JPH0329515B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフラツシユバツト溶接技術に関するも
のであり、特に、溶接合体されるべき部分の少な
くとも１つの往復又は振動運動が、該部分の主な
移行運動に付加せしめられるフラツシユバツト溶
接法に関する。

〔従来の技術及び問題点〕

接近の方向に平行な付加的な振動運動が被溶接
部分のうちの一方か両方に与えられるフラツシユ
バツト溶接法は、現在広く商業的に利用されてい
る。該方法はストレートフラツシユバツト溶接の
利点（溶接される部材の金属の均一加熱、安定し
た品質）、および抵抗バツト溶接の利点（金属の
低溶融ロス、溶接変圧器の全容量利用可能性）を
与えるものである。この溶接方法における前記固
有の利点は基体の金属の強さに等しい高い機械的
性質を特徴とする溶接接合部を作ることであり、
また、溶接時間を1/2ないし1/3だけ減少させるこ
とが出来るものである。

この溶接の方法（英国特許第1162073号）にお
いては、交流によつて被溶接部分末端を溶融し、
そして同時に該溶接部分を連続的に互に近づけ、
少なくも被溶接部分の一方に振動運動を与え接近
させることができ、それによつて被溶接部分が相
互に近づいたり遠ざかつたりする付加的相対的運
動が達成される。

この付加的振動運動は火花ギヤツプ（間隙）を
変化させるものである。火花間隙のサイズの変化
は溶接回路の抵抗変化をもたらすものである。

被溶接部分が互に遠ざかる時、被溶接部分間の
接触面積が減少しそして抵抗が増加する。一方、
該被溶接部分が互に接近する時は、該接触面積が
増加し抵抗が減少する。

互に相対的に遠ざかる被溶接部分端部におい
て、および、互に相対的に接近する被溶接部分の
端部において、一般的に接触（溶融）部の爆発が
生ずる。飛散した金属の量、熱効率及び溶融速度
は、接触部の爆発の時における溶接電圧の瞬間値
に依存する。また被溶接部分が互に接近する相対
的運動中における比較的大きなサイズの接触部の
爆発の可能性が低いということも指摘しなければ
ならない。本願明細書で“大きなサイズの接触
部”とは溶融に有効な臨界点に近づく領域を有す
る全体の接触部を意味するものである。該接触部
のサイズはその溶融と破壊が更にエネルギーを添
加しないと不可能であるサイズを意味する。

上記英国特許第1162073号に開示された方法は、
上記の点を全く考慮していない。この先行技術方
法を実施する場合、広範囲に変化する溶接電圧の
瞬間値が接触部の抵抗に対応することになり、こ
のことは溶接時間を延長し、また熱効率を低下さ
せるものである。

本発明はその目的としてフラツシユバツト溶接
法を提供することであり、該方法は金属の溶融損
失を減少し、加熱速度を増加し、そしてフラツシ
ユバツト溶接機の生産能力を上げることができる
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、本発明のフラツシユバツト溶接
法によつて達成される。本発明に係るフラツシユ
バツト溶接方法は、所定動作電圧の交流によつて
被溶接部分の端部を溶融合体するに当り、該被溶
接部分を連続的に互に接近させながら、前記接近
方向に平行な振動運動を与え、それによつて該被
溶接部が互に接近し、かつ遠ざかる相対的運動を
生ずる工程を含み、 前記被溶接部分が互に遠ざかる相対的運動段階
において該被溶接部分を互に遠ざける運動の開始
から該振動運動の周期の1/8以上の時間内に溶接
電源電圧を所定動作値の0.7倍ないし０倍の範囲
内に減少させ、そして前記被溶接部分が互に接近
する相対的運動段階において該被溶接部分を接近
させる運動の開始から該振動運動の周期の1/8以
下の時間内に該溶接電源電圧を元の所定動作値に
戻すことを特徴とするものである。

上記目的は本発明の他の方法によつても達成さ
れる。本発明方法は所定動作電圧の交流によつて
被溶接部分の端部を溶融合体するに当り、該被溶
接部分を連続的に互に接近させながら、前記接近
方向に平行な振動運動を与え、それによつて該被
溶接部分が互に接近し、かつ遠ざかる相対的運動
を生ずる工程を含み、 接触部の抵抗が所定の有効接触抵抗値を超えた
時、該溶接電源電圧をその所定動作電圧の0.7倍
ないし０倍の範囲内に減少させることを特徴とす
るフラツシユバツト溶接法である。

本発明では上記所定の有効接触抵抗値とは実験
的に見出される接触抵抗値であつて特定の条件、
材料による。

〔作 用〕

被溶接部分が互に遠ざかる相対的運動の開始
後、予め定められた時間間隔で前記範囲内に溶接
電源電圧（以下溶接電圧）を下げること、及び該
被溶接部分の互に接近する相対的運動の開始後、
予め定められた時間間隔で該電圧を元の所定動作
値に戻すこと、又は接触部抵抗が予め定められた
値を超えた場合、ある期間溶接電圧を下げれば、
比較的小さなサイズ（面積）の接触部の場合は爆
発するかもしれないが、しかし比較的大きな接触
部の場合爆発の可能性を防止できる。従つて、金
属の飛散（回収不能な金属及び熱の損失）がより
少ないだろう。また溶融量も減少する。接触部の
爆発の結果として加熱された金属が飛散させる場
合、金属損失量の減少は熱効率を上昇させるもの
である。被溶接部分の加熱は高速度で行なわれ、
最終的に溶接時間の短縮とバツト溶接機の生産能
力を上昇させる。

〔実施例〕

本発明を、溶接機のプラテンの振動運動のグラ
フである添付図面（第１図）を参照して、下記記
載において詳細に説明する。第１図のグラフにお
いて点Sminは最小の火花間隙に対応するもので
あつて、振動運動周期において、被溶接部分が最
も接近した位置を示すものであり、点Smaxは最
大の火花間隙に対応するものであつて、被溶接部
分が最も遠ざかつた位置を示すものである。

溶接電圧曲線２，２′および３並びに直線部分
３′は下記の振幅又はピーク値を有する溶接電圧
の瞬間値を図解して示すものである。本図面での
溶接電圧の最大動作値をU₂、ある時間での設定
動作値をUmとする。

すなわち、溶接電圧曲線２及び３では溶接電圧
の所定動作値がU₂の場合であり、溶接電圧曲線
２′は電圧がU₂′の場合で、このU₂′は溶接電圧の
所定動作値U₂の0.7倍ないし０倍の範囲内に減少
せしめられた電圧である。また溶接電圧曲線３′
では溶接電圧がカツトされた場合で瞬間電圧が０
である。

火花間隙が振動運動周期における火花間隙曲線
１上の点Sminから点Smax迄増加するので、そ
の点間の接触部の抵抗が上がり、一方接触部の量
と大きさが減少する。

ある瞬間ｔ（特定の溶接部分と溶接電圧に対し
てオシロスコープを用いることによつてかなり正
確に定められる）以後に、火花間隙Ｓとその接触
部の大きさによつては、接触部が爆発することも
ある。金属とその中に蓄積された熱の損失量は爆
発した接触部の大きさに依存する。金属の損失量
は、被溶接部材の互に遠ざかる相対運動の最終時
と、互に接近する相対運動の始めの時に最も大き
い。この時、溶接電圧の低下は加熱金属の損失量
を減少させる手段として作用する。その損失量を
低下させるために、そのピーク値UmがU₂に等し
い（曲線２においてUm＝U₂）溶接電圧は、瞬間
t₂（火花間隙曲線１上の点S₂に対応する）におい
て、小さな接触部のみがこの瞬間t₂において爆発
し得るような値（溶接電圧曲線２′上の点U₂′）に
減少するか、又は完全に消失する（溶接電圧曲線
３）。このとき溶接されている部分が相対的に互
に接近するように動くので、火花間隙が減少し、
低下した電圧（Um＝U₂′）において、比較的小
さな接触部の溶融が発生する。

瞬間t₃時迄に、溶接途上の接触部の面積は、大
きな瞬間電圧がその接触部を確実に溶かすのに要
する程度に増加せしめられた。まさにその瞬間に
電圧を初期値U₂に増加せしめられることが必要
である。

被溶接部分と溶接装置の能力に応じて溶接電圧
をその所定動作値の0.7倍ないし０倍の範囲内に
減少させることが好ましいことが経験的に実証さ
れた。

Um＝U₂の溶接電圧においての溶融過程にある
被溶接部分の加熱が、より高温となるので、変化
した火花間隙値S₂の条件下における接触部の大き
さより大きな接触部においても爆発の可能性があ
る。

溶接電圧を低下させ、又はスイツチを切つた瞬
間における接触部の抵抗値がいく分低下する。な
ぜならば該抵抗値が溶接の開始からの溶接時間に
依存するからであり、従つて予め定められた抵抗
値はその溶接時間の経過に従つて低下する。

このことは、第１図において加熱がより高くな
つたとき、溶接電圧が瞬間t₁において減少すると
いう事実によつて示されている。

上記技術を使用すれば、熱及び金属の損失量を
減少させることにのみよるだけでなく、また接触
部が大きく抵抗が低い場合、高い溶接電圧を印加
することによつても、生産能力を上げることが可
能になる。一方、高電圧下の先行技術溶接法では
加熱の実効的増加は許されない。なぜならばそれ
が比較的大きなサイズの接触部の爆発を引きおこ
すからである。

本発明の寸法の実験テストによつて溶接時間を
20〜30％短縮出来ることがわかつた。

本発明の方法は接触部の抵抗の電流測定なしで
行なうことも可能である。

この場合、火花間隙S₄における接触部の爆発の
可能性が生じたときに、瞬間t₄において、溶接電
圧は所定範囲内に低下する。その範囲は初期動作
値の0.7になる。この時間又は時間間隔t₄は、被
溶接部分の互に遠ざかる相対運動の始めから振動
運動の周期の1/8以上を構成する。火花間隙がS₅
に等しい場合、時間t₅において互に接近する相対
的運動の段階中に電圧はその元の所定動作値に戻
される。動作電圧が比較的大きな接触部を溶融す
るために必要である時、該時間t₅は互に接近する
被溶接部分の相対運動の始めから振動運動の周期
の1/8以下になる。

本発明の方法の具体的実施例を以下に示す。

溶接電圧の低下程度は溶接部分の面積と、溶接
機の能力と、該溶接機の短絡抵抗と、被溶接部分
の材料に依存する。

実験室において径が40mmのオーステナイト鋼の
ロツドを本発明の方法によつて60×10^-6Ωの短絡
抵抗で150KVAの能力の機械を用いて溶接した。
振動運動の周波数は30Hzであつた。溶接電圧は上
記特定の期間すなわち、被溶接部分の互に遠ざか
る相対運動の始めから振動運動の周期の1/8以上
で０にした。溶接時間は、電圧を下げない溶接に
おける10秒に比して、５〜６秒であつた。

レール（8650mm²の溶接面積を有する）を本発明
の方法によつて90×10^-6Ωの短絡抵抗で、且つ振
動運動の周波数を25Hzとして200KVAの溶接機で
溶接した。

溶接電圧を上記特定時間内に元の所定動作値の
0.7倍に低下させた。溶接時間は電圧を下げない
溶接における90秒に比して60秒に短縮できた。溶
接の許容差は６mm減少した。

4000mm²の断面積を有する低炭素鋼パイプを本発
明の方法により80×10^-6Ωの短絡抵抗で振動運動
の周波数を16Hzとして150KVAの溶接機で溶接し
た。

約120×10^-6Ωのオーダーの抵抗値に達したと
き、振動運動の周期において元の所定動作値の
0.4倍に低下させた。溶接時間は、電圧を下げな
い溶接における75秒に比して50秒に短縮できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接機のプラテンの振動運動を示すグ
ラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定動作電圧の交流によつて被溶接部分の端
   部を溶融合体するに当り、該被溶接部分を連続的
   に互に接近させながら、前記接近方向に平行な振
   動運動を与え、それによつて該被溶接部が互に接
   近し、かつ遠ざかる相対的運動を生ずる工程を含
   み、 前記被溶接部分が、互に遠ざかる相対的運動段
   階において、該被溶接部分を互に遠ざける運動の
   開始から該振動運動の周期の1/8以上の時間内に
   溶接電源電圧をその所定動作値の0.7倍ないし０
   倍の範囲内に減少させ、そして前記被溶接部分
   が、互に接近する相対的運動段階において、該被
   溶接部分を接近させる運動の開始から該振動運動
   の周期の1/8以下の時間内に該溶接電源電圧を元
   の所定動作値に戻すことを特徴とするフラツシユ
   バツト溶接法。 ２ 所定動作電圧の交流によつて被溶接部分の端
   部を溶融合体するに当り、該被溶接部分を連続的
   に互に接近させながら、前記接近方向に平行な振
   動運動を与え、 それによつて該被溶接部分が互に接近し、かつ
   遠ざかる相対的運動を生ずる工程を含み、 前記被溶接部分の接触部の抵抗が所定の有効接
   触抵抗値を超えた時、該接触部に印加すべき溶接
   電圧を、前記動作電圧の0.7倍ないし０倍の範囲
   内に減少させることを特徴とするフラツシユバツ
   ト溶接法。