JP2009297720A - 狭開先溶接方法及び溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
アーク溶接に於いて、Ｉ型狭開先のギャップを小さくして狭開先溶接を可能とし、溶接品質の向上、又溶接コストの低減を図る。
【解決手段】
トーチ５が支持される走行台車１６にワイヤガイド１７が設けられ、該ワイヤガイドは耐熱絶縁材２１で形成されるガイド溝を有し、前記トーチから突出するフィラーワイヤ７は前記ガイド溝を通して溶接部に到達する様前記ワイヤガイドにガイドされ、前記耐熱絶縁材は開先内部を移動可能であり、前記フィラーワイヤを開先内部で開先幅方向の変位を制限する様ガイドする。
【選択図】 図１

Description

本発明は厚板を狭開先で突合わせ溶接する場合の狭開先溶接方法、及び該狭開先溶接方法により溶接を実施する場合の溶接装置に関するものである。

厚板を狭開先で突合わせ溶接する一般的な方法としては、溶接部を炭酸ガス及び炭酸ガスと不活性ガスの混合ガスによってシールドするＭＡＧ溶接法、不活性ガスによってシールドするＭＩＧ溶接法があり、いずれも、フィラーワイヤを電極としてアークを発生させ、開先部の母材を溶融させつつ、フィラーワイヤを溶融させ、開先部分に溶接金属を充填して突合わせ部を溶接するものである。

図６により、従来の狭開先溶接方法について略述する。

図中、１，２は溶接される母材であり、母材１，２はＩ型狭開先３を介して突合わされている。又、４は前記Ｉ型狭開先３の下端開口を閉塞する裏当て板、５はトーチである。

該トーチ５にはワイヤドラム６から送出されたフィラーワイヤ７が供給され、又該フィラーワイヤ７は供給途中に設けられたワイヤ矯正装置８によって、前記フィラーワイヤ７の巻癖が矯正され直線ワイヤとして前記トーチ５に供給される。

該トーチ５から前記フィラーワイヤ７に溶接電流が給電され、該フィラーワイヤ７の下端にアーク９が発生され、又前記トーチ５の先端からシールドガス１１が噴出され、前記フィラーワイヤ７、前記母材１，２が溶融される。又、前記トーチ５は紙面に対して垂直な方向に移動（パス）される。パスが繰返され、前記Ｉ型狭開先３に溶接金属１２が多層に充填され、前記母材１，２が突合わせ溶接される。

該母材１，２の板厚が厚くなると、前記Ｉ型狭開先３に挿入される前記フィラーワイヤ７の突出し長さＬも長くなる。又、前記フィラーワイヤ７は前記ワイヤ矯正装置８により巻癖が矯正されているが、完全には除去されてなく、前記フィラーワイヤ７の先端は供給に合わせてふらつく。

該フィラーワイヤ７がふらつくことで、アーク９が不安定となり、融合不良の原因となる。又、前記フィラーワイヤ７の途中が前記母材１，２の端面に接近し、或は接触すると、前記フィラーワイヤ７の先端ではなく途中にアークが発生し、或は前記母材１，２の端面に付着したスパッタとの間にアークが発生することがあり、この場合、溶接部にボイドが発生することがあり溶接欠陥となる。

この為、前記Ｉ型狭開先３のギャップＧは、前記フィラーワイヤ７のふらつきを考慮した値となっており、例えば該フィラーワイヤ７の線径が１．６ｍｍの場合、ギャップＧは８ｍｍ〜１２ｍｍと前記フィラーワイヤ７の線径に対して充分大きな値に設定されていた。

然し乍ら、ギャップＧが大きいと、前記Ｉ型狭開先３に充填する溶接金属が多くなり、入熱量も大きく、前記母材１，２の熱影響部が大きくなり、母材溶接部の靭性低下の原因となる。又、溶接金属の量が多いことで、パス数が増え、溶接時間も長くなり、溶接コスト低減を阻害する要因となっていた。

特開２００７−６９２３１号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、Ｉ型狭開先のギャップを小さくして狭開先溶接を可能とし、溶接品質の向上、又溶接コストの低減を図るものである。

本発明は、厚板を狭開先で突合わせ溶接する狭開先溶接方法に於いて、トーチから突出されたフィラーワイヤを開先内部でガイドしつつ溶接を行う狭開先溶接方法に係るものである。

又本発明は、前記フィラーワイヤは耐熱絶縁材で形成された溝を挿通することでガイドされる狭開先溶接方法に係り、又前記フィラーワイヤは、前記溝内を前記フィラーワイヤの軸心方向に移動し、開先幅方向の変位が制限される様ガイドされる狭開先溶接方法に係り、更に又前記フィラーワイヤは、前記溝内を開先幅に対して直角方向に移動しつつ、開先幅方向の変位が制限される様ガイドされる狭開先溶接方法に係るものである。

又本発明は、トーチが支持される走行台車にワイヤガイドが設けられ、該ワイヤガイドは耐熱絶縁材で形成されるガイド溝を有し、前記トーチから突出するフィラーワイヤは前記ガイド溝を通して溶接部に到達する様前記ワイヤガイドにガイドされ、前記耐熱絶縁材は開先内部を移動可能であり、前記フィラーワイヤを開先内部で開先幅方向の変位を制限する様ガイドする溶接装置に係るものである。

又本発明は、前記ワイヤガイドは、前記トーチに対し前記フィラーワイヤの軸心方向に位置を調整可能に設けられた溶接装置に係り、又前記ワイヤガイドは走行台車に固定され、前記トーチは傾斜した状態で前記走行台車に支持され、該トーチから延出する前記フィラーワイヤの先端が溶接箇所の移動に対応して変位する様、前記走行台車に相対変位可能に設けられた溶接装置に係り、更に又前記ワイヤガイドは、前記走行台車に取付けられる支持片と該支持片を挾んで設けられる一対の前記耐熱絶縁材のワイヤガイド片で構成され、前記ガイド溝は前記ワイヤガイド片間に形成される溶接装置に係るものである。

本発明によれば、厚板を狭開先で突合わせ溶接する狭開先溶接方法に於いて、トーチから突出されたフィラーワイヤを開先内部でガイドしつつ溶接を行うので、フィラーワイヤが開先内部でふらつくことがなく、アークが安定し、又開先幅を狭くできるので、溶接金属の量を少なくでき、入熱量が減少し、母材の劣化を防止でき、又溶接パス数を少なくでき溶接コストの低減を図り得る。

又本発明によれば、トーチが支持される走行台車にワイヤガイドが設けられ、該ワイヤガイドは耐熱絶縁材で形成されるガイド溝を有し、前記トーチから突出するフィラーワイヤは前記ガイド溝を通して溶接部に到達する様前記ワイヤガイドにガイドされ、前記耐熱絶縁材は開先内部を移動可能であり、前記フィラーワイヤを開先内部で開先幅方向の変位を制限する様ガイドするので、フィラーワイヤが開先内部でふらつくことがなく、アークが安定し、又開先幅を狭くできるので、溶接金属の量を少なくでき、入熱量が減少し、母材の劣化を防止でき、又溶接パス数を少なくでき溶接コストの低減を図り得るという優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１〜図４に於いて、本発明の第１の実施の形態について説明する。

第１の実施の形態は、本発明を下向き溶接に実施した場合を示している。尚、図１〜図４中、図６中で示したものと同一のものには同符号を付し、その説明を省略する。

母材１，２の表面と平行に台車レール１５が設けられ、該台車レール１５に走行台車１６が走行可能に設けられている。該走行台車１６にはトーチ５が支持され、ワイヤガイド１７が取付けられている。前記トーチ５と前記ワイヤガイド１７とは前記走行台車１６の走行により開先の長手方向に一体となって移動可能である。

該ワイヤガイド１７を、図３、図４により説明する。

金属製の支持片１９の両面に、ワイヤガイド片２１，２１が固着される。前記支持片１９の材質は金属であり、前記ワイヤガイド片２１は耐熱絶縁材、例えばセラミック材が使用される。セラミック材としては、例えばＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＢＮ等が挙げられる。

前記支持片１９の板厚は、前記フィラーワイヤ７の線径が１．６ｍｍであるならば、２ｍｍとされ、前記ワイヤガイド片２１，２１とは前記支持片１９の板厚分だけ間隙を生じ、前記ワイヤガイド片２１，２１との間を前記フィラーワイヤ７が通過する様になっている。又、前記ワイヤガイド片２１としては、板厚が２ｍｍのものが選択される。

又、前記ワイヤガイド片２１，２１の外寸は、前記Ｉ型狭開先３のギャップＧより、若干小さくなっており、前記ワイヤガイド片２１が前記Ｉ型狭開先３内を移動するに支障ない様になっている。

又、前記ワイヤガイド１７は、ボルト２２によって前記走行台車１６に固定され、又前記支持片１９のボルト孔２３は上下方向に長孔となっており、前記ワイヤガイド１７は上下方向に位置が調整可能である。前記ワイヤガイド１７は、１パス毎に前記溶接金属１２が盛られた量だけ上方に位置を移動され、多数パスの突合わせ溶接に対応が可能となっている。

尚、突出し長さＬ′が一定となる様、前記ワイヤガイド１７の位置を自動的に調整する様にしてもよい。

以下、本発明の作用について説明する。

母材１，２間に形成されるＩ型狭開先３のギャップＧは、前記ワイヤガイド片２１，２１の外寸より若干大きく設定される。又、該ワイヤガイド片２１，２１は、前記Ｉ型狭開先３の内部に挿入され、前記ワイヤガイド片２１の下端からの前記フィラーワイヤ７の突出し長さがＬ′となる様に支持される。又前記突出し長さＬ′は、アーク発生に支障ない程度突出していればよく、僅かでよい。この為、前記フィラーワイヤ７に巻癖が残っていたとしても、前記フィラーワイヤ７の先端部にふらつきは生じない。従って、アークは安定する。

アークを発生させ、前記フィラーワイヤ７を所定の割合で供給し、溶接金属１２を盛上げながら、前記走行台車１６を走行させることで、一層についての溶接が行われ、前記溶接金属１２の盛上げ量が、前記母材１，２の板厚になる迄パスが繰返され、突合わせ溶接が完了する。

尚、前記ワイヤガイド１７のトーチ５に対する位置は、１パス毎に盛上げ量だけ上昇した位置に調整されるが、前記突出し長さＬ′は一定である。１パス中、前記フィラーワイヤ７は溶幅と共に該フィラーワイヤ７の軸心方向に移動し、又前記Ｉ型狭開先３の幅方向の変位が制限され、前記フィラーワイヤ７と前記ワイヤガイド片２１との位置関係に変化はない。

溶接施工中、前記ワイヤガイド片２１，２１は、アークが形成されている空間を残置して、前記母材１，２の突合わせ端面を覆うことになるので、スパッタが突合わせ端面に付着することはない。又、スパッタと前記フィラーワイヤ７との間にアークが発生することもない。

更に、前記フィラーワイヤ７の前記突出し長さＬ′は、前記母材１，２の板厚に関係なく、一定とすることができ、又前記Ｉ型狭開先３のギャップＧは前記ワイヤガイド片２１，２１の外寸より決定され、板厚の増加と共にギャップＧを増大させる必要はない。

例えば、上記した様に前記支持片１９の板厚を２ｍｍ、前記ワイヤガイド片２１の板厚を２ｍｍとすると、前記ワイヤガイド片２１，２１の外寸は６ｍｍとなり、前記Ｉ型狭開先３のギャップＧは、前記母材１，２の板厚が大きい場合でも、６ｍｍより若干大きい程度である。従って、従来のギャップＧが１２ｍｍであった場合に比べると、略半分の大きさでよいことになる。

この為、前記溶接金属１２が大幅に減少する。該溶接金属１２の減少に伴い、溶接部への入熱量が大幅に減少し、前記母材１，２の熱影響部も減少する。又、パス数も少なくなり、溶接施工時間が大幅に減少する。而して、狭開先溶接の品質が向上し、又溶接コストが低減する。

尚、上記したワイヤガイド１７は前記支持片１９を２枚の前記ワイヤガイド片２１で挾んで、前記フィラーワイヤ７が挿通する溝を形成したが、厚板のワイヤガイド片２１にガイド孔を穿設し、該ガイド孔にフィラーワイヤ７を挿通する様にしてもよい。

図５は、本発明の第２の実施の形態を示し、第２の実施の形態は、本発明を立向き溶接に実施した場合を示している。尚、図５中、図１中で示したものと同一のものには同符号を付し、その説明を省略する。

立向き溶接は、Ｉ型狭開先３が垂直となる様に母材１，２を垂直に立てた状態で実行される。

台車レール１５は前記母材１，２の表面と平行に垂直に設けられ、走行台車１６は前記台車レール１５に沿って上下方向に移動する。トーチ５は揺動装置２５を介して前記走行台車１６に設けられ、前記揺動装置２５は前記トーチ５を前記走行台車１６に対して相対的に上下方向に移動可能としている。

該走行台車１６の走行、前記揺動装置２５による前記トーチ５の移動は、制御装置２６によって制御される様になっている。

ワイヤガイド１７は前記走行台車１６に水平に取付けられ、該走行台車１６と一体に移動する様になっている。

前記トーチ５は傾斜状態で前記走行台車１６に支持され、フィラーワイヤ７も傾斜して溶接部迄延出する。前記揺動装置２５により、前記トーチ５を前記走行台車１６に対して上下移動させることで、前記フィラーワイヤ７の先端の位置が前記Ｉ型狭開先３の最深部（底）から上縁（母材１，２の表面）迄溶接部位に対応して移動し、前記Ｉ型狭開先３を水平方向に横切る様に該Ｉ型狭開先３に溶接金属１２を盛ることができる。

尚、前記トーチ５を水平軸心を中心に回転させ、或は該トーチ５の上下方向の移動、該トーチ５の回転の合成で前記フィラーワイヤ７の先端位置を最深部から上縁迄移動させてもよい。

前記フィラーワイヤ７は前記ワイヤガイド１７のワイヤガイド片２１，２１の間隙を貫通して延出するので、前記トーチ５からの突出し長さは、図示の如く、Ｌであるが、突出した基部が前記ワイヤガイド片２１でガイドされているので、実質的には、前記ワイヤガイド片２１から突出する部分のＬ′となる。

従って、第２の実施の形態に於いても、前記フィラーワイヤ７の先端部にふらつきは生じない。従って、アークは安定し、又前記Ｉ型狭開先３のギャップＧは前記ワイヤガイド片２１，２１の外寸と略等しくできる。

１パス毎に前記走行台車１６を上昇させ、前記Ｉ型狭開先３の上下方向の全長に亘って溶接を施工する。

尚、前記ワイヤガイド１７は、前記走行台車１６に固定され、該走行台車１６と前記ワイヤガイド１７とは溶接が終了する迄位置関係に変動はない。又、前記ワイヤガイド片２１と前記フィラーワイヤ７との位置関係は、１パスの間で前記ワイヤガイド片２１，２１間の間隙内を前記フィラーワイヤ７が移動し、前記Ｉ型狭開先３の幅方向には変位が拘束される状態となる。

本発明の第１の実施の形態を示す概略説明図である。 図１のＡ矢視図である。 第１の実施の形態で用いられるワイヤガイドの側面図である。 該ワイヤガイドの平面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す概略説明図である。 従来の狭開先溶接方法を示す説明図である。

符号の説明

１ 母材
２ 母材
３ Ｉ型狭開先
５ トーチ
７ フィラーワイヤ
９ アーク
１２ 溶接金属
１５ 台車レール
１６ 走行台車
１７ ワイヤガイド
１９ 支持片
２１ ワイヤガイド片
２５ 揺動装置
２６ 制御装置

Claims (8)

1. 厚板を狭開先で突合わせ溶接する狭開先溶接方法に於いて、トーチから突出されたフィラーワイヤを開先内部でガイドしつつ溶接を行うことを特徴とする狭開先溶接方法。
2. 前記フィラーワイヤは耐熱絶縁材で形成された溝を挿通することでガイドされる請求項１の狭開先溶接方法。
3. 前記フィラーワイヤは、前記溝内を前記フィラーワイヤの軸心方向に移動し、開先幅方向の変位が制限される様ガイドされる請求項２の狭開先溶接方法。
4. 前記フィラーワイヤは、前記溝内を開先幅に対して直角方向に移動しつつ、開先幅方向の変位が制限される様ガイドされる請求項２の狭開先溶接方法。
5. トーチが支持される走行台車にワイヤガイドが設けられ、該ワイヤガイドは耐熱絶縁材で形成されるガイド溝を有し、前記トーチから突出するフィラーワイヤは前記ガイド溝を通して溶接部に到達する様前記ワイヤガイドにガイドされ、前記耐熱絶縁材は開先内部を移動可能であり、前記フィラーワイヤを開先内部で開先幅方向の変位を制限する様ガイドすることを特徴とする溶接装置。
6. 前記ワイヤガイドは、前記トーチに対し前記フィラーワイヤの軸心方向に位置を調整可能に設けられた請求項５の溶接装置。
7. 前記ワイヤガイドは走行台車に固定され、前記トーチは傾斜した状態で前記走行台車に支持され、該トーチから延出する前記フィラーワイヤの先端が溶接箇所の移動に対応して変位する様、前記走行台車に相対変位可能に設けられた請求項５の溶接装置。
8. 前記ワイヤガイドは、前記走行台車に取付けられる支持片と該支持片を挾んで設けられる一対の前記耐熱絶縁材のワイヤガイド片で構成され、前記ガイド溝は前記ワイヤガイド片間に形成される請求項５〜請求項７のいずれか１つの溶接装置。

Images