JP3349390B2 - 横向き姿勢のエレクトロガスアーク溶接方法とその装置 - Google Patents
横向き姿勢のエレクトロガスアーク溶接方法とその装置Info
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Description
造物製作時の横向きエレクトロガスアーク溶接方法とそ
の溶接装置に関する。
構造物の製作に際して溶接は必須の作業となる。特に上
記のような大型鋼構造物は製作時に容易に反転等ができ
ないため、横向き(水平)姿勢の溶接が不可避となる。
立向姿勢の溶接では最大板厚約32mmまで1パス溶接
が可能なエレクトロガスアーク溶接が実用されている
が、横向き姿勢では溶融金属が重力により、開先下側に
偏り、後述するように種々の問題で正常なビード形状が
得られないため、適用されていない。
るエレクトロガスアーク溶接では、前記したように溶融
金属が重力により開先の下側に偏り、図9の母材6表面
側よりの模式図で示すように、溶融金属自身の重力の影
響により下側に溶融金属(溶融池)の先行Aが生じ、又
図6の断面図から明らかなように開先60の上端部にア
ンダーカット61が生じ、かつ開先60の下側では、先
行した溶融金属4が溶接アーク3の下に廻り込んだ状態
となるため、融合不良62が発生し易く適正な溶接施工
は実施不可能である。尚、1は溶接トーチ、2は溶接ワ
イヤ、63は溶接ビードである。
良、アンダーカット、オーバラップ等の溶接欠陥が生じ
ることなく、しかも適正な溶接施工と高能率溶接を可能
とした横向き姿勢のエレクトロガスアーク溶接方法とそ
のための溶接装置を提供することを目的とする。
めに、請求項1記載の発明において、母材6表面に対し
略垂直方向な磁界9a、より具体的には溶接ワイヤ2か
ら溶融池4に向かって電流10が例えば図3のように図
上左から右側に向けて一方向の電流を流すとともに、溶
融アークに重力方向の下向きのローレンツ力が発生する
ように、開先60表面より奥側方向に向けて磁界9aを
溶接アーク3に付与して、該溶接アーク3に発生した下
向きのローレンツ力11aにより溶接アークに下方への
偏向作用を生じさせ、開先下側の融合不良を防止したこ
とを特徴とする。
3の下方への偏向作用を示す模式図を用いて説明する
に、同図に示すように溶接アーク3内には溶接ワイヤ2
から溶融池4に向かって電流10が形成されている。こ
の状態で母材6表面に対して垂直方向に磁界9aを付加
して、ローレンツ力11aを溶接アーク3が下向き(重
力方向)に偏向するように作用させることにより、開先
60の下側がよく溶けるようになるので、開先60下側
の融合不良のない溶接ビード63を得ることができる。
また、溶接アーク3のアーク圧力による開先60下側の
図9にAで示す先行溶融金属の反溶接方向への押し戻し
作用も生じ、これにより、開先60上部のアンダーカッ
ト61が少なくなる効果も得られる。
近くで電流10を例えば図4のように放射状に広がるよ
うに流すとともに、該溶融池4に反溶接方向(押戻し)
のローレンツ力11a’を発生させるように、開先60
表面より奥側方向に向けて磁界9a’を溶融池4に付与
して、該溶融池の溶融金属を反溶接方向に押戻すように
作用させる事を特徴とする。
の押戻し作用を示す模式図を用いて説明するに、図4に
示すように溶融池の前方表面近くでは、放射状に広がる
電流10が形成されている。母材6に対して略垂直方向
に磁界9a’を付加して、ローレンツ力11a’を溶融
金属を反溶接方向に押戻すように作用させることによ
り、開先60上部のアンダーカット61のない溶接ビー
ド63を得ることができる。
表面に対し略垂直方向な磁界9b、より具体的には溶融
池4に概ね一方向の電流10が例えば図5のように図上
左から右側に向けて流れている場合において、開先60
奥側より表面方向に向けて磁界9bを溶融池4に付与し
て、該溶融池4に上向き(反重力方向)のローレンツ力
11bを発生させながら溶接することを特徴とする。
金属の持ち上げ作用を示す模式図を用いて説明するに、
図5に示すように溶融池4に概ね一方向の電流10が形
成されている。母材6に対して略垂直方向に磁界9bを
付加して、ローレンツ力11bを溶融池4の持ち上げ方
向に作用させることにより、開先60上部のアンダーカ
ット61のない溶接ビード63を得ることができる。
求項2記載の発明の組み合わせに関するもので、母材6
表面に対し略垂直方向な磁界9a、9a’を溶接アーク
3及び溶融池4にそれぞれ付与し、前記溶接アーク3に
下向き(重力方向)のローレンツ力11aを、かつ、前
記溶融池4に、反溶接方向(押戻し)のローレンツ力1
1a’をそれぞれ発生させながら溶接することを特徴と
する。これにより融合不良、アンダーカット61、オー
バラップ等の溶接欠陥が生じることなく、しかも適正な
溶接施工と高能率溶接を可能とする。
一方向化する為に溶接電流の一部を溶接部近傍に分流す
ることを特徴とし、これにより前記した本発明の効果が
一層増進する。そして前記溶接部近傍の分流位置は、溶
融池4に挿入された添加ワイヤ又は/及び摺動銅当金に
求めるのがよい。
ロガスアーク溶接方法を実施するための好適な装置に関
する発明であり、母材6表面に対し開先表面より奥側に
また開先奥側より表面に向け夫々略垂直方向な磁界9
a、9a’、9bを付与する複数の磁界発生手段13
a、13a’、13bを設けるとともに、前記磁界発生
手段13a、13a’、13bとアーク及び溶融池を流
れる電流とにより、前記溶接アークに下向き(重力方
向)のローレンツ力11aと、前記溶融池に反溶接方向
(押戻し)のローレンツ力11a’と前記溶融池に上向
き(反重力方向)のローレンツ力11bのうち、少なく
とも2つのローレンツ力を発生可能に構成したことを特
徴とする。上記3種のローレンツ力と磁界発生手段の個
数は必ずしも1対1に対応する必要はなく、1つの磁界
発生手段により上記3種のローレンツ力のうち複数を発
生させてもよい。
aを溶接アーク3または溶融池4に付与する手段とし
て、摺動銅当金に磁石体(永久磁石、電磁石)を設置す
るのがよいが、これのみに限定されず独立して磁石体を
溶接アーク3近傍または溶融池4近傍に配置してもよ
い。又前記溶融池4に流れる電流10を効果的に一方向
化する為に、請求項9記載のように、溶接電流の一部を
溶接部近傍に分流する分流手段を設け、該分流手段によ
り溶融池4に流れる電流を一方向化するのがよい。
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施
例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この
発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明
例にすぎない。
のエレクトロガスアーク溶接方法の実施の形態とその溶
接装置を示し、7は直流溶接電源で、該溶接電源7のプ
ラス側に溶接ワイヤ2を、マイナス側に母材6をそれぞ
れ接続し、溶接トーチ1より突出する溶接ワイヤ2と母
材6間に溶接アーク3を発生させ、このアーク熱により
母材6を溶融させる。溶融池4は摺動銅当金5と母材6
により閉ざされた空間に形成される。
9a、9a’、9bを付加可能にするため、図6のよう
に摺動銅当金5に電磁石(あるいは永久磁石)13A、
13Bを設置する。電磁石13Aは、磁界9a、9a’
を付与可能とし、電磁石13Bは磁界9bを付与可能と
するものである。電磁石13A、13Bは鉄芯14a、
14bにコイル16a、16bを巻回して構成され、電
磁石13Aは鉄芯14a中心がアーク3近傍に位置する
ように、また、電磁石13Bは磁界中心が溶融池4近傍
に位置するように配置する。そして磁界9a、9b夫々
の正負極方向(NS方向)は、溶接アーク3側の一の電
磁石13Aでは、開先60表面より奥側に向け、又溶融
池4側の他の電磁石13Bでは、開先60奥側より表面
側に向け夫々磁力線(NS)方向が付勢されるように構
成される。
1aについて説明する。図3に示すように溶接アーク3
内には溶接ワイヤ2から溶融池4に向かって図上左側か
ら右側に向って電流10が形成されている。この状態で
前記一の電磁石13Aにより母材6表面に対して垂直方
向に、NS方向が開先60表面より奥側に向け磁界9a
を付加すると、フレミングの左手の法則により、ローレ
ンツ力11aが溶接アーク3が下向き(重力方向)に偏
向するように作用させることが出来る。これにより、開
先60の下側がよく溶けるようになるので、開先60下
側の融合不良62のない溶接ビード63を得ることがで
きる。また、溶接アーク3のアーク圧力による開先60
下側の図9のAで示す先行溶融金属の反溶接方向への押
し戻し作用も生じ、これにより、開先60上部のアンダ
ーカット61が少なくなる効果も得られる。
について説明する。図4に示すように溶融池4の前方表
面近くでは放射状に広がる電流10が形成されている。
この状態で、NS方向が開先60表面より奥側方向に向
けて磁界9a’を溶融池4に付与すると、フレミングの
左手の法則によりローレンツ力11a’が該溶融池4に
反溶接方向(押戻し)に作用することになり、先行溶融
金属の溶接方向に対し逆方向への押戻し作用が生じるた
め、開先60上部のアンダーカット61のない溶接ビー
ド63を得ることができる。また、図5に示すように溶
融池4内には図上左側から右側に向って概ね一方向の電
流10が形成されている。この状態で前記他の電磁石1
3Bにより母材6表面に対して垂直方向に、NS方向が
開先60奥側より表面側に向け磁界9bを付加すると、
フレミングの左手の法則により、ローレンツ力11bが
溶融池4が上向き(反重力方向)に溶融池4の持ち上げ
方向に作用させることにより、開先60上部のアンダー
カット61のない溶接ビード63を得ることができる。
範囲は、溶接電流200〜400A、アーク電圧18〜
38V、溶接速度10〜20cm/min、磁束密度4
00〜800Gaussである。上記条件範囲について
は、溶接電流は溶滴移行が安定に行なえる範囲、アーク
電圧は前記溶接電流範囲においてアークを安定に維持で
きる範囲、溶接速度は前記溶接電流範囲において、開先
60空間と該空間を充填する溶着量がつり合う範囲、磁
束密度はビード63形状改善に必要な電磁力が発生で
き、アークを安定に維持できる範囲である。なお、上記
適正な溶接条件範囲は使用する溶接ワイヤ2の径・材
質、母材6の形状・材質等により適宜変化し得る。
を摺動銅当金5に分流した構成を示す横向き姿勢のエレ
クトロガスアーク溶接装置で、本実施形態は溶接電源7
のマイナス端子側に分流装置8を設け、母材6に流す溶
接電流の一部を摺動銅当金5に分流した構成を取る。か
かる構成によれば、摺動銅当金5への分流により、溶融
池4に流れる電流10がより一方向化され、これにより
ローレンツ力11aの強度が一層向上し、図1の効果が
強まった。
を溶融池4に挿入した添加ワイヤに分流した構成を示す
横向き姿勢のエレクトロガスアーク溶接装置で、本実施
形態は溶接電源7のマイナス端子側に分流装置8を設
け、母材6に流す溶接電流の一部を溶融池4に挿入した
添加ワイヤ15に分流した構成を取る。この場合、揺動
銅当金5は、添加ワイヤ15を溶融池4に挿入可能なよ
う、一部繰り抜いた形状とした。かかる構成によれば溶
接電流の一部を溶融池4に挿入した添加ワイヤ15に分
流した場合には、図2よりもさらに溶融池4に流れる電
流が一方向化され、これによりローレンツ力11aの強
度が図2より一層向上し、図2より更に強い効果が得ら
れた。
載の発明によれば、横向き姿勢のエレクトロガスアーク
溶接に際して、溶接アーク、溶融池内を流れる溶接電流
に対して、溶接アークに対しては下向き(重力方向)の
ローレンツ力を発生させるよう、母材に対し垂直方向の
磁界を与えることにより、溶接アークが下向き(重力方
向)に偏向して開先の下側がよく溶けるようになり、開
先下側の融合不良のない溶接ビードが、さらに、溶接ア
ークのアーク圧力による開先下側の先行溶融金属の溶接
方向逆方向への押し戻し効果を得る事が出来る。また、
請求項2、3及び4記載の発明によれば、溶融池の前方
に対して反溶接方向(押戻し)のローレンツ力を発生さ
せるよう母材に対し垂直方向の磁界を与えることによ
り、先行する溶融金属の反溶接方向への押戻し効果によ
り、開先上部にアンダーカットのない溶接ビードが得ら
れる。
対しては上向き(反重力方向)のローレンツ力を発生さ
せるよう、母材に対し垂直方向の磁界を与えることによ
り、溶融金属の持ち上げ効果で開先上部にアンダーカッ
トのない溶接ビードが得られる。
アーク溶接装置の接続回路図である。
アーク溶接装置の接続回路図である。
を示す模式図である。
す模式図である。
模式図である。
である。
段の一例を示す平面図と正面断面図である。
アーク溶接装置の接続回路図である。
面側から見た溶融池形状の模式図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 横向き姿勢のエレクトロガスアーク溶接
において、溶接ワイヤから溶融池に向かって一方向の電流を流すと
ともに、溶融アークに重力方向の下向きのローレンツ力
が発生するように、開先表面より奥側方向に向けて磁界
を溶接アークに付与して、該溶接アークに発生した下向
きのローレンツ力により該溶接アークに下方への偏向作
用を生じさせ、開先下側の融合不良を防止したこと を特
徴とする横向き姿勢のエレクトロガスアーク溶接方法。 - 【請求項2】 横向き姿勢のエレクトロガスアーク溶
接において、溶融池の前方表面近くで溶接電流が溶接ワイヤより溶融
池に向かって放射状に広がる場合において、該溶融池に
反溶接方向(押戻し)のローレンツ力を発生させるよう
に、開先表面より奥側に向けて磁界を溶融池に付与し
て、該溶融池の溶融金属を反溶接方向に押戻すように作
用させる ことを特徴とする横向き姿勢のエレクトロガス
アーク溶接方法。 - 【請求項3】 横向き姿勢のエレクトロガスアーク溶接
において、母材表面に対し略垂直な方向の磁界を溶接アーク及び溶
融池にそれぞれ付与し、前記溶接アークに下向き(重力
方向)のローレンツ力を、かつ、前記溶融池に、反溶接
方向(押戻し)のローレンツ力をそれぞれ発生させなが
ら溶接することを 特徴とする横向き姿勢のエレクトロガ
スアーク溶接方法。 - 【請求項4】 母材表面に対し開先表面より奥側にまた
開先奥側より表面に向け夫々略垂直方向な磁界を付与す
る複数の磁界発生手段を設けるとともに、 前記磁界発生手段とアーク及び溶融池を流れる電流とに
より、前記溶接アークに下向き(重力方向)のローレン
ツ力と、前記溶融池に反溶接方向(押戻し)のローレン
ツ力と前記溶融池に上向き(反重力方向)のローレンツ
力のうち、少なくとも2つのローレンツ力を発生可能に
構成 したことを特徴とする横向き姿勢のエレクトロガス
アーク溶接装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11343697A JP3349390B2 (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | 横向き姿勢のエレクトロガスアーク溶接方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11343697A JP3349390B2 (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | 横向き姿勢のエレクトロガスアーク溶接方法とその装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10286670A JPH10286670A (ja) | 1998-10-27 |
JP3349390B2 true JP3349390B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=14612183
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11343697A Expired - Lifetime JP3349390B2 (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | 横向き姿勢のエレクトロガスアーク溶接方法とその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3349390B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5124765B2 (ja) * | 2006-08-30 | 2013-01-23 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | 電磁力を用いた溶接方法及び溶接装置 |
JP5326632B2 (ja) * | 2009-02-16 | 2013-10-30 | マツダ株式会社 | レーザー溶接方法及びレーザー溶接装置 |
-
1997
- 1997-04-15 JP JP11343697A patent/JP3349390B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10286670A (ja) | 1998-10-27 |
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