JPH08132231A - 横向き溶接方法及び横向き溶接装置 - Google Patents
横向き溶接方法及び横向き溶接装置Info
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- JPH08132231A JPH08132231A JP27759494A JP27759494A JPH08132231A JP H08132231 A JPH08132231 A JP H08132231A JP 27759494 A JP27759494 A JP 27759494A JP 27759494 A JP27759494 A JP 27759494A JP H08132231 A JPH08132231 A JP H08132231A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アンダーカットやオーバラップなどの融合不
良による溶接欠陥を生ずることなく、しかも高能率溶接
を可能とした横向き溶接方法とそのための溶接装置を提
供する。 【構成】 ＴＩＧ溶接トーチ６と母材８との間にアーク
を発生させ、同アークに側部から添加ワイヤＷを挿入し
て溶融池を形成し、この溶融池にコイル７で垂直磁界を
付与しつつ溶接を行う。また、母材８に流れる電流の一
部をスイッチング切換装置３により周期的に添加ワイヤ
Ｗに流す。これによって溶融池に働くローレンツ力でオ
ーバラップやアンダーカットを防止する。
良による溶接欠陥を生ずることなく、しかも高能率溶接
を可能とした横向き溶接方法とそのための溶接装置を提
供する。 【構成】 ＴＩＧ溶接トーチ６と母材８との間にアーク
を発生させ、同アークに側部から添加ワイヤＷを挿入し
て溶融池を形成し、この溶融池にコイル７で垂直磁界を
付与しつつ溶接を行う。また、母材８に流れる電流の一
部をスイッチング切換装置３により周期的に添加ワイヤ
Ｗに流す。これによって溶融池に働くローレンツ力でオ
ーバラップやアンダーカットを防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、煙突、橋梁、圧力容器
等の大型鋼構造物製作時の横向き溶接方法及び溶接装置
に関する。
等の大型鋼構造物製作時の横向き溶接方法及び溶接装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、煙突、橋梁、圧力容器等の大型鋼
構造物の製作に際して溶接は必須の作業となる。特に上
記のような大型鋼構造物は製作時に容易に反転等ができ
ないため、横、立向姿勢の難姿勢溶接が必要となる。
構造物の製作に際して溶接は必須の作業となる。特に上
記のような大型鋼構造物は製作時に容易に反転等ができ
ないため、横、立向姿勢の難姿勢溶接が必要となる。
【０００３】特に横向き溶接姿勢では、図６に模式図を
示すように、溶融金属自身の重力の影響により溶接ビー
ドが垂れ下がりやすく開先の上側にアンダーカット（図
６のＡ部）、下側にオーバラップ（図６のＢ部）などが
生じ、次層の溶接時に融合不良等の溶接欠陥が発生しや
すいため高度な熟練を有した溶接工による半自動溶接が
施工されている。
示すように、溶融金属自身の重力の影響により溶接ビー
ドが垂れ下がりやすく開先の上側にアンダーカット（図
６のＡ部）、下側にオーバラップ（図６のＢ部）などが
生じ、次層の溶接時に融合不良等の溶接欠陥が発生しや
すいため高度な熟練を有した溶接工による半自動溶接が
施工されている。
【０００４】また、それらの溶接を自動溶接装置化する
に際しても、上述したように熟練工が行うのと同様な機
能を持たせるためには、例えば複雑なウィービング機構
等が必要となるが、これでもカバーできないため低入
熱、低能率施工となり、高能率化を阻害している。ま
た、下向溶接等においても、高溶着時の溶接では、開先
側壁との会合角が不良になりやすいケースもある。
に際しても、上述したように熟練工が行うのと同様な機
能を持たせるためには、例えば複雑なウィービング機構
等が必要となるが、これでもカバーできないため低入
熱、低能率施工となり、高能率化を阻害している。ま
た、下向溶接等においても、高溶着時の溶接では、開先
側壁との会合角が不良になりやすいケースもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＴＩＧ溶接等（ＨＯＴ
ＴＩＧ溶接を含む) における横向き溶接姿勢では前記
したように開先の上側にアンダーカット、下側にオーバ
ラップなどの融合不良による溶接欠陥、また下向き溶接
姿勢においても、開先側壁との会合角が不良となりやす
い。
ＴＩＧ溶接を含む) における横向き溶接姿勢では前記
したように開先の上側にアンダーカット、下側にオーバ
ラップなどの融合不良による溶接欠陥、また下向き溶接
姿勢においても、開先側壁との会合角が不良となりやす
い。
【０００６】本発明は、アンダーカットやオーバラップ
などの融合不良による溶接欠陥を生ずることなく、しか
も高能率溶接を可能とした横向き溶接方法とそのための
溶接装置を提供することを課題としている。
などの融合不良による溶接欠陥を生ずることなく、しか
も高能率溶接を可能とした横向き溶接方法とそのための
溶接装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は横向き溶接方法
における前記課題を解決するため、非消耗電極と母材と
の間にアークを発生させ、同アークに側部から消耗電極
を挿入して溶融池を形成し、同溶融池に垂直磁界を付与
すると共に母材に流れる電流の一部を周期的に消耗電極
に流すようにした横向き溶接方法を提供する。
における前記課題を解決するため、非消耗電極と母材と
の間にアークを発生させ、同アークに側部から消耗電極
を挿入して溶融池を形成し、同溶融池に垂直磁界を付与
すると共に母材に流れる電流の一部を周期的に消耗電極
に流すようにした横向き溶接方法を提供する。
【０００８】前記した垂直磁界は、非消耗電極、例えば
ＴＩＧ溶接の場合のＴＩＧ溶接トーチの周囲にコイルを
巻いて与えてもよいし、小型化したコイルによりＴＩＧ
トーチと消耗電極すなわち添加ワイヤの間から溶融池に
与えてもよい。このとき溶融池に与える磁場強度として
は、一例として１５０ガウス以上で垂れ落ちのない良好
なビードを得ることができる。
ＴＩＧ溶接の場合のＴＩＧ溶接トーチの周囲にコイルを
巻いて与えてもよいし、小型化したコイルによりＴＩＧ
トーチと消耗電極すなわち添加ワイヤの間から溶融池に
与えてもよい。このとき溶融池に与える磁場強度として
は、一例として１５０ガウス以上で垂れ落ちのない良好
なビードを得ることができる。
【０００９】また、母材側と消耗電極側に溶接電流を分
流させる周期は発明者らが種々検討した結果１０ＨZ 以
上が適正であることを見い出している。
流させる周期は発明者らが種々検討した結果１０ＨZ 以
上が適正であることを見い出している。
【００１０】また、本発明による横向き溶接方法におい
て母材側と消耗電極側とに溶接電流を分流させるのに
は、スイッチング切換装置または可変抵抗により分流さ
せる方式を採用してよい。
て母材側と消耗電極側とに溶接電流を分流させるのに
は、スイッチング切換装置または可変抵抗により分流さ
せる方式を採用してよい。
【００１１】また、本発明は前記課題を解決する横向き
溶接装置として、非消耗電極、同電極の先端付近に臨む
ように配設された消耗電極、非消耗電極の先端部近傍に
配設された電磁石、励磁用電源並びに溶接電源、及び、
消耗電極と母材との間に溶接電流を分流させる手段を設
けた構成の装置を提供する。
溶接装置として、非消耗電極、同電極の先端付近に臨む
ように配設された消耗電極、非消耗電極の先端部近傍に
配設された電磁石、励磁用電源並びに溶接電源、及び、
消耗電極と母材との間に溶接電流を分流させる手段を設
けた構成の装置を提供する。
【００１２】
【作用】前記した本発明による横向き溶接方法と横向き
溶接装置の作用を図１，図２に示す接続回路図と図３に
示した溶融金属の持上げ作用の模式図を用いて説明す
る。図示したＴＩＧ溶接において、母材８側と消耗電極
すなわち添加ワイヤＷ側に溶接電流を図１に示すスイッ
チング切換装置３または図２に示す可変抵抗３’により
分流させる。
溶接装置の作用を図１，図２に示す接続回路図と図３に
示した溶融金属の持上げ作用の模式図を用いて説明す
る。図示したＴＩＧ溶接において、母材８側と消耗電極
すなわち添加ワイヤＷ側に溶接電流を図１に示すスイッ
チング切換装置３または図２に示す可変抵抗３’により
分流させる。
【００１３】このようにして消耗電極すなわち添加ワイ
ヤＷ側に溶接電流を流すと溶接電流は図３に点線で示す
ように溶融金属（池）１１中を通ってアーク点９（ＴＩ
Ｇのタングステン電極側）に流れる成分が多くなり、こ
れに加え図３の紙面に垂直方向に直流磁場１０を付加す
ることによりローレンツ力を溶融池１１の持上げ方向に
作用させることになるので、垂れ落ちのないビード形状
の溶接ビード１３を得ることができる。
ヤＷ側に溶接電流を流すと溶接電流は図３に点線で示す
ように溶融金属（池）１１中を通ってアーク点９（ＴＩ
Ｇのタングステン電極側）に流れる成分が多くなり、こ
れに加え図３の紙面に垂直方向に直流磁場１０を付加す
ることによりローレンツ力を溶融池１１の持上げ方向に
作用させることになるので、垂れ落ちのないビード形状
の溶接ビード１３を得ることができる。
【００１４】また、消耗電極すなわち添加ワイヤＷに溶
接電流を分流することにより、ワイヤＷがジュール加熱
されることとなり、ワイヤＷの溶着速度が増大する。す
なわち、従来のＨＯＴ ＴＩＧ溶接方法のように別のワ
イヤ溶接電源を用いずに高溶着化を図ることができる。
接電流を分流することにより、ワイヤＷがジュール加熱
されることとなり、ワイヤＷの溶着速度が増大する。す
なわち、従来のＨＯＴ ＴＩＧ溶接方法のように別のワ
イヤ溶接電源を用いずに高溶着化を図ることができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明による横向き溶接方法の実施の
態様及び本発明の横向き溶接装置を図１〜図５を用いて
具体的に説明する。消耗電極すなわち添加ワイヤＷへの
添加電流と母材８側への電流分流は図１に示したものと
同一回路を採用した。
態様及び本発明の横向き溶接装置を図１〜図５を用いて
具体的に説明する。消耗電極すなわち添加ワイヤＷへの
添加電流と母材８側への電流分流は図１に示したものと
同一回路を採用した。
【００１６】溶接方法はＴＩＧ溶接方法とし、溶接電源
１は直流定電流特性の通常のＴＩＧ溶接用電源を使用し
た。また添加ワイヤ送給装置はＴＩＧ溶接用ワイヤ送給
装置を通電可能な状態に改造して使用した。
１は直流定電流特性の通常のＴＩＧ溶接用電源を使用し
た。また添加ワイヤ送給装置はＴＩＧ溶接用ワイヤ送給
装置を通電可能な状態に改造して使用した。
【００１７】溶接は横向き姿勢で行いビードオンプレー
ト溶接試験により、そのビード形状から本発明の効果を
確認した。溶接条件としては、溶接電流３００Ａとし、
ワイヤ側に流れる電流は８０Ａとして設定した。この時
の母材８側と添加ワイヤＷ側に流れる電流は５０ＨZ で
切換て試験した。
ト溶接試験により、そのビード形状から本発明の効果を
確認した。溶接条件としては、溶接電流３００Ａとし、
ワイヤ側に流れる電流は８０Ａとして設定した。この時
の母材８側と添加ワイヤＷ側に流れる電流は５０ＨZ で
切換て試験した。
【００１８】また、溶融池に与える磁場強度は図１に示
したようにＴＩＧ溶接トーチ６にコイル７を巻き付け、
これに励磁電源２から電流を通じて電流の変化により磁
束密度を変化させる方式を採用している。溶接時にはこ
の電流を変化させることにより磁束密度を変化させた。
したようにＴＩＧ溶接トーチ６にコイル７を巻き付け、
これに励磁電源２から電流を通じて電流の変化により磁
束密度を変化させる方式を採用している。溶接時にはこ
の電流を変化させることにより磁束密度を変化させた。
【００１９】溶接に際して添加ワイヤＷ側に溶接電流が
流れた場合、添加ワイヤＷは溶融池内に挿入するため、
添加ワイヤＷに流れている溶接電流はアーク点の方向に
主として流れるよう接続回路を構成している。
流れた場合、添加ワイヤＷは溶融池内に挿入するため、
添加ワイヤＷに流れている溶接電流はアーク点の方向に
主として流れるよう接続回路を構成している。
【００２０】添加ワイヤＷに通じた溶接電流が溶融池内
をアーク点９に向って流れると溶融池内の電流密度は上
昇するが、発明者らが溶融池内の電流密度を試算し、添
加ワイヤＷを単に挿入した場合と比較し、溶融池内の電
流密度が大幅に向上することを確認している。このた
め、添加ワイヤＷからアーク点９に対して溶接電流が流
れていることになる。
をアーク点９に向って流れると溶融池内の電流密度は上
昇するが、発明者らが溶融池内の電流密度を試算し、添
加ワイヤＷを単に挿入した場合と比較し、溶融池内の電
流密度が大幅に向上することを確認している。このた
め、添加ワイヤＷからアーク点９に対して溶接電流が流
れていることになる。
【００２１】したがって、横向き溶接の開先形状に対し
て図４に示すような磁界１０を与えるとフレミングの左
手の法則により上向きのローレンツ力が発生し、溶融金
属が上方に特上げられる。
て図４に示すような磁界１０を与えるとフレミングの左
手の法則により上向きのローレンツ力が発生し、溶融金
属が上方に特上げられる。
【００２２】図５は磁場を与えなかった場合（ａ図）と
溶融池に対して３２０ガウスの磁束密度を与えた場合
（ｂ図）の溶接部の断面形状を示すが（ビードオンプレ
ート方式）、これらを比較すると明らかなように、本発
明による方法では大幅にビード１３の形状が改善されて
いるのが認められる。
溶融池に対して３２０ガウスの磁束密度を与えた場合
（ｂ図）の溶接部の断面形状を示すが（ビードオンプレ
ート方式）、これらを比較すると明らかなように、本発
明による方法では大幅にビード１３の形状が改善されて
いるのが認められる。
【００２３】一方、添加ワイヤＷに溶接電流を流すと添
加ワイヤＷは溶接電流によりジュール加熱される結果、
溶着量が増大することが明らかとなっている。本発明の
場合、溶接電流を母材８側と添加ワイヤＷ側とに切換
え、添加ワイヤＷ側の溶接電流をスイッチング回路３，
３’などで設定し、例えば添加ワイヤＷ側に溶接電流８
０Ａが、母材８側と添加ワイヤＷ側に流れる電流の切換
を５０ＨZ にして流れるようにした溶接条件では、添加
ワイヤＷに溶接電流を流さない場合に比べて溶着量は約
２〜３倍増大する。
加ワイヤＷは溶接電流によりジュール加熱される結果、
溶着量が増大することが明らかとなっている。本発明の
場合、溶接電流を母材８側と添加ワイヤＷ側とに切換
え、添加ワイヤＷ側の溶接電流をスイッチング回路３，
３’などで設定し、例えば添加ワイヤＷ側に溶接電流８
０Ａが、母材８側と添加ワイヤＷ側に流れる電流の切換
を５０ＨZ にして流れるようにした溶接条件では、添加
ワイヤＷに溶接電流を流さない場合に比べて溶着量は約
２〜３倍増大する。
【００２４】なお、図２は抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 を周期的に変
動することによって、母材８側と添加ワイヤ側トーチ５
に流れる電流を制御するもので、効果は図１の場合と何
ら変らない。
動することによって、母材８側と添加ワイヤ側トーチ５
に流れる電流を制御するもので、効果は図１の場合と何
ら変らない。
【００２５】
【発明の効果】本発明においては、横向き溶接に際し
て、スイッチング回路等を設けて溶接電流を母材側と消
耗電極側に周期的に分流させ、消耗電極に溶接電流を流
すと共に消耗電極から溶融池を介してアーク点方向に流
れる電流の向きに対して溶融池に上向きのローレンツ力
を発生させるよう、溶融池に垂直磁場を与えることによ
り、溶融金属を上方に持上げ、溶融金属の垂れ落ち防
止、ビード形状を改善することができる。したがって、
横向き溶接時に溶融金属の垂れ落ちによって生じやすい
オーバラップ、アンダーカットなどの溶接欠陥が防止で
きる。
て、スイッチング回路等を設けて溶接電流を母材側と消
耗電極側に周期的に分流させ、消耗電極に溶接電流を流
すと共に消耗電極から溶融池を介してアーク点方向に流
れる電流の向きに対して溶融池に上向きのローレンツ力
を発生させるよう、溶融池に垂直磁場を与えることによ
り、溶融金属を上方に持上げ、溶融金属の垂れ落ち防
止、ビード形状を改善することができる。したがって、
横向き溶接時に溶融金属の垂れ落ちによって生じやすい
オーバラップ、アンダーカットなどの溶接欠陥が防止で
きる。
【００２６】また、本発明によれば、消耗電極側に溶接
電流を分流させるので、消耗電極が溶接電流によりジュ
ール加熱され溶着量が増大し、従来のＨＯＴ ＴＩＧ溶
接方法のように別の溶接電源を用いることなく高能率溶
接化が図れる。
電流を分流させるので、消耗電極が溶接電流によりジュ
ール加熱され溶着量が増大し、従来のＨＯＴ ＴＩＧ溶
接方法のように別の溶接電源を用いることなく高能率溶
接化が図れる。
【図１】本発明の実施例に係る横向き溶接装置における
接続回路を示す説明図。
接続回路を示す説明図。
【図２】本発明の他の実施例に係る横向き溶接装置にお
ける接続回路を示す説明図。
ける接続回路を示す説明図。
【図３】本発明の溶接方法における溶融金属持上げ作用
を説明するための模式図。
を説明するための模式図。
【図４】本発明の溶接方法における横向き姿勢での磁場
の与え方の説明図。
の与え方の説明図。
【図５】横向き溶接におけるビード形状断面図で（ａ）
は本発明によらない場合、（ｂ）は本発明による場合の
ビード形状断面図。
は本発明によらない場合、（ｂ）は本発明による場合の
ビード形状断面図。
【図６】従来の方式による溶接部を示す断面図。
１ 溶接電源 ２ 励磁電源 ３，３’ スイッチング切換装置 ４ 可変抵抗 ５ 添加ワイヤ側トーチ ６ ＴＩＧ溶接トーチ ７ コイル ８ 母材（被溶接材） ９ アーク点 １０ 直流磁場 １１ 溶融池 １２ 溶融金属の持上げ力 １３ 溶接ビード Ｗ 添加ワイヤ
Claims (2)
- 【請求項１】 非消耗電極と母材との間にアークを発生
させ、同アークに側部から消耗電極を挿入して溶融池を
形成し、同溶融池に垂直磁界を付与すると共に、前記母
材に流れる電流の一部を周期的に前記消耗電極に流すこ
とを特徴とする横向き溶接方法。 - 【請求項２】 非消耗電極、同電極の先端付近に臨むよ
うに配設された消耗電極、前記非消耗電極の先端部近傍
に配設された電磁石、励磁用電源並びに溶接電源、及
び、前記消耗電極と母材との間に溶接電流を分流させる
手段を設けたことを特徴とする横向き溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27759494A JP2778920B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 横向き溶接方法及び横向き溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27759494A JP2778920B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 横向き溶接方法及び横向き溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08132231A true JPH08132231A (ja) | 1996-05-28 |
| JP2778920B2 JP2778920B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=17585630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27759494A Expired - Fee Related JP2778920B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 横向き溶接方法及び横向き溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2778920B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997043073A1 (fr) * | 1996-05-10 | 1997-11-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Procede de soudage horizontal et appareillage de soudage |
| WO2002018086A1 (fr) * | 2000-08-31 | 2002-03-07 | Air Water Inc. | Procede de soudage a l'arc a electrode consommable et soudeuse |
| EP1231009A2 (en) * | 1996-09-26 | 2002-08-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Welding method in the overhead and vertical positions |
| WO2014009800A3 (en) * | 2012-07-12 | 2014-03-06 | Lincoln Global, Inc. | Method of and system for starting and useing in combination a filler wire feed and arc generating source for welding |
| JP2015112636A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | 三菱重工業株式会社 | 肉盛溶接装置および肉盛溶接方法 |
| US9085041B2 (en) | 2009-01-13 | 2015-07-21 | Lincoln Global, Inc. | Method and system to start and use combination filler wire feed and high intensity energy source for welding |
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| US10464168B2 (en) | 2014-01-24 | 2019-11-05 | Lincoln Global, Inc. | Method and system for additive manufacturing using high energy source and hot-wire |
| US11027362B2 (en) | 2017-12-19 | 2021-06-08 | Lincoln Global, Inc. | Systems and methods providing location feedback for additive manufacturing |
-
1994
- 1994-11-11 JP JP27759494A patent/JP2778920B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR20150038035A (ko) * | 2012-07-12 | 2015-04-08 | 링컨 글로벌, 인크. | 용접을 위해 필러 와이어 공급과 아크 생성 소스를 결합해서 시작하고 사용하기 위한 방법 및 시스템 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2778920B2 (ja) | 1998-07-23 |
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