JPH06155043A - 高ガス成分系材料の電子ビーム溶接方法 - Google Patents
高ガス成分系材料の電子ビーム溶接方法Info
- Publication number
- JPH06155043A JPH06155043A JP33785492A JP33785492A JPH06155043A JP H06155043 A JPH06155043 A JP H06155043A JP 33785492 A JP33785492 A JP 33785492A JP 33785492 A JP33785492 A JP 33785492A JP H06155043 A JPH06155043 A JP H06155043A
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- Japan
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- electron beam
- welding
- welded
- beam welding
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- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 バタリング処理による肉盛部を設けたり、イ
ンサート部材を介在させることなく、溶接時における空
洞欠陥部の残留を防止し得るようにして高真空雰囲気中
での高ガス成分系材料の直接電子ビーム溶接を可能にす
る。 【構成】 高ガス成分系材料、例えば炭素鋼鋳物母材７
同志を高真空の真空チャンバ２内で電子ビーム４により
溶接するにあたり、突合せ溶接すべき母材７の開先予定
面の所定深さを電子ビーム４で溶解させて脱ガス精錬し
て溶解部６とし、同溶解部６を開先加工して平滑な開先
加工仕上面９とした母材同志を突合せた後、レール１１
上の台車８に載置した母材７を溶接方向に移動させて電
子ビーム４によって直接溶接するようにしたものであ
る。
ンサート部材を介在させることなく、溶接時における空
洞欠陥部の残留を防止し得るようにして高真空雰囲気中
での高ガス成分系材料の直接電子ビーム溶接を可能にす
る。 【構成】 高ガス成分系材料、例えば炭素鋼鋳物母材７
同志を高真空の真空チャンバ２内で電子ビーム４により
溶接するにあたり、突合せ溶接すべき母材７の開先予定
面の所定深さを電子ビーム４で溶解させて脱ガス精錬し
て溶解部６とし、同溶解部６を開先加工して平滑な開先
加工仕上面９とした母材同志を突合せた後、レール１１
上の台車８に載置した母材７を溶接方向に移動させて電
子ビーム４によって直接溶接するようにしたものであ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はタービンノズル室の電子
ビーム溶接や鋳造材の高品質電子ビーム溶接或いはボイ
ラ鋼管等の高ガス成分系材料の電子ビーム溶接方法に関
するものである。
ビーム溶接や鋳造材の高品質電子ビーム溶接或いはボイ
ラ鋼管等の高ガス成分系材料の電子ビーム溶接方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２に示す如く、従来溶接材料２３を真
空雰囲気中で電子ビーム２８によって直接溶接する方法
があった。真空排気装置２４によって真空雰囲気にされ
た真空チャンバー２１内に、溶接材料２３を台車２２上
に載置した状態で配置し、制御装置２６によって制御さ
れた高圧電源２５からの高電圧エネルギーを電子銃２７
によって電子ビーム２８に変換し、前記溶接材料２３に
作用させるものである。しかしながら溶接材料２３が高
ガス成分系の材料である場合、電子ビーム２８によって
直接溶接すると、溶接部２９に空洞欠陥部３０を多発し
て到底実用に耐え得るものではなかった。そこで図３に
示す如くニッケルベースの、例えばインコネル溶接材料
の溶接は、ＴＩＧバタリングによって肉盛部３１を構成
し、その後開先加工して仕上面３２とし、インコネル溶
接材料の肉盛部３１同志を突合せてから、或いは溶接突
合せ面間に高ガス成分系材料でない材質のインサート部
材を介在させてから電子ビーム２８により溶接して溶接
部２９を構成して組み立てていた。
空雰囲気中で電子ビーム２８によって直接溶接する方法
があった。真空排気装置２４によって真空雰囲気にされ
た真空チャンバー２１内に、溶接材料２３を台車２２上
に載置した状態で配置し、制御装置２６によって制御さ
れた高圧電源２５からの高電圧エネルギーを電子銃２７
によって電子ビーム２８に変換し、前記溶接材料２３に
作用させるものである。しかしながら溶接材料２３が高
ガス成分系の材料である場合、電子ビーム２８によって
直接溶接すると、溶接部２９に空洞欠陥部３０を多発し
て到底実用に耐え得るものではなかった。そこで図３に
示す如くニッケルベースの、例えばインコネル溶接材料
の溶接は、ＴＩＧバタリングによって肉盛部３１を構成
し、その後開先加工して仕上面３２とし、インコネル溶
接材料の肉盛部３１同志を突合せてから、或いは溶接突
合せ面間に高ガス成分系材料でない材質のインサート部
材を介在させてから電子ビーム２８により溶接して溶接
部２９を構成して組み立てていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたような従来
の問題点、即ち高ガス成分系材料をバタリング肉盛溶接
して電子ビーム溶接する方法は、バタリング工数が多大
であり、しかも使用用途によってはフェライト系母材に
オーステナイト系肉盛部を有して溶接組立てした場合、
異材接合による拡散現象と熱膨張係数の差が大きいため
に、肉盛部境界層での密着性や使用中の損傷劣化が大き
い等の不具合が生じる問題があった。本発明は、前記従
来の問題を解決して従来不可能であった高ガス成分系材
料の直接ビーム溶接を容易に行なうことを可能にするも
のである。
の問題点、即ち高ガス成分系材料をバタリング肉盛溶接
して電子ビーム溶接する方法は、バタリング工数が多大
であり、しかも使用用途によってはフェライト系母材に
オーステナイト系肉盛部を有して溶接組立てした場合、
異材接合による拡散現象と熱膨張係数の差が大きいため
に、肉盛部境界層での密着性や使用中の損傷劣化が大き
い等の不具合が生じる問題があった。本発明は、前記従
来の問題を解決して従来不可能であった高ガス成分系材
料の直接ビーム溶接を容易に行なうことを可能にするも
のである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、突合
せ溶接すべき母材の開先予定面の所定深さを高真空中で
電子ビーム溶解させて脱ガス精錬し、前記予定面を開先
加工し平滑仕上面として突合せの後、電子ビーム溶接
し、また脱ガス精錬した突合せ溶接すべき母材の開先予
定面の残留応力低減及び硬さ軟化のためにＳＲ(Stress
Relief) 処理を行なうもので、これを課題解決のための
手段とするものである。
せ溶接すべき母材の開先予定面の所定深さを高真空中で
電子ビーム溶解させて脱ガス精錬し、前記予定面を開先
加工し平滑仕上面として突合せの後、電子ビーム溶接
し、また脱ガス精錬した突合せ溶接すべき母材の開先予
定面の残留応力低減及び硬さ軟化のためにＳＲ(Stress
Relief) 処理を行なうもので、これを課題解決のための
手段とするものである。
【０００５】
【作用】電子ビームによって溶接すべき高ガス成分系材
料を高真空チャンバー内において台車に載置し、同台車
を移動させることによって突合せ溶接すべき母材の開先
予定面の所定深さを高真空中で電子ビーム溶解させて脱
ガス精錬し、前記予定面を開先加工して平滑仕上面とし
突合せの後、台車を溶接方向に移動させて電子ビーム溶
接する。かくすることによって電子ビームのみで突合せ
溶接すべき母材の開先予定面の所定深さを脱ガス成分と
し、同予定面を開先加工して平滑仕上面とすることがで
きるので、次の工程で電子ビーム溶接に移行でき、従来
必要であったインサート部材やバタリング肉盛工程を省
略できる。
料を高真空チャンバー内において台車に載置し、同台車
を移動させることによって突合せ溶接すべき母材の開先
予定面の所定深さを高真空中で電子ビーム溶解させて脱
ガス精錬し、前記予定面を開先加工して平滑仕上面とし
突合せの後、台車を溶接方向に移動させて電子ビーム溶
接する。かくすることによって電子ビームのみで突合せ
溶接すべき母材の開先予定面の所定深さを脱ガス成分と
し、同予定面を開先加工して平滑仕上面とすることがで
きるので、次の工程で電子ビーム溶接に移行でき、従来
必要であったインサート部材やバタリング肉盛工程を省
略できる。
【０００６】
【実施例】以下本発明を図面の実施例について説明する
と、図１は本発明の１実施例を示し、炭素鋼鋳物等の高
ガス成分系母材７の直接電子ビーム溶接方法の１例を示
すものである。先ず、母材７の開先予定面の所定深さ
（原則的には電子ビーム溶接ビード幅の半分の深さ）
を、高真空チャンバー２内の台車８上でＸ，Ｙ方向に移
動しながら電子ビーム４により溶解させる。これにより
開先予定面に電子ビーム溶解部６が形成され、母材７に
含有されていたガス成分はブローホール１２となって母
材外へ放出される。かくて開先予定部は精錬され、酸素
や窒素等のガス成分の少ない状態で凝固する。次に前記
の電子ビーム溶解部６を電気炉でＳＲ焼鈍軟化させた
後、電子ビーム溶解部６を所定厚さとなるように平面仕
上げして仕上面９とする。更にこれをＩ型開先合せした
後に突合せ方向を溶接方向（図面白矢印）として、レー
ル１１上の台車８を同溶接方向に移動させて真空中で電
子ビーム溶解された開先部６を電子ビーム４によって溶
接して溶接部１０とする。
と、図１は本発明の１実施例を示し、炭素鋼鋳物等の高
ガス成分系母材７の直接電子ビーム溶接方法の１例を示
すものである。先ず、母材７の開先予定面の所定深さ
（原則的には電子ビーム溶接ビード幅の半分の深さ）
を、高真空チャンバー２内の台車８上でＸ，Ｙ方向に移
動しながら電子ビーム４により溶解させる。これにより
開先予定面に電子ビーム溶解部６が形成され、母材７に
含有されていたガス成分はブローホール１２となって母
材外へ放出される。かくて開先予定部は精錬され、酸素
や窒素等のガス成分の少ない状態で凝固する。次に前記
の電子ビーム溶解部６を電気炉でＳＲ焼鈍軟化させた
後、電子ビーム溶解部６を所定厚さとなるように平面仕
上げして仕上面９とする。更にこれをＩ型開先合せした
後に突合せ方向を溶接方向（図面白矢印）として、レー
ル１１上の台車８を同溶接方向に移動させて真空中で電
子ビーム溶解された開先部６を電子ビーム４によって溶
接して溶接部１０とする。
【０００７】次に図４は前記図１で示したような方法で
溶接した場合における板厚１００ｍｍの炭素鋼の酸素−
窒素ガス成分（Ｏ，Ｎ）の電子ビーム溶解精錬前後の
Ｏ，Ｎの含有量の変化と、電子ビーム溶接時の空洞欠陥
防止のための許容ガス成分範囲を、板厚５０ｍｍと板厚
１００ｍｍの各々の突合せ溶接の場合として示した。こ
れより受入れ材の炭素鋼鋳造材では０≒１５０ＰＰＭ、
Ｎ≒５００ＰＰＭであったものが（白丸で示す４３）、
高真空中で電子ビーム精錬された部分では０≒５０ＰＰ
Ｍ、Ｎ≒５０ＰＰＭ程度に脱ガスされた（黒丸で示す４
４）。本データのように板厚１００ｍｍのケースでは、
空洞欠陥防止のガス成分範囲は０≦６０ＰＰＭ、かつＮ
≦２００ＰＰＭであり、４１で示す範囲の高品質溶接が
充分可能であることが分かった。
溶接した場合における板厚１００ｍｍの炭素鋼の酸素−
窒素ガス成分（Ｏ，Ｎ）の電子ビーム溶解精錬前後の
Ｏ，Ｎの含有量の変化と、電子ビーム溶接時の空洞欠陥
防止のための許容ガス成分範囲を、板厚５０ｍｍと板厚
１００ｍｍの各々の突合せ溶接の場合として示した。こ
れより受入れ材の炭素鋼鋳造材では０≒１５０ＰＰＭ、
Ｎ≒５００ＰＰＭであったものが（白丸で示す４３）、
高真空中で電子ビーム精錬された部分では０≒５０ＰＰ
Ｍ、Ｎ≒５０ＰＰＭ程度に脱ガスされた（黒丸で示す４
４）。本データのように板厚１００ｍｍのケースでは、
空洞欠陥防止のガス成分範囲は０≦６０ＰＰＭ、かつＮ
≦２００ＰＰＭであり、４１で示す範囲の高品質溶接が
充分可能であることが分かった。
【０００８】
【発明の効果】以上詳細に説明した如く本発明による
と、高真空中での電子ビームの効用を充分活用すること
で、従来不可能であった高ガス成分系材料の直接電子ビ
ーム溶接を可能とし、溶接突合せ面にインサート部材を
介在させることや、バタリング肉盛部を介しての電子ビ
ーム溶接等における高価なインサート材の使用や、多大
なバタリング工数を必要とせず、従来の問題点を有効に
解決することができるものである。
と、高真空中での電子ビームの効用を充分活用すること
で、従来不可能であった高ガス成分系材料の直接電子ビ
ーム溶接を可能とし、溶接突合せ面にインサート部材を
介在させることや、バタリング肉盛部を介しての電子ビ
ーム溶接等における高価なインサート材の使用や、多大
なバタリング工数を必要とせず、従来の問題点を有効に
解決することができるものである。
【図１】本発明の１実施例に係る炭素鋼鋳物材の高品質
直接電子ビーム溶接方法を示す説明図である。
直接電子ビーム溶接方法を示す説明図である。
【図２】従来の高ガス成分系材料（例えば鋳物）の直接
電子ビーム溶接方法を示す説明図である。
電子ビーム溶接方法を示す説明図である。
【図３】インコネルＴＩＧ溶接バタリングを介しての電
子ビーム溶接の場合の溶接原理と方法を示す説明図であ
る。
子ビーム溶接の場合の溶接原理と方法を示す説明図であ
る。
【図４】本発明による方法で脱ガス処理する前後のＯ，
Ｎガス成分量の変化と各板厚での許容ガス成分範囲の１
例を示す説明図である。
Ｎガス成分量の変化と各板厚での許容ガス成分範囲の１
例を示す説明図である。
１ 真空排気装置 ２ 真空チャンバー ３ 電子銃 ４ 電子ビーム ５ 脱ガス成分 ６ 電子ビーム溶解部 ７ 炭素鋼鋳物母材 ８ 台車 ９ 開先加工仕上面 １０ 電子ビーム溶接部 １１ レール １２ ブローホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島本 滝二郎 長崎市深堀町５丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 後藤 裕朗 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内
Claims (2)
- 【請求項１】 突合せ溶接すべき母材の開先予定面の所
定深さを高真空中で電子ビーム溶解させて脱ガス精錬
し、前記予定面を開先加工し平滑仕上面として突合せの
後、電子ビーム溶接することを特徴とする高ガス成分系
材料の電子ビーム溶接方法。 - 【請求項２】 脱ガス精錬した突合せ溶接すべき母材の
開先予定面の残留応力低減及び硬さ軟化のためにＳＲ(S
tress Relief) 処理を行なうことを特徴とする請求項１
記載の高ガス成分系材料の電子ビーム溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33785492A JPH06155043A (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | 高ガス成分系材料の電子ビーム溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33785492A JPH06155043A (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | 高ガス成分系材料の電子ビーム溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06155043A true JPH06155043A (ja) | 1994-06-03 |
Family
ID=18312609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33785492A Withdrawn JPH06155043A (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | 高ガス成分系材料の電子ビーム溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06155043A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104907685A (zh) * | 2015-06-04 | 2015-09-16 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种大厚度35CrMnSi钢的真空电子束焊接方法 |
| CN106346127A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-01-25 | 桂林电子科技大学 | 扫描电子束微熔抛光碳素钢的方法 |
| CN106513973A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-03-22 | 桂林电子科技大学 | 一种用于电子束微熔抛光的扫描方法 |
-
1992
- 1992-11-26 JP JP33785492A patent/JPH06155043A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104907685A (zh) * | 2015-06-04 | 2015-09-16 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种大厚度35CrMnSi钢的真空电子束焊接方法 |
| CN106346127A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-01-25 | 桂林电子科技大学 | 扫描电子束微熔抛光碳素钢的方法 |
| CN106513973A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-03-22 | 桂林电子科技大学 | 一种用于电子束微熔抛光的扫描方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000201 |