JP2024078476A - ２重シールドティグ溶接方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】２重シールドティグ溶接方法において、母材の材質に応じてインナーガス及びアウターガスの流量を適正化して安定した溶接を行うこと。【解決手段】インナーガス７を噴出させるインナーノズル４及びアウターガス９を噴出させるアウターノズル５を備えた溶接トーチＷＴを使用し、溶接電流Ｉｗを通電して溶接する２重シールドティグ溶接方法において、炭素鋼溶接モード及びステンレス鋼溶接モードを備え、ステンレス鋼溶接モードが選択されたときは、炭素鋼溶接モードが選択されたときに比べて、アウターガス９とインナーガス７との流量差が小さくなるように設定する。【選択図】 図１
Description
本発明は、２重シールドティグ溶接方法に関するものである。
インナーガスを噴出させるインナーノズル及びアウターガスを噴出させるアウターノズルを備えた溶接トーチを使用し、溶接電流を通電して溶接する２重シールドティグ溶接方法が慣用されている（例えば、特許文献１参照）。インナーガス及びアウターガスとしては、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが使用される。
２重シールドティグ溶接方法では、通常の１重シールドティグ溶接方法に比べて深い溶け込みを得ることができるために、厚板溶接及び高速溶接を効率的に行うことができる。しかし、インナーガス及びアウターガスの流量が母材の材質に応じて適正でない場合には、安定した深い溶け込みを得ることができない。
そこで、本発明では、母材の材質に応じてインナーガス及びアウターガスの流量を適正化して安定した深い溶け込みを得ることができる２重シールドティグ溶接方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
インナーガスを噴出させるインナーノズル及びアウターガスを噴出させるアウターノズルを備えた溶接トーチを使用し、溶接電流を通電して溶接する２重シールドティグ溶接方法において、
炭素鋼溶接モード及びステンレス鋼溶接モードを備え、
前記ステンレス鋼溶接モードが選択されたときは、前記炭素鋼溶接モードが選択されたときに比べて、前記アウターガスと前記インナーガスとの流量差が小さくなるように設定する、
ことを特徴とする２重シールドティグ溶接方法である。
インナーガスを噴出させるインナーノズル及びアウターガスを噴出させるアウターノズルを備えた溶接トーチを使用し、溶接電流を通電して溶接する２重シールドティグ溶接方法において、
炭素鋼溶接モード及びステンレス鋼溶接モードを備え、
前記ステンレス鋼溶接モードが選択されたときは、前記炭素鋼溶接モードが選択されたときに比べて、前記アウターガスと前記インナーガスとの流量差が小さくなるように設定する、
ことを特徴とする２重シールドティグ溶接方法である。
請求項２の発明は、
アルミニウム溶接モードをさらに備え、
前記アルミニウム溶接モードが選択されたときは、前記炭素鋼溶接モードが選択されたときに比べて前記流量差が大きくなるように設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の２重シールドティグ溶接方法である。
アルミニウム溶接モードをさらに備え、
前記アルミニウム溶接モードが選択されたときは、前記炭素鋼溶接モードが選択されたときに比べて前記流量差が大きくなるように設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の２重シールドティグ溶接方法である。
請求項３の発明は、
前記ステンレス鋼溶接モードが選択されたときは、前記流量差が４ｌ／ｍｉｎ以下になるように設定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の２重シールドティグ溶接方法である。
前記ステンレス鋼溶接モードが選択されたときは、前記流量差が４ｌ／ｍｉｎ以下になるように設定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の２重シールドティグ溶接方法である。
本発明に係る２重シールドティグ溶接方法によれば、母材の材質に応じてインナーガス及びアウターガスの流量を適正化して安定した深い溶け込みを得ることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る２重シールドティグ溶接方法を実施するための溶接装置のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
溶接トーチＷＴは、主に電極１、それを取り囲むインナーノズル４及びそれを取り囲むアウターノズル５を備えている。電極１には、タングステン電極等が使用される。例えば、インナーノズル４の内径は５mm、であり、アウターノズル５の内径は１３mmである。
起動スイッチＯＮは、オン状態になるとＨｉｇｈレベルとなり、オフ状態になるとＬｏｗレベルになる起動信号Ｏｎを出力する。この起動スイッチＯＮは、溶接トーチＷＴに設けられたトーチスイッチである。また、溶接ロボットを使用する場合には、図示しないロボット制御装置から起動信号Ｏｎが出力される場合もある。
電流設定回路ＩＲは、予め定めた電流設定信号Ｉｒを出力する。
溶接モード選択回路ＭＳは、溶接作業者によって母材の材質に応じて選択されるスイッチであり、炭素鋼溶接モードが選択されると１となり、ステンレス鋼溶接モードが選択されると２となり、アルミニウム溶接モードが選択されると３となる溶接モード信号Ｍｓを出力する。
インナーガス流量設定回路ＦＩＲは、上記の電流設定信号Ｉｒを入力として電流設定信号Ｉｒ［Ａ］を予め定めたインナーガス流量設定関数に入力して算出された値をインナーガス流量設定信号Ｆir［l/min］として出力する。インナーガス設定関数の例を以下に示す。
Ｆir＝（Ｉｒ－７５）／５０＋３．５ （１）式
但し、７５≦Ｉｒ≦１５０の範囲であり、Ｉｒ＜７５の場合はＩｒ＝７５と同一値であり、Ｉｒ＞１５０の場合はＩｒ＝１５０と同一値である。
Ｆir＝（Ｉｒ－７５）／５０＋３．５ （１）式
但し、７５≦Ｉｒ≦１５０の範囲であり、Ｉｒ＜７５の場合はＩｒ＝７５と同一値であり、Ｉｒ＞１５０の場合はＩｒ＝１５０と同一値である。
インナーガス流量調整器ＣＩは、慣用されているマスフローコントローラ等であり、上記の起動信号Ｏｎ及び上記のインナーガス流量設定信号Ｆirを入力として、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルになると、インナーガスボンベ６からのインナーガス７の流量Ｆｉをインナーガス流量設定信号Ｆirによって定まる値に調整して噴出する。
アウターガス流量設定回路ＦＯＲは、上記のインナーガス流量設定信号Ｆir及び上記の溶接モード信号Ｍｓを入力として、両値を予め定めたアウターガス流量設定関数に入力して算出された値をアウターガス流量設定信号Ｆor［l/min］として出力する。アウターガス設定関数の例を以下に示す。
Ｍｓ＝１（炭素鋼溶接モード）のときはＦor＝Ｆir＋５ （２１）式
Ｍｓ＝２（ステンレス鋼溶接モード）のときはＦor＝Ｆir＋（０～４） （２２）式
Ｍｓ＝３（アルミニウム溶接モード）のときはＦor＝Ｆir＋７ （２３）式
Ｍｓ＝１（炭素鋼溶接モード）のときはＦor＝Ｆir＋５ （２１）式
Ｍｓ＝２（ステンレス鋼溶接モード）のときはＦor＝Ｆir＋（０～４） （２２）式
Ｍｓ＝３（アルミニウム溶接モード）のときはＦor＝Ｆir＋７ （２３）式
アウターガス流量調整器ＣＯは、慣用されているマスフローコントローラ等であり、上記の起動信号Ｏｎ及び上記のアウターガス流量設定信号Ｆorを入力として、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルになると、アウターガスボンベ８からのアウターガス９の流量Ｆｏをアウターガス流量設定信号Ｆorによって定まる値に調整して噴出する。
インナーノズル４の内側の通路をインナーガス７が流れる。また、インナーノズル４の外側とアウターノズル５の内側の通路をアウターガス９が流れる。インナーガス７及びアウターガス９にはアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが使用される。アーク３は、電極１が負極となり、母材２が正極となって発生する。
溶接電源ＰＳは、上記の起動信号Ｏｎ及び上記の電流設定信号Ｉｒを入力として、 起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルになると、電極１と母材２との間に高周波高電圧を印加し、アーク３が発生すると電流設定信号Ｉｒによって設定された溶接電流Ｉｗの出力を開始し、起動信号ＯｎがＬｏｗレベルになると溶接電流Ｉｗの出力を停止する。
以下、溶接を開始するときの手順について説明する。
（１）溶接作業者は、母材の材質に応じて溶接モード選択回路ＭＳの溶接モードを選択する。母材の材質が炭素鋼であるときは溶接モード信号Ｍｓ＝１を選択し、ステンレス鋼であるときは溶接モード信号Ｍｓ＝２を選択し、アルミニウムであるときは溶接モード信号Ｍｓ＝３を選択する。
（２）母材の板厚及び継手形状に応じて電流設定回路ＩＲによって電流設定信号Ｉｒを設定する。
（３）インナーガス流量設定回路ＦＩＲは、電流設定信号Ｉｒを入力とする（１）式のインナーガス流量設定関数によってインナーガス流量設定信号Ｆirを出力する。
（４）アウターガス流量設定回路ＦＯＲは、インナーガス流量設定信号Ｆir及び溶接モード信号Ｍｓを入力とする（２１）式～（２３）式のアウターガス流量設定関数によってアウターガス流量設定信号Ｆorを出力する。
（５）起動回路ＯＮをオン状態にすると、インナーガス流量調整器ＣＩによってインナーガス流量設定信号Ｆirによって設定された流量値のインナーガスが噴出し、アウターガス流量調整器ＣＯによってアウターガス流量設定信号Ｆorによって設定された流量値のアウターガスが噴出する。
（６）溶接電源ＰＳは、アークが発生すると溶接電流Ｉｗを出力し、溶接が開始する。
（１）溶接作業者は、母材の材質に応じて溶接モード選択回路ＭＳの溶接モードを選択する。母材の材質が炭素鋼であるときは溶接モード信号Ｍｓ＝１を選択し、ステンレス鋼であるときは溶接モード信号Ｍｓ＝２を選択し、アルミニウムであるときは溶接モード信号Ｍｓ＝３を選択する。
（２）母材の板厚及び継手形状に応じて電流設定回路ＩＲによって電流設定信号Ｉｒを設定する。
（３）インナーガス流量設定回路ＦＩＲは、電流設定信号Ｉｒを入力とする（１）式のインナーガス流量設定関数によってインナーガス流量設定信号Ｆirを出力する。
（４）アウターガス流量設定回路ＦＯＲは、インナーガス流量設定信号Ｆir及び溶接モード信号Ｍｓを入力とする（２１）式～（２３）式のアウターガス流量設定関数によってアウターガス流量設定信号Ｆorを出力する。
（５）起動回路ＯＮをオン状態にすると、インナーガス流量調整器ＣＩによってインナーガス流量設定信号Ｆirによって設定された流量値のインナーガスが噴出し、アウターガス流量調整器ＣＯによってアウターガス流量設定信号Ｆorによって設定された流量値のアウターガスが噴出する。
（６）溶接電源ＰＳは、アークが発生すると溶接電流Ｉｗを出力し、溶接が開始する。
以下、本実施の形態の作用効果について説明する。
上述した本実施の形態によれば、炭素鋼溶接モード及びステンレス鋼溶接モードを備え、ステンレス鋼溶接モードが選択されたときは、炭素鋼溶接モードが選択されたときに比べて、アウターガスとインナーガスとの流量差が小さくなるように設定する。母材の材質がステンレス鋼であるときに、流量差を炭素鋼と同じ値にすると、溶け込みが浅くなる傾向がある。したがって、ステンレス鋼のときは、流量差を炭素鋼のときよりも小さくなるように設定する必要がある。このようにすると、ステンレス鋼のときに安定した深い溶け込みを得ることができる。
上述した本実施の形態によれば、炭素鋼溶接モード及びステンレス鋼溶接モードを備え、ステンレス鋼溶接モードが選択されたときは、炭素鋼溶接モードが選択されたときに比べて、アウターガスとインナーガスとの流量差が小さくなるように設定する。母材の材質がステンレス鋼であるときに、流量差を炭素鋼と同じ値にすると、溶け込みが浅くなる傾向がある。したがって、ステンレス鋼のときは、流量差を炭素鋼のときよりも小さくなるように設定する必要がある。このようにすると、ステンレス鋼のときに安定した深い溶け込みを得ることができる。
さらに好ましくは、本実施の形態によれば、アルミニウム溶接モードをさらに備え、アルミニウム溶接モードが選択されたときは、炭素鋼溶接モードが選択されたときに比べて、アウターガスとインナーガスとの流量差が大きくなるように設定する。母材の材質がアルミニウムであるときに、流量差を炭素鋼と同じ値にすると、溶け込みが浅くなる傾向がある。したがって、アルミニウムのときは、流量差を炭素鋼のときよりも大きくなるように設定する必要がある。このようにすると、アルミニウムのときに安定した深い溶け込みを得ることができる。
さらに好ましくは、本実施の形態によれば、ステンレス鋼溶接モードが選択されたときは、前記流量差が４ｌ／ｍｉｎ以下になるように設定する。母材の材質がステンレス鋼のときに、流量差を０～４l/minの範囲に設定すれば、安定した深い溶け込みを得ることができる。この範囲を外れると溶け込みは浅くなる。
１ 電極
２ 母材
３ アーク
４ インナーノズル
５ アウターノズル
６ インナーガスボンベ
７ インナーガス
８ アウターガスボンベ
９ アウターガス
ＣＩ インナーガス流量調整器
ＣＯ アウターガス流量調整器
Ｆｉ インナーガス流量
ＦＩＲ インナーガス流量設定回路
Ｆir インナーガス流量設定信号
Ｆｏ アウターガス流量
ＦＯＲ アウターガス流量設定回路
Ｆor アウターガス流量設定信号
ＩＲ 電流設定回路
Ｉｒ 電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＭＳ 溶接モード選択回路
Ｍｓ 溶接モード信号
ＯＮ 起動回路
Ｏｎ 起動信号
ＰＳ 溶接電源
ＷＴ 溶接トーチ
２ 母材
３ アーク
４ インナーノズル
５ アウターノズル
６ インナーガスボンベ
７ インナーガス
８ アウターガスボンベ
９ アウターガス
ＣＩ インナーガス流量調整器
ＣＯ アウターガス流量調整器
Ｆｉ インナーガス流量
ＦＩＲ インナーガス流量設定回路
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ＦＯＲ アウターガス流量設定回路
Ｆor アウターガス流量設定信号
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Ｉｒ 電流設定信号
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ＭＳ 溶接モード選択回路
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Ｏｎ 起動信号
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ＷＴ 溶接トーチ
Claims (3)
- インナーガスを噴出させるインナーノズル及びアウターガスを噴出させるアウターノズルを備えた溶接トーチを使用し、溶接電流を通電して溶接する２重シールドティグ溶接方法において、
炭素鋼溶接モード及びステンレス鋼溶接モードを備え、
前記ステンレス鋼溶接モードが選択されたときは、前記炭素鋼溶接モードが選択されたときに比べて、前記アウターガスと前記インナーガスとの流量差が小さくなるように設定する、
ことを特徴とする２重シールドティグ溶接方法。 - アルミニウム溶接モードをさらに備え、
前記アルミニウム溶接モードが選択されたときは、前記炭素鋼溶接モードが選択されたときに比べて前記流量差が大きくなるように設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の２重シールドティグ溶接方法。 - 前記ステンレス鋼溶接モードが選択されたときは、前記流量差が４ｌ／ｍｉｎ以下になるように設定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の２重シールドティグ溶接方法。
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