JPH09271949A - エレクトロガスアーク溶接法における終端部の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エレクトロガスアーク溶接法における終端部
の欠陥発生を防止し、即ち、ブローホールの発生及び溶
接の中断を生じることなく、溶接終端部における被溶接
部材のえぐれ及び収縮孔の発生を防止でき、建築鉄骨に
おける柱貫通タイプの仕口部へのエレクトロガスアーク
溶接法の適用を可能にするエレクトロガスアーク溶接法
における終端部の処理方法を提供する。 【解決手段】 溶接が終端部に到達した時点で、溶接電
流を２段階以上に分けて最終電流値まで下げる。この場
合に、最終電流値は本溶接電流の７５％以下であり、１
段階当たりの下げ幅をその前の電流値の２０％以内とす
る。また、最終電流に到達した後電流を停止するまでの
時間を１０秒以上とする。なお、終端部のタブ材とし
て、セラミック又は銅若しくは銅合金材を使用する場合
は、溶接電流の下げ幅は３５％以内にまで拡大すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフラックス入りワイ
ヤを使用した立向エレクトロガスアーク溶接法におい
て、終端部の欠陥発生を防止するためのエレクトロガス
アーク溶接法における終端部の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロガスアーク溶接法は、造船及
び橋梁等の分野では広く使用されている。例えば、造船
の分野においては、図１４に示すように、垂直に且つ相
互に対向するように配置された１対の被溶接部材１、２
は相互間にＶ開先が形成されており、その開先の上方、
即ち、被溶接材の上端縁上にエンドタブ３、４が配置さ
れている。このように配置された被溶接部材１、２を下
部から上方に向けて連続的にエレクトロガスアーク溶接
すると、開先に溶接金属５が形成されていき、エンドタ
ブ３、４の部分まで溶接金属６が形成されて溶接が終了
する。

【０００３】この溶接終端部においては、収縮孔、えぐ
れ、ブローホール等の溶接欠陥が発生する。しかし、造
船及び橋梁等の分野では、両被溶接材１、２の上にエン
ドタブ３、４を配置できるような溶接態様であるので、
欠陥が多い溶接終端部がこのエンドタブ３、４の部分に
くるようにし、溶接終了後、このエンドタブで凝固した
溶接金属６をエンドタブ３、４と共に、切断除去するこ
とにより、被溶接材１、２同士の溶接金属５には欠陥が
残存しないようにすることができる。このようにして、
エレクトロガスアーク溶接法は、造船及び橋梁の分野に
て広く使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このエ
レクトロガスアーク溶接法を建築鉄骨における柱貫通タ
イプの仕口部（ボックス柱のスキンプレートと梁のフラ
ンジの接合部）へ適用することを考えた場合、溶接終端
部をエンドタブに逃がすことができず、溶接欠陥が溶接
部に残存してしまう。

【０００５】図１５はエレクトロガスアーク溶接法を柱
貫通タイプの仕口に適用した状態を示す斜視図である。
ボックス柱のスキンプレート７と、梁のフランジ８とが
平面視でＴ字形になるように配置し、フランジの下端及
び上端にエンドタブ９、１０を配置してエレクトロガス
アーク溶接すると、フランジ８とスキンプレート７との
間に溶接金属１１が形成される。そして、図ｚに示すよ
うに、溶接終端部では、エンドタブ１０の部分におい
て、スキンプレート７側にえぐれ欠陥が発生し、溶接金
属１２の中心部に収縮孔が発生する。この溶接欠陥が発
生した部分は、一方がスキンプレート７であるので、図
ｘの場合のようにエンドタブと共に切断除去することは
できず、溶接部に残存してしまう。このため、継手とし
て十分な強度を得ることができず、溶接後に補修等を行
う必要があった。

【０００６】なお、通常のガスシールド溶接において行
われているクレータ処理を、エレクトロガスアーク溶接
の終端部に適用しようとすると、立向エレクトロガスア
ーク溶接法における終端部では、溶融プール全体が厚い
スラグ層で覆われているため、本溶接電流を急激にクレ
ータ電流まで低下させると、アークが不安定になり、ブ
ローホールが発生したり、通電不良により溶接が中断す
る場合がある。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、エレクトロガスアーク溶接法における終端
部の欠陥発生を防止し、即ち、ブローホールの発生及び
溶接の中断を生じることなく、溶接終端部における被溶
接部材のえぐれ及び収縮孔の発生を防止でき、建築鉄骨
における柱貫通タイプの仕口部へのエレクトロガスアー
ク溶接法の適用を可能にするエレクトロガスアーク溶接
法における終端部の処理方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願第１発明に係るエレ
クトロガスアーク溶接法における終端部の処理方法は、
溶接が終端部に到達した時点で、溶接電流を２段階以上
に分けて最終電流値まで下げる工程を有し、１段階当た
りの下げ幅をその前の電流値の２０％以内とし、最終電
流値が本溶接電流の７５％以下であり、最終電流に到達
した後電流を停止するまでの時間を１０秒以上としたこ
とを特徴とする。

【０００９】また、本願第２発明に係るエレクトロガス
アーク溶接法における終端部の処理方法は、溶接が終端
部に到達した時点で、溶接電流を１段階以上に分けて最
終電流値まで下げる工程を有し、１段階当たりの下げ幅
をその前の電流値の３５％以内とし、最終電流値が本溶
接電流の７５％以下であり、最終電流に到達した後電流
を停止するまでの時間を１０秒以上とし、終端部のタブ
材として、セラミック又は銅若しくは銅合金材を使用す
ることを特徴とする。

【００１０】本願発明においては、溶接終端部におい
て、溶接電流が本溶接電流の７５％以下の最終電流にな
るまで、溶接電流を複数段に分けて低減する。この１段
階当たりの溶接電流の下げ幅はその前の電流値の２０％
以下であり、本溶接電流の７５％以下に最終電流が低減
された後、１０秒以上かけて電流を停止する。なお、終
端部のタブ材として、セラミック又は銅若しくは銅合金
材（水冷又は非水冷）のような溶融しないか、又は溶融
しても溶融金属と結合しない物質からなるものを使用し
た場合は、溶接電流の下げ幅をその前の溶接電流の３５
％まで広げることもできる。これにより、溶接終端部に
おいて、アーク不安定を生じることなく、溶融プールが
徐々に小さくなるので、被溶接部材のえぐれ及び収縮孔
の発生を防止することができる。従って、溶接終端部が
残存しても、継手強度が低下することがなく、補修が不
要である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明
の実施例方法を示すグラフ図である。図２は建築鉄骨に
おける柱貫通タイプの仕口部へ適用したエレクトロガス
アーク溶接法を示す部材配置図、図３はその溶接方法を
示す図、図４は溶接終了後の状態を示す図である。先
ず、図２に示すように、垂直のスキンプレート７にフラ
ンジ８を平面視でＴ字形に配置し、その下端及び上端に
夫々エンドタブ９、１０を配置する。そして、開先の裏
側に、スチールバッキング、水冷銅板等からなる裏当て
材２０を配置する。

【００１２】そして、図３に示すように、開先前面に水
冷当て金２１を配置し、スキンプレート７、裏当て材２
０、フランジ８及び当て金２１により囲まれる空間に、
溶接トーチ２３のチップ２４から溶接ワイヤ２５を供給
し、アーク３０を発生させて溶接を開始する。当て金２
１には冷却水供給口２２から冷却水を供給して当て金２
１を冷却する。また、裏当て材２０はスチールバッキン
グ又は水冷銅板等の溶融しない部材で構成されているの
で、当て金２１と裏当て材２０との間にはスラグ２９が
層状に凝固し、フランジ８とスキンプレート７はその表
面が一旦溶融して凝固し、開先内に凝固した溶接金属２
８により、両者が接合される。

【００１３】この溶接金属２６の上には、溶融金属２７
と、更にその上に溶融スラグ２８が形成され、この積層
状態で溶接金属が積み上げられていく。そして、溶接が
終了すると、上端のエンドタブ１０において溶融金属が
最終凝固する。

【００１４】而して、本実施例においては、図１に示す
ように、溶接終端部において、前の電流値の２０％以下
の下げ幅で溶接電流を順次低減し、本溶接電流の７５％
以下になるまでは、このようにして段階的に複数段に分
けて溶接電流を低減させる。そして、本溶接電流の７５
％以下の最終電流値まで低減した後、１０秒間以上経過
してから電流を停止する。このようにして、複数段に分
けて溶接電流を低減することにより、アークが不安定に
なることなく溶融プールを徐々に小さくすることができ
る。この溶接電流の下げ幅が２０％を超えると、アーク
不安定が生じる。最終電流値は本溶接電流の７５％以下
とするが、これ以上であると、溶融プールの大きさが小
さくならないため、被溶接部材にえぐれが発生すること
を防止できない。更に、最終電流値に到達した後電流を
停止するまでの時間が１０秒未満の場合は、溶融プール
が十分に小さくならず、終端部処理が不十分となる。

【００１５】図５はエンドタブ１０として、スチールタ
ブを使用した場合の溶接終端部近傍を示す図である。こ
のエンドタブとしてスチールタブを使用することが一般
的であるが、溶融金属の上に浮遊している溶融スラグ２
８は溶接の進行と共に開先内を上昇し、最終凝固部にお
いても、同様の厚さのままスラグ層が存在する。このよ
うな場合は、前述の如く、溶融スラグ層からのアーク不
安定の影響を回避するため、溶接電流の低減幅を２０％
以下とすることが必要である。

【００１６】図６はエンドタブ１０として、水冷若しく
は非水冷の銅製タブ又はセラミックタブを使用した場合
は、溶接時に溶融しないか、又は溶融しても溶接金属と
結合しないので、溶接金属がエンドタブ１０の位置に到
達した時点で溶融金属（溶融プール）の表面を被覆して
いる溶融スラグがタブ材に付着する。このため、溶融ス
ラグの層が薄くなり、アークが安定化する。このため、
溶接終部の処理がしやすくなり、電流の低下によるアー
ク不安定が生じにくくなるので、溶接電流の低減幅を３
５％以下にまで拡大することができる。このようにし
て、本実施例により、溶接終端部において、収縮孔、え
ぐれ及びブローホール等の溶接欠陥を防止することがで
き、溶接終端部が残存していても、継手強度が劣化する
ことはない。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について比較例と比較
して説明する。下記表１乃至３は本実施例及び比較例の
エレクトロガスアーク溶接法における終端部の処理条件
を示す。

【００１８】「溶接条件」 フラックス入りワイヤ：ＪＩＳＺ３３１９、ＹＦＥＧ−
２２Ｃ、直径１．６ｍｍ 立向上進溶接：溶接電流３８０Ａ、溶接電圧４２Ｖ、溶
接速度３．０ｃｍ／ｍｉｎ（但し、溶接速度はワイヤ突
き出し長さを一定に保つように自動調整） 「板厚及び開先形状」 板厚：３６ｍｍ、３５°Ｌ形、ギャップ：７ｍｍ 「終端部処理条件」 電圧：各電流値に対する適正電圧 クレータ処理時の溶接速度は本溶接時と同様にワイヤ突
き出し長さを一定に保持するように、自動調整した。従
って、本溶接電流に比して電流値が低くなっている分、
溶接速度が遅くなっている。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】

【表３】

【００２２】開先形状は図７に示すとおりである。即
ち、スキンプレート３０とフランジ３１との間に開先を
設け、この開先の裏当材としてスチールバッキング３２
を設けた。開先ギャップは７ｍｍ、開先角度は３５°、
フランジ３１の厚さは３６ｍｍである。また、欠陥の発
生状況は図９乃至図１１に示すとおりである。但し、こ
れらの図は図８に示すＡ−Ａ線による断面図である。な
お、図８において、符号３６は溶接金属、図９におい
て、符号３７はエンドタブである。図９はスキンプレー
ト３０に発生するえぐれ欠陥３３である。図１０は溶接
金属３６に発生する収縮孔３４であり、図１１はブロー
ホール３５である。また、図１２はセラミックタブの形
状を示す図であり、図１３は水冷銅タブの形状を示す図
である。

【００２３】この表１乃至３に示すように、本発明の実
施例においては、アークが安定し、スキンプレートのえ
ぐれ欠陥が発生せず、収縮孔及びブローホールも発生し
ない。これに対し、本発明の範囲から外れる比較例の場
合は、アークの不安定、えぐれ欠陥、収縮孔及びブロー
ホールのいずれかが発生する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶接終端部において、本溶接電流の７５％以下の最終電
流に到達するまで、その前の溶接電流の２０％以下又は
終端部のタブ材としてセラミック又は銅板を使用した場
合は３５％以下の低減幅で溶接電流を段階的に低減する
ので、アーク不安定を生じることなく溶融プールを徐々
に小さくすることができ、ブローホール及び溶接中断を
生じることなく、えぐれ及び収縮孔等の溶接欠陥を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例方法を示すグラフ図である。

【図２】同じくその各部材の配置状態を示す図である。

【図３】エレクトロガスアーク溶接方法を示す図であ
る。

【図４】溶接終了後の状態を示す図である。

【図５】スチールタブの場合の動作を示す図である。

【図６】セラミックタブ又は銅タブの場合の動作を示す
図である。

【図７】開先形状を示す図である。

【図８】欠陥発生状況を説明する図である。

【図９】スキンプレートに生じたえぐれ欠陥を示す図で
ある。

【図１０】収縮孔欠陥を示す図である。

【図１１】ブローホール欠陥を示す図である。

【図１２】セラミックタブを示す図である。

【図１３】水冷銅タブを示す図である。

【図１４】従来の終端部にエンドタブを設けたエレクト
ロガスアーク溶接法を示す図である。

【図１６】従来のエレクトロガスアーク溶接法を柱貫通
タイプの仕口に適用した状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

７：スキンプレート ８：フランジ ９、１０：エンドタブ １１：溶接金属 １２：終端部溶接金属 ２０：裏当材

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年７月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例方法を示すグラフ図である。

【図２】同じくその各部材の配置状態を示す図である。

【図３】エレクトロガスアーク溶接方法を示す図であ
る。

【図４】溶接終了後の状態を示す図である。

【図５】スチールタブの場合の動作を示す図である。

【図６】セラミックタブ又は銅タブの場合の動作を示す
図である。

【図７】開先形状を示す図である。

【図８】欠陥発生状況を説明する図である。

【図９】スキンプレートに生じたえぐれ欠陥を示す図で
ある。

【図１０】収縮孔欠陥を示す図である。

【図１１】ブローホール欠陥を示す図である。

【図１２】セラミックタブを示す図である。

【図１３】水冷銅タブを示す図である。

【図１４】従来の終端部にエンドタブを設けたエレクト
ロガスアーク溶接法を示す図である。

【図１５】従来のエレクトロガスアーク溶接法を柱貫通
タイプの仕口に適用した状態を示す斜視図である。

【図１６】溶接終端部の収縮孔欠陥を示す図である。

【符号の説明】 ７：スキンプレート ８：フランジ ９、１０：エンドタブ １１：溶接金属 １２：終端部溶接金属 ２０：裏当材 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年７月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】図１５はエレクトロガスアーク溶接法を柱
貫通タイプの仕口に適用した状態を示す斜視図である。
ボックス柱のスキンプレート７と、梁のフランジ８とが
平面視でＴ字形になるように配置し、フランジの下端及
び上端にエンドタブ９、１０を配置してエレクトロガス
アーク溶接すると、フランジ８とスキンプレート７との
間に溶接金属１１が形成される。そして、図１６に示す
ように、溶接終端部では、エンドタブ１０の部分におい
て、スキンプレート７側にえぐれ欠陥が発生し、溶接金
属１２の中心部に収縮孔が発生する。この溶接欠陥が発
生した部分は、一方がスキンプレート７であるので、図
１４の場合のようにエンドタブと共に切断除去すること
はできず、溶接部に残存してしまう。このため、継手と
して十分な強度を得ることができず、溶接後に補修等を
行う必要があった。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】

【表１】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接が終端部に到達した時点で、溶接電
   流を２段階以上に分けて最終電流値まで下げる工程を有
   し、１段階当たりの下げ幅をその前の電流値の２０％以
   内とし、最終電流値が本溶接電流の７５％以下であり、
   最終電流に到達した後電流を停止するまでの時間を１０
   秒以上としたことを特徴とするエレクトロガスアーク溶
   接法における終端部の処理方法。
2. 【請求項２】 溶接が終端部に到達した時点で、溶接電
   流を１段階以上に分けて最終電流値まで下げる工程を有
   し、１段階当たりの下げ幅をその前の電流値の３５％以
   内とし、最終電流値が本溶接電流の７５％以下であり、
   最終電流に到達した後電流を停止するまでの時間を１０
   秒以上とし、終端部のタブ材として、セラミック又は銅
   若しくは銅合金材を使用することを特徴とするエレクト
   ロガスアーク溶接法における終端部の処理方法。