JPH09262694A - 片面サブマージアーク溶接におけるサーピン継手部の裏当て方法 - Google Patents

片面サブマージアーク溶接におけるサーピン継手部の裏当て方法

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JPH09262694A
JPH09262694A JP7478396A JP7478396A JPH09262694A JP H09262694 A JPH09262694 A JP H09262694A JP 7478396 A JP7478396 A JP 7478396A JP 7478396 A JP7478396 A JP 7478396A JP H09262694 A JPH09262694 A JP H09262694A
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pressure
copper
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welding
flux
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JP7478396A
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Nobuaki Tobishima
伸昭 飛嶋
Nobuyuki Ohama
展之 大濱
Ryuichi Motomatsu
隆一 元松
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Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 裏フラックスおよび銅当金を裏当てとする片
面サブマージアーク溶接の裏当て方法おいて、確実な裏
当てを行うとともに湯漏れを防止し、ビード外観良好な
溶接継手部が得られる裏当て方法を提供する。 【解決手段】 銅当金押上げ機構で裏当てする片面サブ
マージアーク溶接において、銅当金配列定盤と2本以上
のエアホースを支点とする回転モーメントが溶接線に向
けて作用するよう銅当金傾斜面に散布した裏フラックス
を押当て、かつ被溶接鋼板開先付近に打撃を与えること
を特徴とする方法であり、更に、2本以上のエアホース
押上げ圧力を、厚板側押上げ圧力p1 (kgf/cm2 )、薄
板側押上げ圧力p2 (kgf/cm2 )とし、p1 およびp2
押上げ圧力を0.5〜2.0(kgf/cm2 )かつ、0.3
≦p1 −p2 ≦1.0(kgf/cm2 )の圧力差範囲内で押
当てするとを特徴とするサーピン継手部の裏当て方法で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は片面溶接、特に造船
の大板継ぎなどで用いられている片面サブマージアーク
溶接法の裏当て方法に関わるものである。
【0002】
【従来の技術】造船の大板継ぎなどでは、高能率溶接法
として主として2〜4電極を用いた片面サブマージアー
ク溶接が採用されている。図2は、フラックス銅バッキ
ング片面サブマージアーク溶接の溶接方向から見た正面
図である。片面サブマージアーク溶接法は、図2に示す
ように、突き合わされた被溶接材1,1aの裏側から、
銅当金2上に層状に散布した裏フラックス5をエアーホ
ース6等の押上げ機構により被溶接材1,1aの裏側に
押当て表側から電極ワイヤ3,表フラックス4を用いて
溶接を行う。
【0003】この場合、船の製造仕様により、鋼板は8
〜40mmと薄板から厚板まで使用され、同じ板厚同士は
もちろんのこと、板厚差のある、いわゆる段差溶接も実
施される。特に、後工程のロンジ配材の溶接を考慮する
と、鋼板表側の面を合わせた方が反転等の作業が不要と
なり、能率的である。
【0004】板継ぎされる被溶接鋼板に板厚差がある場
合は、図2に示すように、銅当金を押当てても被溶接鋼
板段差部分と裏フラックスの密着性が悪く、空洞状態あ
るいは押圧不足となり、裏ビードを形成する溶融金属を
支えることができず、銅当金に流出する現象、湯漏れが
発生する。
【0005】そこで、従来は板厚差がある板継ぎの裏当
てとして、実公昭60−108498号公報に開示され
ているように、図2に示す如く銅当金上面の端部に傾斜
面を形成した銅当金が提案されているが、押当て方法に
ついては開示されていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、裏フラック
スおよび銅当金を裏当てとする片面サブマージアーク溶
接方法において、サーピン継手部の裏当て方法を確実な
ものとすると共に、健全な溶接継手を提供することを目
的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、銅当金
押上げ機構で裏当てする片面サブマージアーク溶接にお
いて、銅当金配列定盤と2本以上のエアホースを支点と
する回転モーメントが溶接線に向けて作用するよう銅当
金傾斜面に散布した裏フラックスを押当て、かつ、被溶
接鋼板開先付近に打撃を与えることであり、また、2本
以上のエアホース押上げ圧力を、厚板側押上げ圧力p1
(kgf/cm2 )、薄板側押上げ圧力p2 (kgf/cm2 )と
し、p1 およびp2 押上げ圧力を0.5〜2.0(kgf/
cm2 )かつ、0.3≦p1 −p2 ≦1.0(kgf/cm2
の圧力差範囲内で押当てことを特徴とするサーピン継手
部の裏当て方法である。即ち、片面サブマージアーク溶
接におけるサーピン継手部の裏当て方法は、裏フラック
スを、溶接線となる突き合わせ部に、適正な圧力で、か
つ確実に押当てる必要がある。
【0008】
【発明の実施の形態】以下,本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1はサーピン継手部の裏当て方
法を示す本発明例の一例である。図中1,1aは供試鋼
板で、溶接継手部は表側で面を合わせ、裏面にはテーパ
ー加工してある。図中6は押上げ機構となるエアホース
で、銅当金配列定盤9との接点は各々c、dであり、銅
当金2を介して、傾斜面に散布された裏フラックス5を
押当てる。図中8はエアホースを収納するスペースであ
る。
【0009】サーピン継手部を銅当金傾斜面で押当てる
理由は次の通りである。板厚差がある場合の継手溶接
は、段差溶接とサーピン溶接に大別できる。板厚差が小
さい場合には、被溶接鋼板表面で面を合わせ裏面には段
差が生じる、いわゆる段差溶接を実施するのが工程の簡
略化の意味でも望ましい。しかし、板厚差が大きくなる
ほど、図2に示す空隙gは大きくなり、かつ裏フラック
スの密着性不足となり、湯漏れが発生しやすくなる。
【0010】そこで、被溶接鋼板裏面には、板厚差を
b、突き合わせ線からの距離をaとしたとき、b/a=
1/4〜1/5の長さで傾斜するようなテーパー加工を
施す、いわゆるサーピン加工を実施する。この場合、銅
当金2の押当て位置が特に重要であり、銅当金平坦部に
押当てた場合には、テーパー部分が空隙になり湯漏れが
発生しやすくなる。一方、銅当金2の傾斜面に押当てた
場合には、鋼板テーパー部分と銅当金傾斜面は類似形で
あり、銅当金と鋼板が密に接触する。つまり、間に挟ま
れた裏フラックスの密着性は良好となり、湯漏れを防ぐ
ことができる。
【0011】回転モーメントが溶接線に向けて作用する
ことを限定する理由は次の通りである。サーピン溶接時
の湯漏れ防止には、銅当金2の押当て位置が重要であ
り、更に、その効果を高める要因として銅当金の押上げ
圧力がある。押上げ機構を有する溶接装置では、例えば
図1に示すように、溶接継手方向にエアホース6が2本
以上配置され、各々独立した空気圧調整器を持ってお
り、任意の空気圧に調整できる。つまり、銅当金の上昇
方法を制御できるものであり、先行電極により押し出さ
れた溶融金属を適正圧力で保持することが可能である。
【0012】例えば、図1におけるエアホース圧力を同
圧p1 =p2 (p1 :厚板側圧力、p2 :薄板側圧力)
とした場合、p1 −p2 の押上げ圧力差は0であり、配
列状盤9との接点c、dには上向きの力が作用する。銅
当金2は水平に上昇し、銅当金平坦部分が薄板1a側裏
面への密着性で最大となる。この状態で溶接を実施する
と、図1における銅当金傾斜面から厚板1側の裏フラッ
クス流出防止体7にかけて湯漏れが発生した。つまり、
溶接線近傍の裏フラックス押圧不足が原因によるもので
ある。
【0013】そこで、エアホース圧力をp1 >p2 とし
て、厚板1側の押上げ圧力を高くしエアホースに圧力差
をつける。この場合、接点cには、接点dを支点とした
1 * 1 のモーメントが、接点dにはp2 * 1 のモ
ーメントが作用する。しかし、p1 >p2 により厚板側
の押上げ圧力の方が大きく、接点dを支点とする(p1
−p2 * 1 の回転モーメントがpm 反時計方向に作
用する。
【0014】従って、図1における銅当金2は左上がり
で傾斜面が溶接線に向けて上昇する。つまり、銅当金傾
斜面に散布された裏フラックス4は、鋼板テーパー部分
に押し込まれる状態で、溶接線での密着性は良好とな
り、かつハンマリングによる裏フラックスの流出を防止
できるものである。
【0015】本発明における最大の重要点は、溶接線に
向けて回転モーメントが作用するよう厚板側の押上げ圧
力を薄板側より高くして押当てる事で、回転モーメント
を得るためには、0.3〜1.0(kgf/cm2 )のエアホ
ース圧力差が必要であり、p1 −p2 <0.3では回転
モーメントが小さく、湯漏れが発生し易い。また、p1
−p2 >0.5は圧力差過剰のため裏ビードが出難くな
る。
【0016】同様に、押上げ圧力にも適正範囲があり、
下限以下では湯漏れが、上限以上は裏ビード余盛り不足
となる。つまり、良好な溶接継手を得るためには、溶接
線に向けて回転モーメントが作用するよう銅当金を、適
正押上げ圧力で、かつ適正なエアホース圧力差をつけて
裏フラックスを押当てることである。
【0017】また、裏フラックスの散布厚さは裏ビード
形状に影響するものであり、薄散布、たとえば2〜3mm
の場合には裏ビードが凸形状になり易く、溶融金属が銅
当金と接触、急冷されるため、ビード横割れが発生す
る。このため、散布厚さは適正にする必要があり、裏フ
ラックスの散布厚さは4〜6mmが好ましい。
【0018】2本以上の押上げホースを有する押上げ機
構とする多電極片面サブマージアーク溶接に限定する理
由は次の通りである。片面サブマージアーク溶接におけ
る裏当て方法としては、溶接が困難な造船における曲が
り外板、および橋梁等における現場溶接適用例として裏
当材と簡易治具との併用による方法、あるいは造船工場
における大型片面サブマージアーク溶接機でのフラック
ス銅バッキング方法などがある。
【0019】裏当材と簡易治具の併用裏当て方法による
溶接では、裏当材の押当ては簡易治具のマグネットクラ
ンプで押上げるので、裏当材の密着性はマグネットクラ
ンプ押上げ力に左右される。一方、押上げ機構を有する
大型溶接装置では、溶接継手方向に2本以上のエアホー
スが配列されている。各々に独立した空気圧力調整器が
あり、任意の押上げ圧力を選定できるもので、厚板側押
上げ圧力を高くする本発明効果を発揮させるためには必
要不可欠な要素である。この場合、厚板側,薄板側の順
番でエアーを入れていく。
【0020】尚、ここで言う銅当金押上げ圧力とは、銅
当金押上げ機構におけるエアホース圧力をいうものであ
り、油圧、水圧等を用いて銅当金の上昇、下降を制御し
たもの、あるいは機械的構造により上下動を制御できる
ものであれば本発明における作用効果を発揮できる。
【0021】被溶接鋼板開先付近に衝撃を与える理由は
次の通りである。裏フラックスを簡易散布台車(人力に
よるもの)、あるいは自動散布台車を用いて銅当金上に
散布した場合、散布厚は均一であることが望ましいが、
必ずしも均一厚さに散布できるとは限らない。また、裏
フラックスの形状は粒子であり、製造時において適正粒
径範囲にする。これらを散布した場合には粒子間に空隙
ができるものであり、銅当金を所定の圧力で押当てた
後、押圧状態で衝撃を与えることにより、フラックスの
隙間に微粒フラックスが入り込み、より緻密な散布状態
を得ることができる。裏フラックスが密度高く散布され
ている場合には、溶接直後で高温になった溶融金属の保
持力は更に高まるもので、湯漏れ防止とともに良好な裏
ビードを形成できる。
【0022】ところで、本発明裏当て方法の溶接は、溶
接材料として表フラックス5、裏フラックス4および電
極ワイヤ3を使用し、これら溶接材料は、鋼種、用途に
応じた適正な溶接金属を得ることのできるものであれ
ば、それらの組成については特に限定されるものではな
い。
【0023】即ち、表フラックス5は、SiO2 ,Al
2 3 ,TiO2 ,MnO,MgO等の金属酸化物、C
aF2 ,MgF2 等の金属弗化物、CaCO3 等の金属
炭酸塩、Si,Mn,Al等の脱酸剤、Ni,Mo,T
i等の合金剤あるいは鉄粉を適宜配合して製造されたフ
ラックスを用いればよく、裏フラックス4についても同
様である。フラックスタイプは、メルト形、ボンド形フ
ラックスのいずれでもよい。
【0024】電極ワイヤはフラックス組成との関連で選
択されるものであるが、Mn:0.3〜2%,Mo:
0.15〜0.75%の一種または二種を含有するワイ
ヤが、強度および靭性を確保する上で好ましい。以上本
発明について詳述したが、本発明効果をさらに明確にす
るため、実施例について以下に述べる。
【0025】
【実施例】表1に示す鋼板に対し、表2のワイヤ、表3
の表フラックス、表4の裏フラックスを用いて、溶接長
10mの4電極片面サブマージアーク溶接を行なった。
表3のフラックスは、原料粉を水ガラスを用いて造粒し
た後、400℃×120min の条件でロータリーキルン
で焼成したボンドフラックスで、仕上がりフラックスの
粒度は1.4mm〜150μm の範囲で整粒した。また、
表4の裏フラックスは、図1に示した裏フラックスでボ
ンド形フラックスである。尚、フェノール樹脂は水およ
びアルコールをそれぞれ溶媒として溶解し、粘液とした
後、フラックス粒子に被覆した。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】
【表4】
【0030】本発明実施例における溶接結果を表5に示
す。表5において、No.1〜4は本発明例、No.5
〜12は比較例である。
【0031】
【表5】
【0032】本発明例であるNo.1〜4は、銅当金傾
斜面に散布された裏フラックスを適正圧力範囲内で厚板
側押上げ圧力を薄板側より高めて、サーピン継手部に押
当て、かつ開先付近に衝撃を与える本発明効果により、
裏フラックスと被溶接鋼板との密着性が良好となり、裏
フラックスによる溶融金属保持効果を十分に発揮でき、
ビード外観良好な溶接継手部を得ることができた。
【0033】一方、比較例No.5は、テーパー加工を
施した場合のサーピン溶接であるが、厚板側の銅当金押
上げ圧力を高くするという本発明を実施しなかったた
め、裏フラックスの密着性が不足し湯漏れが発生した。
No.6も、板厚が違う鋼板を溶接した場合の比較例で
あり、鋼板表面で面を合わせ、裏面にはテーパー加工を
施さない、いわゆる段差溶接を実施した結果で、銅当金
傾斜面に散布された裏フラックスを段差部分に押当てた
が、段差部分が空洞状態となり、裏フラックスの密着性
が悪く湯漏れが発生した。つまり、銅当金傾斜面を裏当
てとする場合は、鋼板裏面にテーパー加工を施す必要が
ある。
【0034】No.7は銅当金平行面に散布した裏フラ
ックスを、厚板側の押上げ圧力を高くして押当てた結果
であり、鋼板のテーパー部分が空隙となり、裏フラック
スの密着性不足で湯漏れが発生した。つまり、本発明例
No.2と比較して銅当金押当て位置が重要である。N
o.8は銅当金押上げ圧力の薄板側を高くして、銅当金
傾斜面を押当てた結果で、図1における銅当金2は右上
がりで上昇するため、開先付近に衝撃を与えた際に、裏
フラックスが流出したため溶接を中止した。
【0035】No.9は銅当金傾斜面に散布した裏フラ
ックスを、厚板側押上げ圧力を高くして押当て、開先付
近に衝撃を与えず溶接を実施した結果、湯漏れは発生し
たが溶接を中断せず溶接を終了した。しかし、裏ビード
高さと幅が不均一であり、良好な裏ビード形状を得るた
めには、開先表面に衝撃を与え、緻密な裏フラックス散
布状態を得ることが必要である。
【0036】No.10は、厚板側押上げ圧力が上限を
越え、また、圧力差範囲外のため、裏ビードが出難く余
盛高さが少ないビードとなった。従って、良好なビード
外観を得るためには、銅当金を適正圧力で押当てること
が重要である。
【0037】No.11は、エアホース圧力差が少ない
ため、図1における銅当金は左上がりに上昇できなかっ
た。このため、本発明において重要である溶接線に向け
て銅当金傾斜面に散布された裏フラックスを押当てられ
ず、一部湯漏れが発生した。No.12はエアホース圧
力が厚板、薄板側ともに発明効果以下のため、銅当金の
押当てが弱く、溶接開始と同時に湯漏れが発生した。
【0038】
【発明の効果】本発明を用いれば、裏フラックスおよび
銅当金を裏当てとする片面サブマージアーク溶接の裏当
て方法が確実なものとなり、良好な溶接継手部が得ら
れ、かつ湯漏れによる手直し作業を低減でき,溶接作業
の効率化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明であるサーピン継手部の裏当て方法の説
明図。
【図2】従来の段差溶接時の裏当て方法の説明図。
【符号の説明】
1,1a : 被溶接材 2 : 銅当金 3 : 電極ワイヤ 4 : 裏フラックス 5 : 表フラックス 6 : エアホース 7 : 裏フラックス流出防止体 8 : エアホース格納樋 9 : 銅当金配列定盤 a : テーパー加工する際の突合わせ線からの距離 b : 板厚差 c : 厚板側エアホースと銅当金配定盤との接点 d : 薄板側エアホースと銅当金配定盤との接点 g : 板厚差によって生じる空隙 l1 : 接点a、b間の距離 pm : 溶接線に作用する回転モーメント

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅当金押上げ機構で裏当てする片面サブ
    マージアーク溶接において、銅当金配列定盤と2本以上
    のエアホースを支点とする回転モーメントが溶接線に向
    けて作用するよう銅当金傾斜面に散布した裏フラックス
    を押当て、かつ、被溶接鋼板開先付近に打撃を与えるこ
    とを特徴とするサーピン継手部の裏当て方法。
  2. 【請求項2】 銅当金押上げ機構で裏当てする片面サブ
    マージアーク溶接において、2本以上のエアホース押上
    げ圧力を、厚板側押上げ圧力p1 (kgf/cm2)、薄板側
    押上げ圧力p2 (kgf/cm2 )とし、p1 およびp2 押上
    げ圧力を0.5〜2.0(kgf/cm2 )で、かつ、0.3
    ≦p1 −p2 ≦1.0(kgf/cm2 )の圧力差範囲内で溶
    接線に向けて銅当金傾斜面に散布した裏フラックスを押
    当て、かつ、被溶接鋼板開先付近に打撃を与えることを
    特徴とするサーピン継手部の裏当て方法。
JP7478396A 1996-03-28 1996-03-28 片面サブマージアーク溶接におけるサーピン継手部の裏当て方法 Pending JPH09262694A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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