JP3960025B2 - 溶接方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接トーチによる溶接方法に関し、特にアルミニウムの溶接に適した溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
アルミニウムまたはアルミニウム合金(以下、共に、アルミニウムという)を溶接する際には、これらの比熱および溶融潜熱が大きく、また、熱伝導率が大きい性質から、多量の熱を急速に与える必要がある。このように溶接されてできたアルミニウムの溶接構造物は、その材料の物性上、熱影響による膨張・収縮が鉄と比較して約2倍もある。したがって、溶接後、冷却速度の違いにより接合する母材間に温度差が生じることで、溶融金属が凝固する際の収縮量に差が発生し、溶融部分および母材に割れが発生しやすい。
【0003】
この割れは、溶接構造物の強度を著しく低下させるので、溶接欠陥の中でも、非常に重大であり、割れが発生しないような十分な配慮が必要である。
【0004】
また、アルミニウムをミグ溶接するときの特徴として、アルミニウムの熱伝導がよく、特に、アーク溶接の開始点において、アークが安定せず溶け込みが得られがたいことがある。この溶け込みが得られないことも、割れが発生する原因となる。
【0005】
そこで、以上のような割れの発生による構造物の強度低下を避けるために、実際に母材同士を接合する継手部位(溶接部位)から10〜20mm外れた位置(たとえば、図4に示すS点)よりアークの放出を開始し、継手部位の始点(たとえば、図4に示すP点)まで溶接トーチを移動させることによって、アークが安定して溶け込みが得られる状態になってから、継手部位の溶接に移るといった方法が採用されている。
【0006】
さらに、継手部位の始点において一定時間溶接トーチを停止させ、継手部位外からすでにアークの放出により入熱されている母材と、継手部位で始めてアークの放出により入熱される母材との間の温度差を均一化して、割れの発生を防止している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような方法で、たとえば、図4に示すように、母材80の垂直な壁部81に母材90を取り付けてT字継手を形成するために母材80と母材90を隅肉溶接する場合、S点82からアークの放出を開始し、P点83まで移動した後、P点83で一定時間停止してP点83に連続的にアークを放出し、さらに、E点84まで移動して溶接を行うことになる。
【0008】
ここで、母材80および90間の温度の均一化のためにP点83においてアークを連続的に放出するが、この結果、他の部位に比べ多くの溶融金属が発生し、また、これらは垂直な壁部81に発生するため、点線85に示すように重力に従って垂れ流れてしまう。
【0009】
これでは、溶融金属の垂れ流れにより、結局母材80および90間の温度が十分に均一化されず、結果として溶接割れが生じてしまう。
【0010】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、溶融金属の垂れ流れによる溶接割れの発生を防止することができる溶接方法の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【0012】
(1)本発明の溶接方法は、一方の被溶接材の側壁に他方の被溶接材を隅肉溶接する際に前記一方の被溶接材の側壁において一方及び他方の被溶接材の溶接継手部位外からアークの放出を開始し、当該溶接継手部位の溶接始点にアークを放出する位置まで溶接トーチを移動し、当該位置で前記溶接トーチの移動を一時停止し、その後、前記溶接継手部位に沿ってアークを放出するように溶接トーチを移動する溶接方法であって、
前記溶接の際に被溶接材が溶融してできた溶融金属が重力に従って垂れ流れることを防止するために、予め、溶融金属が生じる部位の下部に、線状に延びて溶融金属をせき止める隆起部を、一方の被溶接材の側壁において一方及び他方の被溶接材の溶接継手部位の溶接始点より離れた位置から、この溶接始点に近づく方向に線状に延ばし、この隆起部を他方の被溶接材に接触させるように形成しておく。
(2)一方の被溶接材の垂直な側壁に他方の被溶接材を隅肉溶接する際に、前記線状の隆起部を、一方の被溶接材の側壁において一方及び他方の被溶接材の溶接継手部位の溶接始点より離れた位置から、この溶接始点に近づく方向に線状に延ばし、この隆起部を他方の被溶接材に接触させる。
【0013】
(3)前記隆起部を、前記被溶接材へのアークの放出により形成しておく。
【0014】
(4)前記隆起部を、前記溶接トーチの移動を一時停止する位置の下部に形成しておく。
【0015】
【発明の効果】
【発明の効果】
請求項1および2に記載の発明は、予め、溶融金属が生じる部位の下部に隆起部を形成しておくので、溶融金属が重力に従って垂れ流れることを防止し、溶融金属の垂れ流れによる被溶接材間の温度の不均一から生じる溶接割れを防止することができる。
【0016】
請求項3に記載の発明は、隆起部をアークの放出により形成し、続いて、同様にアークの放出により被溶接材同士を溶接するので、隆起部の形成と被溶接材同士の溶接とを同一の設備により一連の流れとすることができ、隆起部の形成に別個の設備や装置が必要なく、設備コストを削減でき、さらに、作業の迅速化を図ることができる。
【0017】
請求項4に記載の発明は、溶接トーチの移動を一時停止する位置の下部に前記隆起部を形成しておくので、該一時停止中の同一部位へのアークの連続放出により特に溶融金属の垂れ流れが起こりやすい位置について、その垂れ流れを防止することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【0019】
図1は本発明の溶接方法におけるアークの放出経路を示す概略図、図2は本発明の溶接の様子を示す概略図である。
【0020】
本実施の形態では、アルミニウムの母材(被溶接材)10および母材(被溶接材)20について、ミグ溶接により母材10の垂直な側壁に母材20を隅肉溶接し、いわゆるT継手を形成する場合について説明する。
【0021】
なお、ミグ溶接は、母材10、20を溶融するためにアークを放出しながら移動する溶接トーチ30によって実行される。この溶接トーチ30は、図示しない溶接装置によって保持されており、該溶接装置による制御に基づいて自由に移動およびアークの放出を行うことができる。また、母材10および20は、図示しない保持具により、所望のT継手を形成するように突き合せて、固定されている。
【0022】
溶接トーチ30は、図1に示す矢印に従って移動し、母材10、20にアークを放出する。まず、溶接トーチ30は、母材10の側壁上において、ダムビード形成開始点11(以下の本文中および図面中においてA点11という)上から、ダムビード形成終了点12(以下の本文中および図面中においてB点12という)上までアークを放出しながら移動する。そして、一度、アークの放出を止め、後の工程で母材10および20をT継手に接合する際に該母材10、20が溶融してできる溶融金属の垂れ流れを止めるためのダムビード18(隆起部)が図2に示すように形成される。
【0023】
次に、溶接トーチ30は、母材10上のアーク放出開始点13(以下の本文中および図面中においてS点13という)上でアーク放出開始点13に向かってアークの放出を開始し、母材10および母材20が溶接される継手部位(溶接部位)19の始点となる溶接始点14(以下の本文中および図面中においてP点14という)上に移動し、さらに、母材10および母材20の境界線に沿って継手部位19の終点となる溶接終点15(以下の本文中および図面中においてE点15という)上まで移動して、連続溶接を行う。
【0024】
なお、上記説明で、溶接トーチ30が、ダムビード形成開始点11上、ダムビード形成終了点12上、アーク放出開始点13上、溶接始点14上、および溶接終点15上に移動するとは、それぞれダムビード形成開始点11、ダムビード形成終了点12、アーク放出開始点13、溶接始点14、および溶接終点15にアークを放出できる位置に溶接トーチ30が移動することを意味する。
【0025】
次に、溶接トーチ30の移動を図3に示すフローチャートを参照して具体的に図3は本発明の溶接方法の手順を示すフローチャートである。
【0026】
まず、溶接トーチ30は、母材10上のA点11に対してアークの放出を開始し(ステップS1)、B点12上まで母材10を溶融しながら進み、溶融してできた隆起部をダムビートとする(ステップS2)。
【0027】
そして、一度、アークの放出を止め、溶接トーチ30は、母材10上のS点13上まで移動し、アークの放出を再開する(ステップS3)。溶接トーチ30は、S点13からP点14まで母材10を溶融しながら移動する(ステップS4)。
【0028】
P点14上に到達すると、溶接トーチ30は、たとえば、0.4秒〜0.6秒間P点上に一定時間停止し、その間アークの放出を続ける(ステップS5)。その後、P点14からE点15まで移動して、継手部位19を溶接していき(ステップS6)、溶接の最後にできるクレータを平坦にするクレータ処理を実行して(ステップS7)、溶接を終了する。
【0029】
なお、母材10上のA点11からB点12までのダムビード18部分は溶融金属の垂れ流れ防止のために設けられ、S点13からP点14までの部分は安定した溶け込みを得るために設けられたものであるので、母材10および母材20の溶接の強度には関係せず、後の工程において、除去等の適切な処置が施される。
【0030】
なお、上記の実施の形態では、母材10の垂直な側面に母材20を溶接してT継手を形成する場合について説明したが、これに限られない。溶融金属が垂れ流れる虞のある母材の面に他の母材を溶接する場合には、その母材の面がいかなる角度で水平面に対し傾いていたとしても本発明を適用することができる。
【0031】
以上のように、本発明の溶接方法では、予めS1、S2の工程を実施してダムビード18を形成しておくので、該ダムビード18の隆起により後の工程S3〜S7において溶接中に重力に従って垂れ流れる溶融金属をせき止め、結果として、溶融溶融金属の垂れ流れによる母材10および20間の温度の不均一を防止し、溶接割れの発生を防止することができる。
【0032】
また、S1、S2の工程で、ダムビード18を溶接トーチ30からのアークの放出により形成し、続いて、S3〜S7の工程で同様の溶接トーチ30を用いて母材10および20の溶接を溶接するので、ダムビード18の形成と母材10および20の溶接とを同一の設備により一連の流れとすることができ、ダムビード18の形成に別個の設備や装置が必要なく、設備コストを削減でき、さらに、作業の迅速化を図ることができる。
【0033】
さらに、P点14の下部に沿って、すなわち、母材10および母材20の溶接の際に継手部位とその外の部位との温度を均一にするために溶接トーチ30の移動が一時停止する位置の下部に沿って、ダムビード18を形成しておくので、同一部位への数秒間のアークの連続放出により特に溶融金属の垂れ流れが起こりやすい位置について、その垂れ流れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の溶接方法におけるアークの放出経路を示す概略図である。
【図2】 本発明の溶接の様子を示す概略図である。
【図3】 本発明の溶接方法の手順を示すフローチャートである。
【図4】 従来の溶接方法を示す図である。
【符号の説明】
10…母材、
11…ダムビード形成開始点、A点、
12…ダムビード形成終了点、B点、
13…アーク放出開始点、S点、
14…溶接始点、P点、
15…溶接終点、E点、
18…該ダムビード、
19…継手部位、
20…母材、
30…溶接トーチ。
Claims (4)
- 一方の被溶接材の側壁に他方の被溶接材を隅肉溶接する際に前記一方の被溶接材の側壁において一方及び他方の被溶接材の溶接継手部位外からアークの放出を開始し、当該溶接継手部位の溶接始点にアークを放出する位置まで溶接トーチを移動し、当該位置で前記溶接トーチの移動を一時停止し、その後、前記溶接継手部位に沿ってアークを放出するように溶接トーチを移動する溶接方法であって、
前記溶接の際に被溶接材が溶融してできた溶融金属が重力に従って垂れ流れることを防止するために、予め、溶融金属が生じる部位の下部に、線状に延びて溶融金属をせき止める隆起部を、一方の被溶接材の側壁において一方及び他方の被溶接材の溶接継手部位の溶接始点より離れた位置から、この溶接始点に近づく方向に線状に延ばし、この隆起部を他方の被溶接材に接触させるように形成しておく溶接方法。 - 一方の被溶接材の垂直な側壁に他方の被溶接材を隅肉溶接する際に、前記線状の隆起部を、一方の被溶接材の側壁において一方及び他方の被溶接材の溶接継手部位の溶接始点より離れた位置から、この溶接始点に近づく方向に線状に延ばし、この隆起部を他方の被溶接材に接触させることを特徴とする請求項1に記載の溶接方法。
- 前記隆起部を、前記一方の被溶接材へのアークの放出により形成しておく請求項1または2に記載の溶接方法。
- 前記隆起部を、前記溶接トーチの移動を一時停止する位置の下部に形成しておく請求項1〜3のいずれか一つに記載の溶接方法。
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