JPH07214308A - 溶融アーク溶接によって金属部分を結合する方法 - Google Patents
溶融アーク溶接によって金属部分を結合する方法Info
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- JPH07214308A JPH07214308A JP7012447A JP1244795A JPH07214308A JP H07214308 A JPH07214308 A JP H07214308A JP 7012447 A JP7012447 A JP 7012447A JP 1244795 A JP1244795 A JP 1244795A JP H07214308 A JPH07214308 A JP H07214308A
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Abstract
において、複雑で嵩張る半製品の場合及び特に溶接プロ
セスの際一方の側からだけしかアクセスできない様な半
製品の場合でも高品質で溶接することができるようにす
る。 【構成】 そのため結合されるべき金属部分が狭開先に
続く極端な狭開先とそれに続いてセンタリングオフセッ
ト部とを有しており、先づ金属部分をセンタリングオフ
セット部によって相互に位置決めし、シーム底領域に逃
げ隆起部を形成して、溶接の際目標溶断個所を形成する
ことができるようにし、かつサブマージアーク溶接を行
う前に極端な狭開先によって形成された半製品開先面
を、完全自動式タングステンイナートガス溶接法又は保
護ガス下での金属アーク溶接法を用いて、夫々極端な狭
開先の全幅に亘って延びる多層状の溶接ビードによって
結合する。
Description
(狭開先溶接)によるアーク溶接を用いて金属部分を結
合する方法に関する。
によれば、小容積の溶接シームによるアーク融接を用い
て金属部分を結合する方法が既に公知である。その場合
は先づ狭開先を形成している結合されるべき半製品部分
を、その突合せ接合部において付加材料と共に又はそれ
なしで、電子ビーム法、プラズマ法、レーザビーム法又
はアルゴンアーク溶接法を用いて形成された基底シーム
によって溶接する。その後狭開先によって形成された半
製品開先面を、一方の開先面及び他方の開先面に交互に
付着した、サブマージアーク溶接法に基く溶接ビードに
よって結合し、かつサブマージアーク溶接の各溶接ビー
ドによってその下方に位置する狭開先の中央分の1/3 を
オーバラップし、かつ夫々一方の半製品開先面だけを溶
融することができるように規定されており、また狭開先
の幅が使用される溶接ワイヤの直径の4倍に等しく、か
つ溶接ワイヤの電流密度がサブマージ溶接の際50A/
mm2であり、かつ単位長さ当りのエネルギが2.5m
mのワイヤ直径の場合は8.5KJ/cm,3mmのワ
イヤ直径の場合は12.5KJ/cm,4.0mmのワ
イヤ直径の場合は22KJ/cmに、夫々なりうるよう
に溶接速度が選択されている。
結合するのに特に良好に使用可能である。また一方の側
からだけアクセス可能であって根元側は後から溶接し得
ないような厚肉構造部分は、ドイツ国特許第26338
29号明細書に基く方法によって良好に結合可能であ
る。この方法の有利な使用領域は、蒸気タービン及びガ
スタービン、圧縮機並びにターボ発電機のための、ロー
タの製造のために使用されるディスク状及び中空円筒状
の鍛造部材を結合する場合である。
に巻込み物のない微粒状の接着面が形成されるという点
である。またこの方法によれば溶着金属部にもまた溶接
熱影響ゾーンにも一次組織がもはや存在していない。従
って後からの焼準又は熱処理が不必要である。
ることができないという欠点を有している。更に基底シ
ームが根元領域で鉛直に溶接されかつ所定の深さを有し
ている必要があり、従ってロータが水平状態でサブマー
ジアーク狭開先溶接によって完全に溶接された場合に
は、溶接されたロータが曲げられないようになってい
る。
を除去しようとするものである。つまり本発明の課題
は、小容積シームを形成するための溶接法において、複
雑で嵩張る半製品の場合及び特に溶接プロセスの際一方
の側からだけしかアクセスできない様な半製品の場合で
も高品質で溶接することができ、かつ完全自動の溶接に
より従来技術に比較して高い経済性を達成することがで
きるようにすることにある。
載の特徴、つまり結合されるべき金属部分が狭開先に続
く極端な狭開先とそれに続いてセンタリングオフセット
部とを有しており、先づ金属部分をセンタリングオフセ
ット部によって相互に位置決めし、シーム底領域に逃げ
隆起部を形成して、溶接の際目標溶断個所を形成するこ
とができるようにし、かつサブマージアーク溶接を行う
前に極端な狭開先によって形成された半製品開先面を、
完全自動式タングステンイナートガス(TIG)溶接法
又は保護ガス下での金属アーク溶接法(MIG溶接法)
を用いて、夫々極端な狭開先の全幅に亘って延びる多層
状の溶接ビードによって結合することによって、上記課
題を解決することができた。その後で狭開先によって形
成された半製品開先面を、サブマージアーク溶接法によ
る公知の形式で相互に結合する。
を自動的に溶接することができ、ひいては高い経済性を
備えた方法を達成することができるという点にある。更
に高品質の溶接シームを形成することができるので、結
合された半製品を後で熱処理をする必要がない。特に、
溶接プロセスのために一方の側からだけしかアクセスし
得ないような個々の部分を相互に結合することができ
る。
約3倍の幅を有している場合である。これによって溶接
の際に発生するアンダカットが、溶融ビードの両側でひ
いては支持する横断面の外側にだけ発生しうるように保
証されている。
の6倍乃至10倍の範囲内にあって、少くとも40mm
の高さを有している場合が特に有利である。溶接シーム
高さの増大に伴い熱の持込みがそれにつれて大きくなる
ため、このような寸法の場合にだけ、最後の溶接ビード
を1層だけで溶接することが可能となり、ひいては完全
自動化を実現することができる。
は、直径が極端な狭開先の幅の1/5 乃至1/4 、少くとも
0.8mm、多くとも1.6mmでる溶接ワイヤを使用
する場合が特に有利である。これによって確実なワイヤ
案内と良好な溶接結果を達成することができる。
は、予熱温度に依存して、1分当り50mm乃至200
mmの送り速度の場合200A乃至300Aの範囲の電
流強度で作業する場合が特に有利である。
8%の水素を含んだアルゴン又はアルゴンが30%乃至
70%で残余がヘリウムであるアルゴンヘリウム混合体
を使用する場合が特に有利である。これによって質的に
優れた溶接ビードを形成することができる。
しく説明する。
されるべき半製品部分の横断面の概略が図示されてい
る。結合されるべき金属部分は符号1及び2で表わされ
ており、狭開先4において互いに向い合って平行に位置
するその半製品開先面は符号5及び6で、また極端な狭
開先9における開先面は符号13及び14で、夫々表わ
されている。溶接のためにアクセスできない側(例へば
中空部体の内側)では、結合されるべき金属部分1,2
がセンタリングオフセット部10において互いに接して
突き合って相互に位置決めされている。シーム基底領域
には逃げ隆起部11が形成されていて、溶接の際目標溶
個所12が発生するようになっており、それによって溶
接の際、センタリングオフセット部10の溶融が強制的
に行われうるようになっている。その場合アンダカット
は溶断ビードの両側だけに発生し、支持している横断面
にはアンダカットが発生しない。このことが材料の応力
特性に極めて良好な影響を与えている。
部10は5mmの高さhを有し、逃し隆起部11は全部
で40mmの幅cと15mmの高さdとを有している。
水平線と逃げ隆起部11との間に形成される角度αは1
5°である。この幾何学的な寸法に基いてセンタリング
オフセット部10の溶融が、厳格に許容された溶接デー
タ範囲内で達成可能である。
mの高さeとを備えた極端な狭開先9における平行な半
製品開先面13,14の結合が完全自動式のTIG溶接
によって行われている。その際溶接ビード15は、一方
の半製品開先面13から向い合って位置する他方の半製
品開先面14に到達して、夫々両側の半製品開先面を溶
融する。アークの位置が一度設定されれば変更はもはや
不必要であり、従って溶接作業を自動的に行うことがで
きる。このTIG溶接の場合には1.2mmの直径を備
えた溶接ワイヤが使用される。予熱温度に依存して、1
分間当り50mm乃至200の送りの場合には200A
乃至300Aの範囲内の電流密度で作業を行う。イナー
トガスとしてはアルゴンが使用される。勿論これ以外の
実施例においては、アルゴンと最大8%の水素とから成
る混合体又はアルゴンと30%乃至70%のヘリウムと
から成る混合体も使用可能であり、その場合最良の結果
は、同一割合のアルゴンとヘリウムとを使用した場合に
達成される。TIG溶接により品質の優れた溶接シーム
を達成することができる。
開先9の溶接のためにMIG法が使用されており、その
場合は空間内に金属部分を吹き付けることに基いて、溶
接ワイヤ供給管、保護ガスノズル、溶接溝の半製品開先
面並びにスラグコーディング等の一定の不純物が溶接ビ
ード表面に到達するので、極端な狭開先9における溶接
シームの品質が、このような結合欠陥のためTIG法の
場合に比較して多小劣らざるを得ない。
先面5及び6によって形成された、16mmよりも小さ
な幅を備えた狭開先を、ドイツ国特許第2633829
号明細書によって開示された形式でサブマージアーク溶
接法に基いて閉鎖し、半製品開先面6における溶接ビー
ド7と半製品開先面5における溶接ビード8とが交互に
位置できるようにする。つまり溶接ビード7,8は狭開
先4の中央部の 1/3において夫々オーバラップしてい
る。同時に溶接ワイヤの夫々の軸線位置によって、溶接
プロセス中半製品の夫々一方の開先面5又は6だけが溶
解させられる。これによって有利な接合部が達成され、
溶接部分の組成が全シーム横断面に亘って一定に保持さ
れるようになり、かつ冷却の際の応力が許容可能な限界
内に留まるようになる。
のシーム幅がTIG乃至MIG溶接法15の溶接ビード
の数の増加につれて次第に大きくなる。この現象は、T
IG乃至MIG溶接法の溶融能力が小さい場合に発生
し、かつ熱の影響部を大きくしている。このことは、極
端な狭開先9が所定の最大高さeを有している場合にだ
け許容されることを意味している。その理由は、それ以
外の場合には極端な狭開先9の橋絡が一層の熔接だけで
はもはや達成され得ないからであり、ひいては自動的な
溶接法が不可能になるであろう。
たその他の厚肉金属部分にも使用することができ、特に
一方の側からだけアクセス可能で根元側では後溶接の不
能な、例へば低合金乃至高合金金属材料から成るプレー
ト、管、ディスク及び中空円筒のようなものの溶接に適
合している。
又は端面側の旋削部を備えた個々の回転部体、例へば同
一の強度又は同一の肉厚のディスク状又は中空円筒状の
鍛造部材から構成されている、エネルギ変換機械のロー
タを製作する領域である。この鍛造部材を先づ「根元領
域」、つまり極端な狭開先9の領域において上述のTI
G乃至MIG溶接法を介して鉛直に溶接する。次いでロ
ータを水平状態でサブマージ溶接を用いて狭開先4の領
域を完全に溶接する。その際ロータを撓ませないですむ
ようにするためには、極端な狭開先9の所定の高さeを
意味する第1シームの所定の深さが存在していなければ
ならない。その場合極端な狭開先9の高さeは、本発明
に基いてその幅bの6倍乃至10倍の範囲内で少くとも
40mmの高さを有している。
は、Niをベースにした合金から成る金属部分を結合す
るのに特に良好に適合している。それは、この溶接法に
あっては熱影響ゾーンが極く小範囲に限定されており、
かつこの材料が熱影響ゾーンに対して極端に敏感である
からである。この様な形式で優れた溶接品質を達成する
ことができる。
部分の概略断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 小容積溶着部による溶融アーク溶接を用
いて金属部分(1,2)を結合する方法であって、狭開
先によって形成された半製品開先面(5,6)を、一方
の開先面(5)と他方の開先面(6)とに交互に付着し
た、サブマージアーク溶接法に基く溶接ビード(7,
8)によって結合する方法において、 結合されるべき金属部分(1,2)が狭開先(4)に続
く極端な狭開先(9)とそれに続いてセンタリングオフ
セット部(10)とを有しており、先づ金属部分(1,
2)をセンタリングオフセット部(10)によって相互
に位置決めし、シーム底領域に逃げ隆起部(11)を形
成して、溶接の際目標溶断個所(12)を形成すること
ができるようにし、かつサブマージアーク溶接を行う前
に極端な狭開先(9)によって形成された半製品開先面
(13,14)を、完全自動式タングステンイナートガ
ス(TIG)溶接法又は保護ガス下での金属アーク溶接
法(MIG溶接法)を用いて、夫々極端な狭開先(9)
の全幅(b)に亘って延びる多層状の溶接ビード(1
5)によって結合することを特徴とする、溶融アーク溶
接によって金属部分を結合する方法。 - 【請求項2】 逃げ隆起部(11)がその高さ(d)の
約3倍の幅(c)を有していることを特徴とする、請求
項1記載の方法。 - 【請求項3】 極端な狭開先(9)は、その高さ(e)
がその幅(b)の6倍乃至10倍の範囲内にあって、少
くとも40mmの高さを有していることを特徴とする、
請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 TIG溶接乃至MIG溶接の際には、直
径が極端な狭開先(9)の幅(b)の1/5 乃至1/4 、少
くとも0.8mm、多くとも1.6mmである溶接ワイ
ヤを使用することを特徴とする、請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 TIG溶接乃至MIG溶接の際には、予
熱温度に依存して、1分当り50mm乃至200mmの
送り速度の場合200A乃至300Aの範囲の電流強度
で作業することを特徴とする、請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 合金の成分割合に依存して200℃より
も高い予熱温度で作業することを特徴とする、請求項5
記載の方法。 - 【請求項7】 保護ガスとして、アルゴン又は最大8%
の水素を含んだアルゴン又はアルゴンが30%乃至70
%で残余がヘリウムであるアルゴンヘリウム混合体を使
用することを特徴とする、請求項1記載の方法。 - 【請求項8】 アルゴンが50%でヘリウムが50%で
あるアルゴムヘリウム混合体を使用することを特徴とす
る、請求項7記載の方法。
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