JP3256089B2 - 非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接方法 - Google Patents

非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接方法

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JP3256089B2
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雄二 鈴木
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日鐵溶接工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は銅当金および母材で囲み
形成された開先をエレクトロスラグ溶接するための溶接
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】溶着速度を高め、高能率で厚板の非消耗
ノズル式エレクトロスラグ溶接を行う方法としては、例
えば特開昭57−156884号公報がある。同公報で
は高能率のエレクトロスラグ溶接を目的としてワイヤ径
2.0mm以下、溶融スラグ浴表面と溶接チップ間のワ
イヤ突出し長さを30mm以上として自動上昇する非消
耗ノズルを用いるエレクトロスラグ溶接方法が開示され
ている。この方法によれば、非消耗ノズル支持部が固定
されているため母材溶接長以上の非消耗ノズルが必要と
なる。長尺の非消耗ノズルの製作は困難であるが、製作
できたとしても剛性が低下し非消耗ノズルが曲がり良好
な溶接ができない。したがって、短尺の溶接は可能であ
るが、2m以上の長尺溶接は困難となる。また、長尺溶
接で摺動銅板を使った場合、開先精度が良好な場合はあ
まり問題無いが、開先精度が悪い場合、特に目違いが多
く発生している開先では、摺動銅板が溶接中に浮き上が
りビード形状が不良になったり、溶融金属の垂れ落ちが
発生する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決するための溶接方法であり、短尺溶接および長尺溶接
が可能な非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接方法を提
供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するため非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接方法
において、長さ300〜600mmの表側銅当金1本
の長さの2〜3倍の長さの給電ノズルを搭載した台車を
溶接線に平行に配置したレールに沿って自動上昇させる
とともに、開先の表側を固定式の前記銅当金で囲み形成
された開先を、スラグ浴が該銅当金の長手方向の中央部
を通過後、該銅当金と同形状の固定式の銅当金を該銅当
金の上部に密接させることを繰り返しつつ溶接を行うこ
とを特徴とする非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接方
法である。
【0005】
【作用】以下、図によって本発明を詳細に説明する。ま
ず、図1および図2は本発明方法の一実施態様を示す説
明図であって、1は母材、2は非消耗ノズル、3はノズ
ル固定具、4はノズル揺動装置、5は走行台車、13は
レールである。非消耗ノズル2は銅あるいは銅合金のご
とき通電性の良好な材料で給電部が構成されているノズ
ルであって、母材1と表側固定銅水冷板6および裏側固
定銅水冷板7で囲まれた開先内に挿入され、通電と同時
に溶接ワイヤ8の先端と母材1との間にアークを発生さ
せ、フラックスを投入してスラグ浴9を作り、エレクト
ロスラグ溶接が開始される。
【0006】溶接が開始進行すると溶接ワイヤ8のワイ
ヤ突出し長さ(チップ10先端とスラグ浴9上面の間の
距離)を設定値(通常30〜40mm)に保つように溶
接電流を検知して、溶融金属11の上昇に伴って駆動す
る走行台車5によって非消耗ノズル2を引き上げ上進溶
接を行う。溶接が進行し、表側固定銅水冷板6の長手方
向の中央部を溶融スラグ浴9が通過後、表側固定銅水冷
板6と同形状の表側固定銅水冷板6Aを上記表側固定銅
水冷板6の上端部に密接して取り付ける。以後、同様な
手順を繰り返し、長尺溶接を行う。なお、固定銅水冷板
の固定方法はマグネット方式またはクサビによる方式が
適用できる。また図2において16、17はそれぞれ給
水口および排水口である。
【0007】本発明において使用する非消耗ノズルは直
線部と曲線部からなるが、表側固定銅水冷板長さの1.
5倍程度以下だと曲線部の曲率を小さくしなければなら
ないため、抵抗が大きくなりワイヤ送給不良を起こし、
良好な溶接ができない。また、長さが3.5倍程度以上
だとノズル固定具3とチップ10先端との距離が大きく
なり、ノズルの剛性が弱くなってノズルの振れが起こ
り、溶接中のチップと母材の短絡によるアークが発生す
るおそれがあり、良好な溶接ができない。したがって、
非消耗ノズルの長さは表側固定銅水冷板の2〜3倍が良
好である。なお図1および図2において14はコンジッ
トケーブル、15は矯正器である。
【0008】ノズルの上昇は走行台車でさせるため、短
尺溶接および長尺溶接が可能である。表側固定銅水冷板
の1本の長さは、密着性を考慮して300〜600mm
が好ましい。装置は比較的小型軽量化が可能であり、レ
ールを母材に取り付け、走行台車をセットし非消耗ノズ
ルをノズル固定具で固定することにより簡単にセットで
きる。
【0009】非消耗ノズルはノズル固定具で挟持固定さ
れ、走行台車で自動上昇されるため、ノズル先端の変動
がほとんど無い安定した溶接が行える。また、板厚方向
に揺動するノズル揺動装置4により厚板溶接ができ、揺
動時の停止時間を調整することにより開先の表裏の溶込
み不足等の欠陥の無い溶接部が得られる。
【0010】溶接部の靱性向上を目的として溶接入熱量
の低減を測る場合は、図4に示すような開先部を、まず
1層目溶接で開先断面部の約半分を溶接し、2層目溶接
で残りの開先断面部を溶接する2層溶接により良好な溶
接部が得られる。また、溶接金属部の1層目と2層目の
境に組織の細かい細粒部ができるため靱性向上が図れ
る。
【0011】
【実施例】本発明の効果を実施例により具体的に示す。 実施例1 非消耗ノズルとして内径2.2mm、外径10mm、長
さ1,100mmの銅管で作製した水冷ノズルを使用
し、外側に厚さ1mmの絶縁耐熱チューブを被覆した。
供試材として板厚35mm、溶接長3m、開先間隙は裏
10mm、表26mmで、図3に示すV型開先形状の4
90N/mm2 級高張力鋼を用い、開先の裏に長さ50
0mmの固定銅当金(溝幅:13mm、溝深さ:2m
m)6本を密着させ、表は長さ500mmの固定銅当金
(溝幅:29mm、溝深さ:2mm)を溶融スラグ浴の
進行に合わせて2本を交互に取り付け、取り外しなが
ら、図1の態様の装置により溶接した。
【0012】 溶接ワイヤ:外径1.6mmのソリッドワイヤ 電流:380A 電圧:50V 溶接速度:2.6cm/min ワイヤ突出し長さ:35mm 溶融スラグ浴:35mm ノズル揺動幅:15mm ノズル揺動停止時間:4sec(裏側、表側) 以上の条件による溶接の結果、欠陥の無いビード外観の
良好な溶接部が得られた。
【0013】実施例2 実施例1と同じ溶接装置を使用し、供試材として、板厚
60mm、溶接長3m、開先間隙は裏10mm、表36
mmで、図4に示すV型開先形状の490N/mm2
高張力鋼を用い2層溶接を行った。開先の裏に長さ50
0mmの固定銅水冷板(溝幅:13mm:溝深さ:2m
m)6本を密着させ、1層目の表側は長さ500mmで
図4に示す凸状の固定銅水冷板(開先内で溶融スラグと
接触する部分の幅:26mm)を溶融スラグ浴の進行に
合わせて2本を交互に取り付け、取り外しを繰り返しな
がら1層目(板厚表面から25mmの位置まで)の溶接
を行った。
【0014】1層目の溶接が終了後、表側の固定銅水冷
板を取り外し、スラグを取った後、2層目の溶接を行っ
た。2層目は図3と同様な長さ500mmの固定銅水冷
板(溝幅:39mm、溝深さ:2mm)を溶融スラグ浴
の進行に合わせて2本を交互に取り付け、取り外しを繰
り返しながら溶接を行った。
【0015】 溶接ワイヤ:外径1.6mmのソリッドワイヤ 電流:380A(1層目及び2層目) 電圧:50V(1層目及び2層目) 溶接速度:1層目:2.7cm/min、2層目:2.
2cm/min ワイヤ突出し長さ:35mm(1層目及び2層目) 溶融スラグ浴:35mm(1層目及び2層目) ノズル揺動幅:1層目:15mm、2層目:揺動なし 揺動停止時間:1層目:4sec(裏側、表側)、2層
目:揺動なし 以上の条件による溶接の結果、1層目及び2層目共欠陥
の無いビート外観の良好な溶接部が得られた。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の溶接方法に
よれば簡便な作業手順により従来、固定銅当金方式では
短尺溶接しかできなかった長尺溶接ができ、かつ内部品
質の良好な非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接が行え
るものであり、工業的価値は非常に大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の一実施態様を示す説明図
【図2】本発明態様例装置の平面図
【図3】実施例1における開先部の寸法を示す図
【図4】実施例2における開先部の寸法を示す図
【符号の説明】
1 母材 2 非消耗ノズル 3 ノズル固定具 4 ノズル揺動装置 5 走行台車 6、6A 表側固定銅水冷板 7 裏側固定銅水冷板 8 溶接ワイヤ 9 スラグ浴 10 チップ 11 溶融金属 12 溶接金属 13 レール 14 コンジットケーブル 15 矯正器 16 給水口 17 排水口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−166892(JP,A) 特開 昭54−2947(JP,A) 特公 昭55−12345(JP,B2) 特公 昭56−26519(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 25/00 B23K 37/02 B23K 37/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接方
    法において、長さ300〜600mmの表側銅当金1
    本の長さの2〜3倍の長さの給電ノズルを搭載した台車
    を溶接線に平行に配置したレールに沿って自動上昇させ
    るとともに、開先の表側を固定式の前記銅当金で囲み形
    成された開先を、スラグ浴が該銅当金の長手方向の中央
    部を通過後、該銅当金と同形状の固定式の銅当金を該銅
    当金の上部に密接させることを繰り返しつつ溶接を行う
    ことを特徴とする非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接
    方法。
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