JPH1058142A - エレクトロガスアーク溶接方法 - Google Patents

エレクトロガスアーク溶接方法

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JPH1058142A
JPH1058142A JP22733896A JP22733896A JPH1058142A JP H1058142 A JPH1058142 A JP H1058142A JP 22733896 A JP22733896 A JP 22733896A JP 22733896 A JP22733896 A JP 22733896A JP H1058142 A JPH1058142 A JP H1058142A
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JP
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groove
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torch
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JP22733896A
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Tsutomu Toyohara
力 豊原
Hiroshi Tsujii
浩 辻井
Noburo Saeki
信郎 佐伯
Mitsuaki Otoguro
盈昭 乙黒
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 板厚50mm以上の厚鋼板の立向突合せ継手
溶接でも、1パスで高品質な溶接が可能なエレクトロガ
スアーク溶接方法を提供すること。 【解決手段】 厚肉の鋼母材を立向突合せ溶接するエレ
クトロガスアーク溶接方法において、トーチ先端に設け
たチップによりガイドされた2本の溶接用ワイヤ先端が
開先内で鋼母材板厚方向に離隔させて位置させるととも
に、該2本の溶接用ワイヤを開先内にほぼ同時に送給さ
せながらアーク溶接を行うことを特徴とし、好ましくは
前記開先内に位置する2本の溶接用ワイヤを開先内で母
材板厚方向に振動させながらガスアーク溶接を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は厚肉の鋼母材(以
下、母材という)を立向突合せ溶接するエレクトロガス
アーク溶接方法に係り、特に船舶の外側の鋼板(外板)
を立向で突合せ溶接をするエレクトロガスアーク溶接方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】エレクトロガスアーク溶接はガスシール
ドアーク溶接の一種で、溶融金属の垂落ちを当て材を用
いて防止しつつ、立て向き姿勢でガスシールドアーク溶
接を行う高能率な自動溶接である。かかる溶接方法には
立向継手の開先表面に当てがう当て金の適用方式から、
両面摺動当て金方式と片面当て金方式に分類でき、前者
の方法は表裏一対の水冷摺動銅当て金で囲まれた開先内
を、ガスシールドしながら溶接ワイヤを給送して行う方
法である。本方式は立て向き溶接の上進に伴って、溶融
池は周囲の摺動銅当て金に支えられつつ順次凝固し、溶
接継手を形成していく。シールドガスには通常炭酸ガス
が用いられる。一方後者は裏面を水冷銅板或いはセラミ
ック等の固定当て材を用いて溶融金属の垂落ちを防止
し、表面は摺動式水冷銅当金を押えつける形で開先を囲
み、溶融池の凝固に従って表面の摺動式水冷銅当金のみ
が上昇していく方法である。シールドガスは同じく炭酸
ガスが用いられる。又、この溶接法は殆んどの日本の造
船所で採用しており、さらに該エレクトロガスアーク溶
接にはトーチを開先断面方向(母材表裏方向)にオシレ
ートするものとしないものとがあり、母材板厚が(25
〜30)mmを境界として薄いものはオシレートしない
方法、厚いものではオシレートする方法が使用されてい
る。
【0003】しかし、いずれの方法でも従来の溶接用ワ
イヤは1本で施工し、従ってトーチの形状も至ってシン
プルなものが使用されていた。図4〜5を参照し、裏当
てとして固定水冷銅板を用いた片面摺動当て金方式のエ
レクトロガスアーク溶接方式の溶接装置について説明す
る。図4(a)においてオシレートするエレクトロガス
アーク溶接の機器構成を示し、1は船舶の外板、2は外
板を突合せた開先で船舶の外板のうちの側面(側外板)
を船台で立向溶接する場合であり、3は溶接機の台車、
4は走行レールで該レールにはラック23が切られてお
り、立向溶接における上方への走行を容易ならしめてい
る。5はトーチ把持部で台車3に付設されている。
【0004】24はオシレート機構で、これが単揺動し
てトーチ12を前後に揺動させる。6、7はトーチ位置
の調整つまみで、トーチ12を開先内の適正な位置で揺
動させるように調整可能な機構となっている。8は摺動
式水冷銅板で台車3に取付られた押え金11で外板に押
えつけられている。この水冷銅板8は立向溶接におい
て、溶融した湯が流出しないように堰き止め作用をして
いる。
【0005】さらに図2(図2は本発明である)のよう
に、開先の裏側にも同じく水冷銅板8′或いは不図示の
セラミックス押え板を設置し、同じく溶融した湯が裏側
に流出しないように堰き止めている。この水冷銅板8、
8′には9→10と流れる水冷管が内蔵されている。
【0006】この水冷銅板8は上方へ台車3が走行する
と共に外板の外側(表側)を摺動してゆく。図4に戻り
12はトーチであり、該トーチは開先内につつみ込まれ
る形で装着されている。13はワイヤ送給装置、14は
溶接条件(電流電圧速度)の調整装置である。又10′
から開先内に炭酸ガスが供給され、溶接部分をシールド
して該部の酸化を防止している。この突合せ継手の細部
を図4(b)に示す。2は開先形状であり、一般に図4
(b)のように該側外板の立向の開先はV形をしてお
り、その角度θは10°〜40°、開先2底部のギャッ
プGは5〜20mmである。
【0007】図5は前記装置に用いられるの1本溶接ワ
イヤ用のエレクトロガスアーク溶接用トーチを示す。1
5はメイン支持管、16はチップ取け付け用アタッチメ
ント、17はチップである。この中にコンジットチュー
ブ18を通しその中に細径の溶接ワイヤ30が挿入され
ている。{図6(A)(B)} コンジットチューブ18はらせん構造18′となってお
り、トーチ全体も断面円筒状の緩やかにR状に湾曲させ
たシンプルなパイプ形状となっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来技術では
溶接用ワイヤ30を開先内で母材板厚方向に揺動(オシ
レート)させながら溶接すると云うものの、前記従来例
ではワイヤは1本しかないため溶接できる板厚には限界
があり、エレクトロガスアーク溶接の板厚限界は50m
mであった。しかし昨今の船舶特にコンテナ船の分野で
は大型化が顕著であり、それにともない板厚50mm以
上のものもコンテナ船などに次々と採用されるようにな
っている。
【0009】従って、これらの超厚鋼板(船分野での)
の立向溶接は手溶接又は普通の自動溶接の場合でも多層
盛に頼らざるを得ず、能率又は生産性の観点から問題が
生じていた。
【0010】本発明の目的は、厚肉の母材を突合せ溶接
する場合でも、より具体的には板厚50mm以上の厚鋼
板の立向突合せ継手溶接でも、1パスで高品質な溶接が
可能なエレクトロガスアーク溶接方法を提供することに
ある。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明にお
いては、厚肉の鋼母材を立向突合せ溶接するエレクトロ
ガスアーク溶接方法において、トーチ先端に設けたチッ
プによりガイドされた2本の溶接用ワイヤ先端が開先内
で鋼母材板厚方向に離隔させて位置させるとともに、該
2本の溶接用ワイヤを開先内にほぼ同時に送給させなが
らアーク溶接を行うことを特徴とするものである。
【0012】この場合請求項2記載の発明のように、前
記開先内に位置する2本の溶接用ワイヤを開先内で鋼母
材板厚方向に揺動させながらアーク溶接を行うのがよ
い。又前記2本のワイヤの離隔間隔は鋼母材厚みの10
%〜60%に、例えば前記2本のワイヤの間隔が5mm
以上で40mm以下に設定するのが良い。
【0013】1本のワイヤを用いた図4〜図5に示す従
来の溶接方法では図6(A)及び(B)に示すように、
母材板厚に対し、裏側に溶け残りができるか(A)、表
側に溶け残りができるか(B)のいずれかとなる。
【0014】一方本発明によれば(C)に示すように2
本の溶接用ワイヤ31、31先端が開先2内で母材1断
面方向に離隔させて位置させて溶接を行うために、該溶
接用ワイヤ31、31を支持するトーチがオシレートす
るかしないに関らず、溶接用ワイヤ31、31を2本同
時かつ同速に開先内に送給でき、1本のトーチで2電極
溶接が可能となり、この結果、50mmを超える母材板
厚でも表裏両面とも健全な溶接が可能となる。
【0015】この場合、2本の溶接用ワイヤ31、31
を母材板厚方向に揺動(オシレート)させながらガスア
ーク溶接を行なうことにより一層厚い板厚の溶接が可能
となる。尚、溶接用ワイヤ31、31が2本以上の装置
を開示した先行技術として特開平3−275280、特
開平6−238437、特開平2−280968号公報
等が存在するが、いずれも水平隅肉溶接用に主として適
用されるもので、従って技術分野が異なり、且つ2本の
溶接用ワイヤ先端が開先内で母材板厚方向に離隔させて
位置させて溶接を行うという本発明の基本構成が開示も
示唆もされていない。
【0016】即ち本発明は2本の溶接用ワイヤ31、3
1先端が開先内で母材板厚方向に離隔させて位置させた
が故に突き合わせの且つ厚肉な母材における狭隘な開先
にも容易に適用可能なのである。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発
明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例
にすぎない。図1は本発明の第1実施形態に用いられる
トーチの構造図、図2は本発明による溶接部分の説明
図、図3は図2における開先部分の詳細図である。
【0018】図1ににおけるトーチは2本のワイヤ3
1、31が同時かつ同速送給されるトーチ12を示す。
21はチップで、公知のエレクトロガスアーク溶接のも
のを2本使っている。20はチップ取付用アタッチメン
トで断面長円形とし、2本のワイヤ31、31が貫装さ
れるように(d)のA断面図より明らかなようにDの間
隔を開けて穴を明け、チップ21装填用のねじを前記ア
タッチメントに切って不良となったチップ21の交換を
可能としている。Dの間隔は鋼板の板厚にもよるが母材
厚みの10%〜60%に設定するのが良く、例えば5〜
30mmの範囲とする。
【0019】19はトーチのメイン支持管で長円形と
し、中部に仕切壁25を設け、2本のワイヤ31、31
がスムースに通過できる道が設けられている。26はコ
ンジットチューブでこれが2本装填されている。22は
分岐部である。該分岐部22の構造は複雑であるのでそ
の詳細構造は省略するが22′にその外観を示す。該分
岐管22′の先には2台のワイヤ送給装置13、13が
連結されている。
【0020】このチップ取付アタッチメント20を使用
することにより、1つの開先2に2本のワイヤ31、3
1を前記Dの間隔を保持して供給することが可能とな
り、このトーチのチップ21、21により夫々ガイドさ
れた2本の溶接用ワイヤ31、31先端が図2、図3及
び図6(C)に示すように開先2内で母材1断面方向に
離隔させて位置させるとともに、該トーチを開先2の前
後方向(母材板厚方向)にオシレートすることにより、
開先2断面をまんべんなくアークで溶かすことが出来る
と共に、図2に示すように、開先2の表側と裏側に水冷
銅板8、8′が設けられているため、表面と裏面がきれ
いになり良好な溶接ビードが得られる。なお前記裏水冷
銅板の当金8′はセラミックのものでもよい。
【0021】なお、溶接電力の供給はチップ取付アタッ
チメント20を通じて一点供給となり、2本のワイヤ3
1、31に溶接電力を1点供給で供給してアークを発生
させるのであるが、エレクトロガスアーク溶接の電源特
性(定速給送電圧特性)の関係から「ワイヤ31、31
のうち溶け残った方のワイヤの電気抵抗が小さくなって
先に消耗する」つまり2本のワイヤ31、31が交互に
均等に消耗してゆくという自己制御が働くため、溶接施
工上問題が発生することはない。
【0022】前記本発明で大型コンテナ船のように超厚
板の側外板を具えた船舶を1パスで立向突合せ溶接を行
う場合の側外板(母材1)側について図3に基づいて説
明する。この際の側外板1の開先2形状は図3に示すよ
うなV形をしており、その角度θは10°以上、裏面キ
ャップGは5mm以上、板厚は50mm以上の条件で本
トーチを使用するとき従来のものに較べ特に好結果が得
られる。このトーチは、図3に示す母材の開先内に収ま
る必要がある。即ち、図3に示す、1の側外板における
2の開先の中に20のトーチが収まるためには、20の
トーチの寸法は、裏面ギャップの最小5mm、開先角の
最小10°、板厚50mmが上限の寸法形状となる。
【0023】本発明で超厚板を立向き突合せ溶接をする
場合には、図3のような開先2形状に加工した母材1に
トーチ12の開先2内にチップ21、21を挿入して2
本の溶接用ワイヤ31、31先端が開先2内で母材板厚
方向に離隔させて位置させるとともに、開先2内で母材
1板厚方向(前後)に揺動(オシレート)させながら溶
接を進める。この場合溶接作業時溶接部の表裏両面(前
後)には前記水冷銅板等が当てられているので、溶接表
面の不良を防止できる。なお母材の板厚が比較時薄いと
きはトーチの揺動は不要である。
【0024】
【実施例】板厚70mmのSM490A鋼を、裏開先ギ
ャップ10mm、開先角度12°の開先形状とし、JI
S Z3319に規定されるYFEG−42Cワイヤ径
1.6mmのフラックス入りワイヤ2本で図1に示すト
ーチを用いて溶接に供した。溶接は、下記に示す溶接条
件で、溶接長2mの溶接を行った。 溶接電流 800A 溶接電圧 43V 溶接速度 5.4cm/min ワイヤ間隔 30mm オシレート 回数 20回/min 揺動幅 20mm ガス CO2 30リットル/min 裏面当て材 セラミック 溶接終了後、外観検査および超音波探傷検査を実施した
が、溶接欠陥は皆無であった。
【0025】
【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、50
mmを超える厚板の立向突合せ継手に対しても1パスで
健全な溶接が可能となる。従って大型コンテナ船等の超
厚板構造の側外板の立合溶接の場合、手溶接或いは通常
の自動溶接による多層盛溶接に較べて約10倍もその能
率が向上し、構造物のコストダウンに大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る溶接トーチの構造図。
【図2】超厚板の立向溶接部分の表、裏側に水冷銅板の
押え板が設置されている状況図で、本発明の実施例に相
当する。
【図3】超厚板を立向溶接する際の開先寸法を明示した
図2の対応図。
【図4】従来の溶接機械説明図。
【図5】従来形のトーチ構造図。
【図6】本発明と従来技術の対比図で(A)、(B)は
従来技術、(C)は本発明の作用を示す。
【符号の説明】
1 外板(母材) 2 開先 8、8′ 水冷銅板 9、10 水冷管 10′ シールドガス給管 11 押え金 12 トーチ 13 ワイヤ送給装置 14 調整装置 24 オシレート機構 19 メイン支持管 20 チップ取付アタッチメント 21 チップ 22、22′ 分岐管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐伯 信郎 東京都中央区築地三丁目5番4号 日鐡溶 接工業株式会社内 (72)発明者 乙黒 盈昭 東京都中央区築地三丁目5番4号 日鐡溶 接工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 厚肉の鋼母材を立向突合せ溶接するエレ
    クトロガスアーク溶接方法において、 トーチ先端に設けたチップによりガイドされた2本の溶
    接用ワイヤ先端が開先内で鋼母材板厚方向に離隔させて
    位置させるとともに、該2本の溶接用ワイヤを開先内に
    ほぼ同時かつ同速に送給させながらアーク溶接を行うこ
    とを特徴とするエレクトロガスアーク溶接方法。
  2. 【請求項2】 前記開先内に位置する2本の溶接用ワイ
    ヤを開先内で鋼母材板厚方向に揺動させながらアーク溶
    接を行うことを特徴とする請求項1記載のエレクトロガ
    スアーク溶接方法。
  3. 【請求項3】 前記2本のワイヤの離隔間隔が鋼母材厚
    みの10%〜60%である請求項1記載のエレクトロガ
    スアーク溶接方法。
  4. 【請求項4】 前記2本のワイヤの離隔間隔が鋼母材厚
    みの10%〜60%に設定した2本の溶接用ワイヤを開
    先内で鋼母材板厚方向に揺動させながらガスアーク溶接
    を行うことを特徴とする請求項1記載のエレクトロガス
    アーク溶接方法。
JP22733896A 1996-08-12 1996-08-12 エレクトロガスアーク溶接方法 Pending JPH1058142A (ja)

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