JPS59113976A - プラズマ溶接方法及び装置 - Google Patents
プラズマ溶接方法及び装置Info
- Publication number
- JPS59113976A JPS59113976A JP22291083A JP22291083A JPS59113976A JP S59113976 A JPS59113976 A JP S59113976A JP 22291083 A JP22291083 A JP 22291083A JP 22291083 A JP22291083 A JP 22291083A JP S59113976 A JPS59113976 A JP S59113976A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- plasma
- cooling water
- keyhole
- arc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
- B23K10/02—Plasma welding
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプラズマキーホール溶接によって母材の突合せ
溶接を行なう方法及び該方法の実施に用いる装置に関す
るものである。
溶接を行なう方法及び該方法の実施に用いる装置に関す
るものである。
プラズマキーホール溶接は厚肉板材の溶接に専ら使用さ
れているが、この溶接方法を厚肉管母材の溶接に使用す
ることには難かしい技術問題があり、一般に実用されて
いない。
れているが、この溶接方法を厚肉管母材の溶接に使用す
ることには難かしい技術問題があり、一般に実用されて
いない。
その理由はプラズマキーホール溶接の終了点に形成され
るクレータ部の処理が板材と管材とでは相異するためで
ある。母材が板材であれば溶接後にクレータ部を含めて
溶接終了部分を切除出来る。
るクレータ部の処理が板材と管材とでは相異するためで
ある。母材が板材であれば溶接後にクレータ部を含めて
溶接終了部分を切除出来る。
しかじ管器材の場合は、溶接線が管を一周して溶接終了
点は溶接開始点にオーバラップし、クレータ部の切除が
出来ないからである。
点は溶接開始点にオーバラップし、クレータ部の切除が
出来ないからである。
出願人はプラズマキーホール溶接によって管器材を突き
合せ溶接することを研究し、既に成功を納めている。
合せ溶接することを研究し、既に成功を納めている。
そして溶接終了点のクレータ処理方法については特開昭
５０−２６４．２号公報、特開昭５０−２６４６号公報
、特公昭５２−９５３２号公報で発表した。又、溶接開
始時のキーホールの形成については、特開昭５１−３２
４４５号公報、実開昭５４−１５２２２Ｃ１号公報で発
表した。更に管器材に対するプラズマ溶接トーチの位置
関係については特開昭５２−１２０２４７号公報で発表
している。
５０−２６４．２号公報、特開昭５０−２６４６号公報
、特公昭５２−９５３２号公報で発表した。又、溶接開
始時のキーホールの形成については、特開昭５１−３２
４４５号公報、実開昭５４−１５２２２Ｃ１号公報で発
表した。更に管器材に対するプラズマ溶接トーチの位置
関係については特開昭５２−１２０２４７号公報で発表
している。
プラズマキーホール溶接は、溶融金属に働ら（重力、表
面張力、プラズマガス圧力、バックガス圧等の各種の力
及びシールドガス流量、溶接電流、溶接速度、冷却水温
度のバランスを十分に考慮して行なう必要がある。
面張力、プラズマガス圧力、バックガス圧等の各種の力
及びシールドガス流量、溶接電流、溶接速度、冷却水温
度のバランスを十分に考慮して行なう必要がある。
又、溶接開始部にブローホールが形成される問題を解消
するには、プラズマアークの開始後、所定時間は溶接進
行を止めてキーホールを完成し、しかる後に溶接を進行
することが大切である。
するには、プラズマアークの開始後、所定時間は溶接進
行を止めてキーホールを完成し、しかる後に溶接を進行
することが大切である。
プラズマアークの開始後、管器材の回転が始まるまでの
停止時間Ｔ１が短かすぎるとキーホール形成が不十分な
ままで溶接が進行し、スタート部にブローホールが残る
。又、停止時間Ｔ１が長すぎるとキーホールが太き（な
り過ぎて溶落ちビードとなるため、停止時間ＴＩは正し
く保つことが重要である。しかしプラズマアークは溶接
トーチ中にて冷却水によって周囲から冷却されて集束し
高温となるから、冷却水温度が変動する場合はプラズマ
アークの集束度及び温度が変って、上記時間ＴＩは一定
せず、製品の品質にバラツキを生じる原因となることが
判った。
停止時間Ｔ１が短かすぎるとキーホール形成が不十分な
ままで溶接が進行し、スタート部にブローホールが残る
。又、停止時間Ｔ１が長すぎるとキーホールが太き（な
り過ぎて溶落ちビードとなるため、停止時間ＴＩは正し
く保つことが重要である。しかしプラズマアークは溶接
トーチ中にて冷却水によって周囲から冷却されて集束し
高温となるから、冷却水温度が変動する場合はプラズマ
アークの集束度及び温度が変って、上記時間ＴＩは一定
せず、製品の品質にバラツキを生じる原因となることが
判った。
前掲の実開昭５４−１５２２２９において、出願人は冷
却水の水圧が１（１’／ｃＪ以上になった時点でプラズ
マアークを開始することにより、冷却水の水温上昇によ
るプラズマの収束不十分なままで溶接が行なわれること
を防止する溶接装置を開示している。
却水の水圧が１（１’／ｃＪ以上になった時点でプラズ
マアークを開始することにより、冷却水の水温上昇によ
るプラズマの収束不十分なままで溶接が行なわれること
を防止する溶接装置を開示している。
本発明は冷却水の水温を溶接トーチの流入側で検知し、
冷却水温度を一定に保つことによって、溶接の進行を止
める時間Ｔ１は一定に保つことが出来る方法及び装置を
明らかにすることを目的とする。
冷却水温度を一定に保つことによって、溶接の進行を止
める時間Ｔ１は一定に保つことが出来る方法及び装置を
明らかにすることを目的とする。
更に目的とするところは、管器材に対する溶接終了部の
クレータ処理を適切に行ない、プラズマキーホール溶接
によって管器材の突合せ溶接を行なう方法及び装置を明
らかにすることにある。
クレータ処理を適切に行ない、プラズマキーホール溶接
によって管器材の突合せ溶接を行なう方法及び装置を明
らかにすることにある。
第１図は突き合せた管器材（１）の突き合せ線に対し、
管器材の回転前方へ鉛直線に対し１０〜６０度、望まし
くは２０〜３０度の角度範囲θに公知のプラズマ溶接ト
ーチ（２）を配置して、プラズマキーホール溶接を行な
う状況を示している。
管器材の回転前方へ鉛直線に対し１０〜６０度、望まし
くは２０〜３０度の角度範囲θに公知のプラズマ溶接ト
ーチ（２）を配置して、プラズマキーホール溶接を行な
う状況を示している。
管器材（１）は回転機構によって同時に矢印方向に定速
回転する。
回転する。
溶接トーチ（２）は、ノズル（３）の内部に冷却水ジャ
ケット（４）を形成し、ノズル孔の中央にタングステン
電極（５）を設はノズル（３）の外周にはシールドガス
ノズル（６）を具えている。
ケット（４）を形成し、ノズル孔の中央にタングステン
電極（５）を設はノズル（３）の外周にはシールドガス
ノズル（６）を具えている。
第１図のトーチ（２）はプラズマキーホール溶接、ＴＩ
Ｇ溶接及びソフトアーク溶接のいずれも行なえる様にし
たものであって、タングステン電極（５）と管器材（１
）との間及びプラズマノズル（３）との間に電圧を印加
する直流電源（７）、管器材（１）との間に形成される
電源回路（８）を開閉するリモートコントロール（９）
、キャパシター（１０）、高周波発生器（１１）、抵抗
（１２）を接続している。又、トーチ（２）の近傍には
心線供給ローラ（１３）を配備して、溶接部へ心線（１
４）を供給することが出来る。
Ｇ溶接及びソフトアーク溶接のいずれも行なえる様にし
たものであって、タングステン電極（５）と管器材（１
）との間及びプラズマノズル（３）との間に電圧を印加
する直流電源（７）、管器材（１）との間に形成される
電源回路（８）を開閉するリモートコントロール（９）
、キャパシター（１０）、高周波発生器（１１）、抵抗
（１２）を接続している。又、トーチ（２）の近傍には
心線供給ローラ（１３）を配備して、溶接部へ心線（１
４）を供給することが出来る。
更にトーチ（２）の冷却水ジャケット（４）に通じる冷
却水流入口及び流出口には第２図に示す冷却水循環路（
１５）が接続されている。
却水流入口及び流出口には第２図に示す冷却水循環路（
１５）が接続されている。
冷却水循環路（１５）は、水槽（１６）から流出した冷
却水をポンプ（１ηによってトーチ（２）の冷却水流入
口（１８）に送入し、又トーチ（２）中の冷却水ジャケ
ット４）を流通して温水化した水を流出口（１９）から
流出させ、ラジェータ（２０）を通してファン（２１）
の送風によって空冷し、水槽（１６）へ戻すものである
。
却水をポンプ（１ηによってトーチ（２）の冷却水流入
口（１８）に送入し、又トーチ（２）中の冷却水ジャケ
ット４）を流通して温水化した水を流出口（１９）から
流出させ、ラジェータ（２０）を通してファン（２１）
の送風によって空冷し、水槽（１６）へ戻すものである
。
水槽（１６）には冷却水の減量分を補給する給水管（２
２）及びフレオンガス等の冷媒を流通させる熱交換器（
２３）が配備されている。熱交換器（２３）は公知の冷
凍装置（２４）に接続されて冷媒を流通させ、水槽（１
６）に戻った冷却水と熱交換し、所定温度に冷却する。
２）及びフレオンガス等の冷媒を流通させる熱交換器（
２３）が配備されている。熱交換器（２３）は公知の冷
凍装置（２４）に接続されて冷媒を流通させ、水槽（１
６）に戻った冷却水と熱交換し、所定温度に冷却する。
溶接トーチ（２）の流入口（１８）又は流入側の冷却水
循環路（１５）には、水温検知器（５）が配備され、冷
却水が設定された水温に冷却されたことを検知して、プ
ラズマアークの開始及び冷凍装置（２４）を規制するも
のである。
循環路（１５）には、水温検知器（５）が配備され、冷
却水が設定された水温に冷却されたことを検知して、プ
ラズマアークの開始及び冷凍装置（２４）を規制するも
のである。
次に上記溶接装置を使用して管器材（１）のプラズマキ
ーホール溶接を行なう方法を述べる。
ーホール溶接を行なう方法を述べる。
第３図には時間の経過を横軸にとり、溶接中に制御を必
要とする各要素をａ−ｇに示している。
要とする各要素をａ−ｇに示している。
ａはシールドガス流量、ｂはセンターガス流量、Ｃはパ
イロットアーク、ｄは溶接電流、ｅは母材の回転即ち溶
接速度、ｆは心線の供給速度、ｇは水温を夫々示す。
イロットアーク、ｄは溶接電流、ｅは母材の回転即ち溶
接速度、ｆは心線の供給速度、ｇは水温を夫々示す。
溶接の開始スイッチを投入する（第３図Ａ点）と、シー
ルドガスａ１センターガスｂが流出し同時に冷凍装置（
２４）は水槽（１６）の冷却を始め、ポンプ（１ηの運
転によって溶接トーチ（２）を流通する冷却水の水温を
低下させる。冷却水の温度はプラズマ温度に影響を与え
るから、トーチ入口温度は１８℃以下の温度に設定する
必要があり、夏期は１５℃程度とし、冬期は５℃程度と
し、１０±５℃の範囲で運転する様になす。水温が１８
℃を越えるとプラズマの集束が不十分で裏ビードに凹凸
が形成され検査基準から外れるので、注意せねばならな
い。
ルドガスａ１センターガスｂが流出し同時に冷凍装置（
２４）は水槽（１６）の冷却を始め、ポンプ（１ηの運
転によって溶接トーチ（２）を流通する冷却水の水温を
低下させる。冷却水の温度はプラズマ温度に影響を与え
るから、トーチ入口温度は１８℃以下の温度に設定する
必要があり、夏期は１５℃程度とし、冬期は５℃程度と
し、１０±５℃の範囲で運転する様になす。水温が１８
℃を越えるとプラズマの集束が不十分で裏ビードに凹凸
が形成され検査基準から外れるので、注意せねばならな
い。
又、水温が４℃以下だと部分的に凍結の虞れがあり、水
流が不安定になる。又、水圧は１０即／ｃＪ以上を維持
する。
流が不安定になる。又、水圧は１０即／ｃＪ以上を維持
する。
センターガスはスイッチオンと同時に流し始め、流量は
溶接の期間中、０．２’ ｌ ７分を維持する。
溶接の期間中、０．２’ ｌ ７分を維持する。
シールドガス圧力は１．５に９／ｃｔｌを維持する。
管器材の内部に充満させるバックガスは充満速度を考慮
して１．５〜／ａ１以上がよい。
して１．５〜／ａ１以上がよい。
溶接開始スイッチの投入後、冷却水の循環及び冷凍装置
の運転が開始し、水温は低下して設定水温に達した時点
（第３図Ｂ点）で溶接電流ｄは次第に上昇する。
の運転が開始し、水温は低下して設定水温に達した時点
（第３図Ｂ点）で溶接電流ｄは次第に上昇する。
又、センターガスｂも流量を増し、同時にパイロットア
ークＣの点火により、プラズマアークが発生する。管器
材は停止した侭であるから、溶接開始点にプラズマアー
クの入熱が集中し、一定時間Ｔ＋の後にはプラズマは管
器材を貫通しキーホールを形成する。キーホールの形成
時間Ｔ１は冷却水の流入温度が設定されているから、常
に一定しており、管器材の肉厚が１２＋ｎｍ程度、定常
電流１６０〜２００ＡであればＴ＋ ＝約３秒間となる
。
ークＣの点火により、プラズマアークが発生する。管器
材は停止した侭であるから、溶接開始点にプラズマアー
クの入熱が集中し、一定時間Ｔ＋の後にはプラズマは管
器材を貫通しキーホールを形成する。キーホールの形成
時間Ｔ１は冷却水の流入温度が設定されているから、常
に一定しており、管器材の肉厚が１２＋ｎｍ程度、定常
電流１６０〜２００ＡであればＴ＋ ＝約３秒間となる
。
従って水温検知器（２５）の検知信号を受信した後、Ｔ
＋時間後にキーホール溶接を開始するプログラムを制御
装置に設定しておくことにより、最適状態で溶接出来、
従来の如くキーホールの未完成或は過大な状態で溶接を
開始するバラツキは解消される。
＋時間後にキーホール溶接を開始するプログラムを制御
装置に設定しておくことにより、最適状態で溶接出来、
従来の如くキーホールの未完成或は過大な状態で溶接を
開始するバラツキは解消される。
初期の溶接電流は３０Ａである。
水温検知器（２５）が設定水温を検知したＢ点より、タ
イマーによってＴ１時間経過後に母材め両方を同期して
７０〜１８０＋ａ＋／分の周速度で回転を開始する。管
器材の突き合せ線はキーホール溶接−の進行によって溶
接が続き、母材が１回転してキーホールが溶接開始点に
オーバラップする時（第３図Ｃ点）、クレータ処理の工
程が開始する。
イマーによってＴ１時間経過後に母材め両方を同期して
７０〜１８０＋ａ＋／分の周速度で回転を開始する。管
器材の突き合せ線はキーホール溶接−の進行によって溶
接が続き、母材が１回転してキーホールが溶接開始点に
オーバラップする時（第３図Ｃ点）、クレータ処理の工
程が開始する。
母材の回転を一定時間Ｔ２だけ止め、ガスが抜は易くな
る様に溶融プールを太き（する。このときセンターガス
流量がその侭であるとプラズマアークの透過能力が過大
にすぎて溶は落ちが生じるので、センターガス流量を下
げる。又溶融プールへの入熱量は大であるから、この侭
では溶融プールの粘性が下って溶は落ちの原因となるの
で、この部分に心線（１４）の供給を開始する。この状
態の継続時間Ｔ２が長すぎるとその後に行なうビードの
グラインダー処理が面倒となり、又短かすぎるとガスが
抜は切らずにブローホールを生ぜしめる原因となる。従
ってＴ２−１〜３秒程間である。一定時間Ｔ２の経過後
、母材を再び回転させ、同時に溶接電流ｄ１心線供給速
度ｆ及びセンターガスｂを次第に下げ、第３図り点にて
溶接を終了する。
る様に溶融プールを太き（する。このときセンターガス
流量がその侭であるとプラズマアークの透過能力が過大
にすぎて溶は落ちが生じるので、センターガス流量を下
げる。又溶融プールへの入熱量は大であるから、この侭
では溶融プールの粘性が下って溶は落ちの原因となるの
で、この部分に心線（１４）の供給を開始する。この状
態の継続時間Ｔ２が長すぎるとその後に行なうビードの
グラインダー処理が面倒となり、又短かすぎるとガスが
抜は切らずにブローホールを生ぜしめる原因となる。従
ってＴ２−１〜３秒程間である。一定時間Ｔ２の経過後
、母材を再び回転させ、同時に溶接電流ｄ１心線供給速
度ｆ及びセンターガスｂを次第に下げ、第３図り点にて
溶接を終了する。
この時点ではプラズマアークは最早キーホールを作る強
いアークではなくて、普通のＴＩＧアークに似たソフト
アークになっている。
いアークではなくて、普通のＴＩＧアークに似たソフト
アークになっている。
本発明は管器材に対してのみでなく、板母材に対しても
実施出来ることは勿論である。本発明は溶接トーチ入口
の冷却水温度を水温検知器（５）で検出し、１０±５℃
の設定温度でプラズマアークを開始するから、所定時間
Ｔ１の間、溶接の進行を停止すれば常に最適状態の溶融
プールを形成出来、プラズマキーホール溶接においてブ
ローホールの無い高品質の溶接が、自動機によって実現
出来、工業上極めて有用なもので多る。
実施出来ることは勿論である。本発明は溶接トーチ入口
の冷却水温度を水温検知器（５）で検出し、１０±５℃
の設定温度でプラズマアークを開始するから、所定時間
Ｔ１の間、溶接の進行を停止すれば常に最適状態の溶融
プールを形成出来、プラズマキーホール溶接においてブ
ローホールの無い高品質の溶接が、自動機によって実現
出来、工業上極めて有用なもので多る。
第１図は溶接トーチの拡大断面図、第２図は本発明の概
略を示す配置図、第３図は本発明の実施において制御が
行なわれる各部のプログラム図である。 （１）・・・管器材 （２）・・・溶接トーチ
（５）・・・タングステン電極 （１４）・・・心 線
（１５）・・・冷却水循環路 （２４）・・・冷却装
置（５）・・・水温検知器 出願人 久保田鉄工株式会社
略を示す配置図、第３図は本発明の実施において制御が
行なわれる各部のプログラム図である。 （１）・・・管器材 （２）・・・溶接トーチ
（５）・・・タングステン電極 （１４）・・・心 線
（１５）・・・冷却水循環路 （２４）・・・冷却装
置（５）・・・水温検知器 出願人 久保田鉄工株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■ プラズマアークによって管器材にキーホールを形成
しながら溶接する方法に於て、プラズマ溶接トーチは管
器材の回転前方へ向は鉛直線に対し１０乃至６０°の位
置に配置し、管器材の裏側へ１．５に９／ｃＴＲ以上の
バックガスを充満し、プラズマ溶接トーチから１．５々
／ｄ以上の圧力でシールドガスを流出させ、冷却水の流
入温度は１０±５℃に制御してプラズマアークを開始す
る工程、管器材は停止した侭、プラズマアークを継続し
て管器材にキーホールを形成する工程、プラズマアーク
の開始後、設定時間の後に管器材を定速回転し管器材を
一周してプラズマキーホール溶接を行なう工程、溶接部
が管器材を一周して溶接開始点に戻ったとき管器材の回
転を止めセンターガス流量を次第に低下させると共に心
線を供給する工程、管器材の停止後、設定時間の後に管
器材の定速回転を再開すると共に溶接電流及び心線の供
給速度を次第に下げてソフトアークを行なう゛工程を特
徴とする管のプラズマ溶接方法。 ■ プラズマ溶接トーチの冷却水流入側に冷却水温度検
知器を配備し、該検知器はプラズマアーク規制手段に連
繋していることを特徴とするプラズマ溶接装置。 ■ プラズマ溶接トーチには、冷却水に対する冷却装置
及びポンプを含む冷却水循環路が接続されている特許請
求の範囲第２項のプラズマ溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22291083A JPS59113976A (ja) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | プラズマ溶接方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22291083A JPS59113976A (ja) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | プラズマ溶接方法及び装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5480280A Division JPS56151170A (en) | 1980-04-23 | 1980-04-23 | Method and device for plasma welding |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59113976A true JPS59113976A (ja) | 1984-06-30 |
Family
ID=16789779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22291083A Pending JPS59113976A (ja) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | プラズマ溶接方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59113976A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014046325A (ja) * | 2012-08-30 | 2014-03-17 | Daihen Corp | プラズマアーク溶接装置 |
| JP2014079804A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-05-08 | Daihen Corp | 溶接用装置、アーク溶接システムおよびアーク溶接方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5011856A (ja) * | 1973-05-30 | 1975-02-06 | ||
| JPS5215379A (en) * | 1975-07-24 | 1977-02-04 | Kinemetoritsukusu Inc | Earthquakeesensitive starter |
| JPS52120247A (en) * | 1976-04-02 | 1977-10-08 | Kubota Ltd | Plasma keyhole welding method |
-
1983
- 1983-11-25 JP JP22291083A patent/JPS59113976A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5011856A (ja) * | 1973-05-30 | 1975-02-06 | ||
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| JPS52120247A (en) * | 1976-04-02 | 1977-10-08 | Kubota Ltd | Plasma keyhole welding method |
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| JP2014079804A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-05-08 | Daihen Corp | 溶接用装置、アーク溶接システムおよびアーク溶接方法 |
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