JP3367791B2 - 高速水平隅肉溶接方法 - Google Patents

高速水平隅肉溶接方法

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JP3367791B2 JP15510495A JP15510495A JP3367791B2 JP 3367791 B2 JP3367791 B2 JP 3367791B2 JP 15510495 A JP15510495 A JP 15510495A JP 15510495 A JP15510495 A JP 15510495A JP 3367791 B2 JP3367791 B2 JP 3367791B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は高速水平隅肉溶接方法に
関する。 【0002】 【従来の技術】従来、垂直板と水平板によって形成され
る水平隅肉開先に消耗電極式溶接により隅肉溶接を施す
にあたっては、図7斜視図に示すように、垂直板1と水
平板2によって形成される水平隅肉開先3に溶接電源3
1を接続するとともに、溶接トーチ32を水平隅肉開先
3に対向させ、その先端のチップ33から消耗電極ワイ
ヤ34を突出させて消耗電極ワイヤ34先端と水平隅肉
開先3との間にアーク35が発生するようにし、更に溶
接トーチ32の基部と溶接電源31とを接続するケーブ
ル36には、消耗電極ワイヤ34と給電ノズル37及び
シールドガス供給パイプ38を収容するとともに、溶接
トーチ32を機械的な揺動機構39を介しロボット又は
台車の支持アーム40で支持している。しかしてこのよ
うな装置構成により、まずシールドガス供給パイプ38
からシールドガスをチップ33の周辺に供給し、溶接電
源31から無負荷電圧を印加するとともに、消耗電極ワ
イヤ34をチップ33を通して水平隅肉開先3の方へ送
給すると、水平隅肉開先3と消耗電極ワイヤ34の先端
が接触した瞬間にアーク35が発生し、アーク熱により
アーク35が発生している周辺の水平隅肉開先3表面は
溶融し、消耗電極ワイヤ34先端もアーク熱により溶融
して水平隅肉開先3の溶融部に移動する。これと同時に
支持アーム40を水平隅肉開先3の溶接線方向に移動す
ると溶接ビード41が形成される。 【0003】ただしこのとき、溶接ビード41の脚長を
確保するために消耗電極ワイヤ34から溶着金属を得な
ければならず、溶接速度が速くなるほど単位時間当りの
溶着金属量を増す必要がある。そのためには消耗電極ワ
イヤ34に大電流を流すことによって消耗電極ワイヤ3
4の溶ける量を多くすることができる。しかし溶接電流
が増大するとアーク35のアーク圧力が強くなり、アー
ク35直下にある溶融金属が吹き飛ばされてしまい、図
8正面図に示すような、垂直板1側に生じるアンダーカ
ットA,水平板2側に生じるアンダーカットB等のアン
ダーカットが発生したり、又は図9斜視図に示すよう
な、ハンピングビードCが発生して、溶接不良を惹起す
る。そしてアンダーカットの発生によって溶接継手部の
強度は著しく低下し、またハンピングビードの発生によ
って脚長が不揃いとなってしまう不具合がある。従って
従来は、アーク力を押さえるために溶接電流に限界があ
り、これに伴って溶着金属量にも限界が生じて高速で脚
長を確保することがむずかしくなり、消耗電極式溶接で
の水平隅肉溶接では溶接速度を上げ高能率化を図ること
が困難であった。 【0004】 【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、消耗電極式溶接での水
平隅肉溶接において、高速溶接でもアンダーカットやハ
ンピングビードが生ずることなく健全な隅肉溶接ビード
を得ることができ、溶接作業の高能率化を図ることがで
きる高速水平隅肉溶接方法を提供することを課題とす
る。 【0005】 【課題を解決するための手段】そのために本発明の高速
水平隅肉溶接方法は、垂直板と水平板とによって形成さ
れる水平隅肉開先に消耗電極式溶接により隅肉溶接を施
すにあたり、タンデムに40mm以下の間隔をおいた2
消耗電極を配置して、先行消耗電極に補助フィラーワ
イヤを添えるとともに、少なくとも後行消耗電極を溶接
方向に対して直交方向にオシレート幅2mm以上,オシレ
ート速度40Hz以上でオシレートさせ、上記先行消耗
電極のアーク熱量で上記補助フィラーワイヤが溶融する
ことによる溶融金属量の増加と上記後行消耗電極のオシ
レートに伴う溶融金属押し止め作用と相まって上記2
消耗電極の相互間に溶融金属だまりを形成させながら
溶接することを特徴とする。 【0006】 【作用】本発明高速水平隅肉溶接方法においては、補助
フィラーワイヤが先行消耗電極のアーク熱量によって溶
融し、アーク力を抑制しつつ高速化に必要な溶融金属量
を確保することができる。また溶接速度を速くするとき
にも少なくとも後行消耗電極をオシレート幅2mm以上,
オシレート速度40Hz以上でオシレートさせることで
溶融金属が吹き飛ばされるのを抑制することができる。
更に先行消耗電極で得られる溶融金属は40mm以下の間
隔の後行消耗電極で発生するアーク力で押さえられて、
両消耗電極間に溶融金属だまりができるとともに、それ
が後行消耗電極のオシレートにより一層有効に押し止め
られ、先行消耗電極の溶融金属の後方に吹き飛ばされる
のが的確に押さえられる。 【0007】 【実施例】本発明高速水平隅肉溶接方法の一実施例を図
面について説明すると、図1は本溶接方法を実施する消
耗電極トーチの配置状況を示す斜視図、図2は溶接装置
全体を示す正面図、図3は消耗電極ワイヤ及び補助フィ
ラーワイヤの配置状況を示す側面図、図4は本溶接方法
の施工要領を示す斜視図、図5は具体的実験例における
消耗電極ワイヤ間隔の影響の説明図、図6は同上におけ
る溶接速度の影響の説明図である。 【0008】まず図1において、垂直板1と水平板2と
によって形成される水平隅肉開先3に対し、先行消耗電
極トーチ4aと後行消耗電極トーチ4bとがタンデムに
40mm以下の間隔をおいて配置されており、先行消耗電
極トーチ4aの溶接ノズル5a先端の溶接チップ6aか
ら先行消耗電極ワイヤ7aが突き出し、同様に後行消耗
電極トーチ4bの溶接ノズル5b先端の溶接チップ6b
から後行消耗電極ワイヤ7bが突き出している。また先
行消耗電極トーチ4a及び後行消耗電極トーチ4bの基
部側には、ワイヤ送給ケーブル9a及びワイヤ送給ケー
ブル9bがそれぞれ接続され、その後方にはワイヤ送給
モーター10a及びワイヤ送給モーター10bがそれぞ
れ設置されている。更に先行消耗電極トーチ4aの溶接
ノズル5aの先端には、溶接チップ6aと平行に補助フ
ィラーワイヤチップ19が取付けられ、そこから補助フ
ィラーワイヤ20が突き出しているとともに、同トーチ
4aの基部側には、補助フィラーワイヤ送給ケーブル2
1が接続され、その後方には補助フィラーワイヤ送給モ
ーター22が設置されている。なお後行消耗電極トーチ
4bの外周には、実願平4−24130で提案された、
交番電圧により電磁式に溶接チップを溶接方向に対して
直交方向にオシレートするオシレーター8bが取付けら
れている。 【0009】次に図2において、後行消耗電極トーチ4
bについて溶接装置全体を示すと、後行消耗電極トーチ
4bの基部はロボット又は台車の支持アーム11に固定
されるとともに、ワイヤ送給ケーブル9bには、後行消
耗電極ワイヤ7bと給電ノズル12及びシールドガス供
給パイプ13が収容されており、この給電ノズル12と
水平隅肉開先3とに溶接電源14bが接続されている。
またオシレーター8bには制御装置15が接続されてい
る。更に図3において、先行消耗電極ワイヤ7a及び補
助フィラーワイヤ20,後行消耗電極ワイヤ7bの配置
状況を示すと、先行消耗電極ワイヤ7aと補助フィラー
ワイヤ20は絶縁物23によって電気的に完全に絶縁さ
れている。また先行消耗電極ワイヤ7aのワイヤ送給ケ
ーブル9aには溶接電源14aが接続され、後行消耗電
極ワイヤ7bのワイヤ送給ケーブル9bには溶接電源1
4bが接続されており、先行消耗電極ワイヤ7aからは
アーク16aが発生し、後行消耗電極ワイヤ7bからは
アーク16bが発生する。 【0010】このような装置構成により水平隅肉開先3
に隅肉溶接を施す要領を図1及び図4について説明する
と、先行消耗電極ワイヤ7a及び後行消耗電極ワイヤ7
bをそれぞれ溶接チップ6a,6bを通して水平隅肉開
先3の方へ送給するとともに、無負荷電圧を印加する
と、水平隅肉開先3と先行消耗電極ワイヤ7a及び後行
消耗電極ワイヤ7bの先端が接触した瞬間にアーク16
a,16bが発生する。このようにアーク16a,16
bが発生したら、補助フィラーワイヤ20を送給し先行
消耗電極ワイヤ7aのアーク16aの熱量によって溶融
させるとともに、後行消耗電極トーチ4bのオシレータ
ー8bを作動させて、溶接チップ6bを溶接方向に対し
て直交する方向にオシレート幅2mm以上,オシレート速
度40Hz以上でオシレートさせ、これによってアーク
16bも同じオシレートさせる。 【0011】すると、補助フィラーワイヤ20がアーク
16aの熱量によって溶融するため、アーク力を増すこ
となく溶融金属量を増すことができ、つまりアンダーカ
ット,ハンピングビード発生の原因となるアーク力を抑
制しつつ高速化に必要な溶着金属量を確保することがで
きる。また溶接速度を速くするときには隅肉溶接の脚長
を確保するために溶接電流を増大しなければならず、こ
れに伴いアーク力が強くなるが、アーク16bをオシレ
ートさせることでこのアーク力を分散させることがで
き、従ってアーク力によって後行消耗電極ワイヤ7bの
溶融金属が吹き飛ばされるのを抑制することができる。
更に先行消耗電極ワイヤ7aで得られる溶融金属は後行
消耗電極ワイヤ7bのアーク16bで発生するアーク力
で押さえられるため、補助フィラーワイヤ20の溶融に
よる溶融金属量の増加と相まって、先行消耗電極ワイヤ
7aと後行消耗電極ワイヤ7bとの間に溶融金属だまり
17が形成される。さらに、後行消耗電極ワイヤ7bの
アーク16bが溶接方向に対して直交するようにオシレ
ートすることにより、溶融金属だまり17を形成するた
の溶融金属押し止め作用は一層有効に行われる。すな
わち、先行消耗電極ワイヤ7aのアーク16aで発生す
るアーク力によ後方に吹き飛ばされようとする溶融金
属を、オシレートする後行消耗電極ワイヤ7bで押さえ
作用が適切に行われ、かくして、十分な溶融金属だま
り17が形成されることにより、高速溶接を行ってもア
ンダーカット,ハンピングビードの発生しない健全な
接ビード18を得ることができる。なお本実施例では後
行消耗電極ワイヤ7bのみをオシレートさせる場合を示
したが、先行消耗電極ワイヤ7aも同様にオシレートさ
せることができる。 【0012】本溶接方法の具体的実験例を図5及び図6
に示すと、図5は消耗電極ワイヤ間隔の影響を脚長とア
ンダーカット発生率について示しており、図中記号のv
は溶接速度、I,Vは溶接電流,溶接電圧、それぞれの
添字はlが先行消耗電極ワイヤ,tが後行消耗電極ワイ
ヤである。これにより消耗電極ワイヤ間隔を40mm以下
とすることで、溶接速度2.6 m/min においてアンダーカ
ットが発生せず脚長を5mm確保できることが判る。また
図6は溶接速度と脚長, アンダーカット発生率の関係を
示しており、これにより溶接速度が従来の2〜3倍の2.
5 〜2.7 m/minでもアンダーカットが発生せず脚長を5m
m確保できることが判る。 【0013】 【発明の効果】要するに本発明によれば、垂直板と水平
板とによって形成される水平隅肉開先に消耗電極式溶接
により隅肉溶接を施すにあたり、タンデムに40mm以下
の間隔をおいた2つの消耗電極を配置して、先行消耗電
極に補助フィラーワイヤを添えるとともに、少なくとも
後行消耗電極を溶接方向に対して直交方向にオシレート
幅2mm以上,オシレート速度40Hz以上でオシレート
させ、上記先行消耗電極のアーク熱量で上記補助フィラ
ーワイヤが溶融することによる溶融金属量の増加と上記
後行消耗電極のオシレートに伴う溶融金属押し止め作用
と相まって上記2つの消耗電極の相互間に溶融金属だま
りを形成させながら溶接することにより、消耗電極式溶
接での水平隅肉溶接において、高速溶接でもアンダーカ
ットやハンピングビードが生ずることなく健全な隅肉溶
接ビードを得ることができ、溶接作業の高能率化を図る
ことができる高速水平隅肉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】本発明高速水平隅肉溶接方法の一実施例におけ
る消耗電極トーチの配置状況を示す斜視図である。 【図2】本溶接方法を実施する溶接装置全体を示す正面
図である。 【図3】本溶接方法における消耗電極ワイヤ及び補助フ
ィラーワイヤの配置状況を示す側面図である。 【図4】本溶接方法の施工要領を示す斜視図である。 【図5】具体的実験例における消耗電極ワイヤ間隔の影
響の説明図である。 【図6】具体的実験例における溶接速度の影響の説明図
である。 【図7】従来方法を示す斜視図である。 【図8】アンダーカットのある溶接ビードの正面図であ
る。 【図9】ハンピングビードのある溶接ビードの斜視図で
ある。 【符号の説明】 1 垂直板 2 水平板 3 水平隅肉開先 4a 先行消耗電極トーチ 4b 後行消耗電極トーチ 5a,5b 溶接ノズル 6a,6b 溶接チップ 7a 先行消耗電極ワイヤ 7b 後行消耗電極ワイヤ 8b オシレーター 9a,9b ワイヤ送給ケーブル 10a,10b ワイヤ送給モーター 16a,16b アーク 17 溶融金属だまり 18 溶接ビード 19 補助フィラーワイヤチップ 20 補助フィラーワイヤ 21 補助フィラーワイヤ送給ケーブル 22 補助フィラーワイヤ送給モーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−6058(JP,A) 特開 平5−337650(JP,A) 特開 平2−280968(JP,A) 特開 昭62−158568(JP,A) 特開 昭58−138571(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 9/022 B23K 9/02 B23K 9/12 B23K 9/173

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 垂直板と水平板とによって形成される水
    平隅肉開先に消耗電極式溶接により隅肉溶接を施すにあ
    たり、タンデムに40mm以下の間隔をおいた2つの消耗
    電極を配置して、先行消耗電極に補助フィラーワイヤを
    添えるとともに、少なくとも後行消耗電極を溶接方向に
    対して直交方向にオシレート幅2mm以上,オシレート速
    度40Hz以上でオシレートさせ、上記先行消耗電極の
    アーク熱量で上記補助フィラーワイヤが溶融することに
    よる溶融金属量の増加と上記後行消耗電極のオシレート
    に伴う溶融金属押し止め作用と相まって上記2つの消耗
    電極の相互間に溶融金属だまりを形成させながら溶接す
    ることを特徴とする高速水平隅肉溶接方法。
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