JPS60158983A - 溶接継手品質を向上させる溶接方法 - Google Patents

溶接継手品質を向上させる溶接方法

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JPS60158983A
JPS60158983A JP1348084A JP1348084A JPS60158983A JP S60158983 A JPS60158983 A JP S60158983A JP 1348084 A JP1348084 A JP 1348084A JP 1348084 A JP1348084 A JP 1348084A JP S60158983 A JPS60158983 A JP S60158983A
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広治 田村
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勝義 堀
Toshiaki Takuwa
田桑 俊明
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Babcock Hitachi KK
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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
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は溶接継手品質を向上させる溶接方法に係り、
特に溶接金属の結晶粒を微細化しかつ溶接能率を向上さ
せるTIG溶接方法に関する。
金属の治金的接合方法を溶接と総称するが、これを母材
側から見れば、母材をモールドとする鋳造であると言う
こともできる。鋳造の場合と異なる点は、第1図に示す
ように、溶接金属が母材1の溶接熱影響部(以下、「母
材HAZ」と記す。)の結晶粒2と一体となって成長す
ることである。
しかも、溶接金属の結晶3の成長方向と溶融池の最大温
度勾配が一致するとその方向に選択的な結晶粒の成長現
象が生ずるため、溶接金属の結晶粒は母材よりも大きく
なる。
結晶粒が大きくなると粒界面積が減少するため、金属材
料中に含まれている不純物元素あるいは合金元素の一部
の粒界における濃度が高くなる。このため、溶解度が低
く、粒界偏析が顕著なオーステナイト系の高合金材料に
おいては、第2図に示すように溶接金属の粒界に凝固割
れが発生しやすいことが知られている。ちなみに図示の
ものは材質がインコロイ800で、被覆アーク溶接を行
った状態を示す。また、クリープ現象によっても、第3
図に示したように、溶接金属の粒界にき裂が発生しやす
くなり、低延性で破断に致る場合もある。
同図に示す材料はSUS347Hであり、溶接法は被覆
アーク溶接、試験条件は700℃の温度下において10
kg/mm2の応力を加えたものである。更に、フェラ
イト系の炭素鋼や低合金鋼の溶接金属においては、衝撃
値が結晶粒の大小に影譬されるのも衆知の事実である。
このように溶接金属の結晶粒が大きくなると溶接継手の
品質が劣化するため、溶接金属の結晶粒微細化に関する
研究が各方面で行なわれており、種々の対策が提案され
ているが、その対策は以下の二つに大別できる。
1)溶融池の攪拌 2)入熱量の抑制 以下、これらの方法について概説する。まず、1)の方
法は溶接電流をパルス状に変動させ、アーク気柱(ar
c column)の振動による機械的な攪拌と、励磁
コイルにより交番磁界を発生させる磁気攪拌に分類でき
る。しかし、パルスアークによる載板的攪拌では、Al
合金などに対しては効果があるが、オーステナイト鋼な
どにおいては溶接金属の結晶粒微細化に対する効果は小
さい。また、磁気的攪拌では、30〜50mmの大きさ
の励磁コイルが必要であり、開先が深く、溶接個所が母
材表面から離れる厚板の溶接には使用できないと言う問
題点がある。更に、2)の入熱量の抑制は溶接金属の結
晶粒成長の抑制と同時に、母材HAZの冷却速度も速く
なるため、溶接金属が成長をはじめる母材HAZの結晶
粒の成長をも抑制することができて効果的である。一般
にTIG溶接法が最も低入熱の溶接法であるため、結晶
粒の粗大化を是非とも防止する必要がある場合には、本
溶接法が採用されている。
しかしながら、小入熱のTIG溶接法では溶着量が少な
く、溶接能率が他溶接法に比べて劣ると言う欠点がある
。このため、フイラワイヤに通電し、抵抗加熱によって
ワイヤの温度をあらかじめ高くして溶着量を増大させる
ホットワイヤTIG溶接法が開発されているが、入熱量
が増すために、他の溶接方法と同様に溶接金属の結晶粒
が粗大化するという問題点がある。
以上の様に、溶接金属の結晶粒の粗大化を完全に防止す
ることは困難であるため、結晶母材よりもグレードが高
い溶接材料を使用して溶接金属の品質を保証するという
対策が採用されているのが現状である。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、溶
着量をホットワイヤTIG溶接法の場合よりも低下させ
ることなく、溶接金属の結晶粒を微細化できる溶接法を
提供することにある。
要するに本発明は、ホットワイヤTIG溶接法において
、TIG電流のパルス化による機械的攪拌と、TIG電
流とワイヤ電流との相互作用による磁気攪拌とを組み合
せて溶融池に作用させることを基本としたものである。
以下本発明の実施例を具体的に説明する。
第4図はこの発明に係る方法を実施するためのホットワ
イヤTIG溶接装置の概要を示す図である。図中アーク
用電源4のマイナス側出力はアーク電流制御用トランジ
スタ5を経由してタングステン電極6に接続され、母材
1との間でTIGアーク7を形成する。一方、ワイヤ用
電源8のマイナス側出力はワイヤ制御用トランジスタ9
を経由してコンタクトチップ10に接続され、アーク7
によって形成された溶融池と接触しているフィンワイヤ
11を抵抗加熱する。なお図中矢印は溶接方向を示す。
第5図は第4図に示した構成を用いて溶接するときのア
ーク電流及びワイヤ電流の波形を例示した説明図である
。アーク電流は、高電流となるピーク電流Ip(期間a
)と低電流となるベース電流Is(期間b)となるよう
にアーク電流制御用トランジスタ5により高速で切替え
られて形成きれる。一方、それと同期してワイヤ電流制
御用トランジスタ9によりワイヤ電流はIwの通電期間
bと非通電期間aになるように切替えて形成される。
以上の様な溶接装置により、アーク電流の切替え周波数
、ピーク電流の通電比、ワイヤ電流の極性、フィラワイ
ヤの添加位置と溶接性の検討を行なった結果、溶着量が
20g/min以上の条件においても溶接金属の結晶粒
が微細化する特異な現象のあることが判明した。これは
、アーク電流がピーク電流Ipとベース電流IBに切替
るためにアーク気柱は振動し、これが溶融池を機械的に
攪拌するためである。
更に第5図の期間bではワイヤ電流が通電されている溶
融池がアークのベース電流Isの磁界によって流動を開
始する。一方、期間aではワイヤ電流は通電していない
ため磁界による溶融池の流動は止まり、あたかも交番磁
界によって溶融池が攪拌されているのと同様の現象が生
じているものと考えられる。これは溶融池の直接観察に
よって溶融池表面に十分の数ミリの大ききのさざなみ状
の起伏が特定条件によってみられたことからも裏付ける
ことができる。このように溶融池が攪拌されると結晶の
芽が多く形成され、従って多くの結晶が同時に成長する
ために、結晶粒が微細化されるものと推定される。当然
のことながら、ワイヤ電流Iwはアークのベース電流I
B時のみに通電するために、ワイヤ電流によるアーク7
の偏向(磁気吹き)による作業性の低下は実用上問題に
ならず、20OA程度のワイヤ電流を流すことができ、
溶着量は通常のホットワイヤの場合と同等以上とするこ
とができる。
次に第1表に本発明による結晶粒の微細化効果をインコ
ネル600(ワイヤ径1.2mm)を用いて確認した溶
接条件の一例を従来法と比較して示す。
アーク電流の切替え周波数は60Hz、ピーク電流の通
電比は70%とし、フィンワイヤの供給位置は溶接方向
に対してタングステン電極の後方としている。
第6図は第1表による溶接条件で溶接した溶接金属の凝
固組織〔第6図(A)〕を従来法〔同(B))〕と比較
して示す。従来法による溶接金属はデンドライトが約3
mmの長さにまで大きく成長しているのに対し、本発明
による方法では結晶粒が0.5mm程度にまで微細化さ
れていることがわかる。
このような溶接金属の結晶粒の微細化は以下の条件で顕
著であることが明らかになった。
先ず最大の影響因子はアーク電流の切替え周波数である
。第7図にインコネル溶接金属のデンドライト平均長さ
とアーク電流切替え周波数の関係を示す。なお溶接条件
はアーク電流のピーク電流Ipが26OA(通電比70
%)、同ベース電流IBが5OA、ワイヤ電流は/60
A、フィラワイヤは1.2mm径のインコネルとした。
以上の条件において、周波数が5Hz以上になれば結晶
粒微細化の効果があるが、100Hz以上ではその効果
が逆に減少する傾向が認められた。以上の結果から、切
替え周波数は5〜100Hzの範囲に限定する必要があ
り、望ましくは50〜70Hzが最適である。この条件
においては特に前記した溶融池表面でのささなみ現象が
顕著であることも確認できた。
次にアーク電流のピーク電流通電比が50%以下になる
とアークによる母材の溶融が減少し、溶接金属のオーバ
ラップが生ずる等の作業性の問題が発生する。まだ70
%以上にするとワイヤ電流の通電期間が短かくなりベー
ス電流とワイヤ電流との相互作用による溶融池の磁気攪
拌効果が小さくなり結晶粒の微測化効果は減少する。更
にフィラワイヤの抵抗加熱を十分に行なうためにもワイ
ヤ電流の通電比を30%以上、すなわちピーク電流の通
電比を70%以下にする必要がある。
また形成される溶融池が溶接方向に対してタングステン
電極の後方に位置することから、アーク電流とワイヤ電
流との相互作用によって効果的に攪拌するためには、フ
ィラワイヤの供給位置は溶接方向に対してタングステン
電極の後方とする。
なおワイヤ電流の極性は、ワイヤ側がマイナスでもプラ
スでも溶接金属の結晶粒の微細化には差異はなかった。
更にアーク電流、ワイヤ電流は所定の溶け込み深さや溶
着量によってほぼ自由に決定できるがベース電流IBと
ワイヤ電流Iwは、その相互作用による磁気攪拌を促進
するために望ましくはIBを50A以上、Iwを100
A以上とする必要がある。
第2表にSUS321H鋼管(57φ×12t)を本発
明による方法で溶接した溶接条件を示す。フィラワイヤ
はER16−8−2(1.2φ)を用いた。
以上の条件で行った溶接において、溶接部には何らの溶
接欠陥も発生しておらず、溶接金属のデンドライトの平
均長さは0.6mm程度で、従来のホットワイヤのTI
Gの約1/3と結晶粒が微細化していた。
第3表にSUS316H厚肉鋼管(546φ×106t
)を本発明による方法で溶接した溶接条件を示す。
フィラワイヤはER16−8−2(1.2φ)を用いた
溶接結果は、上記したSUS321H鋼管の場合と同様
であり、厚板の溶接においても結晶粒の微細化が可能で
あることが確認できた。
以上の説明から明らかなように、本発明による溶接方法
によれば20g/min以上の溶着量が得られる高能率
なホットワイヤTIG溶接法においても、結晶粒の微細
な溶接金属を得ることができるようになり、溶接金属に
おける高温割れやクリープき裂が発生することがなく、
また衝撃特性も優れた高品質な溶接継手を得ることが可
能であり、大きな工業的利益をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は溶接金属の凝固形態を説明する溶接部の断面図
、第2図は溶接金属の凝固割れを示すミクロ組織写真、
第3図は溶接金属のクリープき裂を示すマクロ組織写真
、第4図は本発明になる溶接法を実施する溶接電源の説
明図、第5図は本発明になる溶接法を実施するために必
要な電流波形を示す説明図、第6図は溶接金属横断面の
マクロ組織写真であり同図(A)はこの発明に係る方法
によるもの、同(B)は従来方法によるものを示し、第
7図は溶接金属の結晶粒微細化とアーク電流切替え周波
数の関係を示す線図である。 1・・・母材 7・・・アーク 11・・・フィラワイヤ 第1図 第2図 、卒1、デm

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アークによる溶融池に対し通電したフィラワイヤ
    を供給する溶接方法において、アーク電流およびワイヤ
    電流をパルス化し、溶融池に対してアーク電流のパルス
    化による機械的攪拌力と、アーク電流とワイヤ電流のパ
    ルス化による相互作用に基づく磁気攪拌力とを作用させ
    ることにより溶接金属の結晶粒を微細化することを特徴
    とする溶接継手品質を向上させる溶接方法。
  2. (2)アーク電流は高、低電流に切替える直流パルス電
    流とし、ワイヤ電流も、アーク電流に同期してアーク電
    流が低電流の時にのみ通電する直流パルス電流とし、ワ
    イヤの供給位置を溶接方向に対して後方としたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の溶接継手品質を向
    上させる溶接方法。
  3. (3)アーク電流を高、低電流へ切替える周期を5〜1
    00Hzとし、高電流の通電比を50〜70%としたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載
    の溶接継手品質を向上させる溶接方法。
  4. (4)アーク電流の低電流を50A以上、ワイヤ電流を
    100A以上としたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項ないし第3項のいづれかに記載の溶接継手品質を向
    上させる溶接方法。
  5. (5)溶融池の表面が数百ミクロンの大きさのさざ波状
    に振動するように、アーク電流の切替え周波数、ピーク
    電流の通電比、アークのベース電流及びワイヤ電流のう
    ち少くとも一部を調整して溶接を行なうようにしたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の溶接継手品質
    を向上させる浴溶方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012213801A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Jfe Steel Corp ガスシールドアーク溶接方法
RU2759313C1 (ru) * 2021-03-15 2021-11-11 Общество с ограниченной ответственностью "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ НИЖНИЙ НОВГОРОД" Способ оценки качества сварного соединения металлической конструкции

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5581073A (en) * 1978-12-12 1980-06-18 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd All position tig welding method
JPS56131071A (en) * 1980-03-18 1981-10-14 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd All position tig welding method
JPS58138569A (ja) * 1982-02-13 1983-08-17 Babcock Hitachi Kk ホットワイヤスイッチングtig溶接方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5581073A (en) * 1978-12-12 1980-06-18 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd All position tig welding method
JPS56131071A (en) * 1980-03-18 1981-10-14 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd All position tig welding method
JPS58138569A (ja) * 1982-02-13 1983-08-17 Babcock Hitachi Kk ホットワイヤスイッチングtig溶接方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012213801A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Jfe Steel Corp ガスシールドアーク溶接方法
RU2759313C1 (ru) * 2021-03-15 2021-11-11 Общество с ограниченной ответственностью "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ НИЖНИЙ НОВГОРОД" Способ оценки качества сварного соединения металлической конструкции

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