JPH01202372A - 交流パルス片面サブマージアーク溶接法 - 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］ この発明は、溶接電源として交流電源を用い、この交流
電源出力にパルスを重畳する交流パルス片面サブマージ
アーク溶接法に関し、特に溶接裏ビードの安定化に関す
るものである。

［従来の技術］ 第５図は従来の片面サブマージアーク溶接法の一例を示
す説明図である。

図において、被溶接材１の開先内には粒状のフラックス
（図示せず）が堆積され、この粒状フラックス内積には
先行溶接電極２Ａ及び後行溶接電極２Ｂが挿入されてい
る。また、被溶接材１の裏側面には、裏当銅板３により
、例えばフラックスからなる裏当材４が溶接線に沿って
押当てられている。このような配置で被溶接材！と溶接
電極２Ａ、２Ｂとの間に所定の溶接電圧を印加すると、
開先内すなわちフラックス内で溶接電極２Ａ、２Ｂはア
ークを発生し、このアークにより溶接電極２Ａ、２Ｂの
先端部と被溶接材１の一部が溶融して溶融金属となり、
また、裏当材４が溶融して溶融スラグとなる。溶接電極
２Ａ、ｊＢを開先に沿って溶接進行方向Ｚに移動させる
と、溶融金属は順次冷却凝固して溶接ビード（図示せず
）が形成される。その際、溶融スラグが裏当銅板３によ
って下から支持された状態で溶融金属を被覆するので、
裏ビードの表面が美麗に形成されることになる。

従来の片面サブマージアーク溶接法は以上のように構成
され、被溶接材の表側から溶接を施し、被溶接材を反転
することなく裏側に良好な裏ビードを形成できるという
利点を有している。被溶接材の反転が不要なため建屋が
低くてすみ、大型クレーンも不要で設備費が大幅に節約
できるので、特に反転が困難な大型構造物の溶接に適し
、例えば造船所などで広く利用されている。

［発明が解決しようとする課題］ 然しながら従来の片面サブマージアーク溶接法は、溶接
電源の変動の影響を受易く、溶接電源が変動すると発生
するアークも不安定となり、裏ビードの蛇行やアンダー
カット等の欠陥が生じる。

これは特に厚板の場合に顕著であり、板厚が増すにつれ
形成される裏ビードが不安定になる傾向にある。例えば
、板厚３５ｍｍになると裏ビードの蛇行が生じるのが通
例であり、板厚３５ｍｍ程度が従来の片面サブマージア
ーク溶接法の適用限界であった。

この発明の主要な課題は、裏ビードの蛇行やアンダーカ
ットを防止し、厚板に対しても安定な裏ビードを形成し
得る交流パルス片面サブマージアーク溶接法を提案する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る交流パルス片面サブマージアーク溶接法
は、被溶接材の表側から開先に沿って連続的なサブマー
ジアーク溶接を施し、前記被溶接材の裏側に裏ビードを
形成させる片面サブマージアーク溶接を行なうに際し、 溶接電源として交流電源を用いるとともに、この交流電
源出力に０．３〜３Ｈｚの低周波パルスを重畳すること
により上記問題点を解決したものである。

なお、裏ビードを適正な幅で形成するために、設定され
た裏ビード幅を形成しつる溶接電流の前記低周波パルス
の周波数を溶接条件や開先形状などから予め実験的に求
めておき、この実験的に求められたパルス周波数で前記
パルス重畳を行なうとよい。

［作用］ 溶接電流を一定で溶接を行なうと、溶接アークで溶かさ
れた溶融金属は０．５Ｈｚ〜２Ｈｚ程度の振動を行ない
ながら凝固する。このとき溶接アークが変動すると、そ
の影響を受は溶融金属の振動周期に乱れを生ずる。この
溶融金属の振動周波数と同様の周波数の低周波パルス電
流を溶接電流に印加すると、溶接電流が高くなったとぎ
、アークは硬直性が著しく増加して安定したアークにな
る。

従って指向性の良好なアークが得られ、溶融金属の振動
も規則正しくなり、安定したサブマージアーク溶接が行
なえる。

また、このときのパルス周波数は、形成される裏ビード
の幅と良い相関を示すことが判明している。従って、設
定された裏ビード幅を形成しうるパルス周波数を溶接条
件や開先形状などから予め実験的に求めておき、この実
験的に求められた周波数のパルス電流を溶接電流に印加
すると、設定された幅で裏ビードを形成できる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について添付図面を参照して説明
する。

第１図は本発明の実施例に用いる装置構成の一例を示す
ブロック図である。この第１図に基いて本発明の方法原
理を説明すると、先行溶接型８ｉ２Ａと被溶接材１に電
圧・電流を供給する主溶接電源５には交流電源が用いら
れ、その出力側にはパルス用補助電源６が並列に接続さ
れている。このパルス用補助電源６は主溶接電源５の出
力にパルスを重畳させるためのものであり、切換え器７
で規則正しくオン・オフさせることによりパルス電流を
出力し、このパルス電流を主溶接電源５の出力に重畳さ
せる。切換え器７への制御指令はパルス制御器８により
行なわれ、このパルス制御器８は周波数設定器９に設定
された周波数に基き切換え器７へ制御指令を与え、設定
周波数のパルス電流を出力させる。

上記パルス重畳により、先行溶接電極２Ａの発生するア
ークは、高電流〜低電流の時間間隔が規則的になるとと
もに、溶接電流が高くなフたとき、アーク柱が引ぎ締ま
りアークの硬直性、指向性が著しく増加して安定したア
ークが得られ、アークによるキーホールが安定して形成
される。

上記第１図に示した装置によるパルス重畳の一測定例を
第２図に示す。この第２図は上記パルス重畳を行なった
際の先行溶接電流ｒＬとパルス電流の関係を示すグラフ
である。このとぎの溶接条件は、溶接工ｆａ　１３００
　Ａ　（ヘ２１２０　ＯＡ　。

ビーク１４００Ａ）、アーク電圧３６Ｖ、溶接速度６０
０　ｍ　／　ｍ　ｊ　ｎ　、パルス周波数０．５Ｈｚ、
板厚３５ｍｍである。

本発明に従い、上記の条件で溶接を施すと、乱れのない
美麗な裏ビードが形成されることが確かめへれている。

また、この本発明の方法による裏ビードにはアンダーカ
ットも生じないことも確かめられている。

従来法によれば、板厚３５ｍｍになると裏ビートの蛇行
やビード幅の不揃が生じるのが通例であるが、本発明の
方法によれば、板厚３５ｍｍでも安定した裏ビードが形
成される。

なお、出願人の実験によれば、良好な裏ビードを形成し
うるパルス周波数は０．３〜３Ｈｚであるが、好ましく
は以下に説明する適正パルス周波数を用いると一層効果
的である。

出願人の実験によれば、上記パルス重畳により形成され
る裏ビードの幅はパルス周波数と良い相関を示すことが
判明している。その実験例を第３図に示す。

第３図はパルス周波数Ｐ（［Ｈｚ］と裏ビード幅Ｂｂ　
［ｍｍ］及びアーク電圧ｖｄの関係を示すグラフであり
、溶接条件及び重畳パルスは下記の通りである。

溶接条件 先行溶接電流ＩＬ　：１４５０Ａ 後行溶接電流ｆＴ　：　９００Ａ 溶接速度Ｖ：５０ｃｍ／ｓｅｃ 重畳パルス ピークパルス電流ＩＰ　　：　２０ＯＡ平均溶接電流Ｉ
ＡＶ：１３８ＯＡ ピークタイムＴＰ＋ボトムタイムＴ　Ｂ：Ｔ　ｐ　”　
Ｔ　ａまた、この実験を行なった開先形状は第４図の断
面図に示す如く、板厚Ｔ：３５ｍｍ、開先角度５０°、
ルートフェース８ｍｍである。なお、この第３図に示し
た開先における適正な裏ビード幅は１５．５ｍｍ前後で
ある。

ここで第３図を参照すると、１５．５ｍｍ前後の裏ビー
ド幅が得られるパルス周波数は約１．３Ｈｚであること
が解る。従って、設定パルス周波数を約１．３Ｈｚとす
れば適正な幅の裏ビードを形成できることが解る。ここ
では−例として第４図の開先形状による実験例を示した
が、他の開先形状についても適正な裏ビード幅を形成し
うる適正パルス周波数を実験的に求めることができる。

従って、適正パルス周波数を予め実験的に求めておき、
そのパルス周波数で上記パルス重畳を行なえば、安定し
た裏ビードを適正な幅で形成することができる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、溶接電源として交流電
源を用い、この交流電源出力にパルスを重畳することに
より、高電流〜低電流の時間間隔が規則的になり、溶接
アークによるキーホールが安定して形成されるため、欠
陥のない良好な裏ビードが形成できるとともに、片面サ
ブマージアーク溶接法を厚板にも適用可能とするもので
ある。

また、設定された裏ビード幅を形成しうるように、実験
的に求められたパルス周波数で前記パルス重畳を行なう
構成とした場合、安定した裏ビードを適正な幅で形成す
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に使用する装置構成のブロック
図、第２図は先行溶接電流とパルス指令信号の関係を示
すグラフ、第３図はパルス周波数と裏ビード幅との相関
を示すグラフ、第４図は開先の断面図、第５図は従来の
片面サブマージアーク溶接法の説明図である。 図中、１は被溶接材、２Ａ、２Ｂは溶接電極、５は主溶
接電源、６はパルス用補助電源、７は切換え器、８はパ
ルス制御器、９は周波数設定器を示す。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被溶接材の表側から開先に沿って連続的なサブマ
   ージアーク溶接を施し、前記被溶接材の裏側に裏ビード
   を形成させる片面サブマージアーク溶接を行なうに際し
   、溶接電源として交流電源を用いるとともに、この交流
   電源出力に０．３〜３Ｈｚの低周波パルスを重畳するこ
   とを特徴とする交流パルス片面サブマージアーク溶接法
   。
2. （２）設定された裏ビード幅を形成しうる溶接電流の前
   記低周波パルスの周波数を溶接条件や開先形状などから
   予め実験的に求めておき、この実験的に求められたパル
   ス周波数で前記パルス重畳を行なうことを特徴とする請
   求項１記載の交流パルス片面サブマージアーク溶接法。