JPS599271B2 - 電子ビ−ム溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、炭素の含有量が異なる二つの鋼材を電子ビ
ームで溶接する方法に関し、特に閉じた溶接線が形成さ
れた全周溶接において溶接終端部分に発生する溶接欠陥
を除去するようにした溶接方法に関するものである。

第１図は、従来の電子ビームによる円周溶接の一例を示
す概念図で、１は低炭素鋼を素材とする第１の被溶接材
、２は高炭素鋼を素材とする第２の被溶接材３は被溶接
材１、２の突合せ面で形成される継ぎ目、４は被溶接材
１、２の回転軸、５は電子ビーム、６は魅ぎ目に形成さ
れた溶接ビードである。

第２図は、被溶接材の魅ぎ目３の全周を溶接する従来の
電子ビーム電流Ｉｂの制御波形を示す図であり、５１は
スロープアップ部、５２はコンスタント部、５３はスロ
ープダウン部である。

第３図は、第２図に示される従来の電子ビーム電流制御
波形を用いて溶接された被溶接材１、２の斜視断面図、
第４図はその部分拡大図で、６２は電子ビーム電流のコ
ンスタント部５２に対応する部分の溶接ビード、６３は
電子ビーム電流のスロープダウン部５３に対応する部分
の溶接ビード、Ｔは溶接ビード６３に発生するクラック
である。次に従来の溶接方法について説明する。第１図
に示すように被溶接材１、２が軸対称の場合、継ぎ目４
に電子ビーム５を合せ、図示していない移動機構を用い
て、被溶接材１、２を中心軸４の回りに回転させながら
電子ビーム５の加速電圧を一定値に保持して、電子ビー
ム電流値Ｉｂを第２図に示すような波形で制御すると溶
接が完了する。第２図において、５１は溶接開始部の溶
接ビード形状を滑らかにするためのスロープアップ部、
５２は所定の深さの溶接をおこなうコンスタント部、５
３は溶接終了部の溶接ビード形状を滑らかにし、クレー
ターの発生を防止するスロープタウン部であり、時間Ｔ
。は（１）式で与えられる。ＴＯ＝（２πｒ／ｖ）＋（
ｔ／ｖ） ・・・・・・・・｛１）（１）式において、
ｒは継ぎ目４の半径、ｔは所定の深さの溶接を全周に渡
つて確実におこなうための重ね代、ｖは溶接速度である
。従来の溶接方法の場合、溶接終端部では第１層層目の
溶接ビード６２の表面に近い部分が再溶融されて、第２
層目の溶接ビード６３（以下溶接終端部という）が形成
される。

第１層目の溶接において、表面に近い部分は深部より遅
れて凝固するため、母材に含まれていた炭素などの不純
物が濃縮されている。第２層目の溶接の最終凝固部分で
は不純物の濃縮がさらに進み、第３図、第４図に示され
るような、濃縮された不純物に起因するクラツク７が溶
接終端部で結晶粒界にそつて発生するという欠点があつ
た。この発明は、被溶接材の一方が高炭素鋼の場合でも
、溶接終端部にクラツクの発生しない溶接方法を提供す
ることを目的としている。

第５図ないし第７図はこの発明に係る溶接方法を説明す
るための図で、第５図はこの発明の概念を説明するため
の図、第６図ａは電子ビーム電流Ｉｂの波形図、同図ｂ
は偏向電流１Ｒの波形図、第７図はこの発明を適用せる
被溶接材の斜視断面図で、８は偏向コイルである。

まず、被溶接材１，２の突合せ面で形成される継ぎ目３
に電子ビーム５を合せ、被溶接材１，２を回転させて全
周にわたつて溶接するのは従来と異ならない。

しかし、この発明に係る方法では、時間Ｔ。が終えたの
ち時間ｔ１の間、電子ビーム電流はＩｂＯに保つたまま
偏向コイル８に第６図ｂに示すように漸増する偏向電流
１Ｒを流し、時間ｔ１の終期にＩＲＯまで増加させる。
この偏向電流ＩＲＯにより電子ビーム５はその先端が５
ａから５ｂにＸだけ変位し、すでに形成された溶接ビー
ド６の外周にそう位置を加熱し溶融させるが、電子ビー
ム５は漸減するので、その溶け込み深さは漸減し、溶接
紙端部のビード形状は滑らかなものとなる。このように
して形成された溶接終端部６３は、低炭素鋼で形成され
た被溶接材１に漸次移行しているから、その不純物濃度
は漸減し、従つて、従来のもののように、二層目の溶接
終端部６３の部分にクラツク７が形成されることが減少
する。

例えば被溶接材１，２にＳｌ７ＣとＳ４５Ｃを用い、幅
〜２ｍ１溶け込み深さ〜３ｍ７！Ｌの溶接ビード６２を
形成させた場合、変位量ｘを：１１７ｍＩとしたとき、
溶接終端部６３にクラツク７が発生することが確実に防
止できた。上記の実施例では円周溶接を例にとつて説明
したが、溶接線が閉曲線を描く溶接に広く適用できるこ
とはいうまでもない、また高炭素鋼と低炭素鋼との溶接
を例にとつて説明したが、高炭素含有量の異なる全ての
鋼の溶接に適用できることはいうまでもない。

また電子ビームの照射位置を被溶接物の継ぎ目から偏位
する方法として偏向コイルによる電子ビームの偏向を例
にして説明したが、被溶接材または電子銃を機械的手段
で移動しても同様の効果を得ることはいうまでもない。

以上のようにこの発明によれば、炭素含有量の異なる炭
素鋼を閉曲線を描くようにして溶接するに際し、一周溶
接を終えたあと、溶接電流値を変えず所定長さ重ねて溶
接し、この溶接の後、電子ビームの照射位置を先に形成
せる溶接ビードから漸次低炭素鋼部材側に変位させたの
ち溶接を終了させるようにしたもので、溶接終端部に発
生するクラツクを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子ビームによる円周溶接の一例を示す概念図
、第２図は従来の電子ビーム電流制御波形を示す図、第
３図は従来の溶接方法で溶接された被溶接材の斜視断面
図、第４図はその溶接ビード部の拡大断面図、第５図は
この発明を適用せる一実施例を示す概念図、第６図Ａ，
ｂは第５図の実施例における電子ビーム電流および偏向
コイル電流の制御波形を示す図、第７図はこの発明によ
る溶接方法で溶接された被溶接材の斜視断面図である。 図において、１，２は被溶接材、３は溶接継ぎ目、４は
被溶接材の回転軸、５は電子ビーム、６は溶接ビード、
７はクラツク、８は偏向コイル、５１は電子ビーム電流
スロブアツプ部、５２はコンスタント部、５３はスロー
ブダウン部、６２はコンスタント部の溶接ビード、６３
は溶接終端部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭素の含有量の高い鋼材と低い鋼材との突合せ面の
   全周を電子ビームで溶接するに際し、上記突合せ面の全
   周を一周り溶接した後溶接電流値を変えず、所定長さ重
   ねて溶接し、この溶接の後、炭素含有量の少ない鋼材側
   に当該電子ビームの照射位置を漸次変位させるとともに
   その電力を斬減させるようにして溶接を終了させるよう
   にしたことを特徴とする電子ビーム溶接方法。 ２ 被溶接材と、電子ビーム照射装置との相対位置を変
   位させることによつて、電子ビーム照射位置を変位させ
   るようにした特許請求の範囲第１項記載の電子ビーム溶
   接方法。 ３ 電子ビームを電界または磁界によつて偏向させて、
   電子ビーム照射位置を変位するようにした特許請求の範
   囲第１項記載の電子ビーム溶接方法。