JPH07290243A - 横向狭開先ガスシールドアーク溶接方法 - Google Patents

横向狭開先ガスシールドアーク溶接方法

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JPH07290243A
JPH07290243A JP11030894A JP11030894A JPH07290243A JP H07290243 A JPH07290243 A JP H07290243A JP 11030894 A JP11030894 A JP 11030894A JP 11030894 A JP11030894 A JP 11030894A JP H07290243 A JPH07290243 A JP H07290243A
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泰宏 筌口
Yosaburo Mabuchi
洋三郎 馬渕
Shiro Iijima
史郎 飯島
Takayuki Kono
隆之 河野
Kobo Inoue
弘法 井上
Osamu Senda
修 千田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 壁角部に確実にアークを指向でき十分な溶込
みが得られ溶融金属の垂れ落ちを防止できるとともに、
溶接欠陥のない良好な溶接継手が得られる横向狭開先ガ
スシールドアーク溶接方法を提供する。 【構成】 横向狭開先17をガスシールドアーク溶接す
るにあたり、チップ4の先端で屈曲されたワイヤ6を溶
接進行方向18と反対方向に円弧状にかつ下進時19b
を上進時19aに比べ速く上下非対称の回動速度で反復
オシレート19させ、更に下進時19bは上進時19a
に比べ溶接電流,電圧を高くして溶接を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は横向狭開先ガスシールド
アーク溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来横向狭開先をガスシールドアーク溶
接するにあたっては、ほゞI型の狭開先を用いて、特に
融合不良の発生し易い狭開先の上壁角部及び下壁角部に
対してワイヤを指向させるとともに、溶融金属の垂れ落
ちを防止してビードをほゞ均等に積層するため、図4,
図5説明図に示すような溶接方法が開発されている。す
なわち図4(A),(B)は溶接金属22を横向狭開先
17の上下に振分けて溶接する方法で、同図(A)で
は、横向狭開先17の下壁角部17bの溶込みを確保す
るため、シールドガスノズルを備えた溶接トーチ20を
やゝ下方に傾けワイヤ21で1パス目を溶接し、同図
(B)では、その1パス目の溶接金属22に乗せるよう
に上壁角部17aを狙って2パス目を溶接し、このよう
にして1層2パスの溶接金属22を順次積層していく。
また図5(A),(B)は横向狭開先17を1層1パス
の溶接金属22で積層していく方法で、蛇腹式二重シー
ルドガスノズルを用いた溶接トーチ20′により、ワイ
ヤ21を溶接進行方向23に対して右上から左下へ斜め
に直線的に揺動しながら、オシレート軌跡24に沿い溶
接を行っている。
【0003】しかしながら図4の方法では、板厚が厚く
なればなるほど横向狭開先17の上下壁面に対するワイ
ヤ21の角度が得にくくなるので、上壁角部17a及び
下壁角部17bにおいて融合不良が生じ易いという欠点
があるとともに、上下振分け方式では溶接能率が悪い。
また開先が深い厚板の横向狭開先溶接ではアーク雰囲気
を大気から完全にシールドすることが溶接品質上不可欠
であるが、この方法では、シールド不良により空気等が
溶接金属22内に混入し易くブローホール等の溶接欠陥
を生じ易いという問題がある。一方図5の方法では、溶
融金属22が重力の影響で垂れ落ち易いため上壁側より
下壁側の溶接金属量が増え、平滑なビード形成が損なわ
れ積層の過程において上壁側にアンダーカット、下壁側
にオーバーラップの溶接欠陥を生じ易い。またシールド
ガスの供給が開先外部の表面からであり、前述と同様シ
ールド不良により空気等が溶接金属内に混入し易いた
め、満足な溶接品質が得られないという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、壁角部に確実にアーク
を指向でき十分な溶込みが得られて溶融金属の垂れ落ち
を防止できるとともに、溶接欠陥のない良好な溶接継手
が得られ、かつガスシールド効果を改善できるとともに
溶接能率が大幅に向上できる横向狭開先ガスシールドア
ーク溶接方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、横
向狭開先をガスシールドアーク溶接するにあたり、チッ
プの先端で屈曲されたワイヤを溶接進行方向と反対方向
に円弧状にかつ下進時を上進時に比べ速く上下非対称の
回動速度で反復オシレートさせ、更に下進時は上進時に
比べ溶接電流,電圧を高くして溶接を行うことを特徴と
する。
【0006】
【作用】本発明横向狭開先ガスシールドアーク溶接方法
においては、横向狭開先内を溶接進行方向と反対方向に
円弧状に上下非対称の回動速度、つまり上進時に比べ下
進時を速く回動しながら溶接を行うことで、重力により
流れ下がる溶融金属より先にアーク点を下壁角部に到達
させ、直接母材へアークの熱を供給できるためこの部分
の母材への入熱が増加し、安定かつ満足な溶込みが得ら
れる。また反転時に停止させて溶接する場合は、この効
果を更に上げるため停止直前に加速して溶融金属を振り
切ることができる。なお下進時は上進時と比べ溶接電
流,電圧を高くすることにより、下壁角部における入熱
量を増し溶込みが大きくなる。更に狭開先内を横断する
移動距離が直線状のオシレートに比べ円弧状オシレート
の場合長くなり、溶融金属の流れ下る行程が長くなって
上述の効果が更に上がり、溶込みが深くて表面が平滑,
美麗な外観の溶接ビードが得られる。
【0007】
【実施例】本発明横向狭開先ガスシールドアーク溶接方
法の一実施例を図面について説明すると、図1は本溶接
方法のオシレート軌跡を示す説明図、図2は本溶接方法
のオシレート要領を示す説明図、図3は本溶接方法に適
用される溶接トーチの斜視図である。まず本溶接方法に
適用される溶接トーチを図3について説明すると、溶接
トーチ本体1の先端に設けられた偏平型のシールドノズ
ル2の内部にチップ回動軸3が縦設され、同軸3の先端
にチップ4が螺着されるとともに、同チップ4には軸芯
方向に対し5〜20°屈曲したワイヤ導出孔5が穿設さ
れ、その先端からワイヤ6が導出されている。またチッ
プ回動軸3の基端は溶接トーチ本体1を貫通して同本体
1基部に配設された歯車対7,8を介してオシレート位
置検出及び速度制御が可能なステッピングモーター9に
連結されている。更にシールドノズル2内に、複数のシ
ールドガス供給管10が配設されてシールドガス入口1
1に接続されるとともに、複数の給水管12,排水管1
3が配設されて冷却水入口14,冷却水出口15に接続
されている。なおシールドノズル2にはその基部に外表
面にシールドガスを噴出する二重シールドノズルを嵌着
することができる。
【0008】このような溶接トーチを用いて横向狭開先
ガスシールドアーク溶接を行う溶接方法の実施要領を図
1,図2について説明すると、まず図2において、横向
狭開先17内にシールドノズル2の広幅方向を横にして
挿入し、チップ4先端のワイヤ導出孔5から屈曲して突
出したワイヤ6と横向狭開先17との間にアークを発生
させるとともに、シールドノズル2からシールドガスを
噴出させて溶接進行方向にシールドノズル2を移動させ
ながら溶接を行う。このとき図3に示したステッピング
モーター9の回転により歯車対7,8を介してチップ回
動軸3を回動させ、図1に示すように、チップ4から突
出したワイヤ6先端を溶接進行方向18と反対方向に円
弧状に上下に、オシレート軌跡19のように反復オシレ
ートさせる。そしてこのオシレート軌跡19は上壁角部
17a及び下壁角部17bで折返しを繰返し溶接進行方
向18に沿い進んで行く。
【0009】このオシレート軌跡19によるオシレート
作動により、ワイヤ6先端は図2に示すように6′の位
置に変化し、チップ4の回動角度が180°のとき最大
振幅となり、これよりも回動角度が小さくなるとワイヤ
6の振幅と比例して小さくなる。このようにしてチップ
4の軸芯方向に対し5〜20°屈曲したワイヤ導出孔5
から導出されたワイヤ6の先端は、チップ4の回動によ
り溶接進行方向と反対方向に円弧状に反復オシレートす
ることにより、横向狭開先17の上壁角部17a及び下
壁角部17bに対して確実にアークを指向できるように
なる。しかしてこの反復オシレートの過程で、重力に逆
らう方向への溶接は、溶融金属がアーク点より下方へ流
れるのでアークの熱を直接母材へ付加できるため溶込み
が得られるが、重力に沿った方向への溶接は、溶融金属
が邪魔でアークの熱が直接母材に当らないため溶込みが
少ないという現象を生ずるので、この反復オシレートに
おける回動速度を、下方に向かう下進時は(図1(A)
の19b)、上方に向かう上進時(19a)より速くす
ることにより、溶融金属より先にアーク点を下壁角部1
7bに到達させることで溶込みを確保することができ
る。なお下進時に溶接電流,電圧を上進時と比べ高くす
ることにより、下壁角部17bへの入熱量を増し、溶込
み量を増大させることができる。更にこの反復オシレー
トの過程で上壁角部17a及び下壁角部17bにおける
反転時に一旦停止させる場合には、異なった上下の停止
時間を持たせ停止直前に回動速度を加速することで溶込
み量を向上させることができる。
【0010】次に本発明方法の具体例を挙げると、板厚
100mmの低合金鋼の開先幅16mmのI型狭開先に対
し、ワイヤ径1.2 mm,ワイヤ導出孔径1.5 mm,ワイヤ導
出孔角度18°,シールドガスAr80%+CO2 20
%とした場合、溶接電流:下進時300〜350A,上
進時170〜200A、溶接電圧:下進時25〜30
V,上進時19〜20V、溶接速度:11〜13cm/mi
n 、ワイヤ回動速度:下進時600〜700DEG/se
c ,上進時150〜200DEG/sec 、停止時間:下
端0.1 〜0.3 sec ,上端1.5 〜2.5 sec 、停止直前の回
動速度1400〜1600DEG/sec で溶接を行い、
上壁角部及び下壁角部で開先壁面方向と板厚方向にそれ
ぞれ片側2mm前後の安定した良好な溶込みが得られた。
【0011】かくしてこの横向狭開先ガスシールドアー
ク溶接によれば、ワイヤ6先端の円弧状のオシレートを
溶接進行方向18と反対方向に反復回動させるととも
に、下方に向かうときは回動速度を速くし上方に向かう
ときは回動速度を遅くすることにより、溶融金属に邪魔
されずに安定かつ満足な溶込みが得られるとともに、溶
融金属の垂れ落ちを防止できる。またチップ回動軸3を
介してチップ4の先端部までワイヤ6を正確に誘導でき
るため、特に融合不良を生じ易い上壁角部17a及び下
壁角部17bに対して確実にワイヤ6を向けることが可
能となり、アークの狙い位置や開先両端での停止時間を
それぞれ単独にかつリアルタイムで調整できる。更に横
向狭開先17内に挿入可能な偏平型のシールドノズル2
を用いることにより、開先底部から開先表面の仕上げ層
までの積層におけるガスシールドの効果を改善できる。
【0012】
【発明の効果】要するに本発明によれば、横向狭開先を
ガスシールドアーク溶接するにあたり、チップの先端で
屈曲されたワイヤを溶接進行方向と反対方向に円弧状に
かつ下進時を上進時に比べ速く上下非対称の回動速度で
反復オシレートさせ、更に下進時は上進時に比べ溶接電
流,電圧を高くして溶接を行うことにより、壁角部に確
実にアークを指向でき十分な溶込みが得られて溶融金属
の垂れ落ちを防止できるとともに、溶接欠陥のない良好
な溶接継手が得られ、かつガスシールド効果を改善でき
るとともに溶接能率が大幅に向上できる横向狭開先ガス
シールドアーク溶接方法を得るから、本発明は産業上極
めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明横向狭開先ガスシールドアーク溶接方法
の一実施例におけるオシレート軌跡を示す説明図であ
る。
【図2】本溶接方法のオシレート要領を示す説明図であ
る。
【図3】本溶接方法に適用される溶接トーチの斜視図で
ある。
【図4】従来の横向狭開先ガスシールドアーク溶接方法
の説明図である。
【図5】従来の他の横向狭開先ガスシールドアーク溶接
方法の説明図である。
【符号の説明】
1 溶接トーチ本体 2 シールドノズル 3 チップ回動軸 4 チップ 5 ワイヤ導出孔 6 ワイヤ 7,8 歯車 9 ステッピングモーター 10 シールドガス供給管 11 シールドガス入口 12 給水管 13 排水管 14 冷却水入口 15 冷却水出口 17 横向狭開先 17a 上壁角部 17b 下壁角部 18 溶接進行方向 19 オシレート軌跡 19a 上進時 19b 下進時
フロントページの続き (72)発明者 飯島 史郎 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 (72)発明者 河野 隆之 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 井上 弘法 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 千田 修 長崎県佐世保市瀬戸越4丁目4番26号 株 式会社メカトロニクス内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 横向狭開先をガスシールドアーク溶接す
    るにあたり、チップの先端で屈曲されたワイヤを溶接進
    行方向と反対方向に円弧状にかつ下進時を上進時に比べ
    速く上下非対称の回動速度で反復オシレートさせ、更に
    下進時は上進時に比べ溶接電流,電圧を高くして溶接を
    行うことを特徴とする横向狭開先ガスシールドアーク溶
    接方法。
  2. 【請求項2】 ワイヤの反復オシレートの過程で異なっ
    た上下の停止時間を持たせるとともに、停止直前に回動
    速度を加速することを特徴とする請求項1記載の横向狭
    開先ガスシールドアーク溶接方法。
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