JPH10323757A - アーク溶接用タングステン電極およびアーク倣い式ｔｉｇアーク溶接方法 - Google Patents
アーク溶接用タングステン電極およびアーク倣い式ｔｉｇアーク溶接方法Info
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- JPH10323757A JPH10323757A JP13844797A JP13844797A JPH10323757A JP H10323757 A JPH10323757 A JP H10323757A JP 13844797 A JP13844797 A JP 13844797A JP 13844797 A JP13844797 A JP 13844797A JP H10323757 A JPH10323757 A JP H10323757A
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- welding
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 開先幅方向に電極オシレートを行うＴＩＧア
ーク溶接において、開先壁への電極接近時における開先
壁のアンダーカットの発生をなくし、かつ、電極先端部
の消耗が極めて少ない、アーク溶接用タングステン電極
およびアーク倣い式ＴＩＧアーク溶接方法を得ること。 【解決手段】 円柱状をなすアーク溶接用タングステン
電極において、電極先端部は該基端から先端に向かって
多段にテーパ体部EHB ，EHT が連なって先細りし、か
つ、前記各テーパ体部の円錐角がθT ＞θB のように電
極先端に向かうに従って大きくなっている。一方、開先
倣いを行うアーク倣い式ＴＩＧアーク溶接方法におい
て、非消耗電極として、電極先端部を多段に先細りさせ
た前記構造のタングステン電極を用いる。
ーク溶接において、開先壁への電極接近時における開先
壁のアンダーカットの発生をなくし、かつ、電極先端部
の消耗が極めて少ない、アーク溶接用タングステン電極
およびアーク倣い式ＴＩＧアーク溶接方法を得ること。 【解決手段】 円柱状をなすアーク溶接用タングステン
電極において、電極先端部は該基端から先端に向かって
多段にテーパ体部EHB ，EHT が連なって先細りし、か
つ、前記各テーパ体部の円錐角がθT ＞θB のように電
極先端に向かうに従って大きくなっている。一方、開先
倣いを行うアーク倣い式ＴＩＧアーク溶接方法におい
て、非消耗電極として、電極先端部を多段に先細りさせ
た前記構造のタングステン電極を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、開先幅方向に電
極オシレートを行うＴＩＧアーク溶接（タングステン・
イナート・ガス・アーク溶接）において、開先壁への電
極接近時における開先壁のアンダーカットの発生をなく
し、かつ、電極先端部の消耗が極めて少ない、アーク溶
接用タングステン電極およびアーク倣い式ＴＩＧアーク
溶接方法に関するものである。
極オシレートを行うＴＩＧアーク溶接（タングステン・
イナート・ガス・アーク溶接）において、開先壁への電
極接近時における開先壁のアンダーカットの発生をなく
し、かつ、電極先端部の消耗が極めて少ない、アーク溶
接用タングステン電極およびアーク倣い式ＴＩＧアーク
溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】非消耗性電極であるタングステン電極を
用い、溶加材（フィラーワイヤ）をアークで溶かしつつ
溶接を行うＴＩＧアーク溶接は、溶加材の送給速度と溶
接電流値とを比較的広い範囲で独立に設定できて溶接入
熱の調整が容易なので、下向き姿勢の溶接のみならず、
立向き溶接や横向き溶接などの全姿勢での溶接が可能で
あり、またＴＩＧ溶接金属の機械的性質が優れているこ
とから、近年、全姿勢での溶接を行うＬＮＧタンクなど
の大型構造物の溶接法としてその採用がひろがってきて
いる。なお、ＴＩＧアーク溶接に用いる断面円形で円柱
状をなすタングステン電極としては、一般に、トリウム
入りタングステン電極（ThO2：１〜２重量％）、セリウ
ム入りタングステン電極（CeO2：１〜２重量％）又はラ
ンタン入りタングステン電極（La2O3 ：１〜２重量％）
のいずれかが使用されている。
用い、溶加材（フィラーワイヤ）をアークで溶かしつつ
溶接を行うＴＩＧアーク溶接は、溶加材の送給速度と溶
接電流値とを比較的広い範囲で独立に設定できて溶接入
熱の調整が容易なので、下向き姿勢の溶接のみならず、
立向き溶接や横向き溶接などの全姿勢での溶接が可能で
あり、またＴＩＧ溶接金属の機械的性質が優れているこ
とから、近年、全姿勢での溶接を行うＬＮＧタンクなど
の大型構造物の溶接法としてその採用がひろがってきて
いる。なお、ＴＩＧアーク溶接に用いる断面円形で円柱
状をなすタングステン電極としては、一般に、トリウム
入りタングステン電極（ThO2：１〜２重量％）、セリウ
ム入りタングステン電極（CeO2：１〜２重量％）又はラ
ンタン入りタングステン電極（La2O3 ：１〜２重量％）
のいずれかが使用されている。
【０００３】このような大型構造物のＴＩＧアーク溶接
では、母材（被溶接物）の板厚が例えば２５ｍｍ以上と
厚く開先幅も広いので、３００Ａ以上の高い溶接電流を
使用し、溶接線と交差する開先幅方向にタングステン電
極をオシレート（揺動あるいはウィービングとも言う）
させながら溶接を行うオシレート溶接がなされている。
このオシレート溶接では、従来、図６に示すように、先
端角（円錐角）がθで電極先端に向かってテーパ状に先
細りした電極先端部を有する例えば電極径４ｍｍのタン
グステン電極５１が使用されている。先端角θは、適正
な溶込みを得るべくアークの適度な拡がりを確保すると
ともに、オシレート溶接時にタングステン電極５１が開
先壁に接近したとき、開先壁のアンダーカットの発生防
止を目的として設けられている。
では、母材（被溶接物）の板厚が例えば２５ｍｍ以上と
厚く開先幅も広いので、３００Ａ以上の高い溶接電流を
使用し、溶接線と交差する開先幅方向にタングステン電
極をオシレート（揺動あるいはウィービングとも言う）
させながら溶接を行うオシレート溶接がなされている。
このオシレート溶接では、従来、図６に示すように、先
端角（円錐角）がθで電極先端に向かってテーパ状に先
細りした電極先端部を有する例えば電極径４ｍｍのタン
グステン電極５１が使用されている。先端角θは、適正
な溶込みを得るべくアークの適度な拡がりを確保すると
ともに、オシレート溶接時にタングステン電極５１が開
先壁に接近したとき、開先壁のアンダーカットの発生防
止を目的として設けられている。
【０００４】この従来のタングステン電極５１を使用
し、例えば横向き姿勢（図７参照）にて溶接電流３５０
Ａ程度でオシレート溶接を行った場合、先端角θが６０
°程度より小さいものでは、上側の開先壁でのアンダー
カットの発生は起こり難いものの、電極先端部の最先部
分が小さくて電極先端部が消耗し易いという傾向があっ
た。電極先端部が消耗するとアークの拡がり度合いを一
定に保てないので、電極交換作業を頻繁に行う必要があ
った。
し、例えば横向き姿勢（図７参照）にて溶接電流３５０
Ａ程度でオシレート溶接を行った場合、先端角θが６０
°程度より小さいものでは、上側の開先壁でのアンダー
カットの発生は起こり難いものの、電極先端部の最先部
分が小さくて電極先端部が消耗し易いという傾向があっ
た。電極先端部が消耗するとアークの拡がり度合いを一
定に保てないので、電極交換作業を頻繁に行う必要があ
った。
【０００５】一方、先端角θが６０°程度より大きいも
のでは、図７に示すように、開先壁への電極接近時に高
温状態にある電極先端部の側面と上側の開先壁面との間
隔距離が狭くなりすぎて上開先壁にアンダーカットが発
生し易いという傾向があった。このアンダーカットがあ
ると次層の溶接時にブローホールなどの欠陥を引き起こ
すので、グラインダ等によるアンダーカット部分の手直
し作業が必要となる。なお、横向き溶接では重力の影響
により溶融金属が垂れ下がり気味になって上開先壁面を
覆う溶融金属が少ないので上開先壁にアンダーカットが
発生しやすい傾向がある。
のでは、図７に示すように、開先壁への電極接近時に高
温状態にある電極先端部の側面と上側の開先壁面との間
隔距離が狭くなりすぎて上開先壁にアンダーカットが発
生し易いという傾向があった。このアンダーカットがあ
ると次層の溶接時にブローホールなどの欠陥を引き起こ
すので、グラインダ等によるアンダーカット部分の手直
し作業が必要となる。なお、横向き溶接では重力の影響
により溶融金属が垂れ下がり気味になって上開先壁面を
覆う溶融金属が少ないので上開先壁にアンダーカットが
発生しやすい傾向がある。
【０００６】ところで周知のように、ＴＩＧアーク溶接
では、定アーク長制御あるいは定アーク電圧制御と称し
て、母材とタングステン電極先端との間隔が変化したと
き溶接電圧（アーク電圧）が変化することを利用して、
この溶接電圧を一定に保持するようにタングステン電極
を母材に対して進退させて母材と電極先端との間隔を一
定に保つことが一般的に行われている。
では、定アーク長制御あるいは定アーク電圧制御と称し
て、母材とタングステン電極先端との間隔が変化したと
き溶接電圧（アーク電圧）が変化することを利用して、
この溶接電圧を一定に保持するようにタングステン電極
を母材に対して進退させて母材と電極先端との間隔を一
定に保つことが一般的に行われている。
【０００７】そして、前記定アーク長制御を利用して開
先にタングステン電極を自動的に倣わせるようにした開
先倣い制御が行われている。すなわち、この公知のアー
ク倣い式ＴＩＧアーク溶接方法は、溶接トーチに保持さ
れたタングステン電極を溶接線と交差する開先幅方向に
オシレートさせる溶接において、前記の定アーク長制御
によるタングステン電極の電極軸線方向（例えば下向き
溶接では上下方向）の変位量（移動量）もしくは位置が
予め定められた反転設定値に達することで開先壁位置を
検知し、この開先壁位置を検知するたびにタングステン
電極のオシレート方向を自動的に反転させて開先倣いを
行うものである。このアーク倣い式ＴＩＧアーク溶接方
法によると、走行台車に搭載された溶接トーチを溶接線
方向へ案内する走行レールと真の溶接線とのずれや、母
材の開先幅の変動があっても、実際の開先に対してタン
グステン電極（溶接トーチ）を自動的、かつ正確に追従
させることができる。
先にタングステン電極を自動的に倣わせるようにした開
先倣い制御が行われている。すなわち、この公知のアー
ク倣い式ＴＩＧアーク溶接方法は、溶接トーチに保持さ
れたタングステン電極を溶接線と交差する開先幅方向に
オシレートさせる溶接において、前記の定アーク長制御
によるタングステン電極の電極軸線方向（例えば下向き
溶接では上下方向）の変位量（移動量）もしくは位置が
予め定められた反転設定値に達することで開先壁位置を
検知し、この開先壁位置を検知するたびにタングステン
電極のオシレート方向を自動的に反転させて開先倣いを
行うものである。このアーク倣い式ＴＩＧアーク溶接方
法によると、走行台車に搭載された溶接トーチを溶接線
方向へ案内する走行レールと真の溶接線とのずれや、母
材の開先幅の変動があっても、実際の開先に対してタン
グステン電極（溶接トーチ）を自動的、かつ正確に追従
させることができる。
【０００８】ところで、前記開先倣い制御を行うと、タ
ングステン電極が開先壁に極めて接近した位置で反転す
る傾向があるため、従来のアーク倣い式ＴＩＧアーク溶
接方法では開先壁にアンダーカットが発生し易い傾向が
あった。
ングステン電極が開先壁に極めて接近した位置で反転す
る傾向があるため、従来のアーク倣い式ＴＩＧアーク溶
接方法では開先壁にアンダーカットが発生し易い傾向が
あった。
【０００９】このようなことから、開先幅方向に電極オ
シレートを行うＴＩＧアーク溶接では、開先壁でのアン
ダーカットの発生をなくし、かつ、電極先端部の消耗が
極めて少ないことが望まれている。
シレートを行うＴＩＧアーク溶接では、開先壁でのアン
ダーカットの発生をなくし、かつ、電極先端部の消耗が
極めて少ないことが望まれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】そこでこの発明は、開
先幅方向に電極オシレートを行うＴＩＧアーク溶接にお
いて、開先壁への電極接近時における開先壁のアンダー
カットの発生をなくし、かつ、電極先端部の消耗が極め
て少ない、アーク溶接用タングステン電極およびアーク
倣い式ＴＩＧアーク溶接方法を提供することを目的とす
る。
先幅方向に電極オシレートを行うＴＩＧアーク溶接にお
いて、開先壁への電極接近時における開先壁のアンダー
カットの発生をなくし、かつ、電極先端部の消耗が極め
て少ない、アーク溶接用タングステン電極およびアーク
倣い式ＴＩＧアーク溶接方法を提供することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、円柱状をなすアーク溶接用タ
ングステン電極において、電極先端部は該基端から先端
に向かって多段にテーパ体部が連なって先細りし、か
つ、前記各テーパ体部の円錐角が電極先端に向かうに従
って大きくなっていることを特徴とするアーク溶接用タ
ングステン電極である。
めに、請求項１の発明は、円柱状をなすアーク溶接用タ
ングステン電極において、電極先端部は該基端から先端
に向かって多段にテーパ体部が連なって先細りし、か
つ、前記各テーパ体部の円錐角が電極先端に向かうに従
って大きくなっていることを特徴とするアーク溶接用タ
ングステン電極である。
【００１２】また、請求項２の発明は、非消耗電極とし
て前記請求項１記載のアーク溶接用タングステン電極を
用いることを特徴とするアーク倣い式ＴＩＧアーク溶接
方法である。
て前記請求項１記載のアーク溶接用タングステン電極を
用いることを特徴とするアーク倣い式ＴＩＧアーク溶接
方法である。
【００１３】図１はこの発明に係るタングステン電極の
一例における該電極の電極先端部を示す図で、図１の
（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。本発明に係る
タングステン電極は、図１に示すように、電極先端部が
該基端から先端に向かってこの例では２段にテーパ体部
EHB ，EHT を連ねて先細りし、かつ、基端テーパ体部EH
B の円錐角θB （例えば３０°）より最先テーパ体部EH
T の円錐角θT （例えば６０°）が大きくなっている。
このように、オシレート溶接時に最先テーパ体部EHT よ
りも開先壁面に接近する基端テーパ体部EHB の円錐角θ
B は、電極接近時に開先壁にアンダーカットが発生しな
いように定め、電極先端部の先端角、すなわち最先テー
パ体部EHT の円錐角θT は、前記の基端テーパ体部EHB
の円錐角θB よりも大きくし最先部を適正な大きさにす
ることにより、アークの適度な拡がりを確保し、かつ電
極消耗を極めて少なくすることができる。このようなテ
ーパ体部EHB ，EHT の形成は研磨ベルト等を用いて容易
に行うことができる。なお、円錐角θB ，θT は、より
詳しくは電極中心軸線に平行な面に電極先端部を平行に
して投影したときの角である。
一例における該電極の電極先端部を示す図で、図１の
（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。本発明に係る
タングステン電極は、図１に示すように、電極先端部が
該基端から先端に向かってこの例では２段にテーパ体部
EHB ，EHT を連ねて先細りし、かつ、基端テーパ体部EH
B の円錐角θB （例えば３０°）より最先テーパ体部EH
T の円錐角θT （例えば６０°）が大きくなっている。
このように、オシレート溶接時に最先テーパ体部EHT よ
りも開先壁面に接近する基端テーパ体部EHB の円錐角θ
B は、電極接近時に開先壁にアンダーカットが発生しな
いように定め、電極先端部の先端角、すなわち最先テー
パ体部EHT の円錐角θT は、前記の基端テーパ体部EHB
の円錐角θB よりも大きくし最先部を適正な大きさにす
ることにより、アークの適度な拡がりを確保し、かつ電
極消耗を極めて少なくすることができる。このようなテ
ーパ体部EHB ，EHT の形成は研磨ベルト等を用いて容易
に行うことができる。なお、円錐角θB ，θT は、より
詳しくは電極中心軸線に平行な面に電極先端部を平行に
して投影したときの角である。
【００１４】電極径ｄが代表的な値４．０ｍｍで、図１
に示すように２段にテーパ体部EHB，EHT を連ねて先細
りさせた電極先端部を有するタングステン電極の場合、
前記円錐角θT の望ましい値は４０°〜１２０°であ
り、前記円錐角θB の望ましい値は１０°〜４０°であ
る。
に示すように２段にテーパ体部EHB，EHT を連ねて先細
りさせた電極先端部を有するタングステン電極の場合、
前記円錐角θT の望ましい値は４０°〜１２０°であ
り、前記円錐角θB の望ましい値は１０°〜４０°であ
る。
【００１５】図２は他の例を示す図であって、電極先端
部が、該基端から先端に向かって３段にテーパ体部E
HB ，EHM ，EHT を連ねて先細りするとともに、基端テ
ーパ体部EHB の円錐角をθB 、中間テーパ体部EHM の円
錐角をθM 、最先テーパ体部EHTの円錐角をθT とする
と、各円錐角の関係は、θB ＜θM ＜θT のように電極
先端に向かうに従って大きくなっている。このように３
段にテーパ体部EHB ，EHM，EHT を連ねて形成された電
極先端部を持つものでもよい。
部が、該基端から先端に向かって３段にテーパ体部E
HB ，EHM ，EHT を連ねて先細りするとともに、基端テ
ーパ体部EHB の円錐角をθB 、中間テーパ体部EHM の円
錐角をθM 、最先テーパ体部EHTの円錐角をθT とする
と、各円錐角の関係は、θB ＜θM ＜θT のように電極
先端に向かうに従って大きくなっている。このように３
段にテーパ体部EHB ，EHM，EHT を連ねて形成された電
極先端部を持つものでもよい。
【００１６】そして、本発明に係るアーク倣い式ＴＩＧ
アーク溶接方法では、電極先端部を多段に先細りさせた
前記構造のタングステン電極を使用するものであるか
ら、開先壁への電極接近時における開先壁のアンダーカ
ットの発生をなくし、かつ、電極の消耗が極めて少ない
ものとすることができる。
アーク溶接方法では、電極先端部を多段に先細りさせた
前記構造のタングステン電極を使用するものであるか
ら、開先壁への電極接近時における開先壁のアンダーカ
ットの発生をなくし、かつ、電極の消耗が極めて少ない
ものとすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図３は本発明に係るアーク倣い式
ＴＩＧアーク溶接方法を実施する溶接装置の本体の斜視
図、図４は図３に示す溶接装置の要部ブロック図であ
る。
ＴＩＧアーク溶接方法を実施する溶接装置の本体の斜視
図、図４は図３に示す溶接装置の要部ブロック図であ
る。
【００１８】図３において、同図は横向き溶接を行う場
合の溶接装置の様子を示しており、１はルートギャップ
付きの開先を有する母材、２は裏波ビードを形成する初
層の溶接で用いる裏当て銅板である。上側の母材１上に
走行レール３が水平方向に延びる溶接線に沿って取り付
けられており、走行機構４によって駆動される走行台車
５が走行レール３上を移動するようになっている。６は
タングステン電極７を保持する溶接トーチ８を母材１の
開先部に向かって進退させる電極進退機構、９はこの電
極進退機構６全体を開先幅方向に動かしてタングステン
電極７を開先幅方向にオシレートさせる電極揺動機構で
ある。また、１０は溶加材送給モータを有し、溶接トー
チ８と一体的に動かされる溶加材送給チップ１０ａを介
して溶加材（フィラワイヤ）１１をアーク中に送給する
ための溶加材送給機構である。これらの電極進退機構
６、電極揺動機構９、溶加材送給機構１０及びコイル状
に巻かれた溶加材は、ともに走行台車５に搭載され、溶
接線に沿って移動する。
合の溶接装置の様子を示しており、１はルートギャップ
付きの開先を有する母材、２は裏波ビードを形成する初
層の溶接で用いる裏当て銅板である。上側の母材１上に
走行レール３が水平方向に延びる溶接線に沿って取り付
けられており、走行機構４によって駆動される走行台車
５が走行レール３上を移動するようになっている。６は
タングステン電極７を保持する溶接トーチ８を母材１の
開先部に向かって進退させる電極進退機構、９はこの電
極進退機構６全体を開先幅方向に動かしてタングステン
電極７を開先幅方向にオシレートさせる電極揺動機構で
ある。また、１０は溶加材送給モータを有し、溶接トー
チ８と一体的に動かされる溶加材送給チップ１０ａを介
して溶加材（フィラワイヤ）１１をアーク中に送給する
ための溶加材送給機構である。これらの電極進退機構
６、電極揺動機構９、溶加材送給機構１０及びコイル状
に巻かれた溶加材は、ともに走行台車５に搭載され、溶
接線に沿って移動する。
【００１９】引き続き、図４を参照しながらこの溶接装
置について説明する。前記電極進退機構６は、スクリュ
ーシャフト及びスクリューナットからなる進退用軸駆動
部１２と、前記スクリューシャフトを回転させてタング
ステン電極７を進退させるための進退用軸駆動モータ１
３と、このモータ１３の回転量に応じてパルス信号を出
力する進退用軸パルスエンコーダ１４とにより構成され
ている。また、オシレート用の前記電極揺動機構９は、
スクリューシャフト及びスクリューナットからなる揺動
用軸駆動部１５と、前記スクリューシャフトを回転させ
てタングステン電極７を開先幅方向にオシレートさせる
ための揺動用軸駆動モータ１６と、このモータ１６の回
転量に応じてパルス信号を出力する揺動用軸パルスエン
コーダ１７とにより構成されている。
置について説明する。前記電極進退機構６は、スクリュ
ーシャフト及びスクリューナットからなる進退用軸駆動
部１２と、前記スクリューシャフトを回転させてタング
ステン電極７を進退させるための進退用軸駆動モータ１
３と、このモータ１３の回転量に応じてパルス信号を出
力する進退用軸パルスエンコーダ１４とにより構成され
ている。また、オシレート用の前記電極揺動機構９は、
スクリューシャフト及びスクリューナットからなる揺動
用軸駆動部１５と、前記スクリューシャフトを回転させ
てタングステン電極７を開先幅方向にオシレートさせる
ための揺動用軸駆動モータ１６と、このモータ１６の回
転量に応じてパルス信号を出力する揺動用軸パルスエン
コーダ１７とにより構成されている。
【００２０】１８は前記溶接トーチ８のタングステン電
極７と母材１との間に溶接電力を供給する溶接電源であ
り、タングステン電極７と母材１間の溶接電圧は溶接電
圧比較部１９によって検出されるようになっている。こ
の溶接電圧比較部１９は、溶接電圧検出値と溶接電圧設
定部２０からの溶接電圧設定値との差を進退用軸制御部
２１に与えるようになっており、進退用軸制御部２１
は、前記差電圧がゼロとなるように進退用軸駆動モータ
１３を制御し、溶接電圧を溶接電圧設定部２０によって
設定された一定値に保持するようにタングステン電極７
を母材１に対して進退させて、母材１開先部とタングス
テン電極７先端との間隔を一定に保つ定アーク長制御を
行う。なお、進退用軸パルスエンコーダ１４からの前記
パルス信号は後述する開先倣い制御とモータ１４自体の
速度制御とのために使用される。
極７と母材１との間に溶接電力を供給する溶接電源であ
り、タングステン電極７と母材１間の溶接電圧は溶接電
圧比較部１９によって検出されるようになっている。こ
の溶接電圧比較部１９は、溶接電圧検出値と溶接電圧設
定部２０からの溶接電圧設定値との差を進退用軸制御部
２１に与えるようになっており、進退用軸制御部２１
は、前記差電圧がゼロとなるように進退用軸駆動モータ
１３を制御し、溶接電圧を溶接電圧設定部２０によって
設定された一定値に保持するようにタングステン電極７
を母材１に対して進退させて、母材１開先部とタングス
テン電極７先端との間隔を一定に保つ定アーク長制御を
行う。なお、進退用軸パルスエンコーダ１４からの前記
パルス信号は後述する開先倣い制御とモータ１４自体の
速度制御とのために使用される。
【００２１】前記定アーク長制御されながら開先幅方向
にオシレートされるタングステン電極７は、開先底部か
ら開先壁に接近すると傾斜する開先壁面に沿うように上
昇する。このタングステン電極７の開先底部位置からの
電極軸方向の変位量は、進退用軸パルスエンコーダ１４
からのパルス信号を進退用軸パルス計数部２２が計数す
ることに基づいて把握されている。２３は開先壁検出判
断部であって、パルス計数部２２からの前記変位量に対
応する計数値と反転高さ設定部２４からの溶接ビード盛
り高さに対応する反転設定値とを比較し、計数値が反転
設定値と一致すると、タングステン電極７が開先壁近傍
に到達したとして到達信号を揺動用軸制御部２５に出力
するようになっている。揺動用軸制御部２５は揺動用軸
駆動モータ１６を駆動制御してタングステン電極７を開
先幅方向にオシレートさせる制御部である。
にオシレートされるタングステン電極７は、開先底部か
ら開先壁に接近すると傾斜する開先壁面に沿うように上
昇する。このタングステン電極７の開先底部位置からの
電極軸方向の変位量は、進退用軸パルスエンコーダ１４
からのパルス信号を進退用軸パルス計数部２２が計数す
ることに基づいて把握されている。２３は開先壁検出判
断部であって、パルス計数部２２からの前記変位量に対
応する計数値と反転高さ設定部２４からの溶接ビード盛
り高さに対応する反転設定値とを比較し、計数値が反転
設定値と一致すると、タングステン電極７が開先壁近傍
に到達したとして到達信号を揺動用軸制御部２５に出力
するようになっている。揺動用軸制御部２５は揺動用軸
駆動モータ１６を駆動制御してタングステン電極７を開
先幅方向にオシレートさせる制御部である。
【００２２】そして、前記到達信号を受けて揺動用軸制
御部２５は、タングステン電極７を開先壁近傍位置で揺
動パラメータ設定部２６による設定停止時間（例えば
０．３秒）だけ停止させ、しかる後にオシレート方向を
反転させ、他方の開先壁に向けて移動させるようにして
いる。なお、揺動パラメータ設定部２６は、オシレート
両端位置での停止時間、オシレート速度および開先倣い
を行わないときのオシレート幅などを設定するためのも
のである。
御部２５は、タングステン電極７を開先壁近傍位置で揺
動パラメータ設定部２６による設定停止時間（例えば
０．３秒）だけ停止させ、しかる後にオシレート方向を
反転させ、他方の開先壁に向けて移動させるようにして
いる。なお、揺動パラメータ設定部２６は、オシレート
両端位置での停止時間、オシレート速度および開先倣い
を行わないときのオシレート幅などを設定するためのも
のである。
【００２３】
【実施例】前記溶接装置を使用し、電極先端部形状が図
１及び図２に示す本発明に係るタングステン電極を用い
て電極オシレートを行うＴＩＧ溶接を実施し、電極接近
時における開先壁のアンダーカットと、電極先端部の消
耗状態について調べた。比較のために図６に示す従来の
タングステン電極を用いた比較例によるＴＩＧ溶接も実
施した。図５に試験板の開先形状を示す（試験板の姿勢
は横向き溶接用として示してある）。
１及び図２に示す本発明に係るタングステン電極を用い
て電極オシレートを行うＴＩＧ溶接を実施し、電極接近
時における開先壁のアンダーカットと、電極先端部の消
耗状態について調べた。比較のために図６に示す従来の
タングステン電極を用いた比較例によるＴＩＧ溶接も実
施した。図５に試験板の開先形状を示す（試験板の姿勢
は横向き溶接用として示してある）。
【００２４】共通的溶接条件は以下の通りである。 （１）供試鋼板：ＪＩＳ Ｇ ３１０６ ＳＭ４９０Ｂ （２）電極：２％ランタン入りタングステン電極 電極
径４．０ｍｍ （３）フィラワイヤ：ＪＩＳ Ｚ３３１６ ＹＧＴ５０
ワイヤ径１．２ｍｍ （４）シールドガス：アルゴンガス （５）溶接極性：ＤＣ電極マイナス （６）オシレート両端停止時間：０．３ｓ
径４．０ｍｍ （３）フィラワイヤ：ＪＩＳ Ｚ３３１６ ＹＧＴ５０
ワイヤ径１．２ｍｍ （４）シールドガス：アルゴンガス （５）溶接極性：ＤＣ電極マイナス （６）オシレート両端停止時間：０．３ｓ
【００２５】表１は各電極形状、個別溶接条件及び溶接
結果を示すもので、表１の「開先壁アンダーカット」の
欄において、○は電極接近時に開先壁にアンダーカット
が発生しなかったこと、△は電極接近時に開先壁にアン
ダーカットがしばしば発生したこと、×は電極接近時に
開先壁にアンダーカットがほとんど常に発生したことを
示すものである。また、「電極消耗状態」において、○
は電極消耗が極めて少なかったこと、×は電極消耗が大
きかったことを示すものである。なお、アンダーカット
及び電極消耗については初層ビードと第２層ビードに関
して調査したものである。
結果を示すもので、表１の「開先壁アンダーカット」の
欄において、○は電極接近時に開先壁にアンダーカット
が発生しなかったこと、△は電極接近時に開先壁にアン
ダーカットがしばしば発生したこと、×は電極接近時に
開先壁にアンダーカットがほとんど常に発生したことを
示すものである。また、「電極消耗状態」において、○
は電極消耗が極めて少なかったこと、×は電極消耗が大
きかったことを示すものである。なお、アンダーカット
及び電極消耗については初層ビードと第２層ビードに関
して調査したものである。
【００２６】
【表１】
【００２７】結果を表１に示す。比較例（Ｎｏ．８〜Ｎ
ｏ．１０）は電極先端部が先端角θを持つ単一のテーパ
体のみで形成されており、先端角θが３０°で小さいＮ
ｏ．８は電極先端部の消耗が大きくアークの拡がり度合
いを一定に保持できなかった。逆に先端角θが９０°で
大きいＮｏ．９は上開先壁への電極接近時に上開先壁に
アンダーカットがしばしば発生し、先端角θが９０°で
かつ開先倣いを行うためにＮｏ．９に比べて電極が開先
壁により接近するＮｏ．１０は、電極接近時に開先壁に
アンダーカットがほとんど常に発生した。
ｏ．１０）は電極先端部が先端角θを持つ単一のテーパ
体のみで形成されており、先端角θが３０°で小さいＮ
ｏ．８は電極先端部の消耗が大きくアークの拡がり度合
いを一定に保持できなかった。逆に先端角θが９０°で
大きいＮｏ．９は上開先壁への電極接近時に上開先壁に
アンダーカットがしばしば発生し、先端角θが９０°で
かつ開先倣いを行うためにＮｏ．９に比べて電極が開先
壁により接近するＮｏ．１０は、電極接近時に開先壁に
アンダーカットがほとんど常に発生した。
【００２８】これに対して表１から明らかなように、本
発明例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７）では、開先壁への電極接
近時に該開先壁にアンダーカットが発生するようなこと
がなく、電極先端部の消耗も極めて少ないという結果が
得られている。なお、実施例では電極径４．０ｍｍのも
のについて示したが、本発明に係るタングステン電極は
電極径３．２ｍｍ，４．８ｍｍのものについても適用で
きる。
発明例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７）では、開先壁への電極接
近時に該開先壁にアンダーカットが発生するようなこと
がなく、電極先端部の消耗も極めて少ないという結果が
得られている。なお、実施例では電極径４．０ｍｍのも
のについて示したが、本発明に係るタングステン電極は
電極径３．２ｍｍ，４．８ｍｍのものについても適用で
きる。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によると、
開先幅方向に電極オシレートを行うＴＩＧアーク溶接に
おいて、開先壁への電極接近時における開先壁のアンダ
ーカットの発生をなくし、かつ、電極先端部の消耗が極
めて少ない、アーク溶接用タングステン電極およびアー
ク倣い式ＴＩＧアーク溶接方法を提供することができ、
これにより、ブローホールなどの欠陥を生じさせるアン
ダーカット部分の手直し作業が不要となるとともに電極
交換作業の回数が大幅減となって溶接作業能率の向上に
寄与することができる。
開先幅方向に電極オシレートを行うＴＩＧアーク溶接に
おいて、開先壁への電極接近時における開先壁のアンダ
ーカットの発生をなくし、かつ、電極先端部の消耗が極
めて少ない、アーク溶接用タングステン電極およびアー
ク倣い式ＴＩＧアーク溶接方法を提供することができ、
これにより、ブローホールなどの欠陥を生じさせるアン
ダーカット部分の手直し作業が不要となるとともに電極
交換作業の回数が大幅減となって溶接作業能率の向上に
寄与することができる。
【図１】本発明に係るタングステン電極の一例における
該電極の電極先端部を示す図である。
該電極の電極先端部を示す図である。
【図２】本発明に係るタングステン電極の他の例におけ
る該電極の電極先端部を示す図である。
る該電極の電極先端部を示す図である。
【図３】本発明に係るアーク倣い式ＴＩＧアーク溶接方
法を実施する溶接装置の本体の斜視図である。
法を実施する溶接装置の本体の斜視図である。
【図４】図３に示す溶接装置の要部ブロック図である。
【図５】実施例における試験板の開先形状を示す図であ
る。
る。
【図６】従来のタングステン電極の電極先端部を示す図
である。
である。
【図７】横向き溶接において上開先壁にアンダーカット
が発生した様子を示す断面図である。
が発生した様子を示す断面図である。
１…母材 ２…裏当て銅板 ３…走行レール ４…走行
機構 ５…走行台車 ６…電極進退機構 ７…タングステン電極 ８…溶接ト
ーチ ９…電極揺動機構 １０…溶加材送給機構 １０ａ…溶加材送給チップ １
１…溶加材 １２…進退用軸駆動部 １３…進退用軸駆
動モータ １４…進退用軸パルスエンコーダ １５…揺動用軸駆動部 １６…揺動用軸駆動モータ １
７…揺動用軸パルスエンコーダ １８…溶接電源 １９
…溶接電圧比較部 ２０…溶接電圧設定部 ２１…進退
用軸制御部 ２２…進退用軸パルス計数部 ２３…開先
壁検出判断部 ２４…反転高さ設定部 ２５…揺動用軸制御部 ２６…
揺動パラメータ設定部
機構 ５…走行台車 ６…電極進退機構 ７…タングステン電極 ８…溶接ト
ーチ ９…電極揺動機構 １０…溶加材送給機構 １０ａ…溶加材送給チップ １
１…溶加材 １２…進退用軸駆動部 １３…進退用軸駆
動モータ １４…進退用軸パルスエンコーダ １５…揺動用軸駆動部 １６…揺動用軸駆動モータ １
７…揺動用軸パルスエンコーダ １８…溶接電源 １９
…溶接電圧比較部 ２０…溶接電圧設定部 ２１…進退
用軸制御部 ２２…進退用軸パルス計数部 ２３…開先
壁検出判断部 ２４…反転高さ設定部 ２５…揺動用軸制御部 ２６…
揺動パラメータ設定部
Claims (2)
- 【請求項１】 円柱状をなすアーク溶接用タングステン
電極において、電極先端部は該基端から先端に向かって
多段にテーパ体部が連なって先細りし、かつ、前記各テ
ーパ体部の円錐角が電極先端に向かうに従って大きくな
っていることを特徴とするアーク溶接用タングステン電
極。 - 【請求項２】 母材と非消耗電極との間隔を一定に保持
する定アーク長制御を行う一方、開先幅方向に前記非消
耗電極をオシレートさせ、前記定アーク長制御による前
記非消耗電極の電極軸線方向の変位量もしくは位置が予
め定められた反転設定値に達するたびに前記非消耗電極
のオシレート方向を反転させる開先倣い制御を行うアー
ク倣い式ＴＩＧアーク溶接方法において、 前記非消耗電極として前記請求項１記載のアーク溶接用
タングステン電極を用いることを特徴とするアーク倣い
式ＴＩＧアーク溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13844797A JPH10323757A (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | アーク溶接用タングステン電極およびアーク倣い式ｔｉｇアーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13844797A JPH10323757A (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | アーク溶接用タングステン電極およびアーク倣い式ｔｉｇアーク溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10323757A true JPH10323757A (ja) | 1998-12-08 |
Family
ID=15222226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13844797A Pending JPH10323757A (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | アーク溶接用タングステン電極およびアーク倣い式ｔｉｇアーク溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10323757A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011152570A (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Jfe Engineering Corp | 中空電極アーク・レーザ同軸複合溶接方法 |
| CN106735785A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-05-31 | 茂名重力石化装备股份公司 | 一种用于管壳式薄管板嵌入式深孔焊的自动焊枪头 |
-
1997
- 1997-05-28 JP JP13844797A patent/JPH10323757A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011152570A (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Jfe Engineering Corp | 中空電極アーク・レーザ同軸複合溶接方法 |
| CN106735785A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-05-31 | 茂名重力石化装备股份公司 | 一种用于管壳式薄管板嵌入式深孔焊的自动焊枪头 |
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