JPH0542377A - 非消耗ノズル式２電極エレクトロスラグ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極厚鋼のエレクトロスラグ溶接の溶込みを均
一にする。 【構成】 当金(3,4)および母材(1,2)にて囲み形成され
た開先に２個の給電ノズル(80,90)を挿入し、給電ノズ
ル(80,90)を同時にそれらの並び方向に同方向で揺動さ
せ、開先端部および開先中央部近傍で一時停止させ、給
電ノズル揺動(80,90)時の電流エネルギＷｍ，開先端部
停止時の電流エネルギＷｈ，開先中央部近傍で停止時の
電流エネルギＷｃを、Ｗｃ＜Ｗｍ＜Ｗｈとし、溶接電流
が目標電流値となる溶接ワイヤ突出長(L)を維持するよ
うに給電ノズル(80,90)を引上げ駆動する。 【効果】 極厚鋼の溶接が、簡便かつ均一な溶込みで行
なわれ、欠陥がなくしかも優れた靱性が実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、当金および母材にて囲
み形成された開先を２電極でエレクトロスラグ溶接す
る、非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】立向自動溶接方法としてエレクトロスラ
グ溶接方法が広く使用されている。特に、ビルディング
等の建築物に用いられる鋼ボックス柱のダイアフラムめ
くら部の溶接に、簡易式のエレクトロスラグ溶接方法と
して消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接や、例えば特開
昭５７−１５６８８４号公報に開示された如きの、非消
耗ノズル式エレクトロスラグ溶接が、一般に採用されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、ビルディング等
の建築物の近年の超高層化に伴い、使用されるボックス
柱の鋼材の板厚は、６０〜１００ｍｍもの極厚鋼とな
る。上述の消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接や非消耗
ノズル式エレクトロスラグ溶接では、板厚６０ｍｍ程度
までの溶接しかできず、板厚がこれ以上の極厚鋼になる
と、開先部の端縁部に未溶融部が生じる。例えば、図２
に示す側板１，ダイアフラム２および当金３，４で囲ま
れる空間（開先）を、１台の溶接機のノズル８０で図７
の（ａ）に示すように、ノズル８０を揺動させて溶接す
る場合、図７の（ａ）に黒塗り三角形で示すような箇所
に、未溶融部が生ずる。

【０００４】よって、極厚鋼の場合、エレクトロスラグ
溶接機２台により開先を溶接するが、同一開先内に別個
の溶接機のノズルを挿入するので、溶接準備に時間を要
すると共に、溶接時の制御も２台の操作盤それぞれを個
別に操作することになる。更に、溶接の溶込みは、開先
両端が大きく、中央部には未溶融部を生ずることがあ
る。例えば、２個のノズル８０，９０を図７の（ｂ）に
示すように開先に挿入してそれらを停止したまま同時に
溶接すると、図７の（ｂ）に黒塗り半円形で示すような
箇所に、未溶融部が生ずることがある。

【０００５】本発明は、極厚鋼など大きい厚みのエレク
トロスラグ溶接の溶込みを溶接欠陥のない均一なものに
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、当金(3,4)お
よび母材(1,2)にて囲み形成された開先を２電極で同時
に溶接する非消耗ノズル式２電極エレクトロスラグ溶接
において、２電極の給電ノズル(80,90)を同時にそれら
の並び方向に同方向で揺動させ、開先端部および開先中
央部近傍で停止させ、給電ノズル揺動(80,90)時の電流
エネルギＷｍと、開先端部停止時の電流エネルギＷｈ
と、開先中央部近傍で停止時の電流エネルギＷｃを、Ｗ
ｃ＜Ｗｍ＜Ｗｈとし、更に、溶接電流が目標電流値とな
る溶接ワイヤ突出長(L)を維持するように給電ノズル(8
0,90)を引上げ駆動することを特徴とする。なお、カッ
コ内の記号は、図面に示す対応要素を示す。

【０００７】

【作用】以下に、図面等を参照して説明する。図２に本
発明を実施するために使用する１つのエレクトロスラグ
溶接機の全体概要を示し、図３に該溶接機のスタンドの
正面を示し、図４に図３の４ａ−４ａ線断面を、図５に
図３の５ａ−５ａ線拡大断面を、また、図６に図５の６
ａ−６ａ線断面を示す。これらの図面を参照してまず溶
接機の構造を説明すると、母材の１つである側板１（図
３）の上端面に乗せられるクランパ１１は、横断面がコ
の字形であり、簡易万力と同様に、コの字の一脚にレバ
−ロッド付のねじ１２（図４）を有する。クランパ１１
は、そのコの字の脚間に側板１を迎え入れる形で側板１
の上端面に乗せられ、ねじ１２の締め込みにより、側板
１に固定される。クランパ１１には、Ｘ方向（側板１の
長手方向Ｙに直交する水平方向）Ｔｘ１（図２）の位置
調整機構１０を介して揺動機構２０が載っている。Ｔｘ
１方向の位置調整機構１０の、調整ねじ１３（図３，
４）はＴｘ１方向に延び、クランパ１１に回転自在に固
着されている。Ｔｘ１方向に延びるクランパ１１上のレ
−ル（図示せず）に係合したベ−ス２１には、調整ねじ
１３に螺合したナット（図示せず）が固着されており、
調整ねじ１３を時計方向（図３）に廻わすとベ−ス２１
が図４で右方向に移動し、反時計方向に廻わすとベ−ス
２１が左方向に移動する。

【０００８】揺動機構２０のベ−ス２１には、上述のＴ
ｘ１（Ｘ）方向と高さ方向Ｚに直交するＹ方向に延びる
２本のガイドレ−ル２２，２３（図５）が固着されてお
り、これらのレ−ル２２，２３に、キャリッジ２８が、
Ｙ方向に移動自在に装着されている。キャリッジ２８に
はＹ方向に延びるラック３７が固着されており、このラ
ック３７にピニオン３６が噛み合っている。ピニオン３
６は、ベ−ス２１に固着された減速機３３の出力軸３５
に固着されている。減速機３３の入力軸（図示せず）は
電気モ−タ３４で回転駆動される。電気モ−タ３４が正
回転するとピニオン３６が正転してキャリッジ２８が図
３で右方向に移動し、電気モ−タ３４が逆回転するとピ
ニオン３６が逆転してキャリッジ２８が左方向に移動す
る。

【０００９】ベ−ス２１には、つまみ２５，２６を付け
たＹ方向に延びるねじ棒２４（図５，６）が回転自在に
装着されており、またこのねじ棒２４に平行にガイドバ
−２７が延びベ−ス２１に固着されている。ねじ棒２４
はその中間点を境に、第１半分には右ねじが、第２半分
には左ねじが切られており、第１半分に第１磁石３１
（図６）の支持担体が、第２半分に第２磁石３２の支持
担体が螺合しており、これらの支持担体はガイドバ−２
７でＹ方向に移動自在に支持されている。第１磁石３１
と第２磁石３２は、キャリッジ２８のＹ方向の揺動の
左，右折り返し点を規定するために備わっている。キャ
リッジ２８の上端面には、１個の磁気センサ（図示せ
ず）が備わっており、図示しない電気回路が、この磁気
センサが第１磁石３１の磁気を検出すると電気モ−タ３
４の通電を停止しそして電気モ−タ３４を正転付勢し、
磁気センサが第２磁石３２の磁気を検出すると電気モ−
タ３４の通電を停止しそして電気モ−タ３４を逆転付勢
する。これにより、キャリッジ２８がＹ方向に往復運動
（揺動）する。この揺動の幅は、つまみ２５，２６を廻
わして、第１磁石３１と第２磁石３２の間隔を広げるこ
とにより、あるいは狭めることにより、広がりあるいは
狭くなる。すなわち、ねじ棒２４を廻わして、キャリッ
ジ２８のＹ方向の揺動幅（これは給電ノズル８０および
９０のＹ方向揺動幅）を調整しうる。

【００１０】キャリッジ２８には、スタンド根幹２９が
垂直（Ｚ方向）に立てられており、このスタンド根幹２
９が、スタンド主幹４１の下開口に挿入されている。す
なわち、キャリッジ２８に垂直にスタンド主幹４１が立
てられ、しかもＺ軸を中心に回転しうる。この回転方向
を図２に矢印Ｒｚ１で示す。スタンド主幹４１の下端部
には縦溝４３が切られており、この下端部を圧縮あるい
は拡張するように、横断面がΩ形となる２個の突起が形
成され１つの突起を、ロックレバ−４４が固着されたね
じが貫通しもう１つの突起に螺合している。レバ−４４
を時計方向に廻わすとΩ形開口が狭められてスタンド根
幹２９に主幹４１が締め付けられて、主幹４１は回転
（Ｒｚ１）不能となる。レバ−４４を反時計方向に廻わ
すとΩ形開口が広がりスタンド根幹２９に対して主幹４
１が回転（Ｒｚ１）可能となる。このスタンド主幹４１
に、上下，左右スライド機構５０（図３，２）を介し
て、ア−ム５８が支持されている。

【００１１】上下，左右スライド機構５０の横断面がΩ
形のＺ軸スライダ５１（図３）の円形空間をスライド主
幹４１が貫通している。ロックレバ−４４と同様なロッ
クレバ−５４を固着したねじが、スライダ５１のΩ形を
なす２個の突起の１つを貫通しもう１つに螺合してい
る。両突起の間にピニオン５３があり、このピニオン５
３にＺ方向位置調整用のつまみ５２が一体であり、これ
らが両突起で回転自在に支持されている。主幹４１に
は、ラック４５が固着されており、このラック４５にピ
ニオン５３が噛み合っている。ロックレバ−５４を反時
計方向に廻わすとスライダ５１がＺ方向に上下動可能と
なるのでそこでつまみ５２を廻わしてスライダ５１（ア
−ム５８）の上下方向Ｔｚ１（図２）の位置を調整し、
レバ−５４を時計方向に廻わしてスライダ５１をロック
する。Ｚ軸スライダ５１にはＹ軸スライダ５５（図１）
が固着されており、このスライダ５５をア−ム５８が貫
通している。Ｙ軸スライダ５５にも、Ｚ方向位置調整用
のつまみ５２と同様なＹ方向位置調整用のつまみ５６，
ロックレバ−５４と同様なロックレバ−５７（図４）お
よびピニオン５３と同様なピニオンが備わっており、ア
−ム５８にラック４５と同様なラックが備わっている。
これらにより、ア−ム５８（給電ノズル８０，９０）の
Ｙ方向Ｔｙ２（図２）の位置を調整しうる。ア−ム５８
（図１）の右端には、引上および間隔調整機構６０（図
１，５）が装着されている。

【００１２】引上および間隔調整機構６０の第１支持板
６２は、ア−ム５８の右端に固着された、Ｘ方向に延び
るピン６１に回転自在に結合されており、ピン６１を中
心にＲｘ１（図２）方向に回転しうる。第１支持板６２
にはボ−ルジョイント６３Ａのベ−スが固着されてお
り、ボ−ルジョイント６３Ａのボ−ルと一体連続の連結
杆に、回転自在に角度調整ねじ６４Ａの先端が結合され
ている。角度調整ねじ６４Ａのねじ幹部はナット（図示
せず）に螺合しかつ貫通しており、このナットがア−ム
５８の右端に固着されている。調整ねじ６４Ａを時計方
向に廻わすと、ねじ６４Ａが図３で右方に移動し、これ
がボ−ルジョイント６３Ａを介して第１支持板６２を右
方（図３）に押すので、第１支持板６２がピン６１を中
心に、図３で反時計方向に回転する。調整ねじ６４Ａを
反時計方向に廻わすと、ねじ６４Ａが図３で左方に移動
し、これがボ−ルジョイント６３Ａを介して第１支持板
６２を左方（図３）に引くので、第１支持板６２がピン
６１を中心に、図３で時計方向に回転する。この角度調
整ねじ６４Ａで、垂直線に対する第１支持板６２（これ
によって支持された給電ノズル８０，９０）の角度（Ｒ
ｘ１）を調整しうる。第１支持板６２には、第２支持板
６６を貫通した３本のガイドロッド６３〜６５（図３，
４）の一端が固着されており、それらの他端に対向板６
７（図３）が固着されている。対向板６７には間隔調整
ねじ６８が回転自在に、しかしＹ方向には一体関係に結
合されており、この調整ねじが第２支持板６６に螺合し
ている。第２支持板６６はガイドロッド６３〜６５でＹ
方向に移動自在に案内されているので、間隔調整ねじ６
８を時計方向に廻わすと第２支持板６６が図３で右方に
移動する（給電ノズル９０が右移動して８０，９０間の
間隔が広がる）。間隔調整ねじ６８を反時計方向に廻わ
すと第２支持板６６が図３で左方に移動する（給電ノズ
ル９０が左移動して８０，９０間の間隔が狭くなる）。
このように間隔調整ねじ６８で、第１支持板６２に対す
る第２支持板６６のＹ方向Ｔｙ３（図２）の位置（給電
ノズル８０に対する給電ノズル９０のＹ方向距離）を調
整しうる。第１支持板６２には減速機６９ｄが固着され
ており、その出力軸６９が第１支持板６２および第２支
持板６６を貫通している。減速機６９の入力軸には電気
モ−タ６９ｍの回転軸が連結されている。出力軸６９に
は第１駆動ロ−ラ７１が固着されている。出力軸６９の
側周面には、軸６９の延びる方向Ｙに延びるキ−溝が刻
まれており、このキ−溝がある箇所で出力軸６９は第２
駆動ロ−ラ９１を貫通している。第２駆動ロ−ラ９１は
キ−溝に突出するキ−を有するので、出力軸６９に対し
てその長手方向Ｙには滑るが回転方向には機械的に結合
している。これにより、モ−タ６９ｍが正回転すると、
第１，第２駆動ロ−ラが共に正回転する（これにより給
電ノズル８０，９０が同速度で上昇する：図２のＴｚ
２）。

【００１３】第１支持板６２には、ピン７２（図４）が
回転自在に立てられており、このピン７２に第１回動ア
−ム７３が固着されている。第１回動ア−ム７３の略中
間部には、第１駆動ロ−ラ７１に対向して第１従動ロ−
ラ７５が装着されている。図４において第１回動ア−ム
７３の上端を方向に延びるねじ棒８４が貫通している。
ねじ棒８４の一端は第１支持板６２にピン８３で回転自
在に結合している。ねじ棒８４の、ばね座および圧縮コ
イルスプリング８５を貫通した他端には、調整ナット８
４が螺合している。ねじ８６を締め込むことにより圧縮
コイルスプリング８５およびばね座を介して第１回動ア
−ム７３が反時計方向に回動するように押され、第１給
電ノズル８０を第１駆動ロ−ラ７１に押し付ける。第１
支持板にはピン７８が回転自在に立てられておりこのピ
ン７８に、レバ−８１が付いた偏心カム７９が固着され
ている。レバ−８１を９０度前後反時計方向に廻わす
と、偏心カム７９が第１回動ア−ム７３を、圧縮コイル
スプリング８５の反発力に抗して時計方向に１５度前後
回動させるので、従動ロ−ラ７５が第１給電ノズル８０
から離れる。第１支持板６２には、２個のロ−ラ軸が立
てられ、これらのロ−ラ軸に従動ロ−ラ７６，７７が回
転自在に装着されており、これらの従動ロ−ラ７６，７
７で第１給電ノズル８０が垂直方向Ｚに移動自在に案内
されている。従動ロ−ラ７６，７７間のギャップは調整
ねじ８２で調整しうる。

【００１４】上述の第１駆動ロ−ラ７１，第１駆動ア−
ム７３，第１従動ロ−ラ７５等の組合せになる第１給電
ノズル引上機構と同様な構造の第２給電ノズル引上機構
が、第２支持板６６（図３）に装備されてこれが第２給
電ノズル９０を支持しており、また、上述の従動ロ−ラ
７６，７７および調整ねじ８２と同様な従動ロ−ラ９
６，・調整ねじ１０２が第２支持板６６に装着されてい
てこれらが第２給電ノズル９０を垂直方向Ｚに移動自在
に案内している。

【００１５】以上に説明したエレクトロスラグ溶接機
は、図２に示すように側板１に装着した状態で、間隔調
整ねじ６８（図３）で第１給電ノズル８０と第２給電ノ
ズル９０との間隔を調整（Ｔｙ３方向）することができ
る。角度調整ねじ６４Ａ（図３）で、給電ノズル８０，
９０を当金３，４（図２）と平行に調整（Ｒｘ１方向）
することができる。また、Ｙ方向位置調整用のつまみ５
６で、給電ノズル８０，９０のＹ方向位置を調整（Ｔｙ
２方向）することができ、Ｚ方向位置調整用のつまみ５
２で第１支持板６２等、給電ノズル引上機構の高さ（Ｔ
ｚ１方向）を調整することができる。更には、ロックレ
バ−４４（図３）を緩めてキャリッジ２８に対して主幹
４１を廻して、給電ノズル８０，９０の両者を含む平面
を側板１の垂直面に平行に調整（Ｒｚ１方向）すること
ができ、調整ねじ１３で、給電ノズル８０，９０のＸ方
向位置を調整（Ｔｘ１方向）することができる。加え
て、つまみ２５，２６を廻わして、給電ノズル８０，９
０のＹ方向（Ｔｙ１）揺動幅を調整することができる。

【００１６】給電ノズル８０，９０には、ワイヤ送給装
置１１２，１２２（図２）が、スプ−ル１１１，１２１
に巻回されている溶接ワイヤを巻戻して送給し、側板１
と給電ノズル８０，９０の間には、溶接電源装置１１
４，１２４（図２）が溶接電流を供給する。溶接電流，
電圧値，給電ノズル８０，９０の揺動速度および引上速
度は操作盤１１５で設定される。

【００１７】まず、図１の（ａ）に示す板厚ｔ１＝ｔ２
＝１００ｍｍ，ギャップＧ＝２５ｍｍの開先について、
各種条件で非消耗式エレクトロスラグ溶接を行ない、マ
クロ断面検査で溶込みおよび欠陥の有無を調べた。図１
の（ｂ）に、マクロ断面形状を示す。１２５がスラグ、
１２６が溶融金属、１２７が溶接金属であり、溶込み領
域は１２６，１２７の範囲である。

【００１８】図７の（ａ）に示すように、１個の給電ノ
ズル８０の揺動による溶接の場合には、揺動の一端（実
線）から他端（破線）へ、またその逆に移動する間に、
開先端部（当金４表面部，当金３表面部）の溶融スラグ
が凝固しはじめ、開先端部でのア−クが不安定となり、
開先端部に未溶融部（黒塗り三角）が生じた。

【００１９】図７の（ｂ）に示すように、２個の給電ノ
ズル８０，９０を開先に挿入してそれらを揺動させない
溶接を行なうと、ノズルが揺動しないので溶融プ−ルが
左右に別れて、特に溶接スタ−ト部近くで開先中央部に
未溶融部（黒塗り半円）に未溶融部が生じた。

【００２０】図７の（ｃ）に示すように、２個の給電ノ
ズル８０，９０を連続揺動させ溶接電流および電圧を一
定条件に定めて溶接した場合には、開先端部（当金４表
面部，当金３表面部）での電流エネルギ（溶接電流と電
圧の積）が低く、開先端部の溶込みが少く、溶接条件範
囲が狭い。また開先中央部の溶込み量が大きく溶接金属
中央部の冷却速度が遅くなることから、結晶粒が大きく
なり、特に溶接金属中央部の靱性が劣化する。

【００２１】図７の（ｄ）は、本発明方法により、２個
の給電ノズル８０，９０を、開先端部（当金４表面部，
当金３表面部）近くの折返し点ならびに開先中央部で一
時停止させつつ揺動させて溶接した場合の溶込み（１２
７）を示す。開先端部の溶込みが十分で、しかも中央部
近傍の溶込み量も適正である。この場合、溶接条件とし
て、ノズル揺動時の電流エネルギＷｍと、開先端部近く
の折返し点で停止しているときの電流エネルギＷｈと、
開先中央部で一時停止しているときの電流エネルギＷｃ
の関係は、Ｗｃ＜Ｗｍ＜Ｗｈである必要がある。Ｗｍ＝
ＷｃまたはＷｍ＜Ｗｃであると、溶接金属中央部の溶込
み量が大きく、溶接金属中央部の冷却速度が遅くなるこ
とから、結晶粒が大きくなり、特に溶接金属中央部の靱
性が劣化する。Ｗｍ＝ＷｈまたはＷｍ＞Ｗｈであると、
開先端部の溶込み量が少く、特にＷｍ＞Ｗｈであると開
先端部に未溶融部が生じるようになる。本発明では給電
ノズル８０，９０を同時に同方向に揺動させ、開先端部
近くの折り返し点および揺動中央点近傍で一時停止させ
るが、揺動方向が相対的に逆であると、つまりある時点
ではノズル８０と９０が相対的に近づき、別の時点には
相対的に遠ざかる揺動であると、Ｗｃ＜Ｗｍであっても
開先中央部の溶込み量が大きくなり、溶接金属中央部の
冷却速度が遅くなることから、結晶粒が大きくなり、特
に溶接金属中央部の靱性が劣化する。

【００２２】本発明の溶接では、一方の給電ノズル８０
が左折返し点で停止しているときその電流エネルギはＷ
ｈであり、他方の給電ノズル９０は中央部近傍（ノズル
９０の左折返し点）で停止しておりその電流エネルギは
Ｗｃである。一方のノズル８０が左折返し点から中央部
近傍（ノズル８０の右折返し点）に向かう移動中には、
他方の給電ノズル９０は中央部近傍から右折返し点に向
かう移動をしており、両給電ノズル８０，９０の電流エ
ネルギはＷｍである。一方の給電ノズル８０が中央部近
傍（右折返し点）で停止しているときその電流エネルギ
はＷｃであり、他方の給電ノズル９０は右折返し点で停
止しておりその電流エネルギはＷｈである。一方のノズ
ル８０が中央部近傍（右折返し点）から左折返し点に向
かう移動中には、他方の給電ノズル９０は右折返し点か
ら中央部近傍（左折返し点）に向かう移動をしており、
両給電ノズル８０，９０の電流エネルギはＷｍである。
このように本発明は、両給電ノズル８０，９０を同方向
に同期して揺動させ、折り返し点で一時停止し、かつＷ
ｃ＜Ｗｍ＜Ｗｈなる溶接条件を定めて開先端部の十分な
溶込みを得ると共に開先中央部の過大な溶込みを避け
る。なお、両給電ノズル８０のＷｍは同一とし、Ｗｍも
同一とし、かつＷｈも同一とするのが、開先全体で均一
な溶込みが得られるので、好ましい。

【００２３】次に、給電ノズル８０，９０の引上げは、
溶接電流を検知してそれが目標電流値になるように制御
する。溶接の進行に伴って溶融金属レベルが上昇しこの
上昇によりワイヤ突出し長さＬ（図１のｂ）が短くなり
溶接電流が増大する。この溶接電流が目標値になるよう
に、モ−タ６９ｍ（図３）を正転付勢して給電ノズル８
０，９０を引上げ駆動する。すなわちワイヤ突出し長さ
Ｌが目標電流値対応の値になるように、給電ノズル８
０，９０を引上げ駆動する。なお、給電ノズル８０，９
０の揺動幅，ノズル間距離および揺動中の一時停止時間
は、開先寸法およびその他の溶接条件により適宜選択お
よび調整すればよいが、上述のｔ１＝ｔ２＝１００ｍ
ｍ、Ｇ＝２５ｍｍの場合、揺動幅は１０〜３０ｍｍ、ノ
ズル間距離は揺動によりノズルが当金３，４に接触しな
い範囲、一時停止時間は２〜７sec、が好ましい。

【００２４】

【実施例】まず、表１に示す化学成分の、板厚８０ｍｍ
および１００ｍｍのＳＭ４９０Ｂ鋼を、図２に示すよう
な、ボックス柱のダイアフラムめくら部の溶接を想定し
た被溶接材（側板１，ダイアフラム２および当金３，
４）とし、開先のギャップＧはＧ＝２５ｍｍとした。開
先の深さ（溶接長＝側板１の高さ：図２のＴｚ２方向）
は７５０ｍｍである。

【００２５】

【表１】

【００２６】この開先に、表２に示す化学成分の市販ワ
イヤで表３に示す溶接条件により、２電極でエレクトロ
スラグ溶接を行なった。溶接条件は、２電極ともに同一
条件とした。また、溶接中のスラグ浴深さが１５ｍｍに
なるように、溶接スタ−ト時に二酸化マンガン系フラッ
クスを投入した。ワイヤ突出し長さＬは、２電極ともに
Ｌ＝２５〜３０ｍｍの範囲内とした。

【００２７】

【表２】

【００２８】溶接終了後、溶接スタ−ト部から１００ｍ
ｍ，溶接深さの中央部および溶接クレ−タ部から１００
ｍｍの３箇所からマクロ試験片を採取し、それらの溶接
欠陥の有無を調べた。また、欠陥のなかった試験板の溶
接金属中央部より、ＪＩＳＺ３１１１の４号の衝撃試験
片を採取し試験を行なった。それぞれの結果を表３に示
す。

【００２９】

【表３】

【００３０】その結果、本発明方法である実験Ｎｏ．１
〜３は、溶込みが均一で図７の（ｄ）のごとくであっ
て、溶接欠陥がなく、溶接金属中央部の靱性も満足しう
るものであった。比較例中、実験Ｎｏ．４は、ノズル位
置Ｈ（揺動の当金側折返し点），Ｍ（移動領域），Ｃ
（揺動の中央部近傍の返返し点）における電流エネルギ
が、Ｗｈ＝Ｗｍ＝Ｗｃ（＝１６６５０）であるので、開
先端部の溶込みが少くまた開先中央部の溶込みが大き過
ぎ、図７の（ａ）に示す如きであり、溶接金属中央部の
結晶粒が大きくなり靱性がやや不良となった。実験Ｎ
ｏ．５は、ノズルを揺動しなかったので、溶融プ−ルが
左右に別れたため、図７の（ｂ）のごとくになり、溶接
スタ−ト部から１００ｍｍの所のマクロ断面の開先中央
部に未溶融部が生じた。実験Ｎｏ．６は、ノズル位置
Ｈ，Ｍ，Ｃにおける電流エネルギがＷｈ＜Ｗｍ＜Ｗｃで
あるので、図７の（ｃ）のごとくになり、開先端部に溶
け込み不良が生じた。また開先中央部の溶込みが大き過
ぎた。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明方法によれば、極
厚鋼のエレクトロスラグ溶接が、簡便かつ均一な溶込み
で行なわれ、欠陥がなくしかも優れた靱性の溶接が実現
する。したがって本発明の工業上の利用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は図２に示す側板１，ダイアフラム２
および当金３，４の拡大平面図、（ｂ）は（ａ）の１ｂ
−１ｂ線断面図である。

【図２】 本発明を実施する１つのエレクトロスラグ溶
接機の概要を示す斜視図である。

【図３】 図３に示すエレクトロスラグ溶接機の拡大正
面図である。

【図４】 図３の４ａ−４ａ線断面図である。

【図５】 図３の５ａ−５ａ線拡大断面図である。

【図６】 図５の６ａ−６ａ線断面図である。

【図７】 エレクトロスラグ溶接を行なう、側板，ダイ
アフラムおよび当金で囲まれる開先を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１：側板 ２：ダイアフラム ３，４：当金 １０：位置調整機構 １１：クランパ １２：ねじ １３：調整ねじ ２０：揺動機構 ２１：ベ−ス ２２，２３：ガイドレ−ル ２４：ねじ棒 ２５，２６：つまみ ２７：ガイドバ− ２８：キャリッジ ２９：スタンド根幹 ３１，３２：磁石 ３３：減速機 ３４：電気モ−タ ３５：出力軸 ３６：ピニオン ４１：スタンド主幹 ４３：縦溝 ４４：ロックレバ− ４５：ラック ５０：上下，左右スライド機構 ５１：Ｚ軸スライダ ５２：つまみ ５３：ピニオン ５４：ロックレバ− ５５：Ｙ軸スライダ ５６：つまみ ５７：ロックレバ− ５８：ア−ム ６０：引上げおよび間
隔調整機構 ６１：ピン ６２：第１支持板 ６３Ａ：ボ−ルジョイント ６４Ａ：角度調整ねじ ６３：ガイドロッド ６４：ガイドロッド ６５：ガイドロッド ６６：第２支持板 ６７：対向板 ６８：間隔調整ねじ ６９：軸 ６９ｄ：減速機 ６９ｍ：電気モ−タ ７１：第１駆動ロ−
ラ ７２：ピン ７３：第１回動ア−ム ７５：第１従動ロ−ラ ７６：従動ロ−ラ ７７：従動ロ−ラ ７８：ピン ７９：偏心カム ８０：第１給電ノズル ８１：レバ− ８２：調整ねじ ８３：ピン ８４：ねじ棒 ８５：圧縮コイルスプリング ８６：ねじ ９０：第２給電ノズル ９１：第２駆動ロ
−ラ ９６：従動ロ−ラ １０２：調整ねじ 111,121：スプ−ル 112,122：ワイヤ送給装
置 113,123：中継部材 114,124：溶接電源装置 １１５：操作盤 116,117：溶接ワイヤ １２５：スラグ １２６：溶融金属 １２７：溶接金属 ｔ１：側板の厚み ｔ２：ダイアフラムの厚み（開先幅） Ｇ：ギャップ Ｌ：溶接ワイヤ突
出長

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【手続補正書】

【提出日】平成３年８月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】まず、図１の（ａ）に示す板厚ｔ１＝ｔ２
＝１００ｍｍ，ギャップＧ＝２５ｍｍの開先について、
各種条件で非消耗式エレクトロスラグ溶接を行ない、マ
クロ断面検査で溶込みおよび欠陥の有無を調べた。図１
の（ｂ）に、図１（ａ）の１ｂ−１ｂ断面図を示す。１
２５がスラグ、１２６が溶融金属、１２７が溶接金属で
あり、溶込み領域は１２６，１２７の範囲である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】図７の（ｂ）に示すように、２個の給電ノ
ズル８０，９０を開先に挿入してそれらを揺動させない
溶接を行なうと、ノズルが揺動しないので溶融プ−ルが
左右に別れて、特に溶接スタ−ト部近くで開先中央部に
未溶融部（黒塗り半円）が生じた。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】本発明の溶接では、一方の給電ノズル８０
が左折返し点で停止しているときその電流エネルギはＷ
ｈであり、他方の給電ノズル９０は中央部近傍（ノズル
９０の左折返し点）で停止しておりその電流エネルギは
Ｗｃである。一方のノズル８０が左折返し点から中央部
近傍（ノズル８０の右折返し点）に向かう移動中には、
他方の給電ノズル９０は中央部近傍から右折返し点に向
かう移動をしており、両給電ノズル８０，９０の電流エ
ネルギはＷｍである。一方の給電ノズル８０が中央部近
傍（右折返し点）で停止しているときその電流エネルギ
はＷｃであり、他方の給電ノズル９０は右折返し点で停
止しておりその電流エネルギはＷｈである。一方のノズ
ル８０が中央部近傍（右折返し点）から左折返し点に向
かう移動中には、他方の給電ノズル９０は右折返し点か
ら中央部近傍（左折返し点）に向かう移動をしており、
両給電ノズル８０，９０の電流エネルギはＷｍである。
このように本発明は、両給電ノズル８０，９０を同方向
に同期して揺動させ、折り返し点で一時停止し、かつＷ
ｃ＜Ｗｍ＜Ｗｈなる溶接条件を定めて開先端部の十分な
溶込みを得ると共に開先中央部の過大な溶込みを避け
る。なお、両給電ノズル８０，９０のＷｍは同一とし、
Ｗｍも同一とし、かつＷｈも同一とするのが、開先全体
で均一な溶込みが得られるので、好ましい。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】次に、給電ノズル８０，９０の引上げは、
溶接電流を検知してそれが目標電流値になるように制御
する。溶接の進行に伴って溶融金属レベルが上昇しこの
上昇によりワイヤ突出し長さＬ（図１のｂ）が短くなり
溶接電流が増大する。この溶接電流が目標値になるよう
に、モ−タ６９ｍ（図３）を正転付勢して給電ノズル８
０，９０を引上げ駆動する。すなわちワイヤ突出し長さ
Ｌが目標電流値対応の値になるように、給電ノズル８
０，９０を引上げ駆動する。なお、給電ノズル８０，９
０の揺動幅，ノズル間距離および揺動中の一時停止時間
は、開先寸法およびその他の溶接条件により適宜選択お
よび調整すればよいが、上述のｔ１＝ｔ２＝１００ｍ
ｍ、Ｇ＝２５ｍｍの場合、揺動幅は１０〜４０ｍｍ、ノ
ズル間距離は揺動によりノズルが当金３，４に接触しな
い範囲、一時停止時間は２〜７sec、が好ましい。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】この開先に、表２に示す化学成分の市販ワ
イヤで表３に示す溶接条件により、２電極でエレクトロ
スラグ溶接を行なった。溶接条件は、２電極ともに同一
条件とした。また、溶接中のスラグ浴深さが１５ｍｍに
なるように、溶接スタ−ト時に中酸化マンガン系フラッ
クスを投入した。ワイヤ突出し長さＬは、２電極ともに
Ｌ＝２５〜３０ｍｍの範囲内とした。

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神 前 繁 夫 千葉県習志野市東習志野７丁目６番１号 日鐵溶接工業株式会社機器事業部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】当金および母材にて囲み形成された開先を
   ２電極で同時に溶接する非消耗ノズル式２電極エレクト
   ロスラグ溶接において、 ２電極の給電ノズルを同時にそれらの並び方向に同方向
   で揺動させ、開先端部および開先中央部近傍で停止さ
   せ、給電ノズル揺動時の電流エネルギＷｍと、開先端部
   停止時の電流エネルギＷｈと、開先中央部近傍で停止時
   の電流エネルギＷｃを、Ｗｃ＜Ｗｍ＜Ｗｈとし、更に、
   溶接電流が目標電流値となる溶接ワイヤ突出長を維持す
   るように給電ノズルを引上げ駆動することを特徴とす
   る、非消耗ノズル式２電極エレクトロスラグ溶接方法。