JPS58128285A - 溶接方法及び装置 - Google Patents

溶接方法及び装置

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JPS58128285A
JPS58128285A JP1008782A JP1008782A JPS58128285A JP S58128285 A JPS58128285 A JP S58128285A JP 1008782 A JP1008782 A JP 1008782A JP 1008782 A JP1008782 A JP 1008782A JP S58128285 A JPS58128285 A JP S58128285A
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welding
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temperature
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JP1008782A
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Yuzo Kozono
小園 裕三
Akira Konuma
小沼 昭
Ryoichi Kajiwara
良一 梶原
Satoshi Ogura
小倉 慧
Yasukata Tamai
玉井 康方
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固定した円管の周囲に溶接電極を回転させて
溶接するのに好適な溶接方法及び溶接装置に関する。
固定した円管の周囲に溶接1極を回転させて固定した円
管を溶接する、いわゆる全姿勢円周溶接においては、溶
接電流、溶接速度、溶接電圧、溶加材送給速度等の溶接
条件を円管全周にわたって一定に保っても、溶接姿勢が
変化すると溶込み深さやビード形状等が変化する。しか
し、円管全周にわ友って均一、かつ、十分な溶接@度を
得るためには、円管全周にわたって均一な溶込み形状(
溶込み深さ、ビード形状等)を得る必要がある。
そのため、従来全姿勢円周溶接は、低周波のパルス電流
を用いたタングステン・イナートガス・アーク溶接法(
以下TIG溶接法と称す)による溶接条件プリセット方
式、即ち、溶接姿勢に応じて予め実験等によシ溶接粂件
を設定し、この設定条件に従って溶接を行うのが一般的
である。そのー例を第1図、、第2図に示す。
第1図は、前記溶接条件プリセット方式における溶接姿
勢の区分の一例を示す図であり、第2図は、溶接速度を
一冗にして第1図の各溶接姿勢における溶接電流の一例
を示す図である。
第1図に示すように被溶接物である円管10は、周方向
に沿って水平軸に対し45°全なす点A。
B、C’、Dにおいて4等分ちれ、区間AB、Be。
CD、DAK>いてそれぞれ溶接条件が異って予め定め
ておる。そして、タングステン等の非消耗′電極12を
取り付けた溶接ヘッド14が円管10の周囲音例えば矢
印の方向に回転して溶接を行う。
この溶接は、円管10及び溶接ヘッド14を溶接電源1
6に電気的に接続し、電流制御装置18の制御信号によ
り溶接部R,を制御しつつ円管10と電極12との間に
アーク20を発生させると共に、アルゴンガス等の不活
性ガスをアーク20の発生部に供給しつつ図示しない溶
加材を溶接部に供給して行う。
なお、第1図の矢印の方向に溶接ヘッド14を回転させ
て浴接する場合には、第2図に示すように溶接ヘッド1
4を円管10のA点のやや下方の溶接開始点Sにセット
し、一定時間スタート電流Isを供給した後、溶接ヘッ
ド全回転させるっそして、溶接ヘッド14が回転すると
溶接電流を漸増し、区間AB、BC,CD、DAをそれ
ぞれ予め定めた溶接電流I PA、 I pn、 I 
pc、 I PDによって溶接する。溶接ヘッド14が
再びA点に戻ったところで溶接電流を漸減し、溶接ヘッ
ド14を溶接終了点Eにおいて停止させ、クレータ電流
Icを流し7’C後、アークを切って溶接を終了する。
しかし、上記従来の方式によっては、溶接の進行過程に
おける予測できない外乱に対処することができない。即
ち、円管の円周浴接においては、これから溶接する部分
がすでに溶接した部分からの熱伝導により温度が上昇し
たυ、溶接位置によって溶接部分の周囲の冷却条件に差
があったシす、1(。
る。これらは、いずれも定量的に予測することができず
、実験的に適正な値として求め設定した溶接条件に従っ
て溶接を行なっても、溶込みの不均一、ビード形状の不
均一を発生させる外乱となる。
特に、薄肉管の片面1パス長波溶接や厚内管の初層兼波
溶接、又は、熱伝導率の大きい鋼管の溶接においては、
溶込みが変動し、裏波ビードが不均一となって浴接欠陥
が発生する。
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされ
たもので、溶接欠陥をなくすことができる溶接方法及び
溶接装置i提供することを目的とする。
本発明は、被溶接物の溶融池後端付近の温度が予め設定
した@度となるように入熱を制御して溶接を行い溶接欠
陥をなくすように構成したものである。
また、本発明は、被溶接物の溶融池後端付近の温度を温
度検出器により検出し、この温度検出器の構出信号によ
り制御装置を介して溶接*#を制御して溶接を流を供給
し、前記溶融池後端付近の温度が予め設定し次温度とな
るように入熱を制御して溶接欠陥をなくすように構成し
たものである。
本発明の溶接方法及び溶接装置の好ましい実施例を添付
図面に従って詳説する。なお、従来技術において説明し
た部分と対応する部分については、同一の符号を付しそ
の説明を省略する。
第3図ないし第5図は、本発明に係る溶接方法及び溶接
装置の実施例の説明図である。
第3図において被溶接物である固定された円管10の溶
融池22の後端付近の温度検出点Pから放射される赤外
線は、溶接ヘッド14に取り付けられた赤外線集光部2
4内の複数のレンズ26によって集光される。集光され
た赤外線は、石英系7アイパ等の光ファイバ28を介し
て赤外線温度検出装[30に導かれる。赤外線温度検出
装置30は、ケース32の先端部(第3図において左側
)に光ファイバ28が挿入され、例えば透過波長が2〜
3μmでるる干渉フィルタ34が導かれた赤外線の光路
と45°の傾@をなしてケース32内に固定されている
。さらに、ケース32内には、例えばPb8党導電セル
などの検出素子36が干渉フィルタ34後方の赤外線光
路上に設けられている。そして、検出素子36に入射し
た赤外線は、その練乳に応じて電気信号に変換され、温
度検出信号として増幅器38に送られる。他方、赤外線
温度検出装置30は、干渉フィルタ34上方のケース3
2が開口していて、この開口部にHe−Neレーザ発振
器等のレーザ発振器40が取り付けられている。このレ
ーザ発振器40は、温度検出点Pの位置決め用であって
、レーザ発振器400発したレーザは、干渉フィルタ3
4によって反射され、光ファイバ28を通って温度検出
点Pに焦点を結ぶので、赤外11161集光部24を適
当な手段により溶接ヘッド14に固定して温度検出点P
の位置決めをする。なお、温度検出点Pの検出面積は、
本実施例においては1關2以下である。
前記したように増幅器38に送られてきた温度検出16
号である電気信号は、増幅器38において増幅きれた後
制御装置1i42に送られる。そして、上進の溶接姿勢
に応じて予め定められた温度検出点Pの温度と、検出さ
相た温度とを比較し、両者が一致するようにパルス溶接
電源44が供給する溶接電流を介して入熱の制御全行う
第4図は、第3図の実施例における溶接電流の制御シー
ケンスの一実施例を示す図である。円管10の区間AB
、EC,CD、DAごとに溶融池後端付近の温度検出点
Pの制御する基準温度T、。
T2 、Tg 、T4 kそれぞれ実験等により求め、
1ttt制御装置42に入力しておく。次に、溶接ヘッ
ド14を所定の溶接開始点Sにセットし、ベース電流I
++’lr有する溶接電流(パルス電流)を円管10と
溶接ヘッド14との間に供給し、円管10と溶接ヘッド
14との間にアークを発生させる。
そして、18秒後には溶接ヘッド14が速度■をもって
円管10の歳囲會回転しはじめ、Tt+秒後には溶接ヘ
ッド14が円管10のA点に達し、ピーク値が最初アー
クスタート電流Isであった溶接電流が、予め実験によ
υ決定したピーク電流値■oに上昇する。このようにし
て溶接ヘッド14がA点に達し、ピーク電流値が■oに
上昇すると、制御装置41j:、温度検出点Pの検出さ
れfC温度TO+と基準の設定温度T1と全比較し、両
者が一致するようにパルス溶接電源44を制御してピー
ク電流値がI、である溶接電流を円管10と溶接ヘッド
14との間に供給し、入熱を制御する。
以下同様にして円管と溶接ヘッドとの間に区間BCにお
いてはT、とT。、と全比較して■、の電流が供給され
、区CDにおいてはT、とT。、とを比較して■、の電
流が供給され、区間DAにおいてはT4とTo4とを比
較して■4の電流が供給される。
なお、基準の設定温度と検出した温度との比較は、温度
の検出に対するアーク光の影w’i防止するため、パル
ス電流とパルス電流との中間時点、即ち、ベース電流I
nのみが流れているときに行、 う。
上記の如くして区間AB、Be、CD、DAを順次溶接
し、溶接ヘッド14が一周してA点に戻ると温度比較に
よる電流制御を終了し、ピーク電流値全漸減させて溶接
ヘッド14がA点に達した・   時からTD秒後にク
レータ電流Icになるようにする。そして、溶接ヘッド
14の回転全土め、Tc秒間クレータ電流1cを流した
後、アークを切って浴接を終了する。
第5図は、溶接ヘッド14の実施例の概略を示す図であ
る。略多角形状に形成され半割構造をなす本体46の中
央部には、ホルダ48が設けられていて被溶接物である
円管10を固定できるようになっている。そして、ホル
ダ48の周囲には、ホルダ48と同軸的にリングギヤ5
0が配設されておplこのリングギヤ50には、電極ホ
ルダ52を介して電極(例えば2%トリウム入シタング
ステンt&)12とブラケット54を介して赤外線集光
部24とが固定されている。なお、リングギヤ50は、
本体46に固定したパルスモータ56により回転する。
即ち、パルスモータ56の回転は、パルスモータ56の
回転軸先端に固定した歯車580回転をギヤ収納部60
に設けた歯車62.64.66−i介してリングギヤ5
0に伝達される。
他方、赤外線集光部24に一端が連結された光7アイパ
28は、歯車62と一体的に回転するグーリ64によっ
てリングギヤ50の回転に応じて送シ出されるようにな
っている。また、前記した円管10のA、B、C,Dの
谷点の検出は、パルスモータ56に与えるパルス数を数
えることによって行う。
第6図は、実施例の溶接方法及び溶接装置により管厚2
.Omn、外径25.4mの5US304の円筒管を突
合せ溶接した結果を示す図である。温度検出点Pは、電
極直下後方7.5 sunの溶接線上に固定し、前記)
した4つの設定温度は、T+=1185℃(区間AB 
)、’L =1215U (区間Be)、T、=124
5tZ’ (区間CD)、T4=1190t:’(区間
DAIである。その精米、管内面の裏波ビード幅WBは
、2.8〜3.2閣の範囲内にあり、管全周にわたって
均一な溶込みが得られ、溶接欠陥をなくすことができた
。特に、薄肉管の片面TIG展波溶接においては、均一
な裏波ビード幅が得られる。
以上説明したように本発明によれば、被溶接物(11) の溶融池後端付近の温度が予め設定した温度と一致する
ように溶接することにより、溶接欠陥をなくすことがで
きる。
【図面の簡単な説明】 第1図は従来の固定円管の全姿勢円周溶接における溶接
姿勢の区分を示す図、第2図は第1図の各溶接姿勢にお
ける溶接電流金示す図、第3図は本発明に係る溶接方法
及び装置の実施例の説明図、第4図は前記実施例におけ
る溶接電流の制御シーケンスの一実施例を示す図、第5
図は本発明に係る溶接装置の溶接ヘッドの実施例の概略
図、第6図は円筒管の突合せ溶接の結果を示す図である
。 10・・・円管、14・・・溶接ヘッド、22・・・溶
融池、30・・・赤外線温度検出器、42・・・制御装
置、44(12) 第1図 1θ 第2図 2 第S図 弔 6図 η目? 円 周イイ117j

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、被溶接物の溶接位置により異った入熱をもって被溶
    接物を浴接する溶接方法において、前記被溶接物の溶融
    池後端付近の温度が、前記具った入熱に応じて予め設定
    した温度となるように、前記入熱を制御することを特徴
    とする溶接方法。 2、前記被溶接物が固定した円管てあって、前記設定し
    友溶融池後端付近の温度が前記円管の周方向に沿って複
    数に区分され異っていることを特徴とする特許 3、被溶接物の溶接位置によシ異つ友人熱をして被溶接
    物を溶接する溶接装填において、前記被溶、接物と溶接
    電極との間に溶接電流を供給する溶接電源と、前記被溶
    接物の溶融池後端付近の温度を検出する温度検出器と、
    この温度検出器の検出信号により、前記被溶接物の溶融
    池後端付近の温度がiJ記異った入熱に応じて予め設定
    した温度と一致するように前記溶接電流を制御する制御
    装置と全備えたこと全特徴とする溶接装置。
JP1008782A 1982-01-27 1982-01-27 溶接方法及び装置 Granted JPS58128285A (ja)

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