JPH0318986B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はTIG溶接の高能率化において、特に溶
接速度の増大に伴うTIG溶接のビード終端処理法
に関するものである。

TIG溶接は、第１図に示す如く被溶接材の開先
１０に不活性ガスによる雰囲気２０を形成し、そ
れに包まれた中でタングステン電極２１（以下ト
ーチと云う）よりアーク２２を発生させ、その高
温によつて被溶接材を溶融させと同時に、フイラ
ーワイヤ２３を送給してその開先内に溶け込ま
せ、被溶接材と融合させてビード３を形成させる
ものであるが、その時の溶接電流Ｉ、フイラーワ
イヤの送給速度V_F及びトーチの進行速度V_Tの三
者の関係が溶接の品質に大きな影響を与えるもの
で、従来の方法では溶接の終端部のクレーター処
理において、問題が生じ易かつた。

以下図面によつて従来の技術の一例とその問題
点を説明する。

従来技術によるクレーター処理方法に、第２図
に示すような溶接電流Ｉ、溶接速度（トーチの移
動速度）V_T、フイラーワイヤ送給速度V_Fのシー
ケンスがある。横軸Ｔは時間を示す。Ａは本溶接
域であつて、設定された出力で本溶接が実行され
ていたことを示し、点で溶接停止信号が与えら
れ、ついで予め設定された時間T₁を経過した後
点に至り、アークが消滅し溶接が停止する。

溶接電流Ｉは、本溶接域ＡではI₁（amp）の出
力であるが、点より点までに漸減し、点で
出力０となりアークが消滅する。フイラーワイヤ
送給速度V_Fは、本溶接域ＡでV_F1（cm／min）出
力していたものが、点で溶接停止信号が与えら
れると同時に０となり、フイラーワイヤは送給さ
れなくなる。溶接速度V_Tはで溶接停止信号が
与えられても、本溶接域Ａの時と同じ出力V_T1
（cm／min）でトーチが走行を続け、点で溶接
電流Ｉと共に０となり、停止する。即ち本例の特
徴としては、フイラーワイヤ送給を溶接停止信号
により停止させ、点で形成されていた溶融プー
ルを溶接電流Ｉの減少により徐々に縮少凝固さ
せ、最終的には微少な溶融プールの状態になつた
時に、アークを切り、これによつてクレーター割
れの発生を防ぐことである。さらに点から点
までトーチを走行させることにより、ビード終端
部形状を整えることである。

このように、第２図に示されたシーケンスに従
つてその終端処理をした一実施例のビード形状を
第３図ａ、第３図ｂおよび第３図ｃに示す。第３
図ａは平面図、第３図ｂはａ図のＥ−Ｅ断面図、
第３図ｃはａ図の側面断面図である。図で明らか
なように、この例による固定管１及び２の突合せ
Ｕ型開先１０をTIG溶接にて初層の裏波溶接を行
つた場合のビードの形状は、本溶接域Ａで示す出
力でビード３が裏波９と共に形成されており、
点でフイラーワイヤ送給が停止されると同時に溶
接電流Ｉも漸減を始めるので、溶融プールは時間
T₁の間に徐々に縮小し、点でアーク消滅の時
には微小なクレーター５となり、割れの欠陥は発
生しない。また時間帯T₁の間においてもトーチ
の走行は続いているため、点における溶融金属
は徐々に減少しながら溶接線４方向に引かれてな
だらかな傾斜６を呈することになり、再溶接のビ
ード中継もグラインダー等によつて整形すること
なしに、実施できる。以上が従来の溶接方法であ
るが、このようなクレーター処理方法では出力に
対し限界があり、TIG溶接の能率向上を図るた
め、溶接電流Ｉ及び溶接速度V_Tを増大させた場
合、Ｉが180〜200A以上、V_Tが14〜16cm／min以
上の領域となると次のような問題が発生した。

溶接電流Ｉ、溶接速度V_Tを増加させるに従つ
て、溶融プールは溶接線４方向に長くなり、第３
図ａ、第３図ｂで示したビード終端形状とは異な
つたものとなつた。この状態を第４図ａに示す。
即ち高出力レベルにした場合には、前記第２図の
シーケンスによつて点で溶接停止信号が与えら
れ、溶接電流I₁が徐々に減少するT₁の時間帯にお
いても、溶接速度V_T1は高速のままでトーチが移
動するため、溶融プール形状は溶接線４方向に長
く引かれて長大となり、しかも溶接速度V_T1が大
なるためクレーター５の凝固が急激に行われ、そ
の中央部には割れ７が発生する。さらに、〜
間においては、フイラーワイヤの供給がないた
め、開先１０の先端部のルートフエイス１１は溶
融過多となり、下向き溶接の時は、第４図ｂに示
すようなビードの垂れ１２が発生し、上向き溶接
の時は第４図ｃに示すような裏波に凹み８が発生
する。

従来技術の第２の例としては、第５図に示す方
法である。その特徴とする所は溶接停止信号が
点で与えられるとフイラーワイヤ送給速度V_F1が
徐々に減速され、で停止すること、及びフイラ
ーワイヤの送給が停止した後もしばらく溶接電流
Ｉは本溶接域Ａの電流I₁が維持された後、徐々に
減少し、点に至つてトーチの進行の停止と共に
電流I₁も０となることである。このように溶接終
端部において溶接速度V_Tを一定にしておき、フ
イラーワイヤ送給速度V_Fを徐々に減速させるこ
とで、単位溶接長当りの溶着量を減少させてビー
ド終端部の形状を整える方法であるが、この場
合、フイラーワイヤの溶融プールへの移行形態に
おいて、フイラーワイヤ送給速度が低下するとア
ークにさらされる時間がなくなるため、フイラー
ワイヤ先端部が球状となり、フイラーワイヤから
の離脱が断続し、溶融プールへの移行も断続的な
球滴移行となり、終端部のビード形成に乱れを生
じる。また、溶接速度V_Tが大きな場合は、球滴
移行によるビード形状は移行位置のずれが大きく
なるため、尚一層の乱れを生ずることになる。ま
た、フイラーワイヤ送給速度V_Fが０となつてフ
イラーワイヤの送給が止まつても、しばらく本溶
接域と同じ溶接電流I₁でアークが出ていること
は、溶融過多及びクレーターの助長を招くことに
なる。

以上の如くTIG溶接の能率向上化を図る上で、
ビード終端処理法が技術的に大きな障害となつて
いた。

本発明は上記のような従来の問題点を解決すべ
くなされたもので、その目的は、TIG溶接の高能
率化において、特に溶接速度の増大に伴つて生ず
るビード終端部のクレータ割れおよび終端形状の
不整を発生させないようなTIG溶接のビード終端
処理法を提供するものである。

本発明に係るTIG溶接のビード終端処理法は、
高出力でTIG溶接を実行し、溶接停止の場合、溶
接停止信号が与えられると、溶接電流、フイラー
ワイヤ送給速度、および溶接速度を一旦低出力レ
ベルに落し、その後フイラーワイヤ送給を停止さ
せ、次いで溶接電流を徐々に減少させることを特
徴とするものである。

この方法の要点としては、溶接停止信号を出力
レベルの切替信号により高出力レベル（溶接電流
Ｉ≧180〜200A）から低出力レベル（100≦Ｉ＜
180）へ落とす共に、低出力レベルにおける単位
溶接長さ当りの溶着金属量を高出力レベルにおけ
るものと同一にし、高低両レベルにおいて形成さ
れるビード高さに相違を生じさないように、フイ
ードワイヤ送給速度及び溶接速度を設定すること
である。さらに溶接線４に対し直角方向にトーチ
を往復運動させるオツシレーシヨンを行つて溶接
する場合には、高低両出力レベルの単位溶接長当
りのオツシレーシヨン回数が同様になるように、
低出力レベル時の溶接速度に対してオツシレーシ
ヨンの回数を設定し、低出力レベル時のビード形
状を高出力レベル時のそれと変化させないことで
ある。次に本発明による実施例を第６図に従つて
説明する。本溶接域Ａにおいては高出力レベルの
フイラーワイヤ送給速度V_Fh、溶接電流I_h、溶接
速度V_ThでTIG溶接が行われていたが、溶接の終
端部に達し点で停止信号が与えられると、各出
力は、低出力レベルの溶接電流I、溶接速度
V_T、フイラーワイヤ送給速度V_Fに低下し、
溶接停止信号が与えられた点より点までの時
間帯T₂（通常10秒以下）の間において、低出力レ
ベル溶接を行う。この時のフイラーワイヤ送給速
度V_Fの設定に当ては、溶接電流Ｉ、溶接速度
V_Tの出力レベルが変化しても、ビード形状を変
化させないようにV_Th／V_Th≒V_F／V_Tの関係
を基準として設定する。次に点よりの時間帯
T₁において、溶接電流Iは徐々に減少し、点
で０となりアークを消滅する。溶接速度V_Tは
同じく点より点に至る時間帯T₁の間も走行
を続け、点において停止する。

尚、開先形状によつては、トーチを溶接線４に
対して、直角方向に往復運動するオツシレーシヨ
ンによつて溶接を行うことがあるが、このような
場合、高出力レベル時と低出力レベル時とのビー
ドの表面外観を均一にするためには、第７図に示
されるような点以降の低レベルのオツシレーシ
ヨン回数Nと高出力レベルのオツシレーシヨン
回数N_hとの間でN_h／V_Th≒N／V_Tの関係を
保つように設定することが必要である。

本発明の実施例として、固定管の円周溶接を行
う場合を挙げると、固定管の円周溶接はその溶接
姿勢が逐次変化するので、これに伴い溶接条件が
変化をするようになる。一般にこのような場合は
エンコーダー等を用いた角度検出器や走行装置の
回転数検出器によつて溶接条件の切替えを行うも
のである。又溶接停止信号も円周継手の任意の位
置で与えられるものであるから、ビード終端処理
のための第６図に示す〜の時間帯T₂の低出
力レベル条件も一定のものとは限らない。これの
対策としては、低出力レベル条件を溶接姿勢別に
準備しておき、前述の角度検出器等により溶接停
止信号が与えられた溶接位置を検出し、その位置
に適合する低出力レベル条件を選択して出力させ
れば、どの位置で溶接を停止させても良好なビー
ド終端処理を行うことが出来る。

以上の説明から明らかなように、本発明によつ
て、高出力レベルのTIG溶接のビード終端処理が
可能になつたため、以下のような効果が得られ
た。

(1) TIG溶接の高能率化のために溶接電流、溶接
速度、フイラーワイヤの送給量を自由に選択し
ても、そのビード終端部に欠陥を生じないよう
処理することが出来るようになつた。

(2) 固定管円周継手のTIG溶接を高能率の溶接条
件で行うことが出来るようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図はTIG溶接の模式図、第２図は従来のシ
ーケンス図、第３図ａは従来のビード平面図、第
３図ｂは第３図ａのＥ−Ｅ断面図、第３図ｃは第
３図ａの側面断面図、第４図ａは高出力レベルビ
ード平面図、第４図ｂは高出力レベル下向ビード
側面図、第４図ｃは高出力レベル上向ビード側面
図、第５図は従来のシーケンス図、第６図は本発
明実施例のシーケンス図、第７図はオツシレーシ
ヨン条件図である。 １，２：固定管、３：ビード、４：溶接方向
線、５：クレータ、６：傾斜、７：割れ、８：凹
み、９：裏波、１０：開先、１１：ルートフエー
ス、１２：垂れ、２０：不活性ガス雰囲気、２
１：タングステン電極、２２：アーク、２３：フ
イラーワイヤ、２４：裏波。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高出力レベルでTIG溶接を施行した後、該溶
   接の停止を行なうに際して、溶接停止信号が与え
   られたときに溶接電流を一旦低出力レベルに低下
   させると同時にフイラーワイヤ送給速度および溶
   接速度を前記高出力レベル時における単位長さ当
   りの溶着金属量とほぼ同じ溶着金属量を保持する
   ように一旦低レベルに低下させ、この低出力レベ
   ルでの溶接を所定時間保持したのち、前記フイラ
   ーワイヤの送給を停止させると共に前記溶接電流
   を徐々に減少させることを特徴とするTIG溶接の
   ビード終端処理法。 ２ 溶接進行方向と直交する方向へトーチを往復
   オツシレーシヨン運動させつつ高出力レベルで
   TIG溶接を施行した後、該溶接の停止を行なうに
   際して、溶接停止信号が与えられたときに溶接電
   流を一旦低出力レベルに低下させると同時にフイ
   ラーワイヤ送給速度および溶接速度を前記高出力
   レベル時における単位長さ当りの溶着金属量とほ
   ぼ同じ溶着金属量を保持するように一旦低レベル
   に低下させ、この低下した溶接速度に対する単位
   長さ当りのオツシレーシヨン回数を前記高出力レ
   ベル時の単位長さ当りのオツシレーシヨン回数と
   ほぼ同じになるように設定して前記低出力レベル
   での溶接を所定時間保持したのち、前記フイラー
   ワイヤの送給を停止させると共に前記溶接電流を
   徐々に減少させることを特徴とするTIG溶接のビ
   ード終端処理法。