JP2008229664A - 溶接方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】スパッタの発生を確実に抑制できる消耗電極による溶接方法を提供すること。
【解決手段】溶接ワイヤ１１の先端と溶接ワーク２００、３００との間にアークを生じさせ、このアークにより溶接ワイヤ１１の先端を溶融して溶滴１４を発生させて、この溶滴１４を溶接ワーク２００、３００の表面の溶融池４００に移行させることで、溶接ワーク２００、３００を溶接する溶接方法である。この溶接方法では、溶接ワイヤ１１の先端側を溶接方向Ｗに沿って振動させて、この振動サイクル毎に、溶接ワイヤ１１の先端に発生させた溶滴１４を、溶接ワーク２００、３００の表面の溶融池４００に接触させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、溶接方法に関する。詳しくは、消耗電極を用いた溶接方法に関する。
従来より、溶接ワークを溶接する方法として、消耗電極を用いたＭＩＧ溶接がある。このＭＩＧ溶接では、消耗電極の先端と溶接ワークとの間にアークを生じさせ、このアークにより消耗電極の先端を溶融して溶滴を発生させて、この溶滴を溶接ワーク表面の溶融池に移行させる（以降、溶滴移行と呼ぶ）ことで、溶接ワークを溶接する。
ところで、上述の溶滴移行では、いわゆるヒューズ効果が生じ、スパッタが発生する場合がある。ヒューズ効果とは、溶滴が消耗電極から離れる瞬間に、この溶滴の消耗電極に繋がっている部分が局所的に細くなり、アーク電流が集中する現象である。
この問題点を解決するために、消耗電極に超音波振動を加えつつ溶接を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示された方法では、消耗電極に超音波振動を加えることで、消耗電極を振動させて、溶接ワーク表面に溶滴を振り落とす。このため、溶滴が局所的に細くなるのを抑制して、ヒューズ効果の影響を小さくでき、溶滴移行の際に発生するスパッタを抑制できる。
特開昭６２−１１４７７２号公報
ところが、特許文献１に示された方法では、溶滴を振り落とすためには、溶滴をある程度の大きさにまで成長させる必要があり、溶滴を十分には小さくできず、スパッタの発生を十分には抑制できない場合があった。
本発明は、スパッタの発生を確実に抑制できる消耗電極による溶接方法を提供することを目的とする。
本発明の溶接方法は、消耗電極の先端と溶接ワークとの間にアークを生じさせ、このアークにより消耗電極の先端を溶融して溶滴を発生させて、この溶滴を前記溶接ワーク表面の溶融池に移行させることで、溶接ワークを溶接する溶接方法であって、前記消耗電極の先端側を溶接方向に沿って振動させて、この振動サイクル毎に、前記発生させた溶滴を前記溶接ワーク表面の溶融池に接触させることを特徴とする。
この発明によれば、消耗電極を振動させて、消耗電極に発生させた溶滴を溶融池に接触させる。このため、溶滴が大きくなる前に溶融池に接触させることで、消耗電極を単に振動させる場合と比べて、溶滴移行の際の溶滴を小さくでき、スパッタの発生を確実に抑制できる。
また、この発明によれば、消耗電極を振動させたので、消耗電極の先端が溶融池から離れた際に、消耗電極の先端と溶接ワークとの間にアークを生じさせることで、溶融池が吹き飛ばされるのを防止して、スパッタの発生をより確実に抑制できる。
この場合、前記消耗電極の振幅を、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とし、前記消耗電極の振動数を、７０Ｈｚ以上１５０Ｈｚ以下とすることが好ましい。
この場合、前記消耗電極の振動数を、９０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下とすることがさらに好ましい。
この場合、前記消耗電極の先端側の振動方向の前記溶接方向に対する角度を、１０°以上４５°以下とし、前記溶接ワークを隅肉溶接することが好ましい。
隅肉溶接する場合、振動方向の溶接方向に対する角度が１０°未満では、消耗電極が上側のワークに接近しすぎて、溶滴を切り離すのが困難となるからである。一方、振動方向の溶接方向に対する角度が４５°を超えると、消耗電極に発生した溶滴が溶融池に強く接触しすぎて、溶接が安定しないからである。
この場合、前記振動方向の前記溶接方向に対する角度を、３０°とすることがさらに好ましい。
本発明によれば、消耗電極を振動させて、消耗電極に発生させた溶滴を溶融池に接触させる。このため、溶滴が大きくなる前に溶融池に接触させることで、消耗電極を単に振動させる場合と比べて、溶滴移行の際の溶滴を小さくでき、スパッタの発生を確実に抑制できる。
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の溶接方法が適用された溶接装置１０と、この溶接装置１０で溶接される溶接ワーク２００、３００と、の概略構成を示す斜視図である。
溶接ワーク２００、３００は、それぞれ、高張力鋼からなる板材であり、溶接ワーク２００の上に溶接ワーク３００が重なっている。
これら溶接ワーク２００、３００は、溶接装置１０により、溶接ワーク３００の端縁（図１中ＷＬで示す）に沿って隅肉溶接される。
溶接装置１０は、消耗電極としての溶接ワイヤ１１と、溶接ワイヤ１１の先端側を所定方向に所定周期で振動させる振動手段１２と、を備える。
溶接ワイヤ１１は、図示しない送給手段により、連続的に送給される。
振動手段１２は、溶接ワイヤ１１の先端側を、振動方向Ｖに沿って、振動数１００Ｈｚ、振幅０．４ｍｍで振動させる。溶接方向をＷとすると、振動方向Ｖの溶接方向Ｗに対する角度は、３０°である。
溶接装置１０の動作について、図２、図３、図４、図５、および図６を用いて、以下に説明する。
送給手段により、溶接ワイヤ１１を連続的に送給しつつ、振動手段１２により、溶接ワイヤ１１の先端側を、振動方向Ｖに沿って、振動数１００Ｈｚ、振幅０．４ｍｍで振動させる。溶接ワーク２００、３００の表面には、溶融池４００と、この溶融池４００が凝固したビード４０１と、が形成されているものとする。
まず、溶接ワイヤ１１に電流を供給して、溶接ワイヤ１１の先端と溶接ワーク２００、３００との間にアークを発生させ、このアークにより溶接ワイヤ１１の先端を溶融して溶滴１４を発生させる。そして、図２に示すように、溶接ワイヤ１１の先端を溶融池４００側に移動させつつ、この発生した溶滴１４が大きくならないうちに溶融池４００に接触させる。
次に、溶接ワイヤ１１の先端を溶融池４００から離れる方向に移動させる。すると、図３に示すように、溶滴１４が小さいのですぐに溶融池４００に移行する。このとき、図４に示すように、スパッタ１５が飛び散るが、このスパッタ１５は少なくなる。
次に、図５に示すように、溶接ワイヤ１１の先端を溶融池４００から離れる方向にさらに移動させて、溶接ワイヤ１１に電流を供給し、溶接ワイヤ１１の先端と溶接ワーク２００、３００との間にアーク１３を再び発生させる。このアーク１３により溶接ワイヤ１１の先端が溶融して溶滴１４が発生するが、溶接ワイヤ１１の先端が溶融池４００の真上から退避しているので、アーク１３によるスパッタ１５が少なくなる。
次に、図６に示すように、溶接ワイヤ１１の先端を溶融池４００側に移動させつつ、溶接ワイヤ１１に電流を供給して、溶滴１４を成長させる。
その後、再び図２に示す状態に戻り、以上のサイクルを繰り返す。
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）溶接ワイヤ１１を振動させて、溶接ワイヤ１１の先端に発生させた溶滴１４を溶融池４００に接触させる。このため、溶滴１４が大きくなる前に溶融池４００に接触させることで、溶接ワイヤ１１を単に振動させる場合と比べて、溶滴移行の際の溶滴１４を小さくでき、スパッタ１５の発生を確実に抑制できる。
（２）溶接ワイヤ１１の先端を溶融池４００から離れる方向に移動させて、溶接ワイヤ１１の先端と溶接ワーク２００、３００との間にアーク１３を発生させる。このため、溶接ワイヤ１１の先端が溶融池４００の真上から退避しているので、アーク１３により溶融池４００が吹き飛ばされるのを防止して、スパッタ１５の発生をより確実に抑制できる。
（３）振動方向Ｖの溶接方向Ｗに対する角度を３０°として、溶接ワーク２００、３００を隅肉溶接する。このため、溶接ワイヤ１１が溶接ワーク３００に接近しすぎるのを防止して、溶滴１４を溶接ワイヤ１１から切り離すのが困難となるのを防止できる。また、溶接ワイヤ１１の先端に発生した溶滴１４が溶融池４００に強く接触しすぎるのを防止して、溶接を安定させることができる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれるものである。
例えば、本発明は、ＭＩＧ溶接に限らず、消耗電極を用いたその他の溶接方法にも有効である。
本発明の溶接方法が適用された溶接装置と、この溶接装置で溶接される溶接ワークと、の概略構成を示す斜視図である。 溶接装置の動作を説明するための図である。 溶接装置の動作を説明するための図である。 溶接装置の動作を説明するための図である。 溶接装置の動作を説明するための図である。 溶接装置の動作を説明するための図である。
符号の説明
１０…溶接装置
１１…溶接ワイヤ
１２…振動手段
１３…アーク
１４…溶滴
１５…スパッタ
２００、３００…溶接ワーク
４００…溶融池
４０１…ビード

Claims (5)

  1. 消耗電極の先端と溶接ワークとの間にアークを生じさせ、このアークにより消耗電極の先端を溶融して溶滴を発生させて、この溶滴を前記溶接ワーク表面の溶融池に移行させることで、溶接ワークを溶接する溶接方法であって、
    前記消耗電極の先端側を溶接方向に沿って振動させて、この振動サイクル毎に、前記発生させた溶滴を前記溶接ワーク表面の溶融池に接触させることを特徴とする溶接方法。
  2. 請求項１に記載の溶接方法において、
    前記消耗電極の振幅を、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とし、
    前記消耗電極の振動数を、７０Ｈｚ以上１５０Ｈｚ以下とすることを特徴とする溶接方法。
  3. 請求項２に記載の溶接方法において、
    前記消耗電極の振動数を、９０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下とすることを特徴とする溶接方法。
  4. 請求項１から３のいずれかに記載の溶接方法において、
    前記消耗電極の先端側の振動方向の前記溶接方向に対する角度を、１０°以上４５°以下とし、前記溶接ワークを隅肉溶接することを特徴とする溶接方法。
  5. 請求項４に記載の溶接方法において、
    前記振動方向の前記溶接方向に対する角度を、３０°とすることを特徴とする溶接方法。
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