JPH05140B2

JPH05140B2 -

Info

Publication number: JPH05140B2
Application number: JP27775386A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Fujimoto; Noboru Fukuhara
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1986-11-20
Publication date: 1993-01-05
Also published as: JPS63130275A

Description

【発明の詳細な説明】＜発明の目的＞産業上の利用分野本発明は鋼板突合わせ多層盛り溶接方法に係
り、詳しくは、例えば、橋梁用鋼桁材等の鋼板を
板の裏返し等を行なうことなく垂直に立てたまま
で溶接して継ぎ合わせでき、しかも、この溶接を
立向姿勢で能率よく行なうことができる溶接方法
に係る。

なお、本明細書において被溶接材として鋼板を
中心に説明するが、この鋼板とは必ずしも板状に
成型されたものに限らず、形状のいかんにかかわ
らず、鋼板一般が含まれる。

従来の技術従来から、鋼板一般の突合わせ溶接には、例え
ば、CO₂ガスアーク溶接、サブマージアーク溶
接、エレクトロスラグ溶接等種々の溶接方法が用
いられている。しかし、鉄骨、橋梁強度等が要求
されるため、エレクトロスラグ溶接等は好まれ
ず、主として、CO₂ガスアーク溶接、サブマージ
アーク溶接等の突合わせ溶接が用いられている。
これらの溶接は、まず、鋼板を下に置いて、各端
面を突合わせ、この突合わせ開先を片面から下向
き姿勢でアーク溶接する。次に、片面溶接後、鋼
板を裏返してから、ルート部の欠陥を取り除くた
めにガウジングし、その後、再び先の溶接と同様
にアーク溶接して接合する。

このように鋼板を継ぎ合わせると、次の示す如
き欠点がある。

(1) 鋼板を片側づつ溶接するために、片面溶接後
に鋼板を裏返すことにより、この裏返しのため
の装置が必要になること、 (2) ルート部をガウジングするための工程や、そ
れに使用される装置が必要であつて、ガウジン
グ時に開先を損傷すること、 (3) 鋼板を片側づつ溶接するため、鋼板に面外変
形が生じやすいこと、 (4) 溶接は下向き姿勢で行なわれるため、パス数
が多くなつて、欠陥が発生しやすいこと、なお、鉄骨、橋梁分野の鋼板の継ぎ合わせ以外
に、タンク、高炉鉄皮、ケーソン等でも突合わせ
溶接により鋼板が継ぎ合わされ、この場合には、
立向姿勢で溶接が行なわれている。しかし、この
溶接は片面づつ溶接が行なわれ、作業性も劣る。

発明が解決しようとする問題点本発明は上記欠点の解決を目的とし、具体的に
は、鋼板を突合わせ溶接する際に、片面溶接完了
後に鋼板を裏返してから、他面の溶接を行なうこ
と、この他面の溶接に先立つてルート部にガウジ
ングを施こす必要があること、面外変形しやすい
こと、溶接が下向き姿勢で行なわれることによる
欠陥の多発等の欠点を解決し、これら欠点を回避
した鋼板の突合わせ溶接方法を提案する。

＜発明の構成＞問題点を解決するための手段ならびにその作用すなわち、本発明方法は、鋼板の端面を突合わ
せ、この突合わせ開先を表裏両面から少なくとも
２層の多層盛り溶接して、これら鋼板を継ぎ合わ
せる際に、前記鋼板を略々垂直に立てた状態に保
持する一方、この垂直に立てられた前記鋼板間の
前記突合わせ開先を表裏いずれかの面の開先角度
が少なくとも70゜でかつ開先ルート部の間隔が実
質的に零のＸ型開先として成形し、その上で、前
記鋼板の表裏両面のうち一方の面の先行電極から
他方の面の後行電極を互いにアークが干渉し合わ
ない範囲だけ離間して、これら先行ならびに後行
の両電極によつて前記鋼板の表裏両面から前記Ｘ
型開先を同時にパルス溶接して第１層ビードを形
成することを特徴とする。

そこで、これら手段たる構成ならびにその作用
を更に具体的に説明すると、次の通りである。

まず、第１図は本発明方法を実施する際に使用
する装置の一例の説明図であり、とくに、符号
１，２は被溶接材としての鋼板を示す。溶接に先
立つて、これら鋼板１，２は略々垂直に保持し、
両端面を突合わせて開先３を形成する。この開先
３を溶接線として後記の如く立向姿勢において鋼
板１，２の表裏両面から同時に少なくとも２層以
上多層盛り溶接を行なうが、この場合、第１図に
示す如く、溶接ロボツトを組込んで自動的に溶接
を行なうこともできる。

すなわち、第１図に示す如く、一対の鋼板１，
２をはさんでその両側に台車４，５を設け、これ
ら台車４．５は枠体６で一体に結合する。この枠
体６の各支柱６ａ，６ｂにはそれぞれ溶接トーチ
７ａ，７ｂを昇降自在に取付ける一方、各台車
４，５上にはそれぞれワイヤスプール８をおき、
各ワイヤスプール８からワイヤ８ａを引出して、
後記の如く、溶接を行なう。また、各溶接トトー
チ７ａ，７ｂはリード線９によつて溶接ロボツト
制御盤１０ならびに溶接電源１１にそれぞれ接続
し、この制御盤１０はリード線１２によつてワイ
ヤスプール８に接続する。このように溶接装置を
構成すると、各制御盤１０からの信号によつて各
溶接トーチ７ａ，７ｂは後記の溶接条件で昇降
し、開先３は表裏両面から同時に溶接される。

また、このように開先３を表裏両面からワイヤ
８ａを連続的に送給して両溶接トーチ７ａ，７ｂ
によつて溶接するときに、一対の鋼板１，２は陰
極にする一方、ワイヤ８ａ側は陽極とし、これら
の間にパルス電流を流して溶融アーク溶接し、こ
の溶接によつて第１層目を形成する。このとき
に、これら両ワイヤ８ａ，８ｂのうちで一方のワ
イヤ８ａ（つまり、先行電極）と他方のワイヤ８
ａとの間で、互いにアークが干渉し合わない範
囲、例えば50〜70mm程度離間する一方、開先３の
形状は第２図に示す如くＸ型形状に成形する。こ
の際、表裏両開先のうちで少なくとも一方の開先
３の開先角度を70゜以上にし、各ルート面３ａの
長さを0.5〜1.0mmの範囲に調整する一方、ルート
面３ａの間隔は実質的に零（約０mm）とし、鋼板
１，２を突合わせるときに、各ルート面３ａが当
接し、この突合わせがきわめて容易に行なえるよ
うにする。

すなわち、少なくとも第１層目をパルス溶接に
よつて形成するのは、パルス力に起因する深溶込
み作用を利用するためであつて、とくに、パルス
電流であると、開先ルート部を十分にとかし、両
面からできる第１層目の溶接ビードを互いに合体
させることができる。しかし、パルス電流で電流
値の上限を上げて開先３の壁面やルート部で十分
な溶込みを得るとしても、電流値を上げすぎる
と、溶融金属がたれて好ましくなく、その上に、
開先角度θ₁，θ₂が小さいと、開先壁面やルート部
がアークにより適度にとかれず、少なくとも一方
の開先角度が70゜以上でないときは溶込み不足が
発生する。このときに、ルート間隔を実質的に零
（０mm）とするのは主として鋼板の突合わせセツ
テイングを容易にし、これと同様な理由から各ル
ート面３ａ，３ａの長さを0.5〜1.0mmにするが、
1.0mm以上になると、当該立向姿勢ではルート部
で十分な溶込みが得られず、両面からできる第１
層目の溶接ビードが合体化しにくくなる。

また、極間距離を上記の如く例えば50〜70mm程
度にするのは、70mm以上であると、先行電極の予
熱効果が相当失なわれたときに、後行電極で溶接
することになつて溶込み不足が発生し、50mm以下
のときは両アークが干渉し合つて不安定となり、
安定した溶接が達成できない。なお、この極間距
離は溶接速度と相対的なものであり、一般的に
は、少なくともアークが干渉し合わない範囲だけ
離し、先行電極の予熱効果を残して溶込みの得ら
れる範囲内にとどめるのが好ましい。

なお、上記の如くパルス溶接によつて第１層目
を形成したのちは、その上に例えばCO₂ガスアー
ク溶接の如く通常の溶接法により第２層目以後を
形成すれば十分である。

実施例まず、第３図ａ，ｂならびにｃに示す如き３種
の開先を厚さ(t)＝22mmの鋼板１，２をルート間隔
零の条件で突合わせて構成し、両鋼板１，２は垂
直に保つて表裏両面から次の条件で第１層目を形
成し、２層目は通常の条件でCO₂ガスアーク溶接
を行なつて、多層盛り溶接した。

(1) 開先形状 (イ) 第３図ａのもの（以下、Ａ開先という。

ルート面(g)：0.5〜1.0mm 開先角度：θ₁＝90゜、θ₂＝90 (ロ) 第３図ｂのもの（以下、８開先という。）ルート面(g)；0.5〜1.0mm 開先角度：θ₁＝70゜、θ₂＝60゜ (ハ) 第３図ｃのもの（以下、Ｃ開先という。）ルート面(g)：0.5〜1.0mm 開先角度：θ₁＝60°θ₂＝60゜ (2) 溶接条件鋼板１，２として軟鋼22t×300W×350、
ワイヤにはKC−45、φ1.2を使用し、Ａ、Ｂな
らびにＣ開先について極間距離を50〜70mmと
し、両面から同時溶接した。溶接トーチは前進
角70゜〜80°、各サイド２パス盛りとした。アー
クタイムはおよそ10分であつた。１層はストレ
ート運棒でパルスミグ溶接、シールドガスは
CO₂20％、Ar80％、流量20/min、一方、２
層目（仕上げ層）はウイーヴイングし、CO₂溶
接でシールドガスはCO₂100％、ガス流量20/
ｍｉｎとした。また、第１層目において溶接電流
（上限層）140〜160A、溶接電圧（上限値）20
〜25V、溶接速度140〜170mm/minであつた。

(3) 結果Ａ、Ｂ、Ｃの各開先によつて、Ａ、Ｂの各開
先については１層目パス間相互の完全な融合が
認められたが、Ｃ開先については部分的に溶込
み不足が発生した。開先角度としは少なくとも
一方が70゜以上が適当であることがわかつた。

また、ビード外観について、仕上げ層は立向
でCO₂溶接するため上進すると表面開先幅が狭
い場合、とくに、中央部が凸形になり易い。従
つて、上進する場合には表面開先幅をある程度
拡げるか、または、下進溶接することが望まし
い。ただし、下進時には融合不足が発生し易い
ため、仕上げ溶接前のビード表面を平らにして
おかなければならない。

＜発明の効果＞以上詳しく説明した通り、本発明法は、一対の
鋼板を表裏両面から少なくとも２層の多層盛り溶
接して、これら鋼板を継ぎ合わせる溶接方法であ
つて、この際に、鋼板を略々垂直に立てた状態に
保持して溶接する。このため、溶接は立向姿勢で
行なうことができ、橋梁等の構造物においても容
易かつ効果的に継ぎ合わせることができ、表裏両
面から同時に溶接できる。

また、突合わせ開先は表裏いずれかの面の開先
角度が少なくとも70゜以上になるよう構成されて
いるため、両面からの溶接により十分な溶込みが
得られる。また、開先ルート部の間隔が実質的に
零であり、ルート面が0.5〜1.0mm程度の長さにし
てあるため、突合わせセツテイングもきわめて容
易である。その上、先行電極から後行電極を互い
にアークが干渉し合わない範囲だけ離間しかつパ
ルス溶接によつて第１層ビードを形成するため、
上記条件と相まつて十分な溶込みが得られ、この
第１層ビードの上に常法により２層目以降を形成
しても外観のすぐれたビードが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法を実施する際に使用する自動
溶接装置の一例の斜視図、第２図はＸ型開先の一
例の説明図、第３図ａ，ｂならびにｃは実施例で
使用した各開先の説明図である。符中、１，２……鋼板、３……開先、７ａ，７
ｂ……溶接トーチ、８ａ……ワイヤ、１０……ロ
ボツト制御盤、１１……溶接電源、θ₁，θ₂……開
先角度。

Claims

【特許請求の範囲】

１鋼板の端面を突合わせ、この突合わせ開先を
表裏両面から少なくとも２層の多層盛り溶接し
て、これら載板を継ぎ合わせる際に、前記鋼板を
略々垂直に立てた状態に保持する一方、この垂直
に立てられた前記鋼板間の前記突合わせ開先を表
裏いずれかの面の開先角度が少なくとも70゜でか
つ開先ルート部の間隔が実質的に零のＸ型開先と
して成形し、その上で、前記鋼板の表裏両面のう
ち一方の面の先行電極から他方の面の後行電極を
互いにアークが干渉し合わない範囲だけ離間し
て、これら先行ならびに後行の両電極によつて前
記鋼板の表裏両面から前記Ｘ型開先を同時にパル
ス溶接して第１層ビードを形成することを特徴と
する鋼板突合わせ多層盛り溶接方法。