JPH0569635B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はチユーブパネルの磁気撹拌溶接方法に
関し、特に発電用、その他のボイラーのチユーブ
パネルの製作に係わるものである。

〔従来の技術〕

従来、ボイラー用のチユーブパネルとしては、
例えば第５図に示すものが知られている。図中の
１は、多数の長尺のチユーブである。これらのチ
ユーブ１間には、多数の長尺なフイン２が配設さ
れ、前記チユーブ１とフイン２は溶接ビード３に
より接続されている。以下、上記チユーブ１とフ
イン２との溶接方法について説明する。

従来法１ 第６図を参照する。同図はチユーブパネルの断
面の一部を示すものである。但し、図中の３ａ，
３ｂ，３ｃ，３ｄは夫々異なる箇所の溶接ビード
を示す。即ち、従来法１は、まず溶接ビード３
ａ，３ｂを順次形成した後、チユーブ１、フイン
２を反転し、更に溶接ビード３ｃ，３ｄを形成す
ることにより溶接を完了する方法である。

従来法２ 第７図を参照する。但し、図中の４は水冷銅当
金を示し、５は冷却水入口、６は冷却水出口を示
す。即ち、従来法２は、上部からアーク溶接され
る溶融金属の溶落ちを水冷銅当金４で受止めると
同時に、裏波ビード形状を成形しながらチユーブ
１とｂフイン２を接合させる方法である。

従来法３ 第８図を参照する。即ち、従来法３は、固定式
の裏当材７を溶接線全長にわたつて設置する方法
である。なお、裏当材７の材料としては銅当金、
裏当用フラツクスパツキング等が用いられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来技術によれば、以下に示す
問題点を有する。

(1) 従来法１の場合、溶接ビード３ａ〜３ｄの形
成の箇所が多い。また、チユーブ１、フイン２
を反転しなければならないため、作業性が低下
する。

(2) 従来法２の場合、従来法１と比べ溶接工数は
軽減される。しかしながら、溶接ビードの裏波
は水冷銅当金４に左右されるとともに、アーク
力により水冷銅当金４の損傷が激しいため、良
好な裏波ビードが得られない。また、溶接電極
のねらい位置の変動により、チユーブ１が溶込
過大、溶込不良を起こし易い等の欠点がある。

(3) 従来法３の場合、片面溶接のために使用する
裏当材として銅当金ではアーク力のため損傷が
激しい。また、その他の裏当材ではコスト高と
なる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、チ
ユーブの溶込み過ぎや溶込み不足、及び裏当材の
損傷を回避して良好な裏波ビードを得ることがで
きるチユーブパネルの磁気撹拌溶接方法を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、溶接トーチ又は裏当材に磁化コイル
を付設し、この磁化コイルに0.5〜20Hzの交番電
流を流して交番磁場を発生させ、かつ溶融金属を
磁気撹拌しながら溶接することにより、良好な裏
波ビードの形成を図つたものである。

〔作用〕

本発明によれば、溶融金属を磁気撹拌すること
により異形材（熱容量の違い）の両面を均等に溶
融し均一で良好な溶込み、裏波ビードを得ること
ができる。また、アークの集中による裏当材（銅
当金）の損傷を防止することによつても、良好な
裏波ビードが得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。

実施例 １ 第１図を参照する。同図は、潜弧溶接による１
実施状況を示すものである。ここで、従来と同部
材は同符号を付して説明を省略する。

図中の１１は、内部から溶接箇所に溶接ノズル
１２を送給する溶接ノズルである。この溶接ノズ
ル１２の先端には、磁化コイル１３が設けられて
いる。この磁化コイル１３により、チユーブ１と
フイン２の間の溶融金属１４が磁気撹拌溶接され
る。前記溶接ノズル１１には、溶接用電線１５を
介して溶接電源１６が電気的に接続されている。
なお、チユーブ１と溶接電源１６間も溶接用電線
１５により電気的に接続されている。前記磁化コ
イル１３には、交流矩形波発生電源１７が電気的
に接続されている。

次に、第１図を用いて磁気撹拌溶接の原理につ
いて述べる。

まず、交流矩形波電源１７から矩形波電流が磁
化コイル１３に流れると、磁化コイル１３の下部
の溶接部には交番磁界が発生する。ここで、そこ
に溶接電極１２を送給しながら直流溶接電流を流
すと、溶融金属１４ができる。そして、溶融金属
１４内を放射状に流れる溶接電流と交番磁界との
間にローレンツ力が発生し、溶融金属１５は撹さ
れる。従つて、被溶接材のチユーブ１表面とフイ
ン２の端面は、撹拌される溶融金属１４によつて
平滑に溶融、凝固し良好な溶け込み形状が得られ
る。また、撹拌により垂直方向へのアーク力、熱
集中が緩和されるため、水冷銅当金４への焼付損
傷も防止される。

従つて、実施例１によれば、チユーブ１の溶込
過大、溶込不良の軽減、及び水冷銅当金（裏当
材）４のアーク力、熱集中による損傷防止によ
り、良好な裏波ビードが得られる。また、片面溶
接による高能率溶接が可能である。更に、従来法
１のようにチユーブやフインの反転作業がないた
め、作業性が良い。

事実、磁気撹拌効果について調べたところ、第
９図〜第１４図に示す結果を得た。

第９図は、磁場強度と磁場周波数（交流矩形
波）との関係を示す特性図である。同図におい
て、○印はビード形状が偏平化した場合、×印は
同上効果がない場合を示す。但し、溶接条件は、
溶接法；潜弧溶接（ヒートオンプレート）、溶接
電流；650A、溶接電圧；32V、溶接速度；300
mm／minとした。

第１０図及び第１１図は夫々溶接ビードの断面
の金属組織の顕微鏡写真図を示すもので、第１０
図は磁気撹拌がない場合、第１１図は磁気撹拌が
ある場合（300ガウス、５Hz）である。第１１図
により、磁気撹拌がある場合、溶接ビードは浅落
込みとなることが明らかである。従つて、水冷銅
当金への焼付け損傷は軽減されるとともに、溶融
金属が撹拌されながら凝固するため良好な裏波ビ
ードが得られることがわかる。

第１２図〜第１４図は夫々チユーブパネルの溶
接部の断面の金属組織の顕微鏡写真図を示す。具
体的には、第１２図及び第１３図は従来法（磁気
撹拌がない場合）、第１４図は本発明による磁気
撹拌がある場合（磁場強度；150ガウス、５Hz）
を示す。これらの図より、従来の場合、裏波不良
（第１２図図示）、チユーブの溶込過大による不良
（第１３図示）が確認されたが、本発明の場合は
溶込み良好で裏波ビードも良好であつた（第１４
図図示）。

実施例 ２ 第２図〜第４図を参照する。ここで、第２図
は、第１図の溶接方法において磁化コイル１３を
溶接ノズル１１の反対側、即ち水冷銅当金４と一
体化したものである。第３図は第２図の部分拡大
図、第４図は第３図の側面図である。

図中の２１は、電磁極である。なお、磁気撹拌
溶接の原理及び効果は、実施例１と同様である。

〔発明の効果〕

上詳述した如く本発明によれば、チユーブの溶
込み過ぎや溶込み不足、及び裏当材の損傷を回避
して良好な裏波ビードを形成できる高信頼性のチ
ユーブパネルの磁気撹拌溶接方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１に係るチユーブパネ
ルの磁気撹拌溶接方法の説明図、第２図は本発明
の実施例２に係るチユーブパネルの磁気撹拌溶接
方法の説明図、第３図は第２図の部分拡大図、第
４図は第３図の側面図、第５図はボイラー用のチ
ユーブパネルの斜視図、第６図〜第８図は夫々従
来の溶接施工法を示す断面図、第９図は本発明法
による磁場強度と磁場周波数との関係を示す特性
図、第１０図は磁気撹拌がない場合の溶接ビード
の断面の金属組織の顕微鏡写真図、第１１図は磁
気撹拌がある場合の溶接ビードの断面の金属組織
の顕微鏡写真図、第１２図及び第１３図は夫々従
来法による磁気撹拌がない場合のパネルチユーブ
溶接部の断面の金属組織の顕微鏡写真図、第１４
図は本発明法による磁気撹拌がある場合のパネル
チユーブ溶接部の断面の金属組織の顕微鏡写真図
である。 １……チユーブ、２……フイン、４……水冷銅
当金、５……冷却水入口、６……冷却水出口、１
１……溶接ノズル、１２……溶接電極、１３……
磁化コイル、１４……溶融金属、１６……溶接電
源、１７……交流矩形波発生電源、２１……電磁
極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボイラー等に使用されるチユーブとフイン等
   の異形材同志を溶接するチユーブパネルの磁気撹
   拌溶接方法において、溶接トーチ又は裏当材に磁
   化コイルを付設し、この磁化コイルに0.5〜20Hz
   の交番電流を流して交番磁場を発生させ、かつ溶
   融金属を磁気撹拌しながら溶接することを特徴と
   するチユーブパネルの磁気撹拌溶接方法。