JP3522063B2 - 片面ガスシールドアーク溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、片面ガスシールド
アーク溶接方法に関し、特に、耐割れ性及びビード外観
が良好で溶接時のスパッタ発生量が少なく、かつ、高靱
性の溶接部を高能率に溶接することが可能な片面ガスシ
ールドアーク溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種溶接構造物の建造において、
溶接コスト低減及び高能率化が図れることから、ガスシ
ールドアーク溶接方法の適用が各分野において急速に増
大している。中でも突合せ溶接の比率が高い造船や橋梁
等の分野での適用が著しい。しかし、溶接のトータルコ
スト低減の観点から短尺から長尺の片面溶接の高速化が
大きな課題となっている。

【０００３】片面溶接方法としては、従来よりサブマー
ジアーク溶接方法が造船の板継溶接として盛んに研究さ
れている。例えば特公昭60-59072号公報に提案されてい
る。この方法は、特に電極揺動に伴う溶接ビード溶込み
深さの減少及びビード外観形状の劣化を防止し、初層ビ
ードにおける割れ防止をも、併せて実現しようとするも
のである。しかし、このサブマージアーク溶接法は、設
備が大がかりとなり、短尺溶接では煩雑で適用できない
等の問題がある。

【０００４】特公昭61-49027号公報には、フラックス入
りワイヤを用いた高電流密度条件のガスシールド下向溶
接法が提案されている。この溶接法は、細径複合ワイヤ
を使用し、ワイヤ突出し長さを大とした上、大電流の高
溶接速度で下向溶接を高能率に行い溶接コストを低減し
ている。しかし、ワイヤ突出し長が35〜70mmと長いの
で、シールド不良やワイヤ曲りぐせによる狙い位置のず
れ、更には片面溶接時の初層ビード割れ等の問題があ
る。

【０００５】また特公昭50-7543号公報には、裏当材を
当接した開先内に鋼粒または鉄粉を適量に充填し、ワイ
ヤにウィービングモーションを行わせながら細径ワイヤ
によって溶接することが開示されている。しかし、この
方法は開先間隙を設けなければ良好な溶接ができず、開
先角度も大きいことから開先横断面積（開先内空間）が
大きく能率面に問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、短尺
から長尺の溶接構造物の片面溶接において、溶接作業
性，耐割れ性および裏ビードが良好で、建全かつ高靱性
の溶接部を得ることを第１の目的とし、安易に高能率な
溶接を実現することを第２の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 （１）被溶接材の、開先角度30°〜55°のＹまたはＶ形
状の開先に裏当材を当接し突合せ片面溶接するに当たっ
て、開先内に鋼粒または鉄粉を板厚の1/4以上2/3以下の
高さまで散布し、溶接トーチから開先内に溶接ワイヤを
給送しかつ該溶接ワイヤを開先の長手方向ｙを横切る方
向に40回／分以上150回／分以下で往復揺動駆動し、ワ
イヤ単位断面積当り230Ａ／mm²以上の溶接電流で溶接す
ることを特徴とする片面ガスシールドアーク溶接方法。

【０００８】

【発明の実施の形態】

（２）開先は、その内面を仮付けしたものである。

【０００９】（３）前記溶接ワイヤは、重量％で、Ｃ：
0.10％以下，Ｓｉ：0.50％以上 1.00％以下，Ｍｎ：1.5
0％以上 2.50％以下，Ｍｏ：0.10％以上 1.50％以下，
Ｔｉ：0.10％以上 0.50％以下，Ｂ：0.0030％以上 0.01
00％以下、そして残部が実質的にＦｅおよび不可避不純
物よりなる鋼ワイヤである。

【００１０】（４）溶接ト−チから、開先に送給する溶
接ワイヤの周りに第１シ−ルドガスを吹き出し、該溶接
ト−チから更に、第１シ−ルドガスの外側に第２シ−ル
ドガスを吹き出して溶接ワイヤ周りを二重シ−ルドす
る。

【００１１】図１および図２を参照して、本発明の実施
に用いた片面ガスシールドアーク溶接装置の概要を説明
する。これらの図面に示した溶接装置は、特願平８−６
４７０５号にて本出願人が特許出願した開先倣い溶接装
置の機構を用いたものである。特願平８−６４７０５号
に開示した溶接装置は、開先が延びる方向に２つの溶接
ト−チを配列した、いわゆる２電極方式の開先自動倣い
装置であるが、図１および図２に示す溶接装置は一電極
方式の開先自動倣い装置である。

【００１２】図１を参照すると、厚板である被溶接材
（ワーク）ＷＬ，ＷＲは左右に並べられ、それらの隣接
し相対向する端面は、Ｖ型の開先を形成している。この
開先に裏当材２０が当てられている。左側のワーク（Ｗ
Ｌ）の上面には、予め開先に沿ってｙ方向に延びるレー
ルｒが敷設される。溶接装置の台車１０の左側面の支持
板１３には、台車進行方向ｙで前後にレールｒを受入れ
る溝付ロ−ラ１３ｆ，１３ｂ（１３ｂは１３ｆの後方に
あり図示せず）が回転自在に装着されており、台車１０
をレールｒに沿ってｙ方向に案内する。台車１０には、
開先面センサワイヤＳが搭載されており、センサオシレ
ート機構１５で支持され、左右方向ｘ（開先を横切る方
向）に往復駆動される。溶接ト−チ１は、オシレート機
構１６で支持され、左右方向ｘに往復駆動される。

【００１３】台車フレーム１１の下部に、ステッピング
モ−タＭ１（図２）を含む台車駆動機構があり、この駆
動機構で、左右１対の車輪１２Ｒ，１２Ｌならびに同様
なもう１対の図示しない車輪（１２Ｒ，１２Ｌの後方に
ある）が回転駆動され、これにより台車１０が図１紙面
と垂直なｙ方向に移動する。溝付ロ−ラ１３ｆがレ−ル
ｒで案内されているので、台車１０はレ−ルｒに沿って
移動する。

【００１４】台車１０の上部には、台車１０の前／後進
を指示するスイッチ，溶接ト−チ１の上／下移動を指示
するスイッチおよび溶接開始／停止を指示するスイッチ
を含む手元操作端１９（図２）があるが、図１において
は図示を省略した。台車１０には、センサオシレート機
構１５が装着されている。センサオシレート機構１５の
フレーム５１が台車１０に固着されており、フレ−ム５
１の内部には、センサオシレートモータＭ５（図２）が
あり、モータＭ５が正回転すると、支持棒５５がｘ方向
（右方向）に移動する。モ−タＭ５が逆回転すると、支
持棒５５が左方向に移動する。リンクア−ム１４を介し
て支持棒５５で、センサワイヤＳが支持されている。セ
ンサワイヤＳは、リンクア−ム１４および支持棒５５を
通して、接触検知回路１１０（図２）に電気接続されて
いる。

【００１５】センサオシレート機構１５のフレーム５１
には、トーチオシレート機構１６のベ−ス板が固着され
ている。ベ−ス板にト−チオシレ−ト機構が昇降可に装
着されており、図示しない昇降モ−タにより昇，降駆動
される。手元操作端１９（図２）のト−チ上／下移動指
示スイッチを作業者が操作することにより昇降モ−タが
正転通電又は逆転通電されて、ト−チオシレ−ト機構が
上昇又は下降する。

【００１６】トーチオシレート機構はトーチオシレート
モータＭ７（図２）を含み、モータＭ７が正転通電され
るとト−チ支持ア−ム８１が右方に移動し、逆転通電さ
れると左方に移動する。ト−チ支持ア−ム８１には、ト
ーチ支持機構８０が結合している。トーチ支持機構８０
は、その下端のピンを中心に相対的に回転（図１紙面に
垂直な方向）しうる２つのア−ムと、両ア−ムが相対的
に回転しないようにロックするための上端部の締めねじ
と、一方のア−ムに固着されたトーチ挟持部材８７より
なる。締めねじを緩めて溶接溶接ト−チ１の傾斜角（開
先中心線を含む平面上での開先中心線に対するト−チ傾
斜角）を変更し締めねじを締めることにより、溶接ト−
チ１の傾斜角を調整しうる。

【００１７】図示は省略したが台車１０上にワイヤスプ
−ルおよびそれよりワイヤ３を繰出して溶接ト−チ１に
送り出すワイヤ送給装置が備わっており、溶接中には該
装置が溶接ワイヤ３を、溶接速度に対応する速度でト−
チ１に送給する。

【００１８】図２に、溶接ト−チ１および開先面センサ
ワイヤＳを往復駆動するシステム構成を示す。接触検知
回路１１０にはセンサワイヤＳが電気接続されており、
このセンサワイヤＳは、機器ア−スレベルから絶縁され
ている。接触検知回路１１０はセンサワイヤＳに抵抗器
を介して定電圧を印加しており、センサワイヤＳがワ−
クＷＬ又はＷＲのいずれにも接触していないときには、
センサワイヤＳは該定電圧の電位（高レベルＨ）であ
り、センサワイヤＳがワ−クＷＬ又はＷＲのいずれかに
接触すると、機器ア−スレベル（低レベルＬ）となる。
接触検知回路１１０は、この接触（低レベルＬ），非接
触（高レベルＨ）を表わす２値信号を制御回路１００に
与える。制御回路１００は、センサワイヤＳを右駆動し
ているときに２値信号が高レベルＨから低レベルＬに切
換わると、センサワイヤＳがワ−クＷＲに接触したと判
断しセンサワイヤＳの駆動方向を反転し、センサワイヤ
Ｓを左駆動しているときに２値信号が高レベルＨから低
レベルＬに切換わると、センサワイヤＳがワ−クＷＬに
接触したと判断しセンサワイヤＳの駆動方向を反転す
る。

【００１９】センサオシレート機構１５のセンサオシレ
ートモータＭ５はステッピングモ−タであり、その回転
方向および回転量（ステップ数）は、モータードライバ
ＭＤ１を介して制御回路１００により制御される。制御
回路１００がドライバＭＤ１にモータＭ５の正転を指示
すると、ドライバＭＤ１が所定周期の正転パルス電圧を
モータＭ５に印加し、これによりモ−タＭ５がステップ
回転（正転）しセンサワイヤＳが右方に移動する。反対
に、制御回路１００がドライバＭＤ１にモータＭ５の逆
転を指示すると、ドライバＭＤ１が所定周期の逆転パル
ス電圧をモータＭ５に印加し、これによりモ−タＭ５が
ステップ回転（逆転）しセンサワイヤＳが左方に移動す
る。制御回路１００がドライバＭＤ１に正転指示信号又
は逆転指示信号を与えている間、ドライバＭＤ１はモ−
タＭ５に所定周期の回転駆動パルス電圧を継続して与
え、モ−タＭ５は回転を継続する。

【００２０】一方溶接ト−チ１は、前述のト−チオシレ
ート機構１６を介して開先の延びる方向ｙに対して垂直
方向ｘ（左右方向）に往復駆動される。ト−チオシレー
ト機構１６のオシレートモータＭ７はステッピングモ−
タであり、その回転方向および回転量（ステップ数）
は、モータードライバＭＤ２を介して制御回路１００に
より制御される。制御回路１００がドライバＭＤ２にモ
ータＭ７の正転を指示すると、ドライバＭＤ２が所定周
期の正転パルス電圧をモータＭ７に印加し、これにより
モ−タＭ７がステップ回転（正転）し溶接ト−チ１が右
方に移動する。反対に、制御回路１００がドライバＭＤ
２にモータＭ７の逆転を指示すると、ドライバＭＤ２が
所定周期の逆転パルス電圧をモータＭ７に印加し、これ
によりモ−タＭ７がステップ回転（逆転）し溶接ト−チ
１が左方に移動する。制御回路１００がドライバＭＤ２
に正転指示信号又は逆転指示信号を与えている間、ドラ
イバＭＤ２はモ−タＭ７に所定周期の回転駆動パルス電
圧を継続して与え、モ−タＭ７は回転を継続する。

【００２１】制御回路１００はセンサワイヤＳを、作業
者が予め与えた溶接速度に反比例する周期でｘ方向に往
復走査駆動する。また、作業者が溶接開始前に設定した
ト−チ位置（ｘ方向）を中心に左右に、作業者が設定し
た繰返し速度（回／分）およびオシレ−ション幅（往復
動幅）のト−チ往復駆動を行ない、センサの往復駆動に
より得られる開先中心位置の変化分、オシレ−ション幅
の中心をｘ方向にシフトする。すなわち、操作盤ＯＢに
作業者が設定した繰返し速度（回／分）および幅の往復
駆動を行ない、オシレ−ション幅の中心を、センサの往
復駆動により得られる開先中心位置のｘ方向変化分、同
方向にシフトする。なお、ト−チ往復駆動の繰返し速度
（回／分）の最小単位（回）は、一往復動である。

【００２２】作業者が、操作盤０Ｂを介して、ト−チ往
復駆動の繰返し速度（回／分）および溶接条件（溶接速
度，溶接電流値，その他）を制御回路１００に入力し、
その前又は後に、ワ−クＷＬ上での台車１０のｙ位置調
整，ワ−クに対するト−チの高さ調整（ｚ位置調整），
ト−チのｘ位置調整およびセンサのｘ位置調整を、手元
操作端１９のスイッチを操作して行ない、そして溶接開
始指示スイッチをオンにすると、制御回路１００が、以
上に説明した台車１０の走行駆動，図示しないワイヤ送
給装置を介した、ト−チ１へのワイヤ３の送給，センサ
ワイヤＳの繰返し往復駆動および溶接ト−チ１の繰返し
往復駆動と、開先中心位置の検出，検出した開先中心位
置の変化量分の、ト−チオシレ−ション幅の中心のｘ方
向シフトを行なう。溶接時の台車１０の走行は、溶接ト
−チ１に対してセンサワイヤＳが前方となる方向であ
る。

【００２３】溶接ト−チ１の先端には、本発明の実施の
ために二重シールド４が装着されている。図３に、二重
シールド７の縦断面を拡大して示す。溶接ト−チ１はそ
の先端の溶接チップ２から溶接ワイヤ３を開先内に給送
しかつシ−ルドガスを吹出すものである。この溶接ト−
チ１に二重シ−ルド４が装着されている。二重シ−ルド
４は、溶接ト−チ１に固着されたアタッチメント５，こ
のアタッチメント５に固着されている内ノズル６および
外ノズル７を含む。内ノズル５は溶接チップ２を包囲し
溶接ト−チ１から吹き出されるシ−ルドガス（第１シ−
ルドガス）をチップ２に沿って下方に案内する。この第
１シ−ルドガスは、内ノズル６の下端開口から、チップ
２の外方に露出する溶接ワイヤ２の周辺に吹き出す。外
ノズル７は下半分が円錐筒状に拡がったものであり、こ
の外ノズル７に溶接ト−チ１の外部から第２シ−ルドガ
スＧが供給され、これが内ノズル６の外周面に沿って下
端開口から、第１シ−ルドガスの外側に吹き出される。
溶接ワイヤ３直下の溶融部は、第１シ−ルドガスと第２
シ−ルドガスで二重にシールドされる。以下において、
第１シ−ルドガスに加えて第２シ−ルドガスをも吹き出
す態様を「二重シ−ルド」と称し、第１シ−ルドガスの
みを吹き出す態様を「二重シ−ルドなし」、又は「単一
シ−ルド」と称す。

【００２４】上述のように、裏当材を当てたＶ又はＹ開
先を、溶接ト−チ１を開先の長手方向ｙを横切る方向に
繰返し往復駆動する片面溶接において、開先角度は30°
以上55°以下の比較的に挟い開先とし、開先内に鋼粒ま
たは鉄粉を被溶接材の板厚の1/4以上2/3以下の高さに散
布し、溶接ト−チ１の繰返し往復駆動の速度を40回／分
以上150回／分とし、溶接電流をワイヤ３の単位断面積
当り230Ａ／mm²以上とした片面ガスシールドアーク溶接
により、アークが安定し、良好な裏ビードが得られると
ともに高能率な溶接ができる。

【００２５】図４に、数種の板厚の片面ガスシールドア
ーク溶接における鋼粒散布高さと裏ビードの形状の関係
を示す。その時の溶接諸条件を表１に示す。なお、表１
上の「ル−トギャップ」は、開先横断面での、相対向ワ
−クＷＲ，ＷＬ間の最短距離を意味する。図２にル−ト
ギャップを明示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】実験にあたっては、各板厚に応じて電流，
電圧，ト−チ揺動幅（ウィ−ビング幅），ト−チの繰返
し往復駆動の速度（回／分）を変化させた。図４の評価
の欄の丸記号は裏ビート形状良好を意味し、三角記号は
裏ビード形状不良を意味し、×記号は裏ビード形状が悪
いあるいは溶け落ちが発生したことを意味する。

【００２８】図４より、各板厚の開先内に鋼粒を1/4以
上2/3以下の高さ散布して溶接することにより裏ビード
形状が良好になることが分かる。散布高さが板厚の2/3
を超えると裏ビードが形状が悪いか、裏ビードが形成さ
れない。また1/4未満では溶け落ちが発生した。

【００２９】なお、鋼粒または鉄粉の粒度分布は、粒径
1.5mm以下であることがアークの安定性および裏ビード
の形状を良好にすることから好ましい。また、鋼粒また
は鉄の成分は、主にＦｅからなるが、耐割れ性からＣは
0.10％以下、ＳおよびＰは0.020％以下が好ましく、他
の成分は溶接金属の強度靱性を考慮してＳｉ，Ｍｎ，Ｍ
ｏその他の脱酸剤や合金剤を含有させることができる。
以上の粒度と成分を満足すれば、各種サイズの鋼ワイヤ
をカットした粒状体でも良い。

【００３０】開先角度が30°未満では、裏ビードの均一
性が悪くなり、開先角度が55°を超えると開先断面積が
大きくなるので溶接能率が低下する。

【００３１】開先内面に予め仮付け溶接を施すことによ
り、溶接中のギャップ変動を少なくなり、ギャップ変動
による溶接条件の乱れが少く、溶接品質がより安定す
る。開先内面への仮付けは溶接長全線または部分的でも
良い。また、仮付けビードの高さは裏ビードを安定に出
すために７ｍｍ以下で、かつ、仮付けを完全にするため
に２ｍｍ以上とすることが好ましい。

【００３２】裏当材２０としてセラミック固形裏当材を
使用した場合は、被溶接材裏面に裏当材２０を接合させ
るだけの弱い支持力で、被溶接材に対して裏当材２０を
支持すれば良く、マグネットや拘束用治具を用いる必要
がなくなる。したがって、労力の低減が図れる。裏当材
２０として、セラミック固形裏当材の他に、ガラステー
プ併用の銅板裏当材またはフラックス銅裏当材のいずれ
を用いても同様の効果が得られる。

【００３３】ルートギャップは5mm以下、Ｙ開先でのル
ートフェイスは3mm以下であることが仮付け溶接の安易
さおよび裏ビードが安定して出るので好ましい。図２に
はルートギャップおよびルートフェイスを明示した。ル
ートギャップが5mmを超えると開先断面積が広くなるの
で溶接能率が低下する。

【００３４】ワイヤ単位断面積当りの溶接電流密度が23
0Ａ／mm²未満では、安定した裏ビードが得られない。特
に仮付け部での未溶融部が発生する。なお、溶接ワイヤ
３の直径は、ワイヤ単位断面積当りの溶接電流密度が高
いことから、溶接作業性および裏ビード形状を良好とす
るために1.4mm以上〜2.0mm以下であることが好ましい。
溶接ワイヤ３（溶接ト−チ１）の繰返し往復動すなわ
ち揺動（オシレ−ション）は、裏ビード形状を良好にす
るためであり、一往復動を１回とすると、40回／分未満
の繰返し速度ではビード波形が粗くなり良好な裏ビード
形状が得られない。150回／分超の繰返し速度ではアー
クが不安定となり均一で良好な裏ビード形状が得られな
い。

【００３５】溶接ワイヤ３（溶接ト−チ１）のオシレ−
ト幅（揺動幅）については、ビード表面を綺麗にする目
的で、板厚に応じて段階的に変化させる。板厚10mm程度
では4mm、板厚25mm程度では15mmとするのが好ましい。

【００３６】２層目以降の溶接方法は特に限定しない
が、２層目以降は、ソリッドワイヤまたはフラックス入
りワイヤを用いたガスシールドアーク溶接法またはサブ
マージアーク溶接法で行えば良い。

【００３７】次に本発明における鋼ワイヤ３の成分限定
根拠を記述する。 Ｃ：0.10％以下 Ｃは割れ感受性を高める成分であり、片面溶接では特に
影響が高いため0.10％以下とした。 Ｓｉ：0.50％以上1.00％以下 Ｓｉは主に脱酸剤として添加するが、そのほかビード形
状を改善する作用がある。しかし、0.50％未満ではそれ
らの効果が得られず、また1.00％超ではスラグ発生量が
増加し、次の（第２層以下の）溶接前にスラグを除去す
る必要が生じて板継ぎ作業能率が低下するため、その範
囲を0.50％以上1.00％以下とした。 Ｍｎ：1.50％以上2.50％以下 ＭｎはＳｉと同様に脱酸剤として作用するほか、ビード
形状および耐割れ性改善を目的に添加する。しかし、1.
50％未満ではビード形状及び耐割れ性の改善効果が得ら
れない。また2.50％超では、溶接金属の硬化が著しくな
るためその範囲を1.50％以上2.50％以下とした。 Ｍｏ：0.10％以上1.50％以下 Ｍｏは比較的入熱量の高い溶接における溶接金属の軟化
抵抗を増加して強度低下を軽減する目的で添加する。し
かし、0.10％未満ではこの効果は得られず、1.50％超で
はＭｏの炭化物が生成して、溶接金属の著しい硬化と靱
性劣化を生ずるためにその範囲を0.10％以上1.50％以下
とした。 Ｔｉ：0.10％以上0.50％以下 Ｔｉは強脱酸元素であり、溶接金属のミクロ組織の微細
化により靱性を向上させる作用がある。しかし、比較的
入熱量の高い溶接において、0.10％未満では靱性改善効
果が期待できず、0.50％超では炭化物を生成して著しく
靱性を損なうためその範囲を0.10％以上0.50％以下とし
た。 Ｂ：0.0030％以上0.0100％以下 Ｂは微量の添加で焼入れ性を高めミクロ組織を微細化
し、靱性の向上に効果がある。過剰になると溶接金属が
著しく硬化し延性低下を招き耐割れ性が劣化する。この
ためその添加量について十分な注意が必要である。溶接
ワイヤ３中の含有量が0.0030％以上0.0100％以下であれ
ば溶接金属の著しい硬化を招くことなく、靱性を向上で
きる。

【００３８】本発明は開先内に鋼粒または鉄粉を散布す
るためフラックス入りワイヤに比べ溶け込みの深い鋼ワ
イヤを用いるが、ワイヤ単位断面積当りの電流密度を高
くし、さらには溶接ワイヤ３（溶接ト−チ１）を揺動す
るためスパッタの発生量が多い。したがって、シールド
効果が高く、スパッタ発生量が少なくなる２重シールド
とした。表２にスパッタ発生量調査時の溶接諸条件を、
図５に溶接電流とスパッタ発生量の関係を示す。従来法
でのスパッタ発生量は、電流を高めるにつれて増加する
が2.0〜5.0 ｇ／min程度であるので、それ以下の発生量
を良好と評価した。二重シールドとした場合は、従来法
に比べ電流の変化に関係なくスパッタ発生量は2.0 ｇ／
min以下であった。

【００３９】

【表２】

【００４０】なお、溶接速度は溶接作業性および裏ビー
ド形成性から15〜45 cm／minであることが好ましい。以
下に、本発明の実施例と比較例を説明する。

【００４１】

【実施例】表３に示す鋼材と表４に示すワイヤとを組合
せ、表５および表６に示す開先形状，鋼粒または鉄粉お
よび溶接条件で、初層のみ溶接長1000mmの片面ガスシー
ルドアーク溶接を行った。なお、開先内面の仮付けは、
被覆アーク溶接棒を用い250mmおきに30mm長さで５カ所
行った。溶接後に表，裏ビード外観、割れの有無および
溶接後の試験体の裏面2mmからJIS Z 2202 4号の衝撃試
験片を採取して衝撃値を調査した。なお、割れの有無は
浸透深傷試験およびマクロ断面でした。それらの結果も
表５，表６に示す。表５と表６とは、本来１つの表を示
すものであるが、Ａ４サイズに収まらないので、該表を
２分割したものであり、表６のＮｏ．１〜２１のそれぞ
れの行を表５のＮｏ．１〜２１のそれぞれの行に継ぐこ
とにより、１つの表が現われる。

【００４２】

【表３】

【００４３】

【表４】

【００４４】

【表５】

【００４５】

【表６】

【００４６】表５，表６中Ｎｏ．１〜８が、本発明によ
る溶接方法の実施例、Ｎｏ．９〜２１は比較例である。
本発明の実施例Ｎｏ．１〜８は、開先形状，鋼粒または
鉄粉の散布高さ，溶接ワイヤの往復動の繰返し速度（回
／分），溶接電流密度および溶接ワイヤの化学成分が適
正で、溶接ワイヤ３（Ｗ１〜Ｗ４）の、溶接チップ２か
らの突出部およびその直下の溶融金属を、二重シ−ルド
４が吹出す第１および第２シ−ルドガスで覆うので、
表，裏ビード外観とも良好であり、高温割れ等の欠陥も
なく衝撃値も極めて良好なものになった。

【００４７】比較例中Ｎｏ．９は、開先角度が狭過ぎ、
また溶接ワイヤ３（Ｗ６）のＳｉが低いので、裏ビード
が出なかった。Ｎｏ．１０は、開先角度が広過ぎ、溶接
による盛り上がりが少なく、また裏ビードが出過ぎた。
またワイヤ３（Ｗ７）のＳｉが高いのでスラグ発生量が
多かった。Ｎｏ．１１は、鋼粒の散布量が少いので溶融
金属の溶け落ちが発生した。Ｎｏ．１２は、鋼粒の散布
量が多いので、裏ビードが出なかった。またワイヤ３
（Ｗ１１）のＴｉが低いので、衝撃値が低くなった。

【００４８】比較例中のＮｏ．１３は、ワイヤ３（Ｗ
５）のＣが高いので、高温割れが発生した。Ｎｏ．１４
は、ワイヤ３（Ｗ８）のＭｎが低いので、表のビード外
観がやや不揃いとなった。また高温割れも発生した。Ｎ
ｏ．１５は、ワイヤ３（Ｗ９）のＭｏが低いので、別途
実施した引張試験で480N/mm²と鋼材より強度が低くなっ
た。Ｎｏ．１６は、ワイヤ３（Ｗ１０）のＭｏが高いの
で衝撃値が低下した。Ｎｏ．１７は、溶接電流密度が低
いので、裏ビードが出なかった。またワイヤ３（Ｗ１
２）のＴｉが高いので、衝撃値が低下した。Ｎｏ．１８
は、ワイヤ３の往復動の繰返し速度（回／分）が低いの
で、裏ビードが不揃になった。またワイヤ３（Ｗ１３）
のＢが低いので、衝撃値が低下した。Ｎｏ．１９は、ワ
イヤ３（Ｗ１４）のＢが高いので、高温割れが発生し
た。Ｎｏ．２０は、ワイヤ３の往復動の繰返し速度（回
／分）が高いので、アークが不安定となり裏ビードが不
揃になった。Ｎｏ．２１は、二重シールドなしであるの
ですなわち単一シ−ルドであるので、スパッタ発生量が
多かった。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、短
尺から長尺の溶接構造物の片面溶接において、溶接作業
性，耐割れ性および裏ビードが良好で、健全かつ高靱性
の溶接部が得られるとともに、開先断面積を小さくで
き、溶接中に複雑な操作を必要としないため安易に板継
ぎ作業能率を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施に使用した溶接装置の概要を示
す正面図である。

【図２】 図１に示す溶接装置の電気制御装置の概要を
示すブロック図であり、被溶接材の開先を斜視図で示
す。

【図３】 図１に示す二重シ−ルドの拡大縦断面図であ
る。

【図４】 明細書上の表１に示す溶接条件で、数種の板
厚の被溶接材の開先を溶接したときの、板厚と鋼粒散布
高さとの組合せの分布を示すグラフであり、組合せ点
に、裏ビード形状の良否を示す記号を付した。

【図５】 溶接電流値とスパッタ発生量との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１：溶接ト−チ ２：溶接チップ ３：溶接ワイヤ ４：二重シ−ルド ５：アタッチメント ６：内ノズル ７：外ノズル ＷＬ，ＷＲ：ワ−
ク（被溶接材） １０：台車 １１：台車フレ
−ム １２Ｒ，１２Ｌ：車輪 １３ｆ：溝付ロ
−ラ ｒ：レ−ル １４：リンクア−
ム Ｓ：開先面センサワイヤ １５：センサオシ
レ−ト機構 １６：ト−チオシレ−ト機構 ２０：裏当材 ５１：フレ−ム ５５：支持棒 ８１：ト−チ支持ア−ム ８７：ト−チ挟
持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後 藤 武 次 東京都中央区築地三丁目５番４号 日鐵 溶接工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−61971（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−23346（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−120395（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−142074（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/095 B23K 9/035 B23K 9/16

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被溶接材の、開先角度30°〜55°のＹまた
   はＶ形状の開先に裏当材を当接し突合せ片面溶接するに
   当たって、開先内に鋼粒または鉄粉を板厚の1/4以上2/3
   以下の高さまで散布し、溶接トーチから開先内に溶接ワ
   イヤを給送しかつ該溶接ワイヤを開先の長手方向ｙを横
   切る方向に40回／分以上150回／分以下で往復揺動駆動
   し、ワイヤ単位断面積当り230Ａ／mm²以上の溶接電流で
   溶接することを特徴とする片面ガスシールドアーク溶接
   方法。
2. 【請求項２】開先内面を仮付けした被溶接材の、開先角
   度30°〜55°のＹまたはＶ形状の開先に裏当材を当接し
   突合せ片面溶接するに当たって、開先内に鋼粒または鉄
   粉を板厚の1/4以上2/3以下の高さまで散布し、溶接トー
   チから開先内に溶接ワイヤを給送しかつ該溶接ワイヤを
   開先の長手方向ｙを横切る方向に40回／分以上150回／
   分以下で往復揺動駆動し、ワイヤ単位断面積当り230Ａ
   ／mm²以上の溶接電流で溶接することを特徴とする片面
   ガスシールドアーク溶接方法。
3. 【請求項３】前記溶接ワイヤは、重量％で、 Ｃ：0.10％以下，Ｓｉ：0.50％以上 1.00％以下，Ｍ
   ｎ：1.50％以上 2.50％以下，Ｍｏ：0.10％以上 1.50％
   以下，Ｔｉ：0.10％以上 0.50％以下，Ｂ：0.0030％以
   上 0.0100％以下、そして残部が実質的にＦｅおよび不
   可避不純物よりなる鋼ワイヤである、請求項１又は請求
   項２記載の片面ガスシールドアーク溶接方法。
4. 【請求項４】溶接ト−チから、開先に送給する溶接ワイ
   ヤの周りに第１シ−ルドガスを吹き出し、該溶接ト−チ
   から更に、第１シ−ルドガスの外側に第２シ−ルドガス
   を吹き出して溶接ワイヤ周りを二重シ−ルドする、請求
   項１，請求項２又は請求項３記載の片面ガスシールドア
   ーク溶接方法。