JPS5932234B2 - 立向き溶接方法 - Google Patents

立向き溶接方法

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JPS5932234B2
JPS5932234B2 JP10462181A JP10462181A JPS5932234B2 JP S5932234 B2 JPS5932234 B2 JP S5932234B2 JP 10462181 A JP10462181 A JP 10462181A JP 10462181 A JP10462181 A JP 10462181A JP S5932234 B2 JPS5932234 B2 JP S5932234B2
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JP
Japan
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welding
composite wire
molten pool
present
wire
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JP10462181A
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JPS586777A (ja
Inventor
一郎 瀬田
博士 浅井
睦夫 中西
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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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
    • B23K9/1093Consumable electrode or filler wire preheat circuits
    • 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
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/025Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は文面きの溶接姿勢にてMIG、TIG等のイナ
ートガスアーク溶接又は炭酸ガスアーク溶接を行う方法
に関し、更に詳述すれば溶融金属の垂れ落ちを防止する
と共に溶融金属量を増して溶接の高能率化を図つたアー
ク溶接方法を提案するものである。
文面きの溶接姿勢にてTIG溶接を行う従来法を第11
図に、その要部拡大斜視図を第12図に示す。
図に示すように従来はタングステン電極3のアーク点の
真下又はその近傍(51程度の位置)に中実のフィラー
ワイヤ5を供給して下から上方へ文面き溶接を行つてい
るが、アーク熱によりフィラーワイヤ5が溶融され、溶
接中に生成される溶融池Pの温度が高いので凝固されに
くく、またその溶融池Pは重力により下方へ引かれるた
めに溶融池の垂れ落ちが発生しやすい。特に溶接の高能
率化を図るために多量の溶融金属を生成させて溶接する
際には溶融金属の垂れ落ちが多く発生する。これを防止
すべく特殊なオシレーシヨンをかける方法、例えば直流
TIGアークの電流値を周期的に変化させて溶接するT
IGパルス溶接法等が開発されているが、その効果は十
分なものではない。本発明は斯かる技術的背景の下にな
されたものであり、溶融金属の垂れ落ちを防止して文面
きアーク溶接の高能率化を図ることを目的とする。本発
明に係る文面き溶接方法はMIG、TIG等のアーク溶
接方法において、外径2.4mwL以下の複合ワイヤを
溶接中に生成される溶融池の下端から) 上方へ57K
m以内の溶融池内に固体状態で供給することを特徴とす
る。以下本発明を図面に基いて具体的に説明する。
第1図は本発明方法をTIG溶接に適用した場合の状態
を示す側面模式図であり、第2図はその; 要部拡大斜
視図である。溶接部に所定の開先を設けた板材1及び板
材2を突合せた状態で開先線が鉛直になるように立設し
、その板材の脚部10をTIG溶接用電源rの一方の端
子に連結し、TIG溶接トーチ4の貫通孔に挿通され、
且つTIG溶接用電源rの他方の端子に連結されたタン
グステン電極3を開先線に略垂直に即ち、略水平に臨ま
せ、さらにその上方に中実のフイラーワイヤ5を、下方
に複合ワイヤ6を夫々その先端が前記タングステン電極
3の先端近傍に位置するようにタンデムに配設し、その
電極及びワイヤを図示しない駆動手段により矢符に示す
如く上方へ移動させて立向き溶接を行う。溶接中はフイ
ラーワイヤ5は送りロール11により、また複合ワイヤ
6は送りロール12により夫々所要供給速度で繰り出さ
れるようになつている。上述の如く立向き溶接を行う・
と溶融池Pが生成され、タングステン電極3、フイラー
ワイヤ5及び複合ワイヤ6の上方への移動に伴い、溶融
池Pが凝固して溶接ビードBが形成されるが、複合ワイ
ヤ6は生成される溶融池Pの下端から上方へ5闘以内、
即ち第3図に示すHが5mm以内の部分(第3図におい
て斜線で示した部分)に供給される。複合ワイヤ6は薄
いフープ材を外径2,4mm以下のパイプ状に成形した
ものであり、その内部にはフラツクスが充填されている
。このように複合ワイヤ6を溶融池下部に供給すると、
複合ワイヤ6の溶融は溶融金属の熱によつて行われるの
で、その融解熱により溶融金属が冷却され、その凝固が
促進されることと溶融池下部に挿入された複合ワイヤ6
の周囲に働く表記張力とにより溶融池Pが複合ワイヤ6
により支えられ、溶融金属の垂れ落ちが防止できる。そ
の為に複合ワイヤ6を供給しない場合に比べ、大電流高
速溶接が行えるようになる。また複合ワイヤ6の供給及
び大電流化による溶融金属の増加及び高速溶接化により
溶接効率が大幅に改善されることになる。またTIG溶
接の場合は必要とされる溶融金属量その他の条件によつ
ては上方からフイラーワイヤ5を供給せずに下方から複
合ワイヤ6を供給するだけで十分なことも多く、その実
施例については後述する。上述したように複合ワイヤ6
を供給するのを溶融池Pの下端から5mm以内の位置に
限定したのは、それより上方に複合ワイヤ6を供給する
と溶融金属がアーク熱により溶融されて溶融池Pに固体
ワイヤが供給されなくなり、凝固が促進されず、溶融金
属量が増加した分だけかえつて溶融金属の垂れ落ちが発
生しやすくなることを実験的に知見したからである。
一方、溶融池Pより下方即ち、既に凝固した溶接ビード
Bに複合ワイヤ6を供給しても複合ワイヤ6は溶融しな
いから溶融池Pの下端から5詣以内の位置に限定した。
また供給するワイヤを外径が2.4以下の複合ワイヤに
限定したのは外径が2,4鼎を越えるとワイヤが完全に
溶融されるのが遅れて、スラグ巻込み等の欠陥が発生し
やすくなること及び中実のワイヤに比べて複合ワイヤが
溶融されやすく非常に良好な溶融特性を実験的に知見し
たからである。なお上述の例では複合ワイヤ内部にフラ
ツクスが充填されているものを用いるとしたが、フラツ
クスの組成は溶接条件に応じて選定される。また被溶接
材の材質又は溶接条件によつては複合ワイヤ内部に鉄又
は合金元素の粉末が充填されているものを用いてもよく
、また中空の複合ワイヤを用いてもよい。第4図〜第6
図は本発明方法の他の実施例を示している。
第4図に示す実施例は溶融池Pの下端から上方へ5mm
以内の位置に供給される複合ワイヤ6を加熱用電源9の
一方の端子に連結されたコンタクトチツブ8を用いて通
電加熱する点に特徴を有している。なお加熱用電源9の
他方の端子は板材の脚部10に連結されている。図にお
いて第1図と同様のものについては同じ符号を付してあ
る。この方法によると、複合ワイヤ6は予熱されつつ供
給されるために複合ワイヤ6の多量供給が可能となる一
方、通電加熱は複合ワイヤ6の予熱にのみ関与し、複合
ワイヤ6の溶融は第1図の場合と同様に溶融池Pの熱に
よつて行われるために上述した溶融金属の凝固を促進す
る効果及び溶融金属を複合ワイヤ6により下方から支え
る効果は損われない。従つて溶融金属の垂れ落ちを防止
しつつ多量のワイヤを供給することができて一層の高能
率溶接が図れる。なお加熱手段としては通電加熱を用い
るとしたが、他の方法、例えば輻射加熱等の手段を用い
てもよいことは勿論である。第5図に示す実施例は本発
明方法をMIG溶接に適用したものであり、また第6図
に示す実施例は第5図に示す実施例の複合ワイヤ6をコ
ンタクトチツプ8を用いて通電加熱して予熱するもので
ある。図において31は溶接アークを発生せしめる消耗
電極、41はMIG溶接トーチ、71はMIG溶接用電
源であり、その他第1図と同様のものについては同じ符
号を付してある。いずれもMlG溶接トーチ41に挿通
された消耗電極31以外に外径が2.4mm以下の複合
ワイヤ6を溶融池Pの下端から上方へ5m1L以内の位
置に供給することにより溶融金属の垂れ落ちを防止しつ
つ溶融金属量を増加することができて溶接の高能率化が
図れる。次に本発明方法の効果を実施例に基いて説明す
る。
第7図はテストに用いた供試材の斜視図を示している。
材質がSM4lAの板材を板厚25mu1幅200mm
1長さ500mmに加工し、さらにその幅方向中央に開
先角度60m、深さ23關の開先加工を全長(とわたつ
て施し、その開先線に沿つて一層のTIG溶接(但し、
上方からのフイラーワイヤ供給なし)を行い、本発明方
法(予熱なしと予熱ありの2方法)と従来法とを比較し
た。第1表はその溶接条件及び溶接の結果得られた溶着
金属量の一覧表である。第8図はそのデータを、横軸に
溶接入熱量をとり、縦軸に溶着金属量をとつて表わした
ものであり、図中実線は従来法による場合を、破線は本
発明方法(予熱なし)による場合を、一点鎖線は本発明
方法(予熱あり)による場合を夫々示している。第8図
から明らかなように溶接電流が350Aの条件では本発
明方法によると溶着金属量は従来法と比較して約2倍と
なつており、また溶接電流が400Aの条件では従来法
による場合、溶融金属量が多くて垂れ落ちが発生するた
めに溶接不能であつたにも拘らず、本発明方法による場
合、溶接可能となつたことから本発明方法の十分な効果
が確認できた。次に多層盛溶接を行つて模擬的に溶接継
手を形成した実施例について説明する。
第9図はテストに用いた供試材の斜視図を示している。
材質が低合金鋼の板材を板厚25鼎、幅300mm1長
さ750關に加工し、さらにその幅方向中央に開先角度
60ミ深さ23m!の開先加工を全長にわたつて施し、
その開先線に沿つて多層のTIG溶接(上方からのフイ
ラーワイヤ供給なし)を行い、本発明方法(予熱あり)
と従来法とを比較した。第2表はその溶接条件、溶着金
属量及び溶接継手を形成するのに要した積層数をまとめ
たものである。第10図は縦軸に積層数及び従来法によ
る場合を100とするアークタイムをとり、本発明方法
と従来法とを比較したグラフである。
第10図から明らかなように本発明方法による場合、溶
接継手を形成するのに要した積層数及びアークタイムは
共に1/3程度であつたことから本発明方法による溶接
能力の著しい向上効果が確認できた。なお実施例では本
発明方法を不活性ガスアーク溶接に適用したものについ
て説明したが、炭酸ガスアーク溶接等のアーク溶接に適
用しても同様の効果が得られる。以上詳述した如く本発
明を用いてMIG,TIG等の立向き・アーク溶接を行
う場合は外径2,4m翼以下の複合ワイヤを溶接中に生
成される溶融池下端から上方へ517y!以内の位置に
固体状態で供給することにより溶融金属温度を低下させ
、その粘性を増すと共に、複合ワイヤと溶融金属界面に
表面張力を作用させ、これらによつて溶融池下端の溶融
金属を拘束してその垂れ落ちを防止しつつ、溶融金属量
を増加することができて溶接の高能率化を図ることが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の実施例を示す模式図、第2図はそ
の要部拡大斜視図、第3図は複合ワイヤが供給されるべ
き位置を示す図、第4図〜第6図は本発明方法の他の実
施例を示す模式図、第7図及び第9図はテストに用いた
供試材の斜視図、第8図は溶着金属量を本発明方法と従
来法とで比較したグラフ、第10図は実際の継手を形成
するのに要する積層数及びアークタイムを本発明方法と
従来法とで比較したグラフ、第11図は従来法の実施例
を示す模式図、第12図はその要部拡大斜視図である。 3・・・・・・タングステン電極、31・・・・・・消
耗電極、5・・・・・・フイラーワイヤ、6・・・・・
・複合ワイヤ、7・・・・・・TIG溶接用電源、71
・・・・・・MIG溶接用電源、9・・・・・・加熱用
電源、P・・・・・・溶融池、B・・・・・・溶接ビー
ド。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 立向き溶接姿勢にてイナートガスアーク溶接、又は
    炭酸ガスアーク溶接を行う方法において、外径2.4m
    m以下の複合ワイヤを、溶接中に生成される溶融池の下
    端から上方へ5mm以内の溶融池内に固体状態で供給す
    ることを特徴とする立向き溶接方法。 2 立向きの溶接姿勢にてイナートガスアーク溶接、又
    は炭酸ガスアーク溶接を行う方法において、外径2.4
    mm以下の複合ワイヤを、溶接中に生成される溶接池の
    下端から上方へ5mm以内の溶融池内に、予熱しつつ固
    体状態で供給することを特徴とする立向き溶接方法。
JP10462181A 1981-07-03 1981-07-03 立向き溶接方法 Expired JPS5932234B2 (ja)

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