JPH02299776A - 薄板の溶接方法及びその装置 - 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］ 本発明は薄板の溶接方法及びその装置に係わり、特にア
ーク溶接等によって薄板を溶接する方法及びその装置に
関する。

［従来の技術１ 一般に、厚さ３Ｈ以下の薄板を溶接する時は、Ｔ　Ｉ　
Ｇ溶接等の非消耗式アーク溶接装置が使用されている。

第２図に示すように、従来この種の溶接装置は、被溶接
物なる薄板１に溶接トーチ２を近接させて保持し、これ
を溶接部３に沿って溶接方向Ｆに移動させるようになっ
ている。

溶接トーチ２には、溶接電源４に接続された金Ｍ、電極
（タングステン）５と、その周囲に形成されたガス通路
６とが備えられ、ガス通路６にガスボンベ７からのアル
ゴンガス等の不活性ガス（図中、矢印ａにて示す）を導
くことで、この不活性ガス雰囲気中で、電４！ｉ５と薄
板１との間にアークＡを発生させて、その熱で溶接を行
うようになっている。

この他、溶接トーチ２の移動速度などを適宜制御するた
めの制御装置（図示せず）が備えられている。

「発明が解決しようとする課題］ ところで近来にあっては、作業能率向上等を図るために
、高速にて溶接を行うことが要請されている９通常この
高速溶接は、溶接電源４の溶接電流を大きくすることで
、アーク熱を高め、溶接に要する時間を短縮するように
していた。

しかしながら、大電流化による高速溶接を薄板１に適用
した場合は、溶融された金属が溶接速度に追いつかずに
穴が開いてしまったり（溶断）、エネルギの高いアーク
圧力によって継手部分が折れ曲がるなどの、溶接不良が
生じてしまうという問題があった。

また、従来においては、溶接に伴って生じる変形（歪み
）を抑えるために、薄板１の溶接部３近傍を拘束治具（
図示せず）で拘束するようにしていた。ただし、強い力
で拘束していても、溶接が終了してその拘束を解除した
時に、残留する熱応力によって収縮し、変形が生じてし
まうことが避けられなかった。特に薄板１においては、
自然冷却をしている間に、溶接部３とその周囲の部分と
の温度差によって、縦横の変形が複合された複雑な変形
が生じる傾向があった。

このなめ、近来の高い仕上がり情度が要求される精密溶
接においては、この複雑な変形の矯正に多大な労力と時
間が掛かってしまうという問題があった。

そこで本発明は、上記７１Ｔ情に鑑み、高速で薄板溶接
を行うこと、そしてその溶接に伴う変形を軽減すること
のできる溶接方法及びその装置を提供すべく創案された
ものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の第一は、溶接される薄板に、高温な不活性ガス
を吹き付けて加熱し、その直後に溶接を行うものである
。

また本発明の第二は、この方法を実施するだめの装置で
あって、薄板を溶接する溶接トーチの溶接方向前方に、
高温な不活性ガスを吹き出す加熱ガスノズルを設けたも
のである。

そして上記溶接トーチは、溶接方向後方に位置されて低
温なガスを薄板に吹き付けるための冷却ガスノズルを有
して構成されるのが望ましい。

［作　用］ 上記方法によって、溶接される薄板が先行余熱され、溶
接に要する時間が短縮される。

また上記構成によって、加熱ガスノズルは、溶接される
直前において、高温な不活性ガスを薄板に吹き付けるこ
とで加熱し、溶接トーチによる溶接時間を短縮する。

そして、その溶接トーチが冷却ガスノズルを有した構成
においては、溶接直後において薄板を急冷し、過大な熱
応力の残留を抑制する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を、第１図によって説明する。

まず、本発明に係る薄板の溶接装置の一実施例を、ＴＩ
Ｇ溶接に適用した場合において説明する。

同図において、従来と同様の構成には同一符号を付し、
その説明を省略する。

この溶接装置は、溶接トーチ２の溶接方向Ｆ前方に、高
温な不活性ガスを吹き出す加熱ガスノズル１１が取り付
けられて構成されている。即ち、この加熱ガスノズル１
１は、溶接トーチ２と一体的に移動するようになってい
る。

加熱ガスノズル１１は、その吹出方向が溶接トーチ２と
同じ方向になるように保持されている。

そして、不活性ガスたるアルゴンガスを収容しているガ
スボンベ１２に、ガスパイプ１３を介して接続されて、
アルコンガスを薄板１に吹き付けるようになっている。

ガスパイプ１３の途中には、アルゴンガスを高温に加熱
するための加熱器１４が設けられている。

加熱器１４は、そのガス下流側に設けられてガス温度を
検出する温度センサ１５と、温度センサ１５に接続され
た加熱制御装置１６とによって、アルゴンガスを常時所
定の温度に、例えば５０（１〜６００℃に昇温させるよ
うに形成されている。

また本実施例においては、溶接トーチ２の溶接方向Ｆ後
方に、低温なガスを薄板１に吹き付けるための冷却ガス
ノズル１７が取り付けられている。

この冷却ガスノズル１７は、加熱ガスノズル１１と略同
様に、ガスパイプ１８によってガスボンベ１９と接続さ
れていると共に、冷却器２ｏと、温度センサ２１と、冷
却制御装置２２とが備えられ、所定の温度に冷却された
ガスを、薄板１に向けて吹き出すようになっている。本
実施例にあっては、冷却ガスＧｃとしてアルゴンガスを
用い、冷却温度としては零下２０℃に設定している。

次に本発明に係わる薄板の溶接方法の一実施例を、上記
実施例の作用として説明する。

薄板１を溶接するに際し、ガスボンベ１２のレギュレー
タ（図示せず）を開にして、加熱ガスノズル１１へとア
ルゴンガスを導くと共に、加熱器１１１を作動させて、
このガスを所定温度に加熱する。この加熱温度は、温度
センサ１５及び加熱制御装置１６とによってフィードバ
ック制御される。

一方、冷却ガスノズル１７にも、同様にして所定の低温
に保持された冷却ガスＧｃが導かれる。

この状態で、溶接トーチ２の電極５と薄板１との間にア
ークＡを発生さぜると共に、溶接方向Ｆに移動させつつ
、そのアーク熱で溶接を行う、この溶接される部分は、
その直前において、溶接トーチ２に先行して移動してい
る加熱ガスノズル１１によって余熱されている。

即ち、この薄板１を微視的に見れば、溶接されている位
置Ｑから僅かに溶接方向Ｆ前方に離間した位置Ｐの温度
は、５００〜６００℃の加熱ガスＧ１１によって高温に
されており、速やかに所定の溶接温度（融点）に到達す
る。言い換えると、溶接に要する時間が短縮されること
になる。　　　。

そして位置Ｑからｔａかに溶接方向Ｆ後方に１ｌｉｔ間
した位置Ｒにおいては、冷却ガスノズル１７がら吹き付
けられた冷却ガスＧｃによって直ちに冷却される。即ち
、従来の自然冷却に比べて熱応力の残留が軽減されると
共に、その周囲の部分に熱が伝達されるのを阻む。

このように、溶接トーチ２の溶接方向Ｆ前方に加熱ガス
ノズル１１を設けて、確実に、先行余熱した直後におい
て溶接するようにしたので、溶接に要する時間が短縮さ
れ、溶接電流を大電流化することなく、薄板の高速溶接
を行うことができる。

即ち、溶断等の溶接不良のおそれのない高速溶接が実現
される。

また、溶接トーチ２の溶接方向ド後方に冷却ガスノズル
１７を設けて、溶接後の薄板１の溶接部３を急冷するよ
うにしたので、熱応力の残留が軽減され、複雑な変形が
抑制される。即ち、従来の変形矯正のなめに費やされた
多大な労力と時間の削減が達成される。

そして簡単な構成なので、従来の溶接装置に簡単に適用
でき、極めて実際的で汎用性に富む。

なお、上記実施例にあっては、加熱ガスノズル１１及び
冷却ガスノズル１７を共に別体にて形成し、溶接トーチ
２に収りト［けるようにしたが、溶接トーチ２のガス通
路６を適宜区画することにより、一体的に形成してもよ
い、また溶接装置内の共通ずる構成部分、例えばガスボ
ンベ７．１２゜１９を兼用できるように、ガスの流路を
形成するようにしてらよい。

さらに加熱ガスＧ８については、シールドのための溶接
ガスと同様の理由によって、不活性ガスに限定されるが
、冷却ガスＧｃとしては、不活性ガスに限らず、例えば
炭酸ガス（ＣＯ□）を用いてもよい。

また、本発明をＴ’ｌＧ溶接に適用した場合において例
示したが、他の非消耗式アーク溶接、例えばグラズマア
ーク溶接にも適用できるものである。

その他、本発明の薄板の溶接方法は、レーザビーム溶接
にも適用可能である。この場合、金Ｂ１蒸気を除去する
ために吹きト１けられるアシストガスを、加熱ガスとし
て利用するととも考えられる。

なお、本発明が適用される薄板としては、厚さ３關以下
のものとなるが、特に、ガスを吹き付けるだけで容易に
加熱・冷却される厚さ　１ｍ＋以下のステンレス鋼等に
有用である。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

（１）溶接される薄板に高温な不活性ガスを吹き付けて
加熱し、その直後に溶接を行うので、溶接に要する時間
が短縮され、溶断等の溶接不良のおそれのない高速溶接
が達成される。

（２）まな、溶接トーチの溶接方向前方に、高温な不活
性ガスを吹き出す加熱ガスノズルを設けたので、溶接の
直前に先行余熱ができ、確実に溶接不良のおそれのない
高速溶接が実施できる。

（３）そして、溶接トーチが溶接方向後方に冷却ガスノ
ズルを有した構成においては、さらに、溶接後の熱応力
の残留が軽減され、複雑な変形を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る薄板の溶接方法及びその装置の一
実施例を説明するための構成図、第２図は従来の薄板の
溶接装置を示した構成図である。 図中、１は薄板、２は溶接トーチ、１１は加熱ガスノズ
ル、１７は冷却ガスノズル、Ｆは溶接方向である。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶接される薄板に、高温な不活性ガスを吹き付けて
   加熱し、その直後に溶接を行うことを特徴とする薄板の
   溶接方法。 ２、薄板を溶接する溶接トーチの溶接方向前方に、高温
   な不活性ガスを吹き出す加熱ガスノズルを設けたことを
   特徴とする薄板の溶接装置。 ３、上記溶接トーチが、溶接方向後方に位置されて低温
   なガスを上記薄板に吹き付けるための冷却ガスノズルを
   有した請求項２記載の薄板の溶接装置。