JP5126178B2 - タンデム溶接装置及びタンデム初層溶接方法 - Google Patents
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しかし、2プールタンデム溶接では、後述するように、溶込み底部が不連続になったり、ビード表面形状が不連続になるなどの問題がある(図11参照)。
しかし、特許文献1に示すようなタンデム溶接装置では、2プールタンデム溶接であるので、各溶接トーチを揺動させるために1台の走行台車上に2台のヘッドを搭載している。そのため、溶接装置が大型化し、さらには溶接方向の前後極間距離が40mm以下となるような1プールのタンデム溶接を実施するには適していない。
1プールのタンデム溶接を実施するには、走行台車上のヘッドを1台とし、そのヘッドに2本の支持アームを設けることが考えられるが、そのような構成では、1台のヘッドに2本の支持アームをそれぞれ独立に昇降及び揺動可能にする必要があるので、駆動装置が多くなってコスト高になるうえに、各溶接トーチの揺動のタイミングを取らなければならいので、制御系が複雑になる問題がある。
「消耗電極式アーク溶接による厚板の多層盛溶接において、先行電極と後行電極による溶融池が1プールとなるように、電極間の溶接方向の前後極間距離及び開先幅方向の左右極間距離を保持し、前記先行電極と前記後行電極を、同じ位相かつ同じ振幅で、開先幅方向に揺動させるとともに、開先幅または前層ビード幅に応じて、揺動幅と前記左右極間距離を制御して多層盛溶接を行うことを特徴とするタンデム揺動溶接方法。」
この先行発明のタンデム溶接方法によれば、溶接能率を向上させるとともに、揺動端部での溶接欠陥を抑制し、良好なビード形状で安定した積層溶接が可能となるものである。
前記タンデムトーチマウントには、先行トーチと後行トーチとの開先幅方向の電極間距離の調整が可能な電動調整軸を設け、ベース構造である前記1電極溶接装置の前記揺動軸により、先行トーチと後行トーチとを同じ位相かつ同じ振幅で、開先幅方向に揺動させるとともに、ルートギャップまたは前層ビード幅に応じて、前記電動調整軸により、前記揺動の幅と前記開先幅方向の電極間距離を制御してタンデム溶接を行うことを特徴とするものである。
また、本発明のタンデム溶接装置では、揺動軸は揺動させずに、電動調整軸より、後行トーチだけを揺動させることができるので、特にルートギャップが3mm以下の開先の初層溶接を高温割れを生じることなく実施することができる。
このタンデム溶接装置は、直交座標型の1電極溶接装置10をベース構造とし、この1電極溶接装置10の同じ揺動軸(Y軸)に、一方の溶接トーチを他方の溶接トーチに対して独立に開先幅方向に移動可能とする電動調整軸40を設けたものである。
走行軸(X軸)は、被溶接部材6a、6bのうち一方の被溶接部材6a上に設置されたガイドレール11と、ガイドレール11上を走行する走行台車12とから主に構成されている。ガイドレール11はマグネット13により開先8に沿って着脱可能に設置されている。走行台車12は、走行手段として、走行モーター14と、走行モーター14により駆動される車輪15と、脱輪防止のためのガイドローラー16とを備えている。
上記の走行台車12上には、揺動軸と昇降軸とを備えるフレーム18が設置されている。なお、昇降軸は図示しない。
開先Aは、裏当金付の片面レ型開先で、開先角度は35゜、ルートギャップRGは3〜8mm程度が一般的である。開先Bは、ギャップなしの片面レ型開先で、開先角度は45゜〜60°と開先Aよりも大きくすることが一般的である。この開先Bのように、ルートギャップが3mm以下の場合には、後述するように先行トーチ1は揺動させずに、後行トーチ2だけを揺動させながら初層溶接することが適している(図5参照)。
なお、タンデムトーチ1、2の揺動制御、すなわちアークが開先壁に近づいたときに揺動方向を反転させる制御は、予め設定された揺動パターンに従って行われる。
上記のような後行トーチ2だけを揺動させるタンデム溶接方法を採用することにより、ルートギャップが3mm以下の初層溶接においても、高温割れが無く、開先ルート部の溶融も良好な初層溶接ビードを得ることができる。図6を参照して、その理由を説明する。
また、(b)図に示すように、先行電極および後行電極ともに揺動させない場合は、後行電極直下の溶込みが深くなるため、開先角度や溶接条件によっては、高温割れが発生しやすい。
そこで、上述の溶接方法、すなわち先行電極(先行トーチ1)は揺動させずに、後行電極(後行トーチ2)だけを揺動させると、(c)図に示すように、後行電極直下の溶込みが浅くなるため、高温割れの発生を抑えることができる。
また、Gはルートギャップまたは前層ビード幅、Wは揺動幅、DSは先行電極3と後行電極4間の振り幅間隔、DFRは溶接方向の前後極間距離、DRLは開先幅方向の左右極間距離、DLは先行電極3の左側揺動端と開先8の一方の左側側壁との距離(接近幅)、DTは後行電極4の右側揺動端と開先8の他方の右側側壁との距離(接近幅)をあらわす。
ここに、上記の揺動幅Wおよび左右極間距離DRLは、次式で表される。
W={G−(DL+DS+DT)}/2 ・・・(1)
DRL=W+DS ・・・(2)
図9に示すように、前層ビード幅が16mm以下の場合は、揺動幅(W)をY=0.25Xの関係で直線的に変化させ、前層ビード幅が16mm超の場合は、揺動幅(W)をY=0.5X−4の関係で直線的に変化させる。
また、図10に示すように、前層ビード幅が16mm以下の場合は、振り幅間隔(DS)をY=0.375Xの関係で直線的に変化させ、前層ビード幅が16mm超の場合は、振り幅間隔(DS)をY=6mmと一定にする。
従来技術の場合は、次のような問題がある。
(1)溶込み底部の不連続
2プールタンデム溶接の場合は、基本的にシングルトーチによる1層2パスと同じであるため、図11(a)のビード断面形状のように、溶込みラインが双子山状となり、1層1パスよりも欠陥が発生しやすいものとなる。
(2)ビード表面形状の不連続
僅かなトーチ位置(揺動範囲)の変動により、溶着ビード高さが左右で異なり、ビード表面形状が不均一になりやすい。
2 後行トーチ
3 先行電極
4 後行電極
5 溶融池
6a 被溶接部材
6b 被溶接部材
8 開先
9 溶接ビード
10 直交座標型の1電極溶接装置
11 ガイドレール
12 走行台車
13 マグネット
14 走行モーター
15 車輪
16 ガイドローラー
18 フレーム
20 揺動スライダー
21 作動部
22 ボールネジ
23 揺動モーター
24 ガイド穴
30 タンデムトーチマウント
31 アタッチメント
32 アタッチメント
35 取付部材
36 ピン
40 電動調整軸
41 調整軸モーター
42 ピニオン
43 ラック
44 移動部材
45 リニアガイド
Claims (3)
- 揺動機能を有する直交座標型1電極溶接装置の構造をベースとし、
前記1電極溶接装置に備えられた揺動軸に、2本の溶接トーチを保持するタンデムトーチマウントを取り付け、
前記2本の溶接トーチによる溶融池が1プールとなるように、溶接方向の前後に配置される先行トーチと後行トーチとの溶接方向の電極間距離を設定してタンデム溶接するタンデム溶接装置であって、
前記タンデムトーチマウントには、先行トーチと後行トーチとの開先幅方向の電極間距離の調整が可能な電動調整軸を設け、
ベース構造である前記1電極溶接装置の前記揺動軸により、先行トーチと後行トーチとを同じ位相かつ同じ振幅で、開先幅方向に揺動させるとともに、
ルートギャップまたは前層ビード幅に応じて、前記電動調整軸により、前記揺動の幅と前記開先幅方向の電極間距離を制御してタンデム溶接を行う
ことを特徴とするタンデム溶接装置。 - ルートギャップが3mm以下の開先を初層溶接する場合には、
前記揺動軸は揺動させずに、前記電動調整軸より、前記後行トーチだけを揺動させながらタンデム溶接を行う
ことを特徴とする請求項1記載のタンデム溶接装置。 - 2本の溶接トーチによる溶融池が1プールとなるように、2本の溶接トーチの溶接方向の電極間距離を設定して、2本の溶接トーチを同じ位相かつ同じ振幅で、開先幅方向に揺動させながら溶接するタンデム溶接方法であって、
ルートギャップが3mm以下の開先を初層溶接する場合には、
前記2本の溶接トーチのうち溶接方向の前方に配置される先行トーチはストレート運棒とし、
前記先行トーチに対して溶接方向の後方に配置される後行トーチだけを揺動させながらタンデム溶接を行う
ことを特徴とするタンデム初層溶接方法。
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