JP4749555B2 - 3電極アーク溶接制御方法 - Google Patents
3電極アーク溶接制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4749555B2 JP4749555B2 JP2001012258A JP2001012258A JP4749555B2 JP 4749555 B2 JP4749555 B2 JP 4749555B2 JP 2001012258 A JP2001012258 A JP 2001012258A JP 2001012258 A JP2001012258 A JP 2001012258A JP 4749555 B2 JP4749555 B2 JP 4749555B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- welding
- trailing
- tip
- current value
- 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
Images
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、1つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁した3本の溶接ワイヤと被溶接物との間に3つのアークを発生させて溶接する3電極アーク溶接制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、厚板の多層溶接において、溶接作業の効率化を図るために2本の溶接トーチを用いて溶接が行なわれている。しかし、この溶接方法で2本のトーチを近づけることによって一つの溶融池を形成して高溶着量を得るようにするには、先行ワイヤによって形成される溶融金属が凝固する前に先行ワイヤによる溶融金属と後行ワイヤによる溶融金属とが解け合う必要がある。したがって、それぞれのトーチのワイヤ先端をかなり近づける必要がある。この場合、それぞれのトーチのノズルが接触するために、ワイヤ先端を一つの溶融池を形成することができる距離まで近づけることが困難である。また、それぞれのトーチのノズル間に隙間ができるために、シールドガスが溶融池を適切に覆うことができず溶接ビードが不良になる場合がある。
【0003】
そこで、1つの溶接トーチに設けた電気的に絶縁した2つのコンタクトチップを通して2本の溶接ワイヤを送給して、それらの溶接ワイヤと被溶接物との間に2つのパルスアークを発生させて溶接を行う2電極アーク溶接制御方法が行われている。この溶接制御方法は、2本の溶接ワイヤが同時に溶融して高溶着量を得ることができるので、薄板の溶接では4[m/分]を超える高速溶接を行うことができ、また、厚板の多層溶接では層数を減らして溶接を行うことができ、溶接作業の高効率化を図ることができる。かつ、この溶接制御方法はパルスアーク溶接制御方法であるので、スパッタの発生が少なく、美しいビード外観を得ることができる。この溶接制御方法は、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の種々の金属に対して使用することができる。しかし、従来の2電極アーク溶接制御方法は、後述する解決すべき課題がある。以下、従来の2電極アーク溶接制御方法について説明する。
【0004】
図2は、従来の2電極アーク溶接制御方法を示す図である。同図において、溶接トーチ4から、互いに電気的に絶縁された先行ワイヤ1A及び後行ワイヤ1Bが送給されて、これらのワイヤと被溶接物2との間に先行ワイヤ用溶接電源6A及び後行ワイヤ用溶接電源6Bから電力が供給されアーク3A及びアーク3Bが発生する。先行ワイヤ1Aから発生しているアーク3Aによって形成される溶融池5の溶融金属がアーク力によって後方へ流れていこうとするが、後行ワイヤ1Bから発生しているアーク3Bのアーク力がこの後方へ流れようとする溶融金属を先行ワイヤ1Aから発生するアーク3Aの直下へ押し戻して、各進行位置における溶融金属量を均一にして、溶接ビード7が凸凹形状のいわゆるハンピングビードに成ることを防止する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
溶接速度を向上させるためには、ワイヤの送給速度と溶接電流値とを増加させて、ワイヤの溶融量を増加させなければならない。しかし、例えば、ワイヤの直径が1.2[mm]の軟鋼溶接ワイヤの場合、1パルス1溶滴移行を行う適切なパルス条件は、一般的にパルスピーク電流値は450[A]、パルスピーク時間は2.0[ms]であって、パルスピーク電流値は450[A]よりも明かに小さいときは、溶融エネルギ及びピンチ力が不足するために、数個のパルスで1個の溶滴が溶接ワイヤ先端から離脱するnパルス1溶滴移行又は短絡移行になる。また、パルスピーク電流値が450[A]よりも明かに大きいときは、溶融エネルギ及びピンチ力が過大となるために、1個のパルスによって数個の溶滴が溶接ワイヤ先端から離脱する1パルスn溶滴移行となる。これらの場合、スパッタの発生が増加し、アーク状態も不安定になる。
【0006】
図3は、パルスピーク電流値が450[A]で平均溶接電流値が400[A]のパルス電流波形を示す図である。以下、図3を参照して平均溶接電流値が大になると、アーク長の調整が困難となる理由を説明する。パルスピーク電流値が450[A]のパルス電流を溶接ワイヤに通電する場合、平均溶接電流値が400[A]を超えると、図3に示すように、ベース電流通電期間がかなり短くなる。同図はパルスピーク電流値Ipが450[A]、ベース電流値Ibが50[A]、ピーク電流通電期間Tpが2.1[ms]、ベース電流通電期間Tbが0.3[ms]のパルス電流波形を示す図である。同図において、平均溶接電流値は400[A]であるが、ベース電流通電期間Tbが非常に短いために、平均溶接電流値を調整することが困難であり、アーク長の調整が困難である。したがって、平均溶接電流値は400[A]程度が上限になる。
【0007】
そこで、本出願の発明者は、溶接学会全国大会講演概要第66集(2000)の240頁に記載しているように、後行ワイヤの平均通電電流値は、先行ワイヤ1Aの平均通電電流値の約40[%]が適正値であることを提案した。以下、その理由を説明する。
図4は、従来の2電極アーク溶接制御方法における後行ワイヤ1Bの平均通電電流値[A](横軸)と最大溶接速度[m/min](縦軸)との関係を示す図である。同図は、被溶接物が軟鋼で、直径が1.2[mm]の軟鋼ワイヤを使用してアルゴンが80[%]と炭酸ガスが20[%]とのシールドガスで、先行ワイヤ1Aの平均通電電流値が300[A]、350[A]及び400[A]に変化させて溶接したときの後行ワイヤ1Bの平均通電電流値[A](横軸)と最大溶接速度[m/min](縦軸)との関係を示している。
上記の3種の平均通電電流値のうち、例えば、先行ワイヤ1Aの平均通電電流値が400[A]であって、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値が100[A]のときは、後行ワイヤ1Bのアーク3Bによって形成される溶接金属の量が不足するために、溶接ビードが全体に亘り細くなり、アンダカット又はハンピングビードが発生してしまう。従って、最大溶接速度は2.3[m/min]に制限される。
【0008】
また、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値を200[A]に増加させると、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値が過大になるために、後行ワイヤ1Bのアーク3Bによる溶融池の掘り下げが大きくなり、溶融金属の流れが乱れて両アーク間に大きな湯溜まりが形成され、この不安定な湯溜まりが溶接ビード形状を悪化させる。従って、最大溶接速度は3.3[m/min]に制限される。
さらに、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値を250[A]まで増加させると、後行ワイヤ1Bのアーク力がさらに過大になり、アンダカット又はハンピングビードが発生する傾向が増加する。従って、正常な溶接ビードを形成させことができる最大溶接速度は2.2[m/min]に低下してしまう。
【0009】
これに対して、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値が約150[A]のときは、後行ワイヤ1Bのアーク力が先行ワイヤ1Aのアーク力によって後方に流れる溶融金属の流れを緩和し、溶接ビードの表面高さを均一にするように作用するので、4.0[m/min]の高速溶接の場合においても、溶接ビード形状が良好である。
【0010】
また同図において、先行ワイヤ1Aの平均通電電流値が350[A]のときは、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値が約130[A]のときに、最大溶接速度は4.2[m/min]となり溶接ビード形状も良好である。また、先行ワイヤ1Aの平均通電電流値が300[A]のときは、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値が約120[A]のときに、最大溶接速度は3.2[m/min]となり溶接ビード形状が良好である。
このように、本出願人が提案した技術では、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値と先行ワイヤ1Aの平均通電電流値との比がそれぞれ、150/400=0.38、130/350=0.37、120/300=0.40となるので、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値が、先行ワイヤ1Aの平均通電電流値の約40[%]のときに、正常な溶接ビードを最も高速度で形成することが可能であった。
【0011】
しかし、溶接電流値を増加させるために先行ワイヤ1Aの平均通電電流値を1パルス1溶滴移行を行うことができる400[A]にした場合、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値は400[A]の40[%]である160[A]までしか増加させることができないために、先行ワイヤ1Aと後行ワイヤ1Bとの平均通電電流値の合計は、560[A]までしか増加させることができない。したがって、溶接速度を増加させるために、1本のトーチから2本のワイヤを送給する2電極アーク溶接制御方法を実施しても、最大溶接速度は40[%]しか増加できない。溶接速度を40[%]を超えて増加させると、溶融金属の量が不足してアンダカットが発生する。
【0012】
また、溶融金属の量を増加させるために後行ワイヤ1Bの通電電流値を先行ワイヤ1Aの通電電流値よりも40[%]を超えて増加させると、アーク圧力は通電電流の2乗に比例するために、先行ワイヤ1Aのアーク力によって溶接進行方向の逆方向に流れる溶融金属の流れを後行ワイヤ1Bのアーク力によって先行ワイヤ1Aの方に押し戻す力が増加するために、図5に示すように、先行ワイヤ1Aと後行ワイヤ1Bとの間に湯溜り瘤9が発生し、溶融金属が凝固後、ハンピングビードが発生する。
【0013】
また、隅肉溶接において、脚長を広げるためには、溶融金属量を多くする必要があるが、上記と同じ理由によって平均溶接電流値を増加させることに制限があるために溶融金属量を増加させることに限度がある。
さらに、2電極アーク溶接制御方法では、図2に示すように、先行ワイヤ1A及び後行ワイヤ1Bを溶接方向に直列に配置すると、後行ワイヤ1Bから発生しているアーク3Bのアーク力が溶融金属を押し戻すために、先行ワイヤ1A及び後行ワイヤ1Bのアークが溶接方向に直列に発生して、ビード幅を広げるのが困難である。
【0014】
また、溶接速度を増加させるために、又は溶接ビード幅を広げるために、先行ワイヤ1A及び後行ワイヤ1Bの通電電流値を増加させた場合、その通電電流値が高すぎと溶滴がスプレー移行して溶滴が過熱されるためにヒュームの発生量が増加して、溶接工の健康に悪影響を及ぼす。
【0015】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、1つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された3本のワイヤを溶接線上に直列に配置し、
前記3本のワイヤのコンタクトチップの先端からワイヤが突き出している長さであるワイヤの突出し長さが15[mm]において、先行ワイヤの先端と中間ワイヤの先端との距離である先行中間ワイヤ先端間距離を8[mm]乃至14[mm]とし、前記中間ワイヤの先端と後行ワイヤの先端との距離である中間後行ワイヤ先端間距離を8[mm]乃至14[mm]とし、
前記先行ワイヤの鉛直線に対する後退角を6[度]乃至12[度]とし、前記中間ワイヤの鉛直線に対する後退角を4[度]乃至8[度]とし、前記後行ワイヤの鉛直線に対する前進角を5[度]乃至12[度]とし、
前記後行ワイヤのアーク力によって前記先行ワイヤと前記後行ワイヤとの間に発生する湯だまり瘤を、前記中間ワイヤのアーク力によって抑制する3電極アーク溶接制御方法である。
【0016】
請求項2の発明は、1つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された3本のワイヤを送給し、
先行ワイヤを溶接線上に配置し、
前記先行ワイヤの後方で後行右ワイヤと後行左ワイヤとを結ぶ線を溶接線と直角になる位置に配置し、
前記3本のワイヤのコンタクトチップの先端からワイヤが突き出している長さであるワイヤの突出し長さが15[mm]において、前記先行ワイヤの先端から前記後行右ワイヤの先端及び前記後行左ワイヤの先端を結ぶ線と溶接線との交点までの先行後行左右ワイヤ垂直距離を8[mm]乃至16[mm]とし、前記後行右ワイヤの先端と前記後行左ワイヤの先端との後行左右ワイヤ先端間距離を6[mm]乃至10[mm]とし、
前記先行ワイヤの鉛直線に対する後退角を6[度]乃至12[度]とし、前記後行右ワイヤの鉛直線に対する前進角を6[度]乃至10[度]とし、前記後行左ワイヤの鉛直線に対する前進角を6[度]乃至10[度]とし、前記後行右ワイヤと前記後行左ワイヤとが交差する角度である後行左右ワイヤ交差角度を1[度]乃至10[度]とした3電極アーク溶接制御方法である。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は、本出願に係る発明の特徴を最もよく表す図である。後述する図6と同じなので、説明は図6で後述する。
発明の実施の形態は、出願時の請求項4項に記載の3電極アーク溶接制御方法であって、1つの溶接トーチ4から互いに電気的に絶縁された3本のワイヤを送給して溶接を行う3電極アーク溶接制御方法において、3本のワイヤを溶接線上に直列に配置し、3本のワイヤのコンタクトチップの先端からワイヤが突き出している長さであるワイヤの突出し長さが15[mm]において、先行ワイヤ1Aの先端と中間ワイヤ1Cの先端との距離である先行中間ワイヤ先端間距離LACを8[mm]乃至14[mm]とし、中間ワイヤ1Cの先端と後行ワイヤ1Bの先端との距離である中間後行ワイヤ先端間距離LCBを8[mm]乃至14[mm]とし、先行ワイヤ1Aの鉛直線8Aに対する後退角θAを6[度]乃至12[度]とし、中間ワイヤ1Cの鉛直線8Cに対する後退角θCを4[度]乃至8[度]とし、後行ワイヤ1Bの鉛直線8Bに対する前進角θBを5[度]乃至12[度]とし、先行ワイヤ1Aの平均通電電流値IAと中間ワイヤ1Cの平均通電電流値ICと後行ワイヤ1Bの平均通電電流値IBとがそれぞれ80[A]乃至400[A]である3電極アーク溶接制御方法である。
【0024】
【実施例】
[実施例1]
図6は、本発明の3電極アーク溶接制御方法を示す図である。同図において、溶接トーチ4から、互いに電気的に絶縁された先行ワイヤ1Aと中間ワイヤ1Cと後行ワイヤ1Bとが溶接方向に直列の配置で送給されている。これらのワイヤと被溶接物2との間に先行ワイヤ用溶接電源6Aと中間ワイヤ用溶接電源6Cと後行ワイヤ用溶接電源6Bとから電力がそれぞれ供給され、アーク3Aとアーク3Cとアーク3Bとがそれぞれ発生する。
先行ワイヤ1Aから発生しているアーク3Aによって形成される溶融池5の溶融金属がアーク力によって後方へ流れていこうとするが、後行ワイヤ1Bから発生しているアーク3Bのアーク力がこの後方へ流れようとする溶融金属を先行ワイヤ1Aから発生するアーク3Aの直下へ押し戻す。そして、後行ワイヤ1Bのアーク力によって先行ワイヤ1Aと後行ワイヤ1Bとの間に発生する湯だまり瘤を中間ワイヤ1Cのアーク力によって抑制して各進行位置における溶融金属量を均一にして、ハンピングビードになることを防止する。
【0025】
発明者の実験によれば、図6に示した3本のワイヤを溶接線方向に直列に配置したときの適切なワイヤの傾斜角度とワイヤ先端間の距離と平均通電電流値とは次のとおりである。
3本のワイヤのコンタクトチップの先端からワイヤが突き出している長さであるワイヤの突出し長さが15[mm]において、先行ワイヤ1Aの先端と中間ワイヤ1Cの先端との距離である先行中間ワイヤ先端間距離LACが8[mm]乃至14[mm]、中間ワイヤ1Cの先端と後行ワイヤ1Bの先端との距離である中間後行ワイヤ先端間距離LCBが8[mm]乃至14[mm]である。
先行ワイヤ1Aの鉛直線8Aに対する後退角θAが6[度]乃至12[度]、中間ワイヤ1Cの鉛直線8Cに対する後退角θCが4[度]乃至8[度]、後行ワイヤ1Bの鉛直線8Bに対する前進角θBが5[度]乃至12[度]である。
先行ワイヤ1Aの平均通電電流値IAと中間ワイヤ1Cの平均通電電流値ICと後行ワイヤ1Bの平均通電電流値IBとがそれぞれ80[A]乃至400[A]である。
【0026】
上記の溶接条件の設定において、先行中間ワイヤ先端間距離LACを14[mm]を超える距離にすると、先行ワイヤ1Aと中間ワイヤ1Cとの間に湯溜まり瘤が発生する場合がある。したがって、先行中間ワイヤ先端間距離LACを8[mm]乃至14[mm]とし、さらに、先行ワイヤ1A及び中間ワイヤ1Cの鉛直線8A及び8Cに対する角度θA及びθCを後退角とすることによって、先行ワイヤ1Aと中間ワイヤ1Cとの間に湯溜まり瘤が発生することを防止する。
また、中間後行ワイヤ先端間距離LCBを14[mm]を超える距離、又は中間ワイヤ1Cの後退角θCを8[度]を超える角度、又は後行ワイヤ1Bの前進角θBを12[度]を超える角度とすると、中間ワイヤ1Cと後行ワイヤ1Bとの間に湯溜まり瘤が発生する場合がある。したがって、中間後行ワイヤ先端間距離LCBを8[mm]乃至14[mm]、中間ワイヤ1Cの後退角θCを4[度]乃至8[度]、後行ワイヤ1Bの前進角θBを5[度]乃至12[度]とすることによって、中間ワイヤ1Cと後行ワイヤ1Bとの間に湯溜まり瘤が発生することを防止する。
また、先行ワイヤ1Aの平均通電電流値IAと中間ワイヤ1Cの平均通電電流値ICと後行ワイヤ1Bの平均通電電流値IBとは、前述したように、400[A]程度が上限になるので、80[A]乃至400[A]としている。
【0027】
従来の2電極アーク溶接制御方法のときよりも、溶接速度を増加させるために後行ワイヤ1Bの通電電流値を増加させても、上記の溶接条件で3電極アーク溶接を実施して、後行ワイヤ1Bのアーク力によって先行ワイヤ1Aと後行ワイヤ1Bとの間に発生する湯だまり瘤を、中間ワイヤ1Cのアーク力によって抑制することができるので、各進行位置における溶融金属量を均一にすることができる。
したがって、後述する図8、図9及び図12に示すように、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値を増加させることができ、さらに中間ワイヤ1Cの平均通電電流を加えた3本のワイヤの総平均通電電流値を増加させることができ、ワイヤの溶融量を増加させることができ、溶接速度を向上させることができる。
また、3電極アーク溶接制御方法は、2電極アーク溶接制御方法と比較して同じ総平均通電電流値の場合、各ワイヤの平均通電電流値が小さいので、溶接ヒュームの発生量を少なくすることができる。
【0028】
[第2の実施例]
被溶接物が厚板で脚長の長い溶接ビードが要求される溶接においては、図7に示すように、3本のワイヤの配置を3角形を形成する配置にすることによって、溶融金属の分布を制御することができ、1回当りの溶接パスで得ることができる脚長を長くすることができる。
図7は、本発明の三角式3電極アーク溶接制御方法を示す図である。同図において、溶接トーチ4から、互いに電気的に絶縁された先行ワイヤ1Aと後行右ワイヤ1BRと後行左ワイヤ1BLとが溶接方向に三角形を形成する配置で送給されている。これらのワイヤと被溶接物2との間に先行ワイヤ用溶接電源6Aと後行右ワイヤ用溶接電源6BRと後行左ワイヤ用溶接電源6BLとから電力がそれぞれ供給され、アークがそれぞれ発生する。
【0029】
発明者の実験によれば、図7に示した3本のワイヤの配置を3角形を形成する配置にしたときの適切なワイヤの傾斜角度とワイヤ先端間の距離と平均通電電流値とは次のとおりである。
3本のワイヤのコンタクトチップの先端からワイヤが突き出している長さであるワイヤの突出し長さが15[mm]において、先行ワイヤ1Aの先端から後行右ワイヤ1BRの先端及び後行左ワイヤ1BLの先端を結ぶ線と溶接線との交点までの先行後行左右ワイヤ垂直距離L1が8[mm]乃至16[mm]、後行右ワイヤ1BRの先端と後行左ワイヤ1BLの先端との距離である後行左右ワイヤ先端間距離LRLが6[mm]乃至10[mm]である。
また、先行ワイヤ1Aの鉛直線8Aに対する後退角θAが6[度]乃至12[度]、後行右ワイヤ1BRの鉛直線8BRに対する前進角θBRが6[度]乃至10[度]、後行左ワイヤ1BLの鉛直線8BLに対する前進角θBLが6[度]乃至10[度]であり、後行右ワイヤ1BRと後行左ワイヤ1BLとが交わる角度である後行左右ワイヤ交差角度θRLが1[度]乃至10[度]である。
また、先行ワイヤ1Aの平均通電電流値IAと後行右ワイヤ1BRの平均通電電流値IBRと後行左ワイヤ1BLの平均通電電流値IBLとがそれぞれ80[A]乃至400[A]である。
【0030】
上記の溶接条件の設定において、先行後行左右ワイヤ垂直距離L1を16[mm]を超える距離、又は先行ワイヤ1Aの後退角θAを12[度]を超える角度、又は後行右ワイヤ1BRの前進角θBRを10[度]を超える角度、又は後行左ワイヤ1BLの前進角θBLを10[度]を超える角度とすると、先行ワイヤ1Aと後行右ワイヤ1BR又は後行左ワイヤ1BLとの間に湯溜まり瘤が発生する場合がある。したがって、先行後行左右ワイヤ垂直距離L1を8[mm]乃至16[mm]、先行ワイヤ1Aの後退角θAを6[度]乃至12[度]、後行右ワイヤ1BRの前進角θBRを6[度]乃至10[度]、後行左ワイヤ1BLの前進角θBLを6[度]乃至10[度]とすることによって、先行ワイヤ1Aと後行右ワイヤ1BR又は後行左ワイヤ1BLとの間に湯溜まり瘤が発生することを防止する。
また、後行左右ワイヤ先端間距離LRLを10[mm]を超える距離、又は後行左右ワイヤ交差角度θRLを10[度]を超える角度とすると、後行右ワイヤ1BRと後行左ワイヤ1BLとの間に湯溜まり瘤が発生する場合がある。したがって、後行左右ワイヤ先端間距離LRLを6[mm]乃至10[mm]、後行左右ワイヤ交差角度θRLを1[度]乃至10[度]とすることによって、後行右ワイヤ1BRと後行左ワイヤ1BLとの間に湯溜まり瘤が発生することを防止する。
また、先行ワイヤ1Aの平均通電電流値IAと後行右ワイヤ1BRの平均通電電流値IBRと後行左ワイヤ1BLの平均通電電流値IBLとは、前述したように、400[A]程度が上限になるので、80[A]乃至400[A]としている。
【0031】
上記の溶接条件で三角式3電極アーク溶接を実施することによって、後述する図8、図10乃至図12に示すように、3本のワイヤの総平均通電電流値を増加させることができるので、ワイヤの溶融量を増加させることができ、溶接速度を向上させることができる。
また、三角式3電極アーク溶接は、従来の2電極アーク溶接制御方法と比較して同じ総平均通電電流値の場合、各ワイヤの平均通電電流値が小さいので、溶接ヒュームの発生量を少なくすることができる。
さらに、被溶接物2が厚板で脚長が長い溶接ビードが要求される溶接においては、3本のワイヤの配置を3角形を形成する配置にすることによって、溶融金属の分布を制御することができ、1回当りの溶接パスで得ることができる脚長を長くすることができる。
【0032】
図8は、従来の2電極アーク溶接制御方法と本発明の直列式及び三角式3電極アーク溶接制御方法との実用的な最大総平均溶接電流[A]を示す図である。本発明と従来技術との溶接条件は、被溶接物2の材質が軟鋼で、直径が1.2[mm]の軟鋼ワイヤを使用して、アルゴンが80[%]と炭酸ガスが20[%]とのシールドガスを使用している。同図において、従来の最大総平均溶接電流は560[A]であるのに対して、本発明の最大総平均溶接電流は1200[A]近い電流値であって、本発明は最大総平均溶接電流値を従来技術の約2倍にすることができる。
【0033】
図9は、従来の2電極アーク溶接制御方法と本発明の直列式3電極アーク溶接制御方法との実用的な最大溶接速度[m/min]を示す図である。本発明と従来技術との溶接条件は、被溶接物2の材質が軟鋼で、直径が1.2[mm]の軟鋼ワイヤを使用して、アルゴンが80[%]と炭酸ガスが20[%]とのシールドガスを使用し、従来技術の先行ワイヤ1Aの平均通電電流値IAが400[A]、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値IBが160[A]、本発明の先行ワイヤ1Aの平均通電電流値が400[A]、中間ワイヤ1C及び後行ワイヤ1Bの平均通電電流値が360[A]で、上板の厚さが2.3[mm]で下板の厚さが3.2[mm]の重ね隅肉溶接である。同図において、従来技術の実用最大溶接速度は4[m/min]であるのに対して、本発明の実用最大溶接速度は10[m/min]近くであって、本発明は最大溶接速度を従来技術の2倍以上にすることができる。
【0034】
図10は、従来の2電極アーク溶接制御方法と本発明の三角式3電極アーク溶接制御方法との最大総ワイヤ溶融速度[m/min]を示す図である。本発明と従来技術との溶接条件は、被溶接物2の材質が軟鋼で、直径が1.2[mm]の軟鋼ワイヤを使用して、アルゴンが80[%]と炭酸ガスが20[%]とのシールドガスを使用し、従来技術の先行ワイヤ1Aの平均通電電流値IAが400[A]、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値IBが160[A]、本発明の先行ワイヤ1Aと後行右ワイヤ1BRと後行左ワイヤ1BLの平均通電電流値が400[A]である。同図において、従来技術の最大総ワイヤ溶融速度は28[m/min]であるのに対して、本発明の最大総ワイヤ溶融速度は60[m/min]であって、本発明は最大総ワイヤ溶融速度を従来技術の約2倍にすることができる。
【0035】
図11は、従来の2電極アーク溶接制御方法と本発明の三角式3電極アーク溶接制御方法との最大脚長[mm]を示す図である。本発明と従来技術との溶接条件は、被溶接物2の材質が軟鋼で、直径が1.2[mm]の軟鋼ワイヤを使用して、アルゴンが80[%]と炭酸ガスが20[%]とのシールドガスを使用し、従来技術の先行ワイヤ1Aの平均通電電流値IAが400[A]、後行ワイヤ1Bの平均通電電流値IBが160[A]、本発明の先行ワイヤ1Aの平均通電電流値が400[A]、中間ワイヤ1C及び後行ワイヤ1Bの平均通電電流値が380[A]で、厚さが12[mm]の水平T隅肉溶接である。同図において、従来技術の最大脚長は8[mm]であるのに対して、本発明の最大脚長は16[mm]であって、本発明は最高脚長を従来技術の2倍にすることができる。
【0036】
図12は、従来の2電極アーク溶接制御方法と本発明の直列式及び三角式3電極アーク溶接制御方法との溶接ヒュームの発生量[mg/sec]を示す図である。本発明と従来技術との溶接条件は、被溶接物2の材質が軟鋼で、直径が1.2[mm]の軟鋼ワイヤを使用して、アルゴンが80[%]と炭酸ガスが20[%]とのシールドガスを使用し、従来の2電極アーク溶接制御方法と本発明の直列式及び三角式3電極アーク溶接制御方法ともワイヤの総平均通電電流値が560[A]である。同図において、従来技術の溶接ヒュームの発生量は11[mg/sec]であるのに対して、本発明の溶接ヒュームの発生量は4[mg/sec]以下であって、本発明は溶接ヒュームの発生量を従来技術の1/3に減少することができる。
【0037】
本発明の実施例として図8乃至図12に被溶接物2の材質が軟鋼である場合を示したが、本発明は被溶接物2の材質が軟鋼である場合に適用されるだけでなく、被溶接物2の材質がアルミ又はステンレス等にも適用される。
【0038】
【発明の効果】
本発明の実施例1である直列式3電極アーク溶接制御方法は、1本の溶接トーチから3本のワイヤを溶接方向に対して直列に配置するように送給して溶接を行うことによって、従来の2電極アーク溶接制御方法と比較して、後行ワイヤ1Bのアーク力によって先行ワイヤ1Aと後行ワイヤ1Bとの間に形成される湯だまり瘤を中間ワイヤ1Cのアーク力によって抑制することができるので、各進行位置における溶融金属量を均一にすることができる。
また、3本のワイヤの総平均通電電流値を増加させることができるので、ワイヤの溶融量を増加させることができ、溶接速度を向上させることができる。
また、2電極アーク溶接制御方法と比較して同じ総通電電流値の場合、各ワイヤの平均通電電流値が小さいので、溶接ヒュームの発生量を少なくすることができる。
【0039】
実施例2においては、3本のワイヤの配置を3角形を形成する配置にすることによって、上記の直列式3電極アーク溶接制御方法の効果に加えて、溶融金属の分布を制御することができるので、被溶接物が厚板で脚長が長い溶接ビードが要求される溶接においては、1回当りの溶接パスで得ることができる脚長を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本出願に係る発明の特徴を最もよく表す図である。
【図2】従来の2電極アーク溶接制御方法を示す図である。
【図3】パルスピーク電流値が450[A]で平均溶接電流値が400[A]のパルス電流波形を示す図である。
【図4】従来の2電極アーク溶接制御方法における後行ワイヤ1Bの平均通電電流値[A](横軸)と最大溶接速度[m/min](縦軸)との関係を示す図である。
【図5】従来の2電極アーク溶接制御方法における先行ワイヤ1Aと後行ワイヤ1Bとの間に湯溜り瘤9が発生する状態を説明する図である。
【図6】本発明の直列式3電極アーク溶接制御方法を示す図である。
【図7】本発明の三角式3電極アーク溶接制御方法を示す図である。
【図8】従来の2電極アーク溶接制御方法と本発明の直列式及び三角式3電極アーク溶接制御方法との実用的な最大総平均溶接電流[A]を示す図である。
【図9】従来の2電極アーク溶接制御方法と本発明の直列式3電極アーク溶接制御方法との実用的な最大溶接速度[m/min]を示す図である。
【図10】従来の2電極アーク溶接制御方法と本発明の三角式3電極アーク溶接制御方法との最大総ワイヤ溶融速度[m/min]を示す図である。
【図11】従来の2電極アーク溶接制御方法と本発明の三角式3電極アーク溶接制御方法との最大脚長[mm]を示す図である。
【図12】従来の2電極アーク溶接制御方法と本発明の直列式及び三角式3電極アーク溶接制御方法との溶接ヒュームの発生量[mg/sec]を示す図である。
【符号の説明】
1A 先行ワイヤ
1B 後行ワイヤ
1C 中間ワイヤ
2 被溶接物
3A 先行ワイヤ1Aのアーク
3B 後行ワイヤ1Bのアーク
3C 中間ワイヤ1Cのアーク
4 溶接トーチ
5 溶融池
6A 先行ワイヤ用溶接電源
6B 後行ワイヤ用溶接電源
6C 中間ワイヤ用溶接電源
7 溶接ビード
8A 先行ワイヤの鉛直線
8B 後行ワイヤの鉛直線
8BR 後行右ワイヤの鉛直線
8BL 後行左ワイヤの鉛直線
8C 中間ワイヤの鉛直線
9 湯溜り瘤
IA 先行ワイヤ1Aの平均通電電流値
IB 後行ワイヤ1Bの平均通電電流値
IBR 後行右ワイヤ1BRの平均通電電流値
IBL 後行左ワイヤ1BLの平均通電電流値
IC 中間ワイヤ1Cの平均通電電流値
L1 先行ワイヤ1Aの先端から後行右ワイヤ1BRの先端及び後行左ワイヤ1BLの先端を結ぶ線と溶接線との交点までの先行後行左右ワイヤ垂直距離
LRL 後行右ワイヤ1BRの先端と後行左ワイヤ1BLの先端との後行左右ワイヤ先端間距離
LAC 先行中間ワイヤ先端間距離
LCB 中間後行ワイヤ先端間距離
θA 先行ワイヤ1Aの鉛直線8Aに対する後退角
θB 後行ワイヤ1Bの鉛直線8Bに対する前進角
θBR 後行右ワイヤ1BRの鉛直線8BRに対する前進角
θBL 後行左ワイヤ1BLの鉛直線8BLに対する前進角
θC 中間ワイヤ1Cの鉛直線8Cに対する後退角
θRL 後行右ワイヤ1BRと後行左ワイヤ1BLとが交差する角度である後行左右ワイヤ交差角度
Claims (2)
- 1つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された3本のワイヤを溶接線上に直列に配置し、
前記3本のワイヤのコンタクトチップの先端からワイヤが突き出している長さであるワイヤの突出し長さが15[mm]において、先行ワイヤの先端と中間ワイヤの先端との距離である先行中間ワイヤ先端間距離を8[mm]乃至14[mm]とし、前記中間ワイヤの先端と後行ワイヤの先端との距離である中間後行ワイヤ先端間距離を8[mm]乃至14[mm]とし、
前記先行ワイヤの鉛直線に対する後退角を6[度]乃至12[度]とし、前記中間ワイヤの鉛直線に対する後退角を4[度]乃至8[度]とし、前記後行ワイヤの鉛直線に対する前進角を5[度]乃至12[度]とし、
前記後行ワイヤのアーク力によって前記先行ワイヤと前記後行ワイヤとの間に発生する湯だまり瘤を、前記中間ワイヤのアーク力によって抑制する3電極アーク溶接制御方法。 - 1つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された3本のワイヤを送給し、
先行ワイヤを溶接線上に配置し、
前記先行ワイヤの後方で後行右ワイヤと後行左ワイヤとを結ぶ線を溶接線と直角になる位置に配置し、
前記3本のワイヤのコンタクトチップの先端からワイヤが突き出している長さであるワイヤの突出し長さが15[mm]において、前記先行ワイヤの先端から前記後行右ワイヤの先端及び前記後行左ワイヤの先端を結ぶ線と溶接線との交点までの先行後行左右ワイヤ垂直距離を8[mm]乃至16[mm]とし、前記後行右ワイヤの先端と前記後行左ワイヤの先端との後行左右ワイヤ先端間距離を6[mm]乃至10[mm]とし、
前記先行ワイヤの鉛直線に対する後退角を6[度]乃至12[度]とし、前記後行右ワイヤの鉛直線に対する前進角を6[度]乃至10[度]とし、前記後行左ワイヤの鉛直線に対する前進角を6[度]乃至10[度]とし、前記後行右ワイヤと前記後行左ワイヤとが交差する角度である後行左右ワイヤ交差角度を1[度]乃至10[度]とした3電極アーク溶接制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001012258A JP4749555B2 (ja) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | 3電極アーク溶接制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001012258A JP4749555B2 (ja) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | 3電極アーク溶接制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002219571A JP2002219571A (ja) | 2002-08-06 |
JP4749555B2 true JP4749555B2 (ja) | 2011-08-17 |
Family
ID=18879300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001012258A Expired - Fee Related JP4749555B2 (ja) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | 3電極アーク溶接制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4749555B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5634911B2 (ja) * | 2011-02-16 | 2014-12-03 | 株式会社神戸製鋼所 | 多電極ガスシールドアーク自動溶接装置 |
WO2013080524A1 (ja) | 2011-11-29 | 2013-06-06 | Jfeスチール株式会社 | 鋼板のサブマージアーク溶接方法 |
JP5883674B2 (ja) * | 2012-02-17 | 2016-03-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 多電極ガスシールドアーク溶接方法および多電極ガスシールドアーク溶接装置 |
CN102528246B (zh) * | 2012-03-07 | 2014-07-30 | 天津大学 | 一种针对立焊的三丝焊接工艺 |
US10486256B2 (en) | 2012-12-28 | 2019-11-26 | Esab Ab | Arc welding method and arc welding arrangement with first and second electrodes |
CN105817752A (zh) * | 2015-01-23 | 2016-08-03 | 天津大学 | 双电弧与冷丝脉冲复合焊接方法 |
CN104625361B (zh) * | 2015-01-23 | 2017-10-31 | 天津大学 | 双电弧与冷丝脉冲复合焊接的三丝焊枪及焊接系统和方法 |
CN104772552B (zh) * | 2015-03-30 | 2017-06-27 | 大连理工大学 | 一种三丝气体保护间接电弧焊接方法、装置、堆焊方法及窄间隙焊接方法 |
CN106624261B (zh) * | 2016-11-22 | 2018-10-30 | 威海市哈工联合智能科技有限公司 | 一种单枪多焊头的明弧焊接装置及方法 |
CN112139629A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-29 | 天津七所高科技有限公司 | 一种高频脉冲三丝间接电弧焊方法及装置 |
CN113732446B (zh) * | 2021-08-25 | 2023-03-10 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种电弧空间结构可控的旁路耦合三丝间接电弧焊方法 |
CN114571041A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-06-03 | 唐山松下产业机器有限公司 | 三丝焊接装置及方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57124577A (en) * | 1981-01-26 | 1982-08-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Multielectrode submerged arc welding method |
JPS58135766A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 潜弧溶接方法 |
JPS5966978A (ja) * | 1982-10-12 | 1984-04-16 | Nippon Steel Corp | 多電極潜弧溶接法 |
JPS63313674A (ja) * | 1987-06-16 | 1988-12-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 消耗電極式ア−ク溶接方法 |
JP3423467B2 (ja) * | 1995-02-23 | 2003-07-07 | 新日本製鐵株式会社 | 高速ガスシールドアーク溶接装置及び方法 |
JPH09295138A (ja) * | 1996-05-10 | 1997-11-18 | Nippon Steel Corp | スパイラル鋼管の製造方法 |
-
2001
- 2001-01-19 JP JP2001012258A patent/JP4749555B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002219571A (ja) | 2002-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2942755C (en) | Method and system to use ac welding waveform and enhanced consumable to improve welding of galvanized workpiece | |
JP5822376B2 (ja) | 鋼板のレーザ溶接方法 | |
CN102333613B (zh) | 组合气体保护电弧焊和潜弧焊而成的复合焊接方法及其复合电弧焊接机 | |
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 | |
JP4749555B2 (ja) | 3電極アーク溶接制御方法 | |
US20100012638A1 (en) | TIG Braze-Welding With Metal Transfer In Drops At A Controlled Frequency | |
WO2014140763A2 (en) | System and method of welding stainless steel to copper | |
CN107322148A (zh) | 基于钨极氩弧焊与冷金属过渡焊接复合热源的焊接方法和应用 | |
CN103817449A (zh) | 一种等离子弧和熔化极电弧复合焊接方法及焊接装置 | |
WO2022257669A1 (zh) | 激光-gma电弧复合热源填丝焊脉动送丝方法 | |
JP2007237225A (ja) | 薄鋼板の高速ホットワイヤ多電極tig溶接方法 | |
CN110860796B (zh) | 一种铝合金小电流电弧在线清理辅助激光填丝焊接方法 | |
CN108015394A (zh) | 一种不锈钢管焊接方法 | |
JP4538518B2 (ja) | 鋼板のガスシールドアークブレージング方法 | |
CN203765179U (zh) | 一种等离子弧和熔化极电弧复合焊接装置 | |
JP3423467B2 (ja) | 高速ガスシールドアーク溶接装置及び方法 | |
Choudhary et al. | A Study on effect of various process variables in gas metal arc welding | |
JP4319713B2 (ja) | 多電極ガスシールドアーク片面溶接方法 | |
JP2006088174A (ja) | 異材接合方法 | |
JP2833279B2 (ja) | 鋼管の溶接方法 | |
JP2004276084A (ja) | 消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ | |
JP5483553B2 (ja) | レーザ・アーク複合溶接法 | |
JPS583778A (ja) | ア−ク溶接方法 | |
JP3947422B2 (ja) | チタン又はチタン合金のmig溶接方法 | |
JP6715682B2 (ja) | サブマージアーク溶接方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071226 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110201 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110314 |
|
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: 20110517 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110518 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4749555 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140527 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |