JP2017202508A - Welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接方法に関する。 The present invention relates to a welding method.
ＴＩＧ溶接は、シールドガスとしてアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスを使用した不活性シールド溶接であり、高品質な溶接部が得られることが知られている。しかしながら、溶着効率と溶接速度が小さいため、作業効率の向上が望まれている。 TIG welding is inert shield welding using an inert gas such as argon (Ar) or helium (He) as a shielding gas, and it is known that a high-quality weld is obtained. However, since welding efficiency and welding speed are small, improvement in work efficiency is desired.
一方、ＭＡＧ溶接やＭＩＧ溶接は、高速溶接が可能であり、溶着効率が高いといった利点があり、炭素鋼を中心に幅広い産業で利用されている。しかしながら、溶接金属中の酸素量の増加に伴う靭性劣化（これらはアーク安定化の為にシールドガス中に添加される酸化性ガスに起因する）といった、品質面での改善が望まれている。 On the other hand, MAG welding and MIG welding have the advantage of being capable of high-speed welding and high welding efficiency, and are used in a wide range of industries centering on carbon steel. However, improvements in quality such as toughness deterioration accompanying the increase in the amount of oxygen in the weld metal (these are caused by the oxidizing gas added to the shielding gas for arc stabilization) are desired.
そこで、両者の欠点を補うために、ＴＩＧ−ＭＩＧの複合溶接法が各種提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２）。また、特殊なフラックス入りの溶接ワイヤを用いることによって、純アルゴンをシールドガスとした場合でもアークが安定する溶接方法が提案されている（例えば、特許文献３）。 Therefore, various TIG-MIG composite welding methods have been proposed in order to compensate for the disadvantages of both (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). Further, a welding method has been proposed in which an arc is stabilized even when pure argon is used as a shielding gas by using a special flux-cored welding wire (for example, Patent Document 3).
しかしながら、ＴＩＧ−ＭＩＧ複合溶接では、溶接機およびトーチを２台用ずつ用意するか、専用のトーチが必要となるといった設備面での課題があった。または、特殊なフラックス入りの溶接ワイヤが必要になるといった課題があった。 However, TIG-MIG composite welding has a problem in terms of equipment such as preparing two welding machines and two torches or requiring a dedicated torch. Or there existed a subject that the welding wire of a special flux was needed.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、専用の設備を必要とすることなく、溶接部の品質及び外観に優れ、溶接速度が速く、作業効率に優れた溶接方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a welding method that is excellent in quality and appearance of a welded portion, has a high welding speed, and has high work efficiency without requiring dedicated equipment. Is an issue.
本出願の発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究した結果、鉄系材料の消耗電極式アーク溶接では、アークの安定を目的としてシールドガスに酸化性ガスが用いられるところ、シールドガスに不活性ガスを用いた場合であってもアーク中に粉体を用いることによってアークが安定することを見出して、本発明を完成させた。 As a result of intensive research to solve the above problems, the inventors of the present application have found that, in consumable electrode arc welding of iron-based materials, an oxidizing gas is used as a shielding gas for the purpose of arc stability. The present invention has been completed by finding that the arc is stabilized by using powder in the arc even when an inert gas is used.
すなわち、本発明は以下の構成を有する。
（１） 不活性ガスをシールドガスとして用いて、鉄系材料をミグ溶接する方法であって、アーク中に鉄を主成分とする粉体を供給しながらミグ溶接を行う、溶接方法。
（２） 不活性ガスをシールドガスとして用いて、鉄系材料をミグ溶接する方法であって、アーク中にフラックスを含む粉体を供給しながらミグ溶接を行う、溶接方法。
（３） 不活性ガスをシールドガスとして用いて、鉄系材料をミグ溶接する方法であって、アーク中に鉄を主成分とする粉体とフラックスを含む粉体との混合物を供給しながらミグ溶接を行う、溶接方法。
（４） 不活性ガスによって前記粉体を搬送するとともに、前記不活性ガスとともに前記粉体を前記アーク中に供給する、前項１乃至３のいずれか一項に記載の溶接方法。
（５） 前記粉体の粒径が、１０〜３００μｍの範囲である、前項１乃至４のいずれか一項に記載の溶接方法。
（６） 前記アーク中への前記粉体の供給量が、５ｇ／ｍｉｎ以上である、前項１乃至５のいずれか一項に記載の溶接方法。
（７） ミグ溶接をする際に用いる溶接ノズルから、前記粉体を前記アーク中に供給する、前項１乃至６のいずれか一項に記載の溶接方法。
（８） ミグ溶接をする際に用いる溶接ノズルの外側から、前記粉体を前記アーク中に供給する、前項１乃至６のいずれか一項に記載の溶接方法。
That is, the present invention has the following configuration.
(1) A method of MIG welding an iron-based material using an inert gas as a shielding gas, and performing MIG welding while supplying a powder containing iron as a main component in an arc.
(2) A method for MIG welding iron-based materials using an inert gas as a shielding gas, and performing MIG welding while supplying a powder containing a flux in an arc.
(3) A method of MIG welding iron-based materials using an inert gas as a shielding gas, while supplying a mixture of powder containing iron as a main component and powder containing flux into the arc. Welding method that performs welding.
(4) The welding method according to any one of the preceding items 1 to 3, wherein the powder is conveyed by an inert gas and the powder is supplied into the arc together with the inert gas.
(5) The welding method according to any one of (1) to (4), wherein a particle diameter of the powder is in a range of 10 to 300 μm.
(6) The welding method according to any one of (1) to (5), wherein a supply amount of the powder into the arc is 5 g / min or more.
(7) The welding method according to any one of (1) to (6), wherein the powder is supplied into the arc from a welding nozzle used when performing MIG welding.
(8) The welding method according to any one of (1) to (6), wherein the powder is supplied into the arc from the outside of a welding nozzle used when performing MIG welding.
本発明の溶接方法は、不活性ガスをシールドガスとして用いて、鉄系材料をミグ溶接する際に、アーク中に鉄を主成分とする粉体を供給しながらミグ溶接を行うため、専用の設備を必要とすることなく、溶接部の品質及び外観に優れ、溶接速度が速く、作業効率にも優れる。 In the welding method of the present invention, when MIG welding an iron-based material using an inert gas as a shielding gas, MIG welding is performed while supplying a powder containing iron as a main component in the arc. Without the need for equipment, the quality and appearance of the weld are excellent, the welding speed is fast, and the work efficiency is also excellent.
以下、本発明を適用した一実施形態である溶接方法について、これに用いる溶接装置の構成とともに図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。 Hereinafter, a welding method according to an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings together with a configuration of a welding apparatus used for the welding method. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent.
本発明を適用した一実施形態である溶接方法は、不活性ガスをシールドガスとして用い、溶接対象となる鉄系材料をミグ溶接する方法であって、アーク中に鉄を主成分とする粉体、又はフラックスを含む粉体、あるいはこれらの混合物を供給しながらミグ溶接を行うものである。 A welding method according to an embodiment to which the present invention is applied is a method of MIG welding an iron-based material to be welded using an inert gas as a shielding gas, and a powder containing iron as a main component in an arc Or MIG welding while supplying powder containing flux or a mixture thereof.
先ず、本実施形態の溶接方法に適用することが可能な溶接装置の構成について説明する。ここでは、一般的なアーク溶接装置の構成を一例として説明する、
図１に示すように、本実施形態の溶接方法に適用可能な溶接装置は、溶接ノズル１と、溶接ワイヤ２と、粉体溶接材料供給導管３とを有する溶接トーチ１０、シールドガス供給装置４、粉体溶接材料保管容器５、粉体溶接材料供給装置６、及び粉体溶接材料供給導管７を備えて概略構成されている。
First, the configuration of a welding apparatus that can be applied to the welding method of the present embodiment will be described. Here, the configuration of a general arc welding apparatus will be described as an example.
As shown in FIG. 1, a welding apparatus applicable to the welding method of the present embodiment includes a welding torch 10 having a welding nozzle 1, a welding wire 2, and a powder welding material supply conduit 3, and a shield gas supply apparatus 4. , A powder welding material storage container 5, a powder welding material supply device 6, and a powder welding material supply conduit 7.
この溶接装置では、先ず、シールドガス供給装置４から粉体溶接材料供給導管７を介してシールドガスを溶接トーチ１０に供給する。具体的には、溶接ノズル１の上部及び中央部のうち、いずれか一か所以上から、当該当接ノズル１内にシールドガスを供給する。また、溶接トーチ１０では、溶接ノズル１の他に、粉体溶接材料供給導管３に対してもシールドガスを供給することができるように構成されている。これにより、溶接トーチ１０では、シールドガスが溶接ノズル１の先端と、粉体溶接材料供給導管３の先端からそれぞれ噴出することが可能となっている。 In this welding apparatus, first, the shielding gas is supplied from the shielding gas supply device 4 to the welding torch 10 via the powder welding material supply conduit 7. Specifically, shield gas is supplied into the contact nozzle 1 from one or more of the upper part and the center part of the welding nozzle 1. Further, the welding torch 10 is configured so that the shielding gas can be supplied to the powder welding material supply conduit 3 in addition to the welding nozzle 1. Thereby, in the welding torch 10, the shield gas can be ejected from the tip of the welding nozzle 1 and the tip of the powder welding material supply conduit 3.
次に、図示しないアーク電源により、溶接ワイヤ２と溶接対象となる母材８との間に、アークを発生させる。このアークによって、母材８の表面が溶融して溶接プールが生じ、ミグ溶接することが可能となる。 Next, an arc is generated between the welding wire 2 and the base material 8 to be welded by an arc power source (not shown). By this arc, the surface of the base material 8 is melted to form a weld pool, and MIG welding can be performed.
なお、アークの外側には、シールドガスが流れている。これらのガスとしては、アルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）といった、不活性ガスを使用する。また、溶接電源としては、通常は直流逆極性が使用されるがこれに限定されるものではなく、正極性を適用しても構わない。 A shield gas flows outside the arc. As these gases, an inert gas such as argon (Ar) or helium (He) is used. Moreover, as a welding power source, although a direct current | flow reverse polarity is normally used, it is not limited to this, You may apply positive polarity.
ところで、シールドガスとして純アルゴンを用いた場合、溶接対象となる母材８の材質が、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、高張力鋼等の、鉄ベースの合金であると、アークが不安定になるという課題がある。そこで、後述する本実施形態の溶接方法によれば、溶接対象が鉄ベースの合金であり、シールドガスとして不活性ガスを用いた場合であっても、アークを安定させることができるものである。一方、溶接対象となる母材８の材質が、非鉄である場合、シールドガスとして不活性ガスを用いた場合であっても、アークが不安定となることはない。 By the way, when pure argon is used as the shielding gas, if the material of the base material 8 to be welded is an iron-based alloy such as carbon steel, stainless steel, high-tensile steel, etc., the arc becomes unstable. There is a problem of becoming. Therefore, according to the welding method of this embodiment described later, the arc can be stabilized even when the object to be welded is an iron-based alloy and an inert gas is used as the shielding gas. On the other hand, when the material of the base material 8 to be welded is non-ferrous, the arc does not become unstable even when an inert gas is used as the shielding gas.
次に、上述した溶接装置を用いた、本実施形態の溶接方法について説明する。
具体的には、先ず、シールドガス供給装置４から供給されるシールドガスの一部を分岐させて搬送用ガスとし、粉体溶接材料供給装置６内に貯留されている粉体溶接材料を搬送用ガスと共に、溶接ノズル１の上部及び中央部から当該溶接ノズル１内に導入する。これにより、溶接トーチ１０では、溶接ノズル１の先端から、シールドガスともに粉体溶接材料をアーク中に噴出することができる。このように、溶接ノズル１の上部及び中央部の少なくとも一方からシールドガスとともに溶接ノズル１の内部に粉体溶接材料を供給し、これらを溶接ノズル１の先端からアーク中に噴出することにより、粉体溶接材料供給導管３等の機器が不要となり、効率的である。
Next, the welding method of this embodiment using the welding apparatus mentioned above is demonstrated.
Specifically, first, a part of the shield gas supplied from the shield gas supply device 4 is branched into a transfer gas, and the powder welding material stored in the powder welding material supply device 6 is used for transfer. Together with the gas, it is introduced into the welding nozzle 1 from the upper part and the central part of the welding nozzle 1. As a result, the welding torch 10 can eject the powder welding material into the arc together with the shielding gas from the tip of the welding nozzle 1. In this way, powder welding material is supplied into the inside of the welding nozzle 1 together with the shielding gas from at least one of the upper part and the central part of the welding nozzle 1, and these are ejected into the arc from the tip of the welding nozzle 1 to thereby generate powder. Equipment such as the body welding material supply conduit 3 is not required, which is efficient.
また、上述した溶接装置では、粉体溶接材料の一部を、シールドガスと共に、粉体溶接材料供給導管３にも導入する。これにより、粉体溶接材料は、粉体溶接材料供給導管３の先端から、シールドガスとともにアーク内に噴射される。このように、溶接ノズル１の外側に設けた粉体溶接材料供給導管３から、シールドガスともに粉体溶接材料をアーク中に噴出することにより、溶接ノズル１内においてシールドガス及び粉体溶接材料の供給経路が閉塞することを防止することができるため、粉体溶接材料の供給を安定して行うことができる。 Further, in the above-described welding apparatus, a part of the powder welding material is introduced into the powder welding material supply conduit 3 together with the shielding gas. Thus, the powder welding material is injected into the arc together with the shielding gas from the tip of the powder welding material supply conduit 3. Thus, by spraying the powder welding material together with the shielding gas into the arc from the powder welding material supply conduit 3 provided outside the welding nozzle 1, the shielding gas and the powder welding material are contained in the welding nozzle 1. Since the supply path can be prevented from being blocked, the powder welding material can be supplied stably.
なお、本実施形態の溶接方法では、溶接ノズル１と粉体溶接材料供給導管３とを有する溶接トーチ１０を用い、溶接ノズル１及び粉体溶接材料供給導管３の先端からそれぞれ粉体溶接材料を噴出する方法を一例として説明したが、これに限定されるものではない。粉体溶接材料供給導管３を有しない溶接トーチを用い、溶接ノズルの先端のみから粉体溶接材料をアーク中に供給してもよいし、粉体溶接材料供給導管３を有する溶接トーチを用い、粉体溶接材料供給導管３の先端のみから粉体溶接材料をアーク中に供給してもよい。 In the welding method of the present embodiment, the welding torch 10 having the welding nozzle 1 and the powder welding material supply conduit 3 is used, and the powder welding material is respectively applied from the tips of the welding nozzle 1 and the powder welding material supply conduit 3. Although the method to eject was demonstrated as an example, it is not limited to this. A welding torch having no powder welding material supply conduit 3 may be used, and the powder welding material may be supplied into the arc only from the tip of the welding nozzle, or a welding torch having the powder welding material supply conduit 3 may be used, The powder welding material may be supplied into the arc only from the tip of the powder welding material supply conduit 3.
粉体溶接材料としては、鉄を主成分とする粉体や、フラックスを含む粉体、あるいはこれらの混合物を用いることができる。鉄を主成分とする粉体としては、例えば、日本ウェルディングロッド社製「ＰＭ−３・２（粉体プラズマ溶接用パウダー）」が挙げられる。また、フラックスを含む粉体としては、例えば、日本ウェルディングロッド社製「ＷＥＬ ＳＵＢ Ｆ−８（サブマージアーク溶接用フラックス）」等が挙げられる。なお、後述するように、アーク内への粉体溶接材料の添加量は微量であるため、母材８の性質に大きく影響を与えることがない。そのため、溶接対象となる母材８の種類に応じて、粉体溶接材料の種類を変更する必要がない。 As a powder welding material, a powder containing iron as a main component, a powder containing a flux, or a mixture thereof can be used. Examples of the powder mainly composed of iron include “PM-3 · 2 (powder for powder plasma welding)” manufactured by Nippon Welding Rod. Examples of the powder containing the flux include “WEL SUB F-8 (submerged arc welding flux)” manufactured by Nippon Welding Rod. As will be described later, since the amount of the powder welding material added to the arc is very small, the properties of the base material 8 are not greatly affected. Therefore, it is not necessary to change the type of the powder welding material according to the type of the base material 8 to be welded.
また、粉体の粒径としては、１０〜３００μｍの範囲であることが好ましく、１５〜６０μｍの範囲であることがより好ましくい。上述した好ましい範囲であると、アーク中に供給された際にアーク熱で充分に溶融するために好ましい。 The particle size of the powder is preferably in the range of 10 to 300 μm, more preferably in the range of 15 to 60 μm. The preferable range described above is preferable because it is sufficiently melted by arc heat when supplied into the arc.
また、アーク中への粉体の供給量としては、５ｇ／ｍｉｎ以上であることが好ましく、１０ｇ／ｍｉｎ以上３０ｇ／ｍｉｎ以下がより好ましい。粉体の供給量が１０ｇ／ｍｉｎ以上であると、溶接電流値にかかわらずにアークを安定させることができるために好ましい。 The amount of powder supplied into the arc is preferably 5 g / min or more, and more preferably 10 g / min or more and 30 g / min or less. It is preferable that the supply amount of the powder is 10 g / min or more because the arc can be stabilized regardless of the welding current value.
また、粉体を搬送するとともにアーク中に供給する不活性ガスとしては、シールドガスとして供給する不活性ガスの一部を用いる、すなわち、同一成分の不活性ガスを用いることができる。 In addition, as the inert gas that conveys the powder and is supplied into the arc, a part of the inert gas that is supplied as the shield gas, that is, an inert gas having the same component can be used.
粉体溶接材料は、母材８と溶接ワイヤ２間に発生しているアーク中に噴射されることにより、アーク熱で溶融されて溶着金属となる。この溶着金属となった粉体溶接材料は、シールドガスの流れに沿って下方に移動し、溶解した溶接棒と共に母材８上に生じる溶接プールの一部となる。 The powder welding material is injected into an arc generated between the base material 8 and the welding wire 2, thereby being melted by arc heat to become a deposited metal. The powder welding material that has become the deposited metal moves downward along the flow of the shield gas, and becomes a part of the weld pool formed on the base material 8 together with the molten welding rod.
ところで、一般に、アルゴンやヘリウムのような単原子分子ガスでは、アーク中でも解離とそれに伴う吸熱反応、すなわち熱的ピンチ力が生じない。すると、アークは溶接ワイヤの広い範囲、つまり上部からも発生して溶接ワイヤを溶融する。一方、電流経路が広いため、電磁ピンチ力は弱く、溶融した溶接ワイヤを切断、離脱させることができない。このため、ストリーミング移行と呼ばれる過剰な長さの液柱が形成され、溶接ワイヤ先端の溶融部がむちを打つように揺らいだ不安定なアークとなる。また、酸化力がないため、溶融金属上にスラグが形成されず、陰極点を求めてアークがふらつく（スラグが形成されると、その表面から電子が放出されやすいため、陰極点がスラグ表面に固定される）。その結果、得られる溶接ビードは、ワンダリング現象と呼ばれるビード蛇行を呈する。 By the way, in general, a monoatomic molecular gas such as argon or helium does not cause dissociation and an endothermic reaction accompanying it, that is, a thermal pinch force even in an arc. Then, the arc is generated from a wide range of the welding wire, that is, from the upper part, and the welding wire is melted. On the other hand, since the current path is wide, the electromagnetic pinch force is weak and the molten welding wire cannot be cut or separated. For this reason, an excessively long liquid column called streaming transition is formed, resulting in an unstable arc that fluctuates so that the molten portion at the tip of the welding wire strikes a whip. In addition, since there is no oxidizing power, no slag is formed on the molten metal, and the arc fluctuates in search of the cathode spot. Fixed). As a result, the resulting weld bead exhibits bead meandering called a wandering phenomenon.
一方、粉体は溶接ワイヤよりも溶けやすく、粉体の蒸発によって生じた金属蒸気によりアークの経路が確保できるため、アークの硬直性が増加し、アークのふらつきが生じにくくなり、アークの安定性を高めることが出来る。また、粉体の蒸発によってアークが冷却されるため、いわゆるサーマルピンチ効果が生じ、アークが緊縮するとともに、アーク長が短くなる。 On the other hand, the powder is easier to melt than the welding wire, and the arc path can be secured by the metal vapor generated by the evaporation of the powder. Can be increased. Further, since the arc is cooled by the evaporation of the powder, a so-called thermal pinch effect is generated, the arc is contracted, and the arc length is shortened.
すなわち、本実施形態の溶接方法によって得られる効果は、以下の通りとなる。
（１）高品質溶接金属
鋼中、酸素量が増えると脆化しやすくなる。また、ステンレス鋼では炭素が増えると耐食性が低下する。本実施形態の溶接方法では、シールドガスとして炭酸や酸素を全く用いないことから、アーク中で解離された炭素や酸素が溶接金属中に移行しないため、清浄度の高い溶接金属が得られる。
That is, the effects obtained by the welding method of the present embodiment are as follows.
(1) High quality weld metal In steel, when the amount of oxygen increases, it becomes brittle. In addition, in stainless steel, the corrosion resistance decreases as carbon increases. In the welding method of the present embodiment, carbonic acid and oxygen are not used at all as the shielding gas, so that carbon and oxygen dissociated in the arc do not move into the weld metal, so that a weld metal with high cleanliness can be obtained.
（２）スラグレス・美麗なビード外観
スラグとは、溶融池内でＳｉやＭｎ，Ｔｉなどが酸化されて生成された化合物である。シールドガスに純Ａｒを用いる本実施形態の溶接方法では、シールドガス中に酸素を含まないため、スラグを極めて少なくすることが可能である。また、シールドガスとして純Ａｒガスを用いるため、ビード表面が酸化されにくく、光沢のある外観が得られる。
(2) Slagless and beautiful bead appearance Slag is a compound produced by oxidation of Si, Mn, Ti, etc. in the molten pool. In the welding method of the present embodiment using pure Ar as the shielding gas, since the shielding gas does not contain oxygen, slag can be extremely reduced. In addition, since pure Ar gas is used as the shielding gas, the bead surface is hardly oxidized and a glossy appearance is obtained.
（３）高速・高能率
サーマルピンチ力によってアークが緊縮し、適正電圧が増加するため、入熱が増加するとともに、熱を集中することが出来、溶け込みを増やすことが出来る。また、粉体供給によって溶着量を増やすことが出来るため、溶接速度及び作業効率を向上させることが出来る。
(3) High speed and high efficiency Since the arc is constricted by the thermal pinch force and the appropriate voltage increases, the heat input increases, the heat can be concentrated, and the penetration can be increased. Moreover, since the amount of welding can be increased by supplying powder, the welding speed and work efficiency can be improved.
以上説明したように、本実施形態の溶接方法によれば、不活性ガスをシールドガスとして用いて、鉄系材料をミグ溶接する際に、アーク中に鉄を主成分とする粉体を供給しながらミグ溶接を行うため、新たに専用の設備を必要とすることなく、優れた品質及び外観の溶接部を得ることができるとともに、溶接速度が速く、作業効率にも優れる。 As described above, according to the welding method of the present embodiment, when an iron-based material is MIG-welded using an inert gas as a shielding gas, powder containing iron as a main component is supplied into the arc. However, since MIG welding is performed, it is possible to obtain a welded portion with excellent quality and appearance without newly requiring special equipment, and at the same time, the welding speed is high and the working efficiency is also excellent.
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
以下に、具体例を用いて、本発明の効果を示す。
図１に示す溶接装置を用いて、以下の条件でビードオン溶接を行った。
The effects of the present invention will be described below using specific examples.
Using the welding apparatus shown in FIG. 1, bead-on welding was performed under the following conditions.
＜検証試験１＞
（施行条件）
・母材：ＳＭ４９０Ａ（黒皮付き）
・溶接条件：２９０Ａ−３０Ｖ−２５ｃｍ／ｍｉｎ
・溶接ワイヤ：神鋼ＳＥＡ−５０（φ１．２ｍｍ）
・粉体供給量：１０ｇ／ｍｉｎ
・シールドガス種：Ａｒ−２０％ＣＯ２、Ａｒ−５％ＣＯ２、Ａｒ（粉体ＭＩＧ）
・シールドガス流量：２０Ｌ／ｍｉｎ
・粉体供給装置：テクノスアーク社ＰＤＦ−２０Ｄ５Ｍ（ガス圧送ローター回転制御）
・粉体キャリアガス流量：５Ｌ／ｍｉｎ
・使用粉体：日本ウェルディングロッド社製「ＰＭ−３・２（粉体プラズマ溶接用パウダー）」
<Verification test 1>
(Enforcement conditions)
・ Base material: SM490A (with black skin)
-Welding conditions: 290A-30V-25cm / min
・ Welding wire: Shinko SEA-50 (φ1.2mm)
・ Powder supply rate: 10 g / min
Shield gas species: Ar-20% CO 2, Ar-5% CO 2, Ar ( powder MIG)
・ Shielding gas flow rate: 20L / min
・ Powder supply device: Technos Arc PDF-20D5M (Gas pressure feeding rotor rotation control)
・ Powder carrier gas flow rate: 5L / min
・ Powder used: “PM-3 / 2 (powder for powder plasma welding)” manufactured by Nippon Welding Rod Co., Ltd.
シールドガス種の違いによる溶接結果を図２及び図３に示す。ここで、図２は、ビード外観、及びビード断面形状を示している。また、図３は、溶接金属中に含まれる酸素量を分析した結果を示している。 The welding result by the difference in shielding gas kind is shown in FIG.2 and FIG.3. Here, FIG. 2 shows a bead appearance and a bead cross-sectional shape. Moreover, FIG. 3 has shown the result of having analyzed the oxygen amount contained in a weld metal.
図２に示すように、ビード外観を比較した結果、シールドガス中の炭素濃度の減少に伴い、表面のスラグが減少し、美しいビード外観が得られることがわかった。 As shown in FIG. 2, as a result of comparing the bead appearance, it was found that as the carbon concentration in the shielding gas decreased, the surface slag decreased and a beautiful bead appearance was obtained.
また、図２に示すように、ビード断面形状を比較した結果、本発明の溶接方法は、純アルゴンをシールドガスに用いた割には溶け込み量が大きいことがわかった。 Moreover, as shown in FIG. 2, as a result of comparing the bead cross-sectional shapes, it was found that the welding method of the present invention has a large amount of penetration for pure argon as a shielding gas.
図３に示すように、溶接金属中に含まれる酸素量を比較した結果、シールドガス中の炭酸濃度とともに溶接金属中の酸素濃度（酸素分は、シールドガスとして用いた炭酸が原因）は順調に減っており、本発明の溶接方法が溶接金属中の酸素量低減に有効であることがわかった。 As shown in FIG. 3, as a result of comparing the amount of oxygen contained in the weld metal, the oxygen concentration in the weld metal as well as the carbon dioxide concentration in the shield gas (the oxygen content is due to the carbon dioxide used as the shield gas) is steady. It has been found that the welding method of the present invention is effective in reducing the amount of oxygen in the weld metal.
＜検証試験２＞
（施工条件）
・母材：ＳＭ４９０Ａ（黒皮無し）
・溶接条件：２９０Ａ−２９Ｖ−２５ｃｍ／ｍｉｎ
・溶接ワイヤ：神鋼ＳＥＡ−５０（φ１．２ｍｍ）
・粉体供給量：２０ｇ／ｍｉｎ
・シールドガス種：Ａｒ−２０％ＣＯ２、Ａｒ−５％ＣＯ２、Ａｒ（粉体Ａ）、Ａｒ（粉体Ａ＋粉体Ｂ）
・シールドガス流量：２０Ｌ／ｍｉｎ
・粉体供給装置：テクノスアーク社ＰＤＦ−２０Ｄ５Ｍ（ガス圧送ローター回転制御）
・粉体キャリアガス流量：５Ｌ／ｍｉｎ
・使用粉体：下記の２つの粉体を混合して使用
・ノズル供給位置：溶接ノズル１中間部分
Ａ：日本ウェルディングロッド社製「ＰＭ−３・２（粉体プラズマ溶接用パウダー）」
Ｂ：日本ウェルディングロッド社製「ＷＥＬ ＳＵＢ Ｆ−８（サブマージアーク溶接用フラックス）」
<Verification test 2>
(Construction conditions)
-Base material: SM490A (without black skin)
-Welding conditions: 290A-29V-25cm / min
・ Welding wire: Shinko SEA-50 (φ1.2mm)
・ Powder supply rate: 20 g / min
Shield gas species: Ar-20% CO 2, Ar-5% CO 2, Ar ( powder A), Ar (powder A + powder B)
・ Shielding gas flow rate: 20L / min
・ Powder supply device: Technos Arc PDF-20D5M (Gas pressure feeding rotor rotation control)
・ Powder carrier gas flow rate: 5L / min
・ Used powder: Used by mixing the following two powders ・ Nozzle supply position: Welding nozzle 1 middle part A: “PM-3 / 2 (powder for powder plasma welding)” manufactured by Japan Welding Rod
B: “WEL SUB F-8 (Flux for submerged arc welding)” manufactured by Nippon Welding Rod Co., Ltd.
なお、粉体の供給位置は溶接ノズル１の上流側、溶接ノズル１の中間部分、溶接ノズル１の出口の何れでも良い。また、溶接ノズル１の上流側、及び溶接ノズル１の出口から粉体を供給する等、紛体の供給位置を溶接ノズルの異なる位置に複数カ所設置しても良い。 The powder supply position may be any of the upstream side of the welding nozzle 1, the intermediate portion of the welding nozzle 1, and the outlet of the welding nozzle 1. Also, a plurality of powder supply positions may be provided at different positions of the welding nozzle, such as supplying powder from the upstream side of the welding nozzle 1 and the outlet of the welding nozzle 1.
シールドガス種の違いによる溶接結果を図４及び図５に示す。ここで、図４は、ビード外観、及びビード断面形状を示している。また、図５は、溶接金属中に含まれる酸素量を分析した結果を示している。 The welding results due to the difference in the shielding gas type are shown in FIGS. Here, FIG. 4 shows a bead appearance and a bead cross-sectional shape. FIG. 5 shows the result of analyzing the amount of oxygen contained in the weld metal.
検証試験２では、シールドガスに混合粉体を用いることでアークの安定度が向上し、アーク長を短くしても短絡が生じにくくなった。そこで、検証試験１の施行条件に比べて電圧を１Ｖ低減させた。これにより、図４に示すように、検証試験１の施工条件よりもビード幅が小さくなっていることが確認された。 In the verification test 2, the stability of the arc was improved by using the mixed powder as the shielding gas, and even if the arc length was shortened, short-circuiting was less likely to occur. Therefore, the voltage was reduced by 1 V compared to the enforcement condition of verification test 1. Thereby, as shown in FIG. 4, it was confirmed that the bead width is smaller than the construction condition of the verification test 1.
得られた結果をまとめると以下の通りである。
（１）シールドガス中の炭酸濃度とともに溶接金属中の酸素濃度は順調に減っており、本発明の溶接方法が溶接金属中の酸素量低減に有効であることがわかった。また、母材の表面の黒皮を剥離した場合、更に酸素濃度が低下することが示唆された。
（２）本発明の溶接方法は、溶け込み量も純アルゴンをシールドガスに用いた割には大きいことがわかった。また、粉体供給によりアーク長が詰まり、適正電圧が増加した。
（３）シールドガス中の炭素濃度の減少に伴い、表面のスラグが減少し、美しいビード外観が得られることがわかった。
The results obtained are summarized as follows.
(1) The oxygen concentration in the weld metal steadily decreases with the carbonic acid concentration in the shield gas, and it has been found that the welding method of the present invention is effective in reducing the amount of oxygen in the weld metal. Moreover, it was suggested that when the black skin on the surface of the base material was peeled off, the oxygen concentration further decreased.
(2) The welding method of the present invention was found to have a large amount of penetration even when pure argon was used as the shielding gas. Moreover, the arc length was clogged by the powder supply, and the appropriate voltage increased.
(3) As the carbon concentration in the shielding gas decreases, the slag on the surface decreases, and a beautiful bead appearance can be obtained.
１ 溶接ノズル
２ 溶接ワイヤ
３ 粉体溶接材料供給導管
４ シールドガス供給装置
５ 粉体溶接材料保管容器
６ 粉体溶接材料供給装置
７ 粉体溶接材料供給導管
８ 母材
１０ 溶接トーチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding nozzle 2 Welding wire 3 Powder welding material supply conduit 4 Shielding gas supply device 5 Powder welding material storage container 6 Powder welding material supply device 7 Powder welding material supply conduit 8 Base material 10 Welding torch
Claims (8)
アーク中に鉄を主成分とする粉体を供給しながらミグ溶接を行う、溶接方法。 A method of MIG welding an iron-based material using an inert gas as a shielding gas,
A welding method in which MIG welding is performed while supplying powder containing iron as a main component in the arc.
アーク中にフラックスを含む粉体を供給しながらミグ溶接を行う、溶接方法。 A method of MIG welding an iron-based material using an inert gas as a shielding gas,
A welding method in which MIG welding is performed while supplying powder containing flux into the arc.
アーク中に鉄を主成分とする粉体とフラックスを含む粉体との混合物を供給しながらミグ溶接を行う、溶接方法。 A method of MIG welding an iron-based material using an inert gas as a shielding gas,
A welding method in which MIG welding is performed while supplying a mixture of powder containing iron as a main component and powder containing flux in an arc.
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