JP3297176B2 - 立向狭開先溶接方法 - Google Patents

立向狭開先溶接方法

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JP3297176B2
JP3297176B2 JP31270293A JP31270293A JP3297176B2 JP 3297176 B2 JP3297176 B2 JP 3297176B2 JP 31270293 A JP31270293 A JP 31270293A JP 31270293 A JP31270293 A JP 31270293A JP 3297176 B2 JP3297176 B2 JP 3297176B2
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隆之 河野
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洋三郎 馬渕
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は立向狭開先溶接方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】狭開先ガスシールド溶接方法は、特に厚
板構造物の溶接に対して溶接工数の低減と溶接継手の高
品質化が図れる等の理由から、多くの方法が開発され実
用化されている。しかして下向姿勢を主体とした狭開先
ガスシールドアーク溶接方法としては、ほぼI型開先の
壁面に対して満足な溶込みを得るために、ワイヤに予め
曲げぐせを与える方法,より合わせワイヤを用いる方
法,偏心したワイヤを同一方向に高速回転させる方法等
がある。
【0003】しかしながらこれらの方法を立向姿勢に適
用しようとするときは、溶接トーチを振子のように水平
方向にオシレートさせることによってワイヤ先端のアー
クを揺動させるのが一般的であるが、この場合、図6側
断面図に示すように、溶融金属23が重力の影響で垂れ
落ち溶接金属22の表面側へ湯流れを生じ易く、またア
ークが一定のアーク長Aを保とうとする作用の結果とし
てワイヤ8の先端と母材24との距離Bが長くなり、流
下した溶融金属23が邪魔でアークの熱が直接母材24
に当たり難く所謂溶融金属23によるクッション作用が
生じ、溶込みCが少なく融合不良を生じたりし、特に開
先角部においては融合不良発生の割合が高く、結局狭開
先内における良好なビード形成が損なわれるとともに高
品質な溶接金属22が形成され難い欠点がある。
【0004】なお融合不良を防止するためにI型開先
よりV型開先に近い開先形状とすると、開先断面積が大
きくなって溶接金属量及び工数が増大して溶接能率の低
下をきたすおそれがあり、また融合不良の生じ易い個所
で部分的に高電流とすると、溶融金属量が増すためにそ
の重量が表面張力を越え、垂れ落ち,湯流れといった不
具合を生じ、ビード形成が損なわれる欠点がある。更に
開先が深い厚板の狭開先溶接では、アーク雰囲気を大気
から完全にシールドすることが溶接品質上不可欠である
が、この種のオシレート方式ではシールド不良により空
気等が溶接金属内に混入しブローホール等の溶接欠陥を
発生し易いという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、立向狭開先壁面及び角
部に対して確実にアークを指向でき、溶融金属に邪魔さ
れずに安定かつ十分な溶込みが得られるとともにビード
表面の垂れ落ちが防止でき、表面の美麗なビード外観を
有し溶接欠陥のない高品質良好な溶接継手が得られる立
向狭開先溶接方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の立向
狭開先溶接方法は、立向狭開先をガスシールド溶接する
にあたり、先端でワイヤを軸芯方向に対し適宜角度屈曲
させるチップ及びシールドノズルを狭開先内に挿入し、
ワイヤ先端を上進溶接の進行方向と反対方向に円弧状に
左右対称に反復オシレートさせ、円弧状オシレートにお
いて下方に向かうときはオシレート速度を速く、上方に
向かうときはオシレート速度を遅くするようにオシレー
ト速度を制御しつつガスシールド溶接を行うことを特徴
とする。
【0007】
【作用】本発明立向狭開先溶接方法においては、チップ
の先端でワイヤを5〜20度の角度で強制的に曲げ、ワ
イヤ先端を立向狭開先内を溶接進行方向と反対方向に円
弧状に反復オシレートさせながら溶接を行うため、開先
角部における溶融金属の障害としての働きはなくなり融
合不良は解消される。すなわち溶融金属は表面張力と重
力の作用を受けるが、下弦側の円弧状オシレートによ
り、開先壁面及び角部に対して確実にアークを指向でき
るとともに、溶融金属に邪魔されずにアークの熱を直接
母材へ供給でき、この部分の母材への入熱が増加する結
安定かつ十分な溶込みが得られる。また狭開先内を
横断する移動距離が振子状の水平オシレートに比べ円弧
状オシレートの場合長くなるため、狭開先内で1プール
となりにくく余分な溶融金属量が少なくなる結果、溶融
金属量が多い場合に生じ易い垂れ落ちが少なく、かつ表
面が美麗な外観の溶接ビードが得られる。更に偏平型の
シールドノズルと二重シールドノズルを併用すれば、ガ
スシールドが効果的に作用し、ブローホールの発生を防
止する。
【0008】
【実施例】本発明立向狭開先溶接方法の一実施例を図面
について説明すると、図1は本溶接方法の実施要領を示
す斜視図、図2は本溶接方法のオシレート軌跡を示す説
明図、図3は本溶接方法のオシレート要領を示す説明
図、図4は本溶接方法の溶込み状態を示す側断面図、図
5は本溶接方法に適用されるMIG溶接トーチの斜視図
である。
【0009】まず本溶接方法に適用されるMIG溶接ト
ーチを図5について説明すると、MIG溶接トーチ本体
3の先端に設けられた偏平状のシールドノズル4の内部
にチップ回動軸5が縦設され、同軸5の先端にチップ6
が螺着されるとともに、同チップ6には軸芯方向に対し
5〜20°屈曲したワイヤ導出孔7が穿設され、その先
端からワイヤ8が導出されている。またチップ回動軸5
の基端はMIG溶接トーチ本体3を貫通して同本体3基
部に配設された歯車対9,10を介してモーター11に
連結されるとともに、同モーター11にはオシレート位
置検出用のポテンショメーター12が付設されており、
このモーター11及びポテンショメーター12に代えオ
シレート位置検出及び速度制御が可能なステッピングモ
ーターを設けてもよい。更にシールドノズル4内に、複
数のシールドガス供給管13が配設されてシールドガス
入口14に接続されるとともに、複数の給水管15,排
水管16が配設されて冷却水入口17,冷却水出口18
に接続されており、なおシールドノズル4の先端にはガ
スシールド効果を高めるため着脱可能な二重シールドノ
ズル19が嵌着されている。
【0010】このようなMIG溶接トーチを用いて立向
狭開先溶接を行う溶接方法の実施要領を図1〜図4につ
いて説明すると、まず図1において、母材1の立向狭開
先2内にシールドノズル4の広幅方向を竪にして挿入
し、チップ6先端から屈曲して突出したワイヤ8と母材
1との間にアークを発生させるとともに、シールドノズ
ル4からシールドガスを噴出させて溶接進行方向にシー
ルドノズル4を移動させながら溶接を行い、溶接金属2
2を形成して行く。このとき図5に示したモーター11
の回転により歯車対9,10を介してチップ回動軸5を
回動させ、チップ6から突出したワイヤ8先端を溶接進
行方向20と反対方向に円弧状に左右対称に、オシレー
ト軌跡21のように反復オシレートさせる。そしてこの
オシレート軌跡21は図2に示すように開先角部2aで
折返しを繰返し溶接進行方向20に沿い上進して行く。
【0011】このオシレート軌跡21によるオシレート
作動により、ワイヤ8先端は図3に示すように8′の位
置に変化し、チップ6の回動角度が180°のとき最大
振幅となり、これよりも回動角度が小さくなるとワイヤ
8の振幅と比例して小さくなる。このようにしてチップ
6の軸芯方向に対し5〜20°屈曲したワイヤ導出孔7
から導出されたワイヤ8の先端は、チップ6の回動によ
り溶接進行方向20と反対方向に円弧状に左右対称に反
復オシレートすることにより、立向狭開先2の開先角部
2aに対して確実にアークを指向できるようになり、そ
の結果図4に示すように、溶融金属23がアーク点より
下方へ流れ、アークの熱を直接母材1へ供給できるの
で、深い溶込みCが得られる。またオシレート軌跡21
による円弧状オシレートにおいて下方に向かうときはオ
シレート速度を速く、上方に向かうときはオシレート速
度を遅くすることにより、開先角部2aの溶込みを一層
増大かつ安定させることができるとともに、ビード表面
の重力の影響による垂れ落ちを防止できる。なおオシレ
ート軌跡21を反転する際に一時的に停止させてもよ
く、この停止時間においてベース電流より高電流を供給
すれば一層好ましい溶接部を得ることが可能となる。
【0012】次に本溶接方法の具体例を挙げると、板厚
100mmの低合金鋼の開先幅16mmのI型狭開先に
対し、ワイヤ径1.2 mm,導出孔径1.5 mm,導出孔角
15°とし、溶接電流200±20A,溶接電圧2
0±5V,シールドガスHe80%+Ar20%混合ガ
ス30 l/minの溶接条件で、溶接速度8±1cm/
min,オシレート速度3±1cm/sec, オシレー
ト端停止時間0.5 〜0.5secで溶接を行い、開先壁
面方向と板厚方向にそれぞれ片側3〜3.5 mmの安定し
た溶込みが得られた。
【0013】かくしてこの立向狭開先溶接方法によれ
ば、立向上進溶接において、ワイヤ8先端の円弧状オシ
レートを溶接進行方向20と反対方向に左右対称に反復
して行わせることにより、また円弧状でも下方に向かう
ときはオシレート速度を速く、上方に向かうときはオシ
レート速度を遅くすることにより、溶融金属23に邪魔
されずに安定かつ満足な溶込みCが得られるとともに、
ビード表面の垂れ落ちが防止できる。またビード断面形
状は角部2a及び壁面の溶込みが大きく開先中央部がそ
れに比べやや浅いオメガ状の形状となり、表面の美麗な
ビード外観が得られる。更にチップ回動軸5を介してチ
ップ6の先端部までワイヤ8を正確に誘導できるため、
特に融合不良が発生し易い開先角部2a及び壁面に対し
て確実にワイヤ8を向けることが可能となり、アークの
狙い位置や開先両端での停止時間をリアルタイムで調整
できる。なお狭開先が深い厚板ではアーク雰囲気を大気
から完全にシールドすることがブローホール等の溶接欠
陥を防止する観点から重要であるが、この溶接方法では
立向狭開先2内に挿入可能な偏平状のシールドノズル4
と二重シールドノズル19を併用することにより、開先
底部から開先表面の仕上げ層までの積層におけるガスシ
ールドの効果を改善できブローホールの発生を防止でき
る。またこの溶接方法により板厚50mm以上のAl合
金厚板の立向狭開先溶接が高品質に施工できるようにな
り、溶接能率が大幅に向上する。
【0014】
【発明の効果】要するに本発明の立向狭開先溶接方法
よれば、立向狭開先をガスシールド溶接するにあたり、
先端でワイヤを軸芯方向に対し適宜角度屈曲させるチッ
プ及びシールドノズルを狭開先内に挿入し、ワイヤ先端
を上進溶接の進行方向と反対方向に円弧状に左右対称に
反復オシレートさせ、円弧状オシレートにおいて下方に
向かうときはオシレート速度を速く、上方に向かうとき
はオシレート速度を遅くするようにオシレート速度を制
御しつつガスシールド溶接を行うことにより、立向狭開
先壁面及び角部に対して確実にアークを指向でき、溶融
金属に邪魔されずに安定かつ十分な溶込みが得られると
ともにビード表面の垂れ落ちが防止でき、表面の美麗な
ビード外観を有し溶接欠陥のない高品質良好な溶接継手
が得られる立向狭開先溶接方法を得るから、本発明は産
業上極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明立向狭開先溶接方法の一実施例における
実施要領を示す斜視図である。
【図2】本溶接方法のオシレート軌跡を示す説明図であ
る。
【図3】本溶接方法のオシレート要領を示す説明図であ
る。
【図4】本溶接方法の溶込み状態を示す側断面図であ
る。
【図5】本溶接方法に適用されるMIG溶接トーチの斜
視図である。
【図6】従来溶接方法の溶込み状態を示す側断面図で
ある。
【符号の説明】
1 母材 2 立向狭開先 2a 開先角部 3 MIG溶接トーチ本体 4 シールドノズル 5 チップ回動軸 6 チップ 7 ワイヤ導出孔 8 ワイヤ 9,10 歯車 11 モーター 12 ポテンショメーター 13 シールドガス供給管 14 シールドガス入口 15 給水管 16 排水管 17 冷却水入口 18 冷却水出口 19 二重シールドノズル 20 溶接進行方向 21 オシレート軌跡 22 溶接金属 23 溶融金属
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B23K 9/30 B23K 9/30 (72)発明者 馬渕 洋三郎 長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工業株 式会社 長崎造船所内 (72)発明者 筌口 泰宏 長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工業株 式会社 長崎造船所内 (56)参考文献 特開 平5−42370(JP,A) 特開 昭63−177970(JP,A) 特開 昭64−48678(JP,A) 特開 昭63−108973(JP,A) 特開 昭50−145343(JP,A) 特公 昭47−50504(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 9/173 B23K 9/022 B23K 9/095 B23K 9/12 B23K 9/29 B23K 9/30

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 立向狭開先をガスシールド溶接するにあ
    たり、先端でワイヤを軸芯方向に対し適宜角度屈曲させ
    るチップ及びシールドノズルを狭開先内に挿入し、ワイ
    ヤ先端を上進溶接の進行方向と反対方向に円弧状に左右
    対称に反復オシレートさせ、円弧状オシレートにおいて
    下方に向かうときはオシレート速度を速く、上方に向か
    うときはオシレート速度を遅くするようにオシレート速
    を制御しつつガスシールド溶接を行うことを特徴とす
    る、立向狭開先溶接方法。
JP31270293A 1993-11-18 1993-11-18 立向狭開先溶接方法 Expired - Lifetime JP3297176B2 (ja)

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CN102380690A (zh) * 2011-03-30 2012-03-21 上海锅炉厂有限公司 插入式大斜管与筒体接头的焊接变形控制方法

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CN115091002B (zh) * 2022-08-19 2022-10-28 石家庄中润设备科技有限公司 一种有效熔化焊道坡口钝边的焊接工艺及管道焊接机器人

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