JPH0635063B2 - チタンの高能率溶接方法 - Google Patents
チタンの高能率溶接方法Info
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- JPH0635063B2 JPH0635063B2 JP24424586A JP24424586A JPH0635063B2 JP H0635063 B2 JPH0635063 B2 JP H0635063B2 JP 24424586 A JP24424586 A JP 24424586A JP 24424586 A JP24424586 A JP 24424586A JP H0635063 B2 JPH0635063 B2 JP H0635063B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はチタン及びチタン合金の高能率な多電極ＴＩＧ
溶接方法に関する。
溶接方法に関する。
［従来の技術］ チタン及びチタン合金の溶接としては、現在、実用的な
方法として、ＴＩＧ溶接やＭＩＧ溶接のようなイナート
ガスアーク溶接が採用され、特にＴＩＧ溶接が主として
おこなわれている。
方法として、ＴＩＧ溶接やＭＩＧ溶接のようなイナート
ガスアーク溶接が採用され、特にＴＩＧ溶接が主として
おこなわれている。
チタン及びチタン合金の溶接で問題となるのは、大気に
よる汚染とブローホール及びアンダーカット等の発生で
ある。
よる汚染とブローホール及びアンダーカット等の発生で
ある。
大気による汚染はチタンが活性なる金属なため、大気中
で４００℃以上に加熱されると酸化及び窒化が容易に起
り、硬く脆くなり、材質特性を著しく劣化させる現象
で、これを防ぐため、アルゴンガス、ヘリウムガス等の
イナートガスで十分なシールをする必要があるため、そ
の溶接には難しさがある。
で４００℃以上に加熱されると酸化及び窒化が容易に起
り、硬く脆くなり、材質特性を著しく劣化させる現象
で、これを防ぐため、アルゴンガス、ヘリウムガス等の
イナートガスで十分なシールをする必要があるため、そ
の溶接には難しさがある。
又ブローホール等は不適当な溶接条件、溶接操作、開先
形状、開先面の清浄化等により発生し、ブローホールの
発生により溶接継手特性は劣化する。また溶接能率を向
上させるため入熱量を増大させ溶け込み量の増加を図る
と、ビード形状が悪くなるばかりでなく、アンダーカッ
ト等の欠陥が発生し易くなるため、入熱量を抑えて溶接
するため、極端に能率が低下する。
形状、開先面の清浄化等により発生し、ブローホールの
発生により溶接継手特性は劣化する。また溶接能率を向
上させるため入熱量を増大させ溶け込み量の増加を図る
と、ビード形状が悪くなるばかりでなく、アンダーカッ
ト等の欠陥が発生し易くなるため、入熱量を抑えて溶接
するため、極端に能率が低下する。
このため厚手材の溶接は施行コストが著しく高くなって
いるのが実態で、チタンの用途拡大の阻害因子の一つと
なっていると云っても過言でない。
いるのが実態で、チタンの用途拡大の阻害因子の一つと
なっていると云っても過言でない。
これを解決する手段として特開昭５６−８４１７２号公
報は、２電極に交互に溶接電流を切換えて流し溶接する
方法で、１プール／２電極による高速溶接方法が記載さ
れている。しかしこの方法は切換タイミングの調整、電
極間のアーク干渉への対応等の高度な技術を要する共に
溶接設備も複雑・高価である。
報は、２電極に交互に溶接電流を切換えて流し溶接する
方法で、１プール／２電極による高速溶接方法が記載さ
れている。しかしこの方法は切換タイミングの調整、電
極間のアーク干渉への対応等の高度な技術を要する共に
溶接設備も複雑・高価である。
又特開昭５３−５６１３８号公報は、１プール／２電極
にするとともに後行電極によるアークを先行電極による
アーク力とバランスさせて、溶接池を安定化させ、溶接
速度を向上させる方法である。この方法も、技術的には
可能であるが、現場施行等の実態を考えると、実現は必
ずしも容易ではない。
にするとともに後行電極によるアークを先行電極による
アーク力とバランスさせて、溶接池を安定化させ、溶接
速度を向上させる方法である。この方法も、技術的には
可能であるが、現場施行等の実態を考えると、実現は必
ずしも容易ではない。
また、従来から溶接作業の効率改善のため、多電極化技
術が出されている。これは２プール／２電極方式によ
り、先行電極による予熱で後行電極による溶け込みが深
くなって多少溶接速度は速くなし得るが、その効果は小
さい。
術が出されている。これは２プール／２電極方式によ
り、先行電極による予熱で後行電極による溶け込みが深
くなって多少溶接速度は速くなし得るが、その効果は小
さい。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は厚手のチタン及びチタン合金を溶接する多電極
ＴＩＧ溶接法であって、従来、時として見られたやじり
状の波打模様やブローホール、アンダーカット等の溶接
欠陥を著しく軽減ないし解消するとともに、パス当りの
溶着量の増加による作業効率を向上させるチタンの高能
率溶接方法に関する。
ＴＩＧ溶接法であって、従来、時として見られたやじり
状の波打模様やブローホール、アンダーカット等の溶接
欠陥を著しく軽減ないし解消するとともに、パス当りの
溶着量の増加による作業効率を向上させるチタンの高能
率溶接方法に関する。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、チタン及びチタン合金の溶接に際し、多電極
ＴＩＧ溶接を採用し、後行電極にナメ付溶接の役割を持
たせて、先行電極でフィラー添加溶接したビードの形状
を修正する機能を持たせることによって、先行電極によ
る溶接時の規制条件を緩和する方法であって、又プラズ
マによる予熱を併せ行うことにより、深い溶け込みを可
能ならしめる高能率な多電極ＴＩＧ溶接法を提供するも
のであり、下記をその要旨とするものである。即ち(1)
チタンのＴＩＧ溶接に於いて、先行電極でフィラー添加
溶接し後行電極でナメ付溶接することを特徴とする多電
極ＴＩＧ溶接によるチタンの高能率溶接方法であり、又
(2)先行電極が複数の先行電極である前記(1)に記載のチ
タンの高能率溶接方法であり、又(3)先行電極の更に先
にプラズマトーチを有しプラズマ予熱することを特徴と
する前記(1)及び(2)に記載のチタンの高能率溶接方法で
ある。
ＴＩＧ溶接を採用し、後行電極にナメ付溶接の役割を持
たせて、先行電極でフィラー添加溶接したビードの形状
を修正する機能を持たせることによって、先行電極によ
る溶接時の規制条件を緩和する方法であって、又プラズ
マによる予熱を併せ行うことにより、深い溶け込みを可
能ならしめる高能率な多電極ＴＩＧ溶接法を提供するも
のであり、下記をその要旨とするものである。即ち(1)
チタンのＴＩＧ溶接に於いて、先行電極でフィラー添加
溶接し後行電極でナメ付溶接することを特徴とする多電
極ＴＩＧ溶接によるチタンの高能率溶接方法であり、又
(2)先行電極が複数の先行電極である前記(1)に記載のチ
タンの高能率溶接方法であり、又(3)先行電極の更に先
にプラズマトーチを有しプラズマ予熱することを特徴と
する前記(1)及び(2)に記載のチタンの高能率溶接方法で
ある。
［作用、実施例］ 第１１図はチタン板１を、電極２がフィラーワイヤー４
を用いて溶融接合する、通常使われている単電極ＴＩＧ
溶接の概略図である。単電極で通常の溶接速度に於いて
は良形状のビードが得られるが、溶接速度を増加すると
溶け込みが浅くなり溶融不安定となり、その結果不整ビ
ードを形成するとともに、ブローホール等の溶接欠陥の
存在もＸ線透過試験で確認される。
を用いて溶融接合する、通常使われている単電極ＴＩＧ
溶接の概略図である。単電極で通常の溶接速度に於いて
は良形状のビードが得られるが、溶接速度を増加すると
溶け込みが浅くなり溶融不安定となり、その結果不整ビ
ードを形成するとともに、ブローホール等の溶接欠陥の
存在もＸ線透過試験で確認される。
第１２図〜第１４図は上記課題の改善策として従来報告
されているもので、第１２図は通常のＴＩＧ溶接電極２
の前に先行ＴＩＧ電極６を設け、予熱することにより溶
け込み深さを増大しようとするものであり、又第１３図
は２プール２電極方式で、先行電極による予熱効果とと
もに溶着量の増加が期待できる。第１２図および第１３
図の方法は、多少溶接速度は速くなし得るが、さらに、
溶接速度を上昇すると不整ビードが発生し、後行アーク
によるビード形状の改善は全く期待できず、溶接部の品
質上、高速化は不可能であった。第１４図は１プール２
電極方式で、溶け込み深さは深くでき高速化も理論的に
は可能な方法である。しかしアーク干渉等種々の技術的
課題があり、現場施行の実態を考えると実現性は必ずし
も高いとは言えない。
されているもので、第１２図は通常のＴＩＧ溶接電極２
の前に先行ＴＩＧ電極６を設け、予熱することにより溶
け込み深さを増大しようとするものであり、又第１３図
は２プール２電極方式で、先行電極による予熱効果とと
もに溶着量の増加が期待できる。第１２図および第１３
図の方法は、多少溶接速度は速くなし得るが、さらに、
溶接速度を上昇すると不整ビードが発生し、後行アーク
によるビード形状の改善は全く期待できず、溶接部の品
質上、高速化は不可能であった。第１４図は１プール２
電極方式で、溶け込み深さは深くでき高速化も理論的に
は可能な方法である。しかしアーク干渉等種々の技術的
課題があり、現場施行の実態を考えると実現性は必ずし
も高いとは言えない。
本発明者等は種々の面から検討を加え、現場適用が容易
であり且つ高能率、無欠陥の溶接が可能な多電極ＴＩＧ
溶接方法を見い出した。
であり且つ高能率、無欠陥の溶接が可能な多電極ＴＩＧ
溶接方法を見い出した。
第１図は本発明者等による多電極ＴＩＧ溶接方法の一例
で、先行電極２による溶着金属ビード３の形状を後行電
極８により、ビード形状を９に示すようにナメ付修正す
るものであり、先行電極２は溶着金属の形状を適正にす
るための溶接条件制約が緩和されて多溶着量溶接が可能
となり、又後行電極８は溶着金属の形状や品質をナメ付
けで修正するため両電極の相互の作用により高能率で溶
接欠陥のない溶接を実現したものである。第２図及び第
３図は第１図のハ−ハ切断面図、及びニ−ニ切断面図で
あり本発明の多電極ＴＩＧ溶接方法で形成されるビード
形状の例を示したもので、先行電極２で形成されるビー
ド形状が第２図の３のような不整ビードと成ると、従来
の多電極溶接の積層溶接では１０の部分に融合不良等の
溶接欠陥が高頻度で発生するが、本発明では後行電極８
でビード形状をナメ付修正する事により第３図の９のよ
うにビード形状が平坦化されて溶接欠陥はない。又第４
図は本発明の別の実施態様例で、フィラーワイヤー４の
溶融溶着を単電極で行う第１図の方法では溶接条件の規
制が緩和されても溶着金属量の増には限界があるため、
先行電極を複数２，２aとし、各々でフィラーワイヤー
４，４aの溶融溶接を１プール１電極方式で行うことに
より溶着金属量を増加させ、後行電極８によるナメ付溶
接により、先行電極２aで形成されたビード３の形状を
平坦なビードに修正する事で、より高能率な溶接を可能
ならしめるものである。先行電極２および２aの溶接電
流は同一でもよいが、材料温度の関係等から２と２aの
電極では溶け込み深さが異なるため、電極２の電流値を
単電極溶接時の電流値とし、２aの電極の電流値は電極
２の１．０〜１．５倍とし多溶着溶接を行うことができ
る。
で、先行電極２による溶着金属ビード３の形状を後行電
極８により、ビード形状を９に示すようにナメ付修正す
るものであり、先行電極２は溶着金属の形状を適正にす
るための溶接条件制約が緩和されて多溶着量溶接が可能
となり、又後行電極８は溶着金属の形状や品質をナメ付
けで修正するため両電極の相互の作用により高能率で溶
接欠陥のない溶接を実現したものである。第２図及び第
３図は第１図のハ−ハ切断面図、及びニ−ニ切断面図で
あり本発明の多電極ＴＩＧ溶接方法で形成されるビード
形状の例を示したもので、先行電極２で形成されるビー
ド形状が第２図の３のような不整ビードと成ると、従来
の多電極溶接の積層溶接では１０の部分に融合不良等の
溶接欠陥が高頻度で発生するが、本発明では後行電極８
でビード形状をナメ付修正する事により第３図の９のよ
うにビード形状が平坦化されて溶接欠陥はない。又第４
図は本発明の別の実施態様例で、フィラーワイヤー４の
溶融溶着を単電極で行う第１図の方法では溶接条件の規
制が緩和されても溶着金属量の増には限界があるため、
先行電極を複数２，２aとし、各々でフィラーワイヤー
４，４aの溶融溶接を１プール１電極方式で行うことに
より溶着金属量を増加させ、後行電極８によるナメ付溶
接により、先行電極２aで形成されたビード３の形状を
平坦なビードに修正する事で、より高能率な溶接を可能
ならしめるものである。先行電極２および２aの溶接電
流は同一でもよいが、材料温度の関係等から２と２aの
電極では溶け込み深さが異なるため、電極２の電流値を
単電極溶接時の電流値とし、２aの電極の電流値は電極
２の１．０〜１．５倍とし多溶着溶接を行うことができ
る。
第５図〜第７図は第４図のホ−ホ、ヘ−ヘ、ト−トの各
切断面図で第４図で示した多電極ＴＩＧ溶接の各電極で
形成されるビードの断面形状を示したものである。第８
図は本発明の別の構成で、プラズマトーチ１１を有する
高能率溶接法である。公知の高速−高能率溶接法として
先行ＴＩＧ電極に加熱機能を持たせた多電極ＴＩＧ溶接
法が最近実用化されているが、ＴＩＧ電極による加熱は
平面的な予熱効果はあるが加熱深さが浅く厚手材等の予
熱には適さない。しかしプラズマ加熱は大なる溶着量を
要求される厚手材の狭開先の溶接にあって、深部も予熱
されるために優位点がある。即ち第９図に示すごとく、
ＴＩＧ加熱に比べ高深度で狭い範囲の加熱が出来るプラ
ズマ加熱の特性を活かし、最先行部にプラズマ加熱源を
設け、最適な予熱効果を実現せしめ、電極２による溶け
込み深さを著しく増大させ、溶接能率の向上を具現化し
たものである。
切断面図で第４図で示した多電極ＴＩＧ溶接の各電極で
形成されるビードの断面形状を示したものである。第８
図は本発明の別の構成で、プラズマトーチ１１を有する
高能率溶接法である。公知の高速−高能率溶接法として
先行ＴＩＧ電極に加熱機能を持たせた多電極ＴＩＧ溶接
法が最近実用化されているが、ＴＩＧ電極による加熱は
平面的な予熱効果はあるが加熱深さが浅く厚手材等の予
熱には適さない。しかしプラズマ加熱は大なる溶着量を
要求される厚手材の狭開先の溶接にあって、深部も予熱
されるために優位点がある。即ち第９図に示すごとく、
ＴＩＧ加熱に比べ高深度で狭い範囲の加熱が出来るプラ
ズマ加熱の特性を活かし、最先行部にプラズマ加熱源を
設け、最適な予熱効果を実現せしめ、電極２による溶け
込み深さを著しく増大させ、溶接能率の向上を具現化し
たものである。
本発明の構成図で説明した各電極及びプラズマ加熱源
は、直列に配置されたもので、各電極間距離は２０〜５
０mmが好ましい。
は、直列に配置されたもので、各電極間距離は２０〜５
０mmが好ましい。
［実施例］ 第１表に、チタンのＴＩＧ溶接による１パス溶接時の溶
接条件と溶接能率、溶接品質の例を、従来法と本発明で
比較して示した。開先形状は第１０図とした。本発明の
溶接方法は従来の方法に比 べて溶着量（g/min）を極めて大きくする事が可能であ
り、且つ溶接欠陥がない。
接条件と溶接能率、溶接品質の例を、従来法と本発明で
比較して示した。開先形状は第１０図とした。本発明の
溶接方法は従来の方法に比 べて溶着量（g/min）を極めて大きくする事が可能であ
り、且つ溶接欠陥がない。
［発明の効果］ 本発明法の採用により、従来の単電極ＴＩＧ溶接法に比
べ溶接欠陥が少なく且つ溶接能率を２〜４倍に向上させ
ることができ、又本発明は現場適用性の高い溶接法であ
り、産業上の効果が大きい。
べ溶接欠陥が少なく且つ溶接能率を２〜４倍に向上させ
ることができ、又本発明は現場適用性の高い溶接法であ
り、産業上の効果が大きい。
第１図は本発明で先行電極が一本で後行電極が一本の例
を示す図。 第２図は第１図の先行電極によるビード形状を示す図。 第３図は第１図の後行電極によるナメ付溶接後のビード
形状を示す図。 第４図は本発明で先行電極が二本で後行電極が一本の例
を示す図。 第５図は第４図で最先行電極によるビード形状を示す
図。 第６図は第４図で２a電極による二層肉盛り後のビード
形状を示す図。 第７図は第４図で電極８によりナメ付溶接後のビード形
状を示す図。 第８図は本発明でプラズマトーチを有する例を示す図。 第９図はＴＩＧ電極とプラズマトーチによる加熱部の大
きさを示す図。 第１０図は実施例の開先形状を示す図。 第１１図は従来の実施例を示す図、第１２図は従来の他
の実施例を示す図。第１３図は従来の別の実施例を示す
図。第１４図は従来の更に異なる実施例を示す図。であ
る。 １：チタン板、２：ＴＩＧ電極、２a：ＴＩＧ電極、
３：肉盛ビード、４：フィラーワイヤ、５：開先、６：
予熱用ＴＩＧ電極、７：プール、８：ナメ付溶接用ＴＩ
Ｇ電極、９：ナメ付溶接で平滑化されたビード、１０：
溶接欠陥の原因となる箇所、１１：プラズマトーチ。
を示す図。 第２図は第１図の先行電極によるビード形状を示す図。 第３図は第１図の後行電極によるナメ付溶接後のビード
形状を示す図。 第４図は本発明で先行電極が二本で後行電極が一本の例
を示す図。 第５図は第４図で最先行電極によるビード形状を示す
図。 第６図は第４図で２a電極による二層肉盛り後のビード
形状を示す図。 第７図は第４図で電極８によりナメ付溶接後のビード形
状を示す図。 第８図は本発明でプラズマトーチを有する例を示す図。 第９図はＴＩＧ電極とプラズマトーチによる加熱部の大
きさを示す図。 第１０図は実施例の開先形状を示す図。 第１１図は従来の実施例を示す図、第１２図は従来の他
の実施例を示す図。第１３図は従来の別の実施例を示す
図。第１４図は従来の更に異なる実施例を示す図。であ
る。 １：チタン板、２：ＴＩＧ電極、２a：ＴＩＧ電極、
３：肉盛ビード、４：フィラーワイヤ、５：開先、６：
予熱用ＴＩＧ電極、７：プール、８：ナメ付溶接用ＴＩ
Ｇ電極、９：ナメ付溶接で平滑化されたビード、１０：
溶接欠陥の原因となる箇所、１１：プラズマトーチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 添田 精一 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 近藤 正義 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】チタンのＴＩＧ溶接に於いて、先行電極で
フィラー添加溶接し後行電極でナメ付溶接することを特
徴とする多電極ＴＩＧ溶接によるチタンの高能率溶接方
法 - 【請求項２】先行電極が複数の先行電極であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の多電極ＴＩＧ溶
接によるチタンの高能率溶接方法 - 【請求項３】チタンのＴＩＧ溶接に於いて、１又は２以
上の先行電極でフィラー添加溶接し後行電極でナメ付溶
接することを特徴とする多電極ＴＩＧ溶接法にあって、
先行電極の更に先にプラズマトーチを有し、プラズマ予
熱することを特徴とするチタンの高能率溶接方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24424586A JPH0635063B2 (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | チタンの高能率溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24424586A JPH0635063B2 (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | チタンの高能率溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63101081A JPS63101081A (ja) | 1988-05-06 |
| JPH0635063B2 true JPH0635063B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=17115888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24424586A Expired - Fee Related JPH0635063B2 (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | チタンの高能率溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0635063B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6191379B1 (en) * | 1999-04-05 | 2001-02-20 | General Electric Company | Heat treatment for weld beads |
| JP2002001538A (ja) * | 2000-06-21 | 2002-01-08 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 多電極溶接方法及び多電極溶接装置 |
-
1986
- 1986-10-16 JP JP24424586A patent/JPH0635063B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63101081A (ja) | 1988-05-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |