JPH0263683A - マグ溶接方法 - 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） 本発明はマグ溶接方法に係り、特に鉄骨、鉄構部品に見
られる短尺で完全溶は込みを要求される突合せ継手の溶
接に適するマグ溶接方法に関する。

（従来の技術及び解決しようとする課題）個々の溶接長
が１００＋ｎ＋ｎ前後程度と短尺であっても、完全溶は
込みを要求される継手の場合には長尺継手の場合と同様
の手順で溶接する必要があり、従来はマグ溶接により片
面側（表面側）から溶接した後、裏面からガウジングを
行い、更にグラインダーによりガウジング時に開先部に
付着したカーボンの除去や裏面側開先の整形を行った後
、裏面側の溶接が行われている。

このような従来の溶接手順では、表面側と裏面側の溶接
作業の間にガウジング工程が入るので溶接工程が中断さ
れるため、同一形状の部品個数が多数ある場合であって
も、溶接用ロボット等による自動溶接化が困難であり、
煩雑な溶接作業を余儀なくされていた。

本発明は、ガウジング工程を要することなく。

完全溶造みの溶接部を得ることができ、しかも溶接用ロ
ボッ１−等による自動溶接が可能な新規なマグ溶接方法
を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、従来のマグ溶接
法では短尺な突合せ継手の溶接に適用した場合に問題点
が生しる原因を究明するべく鋭意研究を重ねた。

まず、開先形状は従来から採用されているに形開先を基
本とするが、このような開先形状で完全溶は込みを得る
には、特に初層のスタート部において、アークスタート
直後から溶は込みが安定するまでの数秒間で溶は込みの
浅い個所が生じ、融合不良欠陥を生じる場合があり、こ
れを改善する必要があることが判明した。

これは、一般にマグ溶接の溶は込みはアーク発生に伴う
アーク熱によると同時に、溶融池内の溶融金属の流動に
よって形成されるため、アーク発生直後から安定した溶
融池が形成されるまでには、溶は込みの浅い個所を生じ
ることが不可避であるためと考えられる。

そこで、このような初層ルー１〜部で発生する融合不良
欠陥を防止するべく、各種の試験、検討を重ねた。その
際、溶接線始終端部のビード整形についても、別途かど
巻き溶接する必要をなくすためにエンドタブ材を使用す
ること、更にエンドタブ材の性能を有効に活用するため
に表面側及び裏面側からの両面溶接とし、且ついずれも
略下向姿勢で溶接すること、ガウジングなしとすること
等を前提とした。

一 その結果、（１）アークスタート時の溶接電流を定常時
電流よりも高電流とする方式、（２）開先形状に工夫を
加えてアークスタート部の溶は込みを向上する方式、の
少なくともいずれかの方式を採用することにより、初期
の目的が達成できることを見い出し、ここに本発明を完
成するに至ったのである。

すなわち、本発明に係るマグ溶接方法は、両面溶接にて
ガウジングなしで完全溶は込みを行うマグ溶接方法にお
いて、少なくともアークスタート端部に耐火物製エンド
タブを使用すると共に、アークスタート時の溶接電流を
定常時電流＋２０〜２００Ａの高電流にすること、及び
／又は、開先形状に関し、アークスタート端部より或る
長さにおいて、ルート間隔を大きくする形状並びにルー
トフェースを小さくする形状のうちの少なくとも一方の
形状を有する開先形状にすることを特徴とするものであ
る。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

前述のように、本発明では、初層スタート部の開先ルー
ト部の融合不良をなくす方法として、耐火物製エンドタ
ブの使用、両面溶接での完全溶は込み、ガウジングなし
を前提とし、以上の条件で以下の方式■、■のいずれか
を採用するものである。

■アークスタート時の溶接電流を定常時電流よりも高電
流にする方式： この方式は短時間の高電流によりスタート部での溶融池
の形成時間の短縮を図るもので、定常時電流よりも２０
〜２００Ａ高い電流値に設定することで良好な結果が得
られる。この時、溶接速度はＯ或いは定常時と同一速度
にすることができる。

通常ならば、高電流にすると、その分譲着量も増加する
ため、ビードの余盛りが過大になり、後続パスでの溶接
に支障を来たすのであるが、本発明ではエンドタブ材を
併用するので、余分な溶着金属がエンドタブ材の中へ流
入して平均化される効果がある。勿論、エンドタブ材は
耐火物製であるので端部ビード形状の整形の効果もある
。

なお、アークスタート時とは、ワイヤ径等々により異な
るが、−船釣にはアークスタート直後から３秒以内、或
いはアークスタート部１０ｍｍ以内を目安とするもので
ある。

■開先形状をアークスタート部の溶は込みを向上する形
状にする方式： この方式は、アークスタート端部より或る長さにおいて
、定常部に比べ、■−１ルート間隔を大きくする形状、
■−２並びにルートフェースを小さくする形状のうちの
少なくとも一方の形状を有する開先形状にする方式であ
る。

まず、前者の方式（■−１）、すなわちルート間隔を定
常部よりも大きくする開先形状の場合は、スタート側の
開先ルート部に若干の面取り加工を施しておくのが好ま
しく、例えば、第１図に示すように、開先ルート部の端
部（端部から約１０ｍｍ程度）にテーパ状加工によって
実質的に１〜ｂ程度のルート間隔を設定し、定常部（端
部から約１０ｍｍ程度以上の距離）では実質的にＯ〜ｌ
ｌｌｌ１１程度のルート間隔になるようにする。ルート
間隔はＯが理想であるが２ｍｍ程度までは許容される。

なお、テーパ状に加工する代わりに階段状に加工しても
良く（第２図参照）、他の形状も可能である。

このように、スタート部のルート間隔を広く設定するこ
とにより、スタート部の溶は込みを向上させることが可
能となる。この点、通常、ルー１−間隔が狭い場合は、
あたかも左右の開先が一体となった単なる溝の場合と路
間等の溶は込みを示すが、ルート間隔が広くなった場合
は、ルートフェースのコーナ一部が各々分離して溶融池
に鋭角状に突き出す状態になるため、コーナ一部の溶融
が促進され、また同時に溶融金属がルート部の隙間に流
入し易くなるため、ルート部の溶は込みを向上できる。

なお、ルート間隔が過大になると（実質的な間隔が約２
ｍ１１１以上の場合）溶菌を生じてしまうので、留意す
る。

一方、後者の方式（■−２）、すなわちルートフェース
を定常部よりも小さくする開先形状の場合は、スタート
側のルートフェースを端部から約１０ｍｍ程度の距離の
間にわたり薄く加工するのが好ましい。この場合、ルー
トフェースの加工寸法（ｆ）は定常部のルートフェース
寸法（ｆ、）に応じてＯｍｍ≦ｆ≦３ｍｍ（但し、ｆｏ
＞ｆ）程度が望ましい（第３図参照）。

勿論、上記方式■と■を併用することもできることは云
うまでもない。

次に、本発明の前記前提条件について説明するる。

本発明のマグ溶接における両面溶接は、完全溶は込みを
行う両面溶接であって、ガウジングは行わず、しかも耐
火物製エンドタブを少なくともアークスタート端部に用
いて行う溶接方法であることが条件である。

従来のマグ溶接における両面溶接では、片面側（表面側
）から溶接した後、裏面からガウジングを行い、更にグ
ラインダーによりガウジング時に開先部に付着したカー
ボンの除去や裏面側開先の整形を行った後、裏面側の溶
接が行われていたが、特に初層のアークスタート部に溶
は込み不良、スラブ巻き込み、融合不良等の溶接欠陥が
発生し易く、ガウジング工程が必須であった。

この点、本発明では、ガウジング工程を省略するために
、完全溶は込みの両面溶接とする。すなわち、第４図に
一例を示すように、表面側の初層（＆１パス）と裏面側
の初層（図示の場合、Ｎｎ　３パス）とがルートフェー
スにてオーバーラツプする累層法によるのである。この
ような累層法を単に採用した場合、表面側の初層には従
来の初層と同様に溶接欠陥が発生することになるが、本
発明では、前記方式の又は■を採用するので、表面側の
初層（Ｎα１パス）スタート部の開先ルート部が完全に
融合され、融合不良に起因する溶接欠陥が防止される。

更に、本発明では、耐火物製エンドタブを使用すること
を条件としている。従来、エンドタブを使用するのは片
面溶接の場合だけであり、両面溶接においてはエンドタ
ブを使用する試みはなされていない。本発明では、前述
の方式■又は■の採用に伴い耐火物製エンドタブの使用
が必須であると共に、耐火物製エンドタブを使用するこ
とによって端部ビード形状の整形の効果も得られる。

なお、上記マグ溶接おいては、従来と同様、シールドガ
スとしてＣＯ２、ＣＯ２＋Ａｒ等の混合ガスを使用し、
ワイヤはソリッドワイヤ又はブラックス入りワイヤを使
用することができ、ワイヤ径も特に制限はない。

溶接姿勢は路下向き姿勢で、下向き姿勢のほが横向き姿
勢も可能であり、アークスタート時にバックステップ又
はウィービングは必要としないので運棒法も簡易である
。また半自動のほか、溶接用ロボット等による自動化が
容易である。

開先形状としては、Ｋ形、Ｊ形やＫ形などを適宜選定で
きる（第５図参照）。通常、Ｋ形開先とするが、更に溶
は込みの安定性を向上させるには両面Ｊ形開先も望まし
い。

耐火物製エン１くタブとしては、種々の材質、寸法形状
（溝の有無を問わない）のものを使用することができる
ことは云うまでもない。

（実施例） 次に本発明の実施例を示す。

去】ｌ帽Ｙ 一対の母材５Ｍ５８を、第６図に示すように、Ｋ形開先
（開先角度６０°）でルート間隔が溶接線の全長にわた
り実質的に０．５ｍｍ以下の継手形状となるように突合
せ、耐火物製エンドタブ材を溶接線両端に配置した。

次いで、第７図に示す累層法により、第１表に示す溶接
条件でマグ溶接を実施した。

大巖孤ス 一対の母材５Ｍ５８を、第８図に示すように、両面Ｊ形
開先でルート間隔が溶接線の全長にわたり実質的に０．
５１１１１１以下の継手形状となるように突合せ、耐火
物製エンドタブ材を溶接線両端に配置した。

次いで、第９図に示す累層法により、第１表に示す溶接
条件でマグ溶接を実施した。

大亀桝Ｊ 一対の母材５Ｍ５８を、第１０図に示す継手形状となる
ように加工し突合せた。継手形状は両面Ｊ形開先であり
、開先ルート部について、表面側の第１パス目アークス
タート端側約１０ｍｍの長さの範囲を約１　ｍｍ／　１
０　ｌｌ１ｍの傾斜度で面取り加工を施した。また耐火
物製エンドタブ材を溶接線両端に配置した。

次いで、第１１図に示す累層法により、第１表に示す溶
接条件でマグ溶接を実施した。

笑族孤± 一対の母材５Ｍ５８を、第１２図に示す継手形状となる
ように加工し突合せた。継手形状はＪ形開先（６０°）
であり、実施例３と同様に、開先ルート部について表面
側の第１パス目アークスタート端側約１０ｍｍの長さの
範囲を約１　、５ｍｍ／　１０ｍｍの傾斜度で面取り加
工を施した。

次いで、第１３図に示す累層法により、第１表に示す溶
接条件でマグ溶接を実施した。

以上の各実施例１〜４において、溶接後、溶接試験（外
観検査、Ｘ線透過試験（ＪＩＳ　　Ｚ　　３１０４）、
衝撃試験及び継手引張試験）を行なった。その結果を第
２表に示す。

第２表より、いずれの場合も溶接欠陥がなく、良好な結
果が得られることが確認された。

（以下余白］ （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、両面からのマグ
溶接のみで完全溶は込みの溶接部を得ることができ、し
かもガウジング工程が省略されるので、溶接所要時間が
短縮されると共に、溶接用ロボット等による自動溶接化
が容易となり、溶接コストの低減と溶接品質の向上、安
定化を図ることができる。特に短尺な溶接継手であるに
も拘わらず、同一形状の部品が多数ある場合の溶接に好
適である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はルート間隔を定常部よりも大きくす
る形状の一例を示す図で、第１図はテーパー状の場合、
第２図は階段状の場合を示し、第３図はルートフェース
を定常部よりも小さくする開先形状の一例を示す説明図
、 第４図は両面開先の完全溶は込みを説明する図。 第５図（ａ）〜（ｃ）は開先形状の一例を示す説明図、
第６図、第８図、第１０図及び第１２図はそれぞれ実施
例に用いた継手形状、寸法（ｍｍ）を示す図で、（ａ）
は側面図、（ｂ）は平面図であり。 第７図、第９図、第１１図及び第１３図はそれぞれ実施
例における累層法を説明する図である。 １．１′・・・母材、２・・・耐火物製エンドタブ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）両面溶接にてガウジングなしで完全溶け込みを行
   うマグ溶接方法において、少なくともアークスタート端
   部に耐火物製エンドタブを使用すると共に、アークスタ
   ート時の溶接電流を定常時電流＋２０〜２００Ａの高電
   流にすることを特徴とするマグ溶接方法。
2. （２）両面溶接にてガウジングなしで完全溶け込みを行
   うマグ溶接方法において、少なくともアークスタート端
   部に耐火物製エンドタブを使用すると共に、開先形状に
   関し、アークスタート端部より或る長さにおいて、ルー
   ト間隔を大きくする形状並びにルートフェースを小さく
   する形状のうちの少なくとも一方の形状を有する開先形
   状にすることを特徴とするマグ溶接方法。
3. （３）両面溶接にてガウジングなしで完全溶け込みを行
   うマグ溶接方法において、少なくともアークスタート端
   部に耐火物製エンドタブを使用すると共に、アークスタ
   ート時の溶接電流を定常時電流＋２０〜２００Ａの高電
   流にし、かつ、開先形状に関し、アークスタート端部よ
   り或る長さにおいて、ルート間隔を大きくする形状並び
   にルートフェースを小さくする形状のうちの少なくとも
   一方の形状を有する開先形状にすることを特徴とするマ
   グ溶接方法。