JPH1128566A

JPH1128566A - アーク溶接方法

Info

Publication number: JPH1128566A
Application number: JP755898A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Koga; 靖弘古賀; Shinji Okumura; 信治奥村; Takafumi Mitsushio; 孝文満塩; Haruki Nakajima; 春樹中島
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1997-05-12
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】安価で、適用条件の制限がなく、ピット／ブ
ローホール、溶け落ちなどの溶接欠陥の発生を抑制でき
るアーク溶接方法を提供する。【解決手段】溶接施工時には、まず、消耗電極４の揺
動方向が母材１の溶接線方向１４と一致するように溶接
ヘッド３を母材１上に配置した後、溶接ノズル１３内に
内蔵された揺動機構を駆動し、消耗電極４を揺動速度３
Ｈｚ、揺動振幅５ｍｍで溶接線方向１４に揺動させる。
溶接開始部においては、揺動振幅とは無関係に、溶接開
始点より後退方向には後退動作を行わず、溶接開始部か
ら終了部までの任意の位置で、前進動作と後退動作を少
なくとも２回行い、溶接終了部においては、揺動振幅と
は無関係に、溶接終了点より前進方向には前進動作を行
わずに溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車産業、造船
業等において表面処理鋼板の溶接に用いられるアーク溶
接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の表面処理鋼板の溶接においては、
表面処理（メッキ）された、例えば亜鉛等の融点が鉄の
融点よりも低いため気化し、ビード内部や表面にピット
／ブローホールが発生し、溶接上の欠陥となる問題が挙
げられる。

【０００３】この問題を解決する方策が特開平８−３１
８３７１と特公平５−４１８５で提案されている。

【０００４】特開平８−３１８３７１では、消耗電極を
溶接線方向に揺動させ、消耗電極が溶接線方向前方の位
置で高電流、後方の位置で低電流となるように溶接電源
から供給される溶接電流を消耗電極の揺動に同期させて
切替えている。これにより縦長形状の溶融池が形成さ
れ、その前部で塗布された亜鉛等がさかんに蒸発して十
分にガスの放出が行われるため、ピット／ブローホール
の発生が抑制されるとともに、１本の消耗電極のみで形
成された装置としたため、操作性が大幅に改善される。

【０００５】特公平５−４１８５では、溶接ワイヤを供
給する溶接トーチを、薄板状である被溶接材の溶接線に
沿って、前進距離を後退距離の２倍にして揺動させるこ
とにより、低入熱で形成させた溶接ビードの被溶接材へ
の熱伝導効果の増大と時間差による熱の放散により、被
溶接材に対する単位長さ当たりの実質的な入熱の減少効
果を与え、被溶接材の溶け落ちなどの溶接欠陥の発生を
防止している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平８−
３１８３７１においては、高速ウィーバ装置が必要であ
り、また、平均電流値が３００Ａと高いため、設備費が
高価になり、適用条件も中厚板に制限されるという問題
があった。

【０００７】特公平５−４１８５においては、溶接ワイ
ヤを供給する溶接トーチを、薄板状である被溶接材の溶
接線に沿って、前進距離を後退距離の２倍にして揺動さ
せているが、これでは、溶接開始部では前進動作１回の
みであり、また、終了部においても前進動作、後退動作
それぞれ１回ずつとなり、溶融池内の気泡の放出が十分
行われず、ピット／ブローホールが発生するという問題
があった。

【０００８】本発明の目的は、安価で、適用条件の制限
がなく、ピット／ブローホール、溶け落ちなどの溶接欠
陥の発生を抑制できるアーク溶接方法を提供することで
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のアーク溶接方法
は、消耗電極を溶接線方向に比較的低い揺動速度で揺動
させ、溶接開始部から溶接終了部までの任意の位置で、
前進動作および後退動作をそれぞれ少なくとも２回行
う。

【００１０】溶接開始部から溶接終了部までの任意の位
置で、前進動作および後退動作をそれぞれ少なくとも２
回行うことにより、溶接ビードを再溶融して溶融池をよ
り揺動させ溶融池内の気泡の放出を促進し、ピット／ブ
ローホールの発生を抑制し、また前進動作（後退動作）
１回当たりの入熱量を減少させ、被溶接材への熱伝導効
果の増大と時間差による熱の放散をより効果的にするこ
とで、溶け落ちをより抑制することができる。

【００１１】溶接開始点よりも後退方向では、揺動回数
が前進動作、後退動作それぞれ２回以上にならず、予熱
が十分に行われていない位置を溶接するのでアークが不
安定になり、また、入熱、溶融池振動が十分に行われな
いのでピット／ブローホールが発生する。溶接終了部に
おいても同様である。そこで、溶接開始部において、揺
動振幅とは無関係に、溶接開始点より後退方向には後退
動作を行わず、かつ溶接終了部において、揺動振幅とは
無関係に、溶接終了点より前進方向には前進動作を行わ
ないことにより、溶接開始部および溶接終了部における
アークの不安定性を減少させ、この動作により溶接開始
部および溶接終了部の亜鉛を十分に溶融ビード内から放
出させ、溶接開始部および溶接終了部におけるピット／
ブローホールの発生をより抑制することができる。

【００１２】特開平８−３１８３７１では消耗電極を２
０〜３０Ｈｚ（高速）で振動させており、それに加え
て、その揺動に同期させて溶接電流を高電流、低電流と
切り換えているので、設備が複雑になり、また高価とな
っていた。そこで、消耗電極を溶接線方向に比較的低い
振動速度で揺動させ、溶接開始部から溶接終了部の区間
において、予め設定された電流値、電圧値で溶接するこ
とにより、振動速度は例えば３Ｈｚと比較的低く、溶接
電流も一定になるので、高速ウィーバ装置や高速切替パ
ルス電源などの高価な装置を必要とせず、適用条件も制
限されることなく、ピット／ブローホールの発生を抑制
して溶接を行うことができる。

【００１３】前進動作時の溶接により、溶接ワイヤの後
方には溶融金属が盛り上がっており、前進動作時と同じ
電圧（アーク長）で後退動作時の溶接を行うと、アーク
長が短かくなり、短絡を起こすようになり、アークが不
安定になる。そこで、後退動作には前進動作よりも高い
電圧で溶接を行うことにより、アーク長を確実に得るこ
とができる。

【００１４】消耗電極が溶接終了点に到達してすぐに消
耗電極を離すとアークが不安定になり溶接ビード外観の
悪化やピット／ブローホール等の溶接欠陥が発生する。
そこで、溶接終了部において、予め設定された比較的低
い電流値、電圧値、比較的短い動作停止時間で溶接する
か、または、消耗電極を予め設定された時間、揺動速
度、揺動振幅で揺動させ、予め設定された比較的低い電
流値、電圧値で溶接することにより、溶接終了部におけ
るアークの不安定性を減少させ、この入熱により溶接終
了部の亜鉛を十分に溶融ビード内から放出させ、溶接終
了部におけるピット／ブローホールの発生をより抑制す
ることができる。

【００１５】溶接開始部では、予熱が十分に行われてい
ない位置を溶接するのでアークが不安定になり、このま
まトーチを移動するとビード外観不良が発生したり、入
熱が十分に行われていないので、蒸発した亜鉛が溶融池
内に気泡となって残り、ピット／ブローホールが発生す
る。そこで、溶接開始部において、予め設定された比較
的低い電流値、電圧値、動作停止時間で溶接するか、ま
たは、消耗電極を予め設定された時間、揺動速度、揺動
振幅で揺動させ、予め設定された比較的低い電流値、電
圧値で溶接することにより、溶接開始部におけるアーク
の不安定性を減少させ、この入熱により溶接開始部の亜
鉛を十分に溶融ビード内から放出させ、溶接開始部にお
けるピット／ブローホールの発生をより抑制することが
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１７】図１は本発明の第１の実施形態で、自動マ
グ溶接装置を用いてアーク溶接を行う様子を示す図であ
る。

【００１８】本実施形態に係る自動マグ溶接装置は、ア
ーク放電を発生する消耗電極４を溶接線方向１４に揺動
させる図示しない揺動機構が内蔵された溶接ノズル１
３、溶接ノズル１３の上方に設けられ溶接ノズル１３に
ワイヤ１２ａを送給するワイヤ送給ローラ１２、および
ワイヤ送給ローラ１２により送給されるワイヤ１２ａに
電線を介して接続された溶接電源２を備えている。な
お、ワイヤ送給ローラ１２と溶接ノズル１３により溶接
ヘッド３が形成されている。１１はビード、７，７ｒは
熱影響部である。

【００１９】溶接施工時には、まず、消耗電極４の揺動
方向が母材１の溶接線方向１４と一致するように溶接ヘ
ッド３を母材１上に配置した後、溶接ノズル１３内に内
蔵された揺動機構を駆動し、消耗電極４を揺動速度３Ｈ
ｚ、揺動振幅５ｍｍで振動させる。溶接開始部において
は、揺動振幅とは無関係に、溶接開始点より後退方向に
は後退動作を行わず、かつ溶接終了部においては、揺動
振幅とは無関係に、溶接終了点より前進方向には前進動
作を行わずに溶接する。

【００２０】特公平５−４１８５では、揺動の前進動作
量が後退動作量の２倍という条件があるので、消耗電極
を揺動させないで溶接を行う場合の単位長さ当たりの入
熱量に比べて、前進方向に揺動する場合の単位長さ当た
りの入熱量は１／４、後退方向に揺動する場合の単位長
さ当たりの入熱量は１／２である。

【００２１】ここで、ストレート溶接（トーチの揺動を
行わない溶接）における入熱量をＱとすると、前進動作
における入熱量Ｑ_F、後退動作における入熱量Ｑ_Bは次式
のように表せる。

【００２２】Ｑ_F＝｛Ｖ_T・Ｔ／（Ｖ_TＴ＋２４Ａ）｝ＱＱ_B＝｛Ｖ_T・Ｔ／｜Ｖ_TＴ−２４Ａ｜｝ＱＶ_T：溶接速度（ｃｍ／ｍｉｎ）Ｔ：揺動周期（ｓ
ｅｃ）＝１／振動速度Ａ：揺動振幅（ｍｍ）本実施形態においては、消耗電極４を溶接線方向１４に
揺動させ、溶接開始部から終了部までの任意の位置で、
前進動作と後退動作を少なくとも２回行うことにより、
例えば揺動速度３Ｈｚ、揺動振幅５ｍｍ、溶接速度１０
ｍｍ／ｓｅｃの場合Ｑ_F＝（１／７）Ｑ，Ｑ_B＝（１／
５）Ｑであり、１回の溶接アーク通過に伴う入熱量は著
しく小さく、溶け落ちなど、特に薄板溶接においては溶
接欠陥の発生を防止することができる。特に、継手部に
隙間が存在する場合でも、隙間を埋めるための溶着量を
確保できるため、母材１を破ることなく、隙間を埋める
溶接が可能になる。また、溶接開始部、溶接終了部にお
いて、冷却速度は遅くなり、溶融池６に侵入したガスの
放出に必要な時間が確保され、消耗電極４の揺動によっ
て溶融池６が攪乱されることと相俟ってガスの放出は促
進され、ピット／ブローホールの発生は抑制される。

【００２３】また、消耗電極４を溶接線方向１４に比較
的低い揺動速度で振動させることにより、高速ウィーバ
装置などの高価な装置を必要とせず、適用条件も制限さ
れることなく溶接を行うことができる。

【００２４】また、図２に示すように、溶接開始部にお
いて、揺動振幅とは無関係に、溶接開始点より後退方向
には後退動作を行わず、かつ図３に示すように、溶接終
了部において、揺動振幅とは無関係に、溶接終了点より
前進方向には前進動作を行わないことにより、溶接開始
部および溶接終了部におけるアークの不安定性を減少さ
せ、この動作により溶接開始部および溶接終了部の亜鉛
を十分に溶融ビード内から放出させ、溶接開始部および
溶接終了部におけるピット／ブローホールの発生をより
抑制することができる。

【００２５】また、消耗電極４を溶接線方向に比較的低
い揺動速度で揺動させ、溶接開始部から終了部の区間に
おいて、予め設定された電流値、電圧値で溶接すること
により、高速ウィーバ装置や高速切替パルス電源などの
高価な装置を必要とせず、適用条件も制限されることな
く溶接を行うことができる。

【００２６】また、消耗電極を溶接線方向にある揺動速
度で揺動させる際に、後退動作時は前進動作時よりも高
い電圧で溶接することにより、消耗電極と溶融池の短絡
によるアークの不安定を抑制して溶接を行なうことがで
きる。

【００２７】また、溶接終了部において、予め設定され
た比較的低い電流値、電圧値、動作停止時間で溶接する
か、または、消耗電極４を予め設定された時間、揺動速
度、揺動振幅で振動させ、予め設定された比較的低い電
流値、電圧値で溶接することにより、溶接終了部におけ
るアークの不安定性を減少させ、この入熱により溶接終
了部の亜鉛を十分に溶融ビード内から放出させ、溶接終
了部におけるピット／ブローホールの発生はより抑制さ
れる。

【００２８】また、溶接開始部において、予め設定され
た比較的低い電流値、電圧値、動作停止時間で溶接する
か、または、消耗電極４を予め設定された時間、揺動速
度、揺動振幅で揺動させ、予め設定された比較的低い電
流値、電圧値で溶接することにより、溶接開始部におけ
るアークの不安定性を減少させ、この入熱により溶接開
始部の亜鉛を十分に溶融ビード内から放出させ、溶接開
始部におけるピット／ブローホールの発生はより抑制さ
れる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、安価で
適用条件の制限がなく、気孔、ピット／ブローホール、
溶け落ちなどの溶接欠陥の発生を抑制でき、継手部に隙
間が存在しても、破れることなく、溶接が可能になると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のアーク溶接方法の説明図
で、同図（ａ）は全体図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ
−Ａ矢視図である。

【図２】溶接開始部における揺動動作の説明図である。

【図３】溶接終了部における揺動動作の説明図である。

【符号の説明】

１母材２溶接電源３溶接ヘッド４消耗電極６溶融池７熱影響部８気孔９ピット１１ビード１２ワイヤ送給ローラ１２ａワイヤ１３溶接ノズル１４溶接線方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中島春樹福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号株式会社安川電機内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アーク溶接方法において、消耗電極を溶
接線方向に比較的低い揺動速度で振動させ、溶接開始部
から溶接終了部までの任意の位置で、前進動作および後
退動作をそれぞれ少なくとも２回行うことを特徴とする
アーク溶接方法。
【請求項２】溶接開始部において、揺動振幅とは無関
係に、溶接開始点より後退方向には後退動作を行わない
請求項１記載のアーク溶接方法。
【請求項３】溶接終了部において、揺動振幅とは無関
係に、溶接終了点より前進方向には前進動作を行わない
請求項１または２記載のアーク溶接方法。
【請求項４】溶接開始部から溶接終了部の区間におい
て、予め設定された電流値、電圧値で溶接を行う請求項
１から３のいずれか１項記載のアーク溶接法。
【請求項５】後退動作時は前進動作時よりも高い電圧
値で溶接する、請求項１から４のいずれか１項記載のア
ーク溶接方法。
【請求項６】溶接終了部において、予め設定された比
較的低い電流値、電圧値、動作停止時間で溶接を行う請
求項１から５のいずれか１項記載のアーク溶接法。
【請求項７】溶接終了部において、消耗電極を予め設
定された時間、揺動速度、揺動振幅で揺動させ、予め設
定された比較的低い電流値、電圧値で溶接を行う請求項
１から５のいずれか１項記載のアーク溶接法。
【請求項８】溶接開始部において、予め設定された比
較的低い電流値、電圧値、動作停止時間で溶接を行う請
求項１から７のいずれか１項記載のアーク溶接法。
【請求項９】溶接開始部において、消耗電極を予め設
定された時間、揺動速度、揺動振幅で振動させ、予め設
定された比較的低い電流値、電圧値で溶接を行う請求項
１から７のいずれか１項記載のアーク溶接法。