JPS5932235B2 - 立向き溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は立向きの溶接姿勢にて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。

立向きの溶接姿勢にて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図に夫々示す。

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
直下又はその近傍（５ｎ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立向き溶接を行つてい
るが、アーク熱によりフィラーワイヤ５が溶融され、溶
融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為に大電流
は使用できず能率が悪い。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ＴＩＧ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立向きアーク溶接の高
能率化を図ることを目的とする。本発明に係る立向き溶
接方法はＭＩＧ、ＴｉＣ等のアーク溶接方法において、
外径２、４ｎ以下のソ’ リツドワイヤを溶接中に生成
される溶融池の下端から上方へ５田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７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フイラーワイヤ５を、下方に
も中実のソリツドワイヤ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
ソリツドワイヤ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及びソリツドワイヤ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、ソリツドワイヤ６は生成される溶融池Ｐの下端
から上方へ５龍以内、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。このようにソリツドワイヤ６−を溶融池下部に供給
する１と、ソリツドワイヤ６の溶融は、溶融金属の熱で
行われる。したがつて融解熱により溶融金属が冷却され
、凝固が促進されることと、溶融池下部に挿入されたソ
リツドワイヤ６の周囲に働く表面張力とにより、溶融金
属がソリツドワイヤ６により支えられることとなり、溶
融金属の垂れ落ち防止に効果がある。この為にソリツド
ワイヤ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。またソリツドワイヤの供給と大電流化に
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土方から
フイラーワイヤ５を供給せずに下方からソリツドワイヤ
６を供給するだけで、フイラーワイヤ５を使用するより
溶接効率は改善され、ソリツドワイヤ６のみで十分なこ
とも多く、その実施例については後述する。

上述したようにソリツドワイヤ６を供給するのを溶融池
Ｐの下端から５ｍｍ以内に限定したのは、それより上方
に供給するとアーク熱によりワイヤが溶融されて、溶融
池に固体ワイヤが供給されなくなり凝固が促進されず、
溶接金属が増加した分だけかえつて垂れ落ちが発生し易
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にソリツ
ドワイヤ６を供給してもソリツドワイヤ６は溶融しない
から溶融池Ｐの下端から５鼎以内の位置に限定した。ま
た供給するワイヤを外径が２．４１Ｂ以下のソリツドワ
イヤに限定したのは外径が２．４ｍｍを越えるとワイヤ
が完全に溶融されるのが遅れて溶接欠陥が発生しやすい
ことを実験的に知見したからである。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ソリツドワイヤ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。この方法によるとソリツドワイヤ６は予熱され
つつ供給されるためにソリツドワイヤ６の多量供給が可
能となる一方、通電加熱はソリツドワイヤ６の予熱にの
み関与し、ソリツドワイヤ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ソリツドワイ
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
としては通常加熱を用いるとしたが、これに替えて高周
波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
例のソリツドワイヤ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ＭＩＧ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以下のソリツドワ
イヤ６を溶融池Ｐの下端から上方へ５ｍｍ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２５ｍｍ、幅２００ｍｍ
１長さ５００ｍｍ１こ加工し、さらにその幅方向中央に
開先角度６０ｍ、深さ２３ｍｍの開先加工を全長にわた
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いずれの条件でも従来法と比較して
本発明方法による場合は、溶着金属量が相当増加してお
り、また特に溶接電流が４００Ａ又は４５０Ａ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、溶接不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２５ｍｍ、幅３００ｍｍ、長さ７
５０ｍｍに加工し、さらにその幅方向中央に開先角度６
００、深さ２３ｍｍ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１／２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
で説明したが、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
明方法を用いてＭＩＧ，ＴＩＧ等の立向きアーク溶接を
行う場合は、外径２，４ｍｍ以下のソリツドワイヤを溶
接中に生成される溶融池下端から上方へ５７ｍ１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、ソリツドワイヤと溶融金
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図はソリツドワイヤが供給され
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ｒ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・・・・・
・ソリツドワイヤ、７・・・・・・ＴＩＧ溶接用電源、
ｒｌ・・・・・・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以下のソリッドワイヤを、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以下のソリッドワイヤを、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、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
   。