JPH09314332A - 溶接方法及び溶接装置 - Google Patents

溶接方法及び溶接装置

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JPH09314332A
JPH09314332A JP15155896A JP15155896A JPH09314332A JP H09314332 A JPH09314332 A JP H09314332A JP 15155896 A JP15155896 A JP 15155896A JP 15155896 A JP15155896 A JP 15155896A JP H09314332 A JPH09314332 A JP H09314332A
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JP
Japan
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welding
shield gas
gas
shield
gas supply
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JP15155896A
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Katsuhiro Kawahara
勝博 川原
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ONDO KOGYO KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールドガスを使用するアーク溶接におい
て、溶接開始時点の溶接性能を向上させると共に、シー
ルドガスの消費量を低減することにより溶接費用を低減
する溶接方法及び溶接装置を提供する。 【解決手段】 シールドガスを使用するアーク溶接にお
いて、溶接開始時点で第1シールドガス供給源41aか
ら必要量のシールドガスを供給し、アークの形成状態が
安定した時点で第2シールドガス供給源41bへ切替え
て必要量のシールドガスを供給する。そのために、溶接
機1と、ワイヤ送給装置2と、溶接トーチ3と、シール
ドガス供給装置40と、で構成される溶接装置におい
て、それぞれにレギュレータ42a、42bを備えた少
なくとも2箇のシールドガス供給源41a、41bと、
少なくとも2箇のシールドガス供給源41a、41bを
選択切替え可能な切替装置44と、によりシールドガス
供給装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シールドガスとし
て炭酸ガス、混合ガスあるいはイナートガスを使用する
アーク溶接の溶接方法及び溶接装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼材料の溶接において、炭酸ガス、混
合ガスあるいはイナートガスをシールドガスとして使用
するアーク溶接方法が広く普及している。この溶接方法
の利点は、溶接部の機械的性質が低水素系被覆アーク溶
接棒による溶接方法と同程度に優秀であること、高効率
であること、溶込みが大きいこと、全姿勢の溶接が可能
であること、可視アークであること等である。シールド
ガスとして使用される炭酸ガスは、アルゴンあるいはヘ
リウムのイナートガスあるいは混合ガスと比較して非常
に安価であることに特徴があるが、溶接性能に不充分な
点がある。混合ガスは、炭酸ガスにアルゴンガスを混合
したもの、酸素ガスを混合したもの、一酸化炭素ガスを
混合したもの、アルゴンガス及び酸素ガスを混合したも
の等であり、炭酸ガス単独の場合と比較して、高価では
あるがイナートガスよりは安価であると共に、溶接性能
を改良されている。例えば、炭酸ガスとアルゴンガスと
の混合ガスでは、ビードの形状が改良され、スパッタの
発生量が減少し、アーク温度が上昇して溶込み量が増加
する。炭酸ガスと酸素ガスとの混合ガスでは、アーク温
度が上昇し、ワイヤの溶融速度が大きくなって溶込み量
が増加する。
【0003】従来のシールドガスを使用するアーク溶接
は、図3に示すような構成の溶接装置により行われてい
る。すなわち、図3において、溶接装置は、溶接機1、
ワイヤ送給装置2、溶接トーチ3及びシールドガス供給
装置4を主要構成機器として構成されている。該溶接機
1は、第1接続管7aを介して前記シールドガス供給装
置4と接続され、第2接続管7bを介して前記溶接トー
チ3と接続されている。また、該溶接機1は、第1電源
ケーブル5aを介して溶接トーチ3と、第2電源ケーブ
ル5bを介して被溶接物10と、それぞれ接続されてい
る。前記ワイヤ送給装置2はワイヤリール2aを備え、
溶接ワイヤ6を前記溶接トーチ3へ供給している。前記
シールドガス供給装置4は、さらにシールドガスを充填
されたガスボンベ(シールドガス供給源)41、シール
ドガスの流量を調節するレギュレータ42及び両機器間
を接続する第3接続管43で構成され、レギュレータ4
2に前記第1接続管7aが接続されている。
【0004】以上のように構成された溶接装置におい
て、溶接機1から溶接トーチ3及び被溶接物10へ第1
電源ケーブル5a、第2電源ケーブル5bを経て溶接電
流が供給され、ガスボンベ41から第3接続管43、レ
ギュレータ42及び第1接続管7aを経て流量を調節さ
れたシールドガスが溶接機1へ、さらに溶接機1から第
2接続管7bを経て溶接トーチ3へ供給され、ワイヤ送
給装置2から溶接トーチ3へ溶接ワイヤ6が供給される
ことにより、アーク溶接が行われる。シールドガスは、
溶接対象物の材質、形状あるいは溶接条件により炭酸ガ
ス、混合ガス及びイナートガスの中から最適の1種類の
ガスが選択される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のシールドガスを
使用するアーク溶接の溶接方法及び溶接装置は以上のよ
うに構成されているため、次のような課題が存在してい
る。すなわち、溶接は終始1種類のシールドガスを使用
すると共に溶接開始時の供給量のシールドガスを常時供
給して行われている。炭酸ガスを使用する場合は、溶接
開始からアークの形成状態が安定するまでの間、溶込み
が不充分となってビード形状が劣り、スパッタの発生量
が多く、溶接不良の原因となることがある。そのため、
アークの形成状態が安定している定常時の必要量よりも
多量の炭酸ガスを供給すると共に、規定溶接長より約2
0%長く溶接して規定溶接長を確保している。混合ガス
またはイナートガスを使用する場合は、溶接開始時点に
おいて炭酸ガスの場合のようには不具合は発生しない
が、それでもなお、定常時の必要量よりも多量に供給さ
れている。また、従来の溶接装置では、溶接の途中でシ
ールドガスを変更すること、すなわち、溶接を継続しな
がら、溶接条件に急激な変化を与えず、ガスボンベを交
換することは不可能である。
【0006】本発明は以上のような課題を解決するため
になされたものであり、シールドガスとして炭酸ガス、
混合ガスあるいはイナートガスを使用するアーク溶接に
おいて、溶接開始時点の溶接性能を向上させると共に、
シールドガスの消費量を低減することにより溶接費用を
低減する溶接方法及び溶接装置を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による溶接方法及び溶接装置は以下のように
構成されている。すなわち、シールドガスを使用するア
ーク溶接において、溶接開始時点で第1シールドガス供
給源から必要量のシールドガスを供給し、アークの形成
状態が安定した時点で第2シールドガス供給源へ切替え
て必要量のシールドガスを供給する。そのために、溶接
機と、ワイヤ送給装置と、溶接トーチと、シールドガス
供給装置と、で構成されるシールドガスを使用するアー
ク溶接の溶接装置において、それぞれにレギュレータを
備えた少なくとも2箇のシールドガス供給源と、少なく
とも2箇のシールドガス供給源を選択切替え可能な切替
装置と、によりシールドガス供給装置を構成する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるシ
ールドガスを使用するアーク溶接の溶接方法及び溶接装
置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、
従来技術の説明における構成部材と同一または同等の部
材には同一符号を使用して説明する。図1は本発明によ
る溶接装置の全体構成図である。図1において、溶接装
置は、溶接機1、ワイヤ送給装置2、溶接トーチ3及び
シールドガス供給装置40を主要構成機器として構成さ
れている。該溶接機1は、前記シールドガス供給装置4
0から第1接続管7aを介してシールドガスを供給さ
れ、第2接続管7bを介して前記溶接トーチ3へシール
ドガスを供給するように配管接続されている。また、該
溶接機1は、第1電源ケーブル5aを介して溶接トーチ
3へ、第2電源ケーブル5bを介して被溶接物10へ、
溶接電流を供給するように接続されている。前記ワイヤ
送給装置2はワイヤリール2aを備え、溶接ワイヤ6を
前記溶接トーチ3へ供給する。
【0009】前記シールドガス供給装置40は、さら
に、2種類のシールドガス供給源すなわち溶接性能が良
好な炭酸ガスとアルゴンガスとの混合ガスを高圧力で充
填した混合ガスボンベ(第1シールドガス供給源)41
a及び安価な炭酸ガスを高圧力で充填した炭酸ガスボン
ベ(第2シールドガス供給源)41b、1組の切替装置
44、該切替装置44と前記ガスボンベ41a、41b
とを接続する第4接続管43a、第5接続管45a、第
6接続管43b、第7接続管45b及びその途中に設け
られた第1レギュレータ42a、第2レギュレータ42
bにより構成されている。前記切替装置44は、さら
に、それぞれの一端が前記第5接続管45aまたは第7
接続管45bと接続され、他端が共に前記第1接続管7
aと接続された第1電磁弁44a及び第2電磁弁44b
により構成されている。
【0010】以上のように構成された溶接装置により溶
接を行う場合について以下に説明する。溶接を開始する
には、先ず、溶接開始時に必要な混合ガスの供給量を第
1レギュレータ42aで、定常の溶接時に必要な炭酸ガ
スの供給量を第2レギュレータ42bで、それぞれ設定
する。次に、切替装置44の第1電磁弁44aを開状態
とし(第2電磁弁44bは閉状態)、混合ガスボンベ4
1aから溶接機1へ混合ガスを供給する。次に、溶接機
1を操作し、溶接トーチ3へ混合ガス及び溶接電流を供
給開始すると共に、ワイヤ送給装置2から溶接トーチ3
へ溶接ワイヤ6を供給開始し、被溶接物10の溶接を開
始する。このようにして開始される溶接のアークの形成
条件が不安定な状態においても、シールドガスが溶接性
能の良好な混合ガスであることにより、溶込みが充分で
あり、ビード形状が良好であり、スパッタの発生量が少
なく、良好な溶接が行われる。
【0011】このようにして溶接を開始した後、アーク
の形成条件及び形成されたアークの状態が安定した時点
で切替装置44を操作し、溶接を継続しながらシールド
ガスを混合ガスから炭酸ガスへ切替える。すなわち、切
替装置44の第2電磁弁44bを開状態とし、第1電磁
弁44aを閉状態とし、炭酸ガスボンベ41bから溶接
機1へ炭酸ガスを供給する。切替えに際しては、シール
ドガスの供給がとぎれないように、第2電磁弁44bを
開とした後第1電磁弁44aを閉とし、2種類のシール
ドガスを一時的に同時供給する。以後この状態で、必要
量の炭酸ガスをシールドガスとして供給し、溶接を継続
する。
【0012】以上の説明において、2種類のシールドガ
スとして、炭酸ガスとアルゴンガスとの混合ガスと、炭
酸ガスと、を使用する場合について述べたが、本発明の
技術はこれら以外の混合ガス、例えば炭酸ガスに、酸素
ガスを混合したもの、一酸化炭素ガスを混合したもの、
アルゴンガス及び酸素ガスを混合したもの、あるいはア
ルゴンガス、ヘリウムガス等(イナートガス)をシール
ドガスとして使用する場合についても同様に適用可能で
あり、シールドガス供給装置40が3種類以上のシール
ドガス供給源41を備え、被溶接物10の材質あるいは
溶接条件に応じて適宜シールドガスを選択し、切替える
ことも可能である。その際の切替装置44は、シールド
ガス供給源41の種類と同数の電磁弁により構成する。
【0013】また、第1レギュレータ42a及び第2レ
ギュレータ42bにより異なる供給量を設定した1種類
のシールドガスの2本の第1シールドガス供給源41a
及び第2シールドガス供給源41bを接続してもよい。
すなわち、同一のシールドガスでも、アークの状態が安
定している定常状態では、溶接開始時と比較してシール
ドガスの必要量が少なくて済む。第1レギュレータ42
aに溶接開始時に必要な供給量を設定し、第2レギュレ
ータ42bに定常状態に必要な供給量を設定し、アーク
の状態が安定した時点で第1シールドガス供給源41a
から第2シールドガス供給源41bへ切替える。
【0014】図2に、溶接時間の経過に対するシールド
ガスの供給量の変化を示す。(A)は2種類のシールド
ガス、例えば、混合ガスと炭酸ガスとを切替えた場合、
(B)は1種類のシールドガス(混合ガスまたは炭酸ガ
ス)を切替えた場合を示す。図2(A)において、Q1
は溶接開始時に必要な混合ガスの供給量、Q2は安定状
態時に必要な炭酸ガスの供給量、Q3は溶接開始時に必
要な炭酸ガスの供給量である。すなわち、実線で示すよ
うに、溶接開始時に混合ガスを一時的に供給し、安定状
態になった時点で炭酸ガスに切替えることにより、最初
から炭酸ガスを使用してそのまま炭酸ガスを供給する
(鎖線で示す)場合と比較し、安定状態時において、炭
酸ガスの供給量がΔQa(Q3−Q2)少なくて済む。
【0015】図2(B)において、Q1は安定状態時に
必要な混合ガス(または炭酸ガス)の供給量、Q2は溶
接開始時に必要な混合ガス(または炭酸ガス)の供給量
である。すなわち、溶接開始時のQ2から安定状態時の
Q1へ混合ガスの供給量を切替えることにより、切替え
ない(鎖線で示す)場合と比較し、安定状態時におい
て、混合ガス(または炭酸ガス)の供給量がΔQb(Q
2−Q1)少なくて済む。
【0016】
【発明の効果】本発明によるシールドガスを使用するア
ーク溶接の溶接方法及び溶接装置は以上のように構成さ
れていることにより、以下のような効果を得ることがで
きる。すなわち、溶接開始時点で第1シールドガス供給
源から必要量のシールドガスを供給し、アークの形成状
態が安定した時点で第2シールドガス供給源へ切替えて
必要量のシールドガスを供給する溶接方法により、溶接
性能の劣る溶接開始時点の短時間にのみ溶接性能の良好
な高価なシールドガスを供給し、溶接性能が良好な安定
状態のその後は、安価なシールドガスを供給し、溶接開
始時点から良好な溶接性能を確保したうえで全溶接に掛
かるシールドガスの費用、従って溶接費用を低減するこ
とができる。また、同一ガスの供給量を溶接開始時及び
安定状態時それぞれの必要量に切替えることにより、シ
ールドガスの消費量を低減し、溶接費用を低減すること
ができる。
【0017】また、第1シールドガス供給源から第2シ
ールドガス供給源へ切替える際に、第2シールドガス供
給源のシールドガスを供給開始した後に前記第1シール
ドガス供給源のシールドガスを供給停止することによ
り、シールドガスがとぎれることなく供給され、連続し
て良好な溶接が行われる。
【0018】本発明による溶接装置が、溶接機と、ワイ
ヤ送給装置と、溶接トーチと、シールドガス供給装置
と、で構成されるシールドガスを使用するアーク溶接の
溶接装置において、シールドガス供給装置がそれぞれに
レギュレータを備えた少なくとも2箇のシールドガス供
給源と、少なくとも2箇のシールドガス供給源を選択切
替え可能な切替装置と、により構成されていることによ
り、切替装置を操作することにより供給されるシールド
ガスを容易に切替えることが可能となる。
【0019】また、切替装置が、箇々に開閉可能な少な
くとも2箇の電磁弁により構成され、各電磁弁の一端が
シールドガス供給源と接続され、他端が溶接機と接続さ
れていることにより、一方のシールドガス供給源からシ
ールドガスを供給開始した後に他方のシールドガス供給
源からのシールドガスを供給停止することが容易に行え
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるシールドガスを使用するアーク溶
接の溶接装置を示す全体構成図である。
【図2】本発明による溶接方法における、溶接時間の経
過に対する(A)2種類のシールドガスの供給量の変化
を示す線図、及び(B)1種類のシールドガスの供給量
の変化を示す線図である。
【図3】従来のシールドガスを使用するアーク溶接の溶
接装置を示す全体構成図である。
【符号の説明】
1 溶接機 2 ワイヤ送給装置 3 溶接トーチ 4,40 シールドガス供給装置 5a,5b 電源ケーブル 6 溶接ワイヤ 7a,7b,43,43a,43b,45a,45b
接続管 10 被溶接物 41,41a,41b シールドガス供給源(ガスボ
ンベ) 42,42a,42b レギュレータ 44 切替装置 44a,44b 電磁弁

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シールドガスを使用するアーク溶接にお
    いて、溶接開始時点で第1シールドガス供給源(41
    a)から必要量のシールドガスを供給し、アークの形成
    状態が安定した時点で第2シールドガス供給源(41
    b)へ切替えて必要量のシールドガスを供給することを
    特徴とする溶接方法。
  2. 【請求項2】 前記第1シールドガス供給源(41a)
    から前記第2シールドガス供給源(41b)へ切替える
    際に、該第2シールドガス供給源(41b)のシールド
    ガスを供給開始した後に前記第1シールドガス供給源
    (41a)のシールドガスを供給停止することを特徴と
    する請求項1記載の溶接方法。
  3. 【請求項3】 溶接機(1)と、ワイヤ送給装置(2)
    と、溶接トーチ(3)と、シールドガス供給装置(4
    0)と、で構成されるシールドガスを使用するアーク溶
    接の溶接装置において、前記シールドガス供給装置(4
    0)がそれぞれにレギュレータ(42a、42b)を備
    えた少なくとも2箇のシールドガス供給源(41a、4
    1b)と、少なくとも2箇の前記シールドガス供給源
    (41a、41b)を選択切替え可能な切替装置(4
    4)と、により構成されていることを特徴とする溶接装
    置。
  4. 【請求項4】 前記切替装置(44)が、箇々に開閉可
    能な少なくとも2箇の電磁弁(44a、44b)により
    構成され、各該電磁弁(44a、44b)の一端が前記
    シールドガス供給源(41a、41b)と接続され、他
    端が前記溶接機(1)と接続されていることを特徴とす
    る請求項3記載の溶接装置。
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