JPS6055231B2 - パイプの抵抗溶接法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はパイプの抵抗溶接法に関し、ほゝ゛直角に切
つたパイプの切断端を相手側のパイプ胴又は板面に確実
に溶接するものである。

抵抗溶接には点溶接、シーム溶接、プロジェクション溶
接、パット溶接、フラッシュ溶接、パーカツシヨン溶接
がある。

そのどの溶接法によつても、パイプ切断端のほゝ゛全周
を相手側のパイプ胴又は板面に確実に溶接できる方法は
ない。その必要がある場合、アーク溶接によるほかなか
つた。点溶接、シーム溶接は重ね溶接であるから目的が
違う。プロジェクション溶接は最初に接触した突起（プ
ロジェクション）に溶接電流が集中して、そこだけ溶着
するもので、パイプ全周の一部しか溶接できない。パッ
ト溶接は棒端を押付け、表皮を外周へ押出して芯部の高
熱部を圧着させるのであるから、パイプ端同士ならよい
が、パイプ端とパイプ胴の溶接は考えられなかつた。フ
ラッシュ溶接もパイプ端同士の突合溶接には使えるが、
パイプ端と板面との溶接には使えない。

パーカツシヨン溶接は小さな突起を瞬間溶融し圧着する
もので、パイプ端の全周溶接には使えない。

以上が溶接技術者の常識的見解である。

本発明は上記の難問を解決すべく、約一年間の研究、実
験の結果、遂に目的を達成した。

同時に直流抵抗溶接における発熱現象は電極の（＋）（
−）により大きな差異を生ずるという重大な事実をつか
んだ。アーク溶接におけるアークの加熱力が極性に左右
される現象は昔から知られている。しかし、アークを生
じない抵抗溶接にも、これほどの極性効果があるとは驚
くべき事であつた。従来、抵抗溶接用電源は、一部、省
エネルギー、軽合金点溶接用として直流電源が用いられ
ているだけで、ほとんど交流電源であつたためにこの現
象が分らなかつたのである。この発明の概要をまず述べ
ると、ほゝ゛軸に直角に切つたパイプ切断端を相手側パ
イプ胴又は板面に当て、直流抵抗溶接機の（一）電極を
上記パイプ切断端側、（＋）電極を上記パイプ胴又は板
面”側に接続し、溶接電流を流しながら両者を圧着する
ことを特徴とするパイプの抵抗溶接法である。

次に図面を参照して、この発明の実施態様を説明する。
第１、２図は整流式直流抵抗溶接機の下側電極により溶
接物である小径側パイプ２を垂直１姿勢でクランプし、
その上端に大径側パイプ１の胴を水平姿勢て載せ、その
パイプ胴を上部電極３により圧下しつゝ溶接通電する実
施例を示す。その４、５はパイプ２をつかむ固定電極と
可動電極、７は可動電極駆動用流体圧シリンダ、６は上
部電極３を駆動する流体圧シリンダ、８は従来の交流電
源変圧器に替わる整流素子つき変圧器である。第３〜６
図は第１，２図の溶接物の両バイブ１，２だけ取出し、
その溶接前後の状態を示す。

第３，４図のようにバイブ１の胴にバイブ２の切断端を
当て、溶接電流を流すと、最初から溶触している二点に
電流が集中して流れ、小さな溶着部９を生ずる。バイブ
１胴側は熱容量が大で、バイブ２先端側はこれに比し熱
容量が小である。このように熱容量に差があるものを溶
接するには従来コンデンサー蓄勢式電源又は交流電源で
大熱容量側も瞬間的に溶接温度に達する瞬間大電流を流
すと同時に圧着する方法が用いられている。しかして、
第３，４図のような直角切断したま）のバイブ２端の溶
接は瞬間大電流の通電で最初の接触部が飛散し良好な溶
着部が得られぬためこれを防止する目的でバイブ２端面
を漬したり胴に適合する形に加工して抵抗溶接が行なわ
れている例もあるが、それでも比較的肉厚が厚く外径の
小さいバイブ同士の組合せに限られて居る。

この発明によれば、バイブ１を（＋）電極、バイブ２を
（−）電極につなぎ交流電源の場合より少い溶接電流を
流す。するとバイブ２の接触端は飛散することなく軟化
して最初は第４図９，９の，ような小さな溶着部を生じ
、上部電極３の降下につれ円弧状溶着面積が左右へ広が
り、第６図のように、ほΣ゛全周を溶着し得るのである
。なお、バイブ１がバイブ２より充分に太ければ完全な
全周溶接となるが、直径の差が小さいほど！第６図の不
溶着部１０がや）大きく残る（外見上は分らない）。

これは溶接物の形状からやむを得ないが、強度的には全
く問題でない。強度試験のためバイブ１側を固定し、バ
イブ２側を押倒すと、溶接部でなく、これに隣接したバ
イブ母材が３切れるのである。次にこの発明の実験デー
タと同じ溶接物を在来の交流抵抗溶接機によつて溶接し
た場合とを示す。

（１） ―ｒ暫１Ｖ１４ なお交流電源では全く溶着しなかつた。

（■） （■） バイブ端をバイブ胴に溶接する上記実施例に比べると、
バイブ端を平板面に溶接するのは、この発明によればさ
らに容易になる。

次の実験データは第７図のバイブと平板の溶接である。
（■） なお交流電源では平板１ａ側にプロジェクションを作ら
ないかぎり溶接不能。

次の実験データは第８図の角バイブ１ｂと丸バイブ２と
の溶接である。

なお以下の実験はすべて交流電源では溶接不能。（■） 〈溶接物〉 材質 外径 肉厚 角バイブ１ｂＳＴＫＲ２１ｍ（角）１．６顛次の実験デ
ータは第９図の角バイブ１ｂと蓋板１０との溶接である
。

（■） リ６υＮｓｖ甲σＩＶぞ′〜７〜ＴＣＪ
−０Ｖ次の実験データは第１０図のバイブ１ｃと蓋板１
０の溶接である。

（■） 次の実験データは第１１図の角バイブ１ｂ相互のＴ形溶
接である。

（■） このように従来の交流電源溶接機では全く溶接不能の溶
接対象を、申分のない強度で抵抗溶接できる。

この発明が電源を直流とし、バイブ端側を（−）、その
相手側を（＋）電極に接続しただけで、このように優れ
た効果をあげ得た原因を考案すると、次のような点があ
げられる。（ａ）交流電源は周期的に電流値が零になり
発熱しない冷却期間があるが、直流電源では電流値は零
になることがないので溶接部は連続した発熱が得られる
。

（ｂ）交流電流のピンチ効果（集束性）により電流が一
点に集中しようとするので局部集中加熱がはかれ、発熱
効果が優れている。

（Ｃ）通電時、交流電源では過度電流（定常電流の２〜
３倍値）が流れるが、直流電源では過渡電流が発生しな
いのと、溶接突合せ部の接触抵抗が働き、電流は自動的
に最初は低く、順次大きくなつて行くため初期チリ（溶
融金属の飛散）を防げると共に、必要溶接電流が実己制
御される。

（ｄ）交流電源の極性による発熱の差異の利用。

以上が相乗的に働いて、バイブ端のＴ形溶接のような熱
容量が大きく異る溶接対象を、上記実施例のように広い
範囲でほＳ゛完全な抵抗溶接が可能になつたのであろう
。同じく直流電源を用いても、この発明の電極接続法の
逆、つまりバイブ端側を（＋）、相手側を（−）につな
ぐと、この発明の効果は全く得られない。なお、この発
明の実施態様は図示した例に限らず、丸バイブ、各種角
バイブの切断端をＴ形溶接となるようバイブ胴、平板、
曲げ板、湾曲板等に溶接する場合、すべてに適用できる
。

溶接物は鋼に限らない。直流電源は通常、整流式を用い
る事になるが、これに限るわけはない。この発明は１ｍ
ｎ未満の肉厚の薄肉バイブ端でさえ、他のバイブ胴、板
面にほぼ全周抵抗溶接できるという抵抗溶接技術上、革
命的成果をあげた。また抵抗溶接においても、アーク溶
接における極ノ性効果同様、極性効果を活用して熱容量
異る両溶接物の発熱を均衡させ得ることを実証し、直流
電源を用いる事により抵抗溶接の用途を大きく広げる道
を開いた。直流電源と極性効果により、直角切断しただ
け；のバイブ端を平らな面だけでなく、曲面、屈曲面に
でも、そのま）押し進んで、ほ）゛全周溶接できる事は
、生産性向上効果大である。

しかも安定した高品質の溶接部を得られる。そして使用
する電流値は交流電源に比べ２０％減となるので、省工
ネフルギ効果も大きい。

【図面の簡単な説明】

第１，２図はこの発明の一実施態様を示す正面及び側面
図、第３，４図は第１，２図の溶接物である両バイブの
溶接開始時の関係位置を示す立面図と平面図、第５，６
図は同じく溶接完了時の立面図と平面図、第７〜１１図
はこの発明を適用した各種形状の溶接物の斜視図である
。 １・・・・・・胴側バイブ、２・・・・・・切断端側バ
イブ、３・・・・・・（＋）電極、４，５・・・・・・
（−）電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ほゞ軸に直角に切つたパイプ切断端を相手側パイプ
   胴又は板面に当て、直流抵抗溶接機の（−）電極を上記
   パイプ切断端側、（＋）電極を上記パイプ胴又は板面側
   に接続し、溶接電流を流しながら両者を圧着することを
   特徴とするパイプの抵抗溶接法。