JPS586595B2

JPS586595B2 - ア−ク溶接装置

Info

Publication number: JPS586595B2
Application number: JP50120625A
Authority: JP
Inventors: 一海俊景; 庄司守孝; 二瓶正恭
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-10-08
Filing date: 1975-10-08
Publication date: 1983-02-05
Also published as: JPS5244754A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は溶接電極と被溶接物との間にアークを発生させ
、このアークに磁界を作用させ、連続した良好な円周の
溶接ビードを得るアーク溶接装置に関する。

熱交換器における管と管板との溶接のように、円周の溶
接ビードを得る必要がある場合には、従来、主として溶
接トーチを回転する方式の溶接装置が用いられてきた。

第１図は管と管板との溶接に適用される装置の一例を示
した正面図である。

この溶接装置は溶接トーチ３をロツド４に取り付け、該
ロツド４を被溶接管１の内部このようなことから、溶接トーチを回転させないで、ア
ークを回転させる方式の溶接装置が研究された。

第２図はアークを回転させる溶接装置の基本的な構造を
示したものである。

この溶接装置は筒状の溶接電極５を被溶接管１と被溶接
管板２との溶接線の近くに設置し、筒状溶接電極の内側
および外側に永久磁石６，７を設置したものである。

永久磁石６，７は一方がＮ極、他方がＳ極になっている
。

この溶接装置によると、溶接電極と被溶接物との間で発
生したアークが、永久磁石６，７によって生じる磁界の
作用によってフレミングの法則に従って一定の方向に高
速に回転し、溶接トーチを回転させないでも輪状の溶接
ビードが得られるようになる。

また、溶接ビードの形状は溶接電極の形状によって決ま
るので、溶接電極を楕円形や多角形状にすることによっ
て、溶接ビードの形状を変えることができる。

しかし、この溶接装置では連続した溶接ビードは得られ
ない。

この構造ではアークが溶接電極の一点で固定されて移動
しなくなったり、あるいはアークの回転の速いところと
遅いところが生じて、溶接ビードが途切れてしまうので
ある。

またビードの溶け込みも一様にならないのである。

このため、アークを回転させる方式の溶接装置は実用さ
れるに至ってない。

本発明の目的は、円周の連続した溶接ビードを形成する
アーク溶接装置を提供するにある。

本発明は従来の円周のアーク溶接装置における溶接電極
を筒状の一体品とせずに、線状あるいは棒状とし、それ
をほゞ等間隔で複数本配置して、溶接線の形状に合せた
ものである。

線状あるいは棒状の溶接電極は、スイッチング回路に接
続され、溶接電流が順次切換えられる。

アークの回転はスイッチング回路による各電極への通電
の切換えによって行われるが、更に電極の中心位置に設
けた永久磁石又は電磁石による磁界発生機構によって、
マークを隣接する溶接電極側に傾けるように磁界を作用
させることによって連続的な溶接ビードが得られるよう
にしたものである。

アークの傾きは前者では片側のみ、後者では直流の場合
が片側のみ、交流の場合が両側に振られることを意味す
る。

本発明は、従来の移動アーク溶接装置の欠点が溶接電極
を筒状としたことに原因していることをつきとめてなさ
れた。

すなわち、筒状電極では、電極先端が均等に加熱されに
くく、局部的に温度の高いところと低いところとができ
る。

このためアークが移動しなくなったり、アークの回転速
度が不均一になることを確めたのである。

そこで溶接電極を線状あるいは棒状とし、これをほゞ等
間隔で配置して溶接線の形状に合せることにしたのであ
る。

本発明のアーク溶接装置において、発生したアークは各
溶接電極への電流送給回路を順次閉じることによって移
動される。

しかし、これのみでは溶接電極の直前にある溶接線しか
溶接されず、点溶接になってしまう。

そこで、アークが発生している間中、アークに直角に磁
界を作用させ、フレミングの法則によってアークを隣接
する電極に傾るのである。

こうすることにより、溶接ビードは連続したものになり
、溶け込み深さもほぼ均一になる。

連続した溶接ビードを得るために、溶接電極はできるだ
け多数本を配置するのが望ましい。

但し、溶接電極間は絶縁されていなけえばならないので
、接触しないように注意する必要がある。

実験により、溶接電極と溶接電極との間の距離は、アー
ク長の２倍以下が好ましいことが究明された。

また、アーク長すなわち溶接電極と被溶接物との距離は
１〜３ｍｍ，望ましくは１．５ｍ前後が好ましいことが
究明された。

溶接電流のスイッチングはサイリスクあるいはトランジ
スタを用いたごく普通の回路によって行なうことができ
る。

磁界発生機構は、永久磁石又は電磁石からなるものであ
る。

電磁石を用いる場合には、鉄心に巻いたコイルを円周に
配置した複数本の溶接電極に囲まれた中心部を配置した
コイルに正弦形あるいは方形の交番電流を送給すること
により、磁極先端から交番磁界を発生させ、アークを隣
接する電極に傾けるようにする。

コイルに流す電流の大きさや周波数を制御することによ
り磁界強さや周波数を調節する。

永久磁石を用いる場合には、永久磁石を前述と同様に電
極の中心部に配置するか又は第２図のように配置するこ
とができる。

第３図は本発明の回転アーク溶接装置の一例を示してい
る。

棒状の溶接電極５が被溶接管１と被溶接管板２の円周の
溶接線に沿って、複数本ほぼ等間隔で配置されている。

円周に沿って配置された溶接電極５のほぼ中心部とコイ
ルが巻かれた鉄心８が配置されている。

各溶接電極は図示しないスイッチング装置を介して電源
に接続される。

スイッチング装置は、溶接電極に流す溶接電流を順次切
換える役目を果たす。

一方、鉄心に巻かれたコイルは正弦形あるいは方形の交
番電流を流す装置へ接続される。

溶接は普通、被溶接物を正、溶接電極を負に接続して実
施される。

溶接個所を不活性ガスでシールドする場合には、鉄心８
に孔１０をあけ、その孔に不活性ガスを通して溶接個所
へ供給すると便利である。

実施例第３図に示す構造の溶接装置を用いて、管と管板とをＴ
ＩＧ円周溶接を行った。

溶接電極５には直径１ｍｍφのタングステン棒を用い、
これを直径２５ｍｍの円形に等間隔で２３本配置した。

直径２５ｍｍの円形にしたのは、管と管板との溶接線が
直径２５Ｍの円形となっているからである。

鉄心８には直径１０ｍｍφの軟鉄棒を用い、これにコイ
ル９を巻いた。

また鉄心には孔をあけ、不活性ガス（アルゴン）を送給
した。

溶接電極と鉄心およびコイルは耐熱性樹脂１１で固めた
。

一方、管１と管板２にはチタンを用いた。

溶接電極の先端を管と管板との溶接線に合せ、次の条件
で溶接作業を実施した。

アーク電圧１０Ｖ、溶接電流４０Ａ、アルゴンガス流量
１０ｌ／分、アーク長１．５ｍｍ、溶接時間１０秒、溶
接電極１本当たりの通電時間０．４秒、電磁石の交番磁
界波形方形波、磁界強さ２５０Ｇ，および周波数
１００Ｈｚ。

各電極に対しスイッチング回路により順次アークを発生
させ、１周で溶接を終了した。

各電極に発生するアークは交番磁界の作用で溶接線に添
って左右に振られる。

溶接の結果はきわめて良好であり、円周溶接において連
続した溶接ビードが得られた。

溶接ビードのたれ下がりはなく、溶け込みも管肉厚と同
程度であった。

以上、実施例について説明したように、本発明によれば
輪状の連続した溶接ビードを得ることができる。

これは従来の筒状電極による円周のアーク溶接装置では
達成できなかった効果であり、本発明によって円周のア
ーク溶接装置の実用面への適用が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接トーチを回転する溶接装置の正面図、第２
図は従来の回転アーク溶接装置の断面図および第３図は
本発明の一実施例による溶接装置の断面図、第４図は第
３図のＡ−Ａ切断図である。符号の説明、１……管、２……管板、５……溶接電極、
８……鉄心、９……コイル。

Claims

【特許請求の範囲】

１円周の溶接線上にほゞ等間隔に互いに絶縁された状
態で配置された複数本の溶接電極、該溶接電極に溶接電
流を流す電源及び該溶接電流を各溶接電極毎に切換える
スイッチング回路を備えたものであって、前記溶接電極
の先端に返注するアークを隣接する溶接電極側に傾ける
ように磁界を作用させる磁界発生機構を前記溶接電極に
囲まれた中心位置に設けたことを特徴とするアーク溶接
装置。