JPH11226734A - Mig溶接または、mag溶接方法およびその装置 - Google Patents
Mig溶接または、mag溶接方法およびその装置Info
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- JPH11226734A JPH11226734A JP5431598A JP5431598A JPH11226734A JP H11226734 A JPH11226734 A JP H11226734A JP 5431598 A JP5431598 A JP 5431598A JP 5431598 A JP5431598 A JP 5431598A JP H11226734 A JPH11226734 A JP H11226734A
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Abstract
溶接または、MAG溶接方法およびその装置の提供。 【解決手段】 送給される電極ワイヤ2と被溶接部5と
の間のアーク6を維持するように電極ワイヤ2にパルス
状の電流を供給する。それと共に、1パルスごとに1溶
滴が発生するレベルに電流値を設定し、そのパルス間隔
の疎密を周期的に変化させる。さらに、電極ワイヤ2の
送給速度をパルス密度に比例させる。
Description
ヤと被溶接体との間のアークを維持するように該電極ワ
イヤにパルス状の電流を供給し、溶接部分にうろこ状ビ
ートを形成して溶接することを特徴とするMIG溶接ま
たは、MAG溶接方法およびその装置に関するものであ
る。
に、その突き合わせ部の全周を溶接する必要がある場
合、電極にパルス電流を供給するものとしてTIG溶
接、MIG(metal inert gas) 溶接またはMAG(meta
l active gas) 溶接がある。前者のTIG溶接は電極お
よびそれと別体の溶接棒を有し、両者を同一方向に周回
しながら溶接する方法であり、一回の溶接量が小さいた
め、溶接時間が長くなる欠点がある。この溶接は、パル
ス電流を電極に供給し、母材を溶融し次いで電極を溶融
つつ溶接作業を行うものである。この溶接において、パ
ルス電流はその間隔を調節することにより母材への入熱
量を制御して、最適な溶接を行おうとするものである。
は、前記TIG溶接に比べて一回の溶接量が大きい。こ
の場合のパルス電流は、母材に対する入熱量を制御する
のみに留まらず、電極の先端から溶滴を放出するもので
ある。即ち、パルス電流の供給に伴い電極先端に電磁力
が働き、いわゆるピンチ効果により電極先端の溶融金属
を母材に向けて放出するものである。そのパルス電流の
最大値および波形は、ピンチ効果を充分発揮するように
設定されている。なお、MAG溶接はそのシールドガス
がMIG溶接のそれと異なるが、他は実質的に同一であ
る。そこで、両者をまとめて、MAG溶接方法として説
明する。
するための装置ブロック図である。図8において巻取ロ
ール1に巻回された電極ワイヤ2は、一対の駆動ローラ
を有する送給装置3により一定速度で溶接部に送給され
る。送給される電極ワイヤ2には電流供給装置4からパ
ルス状の電流が供給され、それによって被溶接体5の溶
接部分にアーク6が形成されると共に、電極先端から溶
滴が母材に放出される。これら送給装置3の速度の設定
および電流供給装置4の電流制御等は、制御装置7によ
り行われる。なお図8では、ガスシールド部分を便宜上
省略して示している。このようなMAG溶接にて、管の
全周を溶接するには、予め管の突き合わせ部に開先加工
を施し、その管の下端から上方に電極を移動して片側づ
つ溶接し、溶融金属の垂れ落ちによる悪影響をなくす必
要があった。その場合、溶接垂れが問題となる管の下側
の溶接条件で、管の全周を溶接せざるを得なかった。こ
のとき、溶接条件の溶接パルスの周波数は比較的少なく
して、所定時間当たりの溶接の入熱を小さくせざるを得
なかった。すると、溶接能率が落ちることになる。
する場合も、通常、溶接部の母材に予め開先加工が施さ
れていた。このとき、電極を開先の谷底に沿って直線的
に移動する場合と、開先の谷底に対してジグザグな蛇行
状に電極を移動させる場合とがある。何れにしても、一
定の間隔でパルス電流を電極に供給するとき、そのパル
ス間隔が短か過ぎれば入熱量が多くなり、溶融金属が開
先の谷底から下面側に流出して溶接不良を起こす虞があ
る。また、パルス電流の間隔が長すぎれば、入熱量が小
さくなり、母材の溶け込み不良となって、溶接の信頼性
に欠ける虞がある。それ故、最適なパルス間隔を設定す
ることは極めて面倒で経験を要するものであった。
したとしても、開先部の溶け込み幅および溶け込み深さ
が充分でない場合がしばしば存在した。これは、パルス
間隔の僅かな変化により、溶け込み不足となったり、母
材の溶け過ぎが起こったりする場合があるからである。
特に、開先幅が極めて狭くなる狭開先の場合には、その
ことが顕著に現れる。これは、電極を開先の谷底に沿っ
て直線的に移動せざるを得ないからである。なお、前記
のパルス間隔の長短は結果として、各パルスの波形およ
び最大値を一定とすれば、単位時間当たりの電力供給量
として現れ、それは単位時間当たりの入熱量になる。ま
た、これを単位時間当たりの実効電流あるいは平均電流
と捕らえることもできる。
方法では、溶接作業の迅速と溶接部の信頼性を確保しつ
つ溶接パルスの制御を行うことが極めて困難であった。
そこで本発明は、このような従来のMAG溶接方法にお
ける問題を解決することを課題とするものである。
の発明は、送給される電極ワイヤと被溶接体との間のア
ークを維持するように該電極ワイヤにパルス状の電流を
供給して被溶接体を溶接するMIG溶接または、MAG
溶接方法である。そして該方法は、電流を1パルスごと
に1溶滴が発生する値としてそのパルス間隔の疎密を周
期的に変化させ、電極ワイヤの送給速度を該パルス密度
に比例させることを特徴とするものである。
が疎密をもって連続的に供給され、しかも電極ワイヤの
送給速度がその消耗速度に比例するようになされている
ので、溶融金属プールの周期的な拡大縮小を滑らかに行
うことができ、それによって溶融金属プールからの垂れ
落ちが抑制される。これは、パルス間隔が密な期間で入
熱量を大きくして母材の溶融幅および溶融深さを大きく
とることができると共に、パルス間隔の疎な期間で入熱
を制限して溶融金属の流動性を小さくすると共に、溶接
の進行方向への熱の移動を可及的に阻止できるからであ
る。それにより、母材の溶け込み幅および深さが大きく
且つ、溶融金属の垂れ落ちを防止できる。そのため、配
管溶接の全周を一定方向に溶接することができ、溶接を
迅速に行い得る。しかも、垂れ落ちが抑制されるので、
パルスが密な区間の溶接電流を増大できる共に、ワイヤ
の供給量を増大できるから、全体として一回の溶接量が
増大し、その点からも溶接を迅速に行ない得る。また、
溶接の入熱量を従来のそれと同じとしたとき、本発明で
は密なパルス区間ではより大きな溶接電流を供給できる
と共に、ワイヤ供給量を増大できるので、溶接の溶け込
み幅および溶け込み深さを大きくできる。それにより、
溶接の信頼性が向上する。
る電極ワイヤと被溶接体との間のアークを維持するよう
に該電極ワイヤにパルス状の電流を供給して被溶接体を
溶接するMIG溶接または、MAG溶接装置である。そ
して該装置は、電極ワイヤの送給装置と、電極ワイヤへ
の電流供給装置と、電流のパルス間隔の疎密を周期的に
変化させるように電流供給装置を制御すると共に、その
パルス密度に電極ワイヤの送給速度が比例するように送
給装置を制御するための制御装置を備えていることを特
徴とするものである。そしてこの装置は請求項1に記載
のMIG溶接または、MAG溶接方法を実施するために
好適に使用される。
に基づいて説明する。図1は本発明のMAG溶接方法の
原理を説明するための装置ブロック図である。巻取ロー
ル1に巻回された電極ワイヤ2は、一対の駆動ローラを
有する送給装置10により調整された所定の速度で溶接
部に送給される。送給される電極ワイヤ2には電流供給
装置11からのパルス状の電流が供給され、それによっ
て被溶接体5の溶接部分にアーク6が連続的に形成され
る。送給装置10としては、例えばパルス入力により回
転するパルスモータと、その出力軸に連結した駆動ロー
ラを備えた装置を使用することができる。また電流供給
装置11としては、この分野で通常使用される溶接電源
装置を使用することができる。これら送給装置10の速
度および電流供給装置11のパルス状の電流等は、制御
装置12により制御される。なお、図1においてもガス
シールド部分は便宜上省略して示している。
送給速度制御部14およびタイマー装置15を有してい
る。電流パルス制御部13は内部にパルス間隔が疎また
は密の2種類のパルス列信号を発生するパルス発生手段
と、タイマ装置15に予め設定された時間間隔でその疎
密を周期的に切り換える切換手段と、切換手段により切
り換えられた疎または密のパルス制御信号を電流供給装
置11に出力する出力手段を含む。そして電流供給装置
11は、例えば図2のようなパルス間隔の電流を電極ワ
イヤ2に供給する。すなわち、パルス間隔が密な期間A
とパルス間隔が疎な期間Bが所定周期で交互に繰り返さ
れるような電流が電極ワイヤ2に供給され、期間Aにお
ける各パルス状の電流に応じて5つの溶滴が電極ワイヤ
から発生し溶接部の溶融金属プールを拡大させ、期間B
における各パルス状の電流に応じて3つの溶滴が電極ワ
イヤから発生する。そして溶滴間隔の密度が高い期間A
によって溶融金属プールを拡大させ、溶滴密度が低い期
間Bによって溶融金属プールを縮小させる。
パルス制御部13からの前記制御信号と送給装置10の
速度を検出する速度検出器16からの信号とを比較する
比較手段と、比較手段からの正負の信号により送給速度
を増減させる送給速度制御信号を送給装置10に出力す
る出力手段を含む。なお速度検出器16としては、例え
ば送給装置10の出力軸に連結した回転エンコーダやタ
コメータなどを使用することができる。
電極の振り幅を一定としたときの、従来のMAG溶接方
法により溶接した溶接部と、本発明のMAG溶接方法に
より溶接した溶接部との比較図である。後述する実施例
でさらに詳説するが この例では、電極を突き合わせ開
先部内で溶接部の幅方向にウィビングし、図で左右停止
位置およびその近傍において、本発明では疎密のパルス
電流を供給し、従来型方法では一定のパルス電流を供給
したものである。なお、左右の停止位置およびウィビン
グ位置でも、溶接電極は溶接の開先の谷底線の方向に一
定速度で移動している。そして両方法の入熱量が一定の
場合、従来型ではその平均的実効電流が一定であるか
ら、その溶融金属の供給量が均一である。それに対して
本発明では、左右両停止位置およびその近傍において、
供給電流およびそのワイヤ供給量が増し、中間位置では
平均的供給電流およびワイヤ供給量が減る。その結果、
本発明の方が各停止時における溶融面積および溶融深さ
が増大する。すると開先した突き合わせ溶接において、
両溶接方法で溶接幅および溶接状態が図3の最下段の如
く異なる。そして、本発明では溶接の溶け込み深さおよ
び溶接の溶け込み幅が大きく、溶接部が開先の壁面内に
深く達する。これに対して、従来方法では、溶接の溶け
込み幅および溶け込み深さが充分でない場合が存在す
る。
法について説明すると、先ず電流供給装置11の出力電
流を1パルス1溶滴になる値に設定すると共に、タイマ
装置15により電流パルスの疎密周期の時間間隔を設定
しておく。図示しない起動スイッチを押すことにより装
置は起動し、電流パルス制御部13から設定された時間
間隔で疎または密な間隔のパルス制御信号が電流供給装
置11に出力され、それによって電極ワイヤ2には図2
に示す如く一定のベース電流に重畳して周期的に疎また
は密な間隔のパルス状の電流が供給される。一方送給速
度制御部14は、電流パルス制御部13からの疎密パル
ス制御信号に対応する送給速度制御信号をその出力手段
から送給装置10に出力し、送給装置10はその送給速
度制御信号により電極ワイヤ2の送給速度を増減させ
る。そして電極ワイヤ2の送給速度は速度検出器16に
より検出され、電流パルス制御部13の比較手段にフィ
ードバックされる。その結果、例えば送給装置10の出
力軸などにガタが存在するような場合でも、電極ワイヤ
2はその消耗速度に正確に比例した速度で溶接部に供給
されるので、溶接部におけるアークが安定して、均一な
溶接を継続することができる。
電流を供給すると共に、その送給量を消耗速度に比例さ
せることにより、安定したアークのもとで溶融金属プー
ルの拡大縮小が連続して滑らかに繰り返され、それによ
って溶融金属プールからの垂れ落ちを抑制しながら、連
続する均一なうろこ状ビートを高能率で溶接部に形成す
ることができる。
端部間溶接を本発明の方法によるMAG溶接した例を示
す。金属管として口径300mmφ、厚み10.3m
m、周長1000mmの2つの管(材質:STPG37
0)を準備し、それらの端部間を図4の如く突き合わせ
溶接した。このとき、突き合わせ部の谷部間は幅4mm
開け、開先を32.5°とした。そして電極ワイヤ2
は、JIS規格のZ3312−YGW12の直径1.2
mmを使用する。電流供給装置11から供給されるパル
ス電流の諸元は表4のとおりである。即ち、パルスのピ
ーク電流はImax =430A,そのピーク時間が2mse
c,ベース電流はI0 =30A,ベース時間=4.8〜
16.3msecとしている。そのときの各パルス数は、5
5Hz〜147Hzである。また、そのワイヤ送り量は
5.5m/min〜2.75m/minである。夫々の
電流の実効値は、153A〜76Aである。
を本発明の方法によるMAG自動溶接で周回するように
行なった。即ち、密パルス域と疎パルス域とを交互に繰
り返すと共に、そのパルスの疎密に比例してワイヤ送り
量をかえた。そのMAG溶接の設定条件は2パス目が表
1、3パス目が表2の通りである。これらの条件は実験
に基づき、溶接の安定性と溶接の迅速性とを考慮して定
めた。その結果表3に示す如く、突き合わせ溶接を完了
するまでの時間を23分必要とした。
による自動溶接を試みた。その溶接条件は、表5のとお
りである。その結果は、表6の如く溶接の完了時間が3
7分30秒要した。
べて、39%迅速に溶接できることが判った。このとき
の従来型溶接における溶接条件は前記同様初層をTIG
の手溶接とし、残層をMAG自動溶接で管の下面から夫
々左右に半周づつするように行なった。なお、この従来
方法の場合にはパルスの周波数およびワイヤ送り量を一
定とした。その溶接条件は、表5の通りである。この溶
接条件は従来型溶接方法において実験に基づき、溶接の
安定性と溶接の迅速性とを考慮して最適なものに定め
た。
度は、溶融金属が溶接中に垂れ落ちない最大の値に設定
したものである。その結果、従来型溶接方法では溶接棒
からの溶融金属供給量が21g/min であり、本発明の
方法の方は供給量が1/3増加し、溶接作業が迅速に行
えることが判った。さらに、多層に溶融金属を重ね合わ
す場合には、本発明では同一方向に何度も周回すればよ
く、その溶接作業を連続的に行える。これに対して、左
右振り分け方法では半周ごとに管の下端に電極を戻す作
業およびそのための復帰時間を必要とし、全体として多
くの作業時間を必要としていた。
ウィビング溶接したときの本発明の溶接方法と従来型溶
接方法とを比較実験した。即ち、図7の如く厚さ6mm
の板材を重ね合わせ、上側の板材には開先Vを18mm
にし、次の条件比較実験を行なった。パルス電流の最大
値480A、ベース電流50A、最大値電流時間2msec
とし、ベース電流時間2.8msecとする。そして本発明
の方法では、密パルス周波数333Hz(実効電流33
3A)、疎パルス周波数87Hz(実効電流125A)
とし、交互に両者同一時間繰り返しその平均実効電流を
230Aとする。従来方法では、パルス周波数を208
Hz(実効電流230A)の一定とした。その結果、本
発明による方法の方はその溶け込み幅Wが22mm、従
来方法での溶け込み幅は18mmであった。また、本発
明の方法では下側の金属板の裏面側に溶け込み斑点が表
れたが、従来方法ではそれがなかった。それにより本発
明の方法は従来型の方法に比べて、溶け込み幅および溶
け込み深さ共に優れていることが判った。このときのウ
ィビング幅は共に10mm、溶接速度100mm/min で
電極を平面台形状に移動した。
次に初層からMAG溶接した実施例を説明する。即ち、
図1のような装置を使用して金属管の端部間溶接を本発
明の方法によるMAG溶接した例を示す。金属管として
口径300mmφ、厚み10.3mm、周長1000m
mの2つの管(材質:STPG370)を準備し、それ
らの端部間を図4の如く突き合わせ溶接した。このと
き、突き合わせ部の谷部間は幅1mm開け、開先を30
°とした。そして電極ワイヤ2は、JIS規格のZ33
12−YGW12の直径0.9mmを使用する。電流供
給装置11から供給されるパルス電流の諸元は、パルス
のピーク電流はImax =430A,そのピーク時間が2
msec,ベース電流はI0 =30A,ベース時間0.6〜
7.9msecとしている。そのときの各パルス数は101
Hz〜3807Hzである。また、そのワイヤ送り量は
4.0m/min〜12.0m/minである。夫々の
電流の実効値は、1313A〜310Aである。
るように行なった。即ち、密パルス域と疎パルス域とを
交互に繰り返すと共に、そのパルスの疎密に比例してワ
イヤ送り量をかえた。そのMAG溶接の設定条件は1パ
ス目が表7、2パス目が表8の通りである。これらの条
件は実験に基づき、溶接の安定性と溶接の迅速性とを考
慮して定めた。その結果表9に示す如く、突き合わせ溶
接を完了するまでの時間を21分必要とした。
接または、MAG溶接方法は、電流を1パルスごとに1
溶滴が発生する値としてそのパルス間隔の疎密を周期的
に変化させ且つ、電極ワイヤの送給速度を該パルス密度
に比例させるようにしたので、溶融金属プールの周期的
な拡大縮小を安定して滑らかに行うことができ、それに
よって溶融金属プールからの垂れ落ちが有効に抑制され
ると共に、パルスが密な区間における溶接電流およびそ
のときのワイヤ供給量を増加することができるから、一
回の溶接量および溶融深さを増大させ、迅速な溶接と信
頼性の高い溶接とを同時に確保できる。また溶融金属の
垂れ落ちが効果的に防止できるので、配管の外周を一定
方向に周回して溶接することが可能となり、迅速な溶接
ができる。
MAG溶接装置は、電極ワイヤの送給装置と、電極ワイ
ヤへの電流供給装置と、電流のパルス間隔の疎密を周期
的に変化させるように電流供給装置を制御すると共に、
そのパルス密度に送給速度が比例するように送給装置を
制御する制御装置を備えており、請求項1に記載のMI
G溶接または、MAG溶接方法を実施するために好適に
使用される。
の装置ブロック図。
により電極ワイヤに供給されるパルス状の電流の周期的
変化を示す図。
G溶接方法により溶接した溶接部と、本発明のMAG溶
接方法により溶接した溶接部との比較図。
接方法により夫々自動溶接する配管の断面説明図。
図。
図。
接方法により夫々平面を自動溶接する対象物の断面説明
図。
装置ブロック図。
Claims (2)
- 【請求項1】 送給される電極ワイヤ2と被溶接体5と
の間のアーク6を維持するように該電極ワイヤ2にパル
ス状の電流を供給して被溶接体5を溶接するMIG溶接
または、MAG溶接方法において、 電流を1パルスごとに1溶滴が発生する値として、 そのパルス間隔の疎密を周期的に変化させ、 電極ワイヤ2の送給速度を該パルス密度に比例させるこ
とを特徴とするMIG溶接または、MAG溶接方法。 - 【請求項2】 送給される電極ワイヤ2と被溶接体5と
の間のアーク6を維持するように該電極ワイヤ2にパル
ス状の電流を供給して被溶接体5を溶接するMIG溶接
または、MAG溶接装置において、 電極ワイヤ2の送給装置10と、 電極ワイヤ2への電流供給装置11と、 電流のパルス間隔の疎密を周期的に変化させるように電
流供給装置11を制御すると共に、そのパルス密度に送
給速度が比例するように送給装置10を制御する制御装
置12と、 を備えていることを特徴とするMIG溶接または、MA
G溶接装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05431598A JP4317998B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | Mig溶接または、mag溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP05431598A JP4317998B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | Mig溶接または、mag溶接方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11226734A true JPH11226734A (ja) | 1999-08-24 |
JP4317998B2 JP4317998B2 (ja) | 2009-08-19 |
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ID=12967163
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JP05431598A Expired - Lifetime JP4317998B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | Mig溶接または、mag溶接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4317998B2 (ja) |
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JP4317998B2 (ja) | 2009-08-19 |
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