JP3344901B2 - 溶接時における変形防止方法および変形防止装置 - Google Patents

溶接時における変形防止方法および変形防止装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば板体同士を
溶接する際に発生する板体の変形防止方法および変形防
止装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、船殻ブロックを製造する場合、
例えば鋼板、アルミニウム板などの板体同士を溶接する
必要があるが、この時の溶接熱により変形、すなわち歪
みが発生する。
【0003】このため、溶接終了後に、この歪み取りを
行う必要があった。従来、このような歪みを取る方法と
して、例えば特開昭59−45093号公報に開示され
た方法がある。
【0004】この歪取り方法は、被溶接物の溶接部に高
電流かつ大きなエクステンションでTIGアークを当て
て加熱後冷却する方法であり、トーチを溶接部に沿って
移動させるようにした加熱装置が使用される。
【0005】また、溶接時の歪みの発生を抑制するため
に、溶接時に、定盤を使用して被溶接物を拘束する方
法、また溶接時に被溶接物に引張応力をかける方法、さ
らに被溶接物の溶接部を加熱する方法などが採用されて
いた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開昭59−
45093号公報に開示された溶接歪取り方法による
と、溶接部を加熱するための加熱装置を必要とし、また
定盤を使用して被溶接物を拘束する方法の場合には、拘
束治具と溶接トーチとの干渉防止のために、溶接領域が
制限されるとともに、拘束治具の設置作業が面倒である
という問題がある。また、上述した各方法によると、被
溶接物に引張応力をかけるための装置、若しくは被溶接
物を加熱するための装置が大掛かりになるという問題が
あった。
【0007】そこで、本発明は、簡易な装置を使用し
て、被溶接物に歪みすなわち変形が発生するのを防止す
る変形防止方法および変形防止装置を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の溶接時における変形防止方法は、被溶接物
を支持体上に載置して溶接を行う際に、溶接部の裏面側
と支持体との間でかつ溶接部を囲むようにパッキン材を
配置するとともに、このパッキン材にて囲まれた溶接部
に対応する支持体上に裏当て材を配置し、上記パッキン
材で囲まれた空間部内の空気を排出することにより、被
溶接物を拘束する方法である。
【0009】また、上記変形防止方法において、裏当て
材の材質または厚さを溶接部における入熱量に応じて選
択して、熱拡散率を制御する方法である。本発明の溶接
時における変形防止装置は、被溶接物を載置する支持体
と、この支持体上に載置される被溶接物における溶接部
の裏面側と支持体との間にかつ溶接部を囲むように配置
されたパッキン材と、このパッキン材で囲まれた空間部
内の空気を排出する空気吸引装置とから構成し、かつ上
記パッキン材で囲まれた溶接部の裏面側と支持体との間
に配置される裏当て材を具備したものである。
【0010】上記の構成によると、溶接部を支持体側に
吸引して固定するため、例えば固定治具により拘束する
ものに比べて、被溶接物を簡単に支持体側に固定するこ
とができる。
【0011】また、溶接部に対応する支持体上に裏当て
材を配置することにより、溶接部の変形をより防止し得
るとともに溶接部における入熱量の拡散制御を行うこと
ができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の変形防止方法およ
び変形防止装置における実施の形態を図面に基づき説明
する。
【0013】まず、変形防止装置を図1および図2に基
づき説明する。図1および図2において、1は被溶接
物、例えば鋼製の平板2にウエブ材として鋼製の垂直板
3を溶接してなるものを載置支持するための平面視が矩
形状の定盤(支持体の一例)で、この定盤1の上面であ
る載置面1aには、所定長さでかつ所定幅の溝状の凹部
4が形成されている。
【0014】また、この定盤1には、一端部が凹部4に
開口するとともに他端部が下面に開口する連通穴5が形
成され、そしてこの連通穴5の他端部に、空気を吸引す
るための空気吸引装置(真空装置)6がホース7を介し
て接続されている。
【0015】さらに、この変形防止装置には、定盤1の
載置面1aの周囲に配置される矩形状のゴム製パッキン
材(ゴム製以外のものでもよく、またO−リングでもよ
い)8および平板2に対する垂直板3の溶接部に対応す
る位置の定盤1上に載置される当て板(裏当て材)11
が具備されている。
【0016】また、この当て板11としては、溶接時に
おける入熱量に応じて、その材質、板厚および構造が最
適なものが使用される。次に、上記の変形防止装置を使
用して、平板2上に垂直板3を溶接する際に、その溶接
熱により平板2に変形が生じるのを防止する方法につい
て説明する。
【0017】まず、定盤1の上面の周囲にパッキン材8
を載置し、次にこの定盤1の凹部4に対応する位置に、
すなわち平板2に対する垂直板3の溶接部に対応する位
置に、当て板11を載置する。
【0018】次に、この当て板11の上方およびパッキ
ン材8の上面に、被溶接物として垂直板3が仮溶接され
た平板2を載置し、そして空気吸引装置6により、パッ
キン材8で囲まれた空間部9内の空気を排出する。
【0019】このため、空間部9内が真空に近い状態と
なり、平板2全体が定盤1側に、すなわち当て板11に
強固に押し付けられた状態となる。したがって、この状
態で、平板2と垂直板3とを溶接、例えばすみ肉溶接を
行えば、平板2に溶接熱による歪みが発生するのを防止
することができる。
【0020】この当て板11としては、平板2よりも高
温での強度が強い材種のものが使用され、平板2の変形
を防止する他に、溶接入熱の拡散状態を調節する働きも
している。すなわち、溶接時の熱拡散率を制御している
ことになる。
【0021】ここで、実際に適用した場合の具体例を、
図4〜図6のグラフに基づき説明する。なお、グラフで
示した撓み量(座屈変形量)Zは図3の(a)にて示す
平板2の端部における変形量を示し、また角変形量δ
は、図3の(b)にて示す平板2の変形傾き量を示して
いる。
【0022】まず、当て板11の影響を、図4のグラフ
に示す。すなわち、図4においては、当て板11と溶接
部である平板2の裏面との隙間aの大きさと、平板2の
撓み量Zとの関係を示したものである。
【0023】この図4から、吸引前における平板2と当
て板11との隙間aを小さくしておけば、溶接熱による
平板2の撓み量Zを小さくし得ることが分かる。なお、
この具体例での溶接材料、すなわち平板2の材質は、ア
ルミニウムでその板厚は3mmであった。また、溶接条件
は、電流が80A、電圧が17V、溶接速度が40cm/
分であった。
【0024】次に、図5には、最小吸引幅W(図2に示
す)を変化させた場合の撓み量Zを示している。この図
5から分かるように、最小吸引幅Wを40mm程度にして
おけば、溶接条件に拘らず、撓み量Zを十分に抑えるこ
とができる。
【0025】なお、電流が80A、電圧が17V、溶接
速度が40cm/分の溶接条件では、電流が110A、電
圧が17V、溶接速度が100cm/分の場合に比べて、
約2倍の入熱が投与されている。
【0026】図6には、図3(b)で示した平板2の傾
きである角変形量δに及ぼす吸引幅Wの影響を示す。こ
の図6から分かるように、角変形量δも2mm以下と大き
く低減している。
【0027】また、図7に、厚さ3mmのアルミニウム板
を使用して、かつ200×400mmの平板2に100×
400mmの垂直板3を溶接した場合の代表的な撓み量Z
および角変形量δを示し、さらに本発明の変形防止装置
を使用した場合と、使用しなかった場合のZおよびδ
を、下記の[表1]に示す。なお、S,C,Eは測定箇
所を示す。
【0028】
【表1】
【0029】この[表1]から、変形防止装置を使用し
た効果が充分に得られていることがよくわかる。さら
に、図8に、当て板11の材質が、厚さ3mmの平板2に
与える影響を示す。図8中、(イ)は熱拡散率があまり
大きくない場合を示し、(ロ)は熱拡散率が大きい場合
を示している。すなわち、当て板11を平板2に密着さ
せることにより、平板2の板厚を等価的に厚くしたもの
とみなすことができる。
【0030】なお、下記の[表2]に、溶接時における
平板2のふくれ量を測定した結果を示す。
【0031】
【表2】
【0032】この[表2]から、本発明に係る変形防止
装置を使用した場合には、溶接部裏面に生じるふくれ量
が大幅に低減させ得ることが分かる。なお、上記実施の
形態においては、被溶接物として、平板に垂直板を溶接
する場合について説明したが、勿論、他の構造の被溶接
物における溶接時に適用することができる。
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明の変形防止方法およ
び変形防止装置によると、溶接部を支持体側に吸引して
固定するため、例えば従来のように固定治具により拘束
するものに比べて、被溶接物を簡単に支持体側に固定す
ることができるとともに、固定治具を使用する場合に発
生する溶接領域の制限をすることなく、撓み、または角
変形などの溶接による変形を抑制することができる。
【0034】また、溶接部に対応する支持体上に裏当て
材を配置することにより、溶接部の変形をさらに防止し
得るとともに、溶接部における入熱量の拡散制御を行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における変形防止装置の概
略構成を示す断面図である。
【図2】同変形防止装置の平面図である。
【図3】同装置による被溶接物の溶接時における変形状
態を説明するための図で、(a)は斜視図、(b)は正
面図である。
【図4】同装置による被溶接物の溶接時における当て板
との隙間と撓み量との関係を示すグラフである。
【図5】同装置による被溶接物の溶接時における吸引幅
と撓み量との関係を示すグラフである。
【図6】同装置による被溶接物の溶接時における吸引幅
と角変形量との関係を示すグラフである。
【図7】同装置による被溶接物の溶接時における変形状
態を示す斜視図である。
【図8】同実施の形態における当て板の材質をパラメー
タとした温度上昇と等価板厚との関係を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 定盤 1a 載置面 2 平板 3 垂直板 4 凹部 5 連通穴 6 空気吸引装置 8 パッキン材 9 空間部 11 当て板
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // B23K 9/02 B23K 9/02 E (72)発明者 大澤 守彦 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 橋本 顕 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 古武 敏明 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 山崎 貞広 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 山口 潔 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−1186(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 31/00 B23K 37/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被溶接物を支持体上に載置して溶接を行う
    際に、溶接部の裏面側と支持体との間でかつ溶接部を囲
    むようにパッキン材を配置するとともに、このパッキン
    材で囲まれた溶接部に対応する支持体上に裏当て材を配
    置し、上記パッキン材で囲まれた空間部内の空気を排出
    することにより、被溶接物を拘束することを特徴とする
    溶接時における変形防止方法。
  2. 【請求項2】裏当て材の材質または厚さを溶接部におけ
    る入熱量に応じて選択して、熱拡散率を制御することを
    特徴とする請求項1記載の溶接時における変形防止方
    法。
  3. 【請求項3】被溶接物を載置する支持体と、この支持体
    上に載置される被溶接物における溶接部の裏面側と支持
    体との間にかつ溶接部を囲むように配置されたパッキン
    材と、このパッキン材で囲まれた空間部内の空気を排出
    する空気吸引装置とから構成し、かつ上記パッキン材で
    囲まれた溶接部の裏面側と支持体との間に配置される裏
    当て材を具備したことを特徴とする溶接時における変形
    防止装置。
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