JPS58217220A - 金属厚肉材の穴あけ方法 - Google Patents

金属厚肉材の穴あけ方法

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JPS58217220A
JPS58217220A JP57101035A JP10103582A JPS58217220A JP S58217220 A JPS58217220 A JP S58217220A JP 57101035 A JP57101035 A JP 57101035A JP 10103582 A JP10103582 A JP 10103582A JP S58217220 A JPS58217220 A JP S58217220A
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hole
wire
water
arc
electrode rod
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JP57101035A
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Masanobu Hamazaki
浜崎 正信
Fumikazu Tateiwa
立岩 文数
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Agency of Industrial Science and Technology
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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
    • B23K9/013Arc cutting, gouging, scarfing or desurfacing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H2200/00Specific machining processes or workpieces
    • B23H2200/30Specific machining processes or workpieces for making honeycomb structures

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (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】 この発明は金属厚肉材の穴あけ方法に関し、アーク電極
棒によシ金属材に穴を握り進み、その水底に生ずる溶融
金属を噴射流体によシ穴外へ搬出するのであるが、掘込
んだ大内空間を該電極棒によシ区分し、噴射流体の1入
路、脱出路を別にすることによシ穴あけ能力を著増した
ことを主な特徴とする。
現在、150111mを超すような超厚金属板の水中に
おける穴あけ法は工業的に未開発状態で、特に板厚に比
較して小さな穴をあけることが困難である。
超厚板でも特殊な長いドリルを使用し、長時間をかけれ
ば、あけられないことはないが、極めて高価な作業とな
る。そして穴あけ途中で何回もドリルを取替えねばなら
ず、切損した時、これを穴から取出すのが至難である。
このような超厚板の穴あけを必要とするのは特殊分野で
ある。しかし、その分野では必要欠くべからざる工程な
のである。いま、廃炉にともない原子炉用圧力容器を水
中解体するに際し、ガス切断を採用する場合を例にとる
と、圧力容器の超厚板をどこからでもガス切断できるも
のではない。板端からか、貫通穴の穴縁からでないと、
ガス切断の最初の切込みができないのである。
これは次の理由による。すなわち、ガス切断の原理は母
材を約100D Cに予熱しておき、そこに切断酸素流
を噴射し、鉄と醗素の酸化反応を利用するものであるが
、超厚板となると、板の端とか穴縁でないと、熱伝導に
よって母材に熱をうばわれてしまい加熱l−にくいこと
と、仮りになんとか加熱できたとしても、切断酸紫流を
吹付けて切断を進めようとすると、切断屑や溶融金属の
逃げ場がないため吹管火口へはね返υ、たちまち火口を
いため工しまうのであるが、板の端とか穴のある所では
、スラグや溶融金属が裏面側へ容易に放出されるから切
断を進められるのである。
原子炉の圧力容器のような円筒形容器は板端がないため
、ガス切断するには切断開始のための穴あけが必要欠く
べからざる工程となるのである。
既述のように廃炉にともなう圧力容器水中解体のガス切
断開始用穴あけに、ドリル等の機械的方法を用いると、
前述の欠点のほか、さらに次のような問題点がある。つ
1シ、長時間を要し、何回もドリルを取替えるというこ
とは、作業員が放射能をおびた水のついた工具、部品に
何回も、そして比較的長時間ふれなければならないため
、安全上好ましくない。また超厚板の機械的穴あけには
強い加圧力を加えねばならないため装置が大がかシにな
る欠点も避けられないのである。
この発明は上述のような問題点を解決した熱的穴あけ法
を提供するものである。
アーク電極棒として溶接ワイヤを使用し、第1図のよう
にワイヤ/と母材コとの間にアークtを発生させ、ノズ
ルJから噴射水グを吹きつけ、溶融金属3を吹き飛ばす
とともに、アーク切断法も移動させて切断するアーク切
断法は公知でおる。この方法を利用して第2図のように
穴あけを行うことも可能・であるが、この穴あけの場合
、噴射水ダの吹付は方向と溶融金属!の脱出すべき方向
とは反対方向になる。つまシ噴射水lは集中的に掘った
穴の底へ向った際、大成の溶融金属Sは上方へ脱出でき
なければ逃げ場がないため穴あけできないのである。従
って進入、脱出する噴射水ダと溶融金li&とが交錯し
、掘り得る穴の深さは60W1m程度が限度でおる。こ
の発明は、これを改良し、ろ00ff1mもの超厚板の
穴あけを可能にしたのである。
第6図はこの発明の実施に用いる装置の一例を概略的に
示したものでおる。上述のアーク切断法に用いる装置と
本質的な違いはない。つまυアーク溶接機10のアース
線を母材コに接続し溶接用ワイヤ/と母材コとの間でア
ークtを発生させ、母材を溶融させ穴あけを行うのであ
るが、同時に電極としてのワイヤ/も溶融消耗するので
、この消耗につれてワイヤ/を送給ローラフによシ導管
/コを経て連続的に送給し、超厚板の穴あけを行うので
ある。この場合、トーチ6の電極ワイヤに電流を供給す
るコンタクトチップ13のすぐ横に噴射水ダ用のノズル
を設けている。トーチ6をモータ及び虻速機付き往復駆
動装置gによって往復移動させると、六//へ進入した
噴射水が脱出する上昇路と、水底の溶融金属!が脱出す
る通路とが同側に揃い、溶融金属jが噴射水と共に円滑
に穴//がら搬出される。深穴を掘進んでも噴射水の搬
出力が容易に衰えず、超厚板のアークによる貫通穴あけ
を初めて可能にした。
次に、この発明の原理を図面を参照して詳細説明する。
第4図に示すこの発明の穴あけ法実施例は、アーク電極
棒として自動溶接用ワイヤ/を用い・アークと噴射流体
によシ金に材料に穴l/をあける穴あけ方法であって、
掘る穴に上記噴射流体(この場合は水)lIの進入脱出
路を加えるよう電極ワイヤlを往復横移動させながら進
め、噴射流体グは常にワイヤlの片側沿いに吹込むこと
を特徴とするものでおる。その溶接用電極ワイヤ/は市
販の丸棒ワイヤ、帯状ワイヤ(ストリップ)いずれでも
よい。
帯状ワイヤに限れば、第5図に示すように往復移動でな
く、その軸線のまわシに往復回転させながら進めてもよ
い。この場合も噴射水ダは常に、帯状ワイヤ/′の片面
沿いに吹込むのである。
まず第4図の実施例について詳細説明すると、そのA、
B、0図は立面(断面)図、αl b。
0図は夫々の穴の平面図であって、電極ワイヤ/の送給
位置が穴/lの片側から中央へ横移動し、さらに他側へ
移った状態を示す。これは第6図のトーf6が往復部、
1!IJ装置灯ざにょシ片道だけ動いた経過を示すもの
で、トーf6先端のノズル3から出る噴射水ダは常にワ
イヤlの右側沿いに穴ll内へ吹込まれている。ワイヤ
lの横移動によシ噴射水ダの通路/lα、//bが作ら
れる。
A、6図のように穴//の左壁に近接してワイヤ/を送
ると、アーク9は大成の左の部分を融かす。
噴射水グはワイヤ/と穴//の右壁との間の広い進入路
//αへ入るが、ワイヤ/下端から左へ回って狭い脱出
路//bへ出るtF、け少ぐ、大部分は進入路//aを
交錯逆流して上昇脱出する。
従って噴射水グによる溶融金膨夕の搬出量は少く、アー
クは安定して溶融金属を穴//底の左寄りに溜める。
B、b図のようにワイヤ/が穴l/の中央へ移ると、噴
射水ダはワイヤ/右側の進入路/lαへ入シ、左側の脱
出路/hを上昇するのが容易になシ、大塵に溜った溶融
金属をはソ全量、人外へ搬出する。
C,c図のようにワイヤ/が穴//の右壁に近接すると
再び噴射水qによる溶融金回搬出が困難になシ、アーク
にょシ溶融金風が穴//底の右寄シに溜められる。この
溶融金属もワイヤ/が中央へ移った時、噴射水により搬
出される事はいうまでもない。
つまシ、ワイヤ/は自分で作った穴//の中で往復動し
て大成を所要寸法に溶融しりけると同時に、ワイヤ/の
片側沿い噴射水グによる溶融金属搬出はを1M期的に増
減させる作用をする。
解水の搬邑量ヲ得られるのはワイヤlが六//の中央付
近にある時で・それはワイヤ/が穴//の中央で境界壁
の作用をし、その片側から4tt人した噴射水が反対側
から交情なく上昇脱出するためである。即ちワイヤ/が
噴射水ダの進入路、脱出路の隔壁となって交通整理をす
るため、大塵で折返しても、交錯ヲ生じないのである。
第4図の実施例は帯状ワイヤ/を用いたので、その六/
/は角穴になった。丸棒ワイヤを使えば、その直径と往
復移動量に応じた長方形的な穴になる。
実験結果を示すと、帯状ワイヤのjツみ24〜3、2 
+pm 、幅12卸、往復性N 10 nrmXIJ期
2〜20/秒で、電流、値によシ異るが、厚さ500 
mmの超厚軟剤板を10〜60秒でli通穴あけに成功
した。噴射水は圧力5〜10 kg/cr/I 、水量
5〜10t/分で足りた。
次に第5図の方法について説明する。この場復駆動装置
tは往復回転装置(1略)に替える。
ワイヤ7′のl1IIiI線を中心に往復I!t1転式
せるのであって、ワイヤ導管/、2や電線、水ホースは
可撓性であるから、支障ない。し1転駆動機構は周知技
術によるので、その図面、説明を略す。
第5図A、αの状態では、噴射水グはワイヤ/′と穴/
lの左壁との間の進入v各i/aへ入り、ワイヤ/右側
端から右側へ回シ、溶融金属を伴って右壁沿いに脱出路
//bを上昇する。ワイヤl′を回転させないで掘込ん
でゆくと、そのアークデは噴射水弘に吹かれて常に右方
へ飛rf、穴l/の右側ばかシが掘込まれ、穴が曲って
進む。これを防ぐためワイヤ/′を回転させる。
B、b図はA、6図からワイヤ/′が900回転した状
態を示し、C,c図は1800回転した状態を示す。同
じ方向へ回転を続けるとワイヤ導管/コや!1線水ホー
スがねじれるから柱部回転させる事になるが、少くとも
一方向へ660°回転してから逆転させる事が望ましい
以上、図示した実施例によって説明したが、この発明は
アーク′1lt4!棒によって金4材に穴を掘込む除、
これを往復横移動又は回転させて進めることによシ、霜
、極棒沿いに吹込む噴射流体の進入脱出路をゲω実に作
り、噴射流体が1!極棒の片側沿いに穴へ進入し他側沿
いに穴から脱出するようにすることを主な特徴とするの
であって、その要旨を変えることなく、多様に変化、応
用し得る。即ち、電極棒は自動溶接用ワイヤに限らず、
例λばカーボン俸であってもよいが、これは役くなると
折…しやすいので、カーボン繊維を束ねたものが望まし
い。この場合、その外IMを絶縁破覆して使えば、ワイ
ヤの場合のように穴壁との短絡を城戒しなくてすむ。噴
射流体は水に限らず、空気、酸素その他の気体も状況に
応じて使用できるが、水を使うのが嫂も有効で、おけた
穴もきれいであった。
初めゞて、噴射流体の穴への進入路と、脱出路とを電極
棒自身によって区分する眉炸を加えた。
進入、脱出する噴射流体が交頓し竜いから帽射流体の溶
融金膨搬田能が著増し、超厚板の穴あけを可能ならしめ
たのである。
この発明の熱的穴あけ法によりば、例えば原子炉の圧力
容器を構成する超厚板、即ち150〜250111の軟
鋼、あるいはステンレスクラツド鋼をきわめて短時間に
、そして放射能を帯びた水が付着した工具、部品類にふ
れることなく、安全に作業できる。またガスによる穴あ
け不能なアルミニウム、銅合金、機鍼的穴あけ不能な工
具鋼、耐熱鋼、ステンレス準、その他すべての導電材料
の穴あけ可能で、穴を連らねた切断にも使える。しかも
水中でも空気中でも、変υなく穴あけを行え、使用設備
はほとんど在来品を利用できる。
対象とする材料の広範囲なこと、超厚板でも高速貫通で
きる高性能、穴内冷却による材料昇4の防止効果、そし
て水中穴あけに最適な点、この発明は金属材穴あけ技術
に画期的進歩をもたらすものと称し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は在来のアーク切断方法説明図、第2図は同じく
アーク穴あけ方法説明図、第6図はこの発明の実施に用
いられる穴あけ装置の一実施例説明図、第4図はこの発
明の詳細な説明図で、そのA、B、0図は電極棒の横移
動経過の三部を示し、その”l  bl ’図はA、B
、0図夫々の穴の平面図を示す。第5図はこの発明の他
の実施例説明図で、そのA、B、0図は電極棒の回転経
過の三部を示し、そのa、b、c図は夫々の穴の平面図
を示す。 /、/’・・・電極棒(ワイヤ)、ダ・・・噴射流体(
水)、?・・・アーク、//・・・穴。 第4図 (A)     (B)     (C)(a)   
 (b)    (C) 第6図 (A)    (B)    (C)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11アーク電極棒を逐次進めて、アークと噴射流体に
    よ多金属材料に穴をあける穴あけ方法において、掘る穴
    に上記噴射流体の進入脱出路を加えるよう上記電極棒を
    往復横移動させながら進め、上記噴射流体は常に上記電
    極棒の片側沿いに吹込むことを特徴とする金属厚肉材の
    穴あけ方法。 (2)  帯状アーク電極棒を逐次進めて、アークと噴
    射流体によ多金属材料に穴をあける穴あけ方法において
    、上記帯状電極棒をその軸線のまわシに往復回転させな
    がら進め、上記噴射流体は常に上記帯状電極棒の片面沿
    いに吹込むことを特徴とする金属厚肉材の穴あけ方法。
JP57101035A 1982-06-11 1982-06-11 金属厚肉材の穴あけ方法 Expired JPS6010831B2 (ja)

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