JP7475218B2 - アーク溶接方法及びアーク溶接装置 - Google Patents
アーク溶接方法及びアーク溶接装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7475218B2 JP7475218B2 JP2020113469A JP2020113469A JP7475218B2 JP 7475218 B2 JP7475218 B2 JP 7475218B2 JP 2020113469 A JP2020113469 A JP 2020113469A JP 2020113469 A JP2020113469 A JP 2020113469A JP 7475218 B2 JP7475218 B2 JP 7475218B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- current
- condition
- arc
- 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.)
- Active
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims description 634
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 82
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 95
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 57
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 32
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 23
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 16
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 12
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 5
- 229910001335 Galvanized steel Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000008397 galvanized steel Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
- B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
- B23K9/091—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
- B23K9/093—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits the frequency of the pulses produced being modulatable
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/0026—Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
- B23K9/091—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
- B23K9/0953—Monitoring or automatic control of welding parameters using computing means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
- B23K9/0956—Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/124—Circuits or methods for feeding welding wire
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/14—Arc welding or cutting making use of insulated electrodes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/18—Submerged-arc welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
Description
上記のように、ブローホール抑制のためには、原因となる元素の混入を防ぐのが最も一般的である。しかし、この対策が取れない場合も存在する。例えば亜鉛メッキ鋼板の溶接では、溶接入熱により気化した低沸点の亜鉛蒸気がブローホールの原因となることが知られているが、溶接部の亜鉛メッキを完全に除去して溶接するのは困難であり、通常、メッキのまま溶接を行う。そこで、亜鉛メッキ鋼板溶接においてブローホールを防ぐ方法として、特許文献1及び特許文献2の従来技術がある。これらは、溶融金属を振動させることで、蒸気が溶融金属外に排出されるのを促進することにより、ブローホール抑制を狙った技術である。
特許文献1には、溶接開始時又はベース電流を供給している期間にワイヤと被溶接物とを短絡させ、亜鉛メッキ鋼板表面に形成された溶融池の溶融金属を振動させることによって、ブローホールの発生を抑制する技術が開示されている。
特許文献2には、溶接ワイヤの送り速度を数十Hzで繰り返し変化させることによって、溶融金属を振動させ、ブローホールの発生を抑制する技術が開示されている。
溶接電流が350A~600Aの溶接プロセスにおいては、ときおり短絡が発生するが、その際にアーク雰囲気及び溶融池が一時的に乱れてアルゴンガスを溶融池に巻き込むと考えられる。ただし短絡は稀であり、アーク雰囲気及び溶融池は基本的には安定しており振動が少ないため、巻き込まれたアルゴンガスが溶融池の表面に浮上しにくく、ブローホールの発生につながると考えられている。かかる溶接プロセスでは、短絡によって十分に溶融池を振動させることができず、ブローホールの発生を抑制することができない。
また、溶接電流が350A~600Aの大電流溶接プロセスにおいては、溶接ワイヤを高速で送給する必要があり、送給速度を数十Hzもの高い周波数で変動させることは好ましく無い。
一方、凹状の溶融部分が形成されないアーク、又は凹状の溶融部分に溶接ワイヤ先端部及びアーク発光点が侵入しない通常のアークを、非埋もれアークと呼ぶ。
埋もれアーク溶接においては、深い溶融池が形成されるため、シールドガス中のアルゴンが溶融金属に残留し、ブローホールが発生しやすい。本態様に係るアーク溶接方法にあっては、埋もれアーク溶接により深溶込みが得られると共に、ブローホールの発生を抑制することができる。
従って、微振動によって溶融池を安定化させることによってビードの乱れ及び垂れの発生を防止することができ、かつ1Hz以上5Hzの周波数で溶融池をゆっくりかつ大きく振動させることによって、ブローホールの発生を抑制することができる。
(実施形態1)
<アーク溶接装置>
図1は、本実施形態に係るアーク溶接装置の一構成を示す模式図である。本実施形態に係るアーク溶接装置は、アルゴンを含有するシールドガスを用いる消耗電極式のガスシールドアーク溶接機であり、溶接電源1、トーチ2及びワイヤ送給部3を備える。本実施形態に係るアーク溶接装置は、埋もれアーク溶接及び非埋もれアーク溶接のいずれの溶接も行うことができる。
第1溶接条件及び第2溶接条件は、少なくとも溶接電流Iの基準電流を350A以上、電流変動幅を50A以上150A以下とする溶接条件である。溶接電流Iの基準電流は、400A以上がより好ましい。
例えば、第1溶接条件は溶接電流Iが350A、第2溶接条件は溶接電流Iが450Aとなる条件である(400A±50A)。
また、第1溶接条件は溶接電流Iが300A、第2溶接条件は溶接電流Iが500Aとなる条件としてもよい(400A±100A)。
更に、第1溶接条件は溶接電流Iが250A、第2溶接条件は溶接電流Iが550Aとなる条件としてもよい(400A±150A)。
設定回路11cは、第1溶接条件及び第2溶接条件を1Hz以上5Hz以下の周期で切り換える。より好ましくは、第1溶接条件及び第2溶接条件を2Hz以上3Hz以下の周期で切り換えるように設定回路11cを構成するとよい。
また、電流等設定回路11dは、溶接電源1の設定電圧を示した出力電圧設定信号Erを電圧制御回路11bへ出力する回路である。
電圧制御回路11bは、電圧検出部11eから出力された電圧値信号Vdと、電流検出部11fから出力された電流値信号Idと、電流等設定回路11dから出力された電流設定信号Ir及び出力電圧設定信号Erとに基づいて、差分信号Eiを算出し、算出した差分信号Eiを電源回路11aへ出力する。差分信号Eiは、検出された電流値と、電源回路11aから出力されるべき電流値との差分を示す信号である。
なお、溶接電源1には、図示しない制御通信線を介して外部から出力指示信号が入力されるように構成されており、電源部11は、出力指示信号をトリガにして、電源回路11aに溶接電流Iの供給を開始させる。出力指示信号は、例えば、トーチ2側に設けられた手元操作スイッチが操作された際にトーチ2側から溶接電源1へ出力される信号である。
図2は、本実施形態に係るアーク溶接方法の手順を示すフローチャート、図3は、溶接対象の母材4を示す側断面図である。まず、溶接により接合されるべき一対の母材4をアーク溶接装置に配置し、溶接モード等、各種設定を行う(ステップS111)。具体的には、図3に示すように板状の第1母材41及び第2母材42を用意し、被溶接部である端面41a、42aを突き合わせて、所定の溶接作業位置に配する。第1母材41及び第2母材42は、例えばステンレス鋼である。なお、必要に応じて、第1母材41及び第2母材42にY形、レ形等の任意形状の開先を設けても良い。また第1及び第2母材41、42は、例えば軟鋼、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼等の鋼板であってもよい。なお上記は突合せ溶接継手の例の説明であるが、すみ肉溶接継手やT継手などを含め、溶接継手の種類によって制限されるものではない。
平均電流が400A以上とする第1溶接条件及び第2溶接条件が設定されると、埋もれアーク状態となる。なお、第1溶接条件又は第2溶接条件の少なくとも一方が、埋もれアークの条件を満たせば良い。低電流条件、特に350A以下では埋もれアークを維持することが困難であるが、高電流条件時に埋もれアークとなっていれば、深溶込みが得られる。また埋もれアークは、後述の完全埋もれアークと、準埋もれアークとの両方を含む。
電源部11は、100Aの溶接電流Iの増加に対するアーク電圧Vの低下が2V以上20V以下となる外部特性を有するように構成するとよい。電源部11の外部特性をこのように設定することにより、埋もれアーク状態を維持することが容易となる。
図4Aは、溶接ワイヤ5あるいは液柱8側における、アーク7a及び7bの発生点が、凹状の溶融部分6に取り囲まれた埋もれ空間に進入していないアーク状態を示している。図4Bは、液柱8側におけるアーク7bの発生点のみが埋もれ空間に進入した準埋もれアーク状態、図4Cは、溶接ワイヤ5あるいは液柱8側におけるアーク7aの発生点まで埋もれ空間に進入した完全埋もれアーク状態を示している。
準埋もれアーク溶接あるいは埋もれアーク溶接では、凹状の溶融部分6の底部61に照射されるアーク7a又は7bによって、深い溶込みが得られる。
図6は、溶接継手を模式的に示す断面図である。図6Aは非埋もれアーク溶接によって得られる溶接継手の断面図であり、図6Bは埋もれアーク溶接によって得られる溶接継手の断面図である。埋もれアーク溶接では、図6Bに示すように、ビード9中央部の溶込みが通常のアーク溶接で得られるビード9よりも深い、いわゆるフィンガー状の溶込みを呈する。この傾向は、シールドガス中のAr含有量が増加するほど顕著であり、最深部にブローホールが残留しやすいことが知られている。またアルゴンは不活性ガスであり、溶融金属内に巻き込まれるとブローホールの一因となる。従って、アルゴンを含有するシールドガスを用いる埋もれアーク溶接では、ブローホールが非常に発生しやすい。
図8中段に示すように、例えば、平均溶接電流(基準電流)400A、アーク電圧31.5V、ワイヤ突出し長さ20mm、溶接速度30cm/分の条件で、母材4としてステンレス鋼板SUS304、溶接ワイヤ5としてステンレスソリッドワイヤを用いて溶接を行うとき、溶接電流Iを300Aとする第1溶接条件と、溶接電流Iを500Aとする第2溶接条件とを、周波数2Hz又は3Hzで変動させて溶接を行うことにより、ブローホールの発生を抑制することができる。なお、上記第1溶接条件と、第2溶接条件とを、周波数1Hzで変動させた場合、周波数2Hz以上の場合と比べて効果は劣るものの、ブローホールの発生量を低減させることはできる。
また、図8上段に示すように、上記と同様の条件で、溶接電流Iを350Aとする第1溶接条件と、溶接電流Iを450Aとする第2溶接条件とを、周波数1Hz以上で変動させて溶接を行うことにより、ブローホールの発生量がやや低減させることができる。
更に、図8下段に示すように、上記と同様の条件で、溶接電流Iを250Aとする第1溶接条件と、溶接電流Iを550Aとする第2溶接条件とを、周波数1Hzで変動させて溶接を行うことにより、ブローホールの発生を抑制することができる。
以上の放射線透過試験の結果から、電流変動幅を50A以上、より好ましくは100A以上とすることで、ブローホールを効果的に抑制することができることが分かる。また変動周波数を1Hz以上、より好ましくは2Hz以上とすることで、ブローホールを効果的に抑制することができることが分かる。
実施形態2に係るアーク溶接方法及びアーク溶接装置は、更に設定電圧を10Hz以上1000Hz以下で変動させる点が実施形態1と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態1と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
実施形態3に係るアーク溶接方法及びアーク溶接装置は、アルゴンを含有するシールドガスを用い、電流振幅制御を行う埋もれアーク溶接において、溶接開始時にスプレー移行の溶接条件を短時間与えることによって、本溶接期間における溶滴移行のスプレー化を促し、溶接を安定化させつつブローホールを低減する点が実施形態1及び実施形態2と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態1又は実施形態2と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
従って、溶滴移行形態がスプレー移行で安定化させることにより、短絡の発生を抑制することができ、安定した本溶接を行うことができる。
また、溶接開始時、具体的には初期溶接後、本溶接開始前にスプレー化条件で溶接を行う例を説明したが、本溶接中にスプレー化条件で短時間溶接を行うようにしてもよい。例えば、本溶接中に短絡が発生した場合、アーク再点弧時にスプレー化条件で短時間溶接を行うとよい。短絡発生時、スプレー移行化を促進することにより、溶接を安定化させることができる。
実施形態4に係るアーク溶接方法及びアーク溶接装置は、アルゴンを含有するシールドガスを用い、電流振幅制御を行う埋もれアーク溶接において、低電流条件時の設定電圧を、直流GMA(Gas Metal Arc)溶接に係る標準電圧より高めに補正することによって、短絡発生を防止して溶接を安定化させつつブローホールを低減する点が実施形態1~3と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態1~実施形態3と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
設定電圧の補正を除くステップS414~ステップS417の処理は、実施形態1のステップS114~ステップS117と同様の処理であるため、詳細な説明を省略する。
溶接ワイヤ5としてワイヤ径φ1.6のステンレスソリッドワイヤを、シールドガスとして98%アルゴンAr及び2%酸素O2を用いる、基準電流400Aの埋もれアーク溶接で、溶接電流Iを±100Aを2Hzで変動させる。設定電圧は、基準設定電流である400Aに対応する標準電圧(具体的には31V)とする。このとき溶接電流Iは、高電流側条件の500Aと、低電流側条件の300Aを周期的に繰り返す。高電流側条件である500Aに対応する標準の設定電圧は33Vである。低電流側条件である300Aに対応する標準の設定電圧は29Vであり、通常溶滴移行は短絡移行となる。そこで、低電流側条件における設定電圧を+4V高めに補正し、33Vとする。このように設定電圧を補正することにより、本溶接中の溶滴移行形態をスプレー移行で安定化させることができ、短絡を防止し、短絡発生による溶接不安定化を防止しつつ、電流振幅変動によりブローホールを効果的に低減することができる。
実施形態5に係るアーク溶接方法及びアーク溶接装置は、ソリッドワイヤを用いた埋もれアーク溶接と、フラックスコアードワイヤを用いたGMA溶接の併用により、溶接能率の向上、溶材コストの低減、及びビード表面外観の向上を実現する点が実施形態1~実施形態4と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態1~実施形態4と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
母材4を多層溶接する場合、まず、ソリッドワイヤを用いた埋もれアーク溶接により非最終層の溶接を行う(ステップS511)。ステップS511では、実施形態1~4に係るアーク溶接方法を用いて、電流振幅制御を行いながら埋もれアーク溶接を行う。ソリッドワイヤを用いた埋もれアーク溶接によれば、溶接パス数を低減し、安価なソリッドワイヤを用いることにより、効率的、低コストで母材4を溶接することができる。また、上記の通り、電流振幅制御により、ブローホールの発生を抑えることができる。
母材4の板厚19mm、裏当て板厚6mm、開先角度35°のレ型開先、ギャップ6mmのSUS304突合せ溶接継手において、1層目及び2層目はソリッドワイヤを用いた平均電流450Aの埋もれアーク溶接で溶接し、3層目はフラックスコアードワイヤによる250Aの直流GMA溶接で溶接する。フラックスコアードワイヤによる従来溶接法で全パスを溶接する場合と比較して、溶接パス数、溶材コストを低減しつつ、良好なビード表面外観を得ることができる。
Claims (11)
- アルゴンを含有するシールドガスを用いる消耗電極式のアーク溶接方法であって、
溶接ワイヤに第1の溶接電流が供給される第1溶接条件を設定するステップと、
溶接ワイヤに第2の溶接電流が供給される第2溶接条件を設定するステップと
を備え、
前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件は、前記溶接電流の基準電流を350A以上、電流変動幅を50A以上150A以下とする溶接条件であり、前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件を1Hz以上5Hz以下の周期で切り換えると共に、溶接ワイヤ及び母材間に印加される電圧の設定電圧を10Hz以上1000Hz以下で変動させる
アーク溶接方法。 - アルゴンを含有するシールドガスを用いる消耗電極式のアーク溶接方法であって、
溶接ワイヤに第1の溶接電流が供給される第1溶接条件を設定するステップと、
溶接ワイヤに第2の溶接電流が供給される第2溶接条件を設定するステップと、
前記第1溶接条件における設定電圧及び前記第2溶接条件における設定電圧よりも高い設定電圧を含み、溶滴移行形態がスプレー移行となる溶接条件を設定するスプレー化ステップと
を備え、
前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件は、前記溶接電流の基準電流を350A以上、
電流変動幅を50A以上150A以下とする溶接条件であり、前記第1溶接条件及び前記
第2溶接条件を1Hz以上5Hz以下の周期で切り換える
アーク溶接方法。 - 前記スプレー化ステップは、
前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件を周期的に切り換えて行う溶接を開始する前に、所定時間、溶滴移行形態がスプレー移行となる溶接条件を設定する
請求項2に記載のアーク溶接方法。 - アルゴンを含有するシールドガスを用いる消耗電極式のアーク溶接方法であって、
溶接ワイヤに第1の溶接電流が供給される第1溶接条件を設定するステップと、
溶接ワイヤに第2の溶接電流が供給される第2溶接条件を設定するステップと
を備え、
前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件は、前記溶接電流の基準電流を350A以上、電流変動幅を50A以上150A以下とする溶接条件であり、溶接電流が低電流であるときも溶滴移行形態がスプレー移行となる設定電圧を含み、前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件を1Hz以上5Hz以下の周期で切り換える
アーク溶接方法。 - アルゴンを含有するシールドガスを用いる消耗電極式のアーク溶接方法であって、
溶接ワイヤに第1の溶接電流が供給される第1溶接条件を設定するステップと、
溶接ワイヤに第2の溶接電流が供給される第2溶接条件を設定するステップと
を備え、
前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件は、アークによって母材に形成された凹状の溶融部分によって囲まれる空間に溶接ワイヤの先端部、又は該先端部に形成された液柱におけるアーク発生点が進入する溶接条件であって、前記溶接電流の基準電流を350A以上、電流変動幅を50A以上150A以下とする溶接条件であり、前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件を1Hz以上5Hz以下の周期で切り換え、
更に、
母材を多層溶接する場合、ソリッドワイヤを用い、前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件を周期的に切り換えて非最終層の溶接を行うステップと、
母材を多層溶接する場合、フラックスコアードワイヤを用いて最終層の溶接を行うステップと
を備えるアーク溶接方法。 - 前記第1溶接条件又は前記第2溶接条件は、
アークによって母材に形成された凹状の溶融部分によって囲まれる空間に溶接ワイヤの
先端部、又は該先端部に形成された液柱におけるアーク発生点が進入する溶接条件である
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のアーク溶接方法。 - 溶接対象の母材はステンレス鋼である
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のアーク溶接方法。 - アルゴンを含有するシールドガスを用いる消耗電極式のアーク溶接装置であって、
溶接ワイヤに第1の溶接電流が供給される第1溶接条件と、溶接ワイヤに第2の溶接電流が供給される第2溶接条件とを切り換えて設定する設定回路を備え、
前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件は、前記溶接電流の基準電流を350A以上、電流変動幅を50A以上150A以下とする溶接条件であり、
前記設定回路は、
前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件を1Hz以上5Hz以下の周期で切り換えると共に、溶接ワイヤ及び母材間に印加される電圧の設定電圧を10Hz以上1000Hz以下で変動させる
アーク溶接装置。 - アルゴンを含有するシールドガスを用いる消耗電極式のアーク溶接装置であって、
溶接ワイヤに第1の溶接電流が供給される第1溶接条件と、溶接ワイヤに第2の溶接電流が供給される第2溶接条件とを切り換えて設定する設定回路を備え、
前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件は、前記溶接電流の基準電流を350A以上、電流変動幅を50A以上150A以下とする溶接条件であり、
前記設定回路は、
前記第1溶接条件における設定電圧及び前記第2溶接条件における設定電圧よりも高い設定電圧を含み、溶滴移行形態がスプレー移行となる溶接条件を設定し、
前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件を1Hz以上5Hz以下の周期で切り換える
アーク溶接装置。 - アルゴンを含有するシールドガスを用いる消耗電極式のアーク溶接装置であって、
溶接ワイヤに第1の溶接電流が供給される第1溶接条件と、溶接ワイヤに第2の溶接電流が供給される第2溶接条件とを切り換えて設定する設定回路を備え、
前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件は、前記溶接電流の基準電流を350A以上、電流変動幅を50A以上150A以下とする溶接条件であり、溶接電流が低電流であるときも溶滴移行形態がスプレー移行となる設定電圧を含み、
前記設定回路は、
前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件を1Hz以上5Hz以下の周期で切り換える
アーク溶接装置。 - アルゴンを含有するシールドガスを用いる消耗電極式のアーク溶接装置であって、
溶接ワイヤに第1の溶接電流が供給される第1溶接条件と、溶接ワイヤに第2の溶接電流が供給される第2溶接条件とを切り換えて設定する設定回路を備え、
前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件は、アークによって母材に形成された凹状の溶融部分によって囲まれる空間に溶接ワイヤの先端部、又は該先端部に形成された液柱におけるアーク発生点が進入する溶接条件であって、前記溶接電流の基準電流を350A以上、電流変動幅を50A以上150A以下とする溶接条件であり、
前記設定回路は、
前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件を1Hz以上5Hz以下の周期で切り換え、
更に、
母材を多層溶接する場合、ソリッドワイヤを用い、前記第1溶接条件及び前記第2溶接条件を周期的に切り換えて非最終層の溶接を行い、
母材を多層溶接する場合、フラックスコアードワイヤを用いて最終層の溶接を行う
アーク溶接装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/339,173 US20210402502A1 (en) | 2019-12-25 | 2021-06-04 | Arc Welding Method and Arc Welding Device |
CN202110650735.9A CN113857628A (zh) | 2019-12-25 | 2021-06-10 | 电弧焊接方法以及电弧焊接装置 |
EP21180868.8A EP3939733B1 (en) | 2019-12-25 | 2021-06-22 | Arc welding method and arc welding device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019235022 | 2019-12-25 | ||
JP2019235022 | 2019-12-25 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021102228A JP2021102228A (ja) | 2021-07-15 |
JP7475218B2 true JP7475218B2 (ja) | 2024-04-26 |
Family
ID=76755734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020113469A Active JP7475218B2 (ja) | 2019-12-25 | 2020-06-30 | アーク溶接方法及びアーク溶接装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210402502A1 (ja) |
EP (1) | EP3939733B1 (ja) |
JP (1) | JP7475218B2 (ja) |
CN (1) | CN113857628A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017155041A1 (ja) | 2016-03-11 | 2017-09-14 | 株式会社ダイヘン | アーク溶接システム及びワイヤ送給装置 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3186539B2 (ja) * | 1995-09-20 | 2001-07-11 | 株式会社豊田自動織機製作所 | アーク溶接の溶滴移行形態設定管理装置 |
EP1136169A1 (en) * | 1999-07-12 | 2001-09-26 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Welding method and welding device for narrow gaps |
JP2005219086A (ja) | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アーク溶接装置及びアーク溶接方法 |
US8927901B2 (en) * | 2008-03-17 | 2015-01-06 | Alcoa Inc. | Buried-arc welding of metal work pieces with through-the-arc seam tracking |
EP3401049A1 (en) * | 2012-03-07 | 2018-11-14 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Welding method |
JP5898576B2 (ja) * | 2012-06-25 | 2016-04-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 多層アーク溶接継手の製造方法 |
JP6040419B2 (ja) | 2012-10-01 | 2016-12-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | アーク溶接制御方法 |
US20140263234A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Lincoln Global, Inc. | Tandem hot-wire systems |
WO2015125002A1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-08-27 | Lincoln Global, Inc. | Method and system to use combination filler wire feed and high intensity energy source for welding with controlled arcing frequency |
JP6539039B2 (ja) * | 2014-12-08 | 2019-07-03 | 大陽日酸株式会社 | 溶接装置及びプラズマ溶接方法 |
WO2017033978A1 (ja) * | 2015-08-25 | 2017-03-02 | 株式会社ダイヘン | 溶接方法及びアーク溶接装置 |
KR102324216B1 (ko) * | 2016-12-06 | 2021-11-09 | 가부시키가이샤 다이헨 | 아크 용접 방법 및 아크 용접 장치 |
JP6568622B1 (ja) * | 2018-05-08 | 2019-08-28 | 川田工業株式会社 | アーク溶接方法、大型構造物の製造方法および溶接装置 |
WO2020110786A1 (ja) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | アーク溶接制御方法 |
-
2020
- 2020-06-30 JP JP2020113469A patent/JP7475218B2/ja active Active
-
2021
- 2021-06-04 US US17/339,173 patent/US20210402502A1/en active Pending
- 2021-06-10 CN CN202110650735.9A patent/CN113857628A/zh active Pending
- 2021-06-22 EP EP21180868.8A patent/EP3939733B1/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017155041A1 (ja) | 2016-03-11 | 2017-09-14 | 株式会社ダイヘン | アーク溶接システム及びワイヤ送給装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3939733A1 (en) | 2022-01-19 |
US20210402502A1 (en) | 2021-12-30 |
EP3939733B1 (en) | 2023-03-22 |
JP2021102228A (ja) | 2021-07-15 |
CN113857628A (zh) | 2021-12-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6777969B2 (ja) | アーク溶接方法及びアーク溶接装置 | |
US20110248007A1 (en) | Arc welding method and arc welding apparatus | |
JP6945290B2 (ja) | スパッタを低減したac溶接用の溶接システム | |
JP2010264487A (ja) | アーク溶接方法 | |
CN107949451B (zh) | 焊接方法和电弧焊接装置 | |
JP6959941B2 (ja) | アーク溶接方法及びアーク溶接装置 | |
JP6748555B2 (ja) | アーク溶接方法及びアーク溶接装置 | |
WO2017033978A1 (ja) | 溶接方法及びアーク溶接装置 | |
JP7475218B2 (ja) | アーク溶接方法及びアーク溶接装置 | |
JP7222810B2 (ja) | アーク溶接装置及びアーク溶接方法 | |
JP6748556B2 (ja) | アーク溶接方法及びアーク溶接装置 | |
JP2022030719A (ja) | アーク溶接方法及びアーク溶接装置 | |
JP2022171240A (ja) | アーク溶接装置及びアーク溶接方法 | |
JP6969976B2 (ja) | アーク溶接装置及びアーク溶接方法 | |
JP5557515B2 (ja) | プラズマミグ溶接方法 | |
JP7465741B2 (ja) | アーク溶接装置及びアーク溶接方法 | |
JP7096099B2 (ja) | アーク溶接方法及びアーク溶接装置 | |
JP2014034049A (ja) | 交流パルスアーク溶接制御方法 | |
JP2024053876A (ja) | 多層盛り溶接方法 | |
JP2011110600A (ja) | プラズマミグ溶接方法 | |
US20230142671A1 (en) | Welding or additive manufacturing system with discontinuous electrode feeding | |
US20210031290A1 (en) | Arc-welding control method | |
JP7198067B2 (ja) | 水平隅肉アーク溶接方法 | |
CN115194300A (zh) | 电弧焊接方法以及电弧焊接装置 | |
JP2024060331A (ja) | 埋もれアーク溶接方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230410 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240131 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240206 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240321 |
|
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: 20240402 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240416 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7475218 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |