JPH11123555A - 溶接方法 - Google Patents
溶接方法Info
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- JPH11123555A JPH11123555A JP28739797A JP28739797A JPH11123555A JP H11123555 A JPH11123555 A JP H11123555A JP 28739797 A JP28739797 A JP 28739797A JP 28739797 A JP28739797 A JP 28739797A JP H11123555 A JPH11123555 A JP H11123555A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 母材の開先面にアーク熱の分散化と集中化を
自在に制御できる溶接システムを提供する。 【解決手段】 アーク電流特性の変更により、溶接ワイ
ヤの送給速度に対して相対的に溶接ワイヤの溶融速度を
制御し、アーク極点の挙動範囲とその移動速度を制御す
る。
自在に制御できる溶接システムを提供する。 【解決手段】 アーク電流特性の変更により、溶接ワイ
ヤの送給速度に対して相対的に溶接ワイヤの溶融速度を
制御し、アーク極点の挙動範囲とその移動速度を制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、溶接方法
に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明
は、従来ではアーク不安定のために施工ができなかった
開先幅１０ｍｍ以下の超開先であっても溶接が可能であ
って、母材開先面へのアーク熱密度分布を自在に制御す
ることのできる、新しい消耗電極式アーク溶接方法に関
するものである。
に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明
は、従来ではアーク不安定のために施工ができなかった
開先幅１０ｍｍ以下の超開先であっても溶接が可能であ
って、母材開先面へのアーク熱密度分布を自在に制御す
ることのできる、新しい消耗電極式アーク溶接方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来から、機械部品や構造材
料等の溶接においては、溶接変形の防止や、溶接時の入
熱量低減等の観点から、ガスシールドアーク溶接法（Ｇ
ＭＡ）、サブマージアーク溶接法（ＳＡＷ）、エレクト
ロガスアーク溶接法（ＥＧＷ）、被覆アーク溶接法（Ｍ
ＭＡＷ）、および、セルフシールドアーク溶接法（ＦＣ
ＡＷ）等が知られており、これらの手法を適用してのＧ
ＭＡ法による開先幅１０〜１２ｍｍ程度の狭開先溶接法
（ナロウギャップ溶接法・ＮＧＷ）も知られている。
料等の溶接においては、溶接変形の防止や、溶接時の入
熱量低減等の観点から、ガスシールドアーク溶接法（Ｇ
ＭＡ）、サブマージアーク溶接法（ＳＡＷ）、エレクト
ロガスアーク溶接法（ＥＧＷ）、被覆アーク溶接法（Ｍ
ＭＡＷ）、および、セルフシールドアーク溶接法（ＦＣ
ＡＷ）等が知られており、これらの手法を適用してのＧ
ＭＡ法による開先幅１０〜１２ｍｍ程度の狭開先溶接法
（ナロウギャップ溶接法・ＮＧＷ）も知られている。
【０００３】なかでも、ＣＯ2 、Ａｒ−Ｈｅ、Ａｒ−Ｏ
2 、Ａｒ−ＣＯ2 シールドなどのＭＩＧ溶接法、ＭＡＧ
溶接法、ＳＡＷ溶接法が代表的なものとしてある。消耗
電極式アーク溶接による狭開先溶接の方法では、たとえ
ば図６に示したように、溶接トーチ（２）の送給溶接ワ
イヤ（３）に、直流または交流の溶接電源（１）を接続
し、溶接ワイヤ（３）から溶接アーク（５）を生じさ
せ、被溶接物（狭開先継手）（４）を溶接金属（６）に
よって溶接するようにしている。
2 、Ａｒ−ＣＯ2 シールドなどのＭＩＧ溶接法、ＭＡＧ
溶接法、ＳＡＷ溶接法が代表的なものとしてある。消耗
電極式アーク溶接による狭開先溶接の方法では、たとえ
ば図６に示したように、溶接トーチ（２）の送給溶接ワ
イヤ（３）に、直流または交流の溶接電源（１）を接続
し、溶接ワイヤ（３）から溶接アーク（５）を生じさ
せ、被溶接物（狭開先継手）（４）を溶接金属（６）に
よって溶接するようにしている。
【０００４】だが、この従来の消耗電極アーク溶接方法
では、開先間隙が１０ｍｍ以下の場合には溶接が不可能
であるという問題があった。溶接継手開先内でのアーク
熱の確保が確実なものとならず、溶接効率が悪いという
問題が避けられなかった。また、従来の方法では、アー
ク熱の集中による溶接継手部での金属学的な特性劣化や
溶融変形もが生じやすいことから、このアーク熱の開先
面での分散も制御されるべき問題となっていた。
では、開先間隙が１０ｍｍ以下の場合には溶接が不可能
であるという問題があった。溶接継手開先内でのアーク
熱の確保が確実なものとならず、溶接効率が悪いという
問題が避けられなかった。また、従来の方法では、アー
ク熱の集中による溶接継手部での金属学的な特性劣化や
溶融変形もが生じやすいことから、このアーク熱の開先
面での分散も制御されるべき問題となっていた。
【０００５】そこで、消耗電極式アーク溶接法において
は、溶接継手開先内でのアーク熱を確実に確保し、安定
して効率よく溶接を行い、かつ、アーク熱の集中や分散
を自在に制御することのできる溶接法の開発が課題とな
っていた。このような状況において、アークを機械的に
オシレート（振動）させて、アーク熱を確保する方法が
採用されてきている。たとえば、ＢＨＫ方式として知ら
れている方法においては、開先幅の方向へ連続的に波状
の曲げくせを与えてアークをオシレートさせている。ま
たＴＷＩＳＴ−ＡＲＣ方式では、２本のより合わせ溶接
ワイヤによりアークを回転させており、さらに屈曲溶接
ワイヤ方式では、溶接ワイヤ屈曲成形歯車により溶接ワ
イヤを屈曲させてアークをオシレートさせている。
は、溶接継手開先内でのアーク熱を確実に確保し、安定
して効率よく溶接を行い、かつ、アーク熱の集中や分散
を自在に制御することのできる溶接法の開発が課題とな
っていた。このような状況において、アークを機械的に
オシレート（振動）させて、アーク熱を確保する方法が
採用されてきている。たとえば、ＢＨＫ方式として知ら
れている方法においては、開先幅の方向へ連続的に波状
の曲げくせを与えてアークをオシレートさせている。ま
たＴＷＩＳＴ−ＡＲＣ方式では、２本のより合わせ溶接
ワイヤによりアークを回転させており、さらに屈曲溶接
ワイヤ方式では、溶接ワイヤ屈曲成形歯車により溶接ワ
イヤを屈曲させてアークをオシレートさせている。
【０００６】しかしながら、このような従来の機械的オ
シレート方法においては、アークをオシレートする装置
が別途必要となり、しかもアーク熱確保のための根本的
な解決策とはなっていないのが実情である。機械的オシ
レート方式とは全く別の方法も提案されている。特開昭
４７−１６３５７号の狭開先溶接法においては、従来一
般的に、溶接電流を大きくすると、アークの極点が、溶
接ワイヤの先端からその溶接ワイヤの表面に沿って移動
し、コンタクトチップなどの溶接トーチの電力供給金具
の先端まで到達する場合があり、溶接継手開先内でのア
ーク熱を確実に確保することができず、溶接トーチ先端
をも溶融してしまうという問題があったことから、被溶
接物の衝合溶接開先間隙内に、溶接トーチを挿入して、
ガスシールド消耗電極アーク溶接（狭開先ミグ溶接法）
を行うに際し、溶接ワイヤを負極とする直流正極性の溶
接電流を低溶接電流に周期的に降下させることにより、
アークの這いあがりを防止して安定した直流正極性の高
電流による溶接を行うことを提案している。
シレート方法においては、アークをオシレートする装置
が別途必要となり、しかもアーク熱確保のための根本的
な解決策とはなっていないのが実情である。機械的オシ
レート方式とは全く別の方法も提案されている。特開昭
４７−１６３５７号の狭開先溶接法においては、従来一
般的に、溶接電流を大きくすると、アークの極点が、溶
接ワイヤの先端からその溶接ワイヤの表面に沿って移動
し、コンタクトチップなどの溶接トーチの電力供給金具
の先端まで到達する場合があり、溶接継手開先内でのア
ーク熱を確実に確保することができず、溶接トーチ先端
をも溶融してしまうという問題があったことから、被溶
接物の衝合溶接開先間隙内に、溶接トーチを挿入して、
ガスシールド消耗電極アーク溶接（狭開先ミグ溶接法）
を行うに際し、溶接ワイヤを負極とする直流正極性の溶
接電流を低溶接電流に周期的に降下させることにより、
アークの這いあがりを防止して安定した直流正極性の高
電流による溶接を行うことを提案している。
【０００７】しかし、この方法においては、理論的な背
景がないために、作業者の感や経験に頼ることになり、
しかも、実際に、アーク熱の集中や分散といった、アー
ク熱制御を行うことはできなかった。実際、この方法で
も、狭開先の間隙を１０ｍｍ以下にすると、アークが母
材表面上に発生して、開先内を溶融することができない
という問題があった。
景がないために、作業者の感や経験に頼ることになり、
しかも、実際に、アーク熱の集中や分散といった、アー
ク熱制御を行うことはできなかった。実際、この方法で
も、狭開先の間隙を１０ｍｍ以下にすると、アークが母
材表面上に発生して、開先内を溶融することができない
という問題があった。
【０００８】また、この方法においても、被溶接材（母
材）の特性を損わない組織保存型の溶接性は充分でな
く、溶接にともなう形状変形、残留応力の問題は解消さ
れずにいた。そこで、この出願の発明は、以上の通りの
従来技術の欠点を解消するためになされたものであっ
て、機械的オシレートを必要とせず、狭開先の間隙が１
０ｍｍ以下であっても、母材の開先面に対してアーク熱
の分散と集中を自在にコントロールして、安定して効率
的な溶接を行うことを可能とする、新しい消耗電極式ア
ーク溶接方法を提供することを課題としている。
材）の特性を損わない組織保存型の溶接性は充分でな
く、溶接にともなう形状変形、残留応力の問題は解消さ
れずにいた。そこで、この出願の発明は、以上の通りの
従来技術の欠点を解消するためになされたものであっ
て、機械的オシレートを必要とせず、狭開先の間隙が１
０ｍｍ以下であっても、母材の開先面に対してアーク熱
の分散と集中を自在にコントロールして、安定して効率
的な溶接を行うことを可能とする、新しい消耗電極式ア
ーク溶接方法を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は上記の
課題を解決するものとして、溶接ワイヤの送給速度に対
して、相対的に溶接ワイヤの溶融速度をアーク電流特性
の変更により増減させ、溶接ワイヤ溶融端でのアーク発
生位置を変化させることを特徴とする被溶接材開先面で
のアーク熱分布の制御を可能とした溶接方法を提供す
る。
課題を解決するものとして、溶接ワイヤの送給速度に対
して、相対的に溶接ワイヤの溶融速度をアーク電流特性
の変更により増減させ、溶接ワイヤ溶融端でのアーク発
生位置を変化させることを特徴とする被溶接材開先面で
のアーク熱分布の制御を可能とした溶接方法を提供す
る。
【００１０】すなわち、この出願の発明は、発明者らに
よる詳しい検討から得られた、安定した効率的な溶接
と、劣化のない組織保存型の溶接を可能とするためには
被溶接材の開先面での最適なアーク熱の分布を得ること
が欠かせないのであって、そのためには、溶接ワイヤの
溶融速度をアーク極点（アーク電流の通電点）の挙動範
囲、すなわちアーク電流通電領域とその移動速度との関
係においてコントロールすることが重要であるとの知
見、そして、より具体的には、アーク極点に係わるワイ
ヤ端の位置に関しては、溶接ワイヤ端の上下振幅幅は基
本的に変動電流波形の周波数、電流波形の最大電流と最
低電流の比率に依存し、さらには、溶接ワイヤ端の移動
速度は時間に対する電流変化（電流波形勾配）に強く依
存するとの知見に基づいて完成されている。
よる詳しい検討から得られた、安定した効率的な溶接
と、劣化のない組織保存型の溶接を可能とするためには
被溶接材の開先面での最適なアーク熱の分布を得ること
が欠かせないのであって、そのためには、溶接ワイヤの
溶融速度をアーク極点（アーク電流の通電点）の挙動範
囲、すなわちアーク電流通電領域とその移動速度との関
係においてコントロールすることが重要であるとの知
見、そして、より具体的には、アーク極点に係わるワイ
ヤ端の位置に関しては、溶接ワイヤ端の上下振幅幅は基
本的に変動電流波形の周波数、電流波形の最大電流と最
低電流の比率に依存し、さらには、溶接ワイヤ端の移動
速度は時間に対する電流変化（電流波形勾配）に強く依
存するとの知見に基づいて完成されている。
【００１１】つまり、母材の開先面での最適アーク熱の
分布を得るために、溶接ワイヤの送給速度に対して、相
対的に溶接ワイヤの溶融速度を、前記のような、アーク
電流特性の変更によって増減させることによって、従来
法のように、機械的オシレートを加えることなしに、ア
ーク極点の挙動範囲、すなわちアーク電流通電領域、な
らびにその移動速度を制御することに大きな特徴があ
る。
分布を得るために、溶接ワイヤの送給速度に対して、相
対的に溶接ワイヤの溶融速度を、前記のような、アーク
電流特性の変更によって増減させることによって、従来
法のように、機械的オシレートを加えることなしに、ア
ーク極点の挙動範囲、すなわちアーク電流通電領域、な
らびにその移動速度を制御することに大きな特徴があ
る。
【００１２】そして、このことは、アーク溶接における
熱影響部（ＨＡＺ）領域幅の制御の観点からの熱伝導理
論を駆使しての発明者による新しい着想に基づいてもい
る。より具体的には、移動線熱源（ｒ＝０）の準定常状
態で最高到達温度が融点（Ｔｆ）となる位置（ｒｆ：溶
融幅）、および、Ａｃｌ（Ｔｍ）となる位置（ｒｍ：熱
源からＨＡＺ母材境界までの距離）を求め、その比ｒｍ
／ｒｆをとると、溶接速度がある程度高速であれば、こ
の比は材料物性値によってのみ決定される定数となる。
熱影響部（ＨＡＺ）領域幅の制御の観点からの熱伝導理
論を駆使しての発明者による新しい着想に基づいてもい
る。より具体的には、移動線熱源（ｒ＝０）の準定常状
態で最高到達温度が融点（Ｔｆ）となる位置（ｒｆ：溶
融幅）、および、Ａｃｌ（Ｔｍ）となる位置（ｒｍ：熱
源からＨＡＺ母材境界までの距離）を求め、その比ｒｍ
／ｒｆをとると、溶接速度がある程度高速であれば、こ
の比は材料物性値によってのみ決定される定数となる。
【００１３】例えば、鋼材のｒｍ／ｒｆの値は、約２と
なる。この結果は、ＨＡＺ幅（ｒｍ−ｒｆ）と溶接幅
（ｒｆ）がほぼ等しくなることを意味しており、溶融幅
をできるだけ狭めることが、ＨＡＺを狭隘化することに
つながることを示している。すなわち溶け込み幅を電子
ビームやレーザビーム溶接のように狭隘な溶込みが得ら
れないアーク溶接において、密着突合わせ継手を溶接す
ることは、ＨＡＺ幅を狭隘化するのに最適な手法ではな
く、開先間隙を有する継手を使用し、開先壁にアーク熱
分布を分散させてそこでの熱密度を最小化し、母材を僅
かに溶接する手法が有効である。
なる。この結果は、ＨＡＺ幅（ｒｍ−ｒｆ）と溶接幅
（ｒｆ）がほぼ等しくなることを意味しており、溶融幅
をできるだけ狭めることが、ＨＡＺを狭隘化することに
つながることを示している。すなわち溶け込み幅を電子
ビームやレーザビーム溶接のように狭隘な溶込みが得ら
れないアーク溶接において、密着突合わせ継手を溶接す
ることは、ＨＡＺ幅を狭隘化するのに最適な手法ではな
く、開先間隙を有する継手を使用し、開先壁にアーク熱
分布を分散させてそこでの熱密度を最小化し、母材を僅
かに溶接する手法が有効である。
【００１４】そこで、一定溶接ワイヤ送給速度に対して
相対的に溶接ワイヤ溶融速度を増減させることによって
溶接ワイヤ溶融端（アーク発生主点）を開先内に侵入さ
せると同時に、板厚方向へ揺動させようとする考えが導
かれたのである。
相対的に溶接ワイヤ溶融速度を増減させることによって
溶接ワイヤ溶融端（アーク発生主点）を開先内に侵入さ
せると同時に、板厚方向へ揺動させようとする考えが導
かれたのである。
【００１５】
【発明の実施の形態】まずこの発明の基本を図１に沿っ
て説明する。直流アーク溶接では、図１に例示したよう
に、溶接ワイヤの送給速度が一定であるとすると、溶接
ワイヤに大電流が流れると、溶接ワイヤが溶融して、溶
接ワイヤ端がＡ１からＡ２に上昇する。
て説明する。直流アーク溶接では、図１に例示したよう
に、溶接ワイヤの送給速度が一定であるとすると、溶接
ワイヤに大電流が流れると、溶接ワイヤが溶融して、溶
接ワイヤ端がＡ１からＡ２に上昇する。
【００１６】そして、Ａ２に達した後にアーク電流を低
下させると、溶接ワイヤの溶融量が少なくなり溶接ワイ
ヤ端がＡ３まで下がることになる。Ａ２は板厚や溶接施
工のパス数により最適値を決めることができる。たとえ
ば板厚２０ｍｍの２パス溶接ではＡ２を１０〜１５ｍｍ
に設定することができる。Ａ２に達した後にアーク電流
を低下するとワイヤの溶融量が少なくなりワイヤ幅がＡ
３まで下がる。Ａ３点で溶込を確保するためにＡ３点の
位置を保持する。このようにワイヤ端をＡ１−Ａ２−Ａ
３と移動させることによりアークの極点によるアーク熱
の分散化を行い、併せてＡ３点でのアーク熱の集中化を
可能とする。この時アークの極点がＡ１−Ａ２−Ａ３と
移動することにより開先内壁面の溶融領域もＡ１−Ａ２
−Ａ３と移動し開先内面でのアーク熱の分散化が可能と
なる。同様にして板厚７０ｍｍ等の板の溶接も可能とな
る。
下させると、溶接ワイヤの溶融量が少なくなり溶接ワイ
ヤ端がＡ３まで下がることになる。Ａ２は板厚や溶接施
工のパス数により最適値を決めることができる。たとえ
ば板厚２０ｍｍの２パス溶接ではＡ２を１０〜１５ｍｍ
に設定することができる。Ａ２に達した後にアーク電流
を低下するとワイヤの溶融量が少なくなりワイヤ幅がＡ
３まで下がる。Ａ３点で溶込を確保するためにＡ３点の
位置を保持する。このようにワイヤ端をＡ１−Ａ２−Ａ
３と移動させることによりアークの極点によるアーク熱
の分散化を行い、併せてＡ３点でのアーク熱の集中化を
可能とする。この時アークの極点がＡ１−Ａ２−Ａ３と
移動することにより開先内壁面の溶融領域もＡ１−Ａ２
−Ａ３と移動し開先内面でのアーク熱の分散化が可能と
なる。同様にして板厚７０ｍｍ等の板の溶接も可能とな
る。
【００１７】交流アーク溶接においては、図２に示した
ように、溶接ワイヤの溶融量が少ないワイヤ陽極のとき
にはワイヤ端がＡ１位置にあり、溶融量の多いワイヤ陰
極のときにはＡ２位置に上昇する。この後に再びワイヤ
陽極にするとワイヤ端がＡ３まで下がる。上記と同様に
ワイヤ端をＡ１−Ａ２−Ａ３と移動させることによりア
ークの極点によるアーク熱の分散化を行うことができ
る。
ように、溶接ワイヤの溶融量が少ないワイヤ陽極のとき
にはワイヤ端がＡ１位置にあり、溶融量の多いワイヤ陰
極のときにはＡ２位置に上昇する。この後に再びワイヤ
陽極にするとワイヤ端がＡ３まで下がる。上記と同様に
ワイヤ端をＡ１−Ａ２−Ａ３と移動させることによりア
ークの極点によるアーク熱の分散化を行うことができ
る。
【００１８】これにより、１０ｍｍ以下の狭開先溶接で
あっても可能となる。従来に比して少数層での高効率溶
接が実現される。同時に、アーク熱密度を大きく低下さ
せることができ、熱変形を抑制できる。またＡ３位置で
アーク熱の集中度を高めるように電流波形制御すること
により安定な裏波溶接が可能となる。さらに、溶接継手
形状によっては板の表面に熱を集中させる必要がある。
また、この発明の方法では、直流、交流のいずれにおい
ても電流波形を適切に選ぶことによりＡ２での位置を保
持して表面に熱を集中させ、止端部の形状制御すること
も可能である。さらに、狭開先継手ではビード中央にな
し型割れが生じることがある。このような割れが発生す
る可能性があればＡ２点近傍で入熱量を多くすることも
可能である。
あっても可能となる。従来に比して少数層での高効率溶
接が実現される。同時に、アーク熱密度を大きく低下さ
せることができ、熱変形を抑制できる。またＡ３位置で
アーク熱の集中度を高めるように電流波形制御すること
により安定な裏波溶接が可能となる。さらに、溶接継手
形状によっては板の表面に熱を集中させる必要がある。
また、この発明の方法では、直流、交流のいずれにおい
ても電流波形を適切に選ぶことによりＡ２での位置を保
持して表面に熱を集中させ、止端部の形状制御すること
も可能である。さらに、狭開先継手ではビード中央にな
し型割れが生じることがある。このような割れが発生す
る可能性があればＡ２点近傍で入熱量を多くすることも
可能である。
【００１９】この発明の方法においては、消耗電極式ア
ーク溶接の各種の方式が採用される。なかでもＡｒ−Ｈ
ｅ、Ａｒ−Ｏ2 、Ａｒ−ＣＯ2 、ＣＯ2 等のシールドに
よるＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接等が適当なものとして挙げ
られる。また、フラックス入り溶接ワイヤを用いる場合
には、フラックス成分によって、母材開先壁と溶解金属
のぬれ性の向上による溶接欠陥発生防止、極点挙動の制
御性の向上によるアーク熱密度分布の高精度化、溶接ワ
イヤ陰極時の溶接ワイヤ溶融速度向上による交流アーク
時の揺動範囲拡大などが可能であり、この発明の溶接法
の安定性および制御性が一層高まる。
ーク溶接の各種の方式が採用される。なかでもＡｒ−Ｈ
ｅ、Ａｒ−Ｏ2 、Ａｒ−ＣＯ2 、ＣＯ2 等のシールドに
よるＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接等が適当なものとして挙げ
られる。また、フラックス入り溶接ワイヤを用いる場合
には、フラックス成分によって、母材開先壁と溶解金属
のぬれ性の向上による溶接欠陥発生防止、極点挙動の制
御性の向上によるアーク熱密度分布の高精度化、溶接ワ
イヤ陰極時の溶接ワイヤ溶融速度向上による交流アーク
時の揺動範囲拡大などが可能であり、この発明の溶接法
の安定性および制御性が一層高まる。
【００２０】また、この発明では、変形を抑制するの
で、これと関連する残留応力低減化を可能とする。そし
て、この発明においては、開先幅１５〜１０ｍｍ狭開先
や、通常の開先（Ｕ開先、Ｖ開先）に対しても有効であ
る。特に開先幅１０ｍｍ以下の超狭開先では、その効果
が非常に大きい。
で、これと関連する残留応力低減化を可能とする。そし
て、この発明においては、開先幅１５〜１０ｍｍ狭開先
や、通常の開先（Ｕ開先、Ｖ開先）に対しても有効であ
る。特に開先幅１０ｍｍ以下の超狭開先では、その効果
が非常に大きい。
【００２１】この発明が対象とする被溶接材については
その種類に特に制限はない。一般鋼、ステンレス鋼、ア
ルミニウムや耐熱鋼、耐蝕鋼等の適宜なものであってよ
い。溶接ワイヤに関しても一般溶接用ワイヤ等でよい。
またＧＭＡのガス条件についても一般的に使用されるＭ
ＩＧガス、ＭＡＧガスでよい。以下、実施例を示し、さ
らに詳しくこの発明について説明する。
その種類に特に制限はない。一般鋼、ステンレス鋼、ア
ルミニウムや耐熱鋼、耐蝕鋼等の適宜なものであってよ
い。溶接ワイヤに関しても一般溶接用ワイヤ等でよい。
またＧＭＡのガス条件についても一般的に使用されるＭ
ＩＧガス、ＭＡＧガスでよい。以下、実施例を示し、さ
らに詳しくこの発明について説明する。
【００２２】
【実施例】実施例１ 実際に電流波形を変化させて、溶接ワイヤ端がどのよう
に挙動するか測定した。図３は、大電流時の電圧を４４
Ｖで０．２秒とし、小電流時の電圧を２２Ｖから２５Ｖ
で０．３秒としたときの結果であり、下図の点線は、そ
のときの溶接電流を示し、また、実線はワイヤー先端位
置を示すものである。
に挙動するか測定した。図３は、大電流時の電圧を４４
Ｖで０．２秒とし、小電流時の電圧を２２Ｖから２５Ｖ
で０．３秒としたときの結果であり、下図の点線は、そ
のときの溶接電流を示し、また、実線はワイヤー先端位
置を示すものである。
【００２３】この図３のように電圧を変化させること
は、開先底部にアーク熱を増大させ溶融を確保し、裏波
溶接に適用する。一方、図４は、大電流時の電圧を５０
Ｖから鋸歯的に０．２秒間変化させ、小電流時の電圧を
２５Ｖで０．３秒としたときの結果であり、下図の点線
は、そのときの溶接電流を示し、また、実線はワイヤー
先端位置を示すものである。
は、開先底部にアーク熱を増大させ溶融を確保し、裏波
溶接に適用する。一方、図４は、大電流時の電圧を５０
Ｖから鋸歯的に０．２秒間変化させ、小電流時の電圧を
２５Ｖで０．３秒としたときの結果であり、下図の点線
は、そのときの溶接電流を示し、また、実線はワイヤー
先端位置を示すものである。
【００２４】この図４のように電圧を変化させること
は、揺動上端部にアーク熱を増大させ溶融を確保し、止
端部のビード形状をなめらかにする場合に適用する。実施例２ 実施例１の図３の電圧条件、すなわち、大電流時の電圧
を４４Ｖ、小電流時の電圧を２２Ｖから２５Ｖとし、そ
の変動電流の周波数を変化させて、ワイヤ上下揺動幅の
関係を調べた。その結果は、図５の通りであった。この
図から、変動電流の周波数を大きくすると、ワイヤ上下
揺動幅が小さくなることがわかる。実施例３ 板厚２０ｍｍの開先幅５ｍｍのＩ型狭開先において、大
電流時６００Ａを０．０６秒、小電流時２５０Ａを０．
３秒、平均アーク電流３００Ａの溶接施工条件において
直流アークＧＭＡ溶接を行った。その結果、溶込み深さ
１０ｍｍ、母材溶融部片幅０．５ｍｍ、熱影響部片幅１
ｍｍで２層の高効率溶接が可能となった。
は、揺動上端部にアーク熱を増大させ溶融を確保し、止
端部のビード形状をなめらかにする場合に適用する。実施例２ 実施例１の図３の電圧条件、すなわち、大電流時の電圧
を４４Ｖ、小電流時の電圧を２２Ｖから２５Ｖとし、そ
の変動電流の周波数を変化させて、ワイヤ上下揺動幅の
関係を調べた。その結果は、図５の通りであった。この
図から、変動電流の周波数を大きくすると、ワイヤ上下
揺動幅が小さくなることがわかる。実施例３ 板厚２０ｍｍの開先幅５ｍｍのＩ型狭開先において、大
電流時６００Ａを０．０６秒、小電流時２５０Ａを０．
３秒、平均アーク電流３００Ａの溶接施工条件において
直流アークＧＭＡ溶接を行った。その結果、溶込み深さ
１０ｍｍ、母材溶融部片幅０．５ｍｍ、熱影響部片幅１
ｍｍで２層の高効率溶接が可能となった。
【００２５】またさらに、この方法においては板厚７０
ｍｍまで高効率溶接が可能であった。
ｍｍまで高効率溶接が可能であった。
【００２６】
【発明の効果】この発明により、母材の開先面にアーク
熱の分散化と集中化を自在に制御できる溶接システムを
提供することが可能となる。さらに、この発明において
は、開先内の熱密度分布を自在に制御できるので、小入
熱密度分布時では母材の特性を損なわない組織保存型の
溶接施工や、従来では施工ができない開先幅１０ｍｍ以
下の超狭開先溶接およびＶ型開先等の裏波溶接、溶接時
の溶融領域や熱影響部を最小化できるので変形、残留応
力の低減や止端部形状制御による応力集中の低減をも可
能とする。
熱の分散化と集中化を自在に制御できる溶接システムを
提供することが可能となる。さらに、この発明において
は、開先内の熱密度分布を自在に制御できるので、小入
熱密度分布時では母材の特性を損なわない組織保存型の
溶接施工や、従来では施工ができない開先幅１０ｍｍ以
下の超狭開先溶接およびＶ型開先等の裏波溶接、溶接時
の溶融領域や熱影響部を最小化できるので変形、残留応
力の低減や止端部形状制御による応力集中の低減をも可
能とする。
【図１】直流アーク溶接時の溶接ワイヤ位置と電流の関
係を示した概略図である。
係を示した概略図である。
【図２】交流アーク溶接時の溶接ワイヤ位置と電流の関
係を示した概略図である。
係を示した概略図である。
【図３】電流波形の変化によるワイヤ端の挙動変化を示
した関係図である。
した関係図である。
【図４】図３とは別の挙動変化を示した関係図である。
【図５】変動電流の周波数とワイヤ上下揺動幅の関係を
示した関係図である。
示した関係図である。
【図６】従来の溶接装置を示した概略図である。
１ 溶接電源 ２ 溶接トーチ ３ 溶接ワイヤ ４ 被溶接物（狭開先継手） ５ 溶接アーク ６ 溶接金属
Claims (6)
- 【請求項１】 溶接ワイヤの送給速度に対して、相対的
に溶接ワイヤの溶融速度をアーク電流特性の変更により
増減させ、溶接ワイヤ溶融端でのアーク発生位置を変化
させることを特徴とする被溶接材開先面でのアーク熱分
布の制御を可能とした溶接方法。 - 【請求項２】 アーク電流特性としての電流量を変化さ
せて直流アーク溶接を行う請求項１の溶接方法。 - 【請求項３】 アーク電流特性としてのワイヤ極性を変
化させて交流アーク溶接を行う請求項１の溶接方法。 - 【請求項４】 アーク電流特性としての電流波形を変化
させてアーク溶接を行う請求項１の溶接方法。 - 【請求項５】 開先溶接を行う請求項１ないし４のいず
れかの溶接方法。 - 【請求項６】 裏波溶接を行う請求項１ないし４のいず
れかの溶接方法。
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|---|---|---|---|
| JP28739797A JP3867164B2 (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | 溶接方法 |
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| US12/073,630 US20080230526A1 (en) | 1997-10-20 | 2008-03-07 | Welding method and welded joint structure |
| US12/905,646 US20110042365A1 (en) | 1997-10-20 | 2010-10-15 | Welding method and welding joint structure |
| US13/566,469 US20130034384A1 (en) | 1997-10-20 | 2012-08-03 | Welding method and welded joint structure |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP3867164B2 JP3867164B2 (ja) | 2007-01-10 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3867164B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1298487C (zh) * | 2001-05-11 | 2007-02-07 | Fci亚洲技术有限公司 | 熔敷金属焊接方法 |
| JP2011200920A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Ihi Corp | サブマージアーク溶接方法及び装置 |
| JP2013233592A (ja) * | 2012-04-09 | 2013-11-21 | Jfe Steel Corp | 鋼材の狭開先溶接方法 |
| JP2018069332A (ja) * | 2016-10-27 | 2018-05-10 | 株式会社ダイヘン | アーク溶接方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-10-20 JP JP28739797A patent/JP3867164B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2011200920A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Ihi Corp | サブマージアーク溶接方法及び装置 |
| JP2013233592A (ja) * | 2012-04-09 | 2013-11-21 | Jfe Steel Corp | 鋼材の狭開先溶接方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3867164B2 (ja) | 2007-01-10 |
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