JPH0510188B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、片面溶接、特に船体用鋼板のような
大きな板のサブマージアーク溶接において、均一
な裏ビード幅が得られるようにした裏ビード制御
方法に関するものである。

［従来の技術］ 片面溶接は母材を反転することなく、母材表面
から溶接を行い、良好な裏ビードを出すと同時に
能率的かつ経済的に溶接が行えるために広く利用
されている。

この場合の裏ビードの幅は開先状態により不均
一を生じるため、この不均一を防止するため、裏
ビードが出やすい開先、すなわちギヤツプがあい
ている場合はシールビードを置き標準開先形状に
近付けて溶接する。しかし標準開先形状に合わせ
ることは非常な技倆、熟練を必要とし、さらに例
えば船体用鋼板のように大きな鋼板を片面溶接す
る場合には、裏面を見ることができないため溶接
中の状況を把握することができず、裏ビードの幅
を均一に制御することが困難であるという問題点
があつた。

また、裏ビードの形成を良好に行う方法として
は、例えば、稲垣外２名著「機械工作法3.溶接加
工」第258頁、昭46.7.25、誠文堂新光社発行の文
献にみられるように、母材と裏当銅板間の電圧を
検出し、キーホールの大きさを推定する方法があ
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この従来方法は、TIG溶接によ
りキーホールの大きさによつて裏ビードの形成様
式、つまり裏ビードの形成がキーホール形か、も
しくは熱伝導形かの判定に利用することを目的と
したものであり、裏ビードの幅を均一に制御する
ものではない。また、裏波溶接の良否はキーホー
ルの大小よりもむしろ電流密度の影響が大であ
る。特に、船体用鋼板のような大形鋼板の片面溶
接では大電流、高電流密度のサブマージアーク溶
接が用いられるので、このような大電流、高電流
密度の片面溶接において、均一な裏ビード幅を得
る制御法の開発が望まれる。

そこで、本発明者らはサブマージアーク溶接に
適用できる裏ビード幅の制御方法を得るべく、母
材と裏当銅板間の電圧と裏ビード幅との関係を調
べた結果、所定の範囲では一定の相関があるとの
知見を得たものである。

本発明は、かかる知見に基づいて発明されたも
のであり、サブマージアーク溶接による片面溶接
において裏ビード幅を均一に制御できる方法を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明に係る片
面溶接における裏ビード制御方法は、母材の裏面
にフラツクスを介して裏当材を密着させ母材の表
側よりサブマージアーク溶接を行う片面溶接にお
いて、アークが母材からフラツクスを通して裏当
材にリークするようにキーホールを形成し、該キ
ーホールを通るアークによつて母材と裏当材の間
に生じる電圧を検出し、この検出電圧をあらかじ
め母材と裏当材間の電圧と裏ビード幅の相関関係
から定められた設定値に維持してほぼ一様な幅を
有する裏ビードが形成されるように溶接電流また
はアーク電圧を制御することとしたものである。

［作用］ 第２図に示すように、母材と裏当銅板間の電圧
と裏ビード幅との間には所定範囲で一定の相関が
あることが判明した。したがつて、この電圧を検
出し、それが設定値と一致するように溶接電流ま
たはアーク電圧を制御すれば、サブマージアーク
溶接の片面溶接においてほぼ均一な裏ビード幅が
得られる。

［実施例］ 第１図は単一パスで溶接を終了させるため２電
極を用いたサブマージアーク溶接による片面溶接
法の原理図を示す。図において、１は母材、２は
母材１の裏面に裏当銅板３により密着させたフラ
ツクス、４Ａ，４Ｂは電極、５は溶接電源、６は
母材１と裏当銅板３間の電圧を検出する電圧計で
ある。また、１２は溶接中、母材１に形成される
キーホールである。

図に示した片面溶接において、裏当銅板３と母
材１の間はフラツクス２により電気的に絶縁した
状態で溶接を行うため、溶接開始時には裏当銅板
３と母材１間の電圧は零となつている。溶接開始
後、裏ビードが良好に出ているときは、母材１の
間をもれ出たアーク、すなわちキーホール１２を
通るアークがフラツクス２を通して裏当銅板３に
達し、さらにそのアークプラズマが裏当銅板３に
当たつて第１図の矢印ｄで示すように反射し母材
１の裏面に接触することにより、母材１と裏当銅
板３の間に電圧Ｖが発生する。このとき、キーホ
ール直下のフラツクス２はアーク力によつて排除
される。

そこで、この母材１と裏当銅板３間の電圧Ｖを
電圧計６で測定し、この電圧Ｖと裏ビード幅との
関係を調べた結果を第２図に示す。図に示すよう
に、母材１と裏当銅板３間の電圧Ｖと裏ビード幅
とは所定の範囲で良い相関を示していることが判
明した。第２図から明かなように、裏ビード幅が
10〜20mmの範囲では母材１と裏当銅板３間の検出
電圧Ｖは２〜6Vの間でほぼ比例的に変化する。
この結果、従来片面溶接では行われていなかつた
オンラインでの裏ビード幅の制御が可能になる。
したがつて、キーホール１２が存在する限り、キ
ーホール直下のフラツクスはアーク力によつて排
除されるから、検出値がフラツクスの種類及びそ
の厚さにより左右されることはない。

第３図は本発明に係る裏ビード制御方法を実施
する装置の一実施例を示すブロツク図である。図
において、７は電圧計６で検出した母材１と裏当
銅板３間の電圧Ｖを直流信号に変換する変換器で
ある。この変換器７は溶接電源５として交流電源
を使用した場合には必要であるが、溶接電源５が
直流電源の場合は不要である。変換器７から出力
された電圧信号はフイルタ８によりノイズを除去
されて比較器９に入力する。比較器９に入力した
電圧信号は、第２図に示した母材１と裏当銅板３
間の電圧Ｖと裏ビード幅との相関より、所定の裏
ビード幅に応じてあかじめ設定された基準電圧信
号１０と比較される。比較器９は上記両電圧信号
の偏差信号を積分器１１を介して溶接電源５に出
力する。溶接電源５では入力した偏差信号が零と
なるように溶接電流またはアーク電圧を制御す
る。すなわち母材１と裏当銅板３間の電圧信号と
基準電圧信号１０が常に一致するように制御す
る。

上記したように母材１と裏当銅板３間の電圧Ｖ
が設定値と一致するように溶接電流またはアーク
電圧を制御することにより、その電圧Ｖに対応す
るほぼ一様な幅の裏ビードが得られる。

なお、上記実施例では溶接中、母材１と裏当銅
板３間の電圧Ｖを直接検出する場合を示したが、
電極４Ａと母材１間の電圧すなわちアーク電圧
と、電極４Ａと裏当銅板３間の電圧を測定し、両
電圧間の差を求め、この両電圧の差を一定に制御
しても上記実施例と同様の作用効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、母材と裏当材間
の電圧と裏ビード幅との間に一定の相関が存する
ことを見出したことから、サブマージアーク溶接
の片面溶接において母材と裏当材間の電圧を検出
し、その検出電圧を設定値に一致するよう溶接電
流またはアーク電圧を制御することにより、なん
らの技倆、熟練を要することなくほぼ均一な裏ビ
ード幅が得られる。またこれによりオンラインで
の片面溶接が可能になり高能率の溶接を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は片面溶接方法の原理図、第２図は母材
とフラツクスを介して裏当てした銅板間の電圧
と、裏ビード幅の特性図、第３図は本発明の裏ビ
ード制御方法に使用する実施例装置のブロツク図
である。 １…母材、２…フラツクス、３…銅板、４Ａ，
４Ｂ…電極、５…溶接電源、６…電圧計、７…変
換器、８…フイルタ、９…比較器、１０…基準電
圧信号、１１…積分器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 母材の裏面にフラツクスを介して裏当材を密
   着させて母材の表面よりサブマージアーク溶接を
   行う片面溶接において、 アークが前記母材から前記フラツクスを通して
   前記裏当材にリークするようにキーホールを形成
   し、該キーホールを通るアークによつて前記母材
   と前記裏当材の間に生じる電圧を検出し、この検
   出電圧をあらかじめ前記母材と裏当材間の電圧と
   裏ビード幅の相関関係から定められた設定値に維
   持してほぼ一様な幅を有する裏ビードが形成され
   るように溶接電流またはアーク電圧を制御するこ
   とを特徴とする片面溶接における裏ビード制御方
   法。