JP2013237066A - 溶接方法および溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールドガスを供給して溶接焼けを防止しつつ、圧力変動を小さくしてビードの形状を安定させる溶接方法および溶接装置を提供する。
【解決手段】ワーク２の端部に挿入されたガス導入管体８から、ワーク１とワーク２の内部にシールドガスを導入して溶接焼けを防止する。ワーク２とガス導入管体８の隙間８ａから流れ出るシールドガスの排出流路７ａに圧力調整器９を設置し、内部圧力を略一定に維持しながら突合せ部３を溶接して、ビードの形状を安定させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、２つのワークを突き合わせて溶接する溶接方法および溶接装置に関するものである。

従来、ステンレス製配管同士を裏波溶接により突合せ溶接を行う際、配管内に設置したシールドガス供給箱体の吹出口を突合せ溶接部に配置し、この吹出口から突合せ溶接部の内面側に直接シールドガスを吹き付けるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。これにより、突合せ溶接部周辺の酸素や水分などの濃度を低下させ、溶接焼けの原因である酸化を防止する。

特開平１０−２６３８１２号公報

上記特許文献１では配管内の圧力を調整するようにしているが、突合せ溶接部にシールドガスを直接吹き付ける構成のため圧力が安定しにくい。突合せ溶接部内部の圧力の変動が大きいと、例えば内部圧力が高くなると突合せ溶接部に形成されるビードが盛り上がり、内部圧力が低くなるとビードが凹んでしまう。このように、圧力の変動に応じてビードが凹んだり盛り上がったりしてその形状が安定せず、溶接不良の原因となる課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、シールドガスを供給して溶接焼けを防止しつつ、圧力変動を小さくしてビードの形状を安定させる溶接方法および溶接装置を提供することを目的とする。

この発明に係る溶接方法は、第１のワークの突合せ部分とは反対側の端部を塞ぐと共に第２のワークの突合せ部分とは反対側の端部にガス導入管体を挿入し、当該ガス導入管体を通じて第２のワークおよび第１のワークの内部にシールドガスを導入するガス導入ステップと、ガス導入ステップで導入したシールドガスの、第２のワークとガス導入管体の隙間から流れ出る排出流路に設置された圧力調整器により、第２のワークおよび第１のワークの内部圧力を略一定に維持しながら突合せ溶接を行う溶接ステップとを備えるものである。

この発明に係る溶接装置は、第１のワークの、突合せ部分とは反対側の端部を塞ぐキャップと、第２のワークの、突合せ部分とは反対側の端部に挿入されて、第２のワークおよび第１のワークの内部にシールドガスを導入するガス導入管体と、第２のワークのガス導入管体が挿入された端部を被覆して、第２のワークとガス導入管体の隙間から流れ出るシールドガスの排出流路を形成するガス流通管体と、ガス流通管体の排出流路に設置され、第２のワークおよび第１のワークの内部圧力を略一定に維持する圧力調整器とを備えるものである。

この発明によれば、第１のワークと第２のワークの内部にシールドガスを導入して内部圧力を略一定に維持しながら突合せ溶接を行うようにしたので、ワーク内面の溶接焼けを防止しつつビードの形状を安定させることのできる溶接方法および溶接装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る溶接装置の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る溶接装置の溶接方法を説明するフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る溶接装置の構成を示す断面図である。この溶接装置は、円筒形状のワーク（第１のワーク）１と、同じ径の円筒形状のワーク（第２のワーク）２の端面同士を突き合わせた状態で、その突き合わせた部分（以下、突合せ部）３を突合せ溶接するための装置である。図１に示すように、溶接装置は、２個のクランプ４，５、溶接ヘッド６、ガス流通管体７、ガス導入管体８、圧力調整器９、圧力計１０、キャップ１１、ガス供給ノズル１２、アタッチメント１５から構成されている。

クランプ４，５は、ワーク１，２の端面同士を突き合わせた状態で固定できる形状であれば、どのようなものであってもよい。例えばクランプ４に、ワーク１の外径と略同一の穴を形成し、この穴に挿入したワーク１の外周面を圧接することにより保持する。クランプ５も同様にしてワーク２を保持する。

溶接ヘッド６は、クランプ４，５により固定されたワーク１，２の突合せ部３に相対する電極６ａを有する。図示しないモータにより溶接ヘッド６がワーク１，２の径方向に回転移動しながら、電極６ａが突合せ部３を全周に渡って溶接する。

ワーク１，２の外周面側、かつ、溶接ヘッド６の近傍には、ガス供給ノズル１２が設置されている。突合せ溶接の際、流量調整器１３により一定流量に調整されたシールドガスを、ガス供給ノズル１２の吹出口から突合せ部３の外周面へ向かって吹き付ける。この溶接ヘッド６の近傍は半閉鎖空間であり、ガス供給ノズル１２から吹出したシールドガスは外部へ排出される。

ワーク１の、突合せ部３とは反対側の端面にはキャップ１１が取り付けられて、塞がれる。他方、ワーク２の、突合せ部３とは反対側の端面にはガス流通管体７が外挿されて、塞がれる。このガス流通管体７には排出流路７ａが分岐形成されており、この排出流路７ａには、圧力を測定するための圧力計１０と、圧力を調整するための圧力調整器９とが接続されている。

また、ガス流通管体７にはガス導入管体８が貫通され、ガス流通管体７の内部においてワーク２にガス導入管体８の一方端部が挿入される。突合せ溶接の際、流量調整器１４により一定流量に調整されたシールドガスを、ガス導入管体８の一方端部からワーク１，２の内部へ導入する。このガス導入管体８の一方端部は、シールドガスが外部へ漏れないよう、アタッチメント１５で塞がれる。

なお、図１で明らかなように、ワーク２の内周面とガス導入管体８の外周面との間には隙間８ａを設け、この隙間８ａをシールドガスの流路にする。ワーク１の端部はキャップ１１で塞がれているので、ワーク１，２の内部に導入されたシールドガスは、ワーク２とガス導入管体８の隙間８ａを流れでて、ガス流通管体７へ入り、排出流路７ａから排出される。このとき、排出流路７ａに設置した圧力調整器９により、ワーク１，２の内部の圧力が一定になるよう調整する。また、隙間８ａを均等にして、シールドガスがワーク１，２内をスムーズに流れるようにすることが好ましい。さらに、隙間８ａを大きくすることで圧力損失を低減可能となる。

図２は、図１に示す溶接装置を用いた溶接方法を説明するフローチャートである。先ず、ワーク１，２を図１に示す状態に配置する（ステップＳＴ１）。続いて、ガス供給ノズル１２からシールドガスを供給して、突合せ部３の外周面側の空気をシールドガスで置換すると共に、ガス導入管体８からシールドガスを供給して、ワーク１，２の内部空気をシールドガスで置換する（ステップＳＴ２；ガス導入ステップ）。これにより、溶接焼けの原因となる酸化を防止することができる。また、排出流路７ａに設置した圧力調整器９により、ワーク１，２の内部圧力を一定に維持しながら（ステップＳＴ３；溶接ステップ）、溶接ヘッド６が突合せ部３を全周に渡って溶接する（ステップＳＴ４；溶接ステップ）。

突合せ部３の内面側に向かって直接シールドガスを吹き付けるのではなく、ガス導入管体８からワーク１，２の内部にシールドガスを導入して充満させることにより、突合せ部３の内部圧力を一定に維持しやすくなる。よって、内部圧力の変動を小さくすることができ、ビードの形状を安定させることができる。

また、突合せ溶接の際、突合せ部３におけるワーク１，２の隙間が徐々に溶接されて塞がれていくため、隙間が塞がれていくにつれ突合せ部３の内部圧力が高まる傾向があるが、ワーク１，２の内部にシールドガスを充満させて圧力調整を行うことにより、内部圧力を一定に維持しやすくなる。

以上より、実施の形態１によれば、溶接装置は、ワーク１の端部を塞ぐキャップ１１と、ワーク２の端部に挿入されて突合せ部３の内部にシールドガスを導入するガス導入管体８と、ワーク２のガス導入管体８が挿入された端部を被覆して、ワーク２とガス導入管体８の隙間８ａから流れ出るシールドガスの排出流路７ａを形成するガス流通管体７と、排出流路７ａに設置され、突合せ部３の内部圧力を略一定に維持する圧力調整器９とを備えるように構成した。これにより、シールドガスを供給して溶接焼けを防止しつつ、内部圧力の変動を小さくしてビードの形状を安定させることができる。

なお、上記実施の形態１では、筒状のワーク１，２を用いたため、いずれか一方のワーク（図１ではワーク１）の端部をキャップ１１で塞ぐ必要があったが、端部が最初から塞がれている有底筒状のワークを用いる場合にはキャップ１１は不要である。

また、本発明の実施形態は図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、上述した実施の形態の構成に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても本発明に含まれることは言うまでもない。

１，２ ワーク
３ 突合せ部
４，５ クランプ
６ 溶接ヘッド
６ａ 電極
７ ガス流通管体
７ａ 排出流路
８ ガス導入管体
８ａ 隙間
９ 圧力調整器
１０ 圧力計
１１ キャップ
１２ ガス供給ノズル
１３，１４ 流量調整器
１５ アタッチメント

Claims (2)

1. 筒状の第１のワークと第２のワークの端部同士を突き合わせ、当該突合せ部分を溶接する溶接方法において、
   前記第１のワークの前記突合せ部分とは反対側の端部を塞ぐと共に前記第２のワークの前記突合せ部分とは反対側の端部にガス導入管体を挿入し、当該ガス導入管体を通じて前記第２のワークおよび前記第１のワークの内部にシールドガスを導入するガス導入ステップと、
   前記ガス導入ステップで導入した前記シールドガスの、前記第２のワークと前記ガス導入管体の隙間から流れ出る排出流路に設置された圧力調整器により、前記第２のワークおよび前記第１のワークの内部圧力を略一定に維持しながら突合せ溶接を行う溶接ステップとを備えることを特徴とする溶接方法。
2. 筒状の第１のワークと第２のワークの端部同士を突き合わせ、当該突合せ部分を溶接する溶接装置において、
   前記第１のワークの、前記突合せ部分とは反対側の端部を塞ぐキャップと、
   前記第２のワークの、前記突合せ部分とは反対側の端部に挿入されて、前記第２のワークおよび前記第１のワークの内部にシールドガスを導入するガス導入管体と、
   前記第２のワークの前記ガス導入管体が挿入された端部を被覆して、前記第２のワークと前記ガス導入管体の隙間から流れ出る前記シールドガスの排出流路を形成するガス流通管体と、
   前記ガス流通管体の排出流路に設置され、前記第２のワークおよび前記第１のワークの内部圧力を略一定に維持する圧力調整器とを備えることを特徴とする溶接装置。

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