JP7088748B2 - Welding equipment and welding method - Google Patents

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JP7088748B2 JP2018102528A JP2018102528A JP7088748B2 JP 7088748 B2 JP7088748 B2 JP 7088748B2 JP 2018102528 A JP2018102528 A JP 2018102528A JP 2018102528 A JP2018102528 A JP 2018102528A JP 7088748 B2 JP7088748 B2 JP 7088748B2
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本発明は、溶接装置及び溶接方法に関する。 The present invention relates to a welding device and a welding method.

溶接構造物では、溶接時に加わる熱によって溶接変形が生じる。溶接変形は部材の組み立て精度の悪化につながる。このため、溶接後にバーナー等で炙る、プレス機で圧下するといった変形を矯正する工程が必要となる。こうした溶接変形の矯正工程が、溶接工程全体の施工効率低下の一因となっていた。 In a welded structure, welding deformation occurs due to the heat applied during welding. Weld deformation leads to deterioration of assembly accuracy of members. For this reason, a step of correcting deformation such as burning with a burner or the like after welding or pressing with a press is required. The process of correcting such welding deformation has contributed to the decrease in construction efficiency of the entire welding process.

特許文献1には、エンドミルにより溶接後の余盛りを削除する溶接装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a welding device that removes a surplus after welding by an end mill.

特開平11-285829号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-285829

溶接工程の効率化に向けては、溶接時に生じる溶接変形を低減する溶接装置や溶接方法が求められている。 In order to improve the efficiency of the welding process, there is a demand for welding equipment and welding methods that reduce welding deformation that occurs during welding.

そこで、本発明は、溶接変形を低減する溶接装置及び溶接方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a welding device and a welding method for reducing welding deformation.

本発明の実施形態に係る溶接装置は、溶接対象である溶接ワイヤおよび母材をアークにより溶融させる溶接部と、前記溶接部で溶融された溶融金属から一部を除去する除去機構と、を備え、前記除去機構は、前記溶融金属を掻き出す掻き出し部と、前記掻き出し部により掻き出された該溶融金属を貯留するための溜め部と、を有する
The welding apparatus according to the embodiment of the present invention includes a welded portion that melts the weld wire and the base metal to be welded by an arc, and a removing mechanism that partially removes the molten metal melted in the welded portion. The removing mechanism has a scraping portion for scraping out the molten metal and a reservoir for storing the molten metal scraped by the scraping portion .

本発明の実施形態によれば、溶接変形を低減する溶接装置及び溶接方法を提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a welding device and a welding method for reducing welding deformation.

一の実施例に係る溶接装置の使用状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the use state of the welding apparatus which concerns on one Example. 一の実施例に係る溶接装置の使用状態を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the use state of the welding apparatus which concerns on one Example. 溶融池の形状を示す上面図である。It is a top view which shows the shape of a molten pool. 参考例に係る溶接装置の使用状態を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the use state of the welding apparatus which concerns on a reference example. 溶接変形のシミュレーション結果を対比して説明する図である。It is a figure explaining by contrasting the simulation result of welding deformation. 一の実施例と参考例とを対比するビードの結晶構造を比較する断面図である。It is sectional drawing which compares the crystal structure of the bead which contrasts one Example with a reference example. 他の実施例に係る溶接装置の使用状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the use state of the welding apparatus which concerns on other Examples. さらに他の実施例に係る溶接装置の使用状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the use state of the welding apparatus which concerns on still another Example.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate explanations may be omitted.

一の実施例に係る溶接装置1について、図1を用いて説明する。図1は、一の実施例に係る溶接装置1の使用状態を示す斜視図である。 The welding apparatus 1 according to one embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a usage state of the welding apparatus 1 according to one embodiment.

溶接装置1は、溶接ワイヤ2が送給される溶接トーチ3と、余盛り除去機構4と、を備えている。また、図1の例では、2つの母材5を突合せ継手で溶接する例を示している。 The welding device 1 includes a welding torch 3 to which the welding wire 2 is fed, and a surplus removing mechanism 4. Further, in the example of FIG. 1, an example of welding two base materials 5 with a butt joint is shown.

また、溶接装置1は、図示しない溶接電源と、図示しないワイヤ送給装置と、を備えている。溶接電源は、溶接ワイヤ2と母材5との間にアーク6(後述する図2参照)を発生させるための電源であり、一方の電極が母材5と接続され、他方の電極が溶接トーチ3の図示しないコンタクトチップに接続される。ワイヤ送給装置は、溶接ワイヤ2を溶接トーチ3に自動的に送給する装置である。 Further, the welding device 1 includes a welding power supply (not shown) and a wire feeding device (not shown). The welding power supply is a power supply for generating an arc 6 (see FIG. 2 described later) between the welding wire 2 and the base metal 5, one electrode is connected to the base metal 5, and the other electrode is a welding torch. 3 is connected to a contact chip (not shown). The wire feeding device is a device that automatically feeds the welding wire 2 to the welding torch 3.

溶接トーチ3は、図示しないコンタクトチップを備えている。コンタクトチップは、ワイヤ送給装置から送給された溶接ワイヤ2を案内するとともに、溶接電源からの溶接電流を溶接ワイヤ2に供給する。 The welding torch 3 includes a contact tip (not shown). The contact tip guides the welding wire 2 fed from the wire feeding device and supplies the welding current from the welding power source to the welding wire 2.

溶接トーチ3の移動方向F3を矢印で示す。溶接トーチ3は、2つの母材5が突合せた部分の上を移動する。溶接電源から供給される溶接電流により、溶接ワイヤ2と母材5との間にアーク6(後述する図2参照)が発生する。この際、アーク6の発する高熱により、溶接ワイヤ2が溶融し、溶滴となって母材5の側に移行する。また、母材5の一部も溶融する。溶融した溶接ワイヤ2及び母材5は、溶融金属として溶融池7を形成する。そして、溶融池7の溶融金属が冷却され凝固することによりビード8を形成し、2つの母材5が溶接される。 The moving direction F3 of the welding torch 3 is indicated by an arrow. The welding torch 3 moves on the portion where the two base materials 5 meet. The welding current supplied from the welding power source generates an arc 6 (see FIG. 2 described later) between the welding wire 2 and the base metal 5. At this time, the high heat generated by the arc 6 melts the welding wire 2 and becomes droplets to move to the base material 5. In addition, a part of the base material 5 is also melted. The molten welding wire 2 and the base metal 5 form a molten pool 7 as a molten metal. Then, the molten metal of the molten pool 7 is cooled and solidified to form a bead 8, and the two base materials 5 are welded together.

なお、本実施例の溶接装置1は、ガスメタルアーク溶接(GMAW:Gas Metal Arc Welding)、サブマージアーク溶接(SAW:Submerged Arc Welding)、フラックス入りワイヤアーク溶接(FCAW:Flux Cored Arc Welding)等のアーク溶接を用いる溶接装置とすることができる。 The welding device 1 of this embodiment includes gas metal arc welding (GMAW: Gas Metal Arc Welding), submerged arc welding (SAW: Submerged Arc Welding), flux-filled wire arc welding (FCAW: Flux Cored Arc Welding), and the like. It can be a welding device that uses arc welding.

溶接装置1がガスメタルアーク溶接を行う溶接装置の場合、溶接装置1は図示しないシールドガス供給装置を備えている。シールドガス供給装置は、炭酸ガス、アルゴンガス等のシールドガスを溶接トーチ3に供給する装置である。供給されたシールドガスは、溶接トーチ3の図示しないノズルから噴射され、溶接中にアーク6と溶融金属とを覆い、空気が溶接雰囲気内に侵入することを防ぐ。 When the welding device 1 is a welding device that performs gas metal arc welding, the welding device 1 includes a shield gas supply device (not shown). The shield gas supply device is a device that supplies a shield gas such as carbon dioxide gas and argon gas to the welding torch 3. The supplied shield gas is ejected from a nozzle (not shown) of the welding torch 3 and covers the arc 6 and the molten metal during welding to prevent air from entering the welding atmosphere.

また、溶接装置1がサブマージアーク溶接を行う溶接装置の場合、溶接装置1は図示しないフラックス供給装置を備えている。フラックス供給装置は、移動方向F3を基準として、溶接トーチ3よりも前側で母材5の表面にフラックスを供給する。 Further, when the welding device 1 is a welding device that performs submerged arc welding, the welding device 1 includes a flux supply device (not shown). The flux supply device supplies flux to the surface of the base metal 5 on the front side of the welding torch 3 with reference to the moving direction F3.

また、溶接装置1がフラックス入りワイヤアーク溶接を行う溶接装置の場合、溶接ワイヤ2は、中空構造を有しており、内部にフラックス等が充填されている。 Further, when the welding device 1 is a welding device that performs wire arc welding containing flux, the welding wire 2 has a hollow structure, and the inside is filled with flux or the like.

余盛り除去機構4は、溶融池7から溶融金属の一部(ビード8の余盛り分)を除去する機能を有している。余盛り除去機構4は、移動方向F3を基準として、溶接トーチ3の後方側に配置されている。余盛り除去機構4の移動方向F4を矢印で示す。余盛り除去機構4は、溶接トーチ3に追随して、同じ方向に移動する。なお、溶接トーチ3がマニピュレータによって移動する自動溶接装置である場合、余盛り除去機構4も溶接トーチ3と同一のマニピュレータに取り付けられていてもよい。また、溶接トーチ3と余盛り除去機構4とがそれぞれ独立のマニピュレータに取り付けられていてもよい。 The surplus filling removing mechanism 4 has a function of removing a part of the molten metal (surplus filling portion of the bead 8) from the molten pool 7. The surplus removal mechanism 4 is arranged on the rear side of the welding torch 3 with reference to the moving direction F3. The moving direction F4 of the surplus removing mechanism 4 is indicated by an arrow. The surplus removal mechanism 4 follows the welding torch 3 and moves in the same direction. When the welding torch 3 is an automatic welding device that is moved by a manipulator, the surplus removal mechanism 4 may also be attached to the same manipulator as the welding torch 3. Further, the welding torch 3 and the excess filling removing mechanism 4 may be attached to independent manipulators.

次に、余盛り除去機構4について図2を用いてさらに説明する。図2は、一の実施例に係る溶接装置1の使用状態を示す模式断面図である。なお、図2においては、溶接トーチ3は図示を省略している。また、母材5の表面の高さを破線5aで示している。 Next, the surplus removal mechanism 4 will be further described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of the welding apparatus 1 according to the first embodiment. In FIG. 2, the welding torch 3 is not shown. Further, the height of the surface of the base metal 5 is shown by a broken line 5a.

一の実施例に係る余盛り除去機構4は、断面視して、略L字形状のスクレーパとして形成されている。余盛り除去機構4は、母材5の表面を摺動する、または、母材5の表面から僅かに浮き上がって移動することにより、溶融池7から溶融金属の一部を掻き出して、ビード8の余盛りを低減する。 The surplus removing mechanism 4 according to the first embodiment is formed as a substantially L-shaped scraper in a cross-sectional view. The surplus removing mechanism 4 slides on the surface of the base material 5 or slightly rises and moves from the surface of the base material 5 to scrape a part of the molten metal from the molten pool 7 and to scrape a part of the molten metal from the bead 8. Reduce excess filling.

余盛り除去機構4は、掻き出し部41と、溜め部42と、を有している。 The surplus removing mechanism 4 has a scraping portion 41 and a reservoir portion 42.

掻き出し部41は、溶融池7から溶融金属を掻き出す部位である。掻き出し部41は、下側(溶融池7の側)が平坦に形成され、上側(溶融池7とは反対側)にテーパを有するくさび形状に形成されている。掻き出し方向F9に示すように、溶融池7の溶融金属の一部、具体的には、母材5の表面よりも盛り上がっている部分が、掻き出し部41によって掻き出される。掻き出された溶融金属9は、掻き出し部41のテーパに沿って余盛り除去機構4の上に乗り上げ、溜め部42へ移動する。 The scraping portion 41 is a portion for scraping the molten metal from the molten pool 7. The scraped portion 41 is formed in a wedge shape with a flat lower side (side of the molten pool 7) and a taper on the upper side (opposite side of the molten pool 7). As shown in the scraping direction F9, a part of the molten metal of the molten pool 7, specifically, a portion raised above the surface of the base metal 5 is scraped out by the scraping portion 41. The scraped molten metal 9 rides on the surplus removing mechanism 4 along the taper of the scraped portion 41 and moves to the reservoir portion 42.

溜め部42は、掻き出された溶融金属9が再び溶融池7に戻らないように貯留するための部位である。図2に示す余盛り除去機構4では、移動方向F4の後方側で部材が立ち上がることにより、掻き出し部41で掻き出された溶融金属9が再び溶融池7に戻らないように構成されている。 The reservoir 42 is a portion for storing the scraped molten metal 9 so as not to return to the molten pool 7 again. The surplus removing mechanism 4 shown in FIG. 2 is configured so that the molten metal 9 scraped out by the scraping portion 41 does not return to the molten pool 7 again by the member standing up on the rear side in the moving direction F4.

なお、溜め部42の溶融金属9は、凝固した後に所定のタイミング(例えば、溶接の終了後)で溜め部42から排出される。なお、排出方法は、これに限られるものではなく、図2において紙面の垂直方向(図1の余盛り除去機構4の長手方向)に、溜め部42の溶融金属9が排出される構成であってもよい。 The molten metal 9 in the reservoir 42 is discharged from the reservoir 42 at a predetermined timing (for example, after the completion of welding) after solidification. The discharging method is not limited to this, and the molten metal 9 of the reservoir 42 is discharged in the vertical direction of the paper surface (longitudinal direction of the surplus removing mechanism 4 in FIG. 1) in FIG. You may.

また、余盛り除去機構4は、鉄の溶融温度以上での耐熱性を有するとともに、非導電性の材料で構成されることが好ましい。具体的には、余盛り除去機構4の材料として、セラミックを用いることができる。余盛り除去機構4が耐熱性を有することにより、熱による変形を防止することができる。余盛り除去機構4が非導電性の材料で構成されることにより、溶接ワイヤ2と余盛り除去機構4との間で放電することを防止して、溶接ワイヤ2と母材5との間でアーク6を発生させることができる。 Further, it is preferable that the surplus removing mechanism 4 has heat resistance above the melting temperature of iron and is made of a non-conductive material. Specifically, ceramic can be used as the material of the surplus removal mechanism 4. Since the excess filling removing mechanism 4 has heat resistance, it is possible to prevent deformation due to heat. Since the surplus removing mechanism 4 is made of a non-conductive material, it is possible to prevent electric discharge between the welding wire 2 and the surplus removing mechanism 4, and between the welding wire 2 and the base material 5. The arc 6 can be generated.

なお、余盛り除去機構4はスクレーパとして形成されるものとして説明したが、これに限られるものではなく、溶融池7から溶融金属の一部を掻き出すことができる構成であれば、その他の構造であってもよい。例えば、溶融金属の一部を掻き出す掻き出し部を有するローラとして構成してもよい。 Although the surplus removing mechanism 4 has been described as being formed as a scraper, the structure is not limited to this, and any other structure can be used as long as it can scrape a part of the molten metal from the molten pool 7. There may be. For example, it may be configured as a roller having a scraping portion for scraping a part of the molten metal.

図3は、溶融池7の形状を示す上面図である。 FIG. 3 is a top view showing the shape of the molten pool 7.

図3に示すように、アーク6により、母材5の金属が溶融して窪み10が形成される。そして、溶接トーチ3の進行方向の後方側に溶融池7が形成される。ここで、上面視して、溶接ワイヤ2の中心から溶融池7の後端までの進行方向長さLは、MAG溶接にて溶接速度30cm/minとし、種々の溶接条件においても概ね5mm以上15mm以下となっている。このため、溶接ワイヤ2の中心から水平距離で5mm以内の位置に余盛り除去機構4の掻き出し部41の先端を設けることが好ましい。また、余盛り除去機構4の後端は、図2に示すように、溶融池7の範囲で収まることが好ましい。このように構成することにより、余盛り除去機構4が通過して溶融金属の一部を掻き出した時点では溶融金属はまだ凝固しておらず、余盛り除去機構4が通過した後に溶融金属は凝固してビード8を形成することができる。 As shown in FIG. 3, the arc 6 melts the metal of the base metal 5 to form the recess 10. Then, the molten pool 7 is formed on the rear side of the welding torch 3 in the traveling direction. Here, when viewed from above, the length L in the traveling direction from the center of the welding wire 2 to the rear end of the molten pool 7 is a welding speed of 30 cm / min in MAG welding, and is approximately 5 mm or more and 15 mm under various welding conditions. It is as follows. Therefore, it is preferable to provide the tip of the scraped portion 41 of the surplus removing mechanism 4 at a position within 5 mm in a horizontal distance from the center of the welding wire 2. Further, as shown in FIG. 2, it is preferable that the rear end of the surplus removing mechanism 4 fits within the range of the molten pool 7. With this configuration, the molten metal has not yet solidified when the surplus removing mechanism 4 has passed and a part of the molten metal has been scraped out, and the molten metal has solidified after the surplus removing mechanism 4 has passed. The bead 8 can be formed.

ここで、参考例に係る溶接装置1Xについて図4を用いて説明する。図4は、参考例に係る溶接装置1Xの使用状態を示す模式断面図である。参考例に係る溶接装置1Xは、図1及び図2に示す溶接装置1と比較して、余盛り除去機構4を備えていない点で異なっている。その他の構成は同様であり、重複する説明を省略する。 Here, the welding apparatus 1X according to the reference example will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of the welding apparatus 1X according to the reference example. The welding device 1X according to the reference example is different from the welding device 1 shown in FIGS. 1 and 2 in that it does not have the surplus removing mechanism 4. Other configurations are the same, and duplicate description will be omitted.

アーク6の発する高熱により、溶接ワイヤ2が溶融し、溶滴となって母材5の側に移行する。また、母材5の一部も溶融する。溶融した溶接ワイヤ2及び母材5は、溶融金属として溶融池7Xを形成する。溶接ワイヤ2が溶滴移行するため、溶融池7Xは母材5の表面よりも盛り上がって形成される。そして、溶融池7Xの溶融金属が冷却され凝固することによりビード8Xを形成する。ビード8Xは、母材5の表面よりも盛り上がった余盛りを形成する。 Due to the high heat generated by the arc 6, the welding wire 2 melts and becomes droplets, which move to the side of the base metal 5. In addition, a part of the base material 5 is also melted. The molten welding wire 2 and the base metal 5 form a molten pool 7X as a molten metal. Since the welding wire 2 is transferred to droplets, the molten pool 7X is formed so as to rise above the surface of the base metal 5. Then, the molten metal of the molten pool 7X is cooled and solidified to form the bead 8X. The bead 8X forms an extra ridge that is raised above the surface of the base metal 5.

一の実施例に係る溶接装置1と参考例に係る溶接装置1Xとを対比して説明する。図5は、溶接変形のシミュレーション結果を対比して説明する図であり、(a)は一の実施例に係る溶接装置1でアーク溶接した際のシミュレーション結果、(b)は参考例に係る溶接装置1Xでアーク溶接した際のシミュレーション結果を示す。なお、上段にシミュレーションに用いた母材とビードの断面形状を示し、中段にビードの拡大図を示し、下段に溶接変形のシミュレーション結果を示している。なお、シミュレーション結果は母材5の板厚方向の変形量が大きいほど色が黒くなるように図示されている。 The welding device 1 according to the first embodiment and the welding device 1X according to the reference example will be described in comparison with each other. 5A and 5B are diagrams for comparing and explaining the simulation results of welding deformation, FIG. 5A is a simulation result when arc welding is performed by the welding apparatus 1 according to one embodiment, and FIG. 5B is a welding according to a reference example. The simulation result at the time of arc welding by the apparatus 1X is shown. The upper part shows the cross-sectional shape of the base metal and the bead used in the simulation, the middle part shows the enlarged view of the bead, and the lower part shows the simulation result of welding deformation. The simulation results are shown so that the larger the amount of deformation of the base material 5 in the plate thickness direction, the darker the color.

溶接変形は、溶接中に溶融され凝固する溶融金属の膨張・収縮によって生じる。図4に示す溶接装置1Xで溶接された場合では、ビード8Xの余盛り部分も収縮する。このため、図5(b)に示すように、母材5の溶接変形は、母材5の表面がマイナス方向に変形し、変形量が大きく、ビード8Xの周囲から幅方向(ビード8Xの短手方向)に亘って広く及んでいる。 Weld deformation occurs due to expansion and contraction of molten metal that is melted and solidified during welding. When welded by the welding device 1X shown in FIG. 4, the surplus portion of the bead 8X also shrinks. Therefore, as shown in FIG. 5B, in the welding deformation of the base metal 5, the surface of the base metal 5 is deformed in the negative direction, the amount of deformation is large, and the width direction from the periphery of the bead 8X (short of the bead 8X). It is widespread over (hand direction).

これに対し、図2に示す溶接装置1では、溶融池7の溶融金属が凝固する前に、余盛り除去機構4によって、溶融金属の一部(余盛り分)が溶融池7から掻き出される。これにより、一の実施例に係る溶接装置1では、参考例に係る溶接装置1Xと比較して、溶接の際に凝固する溶融金属の量を低減することができる。このため、図5(a)に示すように、溶接装置1で溶接した際の母材5の溶接変形は、変形量も小さく、範囲も狭くなっている。 On the other hand, in the welding apparatus 1 shown in FIG. 2, a part (surplus) of the molten metal is scraped out from the molten pool 7 by the surplus removing mechanism 4 before the molten metal in the molten pool 7 solidifies. .. As a result, in the welding device 1 according to one embodiment, the amount of molten metal solidified during welding can be reduced as compared with the welding device 1X according to the reference example. Therefore, as shown in FIG. 5A, the welding deformation of the base metal 5 when welded by the welding device 1 has a small amount of deformation and a narrow range.

このため、図5(b)に示す余盛りありのビード8Xにおける溶接変形と比較して、図5(a)に示す余盛りが除去されたビード8における溶接変形を低減することができる。 Therefore, it is possible to reduce the welding deformation in the bead 8 in which the surplus is removed as shown in FIG. 5 (a), as compared with the welding deformation in the bead 8X with the surplus shown in FIG. 5 (b).

次に、一の実施例におけるビード8の断面形状と、参考例におけるビード8Xの余盛り分を切削したビード8X2の断面形状と、を比較する。図6は、ビードの断面形状を対比して説明する図であり、(a)は一の実施例におけるビード8の断面形状の模式図、(b)は一の実施例におけるビード8の表層のミクロ組織を示す断面模式図、(c)は参考例におけるビード8X2の断面形状の模式図、(d)は参考例におけるビード8X2の表層のミクロ組織を示す断面模式図である。 Next, the cross-sectional shape of the bead 8 in one embodiment is compared with the cross-sectional shape of the bead 8X2 obtained by cutting the surplus portion of the bead 8X in the reference example. 6A and 6B are views for explaining the cross-sectional shape of the bead in comparison with each other, where FIG. 6A is a schematic view of the cross-sectional shape of the bead 8 in one embodiment, and FIG. 6B is a surface layer of the bead 8 in one embodiment. A schematic cross-sectional view showing a microstructure, (c) is a schematic cross-sectional shape of the bead 8X2 in the reference example, and (d) is a schematic cross-sectional view showing the microstructure of the surface layer of the bead 8X2 in the reference example.

アークにより溶融した溶融金属は母材5の側から凝固する。このため、図6(a)に示すように、溶融金属の最終凝固部先端81は、ビード8の表面の略中央に形成される。また、溶融金属が凝固する際、母材5の側から最終凝固部先端81に向けて凝固するため、凝固溶接金属による線模様82が形成される。このため、線模様82は、ビード8の表面の略中央の最終凝固部先端81まで伸び収束するように形成される。 The molten metal melted by the arc solidifies from the side of the base metal 5. Therefore, as shown in FIG. 6A, the final solidified portion tip 81 of the molten metal is formed substantially in the center of the surface of the bead 8. Further, when the molten metal solidifies, it solidifies from the side of the base metal 5 toward the tip 81 of the final solidified portion, so that a line pattern 82 is formed by the solidified weld metal. Therefore, the line pattern 82 is formed so as to extend and converge to the tip 81 of the final solidified portion substantially at the center of the surface of the bead 8.

余盛りありのビード8Xにおいても、ビード8Xの表面の略中央に最終凝固部先端が形成され、母材5の側から最終凝固部先端に向けて凝固溶接金属による線模様が形成される。そして、余盛り分を切削(または研削)したビード8X2の断面形状においては、図6(c)に示すように、最終凝固部先端が切削により消失しており、線模様82は、ビード8X2の切削後の表面の一点に向けて収束するようには形成されていない。 Even in the bead 8X with a surplus, the tip of the final solidified portion is formed substantially in the center of the surface of the bead 8X, and a line pattern by the solidified weld metal is formed from the side of the base metal 5 toward the tip of the final solidified portion. Then, in the cross-sectional shape of the bead 8X2 obtained by cutting (or grinding) the surplus portion, as shown in FIG. 6C, the tip of the final solidified portion disappears by cutting, and the line pattern 82 is the bead 8X2. It is not formed to converge toward a point on the surface after cutting.

このように、一の実施例に係る溶接装置1で溶接されたビード8の断面状態と、参考例に係る溶接装置1Xで溶接され余盛り分が切削されたビード8X2の断面状態とは、線模様82の構成が異なっている。 As described above, the cross-sectional state of the bead 8 welded by the welding device 1 according to the first embodiment and the cross-sectional state of the bead 8X2 welded by the welding device 1X according to the reference example and the surplus is cut are the lines. The composition of the pattern 82 is different.

また、ビード8の表面付近83のミクロ組織は、図6(b)に示すように、ビード8の表面が切削されておらず凝固した際のままであるため、粒界とビード表面とが一致するように形成されている。 Further, as shown in FIG. 6B, the microstructure of 83 near the surface of the bead 8 remains as it was when the surface of the bead 8 was not cut and solidified, so that the grain boundaries and the bead surface coincide with each other. It is formed to do.

これに対し、ビード8X2の表面付近83Xのミクロ組織は、図6(d)に示すように、ビード8X2の表面が切削されているため、粒界とビード表面とが一致していない個所が生じる。 On the other hand, in the microstructure of 83X near the surface of the bead 8X2, as shown in FIG. 6D, since the surface of the bead 8X2 is cut, there are places where the grain boundaries and the bead surface do not match. ..

このように、一の実施例に係る溶接装置1で溶接されたビード8の断面状態と、参考例に係る溶接装置1Xで溶接され余盛り分が切削されたビード8X2の断面状態とは、ビードの表面付近のミクロ組織においても構成が異なっている。 As described above, the cross-sectional state of the bead 8 welded by the welding device 1 according to the first embodiment and the cross-sectional state of the bead 8X2 welded by the welding device 1X according to the reference example and the surplus is cut are the beads. The composition is also different in the microstructure near the surface of.

また、粒界に沿って浸食する腐食は、図6(d)のミクロ組織と比較して、図6(b)のミクロ組織の方が、腐食に対して強くなる。 Further, the corrosion that erodes along the grain boundaries is stronger in the microstructure of FIG. 6B than in the microstructure of FIG. 6D.

以上、一実施例に係る溶接装置1によれば、余盛り除去機構4で溶融池7から溶融金属の一部を除去することにより、凝固前の溶融金属を低減することができる。これにより、溶融金属の膨張・凝固によって生じる溶接変形を低減することができる。 As described above, according to the welding apparatus 1 according to the embodiment, the molten metal before solidification can be reduced by removing a part of the molten metal from the molten pool 7 by the surplus removing mechanism 4. This makes it possible to reduce welding deformation caused by expansion and solidification of the molten metal.

また、従来の溶接変形を低減させる手法として、溶接時の入熱を低減させた溶接方法の開発が行われている。しかし、溶接入熱を低減させた溶接方法では、溶接入熱の低下に伴い、1パスで溶接部に溶着させることができる溶着金属の量が低下し、溶接パス数の増加につながり、施工効率が低下するという課題がある。これに対し、一実施例に係る溶接装置1によれば、入熱を低減させなくても溶接変形を低減させることができるので、施工効率の低下を防止することができる。 Further, as a conventional method for reducing welding deformation, a welding method that reduces heat input during welding is being developed. However, in the welding method with reduced welding heat input, the amount of weld metal that can be welded to the welded portion in one pass decreases as the welding heat input decreases, leading to an increase in the number of welding passes and construction efficiency. There is a problem that On the other hand, according to the welding apparatus 1 according to the embodiment, the welding deformation can be reduced without reducing the heat input, so that it is possible to prevent the construction efficiency from being lowered.

また、従来の溶接変形を低減させる手法として、溶接変形を低減させる溶接材料の開発が行われている。しかし、溶接変形を低減させる溶接材料では、特殊な材料が必要となり、コスト増につながるという課題がある。これに対し、一実施例に係る溶接装置1によれば、溶接ワイヤ2、シールドガス、フラックス等の溶接材料は、従来の溶接装置と同様のものを用いることができるので、特殊な材料を必要とせず、コスト増加を防止することができる。 Further, as a conventional method for reducing welding deformation, a welding material for reducing welding deformation is being developed. However, a welding material that reduces welding deformation requires a special material, which has a problem of increasing the cost. On the other hand, according to the welding apparatus 1 according to the embodiment, the welding materials such as the welding wire 2, the shield gas, and the flux can be the same as those of the conventional welding apparatus, so that a special material is required. However, it is possible to prevent an increase in cost.

また、一実施例に係る溶接装置1によれば、従来の溶接装置に余盛り除去機構4を追加することで構成することができるので、装置コストを過度に増加させずに装置を構成することができる。 Further, according to the welding device 1 according to the embodiment, since it can be configured by adding the surplus removing mechanism 4 to the conventional welding device, the device can be configured without excessively increasing the device cost. Can be done.

図7は、他の実施例に係る溶接装置1Aの使用状態を示す斜視図である。溶接装置1Aは、溶接装置1と比較して、余盛り除去機構4Aの構成が異なっている。その他の構成は同様であり、重複する説明を省略する。 FIG. 7 is a perspective view showing a usage state of the welding apparatus 1A according to another embodiment. The welding device 1A has a different configuration of the surplus removing mechanism 4A as compared with the welding device 1. Other configurations are the same, and duplicate description will be omitted.

余盛り除去機構4Aは、移動方向F3を基準として、溶接トーチ3の後方で、幅方向(上下方向と直交し、かつ、移動方向F3と直交する方向)にずれた位置に配置されている。これにより、余盛り除去機構4Aが溶融池7及びビード8を覆わない位置に配置されている。余盛り除去機構4Aの移動方向F4Aを矢印で示す。余盛り除去機構4Aは、溶接トーチ3に追随して、平行に移動する。 The surplus removing mechanism 4A is arranged at a position behind the welding torch 3 with respect to the moving direction F3 and deviated in the width direction (the direction orthogonal to the vertical direction and orthogonal to the moving direction F3). As a result, the surplus removing mechanism 4A is arranged at a position that does not cover the molten pool 7 and the bead 8. The moving direction F4A of the surplus removing mechanism 4A is indicated by an arrow. The surplus removal mechanism 4A follows the welding torch 3 and moves in parallel.

余盛り除去機構4Aは、幅方向にガスGを噴射するノズル45を備えている。ノズル45からガスGを噴射することによって、溶融池7から溶融金属の一部(余盛り分)を吹き飛ばして除去する。なお、ガスGとしては、炭酸ガス、アルゴンガス等のシールドガスを用いることが好ましい。 The surplus removing mechanism 4A includes a nozzle 45 that injects the gas G in the width direction. By injecting the gas G from the nozzle 45, a part (surplus) of the molten metal is blown off from the molten pool 7 and removed. As the gas G, it is preferable to use a shield gas such as carbon dioxide gas or argon gas.

他の実施例に係る溶接装置1Aによれば、一実施例に係る溶接装置1と同様に溶接変形を低減することができる。また、施工効率の低下を防止することができる。また、特殊な材料を必要とせず、コスト増加を防止することができる。また、装置コストを過度に増加させずに装置を構成することができる。 According to the welding apparatus 1A according to another embodiment, welding deformation can be reduced as in the welding apparatus 1 according to one embodiment. In addition, it is possible to prevent a decrease in construction efficiency. In addition, no special material is required, and cost increase can be prevented. In addition, the device can be configured without excessively increasing the device cost.

また、他の実施例に係る溶接装置1Aによれば、余盛り除去機構4Aが溶融池7の上を通ることなく構成することができるので、設置の自由度を向上させることができる。 Further, according to the welding apparatus 1A according to another embodiment, since the surplus removing mechanism 4A can be configured without passing over the molten pool 7, the degree of freedom of installation can be improved.

また、他の実施例に係る溶接装置1Aの余盛り除去機構4Aによれば、除去した溶融金属を吹き飛ばすことができるので、溜め部42から掻き出した金属を取り除く余盛り除去機構4と比較して、連続使用が可能となる。 Further, according to the surplus removing mechanism 4A of the welding apparatus 1A according to another embodiment, the removed molten metal can be blown off, so that the surplus removing mechanism 4 for removing the metal scraped from the reservoir 42 is compared with the surplus removing mechanism 4. , Continuous use is possible.

図8は、さらに他の実施例に係る溶接装置1Bの使用状態を示す斜視図である。溶接装置1Bは、溶接装置1と比較して、余盛り除去機構4Bの構成が異なっている。その他の構成は同様であり、重複する説明を省略する。 FIG. 8 is a perspective view showing a usage state of the welding apparatus 1B according to still another embodiment. The welding device 1B has a different configuration of the surplus removing mechanism 4B as compared with the welding device 1. Other configurations are the same, and duplicate description will be omitted.

余盛り除去機構4Bは、溶接トーチ3と一体に形成されている。 The surplus removal mechanism 4B is integrally formed with the welding torch 3.

他の実施例に係る溶接装置1Bによれば、一実施例に係る溶接装置1と同様に溶接変形を低減することができる。また、施工効率の低下を防止することができる。また、特殊な材料を必要とせず、コスト増加を防止することができる。また、装置コストを過度に増加させずに装置を構成することができる。 According to the welding apparatus 1B according to another embodiment, welding deformation can be reduced as in the welding apparatus 1 according to one embodiment. In addition, it is possible to prevent a decrease in construction efficiency. In addition, no special material is required, and cost increase can be prevented. In addition, the device can be configured without excessively increasing the device cost.

また、他の実施例に係る溶接装置1Bの余盛り除去機構4Bによれば、溶接トーチ3とともに余盛り除去機構4Bを移動させることができる。これにより、例えば、溶接トーチ3がマニピュレータによって移動する自動溶接装置である場合、マニピュレータを追加することなく、装置を構成することができる。 Further, according to the surplus removing mechanism 4B of the welding apparatus 1B according to another embodiment, the surplus removing mechanism 4B can be moved together with the welding torch 3. Thereby, for example, when the welding torch 3 is an automatic welding device moved by a manipulator, the device can be configured without adding a manipulator.

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形、置換等が適用され得る。また、別々に説明された特徴は、技術的な矛盾が生じない限り、組み合わせが可能である。 The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above. However, the invention is not limited to the embodiments described above. Various modifications, substitutions, etc. can be applied to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Also, the features described separately can be combined as long as there is no technical conflict.

1,1A,1B 溶接装置
2 溶接ワイヤ(溶接対象)
3 溶接トーチ(溶接部)
4,4A,4B 余盛り除去機構(除去機構)
5 母材(溶接対象)
6 アーク
7 溶融池
8 ビード
81 最終凝固部先端
9 (掻き出された)溶融金属
10 窪み
41 掻き出し部
42 溜め部
45 ノズル
F3,F4 移動方向
F9 掻き出し方向
G ガス
1,1A, 1B Welding device 2 Welding wire (welding target)
3 Welding torch (welded part)
4,4A, 4B Excess removal mechanism (removal mechanism)
5 Base material (welded target)
6 Arc 7 Molten pond 8 Bead 81 Final solidification part Tip 9 (scraped) molten metal 10 Depression 41 Scraping part 42 Reservoir 45 Nozzle F3, F4 Moving direction F9 Scraping direction G gas

Claims (5)

溶接対象である溶接ワイヤおよび母材をアークにより溶融させる溶接部と、
前記溶接部で溶融された溶融金属から一部を除去する除去機構と、を備え
前記除去機構は、
前記溶融金属を掻き出す掻き出し部と、
前記掻き出し部により掻き出された該溶融金属を貯留するための溜め部と、を有する、
溶接装置。
Welded parts that melt the weld wire and base metal to be welded by arc,
A removal mechanism for removing a part from the molten metal melted in the welded portion is provided .
The removal mechanism is
A scraping portion that scrapes out the molten metal and
It has a reservoir for storing the molten metal scraped by the scraped portion.
Welding equipment.
前記除去機構は、
前記溶融金属のうち、該溶融金属が凝固してビードが形成された際、前記母材の表面よりも盛り上がる部分である余盛り部分に相当する分を除去する
請求項1に記載の溶接装置。
The removal mechanism is
The welding apparatus according to claim 1, wherein when the molten metal is solidified to form a bead, the portion corresponding to the surplus portion, which is a portion that rises above the surface of the base metal, is removed from the molten metal.
前記掻き出し部は、前記溶融金属を掻き出すスクレーパである
請求項1または請求項2に記載の溶接装置。
The welding apparatus according to claim 1 or 2, wherein the scraping portion is a scraper that scrapes out the molten metal.
前記溜め部は、移動方向の後方側で部材が立ち上がるように構成されている The reservoir is configured so that the member stands up on the rear side in the moving direction.
請求項1または請求項2に記載の溶接装置。The welding apparatus according to claim 1 or 2.
溶接ワイヤと母材との間に発生するアークによって前記溶接ワイヤと前記母材を溶融させ、溶融金属の溶融池を形成するステップと、
除去機構により、前記溶融池から溶融金属の一部を掻き出し、掻き出された金属が前記溶融池に戻ることがないよう貯留することで、該溶融金属の一部を除去するステップと、を有する溶接方法。
A step of melting the welding wire and the base metal by an arc generated between the welding wire and the base metal to form a molten metal reservoir.
It has a step of scraping a part of the molten metal from the molten metal by a removing mechanism and storing the scraped metal so as not to return to the molten metal to remove a part of the molten metal . Welding method.
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