JP3423467B2 - 高速ガスシールドアーク溶接装置及び方法 - Google Patents
高速ガスシールドアーク溶接装置及び方法Info
- Publication number
- JP3423467B2 JP3423467B2 JP05820095A JP5820095A JP3423467B2 JP 3423467 B2 JP3423467 B2 JP 3423467B2 JP 05820095 A JP05820095 A JP 05820095A JP 5820095 A JP5820095 A JP 5820095A JP 3423467 B2 JP3423467 B2 JP 3423467B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- welding
- leading
- torch
- trailing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はワイヤを消耗電極とする
ガスシールドアーク溶接で、特に鋼管の爪付け溶接や、
造船でのすみ肉溶接を高能率で行う装置および方法に関
するものである。
ガスシールドアーク溶接で、特に鋼管の爪付け溶接や、
造船でのすみ肉溶接を高能率で行う装置および方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、熟練溶接者の高齢化、若手労働者
の溶接分野への従事敬遠などから溶接士確保は深刻な問
題となりつつある一方、社会資本充実や景気対策面から
土木建築分野での鋼材使用は根強いものがあり、また、
環境汚染防止のため造船界ではタンカーの二重底化（ダ
ブルボトム、ダブルハル）を進めつつある。前者の土木
建築分野で鋼管杭などに使用されるスパイラル鋼管は、
製造された素管の７０％近くが何らかの二次加工溶接が
なされている。これらの作業は人力に頼っているのが現
状であるが、今後予想される需要増に対応するには、前
述のように溶接士の確保が難しく、かつ、新たな工場立
地スペース入手も非常に困難な環境になってきつつあ
る。
の溶接分野への従事敬遠などから溶接士確保は深刻な問
題となりつつある一方、社会資本充実や景気対策面から
土木建築分野での鋼材使用は根強いものがあり、また、
環境汚染防止のため造船界ではタンカーの二重底化（ダ
ブルボトム、ダブルハル）を進めつつある。前者の土木
建築分野で鋼管杭などに使用されるスパイラル鋼管は、
製造された素管の７０％近くが何らかの二次加工溶接が
なされている。これらの作業は人力に頼っているのが現
状であるが、今後予想される需要増に対応するには、前
述のように溶接士の確保が難しく、かつ、新たな工場立
地スペース入手も非常に困難な環境になってきつつあ
る。
【０００３】したがって、現状の資源で生産性を向上さ
せるためには溶接速度を高め、溶接能率をアップするこ
とが焦眉の問題であり、ロボット化し易いガスシールド
アーク溶接（以下、ＭＡＧ、あるいはＭＩＧ法と称す）
で、従来、爪付け溶接で用いられているサブマージドア
ーク溶接（以下、ＳＡＷと称す）能率をしのぐ高速化技
術出現が待たれている。また、造船ではダブルボトム化
ですみ肉溶接工程が増大するため、この高速化が切望さ
れている。
せるためには溶接速度を高め、溶接能率をアップするこ
とが焦眉の問題であり、ロボット化し易いガスシールド
アーク溶接（以下、ＭＡＧ、あるいはＭＩＧ法と称す）
で、従来、爪付け溶接で用いられているサブマージドア
ーク溶接（以下、ＳＡＷと称す）能率をしのぐ高速化技
術出現が待たれている。また、造船ではダブルボトム化
ですみ肉溶接工程が増大するため、この高速化が切望さ
れている。
【０００４】近年、高速ＭＡＧ溶接法として、特開平２
−２８０９６８号公報に開示されているような２電極高
速ＭＡＧ法が開発されている。また、突合せ溶接には大
電流を用いて溶接能率を向上させた特公昭５９−８４７
５号公報に見られるような大電流ＭＩＧ溶接法の採用で
高速化、高能率化が進められつつある。
−２８０９６８号公報に開示されているような２電極高
速ＭＡＧ法が開発されている。また、突合せ溶接には大
電流を用いて溶接能率を向上させた特公昭５９−８４７
５号公報に見られるような大電流ＭＩＧ溶接法の採用で
高速化、高能率化が進められつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
２電極高速ＭＡＧ法では水平すみ肉溶接脚長５〜６ｍｍ
で溶接速度１．５ｍ／ｍｉｎが限界であり、現在、期待
される２ｍ／ｍｉｎ超の溶接速度には耐えられない。溶
接速度１．５ｍ／ｍｉｎ以上の高速溶接では、所定の等
脚長を十分保証できるワイヤ溶着量を与えても目標脚長
には届かず、幅が狭く、凸型のビードになってしまって
いた。これは高速溶接になるほど、使用する溶接電流も
高くなり、アーク力がより強力になって溶融プールが後
方に押しやられるとともに、溶融プールの形状も涙滴型
から溶接線方向に細長く伸びた形状に変化し、幅が狭い
状態でビード止端の凝固が開始するため、残された溶融
金属はビード高さ方向に盛り上がるしかなく、結果とし
て凸ビードとなったり、アンダーカットが発生し易くな
るものと考えられる。
２電極高速ＭＡＧ法では水平すみ肉溶接脚長５〜６ｍｍ
で溶接速度１．５ｍ／ｍｉｎが限界であり、現在、期待
される２ｍ／ｍｉｎ超の溶接速度には耐えられない。溶
接速度１．５ｍ／ｍｉｎ以上の高速溶接では、所定の等
脚長を十分保証できるワイヤ溶着量を与えても目標脚長
には届かず、幅が狭く、凸型のビードになってしまって
いた。これは高速溶接になるほど、使用する溶接電流も
高くなり、アーク力がより強力になって溶融プールが後
方に押しやられるとともに、溶融プールの形状も涙滴型
から溶接線方向に細長く伸びた形状に変化し、幅が狭い
状態でビード止端の凝固が開始するため、残された溶融
金属はビード高さ方向に盛り上がるしかなく、結果とし
て凸ビードとなったり、アンダーカットが発生し易くな
るものと考えられる。
【０００６】溶接高速化を阻害する要因は上述したよう
に、高速溶接になるほどアークが後方に引かれ、幅方向
の広がりが小さくなること、および、高溶接電流化によ
ってアーク力が強力になって溶融プールが後方に押しや
られるためである。この阻害要因を解消する手段として
は溶接ワイヤを複数化してアーク力を分散し、溶融プー
ル後退を抑えることが有効であり、これまで種々の提案
がなされている。例えば特公平１−５０５０７号公報、
特開昭６１−２１２４８０号公報にみられるような１ト
ーチを２ワイヤ化したＳＡＷ法、特開昭６３−１４０７
７３号公報にみられるごとく１溶接トーチに複数ワイヤ
を送給するＭＡＧ法などが開示されている。しかしなが
ら、後者の１溶接トーチに複数ワイヤを送給するＭＡＧ
法や、前述の大電流ＭＩＧ法では使用する溶接トーチが
大型化して水平すみ肉溶接を行うには不適で、特に、鋼
管の爪付け溶接のような狭隘部への適用は全く不可能で
ある。そこで、本発明は溶接速度２ｍ／ｍｉｎを超える
水平すみ肉溶接方法、及び狭隘部での高能率ＭＡＧ溶接
を実現することを目的とする。
に、高速溶接になるほどアークが後方に引かれ、幅方向
の広がりが小さくなること、および、高溶接電流化によ
ってアーク力が強力になって溶融プールが後方に押しや
られるためである。この阻害要因を解消する手段として
は溶接ワイヤを複数化してアーク力を分散し、溶融プー
ル後退を抑えることが有効であり、これまで種々の提案
がなされている。例えば特公平１−５０５０７号公報、
特開昭６１−２１２４８０号公報にみられるような１ト
ーチを２ワイヤ化したＳＡＷ法、特開昭６３−１４０７
７３号公報にみられるごとく１溶接トーチに複数ワイヤ
を送給するＭＡＧ法などが開示されている。しかしなが
ら、後者の１溶接トーチに複数ワイヤを送給するＭＡＧ
法や、前述の大電流ＭＩＧ法では使用する溶接トーチが
大型化して水平すみ肉溶接を行うには不適で、特に、鋼
管の爪付け溶接のような狭隘部への適用は全く不可能で
ある。そこで、本発明は溶接速度２ｍ／ｍｉｎを超える
水平すみ肉溶接方法、及び狭隘部での高能率ＭＡＧ溶接
を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、溶接ワイヤを消耗電極とする２トー
チ３ワイヤのガスシールドアーク溶接装置において、同
一トーチ内で先行ワイヤと中間ワイヤの２本の溶接ワイ
ヤを給電チップに送給するツインワイヤ溶接トーチが、
後行ワイヤを配置した他の溶接トーチより溶接方向前方
に設置され、さらに、当該ツインワイヤ溶接トーチ内の
先行ワイヤと中間ワイヤは電気的に絶縁されており、３
本の溶接ワイヤはすべて独立の電源と独立のワイヤ送給
手段を有し、先行ワイヤの溶接電流と中間ワイヤの溶接
電流とに差を設け、かつシールドガスを溶接アークに向
けて供給するためのパイプを、先行電極前方および後行
電極後方に装着したことを特徴とする高速ガスシールド
アーク溶接装置である。
するものであって、溶接ワイヤを消耗電極とする２トー
チ３ワイヤのガスシールドアーク溶接装置において、同
一トーチ内で先行ワイヤと中間ワイヤの２本の溶接ワイ
ヤを給電チップに送給するツインワイヤ溶接トーチが、
後行ワイヤを配置した他の溶接トーチより溶接方向前方
に設置され、さらに、当該ツインワイヤ溶接トーチ内の
先行ワイヤと中間ワイヤは電気的に絶縁されており、３
本の溶接ワイヤはすべて独立の電源と独立のワイヤ送給
手段を有し、先行ワイヤの溶接電流と中間ワイヤの溶接
電流とに差を設け、かつシールドガスを溶接アークに向
けて供給するためのパイプを、先行電極前方および後行
電極後方に装着したことを特徴とする高速ガスシールド
アーク溶接装置である。
【０００８】また、上記の高速ガスシールドアーク溶接
装置を用いて、前記ツインワイヤ溶接トーチ内の先行ワ
イヤと中間ワイヤの間隔を５ｍｍ〜４０ｍｍとし、前記
中間ワイヤと後行ワイヤの間隔を５ｍｍ〜４０ｍｍと
し、さらに、先行ワイヤの溶接電流を２００Ａ〜５００
Ａ、中間ワイヤの溶接電流を１５０Ａ〜４５０Ａとし、
先行ワイヤの溶接電流と中間ワイヤの溶接電流との差を
２０〜１００Ａとして溶接を行うことを特徴とする高速
ガスシールドアーク溶接方法である。またここにおい
て、すみ肉溶接を行うさい、前記先行ワイヤと前記後行
ワイヤの狙い位置を上板と下板の交差部とし、前記先行
ワイヤと前記中間ワイヤで決定される直線と溶接方向が
なす角度を０゜〜３０゜とすること、及び後行ワイヤに
フラックス入り溶接ワイヤを用いることも特徴とする。
装置を用いて、前記ツインワイヤ溶接トーチ内の先行ワ
イヤと中間ワイヤの間隔を５ｍｍ〜４０ｍｍとし、前記
中間ワイヤと後行ワイヤの間隔を５ｍｍ〜４０ｍｍと
し、さらに、先行ワイヤの溶接電流を２００Ａ〜５００
Ａ、中間ワイヤの溶接電流を１５０Ａ〜４５０Ａとし、
先行ワイヤの溶接電流と中間ワイヤの溶接電流との差を
２０〜１００Ａとして溶接を行うことを特徴とする高速
ガスシールドアーク溶接方法である。またここにおい
て、すみ肉溶接を行うさい、前記先行ワイヤと前記後行
ワイヤの狙い位置を上板と下板の交差部とし、前記先行
ワイヤと前記中間ワイヤで決定される直線と溶接方向が
なす角度を０゜〜３０゜とすること、及び後行ワイヤに
フラックス入り溶接ワイヤを用いることも特徴とする。
【０００９】
【作用】図１は本発明の２トーチ３ワイヤガスシールド
アーク溶接装置の例を示す側断面図である。以下、図１
の参照符号を用いて説明すると、それぞれに独立したワ
イヤ送給ロ−ラ（図示せず）によって送られた先行ワイ
ヤ１、中間ワイヤ２は先行ツインワイヤ溶接トーチ４に
連結されたツインワイヤ用コンジツト６を介してワイヤ
ガイド８に導かれる。そして、先行ツインワイヤ溶接ト
ーチ４の先行ワイヤ１と中間ワイヤ２の間隔Ｍを２〜３
０ｍｍに保つよう給電チップ１０、１１を装着し、かつ
中間ワイヤと後行ワイヤの間隔Ｎを１０〜４０ｍｍと
し、溶接前方及び後方に配置したパイプ１３、１４を介
して溶接アーク部にシールドガスを供給しつつ、３ワイ
ヤで２電極ＭＡＧ溶接を行う構成としたものである。な
お図中１６、１７、１８はそれぞれの位置に存在する溶
融プールを示し、１９は母材、２０は溶接金属、２１は
スラグである。
アーク溶接装置の例を示す側断面図である。以下、図１
の参照符号を用いて説明すると、それぞれに独立したワ
イヤ送給ロ−ラ（図示せず）によって送られた先行ワイ
ヤ１、中間ワイヤ２は先行ツインワイヤ溶接トーチ４に
連結されたツインワイヤ用コンジツト６を介してワイヤ
ガイド８に導かれる。そして、先行ツインワイヤ溶接ト
ーチ４の先行ワイヤ１と中間ワイヤ２の間隔Ｍを２〜３
０ｍｍに保つよう給電チップ１０、１１を装着し、かつ
中間ワイヤと後行ワイヤの間隔Ｎを１０〜４０ｍｍと
し、溶接前方及び後方に配置したパイプ１３、１４を介
して溶接アーク部にシールドガスを供給しつつ、３ワイ
ヤで２電極ＭＡＧ溶接を行う構成としたものである。な
お図中１６、１７、１８はそれぞれの位置に存在する溶
融プールを示し、１９は母材、２０は溶接金属、２１は
スラグである。
【００１０】２電極で２本のワイヤを用いる従来技術
（特開平２−２８０９６８号公報など）では、溶接速度
２ｍ／ｍｉｎという高速溶接で脚長５ｍｍを確保するに
は、１電極の溶接電流値が著しく大きくなり、アーク力
が強大となって、溶融プール重力ヘッドとのバランスが
崩れ、溶融プールを大きく後退させるため、アンダーカ
ット発生を抑制できない。しかし、本発明では２トーチ
でありながら、ツインワイヤ溶接トーチを用いたことに
より、３本のワイヤに溶接電流を分散できるので、ワイ
ヤ１本当りのアーク力が抑制され、溶融プールの後退が
回避できるのでアンダーカットが無いビ−ドが得られ
る。
（特開平２−２８０９６８号公報など）では、溶接速度
２ｍ／ｍｉｎという高速溶接で脚長５ｍｍを確保するに
は、１電極の溶接電流値が著しく大きくなり、アーク力
が強大となって、溶融プール重力ヘッドとのバランスが
崩れ、溶融プールを大きく後退させるため、アンダーカ
ット発生を抑制できない。しかし、本発明では２トーチ
でありながら、ツインワイヤ溶接トーチを用いたことに
より、３本のワイヤに溶接電流を分散できるので、ワイ
ヤ１本当りのアーク力が抑制され、溶融プールの後退が
回避できるのでアンダーカットが無いビ−ドが得られ
る。
【００１１】また、特開昭６３−１４０７７３号公報に
みられる複数本のワイヤとシールドガスを同一溶接トー
チから供給する方式では、溶接トーチの大型化が避けら
れず、２電極化はいうに及ばず、１電極溶接ですら狭隘
部へ溶接トーチを挿入することは不可能であるが、本発
明のようにシールドガス供給を溶接トーチから分離し、
溶接前後方向から行なうことによって、溶接トーチのコ
ンパクト化して狭隘部での溶接を可能ならしめたもので
ある。
みられる複数本のワイヤとシールドガスを同一溶接トー
チから供給する方式では、溶接トーチの大型化が避けら
れず、２電極化はいうに及ばず、１電極溶接ですら狭隘
部へ溶接トーチを挿入することは不可能であるが、本発
明のようにシールドガス供給を溶接トーチから分離し、
溶接前後方向から行なうことによって、溶接トーチのコ
ンパクト化して狭隘部での溶接を可能ならしめたもので
ある。
【００１２】通常の水平すみ肉溶接や突合せ溶接を行う
場合には、ツインワイヤ溶接トーチ４と後行溶接トーチ
５のそれぞれの下部にノズル（図示せず）を装着し、各
溶接トーチ本体内からシールドガス供給を行う一体型溶
接トーチを使用して溶接することができる。しかし、鋼
管の爪付け溶接のような狭隘部への溶接では、２本の溶
接ワイヤをカバーする一体型溶接トーチは、溶接トーチ
のノズルの径が大きくなるため、使用が困難である。こ
のような場合には、曲率を有するパイプ１３、１４を溶
接トーチ４、５の前方及び後方に設置し、このパイプに
シールドガスを導入して両方向から溶接部にガスを供給
する。このように溶接トーチ部とシールドガス供給部と
を分離することで溶接トーチをスリム化し、狭隘部溶接
を可能とする。
場合には、ツインワイヤ溶接トーチ４と後行溶接トーチ
５のそれぞれの下部にノズル（図示せず）を装着し、各
溶接トーチ本体内からシールドガス供給を行う一体型溶
接トーチを使用して溶接することができる。しかし、鋼
管の爪付け溶接のような狭隘部への溶接では、２本の溶
接ワイヤをカバーする一体型溶接トーチは、溶接トーチ
のノズルの径が大きくなるため、使用が困難である。こ
のような場合には、曲率を有するパイプ１３、１４を溶
接トーチ４、５の前方及び後方に設置し、このパイプに
シールドガスを導入して両方向から溶接部にガスを供給
する。このように溶接トーチ部とシールドガス供給部と
を分離することで溶接トーチをスリム化し、狭隘部溶接
を可能とする。
【００１３】さらに、溶接速度２ｍ／ｍｉｎ超の高速溶
接を行う場合には、鋼管の爪付け溶接のような狭隘部へ
の溶接ばかりでなく、すみ肉溶接においても、先行電極
前方、及び後行電極の後方から溶接アークに向けてシー
ルドガスを供給する方法が有効である。すなわち、図２
は溶接トーチ先端近傍のを示した断面図であり、先行電
極２２、後行電極２３ともガスシールドが一体型のトー
チを使用している。ビ−ド形状を支配する後行電極２３
が一体型のシールド方式では、図２に示すように後行電
極２３のアーク力が作用する方向とシールドガスの流れ
る方向が同じ方向にあるため、高速溶接になるほど溶融
プール後退距離Ｘが長くなるように助長する。一方、図
３も図２と同様な断面図であるが、先行電極２２、後行
電極２３ともシールドガスがパイプ１３、１４によって
別々に供給される。図３に示す後行電極２３の後方から
溶接部前方に向かってシールドガスを供給する方式で
は、溶融プールの後退を抑制するようにシールドガスの
流れが作用するために溶融プールの後退距離Ｙが小さく
なり、高速溶接でもアンダーカットなどの溶接欠陥のな
い良好なビードが得られるものである。
接を行う場合には、鋼管の爪付け溶接のような狭隘部へ
の溶接ばかりでなく、すみ肉溶接においても、先行電極
前方、及び後行電極の後方から溶接アークに向けてシー
ルドガスを供給する方法が有効である。すなわち、図２
は溶接トーチ先端近傍のを示した断面図であり、先行電
極２２、後行電極２３ともガスシールドが一体型のトー
チを使用している。ビ−ド形状を支配する後行電極２３
が一体型のシールド方式では、図２に示すように後行電
極２３のアーク力が作用する方向とシールドガスの流れ
る方向が同じ方向にあるため、高速溶接になるほど溶融
プール後退距離Ｘが長くなるように助長する。一方、図
３も図２と同様な断面図であるが、先行電極２２、後行
電極２３ともシールドガスがパイプ１３、１４によって
別々に供給される。図３に示す後行電極２３の後方から
溶接部前方に向かってシールドガスを供給する方式で
は、溶融プールの後退を抑制するようにシールドガスの
流れが作用するために溶融プールの後退距離Ｙが小さく
なり、高速溶接でもアンダーカットなどの溶接欠陥のな
い良好なビードが得られるものである。
【００１４】次に、ワイヤ間隔を規定した理由について
述べる。毎分２ｍ超の高速溶接で５ｍｍ以上の脚長を得
るためには、各ワイヤ間で安定した溶融プール溜まりを
形成させることが重要である。本発明で先行ワイヤと中
間ワイヤの間隔Ｍ及び、中間電極と後行電極の間隔Ｎを
５〜４０ｍｍと限定した理由は、この溶融プール溜まり
を安定して維持できる範囲を明示したものである。すな
わち、Ｍ及びＮが下限値未満では溶融プール溜まりとし
て存在しえず、逆に上限値を超えると、溶融プールを安
定維持するワイヤ間の相互作用効果が弱まるために、溶
融プール溜まりが不安定になり、アンダーカット等の欠
陥を生じる原因となる。さらに、好ましくは先行ツイン
ワイヤ溶接トーチの後退角と後行溶接トーチの前進角は
それぞれ０゜〜３０゜とするのが溶融プールを安定維持
するために良い。
述べる。毎分２ｍ超の高速溶接で５ｍｍ以上の脚長を得
るためには、各ワイヤ間で安定した溶融プール溜まりを
形成させることが重要である。本発明で先行ワイヤと中
間ワイヤの間隔Ｍ及び、中間電極と後行電極の間隔Ｎを
５〜４０ｍｍと限定した理由は、この溶融プール溜まり
を安定して維持できる範囲を明示したものである。すな
わち、Ｍ及びＮが下限値未満では溶融プール溜まりとし
て存在しえず、逆に上限値を超えると、溶融プールを安
定維持するワイヤ間の相互作用効果が弱まるために、溶
融プール溜まりが不安定になり、アンダーカット等の欠
陥を生じる原因となる。さらに、好ましくは先行ツイン
ワイヤ溶接トーチの後退角と後行溶接トーチの前進角は
それぞれ０゜〜３０゜とするのが溶融プールを安定維持
するために良い。
【００１５】次に規定した溶接電流範囲について述べ
る。本発明では個々のワイヤに独立した電源とワイヤ送
給装置が付帯しているので、先行ワイヤで使用する溶接
電流を２００Ａ〜５００Ａ、中間ワイヤで使用する溶接
電流を１５０Ａ〜４５０Ａと独立に設定できる。この様
に電流範囲を規定したのは、下限値未満の場合には溶加
金属が不足して５ｍｍ以上の脚長が得られないからであ
り、上限値超だとアーク力が強すぎて、溶融プールの後
退を抑えきれないことにより、アンダーカットが発生す
るからである。
る。本発明では個々のワイヤに独立した電源とワイヤ送
給装置が付帯しているので、先行ワイヤで使用する溶接
電流を２００Ａ〜５００Ａ、中間ワイヤで使用する溶接
電流を１５０Ａ〜４５０Ａと独立に設定できる。この様
に電流範囲を規定したのは、下限値未満の場合には溶加
金属が不足して５ｍｍ以上の脚長が得られないからであ
り、上限値超だとアーク力が強すぎて、溶融プールの後
退を抑えきれないことにより、アンダーカットが発生す
るからである。
【００１６】さらに、先行ワイヤと中間ワイヤの電流差
を２０〜１００Ａと規定したのは、スパッタ発生量がこ
の範囲で著しく抑制されるからである。２ｍ／分を超え
る溶接速度で脚長５ｍｍ以上を得るためには、スパッタ
を低減させ、溶加金属の損失を極力少なくすることが重
要であるが、スパッタ抑制には先行ワイヤと中間ワイヤ
間にできる溶融プール溜まり１６を適切に制御すること
が特に重要であり、先行ワイヤと中間ワイヤの電流差が
この範囲にある時に最もスパッタの発生が抑制されるの
である。なお、後行ワイヤの電流は先行及び、中間ワイ
ヤの条件に合わせて適宜設定すればよいが、最終ワイヤ
のアーク力が著しく強いと、ビ−ド外観を損ねる場合が
あるので、好ましくは４００Ａ以下が良い。
を２０〜１００Ａと規定したのは、スパッタ発生量がこ
の範囲で著しく抑制されるからである。２ｍ／分を超え
る溶接速度で脚長５ｍｍ以上を得るためには、スパッタ
を低減させ、溶加金属の損失を極力少なくすることが重
要であるが、スパッタ抑制には先行ワイヤと中間ワイヤ
間にできる溶融プール溜まり１６を適切に制御すること
が特に重要であり、先行ワイヤと中間ワイヤの電流差が
この範囲にある時に最もスパッタの発生が抑制されるの
である。なお、後行ワイヤの電流は先行及び、中間ワイ
ヤの条件に合わせて適宜設定すればよいが、最終ワイヤ
のアーク力が著しく強いと、ビ−ド外観を損ねる場合が
あるので、好ましくは４００Ａ以下が良い。
【００１７】次に狙い位置を規定した理由を述べる。本
願発明では、各ワイヤ間の溶融プール溜まりを安定させ
ることにより、美しいビ−ド形状とスパッタの抑制を実
現している。この溶融プール溜まりを安定維持できるの
は各ワイヤのアーク力および、シールドガスから受ける
力が一直線上でバランスしているからである。このた
め、各ワイヤの狙い位置は先行ワイヤ、中間ワイヤ及び
後行ワイヤ共、基本的にはすべて上板と下板の交差部が
好ましいが、大脚長が特に要求されるような場合には、
このバランスを保ちうる範囲として、前記先行ワイヤと
前記後行ワイヤの狙い位置は上板と下板の交差部とし、
かつ前記先行ワイヤと前記中間ワイヤで決定される直線
と溶接方向がなす角度を０゜〜３０゜の範囲で前記ツイ
ンワイヤ溶接トーチを回転することができる。」
願発明では、各ワイヤ間の溶融プール溜まりを安定させ
ることにより、美しいビ−ド形状とスパッタの抑制を実
現している。この溶融プール溜まりを安定維持できるの
は各ワイヤのアーク力および、シールドガスから受ける
力が一直線上でバランスしているからである。このた
め、各ワイヤの狙い位置は先行ワイヤ、中間ワイヤ及び
後行ワイヤ共、基本的にはすべて上板と下板の交差部が
好ましいが、大脚長が特に要求されるような場合には、
このバランスを保ちうる範囲として、前記先行ワイヤと
前記後行ワイヤの狙い位置は上板と下板の交差部とし、
かつ前記先行ワイヤと前記中間ワイヤで決定される直線
と溶接方向がなす角度を０゜〜３０゜の範囲で前記ツイ
ンワイヤ溶接トーチを回転することができる。」
【００１８】次に、後行ワイヤにフラックス入りワイヤ
を使用する理由を述べる。パイプ１３、１４によるシー
ルドガス供給では、一体型溶接トーチに比べ、ピット等
の欠陥発生防止にパイプの位置調整が重要で、アーク発
生位置へ確実にシールドガスを供給する必要があるが、
ソリッドワイヤに比べ、シールド特性のよいフラックス
入りワイヤを後行ワイヤに使用すれば、厳密な位置調整
の必要がなく、容易に安定した溶接を行うことができる
のである。このフラックス入りワイヤはＪＩＳＺ ３３
１３相当品で、ワイヤ−全重量に対してスラグ形成剤
（例えば特開平２−２０５２９９に開示されているよう
な酸化物、沸化物）として１０〜２５ｗｔ％充填された
ものが好ましい。１０％未満ではシールド特性が劣化
し、２５％を超えると生成したスラグ量が過多となって
スラグ巻き込みなどが発生しやすくなる。また、溶接ワ
イヤ径は１．２〜１．６のものが使い易く、１．２ｍｍ
未満ではワイヤ癖が大きく、ワイヤの溶接位置狙いが不
安定になり、１．６ｍｍを超える径では、ワイヤ抵抗加
熱による溶融効率が低下するため、同じ溶着量を得るの
により大きな溶接電流が必要となり好ましくない。な
お、先行ワイヤ及び中間ワイヤにはフラックス入りワイ
ヤ、メタルコアードワイヤ、ソリッドワイヤのいずれを
用いても上記の効果を実現できる。
を使用する理由を述べる。パイプ１３、１４によるシー
ルドガス供給では、一体型溶接トーチに比べ、ピット等
の欠陥発生防止にパイプの位置調整が重要で、アーク発
生位置へ確実にシールドガスを供給する必要があるが、
ソリッドワイヤに比べ、シールド特性のよいフラックス
入りワイヤを後行ワイヤに使用すれば、厳密な位置調整
の必要がなく、容易に安定した溶接を行うことができる
のである。このフラックス入りワイヤはＪＩＳＺ ３３
１３相当品で、ワイヤ−全重量に対してスラグ形成剤
（例えば特開平２−２０５２９９に開示されているよう
な酸化物、沸化物）として１０〜２５ｗｔ％充填された
ものが好ましい。１０％未満ではシールド特性が劣化
し、２５％を超えると生成したスラグ量が過多となって
スラグ巻き込みなどが発生しやすくなる。また、溶接ワ
イヤ径は１．２〜１．６のものが使い易く、１．２ｍｍ
未満ではワイヤ癖が大きく、ワイヤの溶接位置狙いが不
安定になり、１．６ｍｍを超える径では、ワイヤ抵抗加
熱による溶融効率が低下するため、同じ溶着量を得るの
により大きな溶接電流が必要となり好ましくない。な
お、先行ワイヤ及び中間ワイヤにはフラックス入りワイ
ヤ、メタルコアードワイヤ、ソリッドワイヤのいずれを
用いても上記の効果を実現できる。
【００１９】
【実施例】図４の正面図（ａ）と側面図（ｂ）に示すよ
うに、板厚９ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの
ＪＩＳ ＳＭ４００Ａの２枚の鋼板を逆Ｔ型に組み立
て、その上板と下板の交差部を表１に示す溶接条件で行
った。また、狭隘部への溶接として、図５に示すよう
に、前記ＳＭ４００Ａに板厚９ｍｍ、幅３０ｍｍ、高さ
６０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのＬ形の鋼板を取付け、そ
のＬ形鋼と前記鋼板との交差部を２電極ＭＡＧによる水
平すみ肉溶接を表１の条件で行った。なお、表１中のＮ
ｏ．１及びＮｏ．３〜９は逆Ｔ型の試験体を用い、Ｎ
ｏ．２はＬ型鋼を用いた狭隘部への溶接を行った。
うに、板厚９ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの
ＪＩＳ ＳＭ４００Ａの２枚の鋼板を逆Ｔ型に組み立
て、その上板と下板の交差部を表１に示す溶接条件で行
った。また、狭隘部への溶接として、図５に示すよう
に、前記ＳＭ４００Ａに板厚９ｍｍ、幅３０ｍｍ、高さ
６０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのＬ形の鋼板を取付け、そ
のＬ形鋼と前記鋼板との交差部を２電極ＭＡＧによる水
平すみ肉溶接を表１の条件で行った。なお、表１中のＮ
ｏ．１及びＮｏ．３〜９は逆Ｔ型の試験体を用い、Ｎ
ｏ．２はＬ型鋼を用いた狭隘部への溶接を行った。
【００２０】
【表１】
【００２１】シールドガスは炭酸ガスで各電極に対し、
２５リットル／ｍｉｎずつ供給した。また、各ワイヤは
すべてＪＩＳ Ｚ３３１３ ＹＦＷ相当品のフラックス
入りワイヤで、１．２ｍｍ径を使用し、ワイヤ突出し長
は２５ｍｍで行った。なお、表１中のシールド方法で一
体型とは溶接トーチにノズルを装着し、シールドガスを
トーチ内部から供給する方式で、分離型とは本発明請求
項２のパイプによる溶接前後方向からシールドガスを供
給する方式を意味している。ここでは、３本の溶接ワイ
ヤはすべて独立の電源から給電を行い、かつ、独立のワ
イヤ送給手段で溶接ワイヤを送給した。
２５リットル／ｍｉｎずつ供給した。また、各ワイヤは
すべてＪＩＳ Ｚ３３１３ ＹＦＷ相当品のフラックス
入りワイヤで、１．２ｍｍ径を使用し、ワイヤ突出し長
は２５ｍｍで行った。なお、表１中のシールド方法で一
体型とは溶接トーチにノズルを装着し、シールドガスを
トーチ内部から供給する方式で、分離型とは本発明請求
項２のパイプによる溶接前後方向からシールドガスを供
給する方式を意味している。ここでは、３本の溶接ワイ
ヤはすべて独立の電源から給電を行い、かつ、独立のワ
イヤ送給手段で溶接ワイヤを送給した。
【００２２】そして、溶接後、ビード外観検査、および
横断面マクロ試験を行って溶接ビード品質を評価した。
その結果を表２に示す。本発明法を用いて水平すみ肉溶
接を行なった試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３では溶接速度２．
５ｍ／ｍｉｎにおいて、溶接欠陥が無く、かつ、両脚長
とも目標５ｍｍを超えるすみ肉ビードが得られた。一
方、比較例のＮｏ．４〜Ｎｏ．８は本発明で規定した溶
接条件を逸脱しているので、アンダーカット等の欠陥が
発生しかつ脚長も不足した。また、先行、後行各１本ず
つの２ワイヤを用いる従来法の水平すみ肉溶接を行なっ
た試験Ｎｏ．９では電極間での溶融プールが安定せず、
また、後行電極後方の溶融プール後退が大きく、アンダ
ーカット、内部欠陥が多発し、脚長も５ｍｍに届かず、
のど厚だけが大きい凸ビードとなった。
横断面マクロ試験を行って溶接ビード品質を評価した。
その結果を表２に示す。本発明法を用いて水平すみ肉溶
接を行なった試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３では溶接速度２．
５ｍ／ｍｉｎにおいて、溶接欠陥が無く、かつ、両脚長
とも目標５ｍｍを超えるすみ肉ビードが得られた。一
方、比較例のＮｏ．４〜Ｎｏ．８は本発明で規定した溶
接条件を逸脱しているので、アンダーカット等の欠陥が
発生しかつ脚長も不足した。また、先行、後行各１本ず
つの２ワイヤを用いる従来法の水平すみ肉溶接を行なっ
た試験Ｎｏ．９では電極間での溶融プールが安定せず、
また、後行電極後方の溶融プール後退が大きく、アンダ
ーカット、内部欠陥が多発し、脚長も５ｍｍに届かず、
のど厚だけが大きい凸ビードとなった。
【００２３】
【表２】
【００２４】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、従来法
では困難であった高速すみ肉溶接が可能となり、特に狭
隘な箇所での高速すみ肉溶接が可能であることは大きな
メリットである。したがって、溶接高能率化に対し、溶
接士要員増や、新工場建設を行なわなくとも生産性向上
が可能となり、本発明によって溶接コストダウン、溶接
能率を大幅に向上できるので産業上のメリットは大き
い。
では困難であった高速すみ肉溶接が可能となり、特に狭
隘な箇所での高速すみ肉溶接が可能であることは大きな
メリットである。したがって、溶接高能率化に対し、溶
接士要員増や、新工場建設を行なわなくとも生産性向上
が可能となり、本発明によって溶接コストダウン、溶接
能率を大幅に向上できるので産業上のメリットは大き
い。
【図１】本発明の２電極３ワイヤ高速ガスシールドアー
ク溶接法の例を示す側断面模式図
ク溶接法の例を示す側断面模式図
【図２】一体型シールド方式でのガスの流れと溶融プー
ル挙動を示す図
ル挙動を示す図
【図３】分離型シールド方式でのガスの流れと溶融プー
ル挙動を示す図
ル挙動を示す図
【図４】水平すみ肉溶接用試験片形状図
【図５】狭隘部への水平すみ肉溶接用試験片形状図
１、２、３ 溶接ワイヤ
４、５ 溶接トーチ
６、７ コンジツト
８、９ ワイヤガイド
１０、１１、１２ 給電チップ
１３、１４ パイプ
１５ 絶縁板
１６ 先行ワイヤと中間ワイヤの間に存在する溶融プ
ール １７ 中間ワイヤと後行ワイヤの間に存在する溶融プ
ール １８ 後行ワイヤの後に存在する溶融プール １９ 母材 ２０ 溶接金属 ２１ スラグ ２２ 先行電極 ２３ 後行電極 ２６ アーク力の作用する方向 ２７ シールドガスの作用する方向 ２８ 上板 ２９ 下板 ３０ ＳＭ４００Ａ鋼板 ３１ Ｌ字鋼 Ｍ 先行、後行ワイヤ間隔 Ｎ 中間、後行ワイヤ間隔 Ｘ、Ｙ 溶融プールの後退距離
ール １７ 中間ワイヤと後行ワイヤの間に存在する溶融プ
ール １８ 後行ワイヤの後に存在する溶融プール １９ 母材 ２０ 溶接金属 ２１ スラグ ２２ 先行電極 ２３ 後行電極 ２６ アーク力の作用する方向 ２７ シールドガスの作用する方向 ２８ 上板 ２９ 下板 ３０ ＳＭ４００Ａ鋼板 ３１ Ｌ字鋼 Ｍ 先行、後行ワイヤ間隔 Ｎ 中間、後行ワイヤ間隔 Ｘ、Ｙ 溶融プールの後退距離
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 児嶋 一浩
千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株
式会社 技術開発本部内
(72)発明者 北村 征義
千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株
式会社 技術開発本部内
(72)発明者 堀井 行彦
千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株
式会社 技術開発本部内
(72)発明者 窪田 晴敏
千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株
式会社 技術開発本部内
(72)発明者 鎌田 政男
千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株
式会社 技術開発本部内
(56)参考文献 特開 平７−204854（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−293664（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−238437（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−168969（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−127445（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−1144（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−256455（ＪＰ，Ａ)
実開 昭64−10371（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 9/29
B23K 9/02
B23K 9/073
B23K 9/16
B23K 9/173
Claims (4)
- 【請求項１】 溶接ワイヤを消耗電極とする２トーチ３
ワイヤのガスシールドアーク溶接装置において、同一ト
ーチ内で先行ワイヤと中間ワイヤの２本の溶接ワイヤを
給電チップに送給するツインワイヤ溶接トーチが、後行
ワイヤを配置した他の溶接トーチより溶接方向前方に設
置され、さらに、当該ツインワイヤ溶接トーチ内の先行
ワイヤと中間ワイヤは電気的に絶縁されており、３本の
溶接ワイヤはすべて独立の電源と独立のワイヤ送給手段
を有し、先行ワイヤの溶接電流と中間ワイヤの溶接電流
とに差を設け、かつシールドガスを溶接アークに向けて
供給するためのパイプを、先行電極前方および後行電極
後方に装着したことを特徴とする高速ガスシールドアー
ク溶接装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の高速ガスシールドアー
ク溶接装置を用いて、前記ツインワイヤ溶接トーチ内の
先行ワイヤと中間ワイヤの間隔を５ｍｍ〜４０ｍｍと
し、前記中間ワイヤと後行ワイヤの間隔を５ｍｍ〜４０
ｍｍとし、さらに、先行ワイヤの溶接電流を２００Ａ〜
５００Ａ、中間ワイヤの溶接電流を１５０Ａ〜４５０Ａ
とし、先行ワイヤの溶接電流と中間ワイヤの溶接電流と
の差を２０〜１００Ａとして溶接を行うことを特徴とす
る高速ガスシールドアーク溶接方法。 - 【請求項３】 すみ肉溶接を行うさい、前記先行ワイヤ
と前記後行ワイヤの狙い位置を上板と下板の交差部と
し、前記先行ワイヤと前記中間ワイヤで決定される直線
と溶接方向がなす角度を０゜〜３０゜とすることを特徴
とする請求項２記載の高速ガスシールドアーク溶接方
法。 - 【請求項４】 後行ワイヤにフラックス入り溶接ワイヤ
を用いることを特徴とする請求項２または請求項３記載
の高速ガスシールドアーク溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05820095A JP3423467B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 高速ガスシールドアーク溶接装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05820095A JP3423467B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 高速ガスシールドアーク溶接装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08224667A JPH08224667A (ja) | 1996-09-03 |
| JP3423467B2 true JP3423467B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=13077398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05820095A Expired - Fee Related JP3423467B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 高速ガスシールドアーク溶接装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3423467B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101920382A (zh) * | 2010-08-20 | 2010-12-22 | 许加庆 | 一种大功率tig焊接工艺及其专用装置 |
| CN102387889A (zh) * | 2009-04-01 | 2012-03-21 | 埃萨布公司 | 电弧焊系统的焊头及焊头组件 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4749555B2 (ja) * | 2001-01-19 | 2011-08-17 | 株式会社ダイヘン | ３電極アーク溶接制御方法 |
| WO2006075215A1 (en) * | 2005-01-13 | 2006-07-20 | Illinois Tool Works Inc. | Mig-mig welding process |
| JP5090327B2 (ja) * | 2008-12-17 | 2012-12-05 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | 鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法 |
| BR112013007672B1 (pt) | 2010-09-29 | 2018-04-03 | Esab Ab | Aparelho de soldagem e método para soldagem |
| CN103737158B (zh) * | 2013-12-31 | 2016-08-17 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于热输入控制的双熔化极电弧焊枪及其焊接方法 |
| JP5979734B2 (ja) * | 2014-11-28 | 2016-08-31 | エーエスアーベー アーベー | アーク溶接システムのための溶接ヘッドおよび溶接ヘッドアセンブリ |
| CN110497065B (zh) * | 2019-08-30 | 2021-03-19 | 大连理工大学 | 一种变极性三丝气体保护间接电弧焊方法、装置及其应用 |
-
1995
- 1995-02-23 JP JP05820095A patent/JP3423467B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102387889A (zh) * | 2009-04-01 | 2012-03-21 | 埃萨布公司 | 电弧焊系统的焊头及焊头组件 |
| KR101536804B1 (ko) * | 2009-04-01 | 2015-07-14 | 이에스에이비 아베 | 아크 용접 시스템용 용접 헤드부 및 용접 헤드부 조립체 |
| CN102387889B (zh) * | 2009-04-01 | 2017-01-11 | 埃萨布公司 | 电弧焊系统的焊头及焊头组件 |
| US9937581B2 (en) | 2009-04-01 | 2018-04-10 | Esab Ab | Welding head and welding head assembly for an arc-welding system |
| CN101920382A (zh) * | 2010-08-20 | 2010-12-22 | 许加庆 | 一种大功率tig焊接工艺及其专用装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08224667A (ja) | 1996-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2532466B1 (en) | Two-electrode welding method | |
| US9321119B2 (en) | Combination welding method using combination of gas metal arc welding and submerged-arc welding and combination arc welding machine | |
| JP2015526295A (ja) | レーザと電気アーク溶接機との間に配置されたワイヤ送給装置を用いるハイブリッド溶接システム及び溶接方法 | |
| CN104842048A (zh) | 一种钨极氩弧焊与冷金属过渡焊接复合热源焊接设备及方法和应用 | |
| JP3423467B2 (ja) | 高速ガスシールドアーク溶接装置及び方法 | |
| KR20190039755A (ko) | 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법 | |
| JP4749555B2 (ja) | ３電極アーク溶接制御方法 | |
| JPH07204854A (ja) | 高速ガスシールドアーク溶接装置及び方法 | |
| WO2009034460A2 (en) | Method and apparatus of welding with electrical stickout | |
| US5945014A (en) | Method of arc welding heavy steel plates | |
| French et al. | A comparison of pulsed and conventional welding with basic flux cored and metal cored welding wires | |
| JPH09314334A (ja) | 高速ガスシールドアーク溶接装置および溶接方法 | |
| KR20190006446A (ko) | 다전극 가스 실드 아크 편면 용접 방법 | |
| JPH0675792B2 (ja) | プラズマアーク溶接法 | |
| JP4319713B2 (ja) | 多電極ガスシールドアーク片面溶接方法 | |
| JPH08276273A (ja) | クラッド鋼の突合せ溶接方法 | |
| JP2833279B2 (ja) | 鋼管の溶接方法 | |
| JPH0698494B2 (ja) | 消耗電極式アーク溶接法 | |
| JPH071126A (ja) | 横向き片面自動溶接方法 | |
| JP3583561B2 (ja) | 横向エレクトロガス溶接方法 | |
| JP3881587B2 (ja) | アーク安定性に優れたチタン又はチタン合金のｍｉｇ溶接方法 | |
| JP3947422B2 (ja) | チタン又はチタン合金のｍｉｇ溶接方法 | |
| JP2021181099A (ja) | アーク溶接用トーチ冶具 | |
| JPS583778A (ja) | ア−ク溶接方法 | |
| JP2749968B2 (ja) | 高電流密度溶接方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030325 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |