JP3867164B2 - Welding method - Google Patents

Welding method Download PDF

Info

Publication number
JP3867164B2
JP3867164B2 JP28739797A JP28739797A JP3867164B2 JP 3867164 B2 JP3867164 B2 JP 3867164B2 JP 28739797 A JP28739797 A JP 28739797A JP 28739797 A JP28739797 A JP 28739797A JP 3867164 B2 JP3867164 B2 JP 3867164B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
arc
groove
current
wire
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
Application number
JP28739797A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11123555A (en
Inventor
和雄 平岡
照美 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute for Materials Science
Original Assignee
National Institute for Materials Science
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute for Materials Science filed Critical National Institute for Materials Science
Priority to JP28739797A priority Critical patent/JP3867164B2/en
Publication of JPH11123555A publication Critical patent/JPH11123555A/en
Priority to US09/546,239 priority patent/US20010047988A1/en
Priority to US10/167,593 priority patent/US20020153363A1/en
Priority to US10/661,584 priority patent/US20040065644A1/en
Priority to US11/019,972 priority patent/US20050098551A1/en
Priority to US11/526,030 priority patent/US20070012671A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3867164B2 publication Critical patent/JP3867164B2/en
Priority to US12/073,630 priority patent/US20080230526A1/en
Priority to US12/905,646 priority patent/US20110042365A1/en
Priority to US13/566,469 priority patent/US20130034384A1/en
Priority to US14/070,912 priority patent/US20140079471A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、溶接方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、従来ではアーク不安定のために施工ができなかった開先幅10mm以下の超開先であっても溶接が可能であって、母材開先面へのアーク熱密度分布を自在に制御することのできる、新しい消耗電極式アーク溶接方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】
従来から、機械部品や構造材料等の溶接においては、溶接変形の防止や、溶接時の入熱量低減等の観点から、ガスシールドアーク溶接法(GMA)、サブマージアーク溶接法(SAW)、エレクトロガスアーク溶接法(EGW)、被覆アーク溶接法(MMAW)、および、セルフシールドアーク溶接法(FCAW)等が知られており、これらの手法を適用してのGMA法による開先幅10〜12mm程度の狭開先溶接法(ナロウギャップ溶接法・NGW)も知られている。
【0003】
なかでも、CO2 、Ar−He、Ar−O2 、Ar−CO2 シールドなどのMIG溶接法、MAG溶接法、SAW溶接法が代表的なものとしてある。
消耗電極式アーク溶接による狭開先溶接の方法では、たとえば図6に示したように、溶接トーチ(2)の送給溶接ワイヤ(3)に、直流または交流の溶接電源(1)を接続し、溶接ワイヤ(3)から溶接アーク(5)を生じさせ、被溶接物(狭開先継手)(4)を溶接金属(6)によって溶接するようにしている。
【0004】
だが、この従来の消耗電極アーク溶接方法では、開先間隙が10mm以下の場合には溶接が不可能であるという問題があった。溶接継手開先内でのアーク熱の確保が確実なものとならず、溶接効率が悪いという問題が避けられなかった。
また、従来の方法では、アーク熱の集中による溶接継手部での金属学的な特性劣化や溶融変形もが生じやすいことから、このアーク熱の開先面での分散も制御されるべき問題となっていた。
【0005】
そこで、消耗電極式アーク溶接法においては、溶接継手開先内でのアーク熱を確実に確保し、安定して効率よく溶接を行い、かつ、アーク熱の集中や分散を自在に制御することのできる溶接法の開発が課題となっていた。
このような状況において、アークを機械的にオシレート(振動)させて、アーク熱を確保する方法が採用されてきている。たとえば、BHK方式として知られている方法においては、開先幅の方向へ連続的に波状の曲げくせを与えてアークをオシレートさせている。またTWIST−ARC方式では、2本のより合わせ溶接ワイヤによりアークを回転させており、さらに屈曲溶接ワイヤ方式では、溶接ワイヤ屈曲成形歯車により溶接ワイヤを屈曲させてアークをオシレートさせている。
【0006】
しかしながら、このような従来の機械的オシレート方法においては、アークをオシレートする装置が別途必要となり、しかもアーク熱確保のための根本的な解決策とはなっていないのが実情である。
機械的オシレート方式とは全く別の方法も提案されている。特開昭47−16357号の狭開先溶接法においては、従来一般的に、溶接電流を大きくすると、アークの極点が、溶接ワイヤの先端からその溶接ワイヤの表面に沿って移動し、コンタクトチップなどの溶接トーチの電力供給金具の先端まで到達する場合があり、溶接継手開先内でのアーク熱を確実に確保することができず、溶接トーチ先端をも溶融してしまうという問題があったことから、被溶接物の衝合溶接開先間隙内に、溶接トーチを挿入して、ガスシールド消耗電極アーク溶接(狭開先ミグ溶接法)を行うに際し、溶接ワイヤを負極とする直流正極性の溶接電流を低溶接電流に周期的に降下させることにより、アークの這いあがりを防止して安定した直流正極性の高電流による溶接を行うことを提案している。
【0007】
しかし、この方法においては、理論的な背景がないために、作業者の感や経験に頼ることになり、しかも、実際に、アーク熱の集中や分散といった、アーク熱制御を行うことはできなかった。
実際、この方法でも、狭開先の間隙を10mm以下にすると、アークが母材表面上に発生して、開先内を溶融することができないという問題があった。
【0008】
また、この方法においても、被溶接材(母材)の特性を損わない組織保存型の溶接性は充分でなく、溶接にともなう形状変形、残留応力の問題は解消されずにいた。
そこで、この出願の発明は、以上の通りの従来技術の欠点を解消するためになされたものであって、機械的オシレートを必要とせず、狭開先の間隙が10mm以下であっても、母材の開先面に対してアーク熱の分散と集中を自在にコントロールして、安定して効率的な溶接を行うことを可能とする、新しい消耗電極式アーク溶接方法を提供することを課題としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、溶接ワイヤの送給速度に対して、相対的に溶接ワイヤの溶融速度をアーク電流特性の変更により増減させ、溶接ワイヤ溶融端でのアーク発生位置を開先内で溶接ワイヤ先端を一点に留まることなく上下に揺動させることにより変化させ、一被溶接材開先面でのアーク熱分布の制御を可能としたことを特徴とする溶接方法を提供する。
そして、この出願の発明は、開先幅が10mm以下の超狭隘な開先を溶接する上記の溶接方法を提供する。
【0010】
すなわち、この出願の発明は、発明者らによる詳しい検討から得られた、安定した効率的な溶接と、劣化のない組織保存型の溶接を可能とするためには被溶接材の開先面での最適なアーク熱の分布を得ることが欠かせないのであって、そのためには、溶接ワイヤの溶融速度をアーク極点(アーク電流の通電点)の挙動範囲、すなわちアーク電流通電領域とその移動速度との関係においてコントロールすることが重要であるとの知見、そして、より具体的には、アーク極点に係わるワイヤ端の位置に関しては、溶接ワイヤ端の上下振幅幅は基本的に変動電流波形の周波数、電流波形の最大電流と最低電流の比率に依存し、さらには、溶接ワイヤ端の移動速度は時間に対する電流変化(電流波形勾配)に強く依存するとの知見に基づいて完成されている。
【0011】
つまり、母材の開先面での最適アーク熱の分布を得るために、溶接ワイヤの送給速度に対して、相対的に溶接ワイヤの溶融速度を、前記のような、アーク電流特性の変更によって増減させることによって、従来法のように、機械的オシレートを加えることなしに、アーク極点の挙動範囲、すなわちアーク電流通電領域、ならびにその移動速度を制御することに大きな特徴がある。
【0012】
そして、このことは、アーク溶接における熱影響部(HAZ)領域幅の制御の観点からの熱伝導理論を駆使しての発明者による新しい着想に基づいてもいる。より具体的には、移動線熱源(r=0)の準定常状態で最高到達温度が融点(Tf)となる位置(rf:溶融幅)、および、Acl(Tm)となる位置(rm:熱源からHAZ母材境界までの距離)を求め、その比rm/rfをとると、溶接速度がある程度高速であれば、この比は材料物性値によってのみ決定される定数となる。
【0013】
例えば、鋼材のrm/rfの値は、約2となる。この結果は、HAZ幅(rm−rf)と溶接幅(rf)がほぼ等しくなることを意味しており、溶融幅をできるだけ狭めることが、HAZを狭隘化することにつながることを示している。すなわち溶け込み幅を電子ビームやレーザビーム溶接のように狭隘な溶込みが得られないアーク溶接において、密着突合わせ継手を溶接することは、HAZ幅を狭隘化するのに最適な手法ではなく、開先間隙を有する継手を使用し、開先壁にアーク熱分布を分散させてそこでの熱密度を最小化し、母材を僅かに溶接する手法が有効である。
【0014】
そこで、一定溶接ワイヤ送給速度に対して相対的に溶接ワイヤ溶融速度を増減させることによって溶接ワイヤ溶融端(アーク発生主点)を開先内に侵入させると同時に、板厚方向へ揺動させようとする考えが導かれたのである。
【0015】
【発明の実施の形態】
まずこの発明の基本を図1に沿って説明する。直流アーク溶接では、図1に例示したように、溶接ワイヤの送給速度が一定であるとすると、溶接ワイヤに大電流が流れると、溶接ワイヤが溶融して、溶接ワイヤ端がA1からA2に上昇する。
【0016】
そして、A2に達した後にアーク電流を低下させると、溶接ワイヤの溶融量が少なくなり溶接ワイヤ端がA3まで下がることになる。
A2は板厚や溶接施工のパス数により最適値を決めることができる。たとえば板厚20mmの2パス溶接ではA2を10〜15mmに設定することができる。A2に達した後にアーク電流を低下するとワイヤの溶融量が少なくなりワイヤ幅がA3まで下がる。A3点で溶込を確保するためにA3点の位置を保持する。このようにワイヤ端をA1−A2−A3と移動させることによりアークの極点によるアーク熱の分散化を行い、併せてA3点でのアーク熱の集中化を可能とする。この時アークの極点がA1−A2−A3と移動することにより開先内壁面の溶融領域もA1−A2−A3と移動し開先内面でのアーク熱の分散化が可能となる。同様にして板厚70mm等の板の溶接も可能となる。
【0017】
交流アーク溶接においては、図2に示したように、溶接ワイヤの溶融量が少ないワイヤ陽極のときにはワイヤ端がA1位置にあり、溶融量の多いワイヤ陰極のときにはA2位置に上昇する。この後に再びワイヤ陽極にするとワイヤ端がA3まで下がる。上記と同様にワイヤ端をA1−A2−A3と移動させることによりアークの極点によるアーク熱の分散化を行うことができる。
【0018】
これにより、10mm以下の狭開先溶接であっても可能となる。従来に比して少数層での高効率溶接が実現される。同時に、アーク熱密度を大きく低下させることができ、熱変形を抑制できる。またA3位置でアーク熱の集中度を高めるように電流波形制御することにより安定な裏波溶接が可能となる。さらに、溶接継手形状によっては板の表面に熱を集中させる必要がある。また、この発明の方法では、直流、交流のいずれにおいても電流波形を適切に選ぶことによりA2での位置を保持して表面に熱を集中させ、止端部の形状制御することも可能である。さらに、狭開先継手ではビード中央になし型割れが生じることがある。このような割れが発生する可能性があればA2点近傍で入熱量を多くすることも可能である。
【0019】
この発明の方法においては、消耗電極式アーク溶接の各種の方式が採用される。なかでもAr−He、Ar−O2 、Ar−CO2 、CO2 等のシールドによるMIG溶接、MAG溶接等が適当なものとして挙げられる。
また、フラックス入り溶接ワイヤを用いる場合には、フラックス成分によって、母材開先壁と溶解金属のぬれ性の向上による溶接欠陥発生防止、極点挙動の制御性の向上によるアーク熱密度分布の高精度化、溶接ワイヤ陰極時の溶接ワイヤ溶融速度向上による交流アーク時の揺動範囲拡大などが可能であり、この発明の溶接法の安定性および制御性が一層高まる。
【0020】
また、この発明では、変形を抑制するので、これと関連する残留応力低減化を可能とする。
そして、この発明においては、開先幅15〜10mm狭開先や、通常の開先(U開先、V開先)に対しても有効である。特に開先幅10mm以下の超狭開先では、その効果が非常に大きい。
【0021】
この発明が対象とする被溶接材についてはその種類に特に制限はない。一般鋼、ステンレス鋼、アルミニウムや耐熱鋼、耐蝕鋼等の適宜なものであってよい。溶接ワイヤに関しても一般溶接用ワイヤ等でよい。またGMAのガス条件についても一般的に使用されるMIGガス、MAGガスでよい。
以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明について説明する。
【0022】
【実施例】
実施例1
実際に電流波形を変化させて、溶接ワイヤ端がどのように挙動するか測定した。図3は、大電流時の電圧を44Vで0.2秒とし、小電流時の電圧を22Vから25Vで0.3秒としたときの結果であり、下図の点線は、そのときの溶接電流を示し、また、実線はワイヤー先端位置を示すものである。
【0023】
この図3のように電圧を変化させることは、開先底部にアーク熱を増大させ溶融を確保し、裏波溶接に適用する。
一方、図4は、大電流時の電圧を50Vから鋸歯的に0.2秒間変化させ、小電流時の電圧を25Vで0.3秒としたときの結果であり、下図の点線は、そのときの溶接電流を示し、また、実線はワイヤー先端位置を示すものである。
【0024】
この図4のように電圧を変化させることは、揺動上端部にアーク熱を増大させ溶融を確保し、止端部のビード形状をなめらかにする場合に適用する。
実施例2
実施例1の図3の電圧条件、すなわち、大電流時の電圧を44V、小電流時の電圧を22Vから25Vとし、その変動電流の周波数を変化させて、ワイヤ上下揺動幅の関係を調べた。その結果は、図5の通りであった。この図から、変動電流の周波数を大きくすると、ワイヤ上下揺動幅が小さくなることがわかる。
実施例3
板厚20mmの開先幅5mmのI型狭開先において、大電流時600Aを0.06秒、小電流時250Aを0.3秒、平均アーク電流300Aの溶接施工条件において直流アークGMA溶接を行った。その結果、溶込み深さ10mm、母材溶融部片幅0.5mm、熱影響部片幅1mmで2層の高効率溶接が可能となった。
【0025】
またさらに、この方法においては板厚70mmまで高効率溶接が可能であった。
【0026】
【発明の効果】
この発明により、母材の開先面にアーク熱の分散化と集中化を自在に制御できる溶接システムを提供することが可能となる。
さらに、この発明においては、開先内の熱密度分布を自在に制御できるので、小入熱密度分布時では母材の特性を損なわない組織保存型の溶接施工や、従来では施工ができない開先幅10mm以下の超狭開先溶接およびV型開先等の裏波溶接、溶接時の溶融領域や熱影響部を最小化できるので変形、残留応力の低減や止端部形状制御による応力集中の低減をも可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】直流アーク溶接時の溶接ワイヤ位置と電流の関係を示した概略図である。
【図2】交流アーク溶接時の溶接ワイヤ位置と電流の関係を示した概略図である。
【図3】電流波形の変化によるワイヤ端の挙動変化を示した関係図である。
【図4】図3とは別の挙動変化を示した関係図である。
【図5】変動電流の周波数とワイヤ上下揺動幅の関係を示した関係図である。
【図6】従来の溶接装置を示した概略図である。
【符号の説明】
1 溶接電源
2 溶接トーチ
3 溶接ワイヤ
4 被溶接物(狭開先継手)
5 溶接アーク
6 溶接金属
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The invention of this application relates to a welding method. More specifically, in the invention of this application, welding is possible even with a super groove having a groove width of 10 mm or less, which could not be constructed due to arc instability in the prior art. The present invention relates to a new consumable electrode type arc welding method capable of freely controlling the arc heat density distribution.
[0002]
[Prior art and its problems]
Conventionally, in the welding of machine parts and structural materials, gas shielded arc welding (GMA), submerged arc welding (SAW), electrogas arc, from the viewpoint of preventing welding deformation and reducing heat input during welding. Known are the welding method (EGW), the covered arc welding method (MMAW), the self-shielded arc welding method (FCAW), etc., and a groove width of about 10 to 12 mm by the GMA method using these methods. A narrow groove welding method (narrow gap welding method / NGW) is also known.
[0003]
Among them, MIG welding methods such as CO 2 , Ar—He, Ar—O 2 , and Ar—CO 2 shield, MAG welding methods, and SAW welding methods are representative.
In the method of narrow groove welding by consumable electrode arc welding, for example, as shown in FIG. 6, a DC or AC welding power source (1) is connected to a feeding welding wire (3) of a welding torch (2). A welding arc (5) is generated from the welding wire (3), and the workpiece (narrow groove joint) (4) is welded by the weld metal (6).
[0004]
However, this conventional consumable electrode arc welding method has a problem that welding is impossible when the groove gap is 10 mm or less. Securing of arc heat in the weld joint groove was not ensured, and the problem of poor welding efficiency was inevitable.
In addition, the conventional method is liable to cause deterioration of metallographic characteristics and melt deformation at the welded joint due to the concentration of arc heat, so that the distribution of arc heat on the groove surface should be controlled. It was.
[0005]
Therefore, in the consumable electrode type arc welding method, it is possible to reliably secure arc heat in the weld joint groove, perform stable and efficient welding, and freely control the concentration and dispersion of arc heat. Development of a welding method that can be performed has been an issue.
Under such circumstances, a method has been adopted in which arc heat is mechanically oscillated (vibrated) to ensure arc heat. For example, in a method known as the BHK system, an arc is oscillated by giving a wave-like bending crease continuously in the groove width direction. In the TWIST-ARC method, the arc is rotated by two twisted welding wires. In the bent welding wire method, the welding wire is bent by a welding wire bending gear to oscillate the arc.
[0006]
However, in such a conventional mechanical oscillation method, a device for oscillating the arc is required separately, and the actual solution is not a fundamental solution for securing the arc heat.
A completely different method from the mechanical oscillation method has also been proposed. In the narrow groove welding method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 47-16357, when the welding current is generally increased, the pole of the arc moves from the tip of the welding wire along the surface of the welding wire. There is a case where it reaches the tip of the power supply fitting of the welding torch, etc., and there is a problem that the arc heat in the weld joint groove cannot be ensured reliably and the tip of the welding torch is also melted. Therefore, when conducting a gas shield consumable electrode arc welding (narrow groove MIG welding method) by inserting a welding torch into the abutting weld groove gap of the work piece, DC positive polarity with the welding wire as the negative electrode It is proposed that welding with a high current with a positive direct current polarity is prevented by periodically lowering the welding current to a low welding current to prevent arcing.
[0007]
However, since there is no theoretical background in this method, it depends on the operator's feeling and experience, and in fact, arc heat control such as concentration and dispersion of arc heat cannot be performed. It was.
Actually, even in this method, when the gap of the narrow groove is 10 mm or less, there is a problem that an arc is generated on the surface of the base material and the inside of the groove cannot be melted.
[0008]
Also in this method, the weldability of the structure preservation type that does not impair the properties of the material to be welded (base material) is not sufficient, and the problems of shape deformation and residual stress caused by welding have not been solved.
Therefore, the invention of this application has been made to eliminate the above-described drawbacks of the prior art, and does not require mechanical oscillation, and even if the gap of the narrow groove is 10 mm or less, the mother An object is to provide a new consumable electrode type arc welding method that enables stable and efficient welding by freely controlling the distribution and concentration of arc heat on the groove surface of the material. Yes.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention of this application increases or decreases the melting speed of the welding wire relative to the feeding speed of the welding wire by changing the arc current characteristics, and the arc at the melting end of the welding wire. Welding is characterized in that the generation position can be changed by swinging up and down without stopping the tip of the welding wire at one point within the groove, enabling control of the arc heat distribution on the groove surface of the material to be welded. Provide a method.
The invention of this application provides the above-described welding method for welding a very narrow groove having a groove width of 10 mm or less.
[0010]
In other words, the invention of this application is based on the groove surface of the material to be welded in order to enable stable and efficient welding obtained from detailed investigations by the inventors and structure-preserving welding without deterioration. It is indispensable to obtain the optimum arc heat distribution of the welding wire, and for that purpose, the melting rate of the welding wire is determined based on the behavior range of the arc pole (arc current conduction point), that is, the arc current conduction region and its moving speed. As for the knowledge that it is important to control in relation to the arc, and more specifically, regarding the position of the wire end related to the arc pole, the vertical amplitude width of the welding wire end is basically the frequency of the fluctuation current waveform. Depends on the ratio of the maximum current and the minimum current of the current waveform, and furthermore, the movement speed of the welding wire end is completed based on the knowledge that it strongly depends on the current change with time (current waveform gradient) There.
[0011]
In other words, in order to obtain the optimal arc heat distribution on the groove surface of the base metal, the welding wire melting rate is changed relative to the welding wire feed rate, and the arc current characteristics are changed as described above. As described above, there is a great feature in controlling the behavior range of the arc pole point, that is, the arc current conduction region, and the moving speed thereof without adding mechanical oscillation as in the conventional method.
[0012]
This is also based on a new idea by the inventor using the heat conduction theory from the viewpoint of controlling the heat affected zone (HAZ) region width in arc welding. More specifically, in the quasi-steady state of the moving line heat source (r = 0), the position where the highest temperature reaches the melting point (Tf) (rf: melting width) and the position where it becomes Acl (Tm) (rm: heat source) If the welding speed is high to some extent, this ratio is a constant determined only by the material property value.
[0013]
For example, the value of rm / rf for steel is about 2. This result means that the HAZ width (rm-rf) and the weld width (rf) are substantially equal, and it is shown that narrowing the melt width as much as possible leads to narrowing of the HAZ. In other words, in arc welding where the penetration depth is not as narrow as in electron beam or laser beam welding, welding a tight butt joint is not an optimal technique for narrowing the HAZ width. It is effective to use a joint having a tip gap, disperse the arc heat distribution on the groove wall, minimize the heat density there, and slightly weld the base metal.
[0014]
Therefore, by increasing or decreasing the welding wire melting speed relative to the constant welding wire feed speed, the welding wire melting end (arc generation principal point) enters the groove and is simultaneously swung in the plate thickness direction. The idea of trying was led.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the basics of the present invention will be described with reference to FIG. In DC arc welding, as illustrated in FIG. 1, if the feeding speed of the welding wire is constant, when a large current flows through the welding wire, the welding wire melts and the end of the welding wire changes from A1 to A2. To rise.
[0016]
When the arc current is reduced after reaching A2, the amount of welding wire melted decreases and the end of the welding wire falls to A3.
The optimum value of A2 can be determined by the plate thickness and the number of welding passes. For example, in 2-pass welding with a plate thickness of 20 mm, A2 can be set to 10 to 15 mm. When the arc current is reduced after reaching A2, the amount of melting of the wire decreases and the wire width decreases to A3. In order to ensure penetration at the A3 point, the position of the A3 point is held. Thus, by moving the wire end to A1-A2-A3, the arc heat is dispersed by the poles of the arc, and the arc heat can be concentrated at the point A3. At this time, when the arc pole moves to A1-A2-A3, the melting region of the inner wall surface of the groove also moves to A1-A2-A3, and the arc heat can be dispersed on the inner surface of the groove. Similarly, a plate having a thickness of 70 mm can be welded.
[0017]
In the AC arc welding, as shown in FIG. 2, the wire end is at the A1 position when the welding wire has a small melting amount, and rises to the A2 position when the welding wire has a large melting amount. Thereafter, when the wire anode is made again, the wire end is lowered to A3. Similarly to the above, by moving the wire end to A1-A2-A3, the arc heat can be dispersed by the arc pole.
[0018]
Thereby, even narrow groove welding of 10 mm or less is possible. High-efficiency welding with a small number of layers can be realized as compared with the prior art. At the same time, the arc heat density can be greatly reduced, and thermal deformation can be suppressed. Further, stable backside welding can be performed by controlling the current waveform so as to increase the concentration of arc heat at the A3 position. Furthermore, depending on the weld joint shape, it is necessary to concentrate heat on the surface of the plate. In the method of the present invention, it is also possible to control the shape of the toe portion by concentrating heat on the surface while maintaining the position at A2 by appropriately selecting the current waveform in both direct current and alternating current. . Further, in a narrow groove joint, a mold crack may occur in the center of the bead. If there is a possibility that such a crack will occur, the amount of heat input can be increased in the vicinity of point A2.
[0019]
In the method of the present invention, various methods of consumable electrode arc welding are employed. Of these, MIG welding, MAG welding, and the like with a shield of Ar—He, Ar—O 2 , Ar—CO 2 , CO 2 , etc. are suitable.
In addition, when using flux-cored welding wires, the flux component prevents welding defects by improving the wettability of the base metal groove wall and molten metal, and the arc heat density distribution is highly accurate by improving the controllability of the pole behavior. The range of oscillation during AC arc can be increased by improving the welding wire melting rate at the time of welding wire cathode, and the stability and controllability of the welding method of the present invention is further enhanced.
[0020]
Moreover, in this invention, since deformation is suppressed, it is possible to reduce the residual stress associated therewith.
In the present invention, it is also effective for a groove having a narrow groove width of 15 to 10 mm and a normal groove (U groove, V groove). In particular, the effect is very large in an extremely narrow groove having a groove width of 10 mm or less.
[0021]
There are no particular restrictions on the type of material to be welded that is the subject of this invention. Appropriate materials such as general steel, stainless steel, aluminum, heat resistant steel, and corrosion resistant steel may be used. The welding wire may be a general welding wire. Also, the GMA gas conditions may be MIG gas or MAG gas which are generally used.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0022]
【Example】
Example 1
The current waveform was actually changed to measure how the welding wire end behaves. FIG. 3 shows the result when the voltage at high current is 0.2 seconds at 44 V and the voltage at low current is 0.3 seconds from 22 V to 25 V. The dotted line in the figure below shows the welding current at that time. In addition, the solid line indicates the wire tip position.
[0023]
Changing the voltage as shown in FIG. 3 increases the arc heat at the bottom of the groove to ensure melting and is applied to reverse wave welding.
On the other hand, FIG. 4 shows the result when the voltage at high current is changed from 50 V to sawtooth for 0.2 seconds, and the voltage at low current is set at 25 V for 0.3 seconds. The welding current at the time is shown, and the solid line shows the wire tip position.
[0024]
Changing the voltage as shown in FIG. 4 is applied when increasing the arc heat at the upper end of the swing to ensure melting and smoothing the bead shape of the toe.
Example 2
The voltage conditions in FIG. 3 of the first embodiment, that is, the voltage at the time of a large current is changed to 44 V, the voltage at the time of a small current is changed from 22 V to 25 V, and the frequency of the fluctuation current is changed to investigate the relationship of the wire vertical swing width. It was. The result was as shown in FIG. From this figure, it can be seen that when the frequency of the variable current is increased, the wire vertical swing width is reduced.
Example 3
DC arc GMA welding is performed under welding conditions of 0.06 second at 600A for large current, 0.3 second for 250A at small current, and 300A average arc current in a type I narrow groove with a groove width of 5mm and a plate thickness of 20mm. went. As a result, two layers of high-efficiency welding were possible with a penetration depth of 10 mm, a base material melted part piece width of 0.5 mm, and a heat-affected part piece width of 1 mm.
[0025]
Furthermore, in this method, high-efficiency welding was possible up to a plate thickness of 70 mm.
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a welding system capable of freely controlling the distribution and concentration of arc heat on the groove surface of the base material.
Furthermore, in the present invention, since the heat density distribution in the groove can be freely controlled, the structure-preserving-type welding construction that does not impair the properties of the base material at the time of small heat input heat density distribution, or a groove that cannot be constructed conventionally. Ultra-narrow groove welding with a width of 10 mm or less and reverse wave welding such as V-shaped groove, melting area and heat affected zone at the time of welding can be minimized, so deformation, residual stress reduction and stress concentration control by toe shape control Reduction is also possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a relationship between a welding wire position and a current during DC arc welding.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a relationship between a welding wire position and current during AC arc welding.
FIG. 3 is a relational diagram showing a change in behavior of a wire end due to a change in a current waveform.
FIG. 4 is a relationship diagram showing a behavior change different from FIG. 3;
FIG. 5 is a relationship diagram showing the relationship between the frequency of the fluctuation current and the vertical swing width of the wire.
FIG. 6 is a schematic view showing a conventional welding apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Welding power source 2 Welding torch 3 Welding wire 4 Work piece (narrow groove joint)
5 Welding arc 6 Weld metal

Claims (7)

溶接ワイヤの送給速度に対して、相対的に溶接ワイヤの溶融速度をアーク電流特性の変更により増減させ、溶接ワイヤ溶融端でのアーク発生位置を開先内で溶接ワイヤ先端を一点に留まることなく上下に揺動させることにより変化させ、被溶接材開先面でのアーク熱分布の制御を可能としたことを特徴とする溶接方法。The welding wire melting speed is increased or decreased relative to the welding wire feed speed by changing the arc current characteristics, and the arc generation position at the welding wire melting end is kept at one point within the groove. The welding method is characterized in that the arc heat distribution can be controlled on the groove face to be welded by changing it by swinging up and down . 開先幅が10mm以下の超狭隘な開先を溶接する請求項1の溶接方法。The welding method according to claim 1, wherein an extremely narrow groove having a groove width of 10 mm or less is welded. アーク電流特性としての電流量を変化させて直流アーク溶接を行う請求項1または2の溶接方法。The welding method according to claim 1 or 2 , wherein DC arc welding is performed by changing an amount of current as arc current characteristics. アーク電流特性としてのワイヤ極性を変化させて交流アーク溶接を行う請求項1または2の溶接方法。The welding method according to claim 1 or 2 , wherein AC arc welding is performed by changing a wire polarity as an arc current characteristic. アーク電流特性としての電流波形を変化させてアーク溶接を行う請求項1または2の溶接方法。The welding method according to claim 1 or 2 , wherein arc welding is performed by changing a current waveform as an arc current characteristic . 開先溶接を行う請求項1ないしのいずれかの溶接方法。Either welding method of claims 1 to 5 perform groove welding. 裏波溶接を行う請求項1ないし5のいずれかの溶接方法。 The welding method according to claim 1, wherein reverse wave welding is performed .
JP28739797A 1997-10-20 1997-10-20 Welding method Expired - Fee Related JP3867164B2 (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28739797A JP3867164B2 (en) 1997-10-20 1997-10-20 Welding method
US09/546,239 US20010047988A1 (en) 1997-10-20 2000-04-10 Welding method and welded joint structure
US10/167,593 US20020153363A1 (en) 1997-10-20 2002-06-13 Welding method and welded joint structure
US10/661,584 US20040065644A1 (en) 1997-10-20 2003-09-15 Welding method and welded joint structure
US11/019,972 US20050098551A1 (en) 1997-10-20 2004-12-23 Welding method and welded Joint structure
US11/526,030 US20070012671A1 (en) 1997-10-20 2006-09-25 Welding method and welded joint structure
US12/073,630 US20080230526A1 (en) 1997-10-20 2008-03-07 Welding method and welded joint structure
US12/905,646 US20110042365A1 (en) 1997-10-20 2010-10-15 Welding method and welding joint structure
US13/566,469 US20130034384A1 (en) 1997-10-20 2012-08-03 Welding method and welded joint structure
US14/070,912 US20140079471A1 (en) 1997-10-20 2013-11-04 Welding method and welded joint structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28739797A JP3867164B2 (en) 1997-10-20 1997-10-20 Welding method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11123555A JPH11123555A (en) 1999-05-11
JP3867164B2 true JP3867164B2 (en) 2007-01-10

Family

ID=17716821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28739797A Expired - Fee Related JP3867164B2 (en) 1997-10-20 1997-10-20 Welding method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3867164B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103008847A (en) * 2012-12-24 2013-04-03 南车资阳机车有限公司 Welding process for crankshaft counter balance of internal combustion locomotive engine

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3619168B2 (en) * 2001-05-11 2005-02-09 エフシーアイ アジア テクノロジー ピーティーイー リミテッド Welding method of weld metal
JP5621961B2 (en) * 2010-03-26 2014-11-12 株式会社Ihi Submerged arc welding method and apparatus
JP5987737B2 (en) * 2012-04-09 2016-09-07 Jfeスチール株式会社 Narrow groove welding method for steel
JP6885755B2 (en) * 2016-10-27 2021-06-16 株式会社ダイヘン Arc welding method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103008847A (en) * 2012-12-24 2013-04-03 南车资阳机车有限公司 Welding process for crankshaft counter balance of internal combustion locomotive engine
CN103008847B (en) * 2012-12-24 2014-12-17 南车资阳机车有限公司 Welding process for crankshaft counter balance of internal combustion locomotive engine

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11123555A (en) 1999-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20140079471A1 (en) Welding method and welded joint structure
US3274371A (en) Method of depositing metal
US3825712A (en) Welding process
US20150273612A1 (en) Method and system to start and use combination filler wire feed and high intensity energy source for welding
US20130327749A1 (en) Method and system to start and use combination filler wire feed and high intensity energy source for welding aluminum to steel
JP2006224130A (en) Composite welding method of laser beam and metal argon gas (mag) arc
US4162389A (en) Welding apparatus
JP3993150B2 (en) Flux-cored wire for two-electrode electrogas arc welding, two-electrode electrogas arc welding method, and two-electrode electrogas arc welding apparatus
JP3361239B2 (en) Method and apparatus for welding in groove with welding arc
JP3867164B2 (en) Welding method
JPH11123553A (en) Welded joint structure
JPH06114587A (en) Butt welding method for thick plates
JPH08187579A (en) Method of electrogas arc welding and its device
Otani Titanium welding technology
Dhobale et al. Review on effect of heat input on tensile strength of butt weld joint using MIG welding
JP4538616B2 (en) Arc welding method
JPH08243747A (en) Wire filling mig welding method
JPS6245474A (en) Narrow groove tig welding device
JPH07102458B2 (en) Control method for arc and plasma
RU2049620C1 (en) Arc welding method
Mandal et al. Fusion Welding Methods
JP4780570B2 (en) Arc welding method
JPS5940549B2 (en) DC TIG welding method
JPH054185B2 (en)
JPS6335352B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040514

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060124

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060327

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060829

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060922

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091020

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091020

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091020

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101020

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101020

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111020

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111020

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121020

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121020

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131020

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees