JPH0510190B2 - - Google Patents
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- JPH0510190B2 JPH0510190B2 JP60219143A JP21914385A JPH0510190B2 JP H0510190 B2 JPH0510190 B2 JP H0510190B2 JP 60219143 A JP60219143 A JP 60219143A JP 21914385 A JP21914385 A JP 21914385A JP H0510190 B2 JPH0510190 B2 JP H0510190B2
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Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は金属材料のパルステイグ溶接法に関す
る。更に詳しくは金属材料のパルステイグ溶接に
おいて、平均電流としては極めて小電流値であり
ながら十分な溶込みが得られ、かつ溶接部の冷却
速度が極めて大きく、また溶接部の結晶粒子が全
域に亘つて微細である溶接法に関する。 従来技術 従来のパルステイグ溶接法においては、通常、
第１図に示すように、波形の溶接電流を用い、ベ
ース電流値とピーク電流値の比が通常２〜３の範
囲で、電流を脈動させ、溶接ビード形状の改良、
溶込みの安定化等をはかつている。 一般にアーク溶接部の組織は粗大化する。これ
は溶接アークにより母板が過熱され結晶粒が粗大
化することと、凝固する溶接金属粒もその粗大粒
を種として成長し粗大粒となることによる。従つ
て、溶接部組織を微細化するためには、母板の過
熱を防ぐ必要がある。 従来のパルステイグ溶接法では、溶接表層部等
の一部分については組織の微細化は可能である
が、溶接部全域に亘つての微細化は困難であつ
た。 発明の目的 本発明は従来のパルステイグ溶接法における欠
点を解消せんとするものであり、その目的は小電
流で十分な溶込みが得られ、かつ溶接部の冷却速
度が速いと共に溶接部の結晶粒子が全域に亘つて
微細である溶接法を提供するにある。 発明の構成 本発明者は前記目的を達成すべく鋭意研究の結
果、パルステイグ溶接において、十分な溶込みを
確保するために、極めて大きなピーク電流を短時
間に発生させ、そのアーク力で母板を溶削し、し
かる後、極めて小さなベース電流で母板および溶
加材の溶融状態を維持し、かつ次のピーク電流ま
での間のアーク安定保持をはかれば母板の過熱を
防止することができ、これにより溶接部全域に亘
つて組織微細化が達成することが可能であること
を究明し得た。この知見に基いて本発明を完成し
た。 本発明の要旨は、 パルステイグ溶接において、ピーク電流値／ベ
ース電流値の比を10以上とし、平均電流値が
100A以下の小電流を用い、かつ溶融池の共振周
波数領域（20〜50Hz未満）を除くパルス周波数を
用いて溶接することを特徴とする金属材料のパル
ステイグ溶接法にある。 本発明におけるピーク電流値／ベース電流値の
比が10未満であると、本発明の効果である十分な
溶込みを確保し、かつ結晶粒粗大化を防止するこ
とが困難となるので、10以上であることが必要で
ある。 また、平均電流値が100Aを超えると、従来法
のパルス溶接と類似の結果しか得られないので、
100A以下であることが必要である。 ベース電流は安定したアークを持続するために
は、その値が5A以上であることが好ましく、ま
た、20Aを超えると結晶粒が粗大化するので、５
〜20Aであることが適当である。 ピーク電流は300A未満であると、深溶込みが
達成し難いので300A以上であることが好ましく、
その上限は平均電流値を100A以下に保つことと、
ベース電流時間／ピーク電流時間比が８〜20程度
であることにより定まる値で、およそ500A程度
までとすることが好ましい。 ベース電流時間／ピーク電流時間比は８〜12程
度とすることが適当である。この値は小電流溶接
の特長を具備することおよび溶接現象の安定維持
する点から定まる。 パルス周波数は、１〜５Hzの領域とともに、溶
融池の共振周波数領域の20〜50Hz未満を除く周波
数とする。 次に本発明の溶接法を図面によつて詳述する。 オーステナイトステンレス鋼を用いた第２図に
おいて、平均電流値50Aの小電流条件下で、パル
ス周波数とベース電流値を変化させて溶込みおよ
び溶接ビード性状を調べると、ベース電流値が
20Aを超えると（換言すれば、ピーク電流値が
320Aにならない場合）には深溶込み現象が減少
し、浅い溶込みとなつてしまう（領域）。 領域のパルス周波数が１〜５Hzの領域におい
ては、アークにより溶削された部分に溶融金属が
なじみえないで、所謂トンネル状の不整ビードを
生ずる。 領域においては、パルス周波数が溶融金属の
共振周波数とほぼ等しくなるために、縄の目状の
不整ビードが生ずる。 これに対し、領域で示した範囲では、320〜
410Aのピーク電流によるアーク力で深く溶削さ
れ、その後を溶融金属が埋めていく深溶込み正常
ビードとなる。 炭素鋼、低合金鋼のようなフエライト鋼におい
ても、第３図に示すような領域図を求めることが
でき、第２図とほぼ同様な溶込みおよびビード性
状が認められる。 一方、これら各領域における溶融部の組織微細
化の程度を、母板のアークによる熱影響部（以下
HAZと記す）のオーステナイト結晶粒径により
測定すると、第２図のオーステナイトステンレス
鋼においては約70μm（母板の粒径約70μm）、第３
図のフエライト鋼においては約60μm（母板の粒径
約30μm）であり、全領域にわたり母板の結晶粒
径と殆んど変わらないか、または数倍程度の粗粒
化で留まる微細な組織である。 第２図において不整ビードが発生する領域お
よび領域において、磁気撹拌を利用して正常ビ
ードに復元させることを試みた。第４図は、その
作用を示したものであつて、図中の符号は、
各々、次のものを示している。 ａ：溶接トーチ、 ｂ：タングステン電極、 ｃ：不活性ガス、 ｄ：磁束、 ｅ：溶接電流、 ｆ：溶融池、 ｇ：磁束発生コイル、 ｈ：交番磁場発生電源、 ｉ：ローレンツ力。 そして、この第４図に示す例のように、母板面
に沿つて流れる溶接電流ｅに直交するように、磁
束ｄを作用させると、その相互作用によりローレ
ンツ力ｉが働き、第４図の矢印で示す方向に溶融
金属の回転運動が生ずる。交番磁場を作用させる
と、それに応じて回転方向が逆転し、効果的な撹
拌が可能となる。このような方法を不整ビードが
発生する領域に適用したところ、領域でみられ
たトルネル状不整ビードは解消し、正常ビードが
得られた。しかし、領域にみられた縄の目状不
整ビードには殆んど影響を及ぼさなかつた。領域
の深溶込み・細粒ビードにおいて磁気撹拌を重
畳すると、若干溶込みが増加する傾向が認められ
る以外は影響が少なかつた。 第３図における不整ビード発生領域に対する磁
気撹拌の効果は第２図におけると同様であつた。 以上の結果から、本発明によるパルステイグ溶
接においては、磁気撹拌を併用すると不整ビード
発生域を縮小し、かつ溶込みを向上させるのに有
効であることがわかる。 この交番磁場における強さは0.02〜0.05Tであ
ることが好ましい。0.02T未満では有効でなく、
0.05Tを超えるとテイグアークの安定性が阻害さ
れる。また、その周波数は0.25〜２Hzであること
が好ましい。0.25Hz未満では撹拌効果が少なく、
２Hzを超えると溶融金属が追随して動くことがで
きなくなる。 実施例 １ オーステナイト鋼SUS310S鋼４mm厚の板を用
いて、従来のテイグ、パルステイグ、本発明のパ
ルステイグの各溶接法を行い、その溶込み深さお
よび溶接部の冷却状況を測定した。表１に各溶接
法の溶接条件を示し、表２に溶込み深さおよび冷
却状況の測定結果を示す。溶接速度は６cm／mmと
一定にした。
る。更に詳しくは金属材料のパルステイグ溶接に
おいて、平均電流としては極めて小電流値であり
ながら十分な溶込みが得られ、かつ溶接部の冷却
速度が極めて大きく、また溶接部の結晶粒子が全
域に亘つて微細である溶接法に関する。 従来技術 従来のパルステイグ溶接法においては、通常、
第１図に示すように、波形の溶接電流を用い、ベ
ース電流値とピーク電流値の比が通常２〜３の範
囲で、電流を脈動させ、溶接ビード形状の改良、
溶込みの安定化等をはかつている。 一般にアーク溶接部の組織は粗大化する。これ
は溶接アークにより母板が過熱され結晶粒が粗大
化することと、凝固する溶接金属粒もその粗大粒
を種として成長し粗大粒となることによる。従つ
て、溶接部組織を微細化するためには、母板の過
熱を防ぐ必要がある。 従来のパルステイグ溶接法では、溶接表層部等
の一部分については組織の微細化は可能である
が、溶接部全域に亘つての微細化は困難であつ
た。 発明の目的 本発明は従来のパルステイグ溶接法における欠
点を解消せんとするものであり、その目的は小電
流で十分な溶込みが得られ、かつ溶接部の冷却速
度が速いと共に溶接部の結晶粒子が全域に亘つて
微細である溶接法を提供するにある。 発明の構成 本発明者は前記目的を達成すべく鋭意研究の結
果、パルステイグ溶接において、十分な溶込みを
確保するために、極めて大きなピーク電流を短時
間に発生させ、そのアーク力で母板を溶削し、し
かる後、極めて小さなベース電流で母板および溶
加材の溶融状態を維持し、かつ次のピーク電流ま
での間のアーク安定保持をはかれば母板の過熱を
防止することができ、これにより溶接部全域に亘
つて組織微細化が達成することが可能であること
を究明し得た。この知見に基いて本発明を完成し
た。 本発明の要旨は、 パルステイグ溶接において、ピーク電流値／ベ
ース電流値の比を10以上とし、平均電流値が
100A以下の小電流を用い、かつ溶融池の共振周
波数領域（20〜50Hz未満）を除くパルス周波数を
用いて溶接することを特徴とする金属材料のパル
ステイグ溶接法にある。 本発明におけるピーク電流値／ベース電流値の
比が10未満であると、本発明の効果である十分な
溶込みを確保し、かつ結晶粒粗大化を防止するこ
とが困難となるので、10以上であることが必要で
ある。 また、平均電流値が100Aを超えると、従来法
のパルス溶接と類似の結果しか得られないので、
100A以下であることが必要である。 ベース電流は安定したアークを持続するために
は、その値が5A以上であることが好ましく、ま
た、20Aを超えると結晶粒が粗大化するので、５
〜20Aであることが適当である。 ピーク電流は300A未満であると、深溶込みが
達成し難いので300A以上であることが好ましく、
その上限は平均電流値を100A以下に保つことと、
ベース電流時間／ピーク電流時間比が８〜20程度
であることにより定まる値で、およそ500A程度
までとすることが好ましい。 ベース電流時間／ピーク電流時間比は８〜12程
度とすることが適当である。この値は小電流溶接
の特長を具備することおよび溶接現象の安定維持
する点から定まる。 パルス周波数は、１〜５Hzの領域とともに、溶
融池の共振周波数領域の20〜50Hz未満を除く周波
数とする。 次に本発明の溶接法を図面によつて詳述する。 オーステナイトステンレス鋼を用いた第２図に
おいて、平均電流値50Aの小電流条件下で、パル
ス周波数とベース電流値を変化させて溶込みおよ
び溶接ビード性状を調べると、ベース電流値が
20Aを超えると（換言すれば、ピーク電流値が
320Aにならない場合）には深溶込み現象が減少
し、浅い溶込みとなつてしまう（領域）。 領域のパルス周波数が１〜５Hzの領域におい
ては、アークにより溶削された部分に溶融金属が
なじみえないで、所謂トンネル状の不整ビードを
生ずる。 領域においては、パルス周波数が溶融金属の
共振周波数とほぼ等しくなるために、縄の目状の
不整ビードが生ずる。 これに対し、領域で示した範囲では、320〜
410Aのピーク電流によるアーク力で深く溶削さ
れ、その後を溶融金属が埋めていく深溶込み正常
ビードとなる。 炭素鋼、低合金鋼のようなフエライト鋼におい
ても、第３図に示すような領域図を求めることが
でき、第２図とほぼ同様な溶込みおよびビード性
状が認められる。 一方、これら各領域における溶融部の組織微細
化の程度を、母板のアークによる熱影響部（以下
HAZと記す）のオーステナイト結晶粒径により
測定すると、第２図のオーステナイトステンレス
鋼においては約70μm（母板の粒径約70μm）、第３
図のフエライト鋼においては約60μm（母板の粒径
約30μm）であり、全領域にわたり母板の結晶粒
径と殆んど変わらないか、または数倍程度の粗粒
化で留まる微細な組織である。 第２図において不整ビードが発生する領域お
よび領域において、磁気撹拌を利用して正常ビ
ードに復元させることを試みた。第４図は、その
作用を示したものであつて、図中の符号は、
各々、次のものを示している。 ａ：溶接トーチ、 ｂ：タングステン電極、 ｃ：不活性ガス、 ｄ：磁束、 ｅ：溶接電流、 ｆ：溶融池、 ｇ：磁束発生コイル、 ｈ：交番磁場発生電源、 ｉ：ローレンツ力。 そして、この第４図に示す例のように、母板面
に沿つて流れる溶接電流ｅに直交するように、磁
束ｄを作用させると、その相互作用によりローレ
ンツ力ｉが働き、第４図の矢印で示す方向に溶融
金属の回転運動が生ずる。交番磁場を作用させる
と、それに応じて回転方向が逆転し、効果的な撹
拌が可能となる。このような方法を不整ビードが
発生する領域に適用したところ、領域でみられ
たトルネル状不整ビードは解消し、正常ビードが
得られた。しかし、領域にみられた縄の目状不
整ビードには殆んど影響を及ぼさなかつた。領域
の深溶込み・細粒ビードにおいて磁気撹拌を重
畳すると、若干溶込みが増加する傾向が認められ
る以外は影響が少なかつた。 第３図における不整ビード発生領域に対する磁
気撹拌の効果は第２図におけると同様であつた。 以上の結果から、本発明によるパルステイグ溶
接においては、磁気撹拌を併用すると不整ビード
発生域を縮小し、かつ溶込みを向上させるのに有
効であることがわかる。 この交番磁場における強さは0.02〜0.05Tであ
ることが好ましい。0.02T未満では有効でなく、
0.05Tを超えるとテイグアークの安定性が阻害さ
れる。また、その周波数は0.25〜２Hzであること
が好ましい。0.25Hz未満では撹拌効果が少なく、
２Hzを超えると溶融金属が追随して動くことがで
きなくなる。 実施例 １ オーステナイト鋼SUS310S鋼４mm厚の板を用
いて、従来のテイグ、パルステイグ、本発明のパ
ルステイグの各溶接法を行い、その溶込み深さお
よび溶接部の冷却状況を測定した。表１に各溶接
法の溶接条件を示し、表２に溶込み深さおよび冷
却状況の測定結果を示す。溶接速度は６cm／mmと
一定にした。
【表】
【表】
【表】
【表】
この結果が示すように、同一溶込み深さである
場合には、本発明の方法の場合の冷却は従来法に
比べて約２倍となることがわかる。 実施例 ２ 炭素鋼４mm厚の板を用いて、実施例１における
と同じ試験を行つた。表３は各溶接法の溶接条件
を示し、表４に溶込み深さおよび冷却状況測定結
果を示す。溶接速度は６cm／mmと一定して行つ
た。
場合には、本発明の方法の場合の冷却は従来法に
比べて約２倍となることがわかる。 実施例 ２ 炭素鋼４mm厚の板を用いて、実施例１における
と同じ試験を行つた。表３は各溶接法の溶接条件
を示し、表４に溶込み深さおよび冷却状況測定結
果を示す。溶接速度は６cm／mmと一定して行つ
た。
【表】
【表】
この結果が示すように、本発明の方法における
冷却は、従来法に比べて約1.7倍の速さであるこ
とがわかる。
冷却は、従来法に比べて約1.7倍の速さであるこ
とがわかる。
【表】
【表】
上記の各溶接部について、結晶粒径を測定した
結果を表５に示す。 この結果が示すように、本発明の方法における
組織微細化が、従来法に比べて格段と優れている
ことがわかる。 発明の効果 本発明の方法によると、小電流で十分な溶込み
が得られ、かつ溶接部の冷却速度が早く、また、
溶融部の結晶粒子が全域に亘つて微細となし得る
優れた効果を奏し得られる。
結果を表５に示す。 この結果が示すように、本発明の方法における
組織微細化が、従来法に比べて格段と優れている
ことがわかる。 発明の効果 本発明の方法によると、小電流で十分な溶込み
が得られ、かつ溶接部の冷却速度が早く、また、
溶融部の結晶粒子が全域に亘つて微細となし得る
優れた効果を奏し得られる。
第１図は従来法のパルステイグ法による溶接に
おける電流波形図で、図中Ipはピーク電流値、Ia
は平均電流値、Ibはベース電流値、tpはピーク電
流時間、tbはベース電流時間である。 第２図はオーステナイト鋼におけるパルス周波
数とベース電流値との関係図、第３図はフエライ
ト鋼におけるパルス周波数とベース電流値との関
係図（いずれもIa＝50A、ta／tp＝９の場合）
で、図中 領域……深溶込・細粒ビード、領域……浅
溶込・細粒ビード、領域……トンネル状不整ビ
ード、領域……縄の目状不整ビード、である。 第４図は交番磁場を作用させた場合における説
明図で、図中 ａ……溶接トーチ、ｂ……タングステン電
極、ｃ……不活性ガス、ｄ……磁束、ｅ……溶接
電流、ｆ……溶融池、ｇ……磁束発生コイル、ｈ
……交番磁場発生電源、ｉ……ローレンツ力、で
ある。
おける電流波形図で、図中Ipはピーク電流値、Ia
は平均電流値、Ibはベース電流値、tpはピーク電
流時間、tbはベース電流時間である。 第２図はオーステナイト鋼におけるパルス周波
数とベース電流値との関係図、第３図はフエライ
ト鋼におけるパルス周波数とベース電流値との関
係図（いずれもIa＝50A、ta／tp＝９の場合）
で、図中 領域……深溶込・細粒ビード、領域……浅
溶込・細粒ビード、領域……トンネル状不整ビ
ード、領域……縄の目状不整ビード、である。 第４図は交番磁場を作用させた場合における説
明図で、図中 ａ……溶接トーチ、ｂ……タングステン電
極、ｃ……不活性ガス、ｄ……磁束、ｅ……溶接
電流、ｆ……溶融池、ｇ……磁束発生コイル、ｈ
……交番磁場発生電源、ｉ……ローレンツ力、で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ パルステイグ溶接において、ベース電流範囲
を５〜20A、ピーク電流範囲を500〜300Aとし、
ピーク電流値／ベース電流値の比を15以上、およ
びベース電流時間／ピーク電流時間の比を８〜12
として平均電流値が100A以下の小電流を用い、
かつ１〜５Hzの領域とともに溶融池の共振周波数
領域の20〜50Hz未満を除くパルス周波数を用いて
溶接することを特徴とする金属材料のパルステイ
グ溶接法。 ２ パルステイグ溶接において、ベース電流範囲
が５〜20Aで、ピーク電流範囲が500〜300Aであ
り、平均電流値が100A以下、ベース電流時間／
ピーク電流時間比が８〜12、パルス周波数が１〜
５Hz、かつ磁場強さが0.02〜0.05Tで、周波数
0.25〜２Hzの交番磁場により溶融金属を強制的に
撹拌して溶接することを特徴とする金属材料のパ
ルステイグ溶接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21914385A JPS6281271A (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | 金属材料のパルステイグ溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21914385A JPS6281271A (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | 金属材料のパルステイグ溶接法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6281271A JPS6281271A (ja) | 1987-04-14 |
| JPH0510190B2 true JPH0510190B2 (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16730891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21914385A Granted JPS6281271A (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | 金属材料のパルステイグ溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6281271A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02133176A (ja) * | 1988-11-14 | 1990-05-22 | Nippon Mining Co Ltd | Ｔｉｇパルスアーク溶接方法 |
| EP1710037B1 (en) * | 2005-04-05 | 2016-10-12 | Vermaat Technics B.V. | Apparatus and method for short-circuit arc welding |
| JP5871675B2 (ja) * | 2012-03-16 | 2016-03-01 | 本田技研工業株式会社 | アーク溶接装置及びアーク溶接方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6178573A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-22 | Kobe Steel Ltd | Ｔｉｇ溶接方法 |
-
1985
- 1985-10-03 JP JP21914385A patent/JPS6281271A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6178573A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-22 | Kobe Steel Ltd | Ｔｉｇ溶接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6281271A (ja) | 1987-04-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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