JPS6178573A - Tig溶接方法 - Google Patents

Tig溶接方法

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JPS6178573A
JPS6178573A JP19917384A JP19917384A JPS6178573A JP S6178573 A JPS6178573 A JP S6178573A JP 19917384 A JP19917384 A JP 19917384A JP 19917384 A JP19917384 A JP 19917384A JP S6178573 A JPS6178573 A JP S6178573A
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JP
Japan
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current
welding
frequency
value
filler wire
Prior art date
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Pending
Application number
JP19917384A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Nagai
永井 保広
Akira Nakano
彰 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6178573A publication Critical patent/JPS6178573A/ja
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Classifications

    • 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
    • B23K9/167Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はフィラーワイヤに脈流電流を供給しながら溶接
を行なうTIGfI接方法であって、溶接金属中に生ず
る欠陥、殊にブローホールを解消することのできる溶接
方法に関するものである。
[従来の技術] TIG#接法は、原子力設備や極低温タンク等をはじめ
とする種々の重要部材に用いられる高級鋼や特殊鋼の溶
接に広く利用されており、これらの場合溶接部には高度
の性能が要求されるが、TIG溶接においてはしばしば
ブローホール欠陥が発生するという問題がある。このブ
ローホールの発生原因として、■アーク直下の活性域で
溶接金属中に溶解したガスは溶融金属の冷却凝固に伴っ
て溶解度が減少し放出されるが、このガスの一部が溶融
金属中から浮上・逸散しきれないで溶接金属中に残存し
、或は■溶接冶金反応で溶融金属中に生成したカスが溶
接蛍属中にとり残される等が挙げられる。殊に横向姿勢
では継手形状も悪影響を及ぼして溶融金属からのガスの
浮上・逸散が阻害され、又TIGII接では溶融プール
の形成が静的であり、しかも溶接入熱が比較的小さく溶
融プールの冷却が速いこと等も相加的或は相剰的に作用
してブローホール欠陥が発生し易くなるものと考えられ
る。
[発明が解決しようとする問題点] そこで溶融金属中のカスの逸散を促進しブローホール欠
陥を無くす方法として、溶融金属の温度を高める方法(
具体的には溶接入熱量の増大、フィラーワイヤ送給振の
低減、フィラーワイヤの予熱″t?)、又は溶融プール
を揺動・攪拌する方法(具体的には溶接時における溶融
プールの&i磁気的は機械的揺動等)が一部で実施され
ているが。
夫々次の様な難点がある。即ち溶接金属の温度を1☆;
める方法では、同時に溶融金属の表面張力が低下して溶
融金属の保持力が低下する為、溶接中に電流れが生じた
りアンダーカットが発生し或はビートかたれる等の問題
が起こり、又フィラーワイヤの送給穢を低減すると溶接
能率が大幅に低下するという問題がある。更に溶融金属
を機械的に揺動させる方法を採用すると、安定したアー
クが得られずアーク雰囲気やアーク直下の活性域に新た
なガスが侵入する機会が増加する為、かえってブローホ
ールが発生し易くなることもある。一方溶融金属を磁気
的に揺動させる為には、電極部に磁場を形成するための
磁気コイルを設けなければならず、しかも十分な揺動力
を与えるためには強力な磁場を形成する必要があるので
高電流を流さなければならず、電極部分が嵩高くなって
操作性が低下する他消費電力も増大する。
この様なことからフィラーワイヤに供給する電流を脈流
f流に替えて、脈流電流の特性によって溶融プールを攪
拌し、溶融プール内に残存したガスを強制的に浮上・逸
散する方法が考えられている。ところで上記脈流電流は
所謂パルス電流とも称され電流の間欠的「高」・「低」
に伴う攪拌効果を狙うものであるが、パルス発振周波数
並びに波高値等の条件によって溶融プールに与える影響
力が変るので、単に脈流電流を与えたからといって常に
好ましい攪拌効果が得られるとは限らず、逆に脈流Tr
Lmの如何によっては攪拌不良やアーク逃げによるブロ
ーホールの発生を引き起こす場合もある。
本発明者等はこの様な事情に着目し、TfG溶接部のブ
ローホール欠陥を格別の障害を伴うことなく確実に防止
することのできる技術を確立しようとして種々研究を重
ねた。
[問題点を解決するための手段] 即ち上記問題点を解決した本発明とは、フィラーワイヤ
に脈流電流を流しながらTIG溶接を行なう方法におい
て、上記脈流電流を。
周波数(f)         L 〜150Hz高電
流側電流値(IP)    ≦200 Amp低?Ct
(Ilt流(Ia(II )    ≧l OAmp波
高値(W)=IP、−1.3to〜1501sp波高値
(W)7周波数(f)  0.5〜l0IIsp−se
cの条件で供給しながら溶接することを要旨とするもの
である。
[作用] フィラーワイヤに脈流電流を供給すると、高電流側の電
流と低電流側の電流が一定の周期(周波数Hz)をもっ
て流れるので、溶融プール内へ供給されたフィラーワイ
ヤから受ける電磁誘導も上記一定周期に応じて変化する
。即ちこの電磁誘導の変化が直接溶融プールに作用して
その結果溶融プールの攪拌が行なわれ、溶融プール内に
残存しているガスを溶融プール外へ逸散し、ブローホー
ルの発生を可及的に防止する。
[実施例] 以下実施例に基づいて本発明のTIG溶接法を説明する
。脈流電流を流すに当たっては、パルスの周波数Hz及
び高電流側電流値工、と低電fit側′7M、流値IB
を設定すると共に、高電流側電流値IP と低電流側電
流値in の差として求められる波高値W (W= I
p −IB )を規制する必要がある。第1図は上記周
波数Hzと波高値Wとの関係によって発生するブローホ
ール数を実験的に得たものを示したグラフで、周波数H
zをX軸2発生ブローホール数をY軸、波高値WをZ軸
にとっている。そして各条件で発生したブローホール数
を座標上に示している。
即ち周波数HzをIHz未満として溶接すると、1周波
時間が大きくなるためパルス電流による効果が少なくな
る。これは高電流側電流値IPの流れる時間と低電流側
電流値IBの流れる時間間隔が長くなるので、単なる直
流電流による静止状iミ、か高電流側と低電流側との間
でゆっくり往復して繰返されるだけとなるからであり、
溶融プールの攪拌はほとんど行なわれず、ブローホール
の発生か見られる。また逆に周波数Hzが150Hzを
超えると、パルス′rtLI&の切り換えが早くなり過
ぎて高電流側電流値IPと低電流O1電流値111が平
均化され、直流電流を供給した場合とあまり変らなくな
り溶融プールの攪拌はほとんど行なわれな0.20時(
Hz<l 、Hz>150)は波高値Wを大きくしても
小さくしても溶融プールに対する攪拌効果はあまりなく
、ブローホールの発生防止には寄与しない、従って周波
数Hzが1〜150Hzの間であれば溶融プールの攪拌
が得られ後述する波高値の範囲内においてブローホール
の発生を抑えることができる。
一方フィラーワイヤに供給する電流値が高くなり且つT
工Gトーチ側の電流値よりも高くなると、フィラーワイ
ヤ側の無負荷電圧が高くなり、溶融プールからフィラー
ワイヤの先端が外れた場合にフィーワイヤと溶融プール
の間にアークが発生するので、溶接が不安定となりスパ
ッタが多発し、溶接性を損なうことがある。こうしたこ
とから脈流電流としたときにもアークか発生しない程度
に電流値を抑える必要がある。この様に高電流側TL電
流値1があまり高くなると溶接欠陥を引き起こす原因と
なり、特に低周波数領域でのブローホールの欠陥が顕著
となっている。また低電流側?Ii yi値■11が前
述した周波数域(1〜150Hz)において10Amp
を下回る様な場合にはパルス電流によるアーク偏向の角
度変化が少なくなるので、溶融プールに十分な揺動を受
けることができない、従ってブローホールの逸散を確実
に行なわせるためには低電流側電流値IB を10Am
p以上とする必要がある。
フィラーワイヤとアークとの関係は第2図に示す様に、
脈流電流の高電流側電流値IPにおける電極lと母材の
間に生じるアーク4Ipと、低電流側電流値IBにおけ
る電極1と母材の間に生じるアーク4I、のなす角度を
θとした場合、波高値Wが小さいほどアーク柱4の振れ
る角度θが小さくなり、逆に波高値Wが大きくなる為、
フィラーワイヤ2とアーク柱4の間隙が大きくなる。
特に波高値Wが大きくなると7−り柱4がフィラーワイ
ヤ2の先端から離れるので、アーク熱によるフィラーワ
イヤ2の溶融が行なわれなくなる。その結果未溶融状態
のフィラーワイヤ2が溶融プール3(第3図)の底部3
aを突くので溶接欠陥の原因となる。この様なことから
波高値Wが150Amp以下となる様に設定すれば、フ
ィラーワイヤの溶融が確実に行なわれるので、例えばフ
ィラーワイヤの送給を脈流電流の周波数Hzと回期させ
たり或はフィラーワイヤの送給速度を遅くするなどの手
段によってフィラーワイヤの溶融時間をわざわざ稼ぐよ
うな必要もない様になる。
逆に波高(tiWが小さい場合には、フィラーワイヤか
ら供給される脈流電流自身の高低差が少ないことになる
ので単一直流TLtR,を供給したのとあまり変りなく
、溶融プールを十分)92注することはできない、特に
波高値Wが小さく且つ周波数Hzが高い領域での溶接条
件ではブローホールの防止は極めて困難である。従って
波高値Wは少なくとも101spより高いことが望まれ
る。
以上の様にブローホールの発生が認められない領域は、
低周波側では波高値Wの小さい部分であり、また高周波
側では波高値Wの高い部分であり、これらの領域ではブ
ローホールの発生が少なくなっている。この様に脈流電
流の周波数Hzと波高値Wの間には耐ブローホール性に
対しての最適正域が存在していることが分かる。
この最適正域を波高値Wと周波aHzの比で示すと、第
4図に示す様になる。即ち波高値W:10〜150Am
pの領域において、低周波側の境界線はlog W”l
og f + log 10・・・・・・■、また高周
波側の領界線はIagW=log llog 2・・・
・・・■で示される。
従って0式から、 log W−1og f = log 1101o W
/f= lag 10 W/f=io     ・・・・・・■・29式から log W  −1og  r  =−1og 21o
g W/f−−1og 2 讐#=  0.5    ・・・・・・を少・ル、■式
から 0.5≦W/f≧10 トナリ、波高値W/M波af ハ0.5〜10  Am
p#Sacが好ましい領域工となる。即ち第4図に示す
様に波高値Wが150 Ampより大きい領域Aではア
ークの逃げがあり、また波高値Wが150^mpより小
さくても上記■式よりも上側領域Bでは十分な攪拌が得
られない、更に波高値Wが10^mpより小さい領域C
では定電流と同じになってパルス効果がなくなり、また
波高値Wが10Ampより大きくても丑記■式より下側
の領域りでは電流がV均化する為十分な攪拌が得られな
い、この様に脈流電流の最適領域はA〜°Dに囲まれた
工となり、最適領域工を得る脈流電流の条件は前述の通
りとなる。
実験例 上記条件の脈流電流によって、第5図に示す溶接試験片
を利用して横向溶接した。
試験片  50kg/腸層級高強力鋼 ■パス溶接後、X線透過試験によりブローホールを観察
した(表中、フィラーワイヤの電流値は脈流電流供給時
は平均電流を示す)、実験結果を第2表に示す。
第2表 注1 表中の散値はブローホール@ (O,S騙以下の
微小欠陥を含む)を示す。
注2:溶接長300龍 以上の様に溶融プールに適正な揺動・攪拌を与えること
で、溶融金属中で過飽和となったガスの外部放出が促進
され、ブローホールの発生が抑制される。殊に横向溶接
では溶接部の上方側母材がカスの外部放出を困難とする
が、上記攪拌効果が得られるので、溶接姿勢に関係なく
、好ましい溶接状態が得られブローホールの発生は殆ん
ど皆無となる。
[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されているので、脈流電流によ
る攪拌効果が極めて良好で、溶融プール内のガスの逸散
・放出が確実に行なえる。従って溶融プール内でのブロ
ーホール発生を防出することができ、良好な溶接部を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るTIG溶接法に適用される脈流電
流とブローホールの発生状況を示すグラフ、第2図及び
第3図はTIG)−チ先端を小す説明図、第4図は波高
値と周波数との関係を示すグラフ、第5図は試験片を示
す説明図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 フィラーワイヤに脈流電流を流しながらTIG溶接を行
    なう方法において、上記脈流電流を、周波数(f)1〜
    150Hz 高電流側電流値(I_P)≦200Amp 低電流側電流値(I_B)≧10Amp 波高値(W)=I_P−I_B10〜150Amp波高
    値(W)/周波数(f)0.5〜10Amp・secの
    条件で供給しながら溶接することを特徴とするTIG溶
    接方法。
JP19917384A 1984-09-21 1984-09-21 Tig溶接方法 Pending JPS6178573A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6281271A (ja) * 1985-10-03 1987-04-14 Natl Res Inst For Metals 金属材料のパルステイグ溶接法
CN109483019A (zh) * 2018-12-03 2019-03-19 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种大气环境下1~3mm厚钛合金的非填丝自动脉冲氩弧焊工艺

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0510190B2 (ja) * 1985-10-03 1993-02-09 Kagaku Gijutsucho Kinzoku Zairyo Gijutsu Kenkyu Shocho
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