other with bolts and nuts. By loosening these bolts and nuts, the plasma welding torch 14 can be moved in the direction of arrow D, and by tightening bolts and nuts at appropriate positions, the plasma welding torch 14 can be fixed at appropriate positions in the direction of arrow D. Therefore, the plasma welding torch 14 can be moved closer to the joint 22 or farther from the joint 22.
[0028]
The first fixing member 24, the MAG torch fixing member 26, the plasma torch fixing plate 28, the rotation fixing plate 30, the plasma torch moving plate 32, and the plasma torch fixing member 34 are made of aluminum alloy or steel. In addition, the MAG welding torch 12 here refers to Ar gas and CO ₂ A torch for MAG welding using a gas mixture as a shielding gas. Instead of the MAG welding torch 12, CO 2 ₂ CO using 100% gas as shielding gas ₂ A torch for welding may be used. Further, a MIG welding torch using an inert gas as a shielding gas may be used. What is necessary is just torch which can form a welding bead in above-mentioned joint part 22.
[0029]
The plasma welding torch 14 is a torch for plasma welding using a plasma arc. Instead of the plasma welding torch 14, a torch for TIG welding using an argon gas, a helium gas, or a mixed gas thereof and using a tungsten electrode may be used.
[0030]
A welding method using the above-described welding device 10 will be described with reference to FIGS.
[0031]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which a weld bead is formed by a MAG welding torch. FIG. 4 is a perspective view schematically showing a joint where a weld bead is formed. FIG. 5 is a schematic view showing a state in which the toe of the weld bead is melted by the plasma welding torch. FIG. 6 is a perspective view schematically showing a state where the toe of the weld bead is melted and solidified. FIG. 7A shows a weld bead and its vicinity in the EE cross-sectional view of FIG. 4, and FIG. 7B shows a weld bead and its vicinity in the FF cross-sectional view of FIG. Things. In these figures, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. FIGS. 1 and 2 show an example in which the second welded metal 20 is joined to the first welded metal 18 so as to overlap the first welded metal 18. However, FIGS. An example in which the metal 21 is erected on the surface of the first welded metal 18 and joined together is shown.
[0032]
In the welding device 10 (see FIG. 1), a MAG welding torch 12 and a plasma welding torch 14 are arranged side by side. As described above, the distance L between the poles of the MAG welding torch 12 and the plasma welding torch 14 is in the range of 30 mm or more and 150 mm or less. Further, as shown in FIG. 3, the torch angle θ1 of the MAG welding torch 12 is an angle in a range from 30 ° to 60 °. As shown in FIG. 5, the torch angle θ2 of the plasma welding torch 14 is an angle in a range from 15 ° to 30 °. Here, while maintaining the inter-electrode distance L at, for example, 50 mm, the joining portions 22 are sequentially arranged from the upstream to the downstream in the direction of the arrow A (in the paper surface of FIGS. 3 and 5, from the back of the paper to the front). To weld.
[0033]
In this welding, the MAG welding torch 12 precedes and the welding bead 40 is formed in the joint portion 22, and the plasma welding torch 14 follows the MAG welding torch 12 to melt the toe 42 of the welding bead 40. .
[0034]
The first welded metal 18 and the second welded metal 21 are joined by a weld bead 40 formed by the MAG welding torch 12. The two leg lengths L1 and L2 and the throat thickness T of the weld bead 40 shown in FIG. 7A are lengths and thicknesses necessary and sufficient for joining the first welded metal 18 and the second welded metal 21. .
[0035]
The flank angle in a state where only the weld bead 40 is formed in the joint 22 will be described. Here, the flank angle refers to an angle θ3 formed between the surface 40a of the weld bead 40 and the surface 18a of the first welded metal 18. When the flank angle θ3 is a small angle (for example, an angle of about 90 °), stress concentrates on the toe 42 of the weld bead 40, and the fatigue strength of the weld decreases.
[0036]
In order to prevent such a decrease in fatigue strength, the toe 42 of the weld bead 40 is melted using the plasma welding torch 14. This melted portion solidifies. As a result, a plasma melting portion 44 is formed at the toe 42 as shown in FIGS. 6 and 7B. The plasma melting portion 44 is formed by melting the toe portion 42 using the plasma welding torch 14 and solidifying the melted portion.
[0037]
The flank angle θ4 in the plasma melting portion 44 will be described. Here, the flank angle refers to an angle θ4 between the surface 44a of the plasma melting portion 44 and the surface 18a of the first welded metal 18, as shown in FIG. 7B. The flank angle θ4 becomes an angle of 145 ° or more and less than 180 ° by melting the toe 42 using the plasma welding torch 14. That is, the plasma melting portion 44 is formed such that the flank angle θ4 is larger than the flank angle θ3. Therefore, stress is unlikely to concentrate on the boundary between the plasma melting portion 44 and the surface 18a of the first welded metal 18, so that the fatigue strength of the welded portion can be improved.
[0038]
Further, as described above, the gap distance L is within the range of 30 mm or more and 150 mm or less, so that the toe 42 is melted before the weld bead 40 is cooled. Therefore, when the toe 42 is melted, the heat-affected zone when the weld bead 40 is formed is in a relatively high temperature state. For this reason, the speed (cooling speed) at which the above-mentioned melted portion is cooled is reduced, so that the portion is not rapidly cooled. Therefore, no hardened structure is generated in the heat-affected zone. As a result, since cracks do not occur around the welded portion, even if the first metal to be welded is a steel type having a high carbon equivalent, the fatigue strength can be improved without causing cracks. As shown in FIG. 6, the plasma melting portion 44 is not formed at both ends in the longitudinal direction of the toe 42 of the weld bead 40. The plasma melting portion 44 may be formed only in a portion where stress tends to concentrate. Therefore, the plasma melting portion 44 may be formed at the toe 42 of the weld bead 40 at predetermined intervals. Of course, the plasma melting portion 44 may be formed on the entire toe 42 of the weld bead 40. Whether or not to form the plasma melting portion 44 can be determined by appropriately controlling the plasma welding torch 14 by a controller (not shown) of the welding device 10 (see FIG. 1).
[0039]
Here, an example of welding conditions when forming the weld bead 40 is shown in Table 1. In Table 1, the MAG welding torch 12 was replaced with CO ₂ CO using 100% gas as shielding gas ₂ An example using a torch for welding is shown.
[Table 1]

[0040]
What is shown in Table 1 is an example, and welding conditions are appropriately determined according to the material and shape of the first metal to be welded 18 and the second metal to be welded 21.
[0041]
Table 2 shows an example of welding conditions when forming the plasma fusion zone 44 at the toe 42 of the weld bead 40. In Table 2, the welding conditions for forming the plasma fusion zone 44 are shown for two cases, that is, when the welding bead 40 is formed under the welding conditions shown in Table 1 and when the welding bead 40 is formed using the MAG welding torch 12. It is shown.
[Table 2]

[0042]
As shown in Table 2, regardless of whether the weld bead 40 is formed under the welding conditions shown in Table 1 or the MAG welding torch 12 is used to form the weld bead 40, the welding conditions for melting the toe 42 are almost the same. Is the same.
[0043]
With reference to FIG. 8, another shape of the metal to be welded will be described.
[0044]
FIG. 8 is a perspective view schematically showing a joint when a ring-shaped second welded metal is joined to a pipe-shaped first welded metal.
[0045]
In the above example, the case where two plate-shaped welded metals are joined to each other has been described. However, as shown in FIG. 8, a ring-shaped second welded metal 52 is attached to a pipe-shaped first welded metal 50. The welding method of the present invention can be applied to the case of joining. When the ring-shaped welding bead 54 is formed as in this example, the positional relationship between the MAG welding torch 12 and the plasma welding torch 14 of the welding device 10 shown in FIG. 1 is appropriately adjusted.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the welding method of the present invention, when a weld bead is formed, the angle (flank angle) between the surface of the weld bead and the surface of the first weld metal is small (for example, an angle of about 90 °). ), By melting the boundary between the weld bead and the surface of the first weld metal and its peripheral portion, the surface of the melted and solidified portion (remelted portion) and the first weld metal An angle (flank angle) formed with the surface is a large angle (for example, an angle exceeding 145 °). For this reason, stress concentration at the boundary between the remelted portion and the surface of the first welded metal can be reduced, so that the fatigue strength of the welded portion can be reliably improved.
[0047]
Here, when forming a weld bead at a portion where the first metal to be welded and the second metal to be welded are joined, Ar gas and CO ₂ MAG welding using gas mixture gas as shielding gas, CO ₂ CO using 100% gas as shielding gas ₂ When the weld bead is formed by any one of welding and MIG welding using an inert gas as a shielding gas, the weld bead can be formed relatively easily.
[0048]
When melting the boundary between the surface of the weld bead and the surface of the first welded metal and its peripheral portion, TIG welding using a tungsten electrode together with an argon gas, a helium gas, or a mixed gas thereof, and When the boundary and its peripheral portion are melted by any one of plasma welding using a plasma arc, the boundary and its peripheral portion can be relatively easily melted.
[0049]
Further, when the boundary and its peripheral portion are melted, the flank angle between the surface of the melted and solidified portion and the surface of the first welded metal is determined by the flank angle between the surface of the weld bead and the first welded metal. In the case where the boundary and its peripheral portion are melted so as to be larger than the flank angle formed with the surface of the metal, the fatigue strength of the weld can be further improved.
[0050]
Furthermore, when melting only a predetermined portion of the boundary and its peripheral portion when melting the boundary and its peripheral portion, by setting a portion where stress concentration is likely to occur as a predetermined portion. The fatigue strength of the weld can be reliably improved with a small number of operations.
[0051]
Furthermore, when the boundary and its peripheral portion are melted, the flank angle between the surface of the melted and solidified portion and the surface of the first welded metal falls within the range of 145 ° or more and less than 180 °. In the case where the boundary and its peripheral portion are melted such that the stress acting on the boundary can be further reduced, the fatigue strength can be further improved.
[0052]
Still further, a bead welding torch for forming a weld bead at a portion where the first weld metal and the second weld metal are joined, a surface of the weld bead, and a surface of the first weld metal. And a welding torch for melting the boundary and the peripheral portion thereof are arranged side by side, and the first welded metal and the second welded metal are joined using the bead welding torch. A weld bead is formed in a portion to be welded, and before the weld bead is cooled, the boundary between the surface of the weld bead and the surface of the first weld metal and the peripheral portion thereof are melted using the welding torch for melting. When the welding bead is not cooled, the above-described boundary and its peripheral portion are melted before the weld bead is cooled. At this time, the heat-affected zone when the weld bead is formed is in a relatively high temperature state. For this reason, the speed (cooling speed) at which the above-mentioned melted portion is cooled is reduced, so that the portion is not rapidly cooled. Therefore, no hardened structure is generated in the heat-affected zone. As a result, since cracks do not occur around the welded portion, even if the first metal to be welded is a steel type having a high carbon equivalent, the fatigue strength can be improved without causing cracks.
[0053]
Further, in the welding apparatus of the present invention, when a weld bead is formed using a bead welding torch, the angle (flank angle) formed between the surface of the weld bead and the surface of the first welded metal is small (for example, 90 degrees). (An angle of about 0 °), by melting the boundary between the weld bead and the surface of the first welded metal and its peripheral portion using the welding torch for melting, the molten and solidified portion (remelted The angle (flank angle) formed between the surface of the first portion and the surface of the first weld metal becomes a large angle (for example, an angle exceeding 145 °). Therefore, stress concentration at the boundary between the remelted portion and the surface of the first welded metal can be reduced, so that the fatigue strength of the welded portion can be reliably improved. Further, since the bead welding torch and the melting welding torch are arranged side by side, the above-mentioned boundary and its peripheral portion can be melted before the weld bead is cooled. Therefore, during this melting, the heat-affected zone when the weld bead is formed is at a relatively high temperature. For this reason, the speed (cooling speed) at which the above-mentioned melted portion is cooled is reduced, so that the portion is not rapidly cooled. Therefore, no hardened structure is generated in the heat-affected zone. As a result, since cracks do not occur around the welded portion, even if the first metal to be welded is a steel type having a high carbon equivalent, the fatigue strength can be improved without causing cracks.
[0054]
Here, the bead welding torch and the melting welding torch are the distance between poles from the center of the bead welding torch to the center of the melting welding torch, and each of these two torches and the first welded part. If both the torch angle and the vertical line perpendicular to the surface of the metal are changed, various weldings can be handled.
[0055]
Further, when the bead welding torch and the fusion welding torch are arranged such that the distance between the electrodes is within a range of 30 mm or more and 150 mm or less, appropriate welding can be performed. The reason is that when the distance between the poles is less than 30 mm, the magnetic fields interfere with each other and the arc becomes unstable. On the other hand, when the distance between the poles exceeds 150 mm, the surface of the weld bead and the surface of the first welded metal are removed. This is because the weld bead may be cooled before melting the boundary and the peripheral portion thereof, and the welding apparatus becomes large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of an example of a welding device according to the present invention.
FIG. 2 is a side view of the welding device of FIG. 1 as viewed from the direction of arrow A.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which a welding bead is formed by a MAG welding torch.
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a joint where a weld bead is formed.
FIG. 5 is a schematic view showing a state in which a toe of a welding bead is melted by a plasma welding torch.
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a state in which a toe of a weld bead is melted and solidified.
7 (a) shows a weld bead and its vicinity in the EE sectional view of FIG. 4, and FIG. 7 (b) shows a weld bead and its vicinity in the FF sectional view of FIG. It is shown.
FIG. 8 is a perspective view schematically showing a joint when a ring-shaped second welded metal is joined to a pipe-shaped first welded metal.
[Explanation of symbols]
10 Welding equipment
12 MAG welding torch
14 Plasma welding torch
18,50 1st welded metal
20, 21, 52 Second weld metal
22 Joint
40 Weld Bead
42 toe
44 Plasma melting part

Claims

In a welding method for joining a first weld metal having a predetermined shape and a second weld metal having a predetermined shape,
Forming a weld bead at a portion where the first weld metal and the second weld metal are joined;
A welding method comprising melting a boundary between the surface of the weld bead and the surface of the first weld metal and a peripheral portion thereof.

When forming a weld bead at a portion where the first weld metal and the second weld metal are joined,
MAG welding using a mixed gas of Ar gas and CO ₂ gas as a shielding gas, CO ₂ welding using a CO ₂ gas of 100% of the gas as a shielding gas, and any of the MIG welding using an inert gas as shielding gas The welding method according to claim 1, wherein the welding bead is formed by welding.

When melting the boundary between the surface of the weld bead and the surface of the first welded metal and its peripheral portion,
The boundary and its peripheral portion are melted by any one of TIG welding using a tungsten electrode and plasma welding using a plasma arc using argon gas, helium gas, or a mixed gas thereof. 3. The welding method according to 1 or 2.

When melting the boundary and its surroundings,
The flank angle between the surface of the melted and solidified portion and the surface of the first weld metal is greater than the flank angle between the surface of the weld bead and the surface of the first weld metal. The welding method according to claim 1, 2, or 3, wherein the boundary and a peripheral portion thereof are melted.

When melting the boundary and its surroundings,
The welding method according to any one of claims 1 to 4, wherein only a predetermined portion of the boundary and its peripheral portion is melted.

When melting the boundary and its surroundings,
Melting the boundary and its peripheral portion so that the flank angle between the surface of the molten and solidified portion and the surface of the first welded metal is in the range of 145 ° or more and less than 180 °. The welding method according to any one of claims 1 to 5, wherein:

A bead welding torch for forming a weld bead at a portion where the first weld metal and the second weld metal are joined, and a boundary between the surface of the weld bead and the surface of the first weld metal And the welding torch for melting to melt the peripheral part is arranged side by side,
Using the bead welding torch, a weld bead is formed at a portion where the first weld metal and the second weld metal are joined, and before the weld bead is cooled,
The fusion welding torch is used to melt a boundary between the surface of the welding bead and the surface of the first welded metal and a peripheral portion thereof, according to any one of claims 1 to 6. The welding method according to the item.

In a welding apparatus for joining a first weld metal having a predetermined shape and a second weld metal having a predetermined shape,
A bead welding torch for forming a weld bead at a portion where the first weld metal and the second weld metal are joined;
A welding torch for melting a boundary between the surface of the weld bead and the surface of the first welded metal and a peripheral portion thereof,
A welding apparatus characterized in that the bead welding torch and the melting welding torch are arranged side by side.

The welding torch for the bead and the welding torch for the melting,
The distance between the poles from the center of the welding torch for the bead to the center of the welding torch for the melting, and both the torch angle formed by each of these two torches and a vertical line perpendicular to the surface of the first welded metal are changed. The welding apparatus according to claim 8, wherein the welding is performed.

The welding torch for the bead and the welding torch for the melting,
The welding apparatus according to claim 8, wherein the inter-pole distance is arranged to be a distance within a range of 30 mm or more and 150 mm or less.