JPH0647167B2

JPH0647167B2 - 肉盛ア−ク溶接方法

Info

Publication number: JPH0647167B2
Application number: JP4318185A
Authority: JP
Inventors: 英幸山本; 哲夫安田; 章二原田
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 1985-03-04
Filing date: 1985-03-04
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPS61202773A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野本発明は、機械部品、土木建設機械等の金属製被加工物
の表面に、被加工物と異種の合金例えば耐摩耗性、耐食
性等を有する合金を溶接用アーク熱源により溶融して肉
盛溶着金属を得る肉盛アーク溶接方法に関するものであ
る。

(ロ)従来の技術肉盛アーク溶接方法に使用される溶接材料としては、従
来から表面硬化肉盛用、耐食材肉盛用としてコバルト基
合金、ニツケル基合金などの多種類のものが実用されて
いる。

特に、ＪＩＳに規定されている硬化肉盛被覆アーク溶接
棒のうちには、パーライト系鋼、マルテンサイト系鋼、
クロム鋼、マンガン・オーテナイト系鋼、１６Ｍｎ−１
６Ｃｒオーステナイト系鋼があるが、そのほか高クロム
鉄系、タングステン炭化物合金系、コバルト基合金系な
ども市販されている。

ところが、コバルト基合金、特にコバルト基合金のうち
の例えば、クロム３０％、タングステン４〜８％、炭素
１％、鉄２％などを含むステライト、タングステン炭化
物、クロム炭化物等は、耐摩耗性にすぐれている反面、
金属組織の硬さが大で柔軟性がないために、薄板、細径
のワイヤにすることが困難であり、たとえできたとして
も、ワイヤリールに巻くことができなかつた。

ここで、従来の溶接材料と本発明の肉盛アーク溶接方法
に用いる溶接材料との金属組織について説明する。従来
の金属は、一般に結晶構造を有している。したがつて、
従来のアーク熱によつて溶接材料を溶融して被加工物表
面を硬化肉盛するニツケル基合金、コバルト基合金の肉
盛用合金においても結晶構造を有している。

しかし、近年、結晶構造を有する合金素材を溶融して、
例えば液体急冷法によつて溶融金属を帯状金属箔として
引き出すとともに急冷させることにより、可撓性にすぐ
れた非晶質の金属箔を製造する技術が開発されている。

(ハ)発明が解決しようとする問題点従来の高硬度を得るための表面硬化肉盛アーク溶接方法
としては、被覆アーク溶接棒を使用した手溶接、被覆ア
ーク溶接棒の心線と同様の棒状の溶加棒を手動で供給す
るＴＩＧアーク溶接法、または溶接材料を粉末にして供
給するプラズマ粉末溶射法しか採用することができず、
肉盛溶接材料をワイヤリールに巻いて帯状溶加材または
帯状消耗電極として自動送給できる肉盛アーク溶接方法
にくらべて、著しく溶看速度が低下するだけでなく、肉
盛溶着金属の厚さも均一にすることができないという問
題点があつた。本発明は、これらの問題点を解決するも
のである。

(ニ)問題点を解決するための方法本発明は、溶接用アーク熱源によつて、肉盛溶接材料を
溶融して被加工物の表面に肉盛溶着金属を得る肉盛アー
ク溶接方法において、従来の結晶構造の肉盛用合金、特
に硬度が大で連続した帯状溶加材または帯状消耗電極の
製造が不可能であつたニツケル基合金、コバルト基合金
等においても、金属組織を非晶質化することにより、可
撓性を有する帯状金属箔を形成することにより、帯状溶
加材又は帯状消耗性電極として連続的に、または断続し
て自動送給して肉盛溶着金属を得る肉盛アーク溶接方法
を提供するものである。

(ホ)実施例以下、図面を参照して、肉盛溶接用素材を用いて製造し
た非晶質の連続帯状金属箔を連続的に又は断続して前記
被加工物に自動送給して肉盛溶着金属を得る肉盛アーク
溶接方法について説明する。

本発明の肉盛アーク溶接方法に使用するニツケル基合
金、コバルト基合金、（以下、肉盛溶接合金という。）
の非晶質の連続帯状金属箔は、肉盛溶接合金の素材を溶
融し、通常の液体急冷法によつて製造される。

製造された非晶質の連続帯状金属箔は、現状では厚み0.
025〜0.06mm程度で、幅４〜100mm程度の金属箔を１枚な
いし数枚重ねて使用すると、従来の結晶構造の肉盛溶接
合金にくらべて極めて可撓性を有するとともに曲げ強度
も大であるので、前述したように従来の結晶構造のニツ
ケル基合金、コバルト基合金等の帯状溶接材料の製造が
不可能であつた肉盛溶接合金であつても、非晶質の連続
帯状金属箔の製作が可能であるので、帯状金属箔はワイ
ヤリールに巻取られる。

第１図は、ワイヤリール１に巻取られた非晶質帯状金属
箔を帯状溶加材２として自動送給し、溶接用アーク熱源
が非消耗電極８と被加工物１０との間に発生したアーク
９である場合の非消耗電極アーク溶接法を示す。同図に
おいて、３は、加圧ローラ４と一体となつて、電動機５
の駆動力によつて連続的に又は断続して自動送給する送
給ローラである。６は、帯状溶加材２の先端を後述する
溶融池１１に導くワイヤガイドである。７は溶接用トー
チのシールドガスノズル、８は非消耗電極９は被加工物
１０と非消耗電極８との間に発生したアーク、１１はア
ーク熱により被加工物１０が溶融して生じた溶融池であ
つて、この溶融池に帯状溶加材２の先端が挿入される。
１２は、帯状溶加材２が溶融後に凝固して形成された肉
盛溶着金属である。１３は、非消耗電極８と被加工物１
０とに接続された溶接用電源である。

同図に示す非消耗電極アーク溶接法では、ニツケル基合
金、コバルト基合金、等の高硬度の合金であつても、ワ
イヤリール１から帯状溶加材２として、図示しない制御
装置によつて電動機５を制御することにより、自動的に
連続的に又は断続して送給して高能率で均一な肉盛溶着
金属を形成する。

第２図(a)は、第１図の円柱形の送給ローラ３及び加圧
ローラ４を各々図示の形状に形成した送給ローラ３１及
び加圧ローラ４１によつて、帯状溶加材２を塑性変形さ
せて送給する場合を示す。帯状溶加材が箔状になると変
形しやすく、しかもその変形も常に一定ではなく変化す
るので、肉盛溶着金属が均一にならない。そこで、前述
したように帯状溶加材２に強制的に塑性変形を与えて、
帯状溶加材２の断面を同図(a)乃至(c)のようにすること
により、変形を一定させ肉盛溶着金属を均一化させるこ
とができる。

第３図は、ワイヤリール１に巻取られた非晶質帯状金属
箔を帯状電極２１として自動送給し、溶接用アーク熱源
を帯状電極２１と被加工物１０との間に発生したアーク
のである場合の消耗電極アーク溶接法を示す。

同図において、第１図と同一部分は同一符号を付してあ
る。ワイヤリール１から送給される非晶質帯状金属箔
は、帯状消耗電極２１として溶接用電極１３の一端に接
続されたコンタクトジヨー６１を通じて被加工物１０と
の間でアークを発生し、そのアーク熱で溶融後凝固して
肉盛溶着金属１２が形成される。

同図に示す消耗電極アーク溶接法においても、高硬度の
合金もワイヤリールから帯状電極として第１図と同様
に、自動送給して高能率で均一な肉盛溶着金属を形成す
る。また、帯状電極に第２図(a)乃至(c)と同様の塑性変
形を与えて肉盛溶着金属を均一化させることができる。

第４図は、ワイヤリール１に巻取られた非晶質帯状金属
箔を第３図と同様に帯状電極２１として自動送給する消
耗電極アーク溶接法であるが、帯状電極の送給機構及び
帯状電極への給電機構が異なつている。同図において、
図示していないワイヤリール１から巻き戻された非晶質
帯状金属箔は、図示していない電動機５によつて駆動さ
れる回転円筒体３２に螺旋状に巻きつけられて自動送給
される。また、この非晶有帯状金属箔は、帯状消耗電極
として溶接用電源１３の一端に接続された回転円筒体３
２又は螺旋状に巻きつけられた帯状消耗電極の外周面に
接触するコンタクトジョー６２を通じて被加工物１０と
の間でアークを発生し、そのアーク熱で溶融後凝固して
肉盛溶着金属１２を形成する。

同図に示す消耗電極アーク溶接法においても、高硬度の
合金をワイヤリールから帯状電極として第１図と同様
に、自動送給して高能率で均一な肉盛溶着金属を形成す
る。

第５図は、本発明の肉盛アーク溶接方法により肉盛溶接
をした溶接部の断面の写真（断面マクロ写真）を示す。
この肉盛溶接条件はつぎのとおりである。

アーク熱源非消耗電極アーク溶接法非晶質の連続帯状金属箔コバルト基合金（ステライト）幅4.5〔mm〕、厚さ0.05〔mm〕溶接電流１５０〔Ａ〕溶接速度２５〔cm／min〕溶着量３５〔gr／min〕オシレート有希釈率 0.38〔％〕本発明の肉盛アーク溶接方法では、母材の溶融は極めて
小さく、第５図に示されるように、母材の溶融をほとん
どみとめることができない。

以上の実施例では、非晶質帯状金属箔を１枚送給した
が、数枚重ねて送給してもよく、また、シールドガスノ
ズル７の下端からシールドガスを噴出させるガスシール
ドアーク溶接法について説明したが、シールドガスを使
用しないサブマージアーク溶接法で行うこともできる。

さらに溶接用電源１３として、パルス電流を出力する電
源を用いてもよい。

第１図の実施例において、帯状溶加材２と被加工物１０
との間に、アークを継続発生しない程度の低電圧を印加
して、帯状溶加材２を予め加熱することによつて、被加
工物１０の表面の溶け込み深さを大にしないで肉盛溶着
金属量を増加させる、いわゆるＴＩＧホツト法を用いる
ことができる。また、帯状溶加材２を幅方向に均一に加
熱溶融するための溶接用アーク熱源としてのアーク９を
発生させるための非消耗電極８を帯状溶加材２の幅方向
（第１図の紙面と直角方向）にオシレートさせてもよ
い。

(ヘ)発明の効果本発明の肉盛アーク溶接方法によれば、従来の結晶構造
の肉盛用合金、特に硬度が大で連続した置状溶加材また
は帯状消耗電極の製造が不可能であつたニツケル基合
金、コバルト基合金等においても、金属組織を非晶質化
することにより、帯状溶加材又は帯状消耗電極として連
続的に、または断続して自動送給することによつて、高
能率で均一な肉盛溶着金属を形成することができる。

また、非晶質帯状の溶加材又は消耗電極は、従来の結晶
系（例えばニッケル基）溶加材又は消耗電極にくらべ
て、幅と厚みの比を大きくすることができるので、その
ために、抵抗発熱が増加し溶融量が増大する。さらに、
上記非晶質帯状溶加材又は消耗電極の溶融量の増大によ
り、母材に供給される溶着金属量が増大するために、母
材の溶融量と母材への供給溶着金属量との比に対応する
希釈率が減少するので、肉盛溶接に望ましい結果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は非晶質帯状金属箔を帯状溶加材として非消耗電
極アーク溶接法によつて実施した本発明の肉盛アーク溶
接方法の概要を示す図、第２図(a)乃至(c)は本発明の肉
盛アーク溶接方法に使用する非晶質帯状金属箔を塑性変
形させる送給ローラ、加圧ローラ及び塑性変形後の非晶
質帯状金属箔の断面図、第３図及び第４図は非晶質帯状
金属箔を帯状消耗電極とした消耗電極アーク溶接法によ
つて実施した本発明の肉盛アーク溶接方法の概要を示す
図、第５図は本発明の肉盛アーク溶接方法により肉盛溶
接をした溶接部金属組織の断面の写真（断面マクロ写
真）である。１……非晶質帯状金属箔が巻回されたワイヤリール、２
……帯状溶加材、３，３１……送給ローラ、４，４１…
…加圧ローラ、５……電動機、６……ワイヤガイド、６
１，６２……コンタクトジヨー、７……シールドガスノ
ズル、８……非消耗電極、９……アーク、１０……被加
工物、１２……肉盛溶着金属、１３……溶接用電源、２
１……帯状消耗電極、３２……回転円筒体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接用アーク熱源によって肉盛溶接合金を
溶接して被加工物の表面に溶着する肉盛アーク溶接方法
において、肉盛溶接合金の素材として、非晶質の連続帯
状金属箔を用い、前記非晶質帯状金属箔を連続的に又は
断続して前記被加工物に自動送給して肉盛溶着金属を得
る肉盛アーク溶接方法。
【請求項２】非質の連続帯状金属箔がニツケル基合金か
らなる特許請求の範囲第１項に記載の肉盛アーク溶接方
法。
【請求項３】非晶質の連続帯状金属箔がコバルト基合金
からなる特許請求の範囲第１項に記載の肉盛アーク溶接
方法。
【請求項４】非晶質の連続帯状金属箔が非消耗電極アー
ク溶接法の帯状溶加材２であって、溶接用アーク熱源が
非消耗電極８と被加工物１０との間に発生したアーク９
である特許請求の範囲第１項に記載の肉盛アーク溶接方
法。
【請求項５】非晶質の連続帯状金属箔が消耗電極アーク
溶接法の帯状消耗電極２１であって、溶接用アーク熱源
が消耗電極２１と被加工物１０との間に発生したアーク
９である特許請求の範囲第１項に記載の肉盛アーク溶接
方法。