JPS61283465A - 高能率溶接法 - Google Patents
高能率溶接法Info
- Publication number
- JPS61283465A JPS61283465A JP12408685A JP12408685A JPS61283465A JP S61283465 A JPS61283465 A JP S61283465A JP 12408685 A JP12408685 A JP 12408685A JP 12408685 A JP12408685 A JP 12408685A JP S61283465 A JPS61283465 A JP S61283465A
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- Japan
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- gas
- welding
- arc
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- gaseous
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/38—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
- B23K35/383—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area mainly containing noble gases or nitrogen
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は非消耗電極を用いた溶接の高能率溶接法、特
に溶接の高速化、高溶着量化に関する。
に溶接の高速化、高溶着量化に関する。
従来、非消耗電極式溶接法における高能率化の方法とし
ては、以下に示すような方法が知られている。
ては、以下に示すような方法が知られている。
■ 高溶接電流を使用する方法
この方法は溶接を流を増加することにより溶融量を増す
ことができる。
ことができる。
しかし、この方法ではアーク力の増大によシ高速領域で
は溶融金属の重力バランスが適正に保たれず、ハンピン
グ現象というビードの不連続を生じる。第３図はＴＩＧ
溶接におけるハンピング域を溶接速度（■／ＩＥＩＩ）
と溶接電流（〜をパラメータとして示しであるが、図に
示すように溶融量の増大をめざし溶接電流を増加させる
とハンピング域は低速側に移行する。すなわち、溶接電
流の増加により溶融量の増加は見込めるが、溶接速度が
低下するため実質的な溶接能率の向上にはならない。
は溶融金属の重力バランスが適正に保たれず、ハンピン
グ現象というビードの不連続を生じる。第３図はＴＩＧ
溶接におけるハンピング域を溶接速度（■／ＩＥＩＩ）
と溶接電流（〜をパラメータとして示しであるが、図に
示すように溶融量の増大をめざし溶接電流を増加させる
とハンピング域は低速側に移行する。すなわち、溶接電
流の増加により溶融量の増加は見込めるが、溶接速度が
低下するため実質的な溶接能率の向上にはならない。
さらに下向溶接以外では、溶融金属の垂れ下がりＫよυ
健全なビードが得られず、また高溶接電流を発生させろ
ため溶接電流を大容量とする８豐があり、かつトーチを
アークや溶接部の熱から守るために冷却装置の新設、容
量拡大をしなければならないという短所かある。
健全なビードが得られず、また高溶接電流を発生させろ
ため溶接電流を大容量とする８豐があり、かつトーチを
アークや溶接部の熱から守るために冷却装置の新設、容
量拡大をしなければならないという短所かある。
■ シールドガスとして例えばＴＩＧ溶接の場合にＨ＠
またはＨ，ガスをＡｒガスに添加した混合ガスを使用す
る方法。
またはＨ，ガスをＡｒガスに添加した混合ガスを使用す
る方法。
シールドガスとしてＡｒガスに４０〜９０チ程度のＨ・
ガスまたは１〜１０４程度のＨ，ガスを添加することに
より溶接能率向上が図れることが知られている。例えば
、溶接部［２００Ａ、アーク長２■、溶接速度’ｌＱＱ
ｗ／ｍ、の条件のもとで溶接した結果を第４図に示す。
ガスまたは１〜１０４程度のＨ，ガスを添加することに
より溶接能率向上が図れることが知られている。例えば
、溶接部［２００Ａ、アーク長２■、溶接速度’ｌＱＱ
ｗ／ｍ、の条件のもとで溶接した結果を第４図に示す。
図に示すように横軸にシールドガス組成憚）をとり、縦
軸に溶融断面積８Ｂ（ｍ）、Ａｒ１００％を基準とした
アークエネルギ増加率ΔＩ（１）、Ａｒ１００ｍを基準
とした溶融断面積増加率ΔＳ（％）、溶込み深さＤ ｍ
及びビード幅Ｗ（ａ＋）をとったときに、ＨｅまたはＨ
ｔガスの混入割合が増加すると溶融断面積ＳＲが増加し
、同じように溶融断面積増加率ΔＳ、溶込み深さり、ビ
ード幅Ｗも増加する。これは第４図に示すようにアーク
エネルギ増加率ΔＥの増加及び第５図に示すごとくアー
ク力Ｐ＆の低下によるものである。第５図は横軸にアー
ク中心からの距離ｄ （ｍ＞ 、縦軸にはアーク力ｐ
ｍ （ｍＨｌ ０ ）をとって、アークの径方向のアー
ク力分布を示すものである。なお第５図は溶接電流２０
ＯＡ、アーク長４ ｍ 、測定孔径２−でシールドガス
の組成をＡｒ １００％からＨ・１００係まで変化させ
たときの各アーク力分布を示す。
軸に溶融断面積８Ｂ（ｍ）、Ａｒ１００％を基準とした
アークエネルギ増加率ΔＩ（１）、Ａｒ１００ｍを基準
とした溶融断面積増加率ΔＳ（％）、溶込み深さＤ ｍ
及びビード幅Ｗ（ａ＋）をとったときに、ＨｅまたはＨ
ｔガスの混入割合が増加すると溶融断面積ＳＲが増加し
、同じように溶融断面積増加率ΔＳ、溶込み深さり、ビ
ード幅Ｗも増加する。これは第４図に示すようにアーク
エネルギ増加率ΔＥの増加及び第５図に示すごとくアー
ク力Ｐ＆の低下によるものである。第５図は横軸にアー
ク中心からの距離ｄ （ｍ＞ 、縦軸にはアーク力ｐ
ｍ （ｍＨｌ ０ ）をとって、アークの径方向のアー
ク力分布を示すものである。なお第５図は溶接電流２０
ＯＡ、アーク長４ ｍ 、測定孔径２−でシールドガス
の組成をＡｒ １００％からＨ・１００係まで変化させ
たときの各アーク力分布を示す。
すなわちＨ＠またはＨ，ガスをＡｒガスに混入すること
により、主としてアーク電圧の変化で観察されるアーク
エネルギの増加とアークの発生形態変化によるアーク力
の低下が図れ、溶融断面積が増加しかつ幅広のビードが
得られる。また、この効果は二原子分子であるＨｌにお
いて著しい。したがって、この方法においては高溶接電
流を使用することなく溶融量の増加が図れ、かつアーク
力の低下によりハンピング現象も低速側に移行しないの
で高能率な溶接が達成できる。
により、主としてアーク電圧の変化で観察されるアーク
エネルギの増加とアークの発生形態変化によるアーク力
の低下が図れ、溶融断面積が増加しかつ幅広のビードが
得られる。また、この効果は二原子分子であるＨｌにお
いて著しい。したがって、この方法においては高溶接電
流を使用することなく溶融量の増加が図れ、かつアーク
力の低下によりハンピング現象も低速側に移行しないの
で高能率な溶接が達成できる。
しかし、Ｈ・ガスは日本国内で生産されず、全量輸入に
頼っており入手困難で供給の不安定が残るとともに、価
格がＡｒに比べ高価である。 さらにＨ・は空気に比べ
比重が軽く、下向溶接ではシールドが悪くなシ通常のＡ
ｒ１００１の場合のシールドガス流量的１０〜２０Ｊｔ
／１１１１に対して約６倍の６０〜５０Ｊ／騙を流さな
ければならず高費用となる短所がある。
頼っており入手困難で供給の不安定が残るとともに、価
格がＡｒに比べ高価である。 さらにＨ・は空気に比べ
比重が軽く、下向溶接ではシールドが悪くなシ通常のＡ
ｒ１００１の場合のシールドガス流量的１０〜２０Ｊｔ
／１１１１に対して約６倍の６０〜５０Ｊ／騙を流さな
ければならず高費用となる短所がある。
また、Ｈｔガスに関しては、通常の鋼材の溶接には水素
割れが発生するので、オーステナイト系ステンレス鋼な
どの特殊なごく一部の鋼にしか適用できないという短所
がある。
割れが発生するので、オーステナイト系ステンレス鋼な
どの特殊なごく一部の鋼にしか適用できないという短所
がある。
■ 電極形状を変更する方法。
ＴＩＧ溶接においては、アーク力を弱める手段としてタ
ングステン電極の先端形状を通常の円錐形状から変更′
すれば良いことが知られている。例えば第６図に示すよ
うにタングステン電極５１の先端形状を中空にしたり第
７図（ａ） 、 （ｂ）に示すようにタングステン電極
５１の先端形状をくさび形にするなどがその例である。
ングステン電極の先端形状を通常の円錐形状から変更′
すれば良いことが知られている。例えば第６図に示すよ
うにタングステン電極５１の先端形状を中空にしたり第
７図（ａ） 、 （ｂ）に示すようにタングステン電極
５１の先端形状をくさび形にするなどがその例である。
しかし、この方法は加工性の悪いタングステン電極を特
殊な形状に加工するのに非常な困難をともない、電極が
消耗した場合には一般には加工する手段がないという短
所がある。
殊な形状に加工するのに非常な困難をともない、電極が
消耗した場合には一般には加工する手段がないという短
所がある。
■ 電極を多電極化する方法。
１個の電極を使用した場合に比べ電極数の多い溶接装置
で溶接を行なえば、単純に考えて電極の数だけ能率が高
まる。
で溶接を行なえば、単純に考えて電極の数だけ能率が高
まる。
しかし電極の配置や被溶接材の種類によっては、アーク
の磁気吹きを生じたり層間温度の問題を生じ、溶接欠陥
が発生したり溶接部の機械的性能が劣化したりする。
の磁気吹きを生じたり層間温度の問題を生じ、溶接欠陥
が発生したり溶接部の機械的性能が劣化したりする。
また、設備が複雑になりかつ大型化するため、その用途
は非常に限定され、設備投資額も大きくなるという短所
がある。
は非常に限定され、設備投資額も大きくなるという短所
がある。
上記したように、従来の高能率溶接法では、おのおの種
々の短所を有し、非消耗電極式溶接法において鋼材の種
類に無関係で、かつ溶接部に悪影響を及ぼさずに、低価
格で高能率の溶接ができないという問題点があった。
々の短所を有し、非消耗電極式溶接法において鋼材の種
類に無関係で、かつ溶接部に悪影響を及ぼさずに、低価
格で高能率の溶接ができないという問題点があった。
この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
であり、非消耗電極式溶接法において、溶接速度とワイ
ヤ溶着速度の高速化を図り、溶接の高能率化を図ること
ができる高能率溶接法を提案することを目的とするもの
である。
であり、非消耗電極式溶接法において、溶接速度とワイ
ヤ溶着速度の高速化を図り、溶接の高能率化を図ること
ができる高能率溶接法を提案することを目的とするもの
である。
この発明に係る高能率溶接法は非消耗電極式溶接法にお
いて、ＣＯ，ガスをＡｒガスに０．５〜２０優加えた混
合ガスをシールドガスとして用いることを特徴とする。
いて、ＣＯ，ガスをＡｒガスに０．５〜２０優加えた混
合ガスをシールドガスとして用いることを特徴とする。
この発明においてはＡｒガスにＣＯ，ガスを添加するこ
とにより、溶接アークのエネルギ増大とアーク力の低下
を図り、溶接の高速化と高溶着量化を達成する。
とにより、溶接アークのエネルギ増大とアーク力の低下
を図り、溶接の高速化と高溶着量化を達成する。
第１図は、この発明の一実施例による溶接法の概略構成
を示し、図において、１は非消耗電極、２はシールドガ
ス７を効果的に溶接アーク６と溶接部とに供給するため
のガスノズル、４は被溶接物、５はフィラーワイヤであ
り、フィラーワイヤ５は供給してもしなくてもよい。６
は溶接アーク６を発生、維持させるために必要な電気エ
ネルギを供給するための電源である。
を示し、図において、１は非消耗電極、２はシールドガ
ス７を効果的に溶接アーク６と溶接部とに供給するため
のガスノズル、４は被溶接物、５はフィラーワイヤであ
り、フィラーワイヤ５は供給してもしなくてもよい。６
は溶接アーク６を発生、維持させるために必要な電気エ
ネルギを供給するための電源である。
上記のように構成した非消耗電極式溶接法において、シ
ールドガス７としてＡｒガスとＣＯｔガスの混合ガスを
用いる。
ールドガス７としてＡｒガスとＣＯｔガスの混合ガスを
用いる。
第２図はＡｒガスにＣＯ，ガスを混入した場合のＣＯ２
混入率（％）Ｋ対するアークエネルギ増加指数ΔＥと溶
融断面積増加指数ΔＳＢをＡｒガスｉｏｏ＊のシールド
ガスを使った場合を基準として示す。また第１１！はＡ
ｒガス１００％のシールドガスとＡｒガスにＣＯ，ガス
を混入率５．１チで混入したシールドガスとを使った場
合のビードの断面マクロの比較例を示す。
混入率（％）Ｋ対するアークエネルギ増加指数ΔＥと溶
融断面積増加指数ΔＳＢをＡｒガスｉｏｏ＊のシールド
ガスを使った場合を基準として示す。また第１１！はＡ
ｒガス１００％のシールドガスとＡｒガスにＣＯ，ガス
を混入率５．１チで混入したシールドガスとを使った場
合のビードの断面マクロの比較例を示す。
第 １ 表
第２図に示すようにＡｒガスにＣＯ，ガスを混入 。
することにより、アークエネルギ増加指数ΔＥ及び溶融
断面積増加指数ΔＢＢが増加し、ＣＯ，ガスの混入率が
約０．５慢からその効果が顕著になり、混入率が５４付
近で溶融断面積増加指数ΔＳＢが極大点を持ち、第１Ｐ
に示すようにビード断面積がＡｒガス１００優の場合の
５．８−に対し１０．６−となる。
断面積増加指数ΔＢＢが増加し、ＣＯ，ガスの混入率が
約０．５慢からその効果が顕著になり、混入率が５４付
近で溶融断面積増加指数ΔＳＢが極大点を持ち、第１Ｐ
に示すようにビード断面積がＡｒガス１００優の場合の
５．８−に対し１０．６−となる。
またＣＯ，ガスの混入率が約ｉｏ＊から２０俤の範囲に
おいてアークエネルギ増加指数ΔＥ、溶融断面積増加指
数ΔｓＢはともに飽和の頌向が見られ、２０ｔ４を越え
てＣＯ，ガスを混入しても高能率化は期待できないと考
えられる。ま九、Ａｒガス８０俤とＣＯ，ガス２０俤の
混合ガスはＭＡＧ洛接用のシールドガスとして一般に広
く販売されており、非常に入手しやすいことから、経済
効果とともに、その利用価値は大きい。さらに、ＣＱ、
ガスの混入率が高まるにつれて電極の損傷も増すため、
ＣＯ。
おいてアークエネルギ増加指数ΔＥ、溶融断面積増加指
数ΔｓＢはともに飽和の頌向が見られ、２０ｔ４を越え
てＣＯ，ガスを混入しても高能率化は期待できないと考
えられる。ま九、Ａｒガス８０俤とＣＯ，ガス２０俤の
混合ガスはＭＡＧ洛接用のシールドガスとして一般に広
く販売されており、非常に入手しやすいことから、経済
効果とともに、その利用価値は大きい。さらに、ＣＱ、
ガスの混入率が高まるにつれて電極の損傷も増すため、
ＣＯ。
ガスの混入率は最大２０慢程度が妥当である。
上記したようにＣＯ，ガスをＡｒガスに０．５〜２０チ
混入すればアークエネルギの増加、アーク圧力の低下が
起り、溶融効率の増大、溶接の高速化が容易に達成され
る。フィラーワイヤが供給される場合においては、アー
クエネルギの増大によシワイヤ送給量を増すことも可能
である。
混入すればアークエネルギの増加、アーク圧力の低下が
起り、溶融効率の増大、溶接の高速化が容易に達成され
る。フィラーワイヤが供給される場合においては、アー
クエネルギの増大によシワイヤ送給量を増すことも可能
である。
また、ＣＯ，ガスは一般の鋼材に対して、炭酸ガスアー
ク溶接として広く用いられていることからもわかるよう
にシールド効果が大であり、溶接部に対して性能劣化も
生じない。
ク溶接として広く用いられていることからもわかるよう
にシールド効果が大であり、溶接部に対して性能劣化も
生じない。
さらにＣＯ，ガスの価格はＨ・ガスに比べて現状で約１
／９の低価格であり、かつ容易に入手できる利点をも有
する。
／９の低価格であり、かつ容易に入手できる利点をも有
する。
この発明は以上説明したように、非消耗電極式溶接法に
おいて、安価で溶接部に悪影響を及ぼさないＣＯ，ガス
をＡｒガスに混入した混合ガスをシールドガスとして用
いることによプ、溶接アークのエネルギ増大とアーク力
の低下を図ることが出来るので、高溶接電流を用いるこ
ともなく、設備投資額も少なく、かつ電極先端を特別の
形状に加工しなくとも、溶接の高速化と高溶層量化が図
られ、容易に溶接の高能率化を達成することができる効
果を有する。
おいて、安価で溶接部に悪影響を及ぼさないＣＯ，ガス
をＡｒガスに混入した混合ガスをシールドガスとして用
いることによプ、溶接アークのエネルギ増大とアーク力
の低下を図ることが出来るので、高溶接電流を用いるこ
ともなく、設備投資額も少なく、かつ電極先端を特別の
形状に加工しなくとも、溶接の高速化と高溶層量化が図
られ、容易に溶接の高能率化を達成することができる効
果を有する。
第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図はＣＯ
，ガス混入率に対するアークエネルギ増加指数△Ｅと溶
融断面積増加指数ΔＳＢの特性図、第６図はＴＩＧ溶接
における溶接速度と溶接電流をパラメータとして示した
ノ・ンビンク域の分布図、第４図はＨ・＋ＨｔガスをＡ
ｒガスに混入したときのシールドガス組成に対する増融
断面積Ｓ Ｂ ＋アークエネルギ増加率ΔＥ、溶融断面
積増加率ΔＳ、溶込み深さＤ及びビード幅Ｗの特性図、
＠５図はアーク中心距離に対するアーク力の分布図、第
６図は先端形状を中空にしたタングステン電極の斜視図
、第７図（ａ）、 （ｂ）は先端形状がくさび形のタン
グステン電極を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図
である。 １・・・非消耗電極、２・・・ガスノズル、６・・・溶
接アーク、７・・・シールドガス。
，ガス混入率に対するアークエネルギ増加指数△Ｅと溶
融断面積増加指数ΔＳＢの特性図、第６図はＴＩＧ溶接
における溶接速度と溶接電流をパラメータとして示した
ノ・ンビンク域の分布図、第４図はＨ・＋ＨｔガスをＡ
ｒガスに混入したときのシールドガス組成に対する増融
断面積Ｓ Ｂ ＋アークエネルギ増加率ΔＥ、溶融断面
積増加率ΔＳ、溶込み深さＤ及びビード幅Ｗの特性図、
＠５図はアーク中心距離に対するアーク力の分布図、第
６図は先端形状を中空にしたタングステン電極の斜視図
、第７図（ａ）、 （ｂ）は先端形状がくさび形のタン
グステン電極を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図
である。 １・・・非消耗電極、２・・・ガスノズル、６・・・溶
接アーク、７・・・シールドガス。
Claims (1)
- 非消耗電極と被溶接物との間に溶接アークを発生する非
消耗電極式溶接法において、ＣＯ＿２ガスをＡｒガスに
０．５〜２０％加えた混合ガスをシールドガスとして用
いることを特徴とする高能率溶接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12408685A JPS61283465A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | 高能率溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12408685A JPS61283465A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | 高能率溶接法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61283465A true JPS61283465A (ja) | 1986-12-13 |
Family
ID=14876579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12408685A Pending JPS61283465A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | 高能率溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61283465A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012017913A1 (ja) * | 2010-08-05 | 2012-02-09 | 大陽日酸株式会社 | 複合溶接方法及び複合溶接用の溶接トーチ |
| WO2013118865A1 (ja) * | 2012-02-08 | 2013-08-15 | 大陽日酸株式会社 | 複合溶接方法及び複合溶接用の溶接トーチ |
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|---|---|---|---|---|
| JPS51135851A (en) * | 1975-05-20 | 1976-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | Method of arc welding |
| JPS52140438A (en) * | 1976-05-19 | 1977-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | Welder |
| JPS53102239A (en) * | 1977-02-17 | 1978-09-06 | Mitsubishi Electric Corp | Welding method for ferritic stainless steel |
-
1985
- 1985-06-10 JP JP12408685A patent/JPS61283465A/ja active Pending
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| CN103118827A (zh) * | 2010-08-05 | 2013-05-22 | 大阳日酸株式会社 | 复合焊接方法及复合焊接用焊接吹管 |
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| JP2013158826A (ja) * | 2012-02-08 | 2013-08-19 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 複合溶接方法及び複合溶接用の溶接トーチ |
| US9925622B2 (en) | 2012-02-08 | 2018-03-27 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | Hybrid welding method and welding torch for hybrid welding |
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