JP3413537B2

JP3413537B2 - 深溶込形成方法及び該方法を用いた溶接方法

Info

Publication number: JP3413537B2
Application number: JP24764794A
Authority: JP
Inventors: 義夫和気; 正一郎貝原
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1994-10-13
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 2003-06-03
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: JPH08112685A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、深溶込形成方法及び該
方法を用いた溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】材料を溶接する場合、図８に示すよう
に、材料１，２の端面どうしを単純に突合せて、溶接ト
ーチ３から突合部４へ向けてアーク５を発生させること
が第一に考えられる。しかし、このようにした場合、図
９に示すような広く浅い溶込６しか得ることができない
ので、材料１，２を溶接することはできない。

【０００３】そのため、図１０に示すように、予め材料
１，２の突合部４を欠いて開先７を形成しておき、該開
先７に対して肉盛を行わせることにより、材料１，２を
溶接することが一般的に行われている。

【０００４】尚、上記のように開先７を形成する場合、
開先７の奥部８を構成する材料１，２中に不純物として
微量に含まれるイオウ分の影響により、開先７の奥部８
が過剰に溶かされて、健全な裏波が形成されない可能性
があるため、必要に応じて、図１１に示すように、開先
７の奥部８にインサート材９を介在させ、先ずインサー
ト材９を適当な溶接条件で溶融して健全な裏波を形成さ
せてから、上記と同様に、開先７を肉盛して溶接する場
合もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法には、以下のような問題があった。

【０００６】即ち、単純に材料１，２の端部を突き合わ
せただけでは、深い溶込６が得られないため、材料１，
２にいちいち開先７を形成しなければならず、溶接など
の場合に手間が掛かっていた。

【０００７】又、深い溶込６が得られないため、溶接ト
ーチ３を用いて材料１，２の溶断や穿孔、或いは、表面
肉盛などを行う場合にも充分な作業効率が得られなかっ
た。

【０００８】本発明は、上述の実情に鑑み、簡単に深溶
込が得られるようにした深溶込形成方法及び該方法を用
いた溶接方法を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、材料における
ビーム照射部の周囲に間隔を有して、絶縁部を形成し、
ビーム照射部へ向けて溶込形成用トーチから溶込形成用
ビームを放射することにより、絶縁部によって溶込形成
用ビームを集中させ、材料に深溶込を形成することを特
徴とする深溶込形成方法にかかるものである。

【００１０】この場合において、絶縁部を、珪酸ナトリ
ウムとしても良い。

【００１１】又、材料の端面どうしを直接突合せること
により、突合部に接合線を形成し、該接合線をビーム照
射部として、上記の方法を行うことにより、突合部に深
溶込を形成し、突合された材料を直接溶接することを特
徴とする溶接方法にかかるものである。

【００１２】

【作用】本発明の作用は以下の通りである。

【００１３】材料上で、溶込形成用トーチからの溶込形
成用ビームを集中させるようにすれば、材料に幅が狭く
て深い溶込み、即ち、深溶込を形成することが可能とな
る。

【００１４】具体的には、材料におけるビーム照射部の
上に間隔を有して、絶縁部を形成し、ビーム照射部へ向
けて溶込形成用トーチから溶込形成用ビームを放射すれ
ば、絶縁部によって溶込形成用ビームの拡がりが防止さ
れるため、溶込形成用ビームが集中され、材料に深溶込
を形成することが可能となる。

【００１５】この際、絶縁部はビーム照射部のエネルギ
ーにより絶縁性が破壊されて燃焼してしまうが、その直
前において溶込形成用ビームを集中させる機能を果すこ
ととなる。

【００１６】この場合において、絶縁部を、珪酸ナトリ
ウムで構成するのが適している。

【００１７】そして、材料の端面どうしを直接突合せる
ことにより、突合部に接合線を形成し、該接合線をビー
ム照射部として、上記の方法を行うことにより、突合部
に深溶込が形成され、突合された材料が直接溶接され
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００１９】図１〜図３は、本発明の第一の実施例であ
る。

【００２０】又、図中、１０，１１はステンレスや鋼な
どの材料、１２は材料１０，１１の端部どうしの突合部
などのビーム照射部、１３はビーム照射部１２へ向けて
配置された溶接トーチなどの溶込形成用トーチ、１４は
溶込形成用トーチ１３から放射されるアークなどの溶込
形成用ビーム、１５は溶接ワイヤ、１６はビーム照射部
１２に形成されたビード、１７は材料１０，１１に形成
された深溶込である。

【００２１】又、１８は溶込形成用トーチ１３の近傍に
配置された、図示しない吸引装置の吸引ノズルである。

【００２２】２０は材料１０，１１におけるビーム照射
部１２の両側部に沿い僅かな間隔２６を有して塗布形成
された珪酸ナトリウム（シリコンを主成分とするガラス
質のペースト、いわゆる水ガラス）やセラミックスや接
着剤などの絶縁部である。

【００２３】そして、本発明では、先ず、材料１０，１
１の端部どうしをぴったりと突合せた突合部をビーム照
射部１２とし、ビーム照射部１２の両側部に沿い僅かな
間隔２６を有して珪酸ナトリウム（シリコンを主成分と
するガラス質のペースト、いわゆる水ガラス）やセラミ
ックスや接着剤などの絶縁部２０を塗布形成する。

【００２４】しかる後に、絶縁部２０へ向けてＴＩＧや
ＭＡＧなどの溶接トーチから成る溶込形成用トーチ１３
や吸引ノズル１８を配置し、溶込形成用トーチ１３に溶
接ワイヤ１５を送給しつつ、溶込形成用トーチ１３から
アークなどの溶込形成用ビーム１４を放射する。

【００２５】すると、ビーム照射部１２の両側部に沿い
僅かな間隔２６を有して塗布形成された絶縁部２０は、
溶込形成用ビーム１４の熱でほとんどが燃焼されてしま
い、煙となって放散される。

【００２６】このとき発生した煙は、必要に応じて、吸
引ノズル１８から吸引される。

【００２７】そして、絶縁部２０の燃焼と同時に、溶込
形成用ビーム１４のエネルギーにより、材料１０，１１
のビーム照射部１２が溶融されるが、このとき、絶縁性
の珪酸ナトリウムが溶込形成用ビーム１４の拡がりが押
えられるよう作用するため、溶込形成用ビーム１４が集
中される結果、図３に示すように、材料１０，１１に幅
が狭くて深い溶込み、即ち、深溶込１７が形成される。

【００２８】尚、珪酸ナトリウムは絶縁性を有するが、
絶縁性が破壊される程度の高い溶接電流によって、上記
したように燃焼されてしまう。しかし、燃焼前にはその
絶縁性が有効に作用するので、溶込形成用ビーム１４を
集中させる効果が確保される。

【００２９】このように深溶込１７が得られるようにな
ると、通常の厚さの材料１０，１１であれば、開先を設
けずに溶接を行うことができるようになり、又、厚い材
料１０，１１で開先を設けなければならない場合でも、
溶接の必要パス数を大幅に減少して作業を効率化するこ
とができるようになり、更に、図４に示すような、中程
度の厚さの材料２１，２２の場合には、材料２１，２２
を裏返して深溶込１７を２度形成させることにより、開
先を設けずに溶接を行うことができるようになる。

【００３０】又、溶断や穿孔，表面肉盛などに適用する
場合でも、効率的に作業を行うことが可能となる。又、
接合材料１０，１１を図示しないヒータなどの予熱源で
予熱することにより、より深い深溶込１７を得ることが
できる。

【００３１】図５は、本発明の第二の実施例であり、溶
込形成用ビーム１４としてレーザービームを照射するレ
ーザートーチなどの溶込形成用トーチ１３を用いた以外
は、前記実施例と同様の構成を備えており、同様の作用
・効果を得ることができる。

【００３２】図６は、本発明の第三の実施例であり、溶
込形成用ビーム１４として電子ビームを照射する電子ビ
ームトーチなどの溶込形成用トーチ１３を用いた以外
は、前記各実施例と同様の構成を備えており、同様の作
用・効果を得ることができる。

【００３３】以下に、本発明の効果を確認するために行
った実験の結果を示す。

【００３４】先ず、材料１０として、板厚１２ｍｍのス
テンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）を用意する。

【００３５】又、用意した珪酸ナトリウムの成分は、Ｓ
ｉＯ₂が３６〜３８％、Ｎａ０が１７〜１８％、Ｆｅが
最大０．０２％、水分が最大０．０１％である。

【００３６】そして、図７に示すように、ステンレス鋼
板を未塗布領域２７と塗布領域２８に区分けし、塗布領
域２８には、ビーム照射部の両側部に対する間隔２６
を、７ｍｍ，１５ｍｍ，２０ｍｍと変えて珪酸ナトリウ
ムを塗布し、２４時間自然乾燥した後、乾燥炉で１５０
℃で２時間水分除去処理を行った。

【００３７】そして、３００Ａの溶接電流、７ｃｍ／ｍ
ｉｎの溶接速度で、未塗布領域２７から塗布領域２８に
かけてＴＩＧ溶接トーチを一直線上に移動させた。

【００３８】上記実験の結果得られた溶込みの深さは、
未塗布領域２７では５．０ｍｍ、塗布間隔７ｍｍの場合
は１０．９ｍｍ、塗布間隔１５ｍｍの場合は６．５ｍ
ｍ、塗布間隔２０ｍｍの場合は５．０ｍｍとなり、珪酸
ナトリウムのみでも深溶込みが得られ、しかも、間隔２
６を狭くする程溶込みが深くなることが確認された。

【００３９】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜請求項
３記載の発明によれば、簡単に深溶込を得ることがで
き、溶接などに適用することが可能となるという優れた
効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の斜視図である。

【図２】図１の概略正面図である。

【図３】図２の作動図である。

【図４】材料が厚い場合の作動図である。

【図５】本発明の第二の実施例の正面図である。

【図６】本発明の第三の実施例の正面図である。

【図７】本発明の効果を調べるために行った実験の様子
を示す平面図である。

【図８】従来の溶接を開先を形成しないで行う場合の正
面図である。

【図９】図８の作動図である。

【図１０】従来の溶接を開先を形成して行う場合の正面
図である。

【図１１】図１０の開先にインサート材を介在させた場
合の正面図である。

【符号の説明】

１０，１１，２１，２２材料１２突合部（ビーム照射部，接合線）１３溶込形成用トーチ１４溶込形成用ビーム１７深溶込２０絶縁部２６間隔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−93811（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−61789（ＪＰ，Ａ) 特開平４−147771（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−50095（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/00 B23K 15/00 B23K 26/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】材料におけるビーム照射部の周囲に間隔
を有して、絶縁部を形成し、ビーム照射部へ向けて溶込
形成用トーチから溶込形成用ビームを放射することによ
り、絶縁部によって溶込形成用ビームを集中させ、材料
に深溶込を形成することを特徴とする深溶込形成方法。
【請求項２】絶縁部が、珪酸ナトリウムである請求項
１記載の深溶込形成方法。
【請求項３】材料の端面どうしを直接突合せることに
より、突合部に接合線を形成し、該接合線をビーム照射
部として、請求項１又は２の方法を行うことにより、突
合部に深溶込を形成し、突合された材料を直接溶接する
ことを特徴とする溶接方法。