JPH01133685A - ホットワイヤｔｉｇ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はホットワイヤＴ　Ｉ　Ｇ　（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ
Ｉｎｅｒｔ　Ｇａｓ　）溶接方法に係り、特にアーク電
流をパルス通電によって行うのに好適なホットワイヤＴ
ＩＧ溶接方法に関する。

〔従来の技術〕

第２図は従来より用いられ、且つ本発明の適用の対象と
なるホットワイヤＴ　Ｉ　Ｇ　溶接装置を示す概略的構
成図である。

第２図において、１は不活性ガスを溶接部へ放出するＴ
ＩＧトーチ、２はＴＩＧトーチ１の先端に装着されたタ
ングステン電極、３は溶接対象の母材、４はタングステ
ン電極２と母材３の間に接続される直流溶接用のアーク
電源、５はタングステン電極２と母材３間に形成される
アークである。

６は添加ワイヤ、７はワイヤ６を溶接部へ送給するワイ
ヤ送給装置、８はコンジット、９はワイヤ６を挿通する
コンタクトチップ、１０はワイヤ６にワーイヤ電力を供
給するためのワイヤ加熱電源である。

以上の構成において、ＴＩＧ溶接トーチ１の中のタング
ステン電極２と母材３に直流溶接用のアーク電源４を接
続し、アルゴン・シールドガス中でタングステン電極２
を負極としてアーク５を形成する。溶接用の添加ワイヤ
６はワイヤ送給装置７からコンジット８およびそれと連
結されたコンタクトチップ９を通って、アーク形成部に
導かれて母材３とするように配設される。

コンタクトチップ９にワイヤ加熱電源１０を接続し、直
流または交流電源を添加ワイヤ６に流してコンタクトチ
ップ９と母材３間のエクステンションｅでジュール発熱
させ、それにより添加ワイヤ６の溶融速度を高める。

通常、アーク電流としては第３図（ｂ）に示すように直
流を用い、ワイヤ加熱電流には主として交流を用い、そ
して場合によっては直流を用いていた。ワイヤ電流とし
て直流を用いた時、ワイヤ電流の方向とアーク電流の方
向が同じ場合にはアーク５はワイヤの方向に引き寄せら
れ、ワイヤ電流の方向とアーク電流の方向が逆の場合に
はアーク５はワイヤから離れるように吹かれる。ワイヤ
電流として交流を用いた時には、ワイヤ電流の方向が変
わるのに対応して、アーク５はオッシレイトする。通常
はアークが一方に偏らない交流を用いることが多い。

ところで一般に、アーク電流が高い程アークは硬直性を
増し、アークの磁気吹きは生じ難くなる。

また、ワイヤ電流が高くなると次第にアークの磁気吹き
が増して行き、溶接作業が困難になっていく。実用でき
なくなる限界は、大まかに言ってワイヤ電流がアーク電
流の１／２程度と言われている。

一方、小電流のＴＩＧアークは母材の溶融量が少ない方
が良い場合に採用される。しかし、ホットワイヤを用い
なくても、アーク電流が小さい時には、アークの硬直性
、指向性が非常に弱いと言う問題がある。この対策とし
て、アークをパルス電流で形成することが知られている
。これはたとえばピーク電流２００Ａ、ベース電流５Ａ
、周波数２０ＫＨｚとし、平均電流５０Ａなどのように
低くすると、２００Ａアークに近いアークの硬直性と指
向性が得られ、かつ５０Ａアークに近い母材溶融量が得
られる。このようなアークを用いて溶着金属を必要とす
る場合には、ワイヤの通電加熱は行わない通常のコール
ドワイヤ添加が行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のようなＴＩＧ溶接にあっては、小電流のＴＩＧア
ークに対してワイヤ加熱電流を通電する時には、アーク
の磁気吹きが強く生じて溶接作業性を著しく損ねるとい
う問題があった。このため、小アーク電流の時には、従
来ホットワイヤ法が採用されることはなく、溶着速度の
遅いコールドワイヤ添加が行われていた。

例えば、５０Ａのような小電流アークでは、磁気吹き防
止の観点からワイヤの通電加熱するにしても、ワイヤ電
流は２５Ａ以下とせざるを得す、このような小電流でワ
イヤを溶融するにはワイヤのエクステンションｅを例え
ば、１５０ｍｍなど極端に長くすることが必要となり、
そうすると高温部分が長くなってワイヤが座屈しやすく
なり、実用に耐えない。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消し、
小電流のＴＩＧアークに対してホットワイヤを添加した
場合でも、アークの磁気吹きが生じないようにすること
が可能なホットワイヤＴＩＧ溶接方法を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、アーク電源のピー
ク値が１００Ａ以上で、その平均電流値がＩＯＡ以上の
パルス電流とし、ワイヤ加熱電流を連続に供給するよう
にしたものである。

〔作用〕

ピーク値に比べて十分に小さな平均電流が通電されるよ
うに設定されたアーク電流にあって、そのパルスのピー
ク期間においては、アークの硬直性が強いため磁気吹き
が抑えられ、ベース期間においてはベース電流が十分に
低いため母材の溶融に影響を与えることがない、したが
って、小電流ＴＩＧアークにホットワイヤを添加しても
アークに磁気吹きを生じさせない。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明におけるアーク電流及び
ワイヤ電流の電流波形図である。

第１図（ａ）に示すように、本発明においてはピーク電
流１ｐのピーク期間（時間幅Ｔｐ）とベース電流ＩＢの
ベース期間（時間幅ＴＢ）を有するパルス電流がアーク
電流として用いられる。

なお、ＩＭは平均電流である。また、ワイヤ電流Ｉｗは
、交流又は直流の電流を連続通電させたものである。

本発明者らは、ピーク電流２５５Ａ、ベース電流５Ａ、
ピーク期間の時間比率１０％、パルス周波数２０ｋＨｚ
、平均電流３０ＡのパルスＴＩＧアークを形成し、直径
１．０ｍｍの軟鋼ワイヤを用い、エクステンシヨン３０
ｍｍとし、ワイヤ電流は７０Ａで約１０ｇ／ｍｉｎのワ
イヤ溶融速度とし、溶接速度１００ｍｍ／ｍｉｎでビー
ドを形成した。この結果、アークの磁気吹きが少なく溶
接作業も良好に保たれていることが確認できた。

本発明者らの検討によれば、ＴＩＧアークはピーク電流
が１００Ａ以上、その平均電流がＩＯＡ以上のパルス電
流とすることにより望ましい結果が得られることが確か
められた。

本実施例は、３０Ａアークにおける母材溶融能力に対し
て溶融金属量が比較的大きい場合であるが、勿論、ワイ
ヤ送給速度を遅くし、ワイヤ電流を低くすると溶着金属
量は任意に低下でき、かつアークの磁気吹きは一層少な
くなる。

従来のホットワイヤＴＩＧ溶接では、溶接進行方向後方
からホットワイヤを挿入していたが、本実施例のような
小アーク電流の場合には、形成される溶融池も小さいの
で、ワイヤを溶接進行方向後方から挿入するのは比較的
困難であり、ワイヤは溶接進行方向前方から挿入する方
が容易であった。

また、パルス電流のパルス周期を長くすると、小電流ア
ークが激しく磁気吹きを受けるベース期間が長くなるの
で消弧しやすくなる。従ってベース期間はできるだけ短
くすることが望ましく、アーク硬直性改善とアーク持続
性の点からパルス周波数としては、２００ｋＨｚ以上で
あることが好ましかった。パルス周波数を高めるほどア
ークの硬直性は強まり、また、１５ｋＨｚ以上になると
パルスアーク音が聞こえなくなるので作業がより容易に
行なえるようになる。

平均アーク電流との兼ね合いから、高いピーク電流とす
るためには低いベース電流を維持することが必要となる
。しかし、アークのベース期間中のワイヤ電流があまり
高くなると磁気吹きも激しくなるので、安定なアークを
得るためにはワイヤ電流の瞬間値の１００Ａ程度までと
することが望ましい。

以上において、ワイヤを直流電流で加熱するホットワイ
ヤＴＩＧ溶接の場合について説明した力（ワイヤに交流
電流を流して加熱することでも同様に適用できることは
言うまでもない。

また、添加ワイヤとして低融点のろう材を用いると、ホ
ットワイヤＴＩＧブレージングが行え、ろう材はジュー
ル加熱によって半溶融状態でアーク形成部に添加される
ので、作業能率が著しく改善される。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、アーク電流のピーク電流
を１００Ａ以上にし、その平均電流を１ＯＡ以上のパル
ス電流としたことにより、薄板溶接を対象とした小電流
平均電流のＴＩＧアーク溶接に対しても高溶着速度が得
られるホットワイヤ法が適用できるようになり、作業能
率が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるアーク電流及びワイヤ電流の電
流波形図、第２図（ａ）、（ｂ）は従来より用いられ、
かつ本発明の適用の対象となるホットワイヤＴＩＧ溶接
装置を示す概略的構成図、第３図（ａ）、（ｂ）は第２
図の装置におけるアーク電流及びワイヤ電流の電流波形
図である。 ■・・・・・・ＴＩＧトーチ、２・・・・・・タングス
テン電極、３・・・・・・母材、４・・・・・・シーク
電源、５・・・・・・アーク、６・・・・・・添加ワイ
ヤ、１０・・・・・・ワイヤ加熱電源。 代理人　弁理士　西　元　勝　− 第１図　　　　第３図 （ａ）　’　　　　　　　　　　　　（ａ）第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アーク用電源に接続されたＴＩＧトーチの電極と
   母材間にアークを形成し、このアーク中にホットワイヤ
   を添加して溶接を行うホットワイヤＴＩＧ溶接方法にお
   いて、ピーク電流が１００Ａ以上で平均電流が１０Ａ以
   上のパルス電流をアーク電流として用い、かつワイヤ加
   熱電流を連続通電にしたことを特徴とするホットワイヤ
   ＴＩＧ溶接方法。
2. （２）前記ワイヤ加熱電流の最大瞬時値を１００Ａ以下
   にすることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   のホットワイヤＴＩＧ溶接方法。
3. （３）前記アーク電流のパルス周期を２００Ｈｚ以上に
   したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   ホットワイヤＴＩＧ溶接方法。