JP2871404B2 - 複合熱源溶接製管方法 - Google Patents
複合熱源溶接製管方法Info
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- JP2871404B2 JP2871404B2 JP5172454A JP17245493A JP2871404B2 JP 2871404 B2 JP2871404 B2 JP 2871404B2 JP 5172454 A JP5172454 A JP 5172454A JP 17245493 A JP17245493 A JP 17245493A JP 2871404 B2 JP2871404 B2 JP 2871404B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
- B23K26/26—Seam welding of rectilinear seams
- B23K26/262—Seam welding of rectilinear seams of longitudinal seams of tubes
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気的エネルギーによ
り加熱して衝合圧接する方法と、圧接部を溶融溶接する
方法とを組合わせた複合熱源により溶接製管する方法に
関する。
り加熱して衝合圧接する方法と、圧接部を溶融溶接する
方法とを組合わせた複合熱源により溶接製管する方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】溶接管を製造するための溶接方法は、Ｔ
ＩＧ溶接に代表される溶融溶接方法と、ＥＲＷ（電縫溶
接）に代表される圧接方法とに大別される。ＴＩＧ溶接
のようなアーク溶接方法は溶接欠陥が発生し難く、溶接
部分の溶接品質に優れている利点があるが、反面、溶融
速度が遅く、生産性に劣る。一方、ＥＲＷは溶融溶接方
法とは逆に、溶接速度が速く生産性には優れているが、
ペネトレータのような溶接欠陥が発生し易く、高級管に
は使用できない。
ＩＧ溶接に代表される溶融溶接方法と、ＥＲＷ（電縫溶
接）に代表される圧接方法とに大別される。ＴＩＧ溶接
のようなアーク溶接方法は溶接欠陥が発生し難く、溶接
部分の溶接品質に優れている利点があるが、反面、溶融
速度が遅く、生産性に劣る。一方、ＥＲＷは溶融溶接方
法とは逆に、溶接速度が速く生産性には優れているが、
ペネトレータのような溶接欠陥が発生し易く、高級管に
は使用できない。
【０００３】そこで、ＥＲＷと同程度の速い速度で、Ｔ
ＩＧ溶接と同等の優れた溶接性能を有する溶接管を製造
する方法が開発され、ステンレス溶接管を対象に実用化
されている。この方法は、溶接熱源としてレーザビーム
又はプラズマが使用される。この溶接方法は溶融溶接で
あるために欠陥が発生し難く、また上述したアーク溶接
のような溶融溶接方法と比較して熱源のエネルギ密度が
高いので溶接部分への溶け込みが深く、総入熱量が少な
い。これにより、高速溶接が可能であり、溶接部分の溶
接品質も良好である。
ＩＧ溶接と同等の優れた溶接性能を有する溶接管を製造
する方法が開発され、ステンレス溶接管を対象に実用化
されている。この方法は、溶接熱源としてレーザビーム
又はプラズマが使用される。この溶接方法は溶融溶接で
あるために欠陥が発生し難く、また上述したアーク溶接
のような溶融溶接方法と比較して熱源のエネルギ密度が
高いので溶接部分への溶け込みが深く、総入熱量が少な
い。これにより、高速溶接が可能であり、溶接部分の溶
接品質も良好である。
【０００４】この高速化をさらに高めるために、本出願
人は、高周波により金属帯を加熱した後、レーザビーム
又はプラズマを照射して溶融溶接を行う方法を提案し
（特開平２−70379 号公報）、既に実用技術として報告
している（ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ，Vol.４，1991, P.57，
P.579）。この溶接方法により、レーザ溶接又はプラズ
マ溶接単独の場合と比較して２倍以上の溶接速度で製管
できる。
人は、高周波により金属帯を加熱した後、レーザビーム
又はプラズマを照射して溶融溶接を行う方法を提案し
（特開平２−70379 号公報）、既に実用技術として報告
している（ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ，Vol.４，1991, P.57，
P.579）。この溶接方法により、レーザ溶接又はプラズ
マ溶接単独の場合と比較して２倍以上の溶接速度で製管
できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図２は、上述の溶接方
法を用いて溶接管を製造する状態を示す模式的斜視図で
ある。図中７は金属帯であり、両側に配された図示しな
い各種ロール成形スタンドにより搬送され、溶接端面
８，８を対向させて断面円形のオープンパイプに曲成さ
れる。金属帯７の両側には、金属帯７の溶接端面８，８
を衝合させるべく側圧を与えるスクイズロール１，１が
対をなして配設されている。スクイズロール１，１の搬
送方向の上流側には、金属帯７の溶接端面８，８近傍に
給電端子２，２が配されている。そして、図示しない高
周波予熱装置から高周波電流を給電端子２，２へ供給
し、両溶接端面８，８が衝合する衝合点９を経由して溶
接端面８，８へ与えられ加熱されるようになっている。
法を用いて溶接管を製造する状態を示す模式的斜視図で
ある。図中７は金属帯であり、両側に配された図示しな
い各種ロール成形スタンドにより搬送され、溶接端面
８，８を対向させて断面円形のオープンパイプに曲成さ
れる。金属帯７の両側には、金属帯７の溶接端面８，８
を衝合させるべく側圧を与えるスクイズロール１，１が
対をなして配設されている。スクイズロール１，１の搬
送方向の上流側には、金属帯７の溶接端面８，８近傍に
給電端子２，２が配されている。そして、図示しない高
周波予熱装置から高周波電流を給電端子２，２へ供給
し、両溶接端面８，８が衝合する衝合点９を経由して溶
接端面８，８へ与えられ加熱されるようになっている。
【０００６】一方、対をなすスクイズロール１，１の間
に図示しないレーザビームトーチが配設されており、高
周波予熱された溶接端面８，８をスクイズロール１，１
により圧接し、衝合せしめた部分にレーザビーム３を照
射する。これにより金属帯７の溶接端面が溶融され、溶
接管が製造される。
に図示しないレーザビームトーチが配設されており、高
周波予熱された溶接端面８，８をスクイズロール１，１
により圧接し、衝合せしめた部分にレーザビーム３を照
射する。これにより金属帯７の溶接端面が溶融され、溶
接管が製造される。
【０００７】以上の如き方法においては、高周波電流は
衝合点９を経由して両溶接端面８，８に供給されてお
り、衝合点９はレーザビーム３が照射される位置よりも
上流側に位置している。図３は、図２の III−III 線か
ら見た模式的断面図である。図に示すように、スクイズ
ロール１，１により圧接された圧接部Ｓが変形し、肉厚
が厚くなっている。これは、金属帯７の溶接端面８，８
が加熱され始めて、その剛性が低下し、スクイズロール
１，１と金属帯７との力の均衡が崩れて、溶接端面が互
いに圧縮し合う方向、即ちアプセット量が増加する方向
に金属帯７が変形するためである。
衝合点９を経由して両溶接端面８，８に供給されてお
り、衝合点９はレーザビーム３が照射される位置よりも
上流側に位置している。図３は、図２の III−III 線か
ら見た模式的断面図である。図に示すように、スクイズ
ロール１，１により圧接された圧接部Ｓが変形し、肉厚
が厚くなっている。これは、金属帯７の溶接端面８，８
が加熱され始めて、その剛性が低下し、スクイズロール
１，１と金属帯７との力の均衡が崩れて、溶接端面が互
いに圧縮し合う方向、即ちアプセット量が増加する方向
に金属帯７が変形するためである。
【０００８】図４は、金属帯の溶接端面温度とアプセッ
ト量との関係を示したグラフであり、縦軸はアプセット
量を、横軸は溶接端面温度を表している。溶接開始に先
立つ常温時に、定常溶接時での適正アプセット量（グラ
フ中ｃ）を設定した場合は、溶接端面温度が上昇すると
共にアプセット量が増加するために、定常溶接時には適
正アプセット量を遙かに超えたアプセット量（グラフ中
ｄ）が与えられ、圧接部Ｓが変形し肉厚が厚くなる。こ
のことから、定常溶接時に適正アプセット量（グラフ中
ａ）を与えるためには、温度上昇によるアプセット量の
増加分を見込み、小さいアプセット量（グラフ中ｂ）で
加熱を開始すべきであると考えられる。しかしながら、
この考えに従いアプセット量を小さくして溶接を開始し
た場合は、両溶接端面間の圧接力が弱いために、抵抗方
式の高周波加熱の場合では溶接端面が加熱されず、ま
た、誘導方式の高周波加熱の場合でも加熱効率が低く、
溶接のための十分な予熱が行えないという問題があっ
た。
ト量との関係を示したグラフであり、縦軸はアプセット
量を、横軸は溶接端面温度を表している。溶接開始に先
立つ常温時に、定常溶接時での適正アプセット量（グラ
フ中ｃ）を設定した場合は、溶接端面温度が上昇すると
共にアプセット量が増加するために、定常溶接時には適
正アプセット量を遙かに超えたアプセット量（グラフ中
ｄ）が与えられ、圧接部Ｓが変形し肉厚が厚くなる。こ
のことから、定常溶接時に適正アプセット量（グラフ中
ａ）を与えるためには、温度上昇によるアプセット量の
増加分を見込み、小さいアプセット量（グラフ中ｂ）で
加熱を開始すべきであると考えられる。しかしながら、
この考えに従いアプセット量を小さくして溶接を開始し
た場合は、両溶接端面間の圧接力が弱いために、抵抗方
式の高周波加熱の場合では溶接端面が加熱されず、ま
た、誘導方式の高周波加熱の場合でも加熱効率が低く、
溶接のための十分な予熱が行えないという問題があっ
た。
【０００９】図５は、適正溶接温度時のアプセット量と
圧接部の肉厚との関係を示したグラフである。横軸はア
プセット量を表し、縦軸は肉厚増加率を表している。こ
の結果は、低炭素鋼を接触式高周波予熱装置で温度1100
℃に加熱し、最大出力21ｋＷの炭酸ガスレーザで溶融し
溶接した場合の製管の圧接部の肉厚を測定した結果であ
る。ここで、圧接部の肉厚増加率δは、常温時の肉厚を
ｔ0 ，溶接後の肉厚をｔ1 としたとき、 肉厚増加率δ＝（ｔ1 −ｔ0 ）／ｔ0 × 100 （％） で表される。グラフから明らかなように、アプセット量
が増加すると肉厚増加率が増加することが判る。なお、
ここで溶接温度とは、予熱された圧接部を溶融した直後
の温度のことである。
圧接部の肉厚との関係を示したグラフである。横軸はア
プセット量を表し、縦軸は肉厚増加率を表している。こ
の結果は、低炭素鋼を接触式高周波予熱装置で温度1100
℃に加熱し、最大出力21ｋＷの炭酸ガスレーザで溶融し
溶接した場合の製管の圧接部の肉厚を測定した結果であ
る。ここで、圧接部の肉厚増加率δは、常温時の肉厚を
ｔ0 ，溶接後の肉厚をｔ1 としたとき、 肉厚増加率δ＝（ｔ1 −ｔ0 ）／ｔ0 × 100 （％） で表される。グラフから明らかなように、アプセット量
が増加すると肉厚増加率が増加することが判る。なお、
ここで溶接温度とは、予熱された圧接部を溶融した直後
の温度のことである。
【００１０】以上の如く、複合熱源溶接製管は金属帯の
温度上昇により、圧接部Ｓの肉厚が増加する。例えばＥ
ＲＷ単独で溶接を行う場合は、圧接部が変形して肉厚が
厚くなったとしても、スクイズロール１，１に付設され
た切削部材により変形した部分を取り除き、溶接ライン
外へ排出するので問題はないが、高周波予熱を行い衝合
された端面を溶融溶接する複合熱源溶接の方法では、変
形した部分を取り除かずにレーザビームを照射するため
に、肉厚が厚い端面を十分に溶融することができない。
このため、大容量の溶融装置を用いるか、又は溶接速度
を遅くする必要があるという問題があった。
温度上昇により、圧接部Ｓの肉厚が増加する。例えばＥ
ＲＷ単独で溶接を行う場合は、圧接部が変形して肉厚が
厚くなったとしても、スクイズロール１，１に付設され
た切削部材により変形した部分を取り除き、溶接ライン
外へ排出するので問題はないが、高周波予熱を行い衝合
された端面を溶融溶接する複合熱源溶接の方法では、変
形した部分を取り除かずにレーザビームを照射するため
に、肉厚が厚い端面を十分に溶融することができない。
このため、大容量の溶融装置を用いるか、又は溶接速度
を遅くする必要があるという問題があった。
【００１１】この問題を解決するために、例えば‘溶接
学会論文集 1992 vol.10 No.2ｐ223-228 ’に、特定
の方向に巻回された高周波コイルを用いて、金属帯の両
溶接端面を衝合させることなく加熱させる方法が掲載さ
れている。この方法では、例えば双節コイルのような正
逆両方向に巻回されたコイルを用いて金属帯の端面を加
熱しており、金属帯のコイルが巻回された領域のみに電
流が供給されるので、両溶接端面を衝合させることなく
加熱することができる。この方法により、衝合していな
い両端面にレーザビームを照射し接合することが可能と
なり、溶融すべき部分の肉厚増加は防止される。しかし
ながら、この方法では両端面の周方向に広い領域まで加
熱されるために加熱効率が低く、ＥＲＷと比較して金属
帯の搬送速度を低速にする必要がある。
学会論文集 1992 vol.10 No.2ｐ223-228 ’に、特定
の方向に巻回された高周波コイルを用いて、金属帯の両
溶接端面を衝合させることなく加熱させる方法が掲載さ
れている。この方法では、例えば双節コイルのような正
逆両方向に巻回されたコイルを用いて金属帯の端面を加
熱しており、金属帯のコイルが巻回された領域のみに電
流が供給されるので、両溶接端面を衝合させることなく
加熱することができる。この方法により、衝合していな
い両端面にレーザビームを照射し接合することが可能と
なり、溶融すべき部分の肉厚増加は防止される。しかし
ながら、この方法では両端面の周方向に広い領域まで加
熱されるために加熱効率が低く、ＥＲＷと比較して金属
帯の搬送速度を低速にする必要がある。
【００１２】また、通常のＥＲＷに用いられる高周波コ
イルを使用して、金属帯の両溶接端面を衝合させること
なく加熱させた場合は、溶融溶接で両端面を接合せしめ
る際に、接合部分で誘導磁界が発生して磁気吹きが生じ
るという問題があった。
イルを使用して、金属帯の両溶接端面を衝合させること
なく加熱させた場合は、溶融溶接で両端面を接合せしめ
る際に、接合部分で誘導磁界が発生して磁気吹きが生じ
るという問題があった。
【００１３】また、溶接初期段階の温度上昇による圧接
部の肉厚増加を防止する方法として、スクイズロール装
置のミル剛性を高くすることが考えられる。これは、金
属帯が加熱されてその剛性が低下した場合でも、スクイ
ズロール１，１の上フランジの位置が変動しない程度
の、即ちスクイズロール１，１の圧接部Ｓへの圧接力が
変動しない程度のミル剛性を有するスクイズロール装置
を用いる方法であり、これにより溶接端面を加熱しても
アプセット量が増加することはなく、圧接部Ｓの肉厚増
加は防止される。しかしながら、スクイズロール装置の
ミル剛性を高めることは設備上の制約を受けて困難であ
り、また、金属帯の剛性の変化又は高周波加熱温度の変
動に対して、金属帯の端面衝合点位置を一定に維持する
ためには、スクイズロール装置のミル剛性は低いほうが
望ましいことが特開昭61−126980号公報に開示されてい
る。これらのことから、スクイズロール装置のミル剛性
を高める方法は実用的ではないという問題があった。
部の肉厚増加を防止する方法として、スクイズロール装
置のミル剛性を高くすることが考えられる。これは、金
属帯が加熱されてその剛性が低下した場合でも、スクイ
ズロール１，１の上フランジの位置が変動しない程度
の、即ちスクイズロール１，１の圧接部Ｓへの圧接力が
変動しない程度のミル剛性を有するスクイズロール装置
を用いる方法であり、これにより溶接端面を加熱しても
アプセット量が増加することはなく、圧接部Ｓの肉厚増
加は防止される。しかしながら、スクイズロール装置の
ミル剛性を高めることは設備上の制約を受けて困難であ
り、また、金属帯の剛性の変化又は高周波加熱温度の変
動に対して、金属帯の端面衝合点位置を一定に維持する
ためには、スクイズロール装置のミル剛性は低いほうが
望ましいことが特開昭61−126980号公報に開示されてい
る。これらのことから、スクイズロール装置のミル剛性
を高める方法は実用的ではないという問題があった。
【００１４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、金属帯への第１及び第２の加熱による溶融温
度が所定温度に達するまでの溶接初期段階で、所定のア
プセット量を金属帯に与えるべくロール間ギャップを調
整することにより、金属帯の圧接部の肉厚増加を防止す
る複合熱源溶接製管方法を提供することを目的とする。
のであり、金属帯への第１及び第２の加熱による溶融温
度が所定温度に達するまでの溶接初期段階で、所定のア
プセット量を金属帯に与えるべくロール間ギャップを調
整することにより、金属帯の圧接部の肉厚増加を防止す
る複合熱源溶接製管方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る複合熱源溶
接製管方法は、フィンパスロールを含むロール群により
金属帯を幅方向の両端面が相対向するオープンパイプに
成形し、電気的エネルギーにより両端面に第１の加熱を
施したのち、スクイズロールにより前記金属帯にアプセ
ットを与えて前記両端面を圧接しつつ、圧接部に第２の
加熱を施して溶融する複合熱源溶接製管方法において、
溶融温度が所定温度に達するまでは、第１アプセット量
を前記金属帯に与えるべく、前記スクイズロール及び／
又はフィンパスロールのロール間ギャップを調整し、溶
融温度が所定温度に達してからは、第１アプセット量以
下の第２アプセット量を前記金属帯に与えることを特徴
とする。
接製管方法は、フィンパスロールを含むロール群により
金属帯を幅方向の両端面が相対向するオープンパイプに
成形し、電気的エネルギーにより両端面に第１の加熱を
施したのち、スクイズロールにより前記金属帯にアプセ
ットを与えて前記両端面を圧接しつつ、圧接部に第２の
加熱を施して溶融する複合熱源溶接製管方法において、
溶融温度が所定温度に達するまでは、第１アプセット量
を前記金属帯に与えるべく、前記スクイズロール及び／
又はフィンパスロールのロール間ギャップを調整し、溶
融温度が所定温度に達してからは、第１アプセット量以
下の第２アプセット量を前記金属帯に与えることを特徴
とする。
【００１６】
【作用】本発明の複合熱源溶接製管方法では、溶融温度
が所定温度に達するまでの溶接初期期間は、ロール間ギ
ャップを調整している。これにより、金属帯の温度上昇
の際の両端面の剛性が低下してロール間ギャップが狭く
なる即ちアプセット量が増加することを防止し、圧接部
の肉厚を一定に保つ。そして、溶融温度が所定温度に達
してからの定常溶接期間は、両端面の温度変化は生じな
いのでこの調整を終了し、第２アプセット量を与えるロ
ール間ギャップで金属帯を溶接する。第２アプセット量
は定常溶接期間に必要最小限のアプセット量であり、溶
接初期期間には、前記電気的エネルギーのための電流回
路保持に必要なアプセット量を必要とするために、第１
アプセット量は第２アプセット量以上を必要とする。こ
の第１アプセット量は、製管の外径，肉厚及び材質等に
より決定される。
が所定温度に達するまでの溶接初期期間は、ロール間ギ
ャップを調整している。これにより、金属帯の温度上昇
の際の両端面の剛性が低下してロール間ギャップが狭く
なる即ちアプセット量が増加することを防止し、圧接部
の肉厚を一定に保つ。そして、溶融温度が所定温度に達
してからの定常溶接期間は、両端面の温度変化は生じな
いのでこの調整を終了し、第２アプセット量を与えるロ
ール間ギャップで金属帯を溶接する。第２アプセット量
は定常溶接期間に必要最小限のアプセット量であり、溶
接初期期間には、前記電気的エネルギーのための電流回
路保持に必要なアプセット量を必要とするために、第１
アプセット量は第２アプセット量以上を必要とする。こ
の第１アプセット量は、製管の外径，肉厚及び材質等に
より決定される。
【００１７】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は、本発明の製管方法により
溶接管を製造する場合の実施状態を示す模式的斜視図で
ある。図中７は金属帯であり、両側に配された図示しな
い各種ロール成形スタンドにより成形搬送され、フィン
パスロール１１，１１により溶接端面８，８が対向する
断面円形のオープンパイプに曲成される。フィンパスロ
ール１１，１１の搬送下流側の金属帯７の両側にはスク
イズロール１，１が対をなして夫々配設されており、ス
クイズロール１，１が金属帯７に側圧を与えて溶接端面
８，８を圧接するようになっている。
き具体的に説明する。図１は、本発明の製管方法により
溶接管を製造する場合の実施状態を示す模式的斜視図で
ある。図中７は金属帯であり、両側に配された図示しな
い各種ロール成形スタンドにより成形搬送され、フィン
パスロール１１，１１により溶接端面８，８が対向する
断面円形のオープンパイプに曲成される。フィンパスロ
ール１１，１１の搬送下流側の金属帯７の両側にはスク
イズロール１，１が対をなして夫々配設されており、ス
クイズロール１，１が金属帯７に側圧を与えて溶接端面
８，８を圧接するようになっている。
【００１８】スクイズロール１，１の上流側には、金属
帯７の溶接端面８，８近傍に前記第１の加熱を行う給電
端子２，２が配され、図示しない高周波発振機から高周
波電流が給電端子２，２へ供給される。これにより、高
周波電流が両溶接端面８，８が衝合する衝合点９を経由
して溶接端面８，８へ供給され、溶接端面８，８を加熱
するようになっている。
帯７の溶接端面８，８近傍に前記第１の加熱を行う給電
端子２，２が配され、図示しない高周波発振機から高周
波電流が給電端子２，２へ供給される。これにより、高
周波電流が両溶接端面８，８が衝合する衝合点９を経由
して溶接端面８，８へ供給され、溶接端面８，８を加熱
するようになっている。
【００１９】また、対をなすスクイズロール１，１の間
では、前記第２の加熱を行うレーザビームトーチ（図示
せず）からレーザビーム３が出射され、スクイズロール
１，１により圧接された圧接部に照射される。これによ
り圧接部が溶融され、溶接管が製造される。そして、ス
クイズロール１，１出側には２色温度計１０が配設さ
れ、溶融温度を測定する。この溶融温度は後述する制御
部６へ入力されるようになっている。
では、前記第２の加熱を行うレーザビームトーチ（図示
せず）からレーザビーム３が出射され、スクイズロール
１，１により圧接された圧接部に照射される。これによ
り圧接部が溶融され、溶接管が製造される。そして、ス
クイズロール１，１出側には２色温度計１０が配設さ
れ、溶融温度を測定する。この溶融温度は後述する制御
部６へ入力されるようになっている。
【００２０】そして、一方のスクイズロール１には渦流
式のギャップセンサ４が取り付けられており、ギャップ
センサ４はスクイズロール１の上フランジの位置の変化
を検出し、制御部６へ信号を入力する。制御部６では、
金属帯７が常温の際にスクイズロール１，１の入側での
周長及び出側での周長の実測データが予め入力されてお
り、その差分であるアプセット量Ｕ0 が算出される。そ
して、ギャップセンサ４から入力された信号により、ス
クイズロール１の位置の変化量Δｍを求めて、加熱溶接
中のアプセット量Ｕを、 Ｕ＝Ｕ0 ＋２×Δｍ として算出する。そして、２色温度計１０で測定された
溶融温度が所定温度に達するまでの溶接初期期間では、
このアプセット量Ｕが一定となすべき信号をステッピン
グモータ５へ出力する。
式のギャップセンサ４が取り付けられており、ギャップ
センサ４はスクイズロール１の上フランジの位置の変化
を検出し、制御部６へ信号を入力する。制御部６では、
金属帯７が常温の際にスクイズロール１，１の入側での
周長及び出側での周長の実測データが予め入力されてお
り、その差分であるアプセット量Ｕ0 が算出される。そ
して、ギャップセンサ４から入力された信号により、ス
クイズロール１の位置の変化量Δｍを求めて、加熱溶接
中のアプセット量Ｕを、 Ｕ＝Ｕ0 ＋２×Δｍ として算出する。そして、２色温度計１０で測定された
溶融温度が所定温度に達するまでの溶接初期期間では、
このアプセット量Ｕが一定となすべき信号をステッピン
グモータ５へ出力する。
【００２１】ステッピングモータ５は、スクイズロール
１に連結された移動機構１ａに取り付けられており、制
御部６から入力された信号に応じてスクイズロール１を
移動せしめるようになっている。なお、移動機構１ａ
は、一対のスクイズロール１，１をミルセンターに対し
て同期接離動作するように構成されている。
１に連結された移動機構１ａに取り付けられており、制
御部６から入力された信号に応じてスクイズロール１を
移動せしめるようになっている。なお、移動機構１ａ
は、一対のスクイズロール１，１をミルセンターに対し
て同期接離動作するように構成されている。
【００２２】以上の如き構成の溶接装置を用いて金属帯
７を溶接製管する場合は、まず、金属帯７に前記第１の
アプセット量を与えるように、スクイズロール１，１の
ロール間ギャップを設定する。第１のアプセット量は、
前記第２アプセット量即ち定常溶接時の最小限アプセッ
ト量以上を必要とし、これは、第２アプセット量で溶接
開始した場合には、金属帯の両端面の温度が低いために
両端面間への圧接力が弱まり、電流回路を保持できず電
気的エネルギーによる加熱が行えないことがあるからで
ある。第１のアプセット量は、製管の外径，肉厚及び材
質等によって異なり、給電端子２，２へ供給された電流
と電圧との比を測定することにより求める。
７を溶接製管する場合は、まず、金属帯７に前記第１の
アプセット量を与えるように、スクイズロール１，１の
ロール間ギャップを設定する。第１のアプセット量は、
前記第２アプセット量即ち定常溶接時の最小限アプセッ
ト量以上を必要とし、これは、第２アプセット量で溶接
開始した場合には、金属帯の両端面の温度が低いために
両端面間への圧接力が弱まり、電流回路を保持できず電
気的エネルギーによる加熱が行えないことがあるからで
ある。第１のアプセット量は、製管の外径，肉厚及び材
質等によって異なり、給電端子２，２へ供給された電流
と電圧との比を測定することにより求める。
【００２３】スクイズロール１，１が金属帯７に与える
側圧は、金属帯７の温度により変化する。これにより、
溶接初期段階では、温度上昇に伴い金属帯７の溶接端面
８，８の剛性が低下し、スクイズロール１，１の上フラ
ンジの位置はミルセンター側へ移動せしめられる。この
スクイズロール１，１の位置の変化がギャップセンサ４
で検出され、制御部６がギャップセンサ４からの信号に
応じて、スクイズロール１，１の上フランジの位置を一
定とすべく移動機構１ａを移動せしめる。このようにし
て、金属帯７のアプセット量を一定にしつつ圧接部にレ
ーザビーム３を照射して、溶接初期期間における溶接製
管が行われる。
側圧は、金属帯７の温度により変化する。これにより、
溶接初期段階では、温度上昇に伴い金属帯７の溶接端面
８，８の剛性が低下し、スクイズロール１，１の上フラ
ンジの位置はミルセンター側へ移動せしめられる。この
スクイズロール１，１の位置の変化がギャップセンサ４
で検出され、制御部６がギャップセンサ４からの信号に
応じて、スクイズロール１，１の上フランジの位置を一
定とすべく移動機構１ａを移動せしめる。このようにし
て、金属帯７のアプセット量を一定にしつつ圧接部にレ
ーザビーム３を照射して、溶接初期期間における溶接製
管が行われる。
【００２４】このように、溶融温度によりアプセット量
を調整することは、スクイズロール装置のミル剛性を高
めた場合と同じ状態であるために、アプセット量調整後
の制御の継続は、端面衝合点位置を一定にするためには
望ましくない（特開昭61−126980号公報）。このため
に、スクイズロール１，１出側に配設された２色温度計
１０により、溶融温度が適正値に至ったと判断されたと
きに、ギャップセンサ４及び制御部６による上述の如き
制御を終了させる。このとき、制御部６で算出されるア
プセット量Ｕが第２アプセット量になるように、スクイ
ズロール１，１のロール間ギャップを調整する。第２ア
プセット量は、定常溶接時における最小限アプセット量
であり、アプセット量の変更に伴い圧接部の肉厚が変化
し、これに伴って溶融温度も変化するために、溶融温度
が所定温度になる時点で第２アプセット量の調整を完了
させる。そして、以後、第２アプセット量にて溶接製管
を行う。
を調整することは、スクイズロール装置のミル剛性を高
めた場合と同じ状態であるために、アプセット量調整後
の制御の継続は、端面衝合点位置を一定にするためには
望ましくない（特開昭61−126980号公報）。このため
に、スクイズロール１，１出側に配設された２色温度計
１０により、溶融温度が適正値に至ったと判断されたと
きに、ギャップセンサ４及び制御部６による上述の如き
制御を終了させる。このとき、制御部６で算出されるア
プセット量Ｕが第２アプセット量になるように、スクイ
ズロール１，１のロール間ギャップを調整する。第２ア
プセット量は、定常溶接時における最小限アプセット量
であり、アプセット量の変更に伴い圧接部の肉厚が変化
し、これに伴って溶融温度も変化するために、溶融温度
が所定温度になる時点で第２アプセット量の調整を完了
させる。そして、以後、第２アプセット量にて溶接製管
を行う。
【００２５】次に、上述の方法により、レーザの出力値
を変化させて溶接した製管の圧接部の肉厚測定し、品質
を検討した。そして、従来例として常温で高周波加熱が
可能な程度にスクイズロール間ギャップを固定設定した
場合の溶接製管と比較した。以下にその結果を示す。
を変化させて溶接した製管の圧接部の肉厚測定し、品質
を検討した。そして、従来例として常温で高周波加熱が
可能な程度にスクイズロール間ギャップを固定設定した
場合の溶接製管と比較した。以下にその結果を示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】表１は本実施例及び従来例の金属帯，装
置，予熱温度及び溶接速度等の条件でを示し、表２は結
果を示している。表２から判るように、圧接部の肉厚
は、従来例に比較して本実施例では薄く、ばらつきが少
ない。また、従来例の場合は圧接部の肉厚が増加し、レ
ーザ出力18ｋＷ以上の出力のみ溶接可能な状態であった
が、本実施例では圧接部の肉厚がほとんど増加しないの
で、レーザ出力15ｋＷで十分な品質の製管を製造するこ
とができた。
置，予熱温度及び溶接速度等の条件でを示し、表２は結
果を示している。表２から判るように、圧接部の肉厚
は、従来例に比較して本実施例では薄く、ばらつきが少
ない。また、従来例の場合は圧接部の肉厚が増加し、レ
ーザ出力18ｋＷ以上の出力のみ溶接可能な状態であった
が、本実施例では圧接部の肉厚がほとんど増加しないの
で、レーザ出力15ｋＷで十分な品質の製管を製造するこ
とができた。
【００２９】このように、本実施例では高周波予熱後の
レーザの必要入熱量を従来よりも低減させることができ
るので、装置能力を小さくでき、省エネルギでの製管を
達成できる。
レーザの必要入熱量を従来よりも低減させることができ
るので、装置能力を小さくでき、省エネルギでの製管を
達成できる。
【００３０】なお、本実施例では、アプセット量を調整
するためにスクイズロール１，１のロール間ギャップを
調整しているが、フィンパスロール１１，１１のロール
間ギャップを調整しても良いし、スクイズロール１，１
及びフィンパスロール１１，１１の両者を調整しても良
い。フィンパスロール１１，１１のロール間ギャップを
大きくすることにより、金属帯７のオープン周長が長く
なりアプセット量が大きくなる。また逆にフィンパスロ
ール１１，１１のロール間ギャップを小さくすることに
より、金属帯７のオープン周長が短くなりアプセット量
は小さくなる。溶接初期期間にフィンパスロール１１，
１１のロール間ギャップを調整することにより、金属帯
７に与えるアプセット量を一定にし、金属帯の圧接部の
肉厚増加が防止できる。但し、極薄肉製管材を製造する
場合は、フィンパスロール１１，１１のロール間ギャッ
プを大きくすると、成形中の製管材の溶接端面で座屈が
発生したり、溶接端面の成形曲率が大きくなったりする
虞があり、スクイズロールで調整する方が望ましい。
するためにスクイズロール１，１のロール間ギャップを
調整しているが、フィンパスロール１１，１１のロール
間ギャップを調整しても良いし、スクイズロール１，１
及びフィンパスロール１１，１１の両者を調整しても良
い。フィンパスロール１１，１１のロール間ギャップを
大きくすることにより、金属帯７のオープン周長が長く
なりアプセット量が大きくなる。また逆にフィンパスロ
ール１１，１１のロール間ギャップを小さくすることに
より、金属帯７のオープン周長が短くなりアプセット量
は小さくなる。溶接初期期間にフィンパスロール１１，
１１のロール間ギャップを調整することにより、金属帯
７に与えるアプセット量を一定にし、金属帯の圧接部の
肉厚増加が防止できる。但し、極薄肉製管材を製造する
場合は、フィンパスロール１１，１１のロール間ギャッ
プを大きくすると、成形中の製管材の溶接端面で座屈が
発生したり、溶接端面の成形曲率が大きくなったりする
虞があり、スクイズロールで調整する方が望ましい。
【００３１】また、本実施例では第２の加熱を炭酸ガス
レーザを用いて行っているが、これに限るものではな
く、他のレーザ又はプラズマアーク等を用いても良い。
レーザを用いて行っているが、これに限るものではな
く、他のレーザ又はプラズマアーク等を用いても良い。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、本発明においては、高速
溶接が可能な複合熱源製管の溶接初期段階でのアプセッ
ト量の増加を抑制するので、金属帯の圧接部の肉厚増加
が防止でき、また、第２の加熱のための必要入熱量を低
減できる等、本発明は優れた効果を奏するものである。
溶接が可能な複合熱源製管の溶接初期段階でのアプセッ
ト量の増加を抑制するので、金属帯の圧接部の肉厚増加
が防止でき、また、第２の加熱のための必要入熱量を低
減できる等、本発明は優れた効果を奏するものである。
【図１】本発明の製管方法により溶接管を製造する場合
の実施状態を示す模式的斜視図である。
の実施状態を示す模式的斜視図である。
【図２】従来の製管方法により溶接管を製造する場合の
実施状態を示す模式的斜視図である。
実施状態を示す模式的斜視図である。
【図３】図２の III−III 線から見た模式的断面図であ
る。
る。
【図４】金属帯の溶接端面温度とアプセット量との関係
を示したグラフである。
を示したグラフである。
【図５】適正溶融温度時のアプセット量と圧接部の肉厚
との関係を示したグラフである。
との関係を示したグラフである。
１ スクイズロール １ａ 移動機構 ２ 給電端子 ３ レーザビーム ４ ギャップセンサ ５ ステッピングモータ ６ 制御部 ７ 金属帯 ８ 溶接端面 ９ 衝合点 １０ 温度計 １１ フィンパスロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B21C 37/00 B23K 13/00 B23K 26/00
Claims (1)
- 【請求項１】 フィンパスロールを含むロール群により
金属帯を幅方向の両端面が相対向するオープンパイプに
成形し、電気的エネルギーにより両端面に第１の加熱を
施したのち、スクイズロールにより前記金属帯にアプセ
ットを与えて前記両端面を圧接しつつ、圧接部に第２の
加熱を施して溶融する複合熱源溶接製管方法において、 溶融温度が所定温度に達するまでは、第１アプセット量
を前記金属帯に与えるべく、前記スクイズロール及び／
又はフィンパスロールのロール間ギャップを調整し、溶
融温度が所定温度に達してからは、第１アプセット量以
下の第２アプセット量を前記金属帯に与えることを特徴
とする複合熱源溶接製管方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5172454A JP2871404B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | 複合熱源溶接製管方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5172454A JP2871404B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | 複合熱源溶接製管方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH071170A JPH071170A (ja) | 1995-01-06 |
| JP2871404B2 true JP2871404B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=15942294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5172454A Expired - Lifetime JP2871404B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | 複合熱源溶接製管方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2871404B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6501042B2 (en) * | 2000-09-21 | 2002-12-31 | Arvin Technologies, Inc. | Apparatus and process for assembling exhaust processor components |
| CN100415436C (zh) * | 2004-09-16 | 2008-09-03 | 吉欣（英德）热轧不锈复合钢有限公司 | 一种冷轧连续焊接金属内复合管的制造方法 |
| JP5954009B2 (ja) * | 2012-07-17 | 2016-07-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶接鋼管の製造方法 |
-
1993
- 1993-06-18 JP JP5172454A patent/JP2871404B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH071170A (ja) | 1995-01-06 |
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