JP3818469B2 - Advanced welding method - Google Patents

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JP3818469B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚板で構成された大型の溶接構造物の開先を上進溶接する際に、溶接開始位置及び終了位置にフラックスタブを用いる場合の溶接アルゴリズムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、厚板で構成された大型の鉄骨溶接構造物のワークの開先を溶接する場合、このワークをポジショナ等で回転させて下向き溶接や水平溶接を行うことができない場合には、上進溶接(立向き溶接)を行っている。この上進溶接においては、溶接線の下端部すなわち溶接始端部、及び上端部すなわち溶接終端部での湯流れの防止やアークの安定性のために、フランジ開先内と遜色の無いアーク安定性を有するスチールタブを前記下端部及び上端部に使用するのが一般的である。このスチールタブは導電性を有しており、スチールタブを使用する限りにおいては、タブ部つまり前記始端部及び終端部と前記開先内部とは同一の溶接条件で溶接することができ、十分な溶接品質を確保することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
通常、溶接の始端部及び終端部には溶接欠陥が発生しやすいので、溶接後にスチールタブを溶接したままの状態で始端部及び終端部の溶け込み量等の溶接品質を検査する場合がある。しかしながら、スチールタブがあるので目視により溶接品質を検査することが困難であり、したがって非破壊検査等により検査しなければならず、タブ部の溶接部の検査に非常に長時間を要するという問題を生じている。
【0004】
さらに、スチールタブと母材との溶接部には過度の応力が集中する傾向があり、これによる鉄骨構造物の亀裂の問題が最近顕著になっている。例えば、図10に示すような、母材11と、この母材11の端部に溶接されたスチールタブ12との間の溶接部Pには、地震等のために過大な応力集中が発生し、この溶接部Pから亀裂が発生することが最近判明している。この問題を解決する一つの方法として、溶接後にスチールタブ12を除去することが考えられる。一般的に、スチールタブ12を使用した場合、溶接後に構造上又は施工上特に支障が無いときはこのスチールタブ12を取り除く必要はないが、上記のような問題があるとき、又は、例えば組み立て時に他の構造物に干渉するなどの支障があるときは、スチールタブ12を切断して取り除く必要がある。
しかしながら、このスチールタブ12の取り外し作業は、スチールタブ部を切断したり、この切断後の面を滑らかにグラインダ仕上げしたりするなど、非常に煩雑で多くの時間を要するという問題がある。したがって、最近では、スチールタブ12の代わりに非導電性のフラックスタブを使用することが注目され始めている。このフラックスタブを使用することにより、溶接後にフラックスタブを除去するのが容易となり、また除去後に溶け込み量などの溶接品質を目視で簡単に検査することができるようになる。
【0005】
ところが、従来のままの溶接技術を、セラミックス等の非導体からなるフラックスタブを使用した上進溶接に適用した場合、下端(始端部)及び上端(終端部)に位置するフラックスタブ部ではアークが非常に不安定となり、また湯流れ等が発生する。このため、始端部及び終端部において、十分な溶接品質を確保することができないという問題が生じている。この問題の解決手段として、例えば特開昭57−68289号公報には、フラックスタブと母材との接触面を固形鉄粉層としたフラックスタブを使用する技術が開示されている。しかしながら、この公報に開示されたフラックスタブを使用した始端部及び終端部で従来どおりの溶接条件で溶接を行った場合、溶接時にフラックスタブから不純物が発生し、アークが非常に不安定になる。この結果、溶接品質が低下して強度を損なうという問題が生じている。
【0006】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、フラックスタブを用いた開先の下端部及び上端部での良好な溶接品質が得られる上進溶接方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、ワーク開先の下端部端面に、本体部が非導電性材料で形成され、かつ、開先を有すると共に、この開先の表面が導電体層で形成されたフラックスタブ5を当接させ、前記ワーク開先を上進溶接する前に、前記下端部のフラックスタブ5の開先の内側からアークスタートして上進溶接する上進溶接方法において、前記ワーク開先の下端部より下方の前記フラックスタブ5の開先で所定の溶接条件で上進溶接し、前記ワーク開先ではこのワーク開先に適合した溶接条件に変更して溶接する方法としている。
【0008】
請求項1に記載の発明によると、ワーク開先の下端部端面に当接したフラックスタブの開先の内側からアークスタートするので、溶接開始位置の隙間等による溶接開始時の溶接トーチの突っ込みを抑制できる。また、フラックスタブの開先の表面が導電体層で形成されているので、フラックスタブの開先でのアークが安定し、よってフラックスタブを用いた上進溶接において溶接品質を確保することが可能となる。また、上進溶接において、下端部のフラックスタブの開先での溶接条件、及びワーク開先での溶接条件はそれぞれに適合した異なった条件にできるので、フラックスタブ及びワーク開先でのそれぞれの溶接品質を十分に確保することができる。
【0011】
請求項に記載の発明は、前記ワーク開先の下端部のフラックスタブ5の開先内での溶接トーチ先端の軌跡が、前記ワーク開先内での軌跡よりも開先表面から遠い内側である請求項記載の上進溶接方法としている。
【0012】
請求項に記載の発明によると、下端部のフラックスタブの開先では、溶接トーチ先端の軌跡(つまり、溶接トーチのねらい位置)をワーク開先内での軌跡よりも内側とする。このことは、すなわちフラックスタブの壁よりも内側を溶接トーチがねらうことになり、したがって溶接時にフラックスタブから噴出される不純物の量が少なくなるので、アークが安定し、フラックスタブでの溶接品質を確保することができる。この結果、フラックスタブを使用した上進溶接が可能となる。
【0013】
請求項に記載の発明は、前記ワーク開先の上端部端面に、開先が形成された本体部が非導電性材料で形成され、かつ、この開先の表面が導電体層で形成されたフラックスタブ6を当接させ、このフラックスタブ6の開先では前記ワーク開先での溶接条件と異なる所定の溶接条件で上進溶接する請求項記載の上進溶接方法としている。
【0014】
請求項に記載の発明によると、ワーク開先の上端部に、開先の表面に導電体層が形成されたフラックスタブを当接させ、この上端部のフラックスタブの開先では、ワーク開先での溶接条件と異なった条件で上進溶接を行う。これにより、上端部のフラックスタブでのアークを安定させ、また、このフラックスタブの開先に適合した溶接条件で上進溶接することができる。この結果、ワーク開先の下端部及び上端部にそれぞれフラックスタブを取り付けて上進溶接する際、溶接品質の確保が可能となる。
【0015】
請求項に記載の発明は、前記ワーク開先、及び前記ワーク開先の下端部のフラックスタブ5の開先毎の、多層盛時の各層の溶接条件及び溶接トーチ軌跡をそれぞれ設定し、この溶接条件及び溶接トーチ軌跡に基づいて多層盛の上進溶接を行う請求項記載の上進溶接方法としている。
【0016】
請求項に記載の発明によると、ワーク開先、及び下端部のフラックスタブの開先での上進溶接において、それぞれの開先での多層盛溶接時の各層毎の溶接条件及び開先内の溶接トーチ軌跡を各開先に適合させて設定し、この溶接条件及び溶接トーチ軌跡に基づいて多層盛溶接が可能となる。したがって、フラックスタブを使用したワーク開先での上進溶接による多層盛溶接の品質確保が可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
図1は、本発明に係わる上進溶接を適用するワーク例を示しており、ここでは鉄骨コラムの仕口溶接部を例にとって説明する。なお、通常、鉄骨コラムの仕口溶接部は溶接ロボットを備えた溶接ラインにおいて溶接されるが、ここでは溶接ロボットを図示していない。また、本発明においては、溶接トーチの移動方法は溶接ロボットによる方法に限定されず、例えば他の自動装置又は手動操作でもよいので、以下では具体的な溶接トーチの移動装置は説明されていない。
【0018】
鉄骨コラムの柱1は、外形が四角柱状を成した中空の部材で構成されており、この柱1の外周側面にはH鋼で形成されたフランジ2が柱1の長手方向に溶接される。フランジ2は、このH鋼の対向する平行な部材2a,2bが柱1の長手方向に直交するように溶接されている。このフランジ2は、柱1の外周面に環状に溶接された1対のダイヤフラム3,3を介して溶接されている。そして、各ダイヤフラム3,3とフランジ2の各部材2a,2bとの仕口溶接部4には開先(通常はレ型開先)が設けられており、この鉄骨コラムをポジショナ等で回転できない場合には、この開先は上進溶接により溶接される。
【0019】
図2は上進溶接を行うワーク開先の詳細斜視図を示しており、ここでは前記仕口溶接部4の開先を表している。なお、以下の説明では、仕口溶接部4の開先をワーク開先と呼ぶ。また、同図において、フランジ2の各部材2a,2bの開先での開先形状や溶接条件等は同じなので、説明の簡単のために部材2aの方の上進溶接についてのみ説明する。
ダイヤフラム3の外周面に面した部材2aの端部に開先が設けられており、この開先の溶接線方向が略鉛直方向を向くように本ワークが設置されている。この開先の溶接始端部(前記溶接線下端部)及び溶接終端部(前記溶接線上端部)には溶接線延長上に沿ってそれぞれフラックスタブ5,6を当接している。各フラックスタブ5,6は前記溶接線の延長方向にそれぞれ所定の長さL1 ,L2 の開先を有しており、この開先の角度(いわゆる開先角度)は、前記ワーク開先(ここでは前記フランジ2の開先)と略同一となっている。
【0020】
フラックスタブ5,6の本体は例えばセラミックス等の非導電性の材料から形成されており、フラックスタブ5,6の開先部の表面には所定厚さの導電体層が形成されている。この導電体層は、例えば鉄粉やアルミニウム粉等の金属粉を含んで所定の導電性を有する塗布材を所定厚さに塗布したもの、あるいは、アルミ箔や亜鉛板により形成することができる。
【0021】
図3は、本発明に係わるフラックスタブ使用時の上進溶接シーケンスを表すフローチャート例を示す。なお、フローチャートの各ステップ番号はSを付して表す。
S1で、溶接トーチを上進溶接を行う開先の下端部の溶接開始位置へ移動させ、次にS2で、下端タブ部(すなわち、フラックスタブ5の開先)の溶接条件でアークスタートを行う。そして、S3で、溶接トーチの溶接線方向(ここでは鉛直方向)の移動量が前記下端タブ部の長さL1 に達したか否かを判断し、達しないときはS3を繰り返して長さL1 に達するまで待ち、達したときはS4で直ちにワーク開先の溶接条件に変更した後、このワーク開先の溶接を継続する。この次、S5で、溶接トーチの溶接線方向の移動量がワーク開先の溶接線の長さL0 (図2を参照)に達したか否かを判断し、達してないときはS5を繰り返して長さL0 に達するまで待ち、達したときはS6で直ちに上端タブ部(すなわち、フラックスタブ6の開先)の溶接条件に変更した後、上端タブ部での溶接を継続する。そして、S7で、溶接トーチの溶接線方向の移動量が上端タブ部の長さL2 に達したか否かを判断し、達してないときはS7を繰り返して長さL2 に達するまで待ち、達したときはS8でアーク停止を行い、溶接を終了する。
【0022】
このように、各開先部、すなわち下端タブ部、ワーク開先及び上端タブ部毎に、それぞれの開先に適切な溶接条件が設定されており、フラックスタブ5,6を使用した下端タブ部及び上端タブ部での溶接条件をワーク開先の溶接条件とは異なった条件としている。なお、ここで言う溶接条件とは、溶接電流、溶接電圧、溶接速度(溶接トーチ先端速度に等しい)、開先内での溶接トーチ先端の描く軌跡、この軌跡上の各停止位置での停止タイマ時間等を表している。また、ここで言う溶接トーチ先端とは、厳密には、溶接トーチから所定の突出長だけ突き出た溶接ワイヤの先端のことを言う。
【0023】
図4は、フラックスタブ使用時の上進溶接の下端タブ部(始端部)の溶接トーチ先端軌跡を模式的に表している。同図において、点線はフラックスタブ5内での軌跡を表し、実線はワーク開先内での軌跡を表している。
ここでは、2層の多層盛溶接の軌跡が示されており、溶接トーチは、1層目で、フラックスタブ5内の各ポイントをP1'→P2'→P3'→P4'→P5'→P1'の1サイクルのウィービングパターンで所定サイクル繰り返して上進溶接した後、ワーク開先内の各ポイントをP1 →P2 →P3 →P4 →P5 →P1 のウィービングパターンで繰り返して上進溶接する。また、2層目では、同様にして、フラックスタブ5内の各ポイントをQ1'→Q2'→Q3'→Q4'→Q1'の1サイクルのウィービングパターンで所定サイクル繰り返して上進溶接した後、ワーク開先内の各ポイントをQ1 →Q2 →Q3 →Q4 →Q1 のウィービングパターンで繰り返して上進溶接する。このように、フラックスタブ5内の軌跡は各層共にワーク開先内の軌跡よりも開先表面から遠い内側に設定されている。これは、非導電性のフラックスタブ5が溶けてアーク切れ異常が発生し、これによって溶接ロボット等が異常停止するなど、溶接ラインの無人化が阻害されないように、ワーク開先内でのウィービングパターンよりウィービング幅を小さくするためである。また、フラックスタブ5内の開先の内側のポイントP1'からスタートアークが行われており、これにより開先の端部の隙間に溶接トーチが突っ込むことを防止している。
【0024】
また、下端タブ部では、溶接電流及び溶接電圧はフラックスタブ5に使用されている導電体層の厚さに適合させて設定され、また、ワーク開先での溶接条件に対して低めとしている。さらに、フラックスタブ5への溶け込み量を所定値以下に抑えるために、フラックスタブ5内でのウィービングパターンの繰り返しサイクル回数又は周波数、あるいは溶接線方向の上進速度により制御している。
この結果、フラックスタブ5,6から発生する不純物の量を抑え、またアーク切れ異常の発生を防止できる。また、導電体層によってフラックスタブ5,6でのアークが安定するので、フラックスタブ5,6の溶接品質が向上する。
【0025】
図5は、フラックスタブ使用時の上進溶接の上端タブ部(終端部)の溶接トーチ先端軌跡を模式的に表しており、前記同様に、点線はフラックスタブ6内での軌跡を表し、実線はワーク開先内での軌跡を表している。
ここでも、2層の多層盛の場合の軌跡が示されており、溶接トーチは、1層目で、前記ワーク開先内の各ポイントをP1 →P2 →P3 →P4 →P5 →P1 のウィービングパターンで繰り返して上進溶接した後、フラックスタブ6内の各ポイントをP1'' →P2'' →P3'' →P4'' →P5'' →P1'' のウィービングパターンで所定サイクル繰り返して上進溶接し、ポイントP1'' で溶接を終了する。また、2層目では、同様にして、ワーク開先内の各ポイントをQ1 →Q2 →Q3 →Q4 →Q1 のウィービングパターンで繰り返して上進溶接した後、フラックスタブ6内の各ポイントをQ1'' →Q2'' →Q3'' →Q4'' →Q1'' のウィービングパターンで所定サイクル繰り返して上進溶接し、ポイントQ1'' で溶接を終了する。このように、フラックスタブ6内の軌跡は、下端タブ部と同様に、各層共ワーク開先内の軌跡より開先の内側に設定されており、ウィービングパターンのウィービング幅を小さくしている。これは、上端タブ部での溶接時には、それまでワーク開先を上進溶接して来たときの熱がフラックスタブ6に伝達されているので、フラックスタブ6が非常に溶け易くなっているからである。したがって、上端タブ部での溶接電流、溶接電圧及び溶接速度も、ワーク開先での各条件と変えている。
【0026】
図6〜8は、それぞれワーク開先、下端タブ部及び上端タブ部の溶接条件の一例を示しており、1層目の条件のみを示している。ここで、ポイントは図5及び図6で示したような各部の開先内での溶接トーチ先端の軌跡上の位置を表し、各ポイント間では例えばロボットの場合には溶接トーチは直線補間により移動するものとする。また、X、Y、Zは基準ポイント(ワーク開先ではP1、下端タブ部ではP1' 、また上端タブ部ではP1''とする)からの各ポイントの相対位置を表している。電流、電圧及び速度は、当該ポイントまでの移動時の溶接電流、溶接電圧及び溶接速度を表し、停止タイマは当該ポイントに到達した後に前記溶接電流及び溶接電圧を維持する時間を表す。このように、ワーク開先ではその開先に適合した溶接条件で上進溶接し、下端部及び上端部でのフラックスタブ5,6の開先では、それぞれワーク開先での溶接条件より小さ目にしている。例えば、軌跡がフランジ開先での軌跡より平面視で開先の内側になるように各ポイントは1〜3mm程度内側に、溶接電流及び溶接電圧はそれぞれフランジ開先より5〜15A、0〜3V小さく、また、停止タイマは小さくしている。また、電流を小さくしない場合には、各ポイントの高さ方向(同図ではZ方向)の位置を大きくするか、速度を大きくするようにしてもよい。
【0027】
図9は、フラックスタブ使用時の上進溶接の他のシーケンス例を表すフローチャートを示す。なお、図3で示したフローチャートと同一処理内容のステップには同一のステップ番号が付けられており、以下では異なる処理を行うステップを中心に説明する。
まず、S2で、前述同様に下端タブ部の溶接条件でアークスタートを行い、ワーク開先に向かって上進溶接する。つぎにS13で、溶接トーチの溶接線方向(ここでは鉛直方向)の位置が、ワーク開先より1サイクル以内手前か否かを判断する。ここで、ワーク開先より1サイクル以内手前か否かの判断は、現在位置からワーク開先位置までの溶接線方向の距離が下端タブ部での1サイクル上進溶接時の上進距離よりも小さいか否かで判断している。そして、1サイクル以内手前でないときはS13を繰り返して1サイクル以内手前になるまで待ち、手前になったときは前述同様のS4に処理を移行して直ちにワーク開先の溶接条件に変更し、このワーク開先の上進溶接を継続する。
【0028】
このように、本上進溶接シーケンス例では、ワーク開先位置より1サイクル以内手前になったら、ワーク開先の溶接条件に変更して上進溶接している。これによって、ワーク開先の溶接条件に切り換わる位置がワーク開先内に入らないようにできるので、ワーク開先の溶接強度を確実に強化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる上進溶接を適用するワーク例を示す。
【図2】上進溶接を行うワーク開先の詳細斜視図である。
【図3】フラックスタブ使用時の上進溶接シーケンスのフローチャート例を示す。
【図4】上進溶接のフラックスタブの下端タブ部の溶接トーチ先端軌跡を表す。
【図5】上進溶接のフラックスタブの上端タブ部の溶接トーチ先端軌跡を表す。
【図6】フラックスタブ使用時の上進溶接のワーク開先の溶接条件を示す。
【図7】フラックスタブ使用時の上進溶接の下端タブ部の溶接条件を示す。
【図8】フラックスタブ使用時の上進溶接の上端タブ部の溶接条件を示す。
【図9】フラックスタブ使用時の上進溶接の他のシーケンスを表すフローチャート例を示す。
【図10】従来技術に係わるスチールタブを用いた開先端部の溶接部の説明図である。
【符号の説明】
1…柱、2フランジ、3イヤフラム、4仕口溶接部、5,6フラックスタブ、11母材、12スチールタブ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a welding algorithm in the case of using a flux tab at a welding start position and an end position when performing upward welding of a groove of a large-sized welded structure composed of thick plates.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when welding a groove of a workpiece of a large steel welded structure composed of thick plates, if this workpiece cannot be rotated with a positioner etc. to perform downward welding or horizontal welding, upward welding (Vertical welding) is performed. In this upward welding, arc stability comparable to that in the flange groove is used to prevent molten metal flow at the lower end of the weld line, that is, the welding start end, and at the upper end, ie, the end of welding, and to stabilize the arc. It is common to use steel tabs with a lower end and an upper end. This steel tab has electrical conductivity, and as long as the steel tab is used, the tab portion, that is, the start and end portions and the inside of the groove can be welded under the same welding conditions. Welding quality can be ensured.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Usually, since welding defects are likely to occur at the start and end portions of welding, there are cases where the welding quality such as the amount of penetration at the start and end portions is inspected with the steel tab still welded after welding. However, since there is a steel tab, it is difficult to inspect the welding quality by visual inspection. Therefore, it must be inspected by non-destructive inspection or the like, and the inspection of the welded portion of the tab portion takes a very long time. Has occurred.
[0004]
Further, excessive stress tends to concentrate on the welded portion between the steel tab and the base material, and the problem of cracks in the steel structure due to this has recently become prominent. For example, as shown in FIG. 10, excessive stress concentration occurs due to an earthquake or the like in the weld portion P between the base material 11 and the steel tab 12 welded to the end portion of the base material 11. It has recently been found that cracks occur from the weld P. One way to solve this problem is to remove the steel tab 12 after welding. In general, when the steel tab 12 is used, it is not necessary to remove the steel tab 12 when there is no particular structural or construction problem after welding. However, when there is a problem as described above, or during assembly, for example. When there is a problem such as interference with other structures, it is necessary to cut and remove the steel tab 12.
However, the removal work of the steel tab 12 has a problem that it is very complicated and requires a lot of time, such as cutting the steel tab portion or smooth-grinding the surface after the cutting. Therefore, recently, attention has begun to use a non-conductive flux tab instead of the steel tab 12. By using this flux tab, it becomes easy to remove the flux tab after welding, and the welding quality such as the amount of penetration after the removal can be easily inspected visually.
[0005]
However, when the conventional welding technique is applied to upward welding using a flux tab made of non-conductor such as ceramics, an arc is generated at the flux tab portions located at the lower end (start end portion) and the upper end (end end portion). It becomes very unstable and a hot water flow occurs. For this reason, the problem that sufficient welding quality is not securable in the start end part and a termination part has arisen. As a means for solving this problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-68289 discloses a technique using a flux tab in which the contact surface between the flux tab and the base material is a solid iron powder layer. However, when welding is performed under conventional welding conditions at the start and end portions using the flux tab disclosed in this publication, impurities are generated from the flux tab during welding, and the arc becomes very unstable. As a result, there arises a problem that the welding quality is deteriorated and the strength is impaired.
[0006]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an advanced welding method capable of obtaining good welding quality at the lower end and upper end of a groove using a flux tab. It is said.
[0007]
[Means, actions and effects for solving the problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the main body is formed of a non-conductive material on the lower end surface of the work groove and has a groove. The flux tab 5 having a surface formed of a conductor layer is brought into contact, and before the workpiece groove is welded upward, arc welding is started from the inside of the groove of the flux tab 5 at the lower end to perform upward welding. In the upward welding method, the welding of the flux tab 5 below the lower end of the workpiece groove is advanced with predetermined welding conditions, and the workpiece groove is changed to a welding condition suitable for the workpiece groove. And the method of welding .
[0008]
According to the invention described in claim 1, since the arc starts from the inside of the groove of the flux tab that is in contact with the end surface of the lower end of the work groove, the welding torch is pushed in at the start of welding due to a gap at the welding start position. Can be suppressed. In addition, since the surface of the groove of the flux tab is formed of a conductor layer, the arc at the groove of the flux tab is stabilized, so that it is possible to ensure the welding quality in the upward welding using the flux tab. It becomes. Also, in the upward welding, the welding conditions at the groove tab of the lower end and the welding conditions at the workpiece groove can be set to different conditions suitable for each, so the respective conditions at the flux tab and the workpiece groove. The welding quality can be sufficiently secured.
[0011]
In the invention according to claim 2 , the locus of the tip of the welding torch in the groove of the flux tab 5 at the lower end of the workpiece groove is on the inner side farther from the groove surface than the locus in the workpiece groove. The upward welding method according to claim 1 .
[0012]
According to the second aspect of the present invention, in the groove of the flux tab at the lower end, the locus of the tip of the welding torch (that is, the target position of the welding torch) is set inside the locus in the workpiece groove. This means that the welding torch aims inside the wall of the flux tab, and therefore the amount of impurities ejected from the flux tab during welding is reduced, so that the arc is stable and the welding quality at the flux tab is improved. Can be secured. As a result, upward welding using a flux tab is possible.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, a main body portion having a groove formed on the upper end portion end surface of the workpiece groove is formed of a non-conductive material, and a surface of the groove is formed of a conductor layer. and the flux tab 6 is contacted, in the groove of the flux tabs 6 are the UeSusumu welding method of claim 1 wherein the UeSusumu welded at predetermined welding condition different from the welding conditions at the work GMA.
[0014]
According to the third aspect of the present invention, a flux tab having a conductor layer formed on the surface of the groove is brought into contact with the upper end portion of the work groove, and the groove of the upper end portion of the flux tab has a work opening. Advance welding is performed under conditions different from the previous welding conditions. Thereby, the arc at the flux tab at the upper end can be stabilized, and the upward welding can be performed under welding conditions suitable for the groove of the flux tab. As a result, when the flux tabs are attached to the lower end portion and the upper end portion of the workpiece groove and are welded upward, it is possible to ensure the welding quality.
[0015]
The invention according to claim 4 sets the welding conditions and the welding torch trajectory of each layer at the time of multilayer deposition for each groove of the workpiece groove and the flux tab 5 at the lower end of the workpiece groove, It is a UeSusumu welding method of claim 1 wherein performing UeSusumu welding multi-pass based on the welding conditions and welding torch trajectory.
[0016]
According to the invention described in claim 4 , in the upward welding at the groove of the workpiece groove and the flux tab at the lower end, the welding conditions and the groove in each layer during multi-layer welding at each groove The welding torch trajectory is adapted to each groove, and multilayer overlay welding is possible based on the welding conditions and the welding torch trajectory. Therefore, it is possible to ensure the quality of multi-layer welding by upward welding with a work groove using a flux tab.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a work to which upward welding according to the present invention is applied, and here, a description will be given by taking a welded portion of a steel column as an example. Normally, the welded portion of the steel column is welded in a welding line equipped with a welding robot, but the welding robot is not shown here. In the present invention, the method for moving the welding torch is not limited to the method using the welding robot. For example, another automatic device or manual operation may be used. Therefore, a specific welding torch moving device is not described below.
[0018]
The column 1 of the steel column is composed of a hollow member whose outer shape is a rectangular column shape, and a flange 2 formed of H steel is welded to the outer peripheral side surface of the column 1 in the longitudinal direction of the column 1. The flange 2 is welded so that the parallel members 2a and 2b of the H steel facing each other are orthogonal to the longitudinal direction of the column 1. The flange 2 is welded to the outer peripheral surface of the column 1 via a pair of diaphragms 3 and 3 welded in an annular shape. A groove (usually a labyrinth groove) is provided in the joint weld 4 between each diaphragm 3, 3 and each member 2a, 2b of the flange 2, and this steel column cannot be rotated by a positioner or the like. In some cases, the groove is welded by upward welding.
[0019]
FIG. 2 is a detailed perspective view of a work groove for performing the upward welding, and here, represents the groove of the joint welding portion 4. In the following description, the groove of the joint weld 4 is referred to as a work groove. In the same figure, since the groove shapes and welding conditions at the grooves of the members 2a and 2b of the flange 2 are the same, only the upward welding of the member 2a will be described for the sake of simplicity.
A groove is provided at the end of the member 2a facing the outer peripheral surface of the diaphragm 3, and the workpiece is installed such that the weld line direction of the groove is substantially in the vertical direction. Flux tabs 5 and 6 are in contact with the weld start end portion (the lower end portion of the weld line) and the weld end portion (the upper end portion of the weld line) along the weld line extension, respectively. Each of the flux tabs 5 and 6 has a groove having a predetermined length L1 and L2 in the extending direction of the weld line, and the groove angle (so-called groove angle) is determined by the workpiece groove (here, Is substantially the same as the groove of the flange 2.
[0020]
The main bodies of the flux tabs 5 and 6 are made of, for example, a non-conductive material such as ceramics, and a conductor layer having a predetermined thickness is formed on the surface of the groove portions of the flux tabs 5 and 6. This conductor layer can be formed of, for example, a metal powder such as iron powder or aluminum powder coated with a predetermined conductivity and having a predetermined thickness, or an aluminum foil or a zinc plate.
[0021]
FIG. 3 shows an example of a flowchart representing an upward welding sequence when using the flux tab according to the present invention. In addition, each step number of a flowchart attaches and represents S.
In S1, the welding torch is moved to the welding start position of the lower end portion of the groove where the upward welding is performed, and then in S2, the arc start is performed under the welding condition of the lower end tab portion (that is, the groove of the flux tab 5). . Then, in S3, it is determined whether or not the amount of movement of the welding torch in the welding line direction (here, the vertical direction) has reached the length L1 of the lower end tab, and if not, S3 is repeated to obtain the length L1. Until it reaches, the welding condition of the workpiece groove is immediately changed in S4, and then welding of the workpiece groove is continued. Next, in S5, it is determined whether or not the amount of movement of the welding torch in the weld line direction has reached the weld groove length L0 (see FIG. 2). If not, S5 is repeated. In step S6, the welding condition is immediately changed to the upper tab portion (that is, the groove of the flux tab 6), and then welding at the upper tab portion is continued. Then, in S7, it is determined whether or not the amount of movement of the welding torch in the weld line direction has reached the length L2 of the upper end tab portion. If not, the process repeats S7 and waits until the length L2 is reached. If so, the arc is stopped in S8 and the welding is terminated.
[0022]
Thus, for each groove portion, that is, the lower end tab portion, the work groove and the upper end tab portion, appropriate welding conditions are set for each groove, and the lower end tab portion using the flux tabs 5 and 6 is used. In addition, the welding conditions at the upper tab portion are different from the welding conditions of the workpiece groove. The welding conditions referred to here are welding current, welding voltage, welding speed (equal to welding torch tip speed), the trajectory drawn by the welding torch tip in the groove, and the stop timer at each stop position on this trajectory. It represents time etc. In addition, strictly speaking, the tip of the welding torch means a tip of the welding wire protruding from the welding torch by a predetermined protruding length.
[0023]
FIG. 4 schematically shows the welding torch tip trajectory of the lower end tab portion (starting end portion) of upward welding when using the flux tab. In the figure, the dotted line represents the locus in the flux tab 5, and the solid line represents the locus in the workpiece groove.
Here, the trajectory of two-layer multi-layer welding is shown, and the welding torch is the first layer, and each point in the flux tab 5 is P1 ′ → P2 ′ → P3 ′ → P4 ′ → P5 ′ → P1. After one-cycle weaving pattern of 'is repeated for a predetermined cycle and the welding is repeated, each point in the workpiece groove is repeatedly welded by repeating the weaving pattern of P1, P2, P3, P4, P5 and P1. Similarly, in the second layer, each point in the flux tab 5 is repeatedly welded in a predetermined cycle with a weaving pattern of one cycle of Q1 ′ → Q2 ′ → Q3 ′ → Q4 ′ → Q1 ′. Each point in the work groove is repeatedly welded in the weaving pattern of Q1, Q2, Q3, Q4, and Q1. As described above, the trajectory in the flux tab 5 is set to the inner side farther from the groove surface than the trajectory in the workpiece groove in each layer. This is because the non-conductive flux tab 5 melts and an arc breakage abnormality occurs, thereby causing the welding robot and the like to stop abnormally, so that the unmanned welding line is not hindered. This is to further reduce the weaving width. Further, a start arc is performed from a point P1 ′ inside the groove in the flux tab 5, thereby preventing the welding torch from being pushed into the gap at the end of the groove.
[0024]
In the lower tab portion, the welding current and the welding voltage are set according to the thickness of the conductor layer used in the flux tab 5, and are lower than the welding conditions at the work groove. Furthermore, in order to suppress the amount of penetration into the flux tab 5 to a predetermined value or less, it is controlled by the number or frequency of repeated cycles of the weaving pattern in the flux tab 5 or the upward speed in the welding line direction.
As a result, the amount of impurities generated from the flux tabs 5 and 6 can be suppressed, and the occurrence of an arc break abnormality can be prevented. Moreover, since the arc in the flux tabs 5 and 6 is stabilized by the conductor layer, the welding quality of the flux tabs 5 and 6 is improved.
[0025]
FIG. 5 schematically shows the trajectory of the welding torch tip of the upper end tab portion (end portion) of the upward welding when using the flux tab, and the dotted line represents the trajectory in the flux tab 6 as described above, and is a solid line. Represents the trajectory in the workpiece groove.
Here, the trajectory in the case of a two-layer multilayer is also shown, and the welding torch is the first layer, and each point in the workpiece groove is a weaving pattern of P1, P2, P3, P4, P5, P1. After repeating the upward welding, the points in the flux tab 6 are repeatedly advanced for a predetermined cycle with a weaving pattern of P1 "→ P2 '' → P3 '' → P4 '' → P5 '' → P1 ''. Weld, and finish welding at point P1 ''. In the second layer, similarly, each point in the workpiece groove is repeatedly welded in a weaving pattern of Q1, Q2, Q3, Q4, and Q1, and then each point in the flux tab 6 is Q1 '. '→ Q2''→Q3''→Q4''→Q1''Welding is repeated a predetermined cycle with the weaving pattern, and the welding is terminated at point Q1''. As described above, the trajectory in the flux tab 6 is set on the inner side of the groove with respect to the trajectory in the work groove for each layer similarly to the lower end tab portion, and the weaving width of the weaving pattern is reduced. This is because, when welding at the upper end tab portion, since the heat when the workpiece groove has been welded upward is transmitted to the flux tab 6, the flux tab 6 is very easy to melt. It is. Therefore, the welding current, welding voltage, and welding speed at the upper end tab portion are also changed from the conditions at the workpiece groove.
[0026]
FIGS. 6-8 has shown an example of the welding conditions of a workpiece | work groove | channel, a lower end tab part, and an upper end tab part, respectively, and has shown only the conditions of the 1st layer. Here, the point represents the position on the locus of the tip of the welding torch within the groove of each part as shown in FIGS. 5 and 6, and the welding torch moves between each point by linear interpolation in the case of a robot, for example. It shall be. X, Y, and Z represent the relative position of each point from the reference point (P1 for the workpiece groove, P1 ′ for the lower tab portion, and P1 ″ for the upper tab portion). The current, voltage and speed represent the welding current, welding voltage and welding speed when moving to the point, and the stop timer represents the time for maintaining the welding current and welding voltage after reaching the point. In this way, the workpiece groove is welded upward under the welding conditions suitable for the groove, and the flux tabs 5 and 6 at the lower end and the upper end are respectively smaller than the welding conditions at the workpiece groove. ing. For example, each point is about 1 to 3 mm inward so that the locus is inside the groove in plan view from the locus at the flange groove, and the welding current and welding voltage are 5 to 15 A and 0 to 3 V from the flange groove, respectively. It is small and the stop timer is small. When the current is not reduced, the position of each point in the height direction (Z direction in the figure) may be increased or the speed may be increased.
[0027]
FIG. 9 is a flowchart showing another sequence example of upward welding when using a flux tab. Note that steps having the same processing contents as those in the flowchart shown in FIG. 3 are given the same step numbers, and the following description will focus on steps for performing different processing.
First, in S2, arc start is performed under the welding conditions of the lower end tab portion in the same manner as described above, and upward welding is performed toward the workpiece groove. Next, in S13, it is determined whether or not the position of the welding torch in the weld line direction (here, the vertical direction) is within one cycle before the workpiece groove. Here, it is determined whether or not it is within one cycle before the workpiece groove. The distance in the welding line direction from the current position to the workpiece groove position is larger than the upward distance during one cycle upward welding at the lower end tab portion. Judgment is based on whether it is small or not. If it is not within one cycle, repeat S13 and wait until it is within one cycle. If it is before, the process proceeds to S4 as described above and immediately changes to the welding condition of the workpiece groove. Continue upward welding of workpiece groove.
[0028]
In this way, in this example of the upward welding sequence, when it is within one cycle before the workpiece groove position, the welding condition is changed to the welding condition of the workpiece groove and the upward welding is performed. Accordingly, the position where the welding condition of the workpiece groove is switched can be prevented from entering the workpiece groove, so that the welding strength of the workpiece groove can be surely enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a workpiece to which upward welding according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a detailed perspective view of a workpiece groove for performing upward welding.
FIG. 3 shows an example of a flowchart of an upward welding sequence when using a flux tab.
FIG. 4 represents a welding torch tip locus of a lower end tab portion of a flux tab for upward welding.
FIG. 5 shows a welding torch tip locus of an upper end tab portion of an upward welding flux tab.
FIG. 6 shows welding conditions of a workpiece groove for upward welding when using a flux tab.
FIG. 7 shows welding conditions for the lower end tab portion of upward welding when using a flux tab.
FIG. 8 shows the welding conditions of the upper end tab portion of upward welding when using a flux tab.
FIG. 9 is a flowchart illustrating another sequence of upward welding when using a flux tab.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a welded portion of an open tip portion using a steel tab according to the prior art.
[Explanation of symbols]
1 ... pillar, 2 flange, 3 diaphragm, 4 joint weld, 5, 6 flux tab, 11 base material, 12 steel tab.

Claims (4)

ワーク開先の下端部端面に、本体部が非導電性材料で形成され、かつ、開先を有すると共に、この開先の表面が導電体層で形成されたフラックスタブ(5) を当接させ、前記ワーク開先を上進溶接する前に、前記下端部のフラックスタブ(5) の開先の内側からアークスタートして上進溶接する上進溶接方法において、
前記ワーク開先の下端部より下方の前記フラックスタブ (5) の開先で所定の溶接条件で上進溶接し、前記ワーク開先ではこのワーク開先に適合した溶接条件に変更して溶接する
ことを特徴とする上進溶接方法。
A flux tab (5) having a main body formed of a non-conductive material and having a groove and a surface of the groove formed of a conductor layer is brought into contact with the end surface of the lower end of the workpiece groove. In the upward welding method in which arc welding is started from the inside of the groove of the flux tab (5) at the lower end before performing upward welding on the workpiece groove ,
Welding is performed under predetermined welding conditions at the groove of the flux tab (5) below the lower end of the work groove, and the work groove is changed to a welding condition suitable for the work groove and welded. An upward welding method characterized by the above.
前記ワーク開先の下端部のフラックスタブ(5) の開先内での溶接トーチ先端の軌跡が、前記ワーク開先内での軌跡よりも開先表面から遠い内側であることを特徴とする請求項記載の上進溶接方法。The locus of the tip of the welding torch in the groove of the flux tab (5) at the lower end of the workpiece groove is on the inner side farther from the groove surface than the locus in the workpiece groove. Item 6. An upward welding method according to item 1 . 前記ワーク開先の上端部端面に、本体部が非導電性材料で形成され、かつ、開先を有すると共に、この開先の表面が導電体層で形成されたフラックスタブ(6) を当接させ、このフラックスタブ(6) の開先では前記ワーク開先での溶接条件と異なる所定の溶接条件で上進溶接することを特徴とする請求項記載の上進溶接方法。The upper end of the workpiece groove is in contact with a flux tab (6) having a main body formed of a non-conductive material and having a groove and the surface of the groove formed of a conductor layer. is allowed, UeSusumu welding method according to claim 1, characterized in that UeSusumu welded at predetermined welding condition different from the welding conditions at the work GMA in the groove of the flux tab (6). 前記ワーク開先、及び前記ワーク開先の下端部のフラックスタブ(5) の開先毎の、多層盛時の各層の溶接条件及び溶接トーチ軌跡をそれぞれ設定し、この溶接条件及び溶接トーチ軌跡に基づいて多層盛の上進溶接を行うことを特徴とする請求項記載の上進溶接方法。For each groove of the workpiece groove and the flux tab (5) at the lower end of the workpiece groove, the welding condition and welding torch locus of each layer during multi-layer deposition are set, respectively. UeSusumu welding method according to claim 1, wherein the performing UeSusumu welding multi-pass based.
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