JPH0324306B2 - - Google Patents
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- JPH0324306B2 JPH0324306B2 JP59221944A JP22194484A JPH0324306B2 JP H0324306 B2 JPH0324306 B2 JP H0324306B2 JP 59221944 A JP59221944 A JP 59221944A JP 22194484 A JP22194484 A JP 22194484A JP H0324306 B2 JPH0324306 B2 JP H0324306B2
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- arc
- gap
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- welding
- melting
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- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 20
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/08—Arrangements or circuits for magnetic control of the arc
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
この発明は磁気駆動アーク溶接における溶接条
件選定方法に関し、簡単で時間のかからない選定
方法を提供することを目的とする。
件選定方法に関し、簡単で時間のかからない選定
方法を提供することを目的とする。
＜従来の技術＞
磁気駆動アーク溶接法は、主としてパイプとパ
イプの接合に用いられる溶接法であり、管端部を
若干のギヤツプをあけて対向させ、この間にアー
クを発生させ該アークを磁気駆動により管周方向
に高速で回転させて、両パイプ端面全面を加熱溶
融させた後圧接する方法である。そのため、良好
な溶接部を得るためには管周方向及び管厚方向の
溶融の均一性が要求される。また対向する両パイ
プの両端部が均一に溶融していることが重要であ
る。
イプの接合に用いられる溶接法であり、管端部を
若干のギヤツプをあけて対向させ、この間にアー
クを発生させ該アークを磁気駆動により管周方向
に高速で回転させて、両パイプ端面全面を加熱溶
融させた後圧接する方法である。そのため、良好
な溶接部を得るためには管周方向及び管厚方向の
溶融の均一性が要求される。また対向する両パイ
プの両端部が均一に溶融していることが重要であ
る。
これら加熱溶融を支配する要因として、パイプ
端部間のギヤツプ、アーク電流及び励磁電流が挙
げられ、これら条件を適正なものに選定しなけれ
ば、良好な溶接は行なえない。そのため磁気駆動
アーク溶接法においては、管径、管肉厚、材質
（磁気特性等）がわかるごとに、上記３つの要因
の条件を選定する必要がある。
端部間のギヤツプ、アーク電流及び励磁電流が挙
げられ、これら条件を適正なものに選定しなけれ
ば、良好な溶接は行なえない。そのため磁気駆動
アーク溶接法においては、管径、管肉厚、材質
（磁気特性等）がわかるごとに、上記３つの要因
の条件を選定する必要がある。
従来この条件選定は、３つの要因について最低
３水準選定し、夫々について条件を組合せ最低で
も３（要素）×３（水準）×３（組合せ）＝27回に実験
を行なう必要があつた。しかも、ここで設定した
水準で良好な結果が得られない場合には新たな水
準を設定して選定を行なわなければならず、多大
な時間と手間がかかつていた。
３水準選定し、夫々について条件を組合せ最低で
も３（要素）×３（水準）×３（組合せ）＝27回に実験
を行なう必要があつた。しかも、ここで設定した
水準で良好な結果が得られない場合には新たな水
準を設定して選定を行なわなければならず、多大
な時間と手間がかかつていた。
また実験計画法によりL8直交配列表を用いる
と８回の実験で済むが、この実験で得られる結果
は良好な条件の組合せの傾向だけであるため、適
正な条件を見出すためには、同様にこの実験を何
度も繰返さなければならなかつた。
と８回の実験で済むが、この実験で得られる結果
は良好な条件の組合せの傾向だけであるため、適
正な条件を見出すためには、同様にこの実験を何
度も繰返さなければならなかつた。
更に上記実験の結果、溶接が良好か否か判定す
るには圧接を行つて、得られる接合部の引張試験
やマクロ試験等を行わなければならず、実験後直
ちに判定を下すことはできない等の欠点があつ
た。
るには圧接を行つて、得られる接合部の引張試験
やマクロ試験等を行わなければならず、実験後直
ちに判定を下すことはできない等の欠点があつ
た。
＜発明の概要＞
本発明は上記した従来技術の欠点を改善するた
めになされたもので、簡単で多大な時間を要せ
ず、しかも溶接の良否の判定を行う必要のない選
定方法を提供しようとするものである。
めになされたもので、簡単で多大な時間を要せ
ず、しかも溶接の良否の判定を行う必要のない選
定方法を提供しようとするものである。
この目的のためには、ギヤツプ、アーク電流、
励磁電流の３因子の溶接現象に及ぼす影響を正確
に把握し、良好な条件を導く方向性と、判定基準
となるような現象を求める必要がある。またこれ
らは被溶接材に左右されるものであつてはなら
ず、普遍性を有するものでなくてはならない。
励磁電流の３因子の溶接現象に及ぼす影響を正確
に把握し、良好な条件を導く方向性と、判定基準
となるような現象を求める必要がある。またこれ
らは被溶接材に左右されるものであつてはなら
ず、普遍性を有するものでなくてはならない。
本発明者らは、このような観点に基づいて種々
実験を重ねた結果、次のような知見を得た。
実験を重ねた結果、次のような知見を得た。
ギヤツプ：
ギヤツプは管周、管厚方向の溶融の均一性に
大きな影響を与えギヤツプが大きい方が均一性
が良くなることを発見した。これはギヤツプが
大きくなるほどアークが長くなり、励磁電流に
より形成される磁界から受ける力が大きくなる
ため、アークの回転数が大きくなり、その結果
溶融が均一化されると考えられる。
大きな影響を与えギヤツプが大きい方が均一性
が良くなることを発見した。これはギヤツプが
大きくなるほどアークが長くなり、励磁電流に
より形成される磁界から受ける力が大きくなる
ため、アークの回転数が大きくなり、その結果
溶融が均一化されると考えられる。
ギヤツプを小から大へと変化させ、そのアー
ク電圧波形を観察すると、溶融が均一な時はア
ーク電圧も規則的であり、不均一な時は波形も
不規則となることを知得した。またこの時スパ
ツタの形態も溶融均一な時シヤワー状となり、
不均一な時小粒状となる。
ク電圧波形を観察すると、溶融が均一な時はア
ーク電圧も規則的であり、不均一な時は波形も
不規則となることを知得した。またこの時スパ
ツタの形態も溶融均一な時シヤワー状となり、
不均一な時小粒状となる。
第１図はこの様子を示すもので、ギヤツプ
2.2mm(a)と3.8mm(b)の場合につき、電圧波形イと
溶融終了後の管周方向のギヤツプ値変化ロ及び
スパツタ形態ハを示すものである。ギヤツプ値
変化は管周方向時計回りの時計文字盤表示を位
置表示として示している。
2.2mm(a)と3.8mm(b)の場合につき、電圧波形イと
溶融終了後の管周方向のギヤツプ値変化ロ及び
スパツタ形態ハを示すものである。ギヤツプ値
変化は管周方向時計回りの時計文字盤表示を位
置表示として示している。
ロに示されるように、アーク電圧波形イの波
形が不規則な(a)では、９時近傍位置で溶融し過
ぎとなつており、全体に不均一となつている。
形が不規則な(a)では、９時近傍位置で溶融し過
ぎとなつており、全体に不均一となつている。
一方波形が規則的な(b)では、ロのグラフに示
すように酸化物の付着による突起がみられるも
のの、全体に均一な溶融が得られている。
すように酸化物の付着による突起がみられるも
のの、全体に均一な溶融が得られている。
アーク電流：
磁気駆動アーク溶接においては、溶融後圧接
を行うため、管軸方向の温度勾配が重要な要素
となる。温度勾配がゆるやかなほど変形能が大
きく、そのため圧接時にバリの押し出しが大き
くなり、加えて溶融の不均一により生じた凹凸
をカバーする効果がある。
を行うため、管軸方向の温度勾配が重要な要素
となる。温度勾配がゆるやかなほど変形能が大
きく、そのため圧接時にバリの押し出しが大き
くなり、加えて溶融の不均一により生じた凹凸
をカバーする効果がある。
そのため管軸方向の温度勾配はゆるやかなほ
ど好ましいが、アーク電流が低いほど温度勾配
が緩やかになることがわかつた。
ど好ましいが、アーク電流が低いほど温度勾配
が緩やかになることがわかつた。
第２図はアーク電流1900Aと2400Aの場合の
溶接部の３時と９時の位置の断面を示すもの
で、アーク電流の少ない方が温度勾配が小さ
く、そのためバリ断面積S1＋S2が大きく、また
管長の縮少L1−L2も大きいことがわかる。
溶接部の３時と９時の位置の断面を示すもの
で、アーク電流の少ない方が温度勾配が小さ
く、そのためバリ断面積S1＋S2が大きく、また
管長の縮少L1−L2も大きいことがわかる。
このようにアーク電流は小さいほうが、良好
な溶接が行えるが、小さ過ぎるとアークを形成
維持できなくなり、アーク消失現象が生じる。
な溶接が行えるが、小さ過ぎるとアークを形成
維持できなくなり、アーク消失現象が生じる。
第３図にアーク電流によるアーク消失の状態
を示す。アーク消失は励磁電流によつても若干
影響を受けるが、アーク電流により大きく支配
されていることがわかる。
を示す。アーク消失は励磁電流によつても若干
影響を受けるが、アーク電流により大きく支配
されていることがわかる。
したがつてアーク電流については、アーク消
失を選定の判断基準として採用することが可能
であり、アークが消失しない限り小さい電流と
するのが好ましい。
失を選定の判断基準として採用することが可能
であり、アークが消失しない限り小さい電流と
するのが好ましい。
励磁電流：
励磁電流を大きくすると、アークの回転が速
くなるため、管周方向の溶融の均一性が向上す
る。第４図に励磁電流600Aと900Aの場合の温
度推移を示す。900Aの場合、各位置の温度に
バラツキのないことがわかる。
くなるため、管周方向の溶融の均一性が向上す
る。第４図に励磁電流600Aと900Aの場合の温
度推移を示す。900Aの場合、各位置の温度に
バラツキのないことがわかる。
しかし、本発明者らの研究によれば、励磁電
流の増大は陽極側のパイプと陰極側のパイプの
溶融のバランスを悪くすることが明らかとなつ
ている。
流の増大は陽極側のパイプと陰極側のパイプの
溶融のバランスを悪くすることが明らかとなつ
ている。
第５図は励磁電流600A、900A、1800Aの場
合についてのパイプ端部平均温度を示すもので
ある。平均温度は、管端より軸方向１mmの位置
において、０時、６時、９時の４点での温度を
平均したものである。
合についてのパイプ端部平均温度を示すもので
ある。平均温度は、管端より軸方向１mmの位置
において、０時、６時、９時の４点での温度を
平均したものである。
900Aの場合、陽極と陰極の温度バランスが
良く、600A、1800Aの場合は共にバランスが
悪くなつていることがわかる。第６図はこの溶
接部の写真であり、600Aでは陽極側、1800A
では陰極側の溶融が進んでいることがわかる
（写真中白くみえる部分が溶融部分）。
良く、600A、1800Aの場合は共にバランスが
悪くなつていることがわかる。第６図はこの溶
接部の写真であり、600Aでは陽極側、1800A
では陰極側の溶融が進んでいることがわかる
（写真中白くみえる部分が溶融部分）。
以上の知見から、励磁電流には或る最適範囲
が存在し、この範囲を適確に選定する必要があ
るといえる。そのために本発明者らはスパツタ
発生時間をその基準として用いることができる
ことを見出した。
が存在し、この範囲を適確に選定する必要があ
るといえる。そのために本発明者らはスパツタ
発生時間をその基準として用いることができる
ことを見出した。
第７図は第４図乃至第６図と同じ条件でスパツ
タ発生時刻をみたものである。上記実験で最も良
好な結果が得られた900Aにおいて、スパツタ発
生が最も遅れていることがわかる。これは適正な
励磁電流の場合、管周方向の溶融の均一性も良
く、また陽極と陰極の溶融バランスも良いため、
溶融開始時刻が最も遅くなり、このためスパツタ
発生も遅くなるためと考えられる。
タ発生時刻をみたものである。上記実験で最も良
好な結果が得られた900Aにおいて、スパツタ発
生が最も遅れていることがわかる。これは適正な
励磁電流の場合、管周方向の溶融の均一性も良
く、また陽極と陰極の溶融バランスも良いため、
溶融開始時刻が最も遅くなり、このためスパツタ
発生も遅くなるためと考えられる。
本発明は上記した知見に基づくもので、ギヤツ
プ、アーク電流、励磁電流の順に上述した基準に
基づいて順次条件選定を行うものである。
プ、アーク電流、励磁電流の順に上述した基準に
基づいて順次条件選定を行うものである。
以下本発明の手順を第８図の流れ図により説明
する。
する。
まず試験パイプのギヤツプ値を小から大へ種々
変えて溶接を行い、この時の溶接後期のアーク電
圧波形を測定し、ギヤツプと波形との関係を求め
る。ギヤツプ値が小から大になる過程で、該アー
ク電圧波形が不規則的なものから規則的なものに
かわるから、この点におけるギヤツプ値を最適値
として選定する。
変えて溶接を行い、この時の溶接後期のアーク電
圧波形を測定し、ギヤツプと波形との関係を求め
る。ギヤツプ値が小から大になる過程で、該アー
ク電圧波形が不規則的なものから規則的なものに
かわるから、この点におけるギヤツプ値を最適値
として選定する。
なお、始めから電圧波形が規則的な場合は、そ
の条件が過剰な場合も考えられるので不規則性を
もつようになるまでギヤツプを減少する。また、
ギヤツプ値を適当な装置を用いて連続的に変化さ
せ、アーク電圧波形の変化を連続的に観察するこ
とも可能である。
の条件が過剰な場合も考えられるので不規則性を
もつようになるまでギヤツプを減少する。また、
ギヤツプ値を適当な装置を用いて連続的に変化さ
せ、アーク電圧波形の変化を連続的に観察するこ
とも可能である。
このようにアーク電圧波形が不規則性から規則
性へ大きく変つた時のギヤツプ値を選定し、以下
の要因を決定するに際しこの値を固定する。
性へ大きく変つた時のギヤツプ値を選定し、以下
の要因を決定するに際しこの値を固定する。
次に該選定したギヤツプ値においてアーク電流
を種々変化させ、アーク消失現象の発生する限界
のアーク電流値を求め、この値より若干大きい
（100A程度）電流値を適正なアーク電流として選
定し固定する。
を種々変化させ、アーク消失現象の発生する限界
のアーク電流値を求め、この値より若干大きい
（100A程度）電流値を適正なアーク電流として選
定し固定する。
そして、前記ギヤツプ値及び電流値において励
磁電流を種々増減し、スパツタ発生開始時間を測
定し、アーク発生からスパツタ発生まで最長時間
となる励磁電流を適正値として選定し固定する。
磁電流を種々増減し、スパツタ発生開始時間を測
定し、アーク発生からスパツタ発生まで最長時間
となる励磁電流を適正値として選定し固定する。
以上の手順により、ギヤツプ、アーク電流及び
励磁電流の３因子の適正条件を少ない実験回数で
選定できる。また溶融状態の良否を圧接を行うこ
となく、直ちに判定できる。更に上記方法を適当
な装置により自動化することも可能で、連続的に
管径・管厚が変わるような場合にも、これに適切
に対応することが可能である。
励磁電流の３因子の適正条件を少ない実験回数で
選定できる。また溶融状態の良否を圧接を行うこ
となく、直ちに判定できる。更に上記方法を適当
な装置により自動化することも可能で、連続的に
管径・管厚が変わるような場合にも、これに適切
に対応することが可能である。
＜発明の効果＞
以上説明したように本発明法では、各因子と溶
接現象の関係明確にし、しかも条件の判定基準と
なる現象を特定しているため、従来の試行錯誤的
な選定方法に比較して大幅に実験回数を減少する
ことができる。しかも判定基準を明確化したた
め、最適値を求めることが可能である。更に溶融
実験だけ行えば良く、圧接及び接合部の品質検査
を行う必要がない等の効果がある。
接現象の関係明確にし、しかも条件の判定基準と
なる現象を特定しているため、従来の試行錯誤的
な選定方法に比較して大幅に実験回数を減少する
ことができる。しかも判定基準を明確化したた
め、最適値を求めることが可能である。更に溶融
実験だけ行えば良く、圧接及び接合部の品質検査
を行う必要がない等の効果がある。
第１図はギヤツプとアーク電圧波形の関係の説
明図、第１−Ａ図は測定位置の説明図、第２図は
アーク電流による溶接部の金属組織写真、第２−
Ａ図は測定位置の説明図、第２−Ｂ図はS1，S2，
L1，L2の説明図、第３図はアーク消失現象とア
ーク電流の関係を示すグラフ、第４図は励磁電流
と管周方向溶融状態の関係を示すグラフ、第５図
は励磁電流と陽・陰極の溶融状態との関係を示す
グラフ、第６図は陽・陰極の溶融状態を示す金属
組織写真、第７図は励磁電流とスパツタ発生開始
時刻との関係を示すグラフ、第８図は本発明方法
の手順を示す流れ図である。
明図、第１−Ａ図は測定位置の説明図、第２図は
アーク電流による溶接部の金属組織写真、第２−
Ａ図は測定位置の説明図、第２−Ｂ図はS1，S2，
L1，L2の説明図、第３図はアーク消失現象とア
ーク電流の関係を示すグラフ、第４図は励磁電流
と管周方向溶融状態の関係を示すグラフ、第５図
は励磁電流と陽・陰極の溶融状態との関係を示す
グラフ、第６図は陽・陰極の溶融状態を示す金属
組織写真、第７図は励磁電流とスパツタ発生開始
時刻との関係を示すグラフ、第８図は本発明方法
の手順を示す流れ図である。
Claims (1)
- １ 被溶接体間のギヤツプを溶接後期の電圧波形
が規則的な波形となる距離に選定し、次に該選定
ギヤツプにおいてアークが消失しない最下限のア
ーク電流値を選定し、更に該選定ギヤツプ及び該
アーク電流値においてアーク発生からスパツタ発
生開始時間が最長となる励磁電流を選定すること
を特徴とする磁気駆動アーク溶接における溶接条
件選定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59221944A JPS61103678A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 磁気駆動ア−ク溶接における溶接条件選定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59221944A JPS61103678A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 磁気駆動ア−ク溶接における溶接条件選定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61103678A JPS61103678A (ja) | 1986-05-22 |
| JPH0324306B2 true JPH0324306B2 (ja) | 1991-04-02 |
Family
ID=16774598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59221944A Granted JPS61103678A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 磁気駆動ア−ク溶接における溶接条件選定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61103678A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4043133A1 (en) | 2021-02-10 | 2022-08-17 | Tungaloy Corporation | Cutting insert and cutting tool including same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5232851A (en) * | 1975-09-10 | 1977-03-12 | Hitachi Ltd | Post for soldering |
-
1984
- 1984-10-24 JP JP59221944A patent/JPS61103678A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5232851A (en) * | 1975-09-10 | 1977-03-12 | Hitachi Ltd | Post for soldering |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4043133A1 (en) | 2021-02-10 | 2022-08-17 | Tungaloy Corporation | Cutting insert and cutting tool including same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61103678A (ja) | 1986-05-22 |
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