JPS62220285A - 横向エレクトロガス溶接方法 - Google Patents

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、−パス−ランで溶接な光子する横向エレクト
ロガス溶接方法の改良に関する。

（従来の技術） 横向溶接方法の高能率な溶接方法の一つとして、特開昭
５４−２３０４９号公報で、狭開先横向自動溶接方法す
なわち、第４図、第５図に示す横向エレクトロガス溶接
方法が提案されている。第４図はその溶接方法を実施し
ている状況を示す斜視図であり、第５図はその前面側の
部分断面図である。

第４図において、■、２はそれぞれ上母材、下母材を示
し、工形又は工形に近いＶ形、し形開先を示している。

又、開先裏面には固定裏当材３、開先表面には７−ルド
ノズル付摺勘銅当金４を当接している。

なお、固定裏当材の代りに、摺動銅当金か裏面に用いら
れる場合もある。これらにより形成されている空間内に
、溶接ワイヤ５を偏平にしたチップ６を通して挿入し、
溶接ワイヤの先端部を下板開先面に対し、０〜５°の角
度、および母材裏面に対し、０〜１０００角度で狙い、
かつ、溶接ワイヤの先端部を板厚方向すなわち第４図に
おける矢印Ａの方向に揺動しながら、溶接金属７を形成
し、前記開先を一パス−ランで溶接を行なっている。

この時摺動銅当金４およびチップ６等を塔載した溶接用
台車（図示されていない）は、第５図に示すチップ６と
、溶融金属８の湯面９との間のチップ、湯面間距離Ｐの
変化を、溶接電流変化として検知し、Ｐを一定に保つよ
うに、台車速度が制御されながら自動走行している。

上記溶接方法は、−パス−ランで横向溶接を行うことが
できる高能率な溶接方法ではあるが、溶接条件によって
は、第６図に示す如く、溶融金属８の先行による溶接不
良、又は第７図に示す如（、上母材側の溶は込み不良１
０等が発生し易く、その溶接は必ずしも安定したもので
はない。特に溶接長が、３ｍを越える長尺の溶接に際し
ては、溶接長が長くなるに従い、その傾向は大である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者らは、上記問題点に鑑み、溶接条件を種々検討
した結果、上記問題点と溶接条件との間に関連性を見い
出した。よって本発明は溶接条件を規定することにより
、湯面先行や上母材側の溶込み不足がなく、長尺溶接で
も、常に安定した溶接が行える横向エレクトロガス溶接
方法を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは、上母材と下母材とを１形
、又は工形に近いＶ形、し形開先に形成し、開先裏面に
固定裏当材、又は摺動裏銅当金を当接し、かつ開先表面
に摺動銅当金を当接し、前記開先面および固定裏当材又
は摺動裏銅当金と、摺動銅当金とによって形成される空
間内に、溶接ワイヤを偏平したチップを通して挿入し、
溶接ワイヤの先端部を板厚方向に揺動し、台車走行か、
溶接電流を検知しながら自動制御走行する溶接用台車を
用い、前記開先を一パス−ランで溶接する横向エレクト
ロガス溶接方法において、直径１．５〜１．７Ｍのソリ
ッドワイヤを用い、上母材の板厚ＴＡ　（単位暉）、下
母材の板厚ＴＢ　（単位薗）に関連して、溶接速度Ｖ（
単位ａｒｅ／＝　）を下記の式を満足する下限値Ｖａ、
上限値ｖｂの間 Ｖａ　≦Ｖ≦ｖｂ になろようにワイヤ送給速度を調整し、かつ、該ワイヤ
送給速度Ｗ（単位ｍ／ｍ　）に対して、溶接電流工（単
位Ａ）を、下記の式を満足する下限値Ｉａ、上限値Ｉｂ
の間 Ｉａ≦１≦１ｂ ここで　　Ｉａ　＝　２０Ｗ＋１５０ Ｉｂ＝２０Ｗ＋２００ になるように溶接電流を設定し、かつ、該溶接電流■（
単位ｍ／ｍｉｎ）に対して、浴接電流Ｉ（単位Ｖ）を、
下記の式を満足する下限値Ｉａ、上限値Ｅｂの間Ｉａ≦
Ｉ≦Ｉｂ ここで　　Ｅａ＝１．１４７Ｉ　　　−１Ｅｂ、＝１．
１４７Ｉ　　＋１ になるように溶接電流Ｉを設定しておこなうことを特徴
とする横向エレクトロガス溶接方法にある。

（作用） 第４図に示す状態で、板厚ＴＡ　＋　ＴＢ、開先間隙量
Ｇを種々変化させて、溶接条件に対して、良好な溶接結
果を得る状態、溶融金属の先行により、溶接不良がおこ
る状態、及び上母材側に溶は込み不良が起こる状態との
、それぞれの関連性を、３ｍ〜５ｍの溶接長さの試験体
を用い調べた。

その結果、溶接速度■と板厚ＴＡ　十ＴＢとの間に、あ
る相関関係を見い出した。その関係を第１図に示す。

第１図において、曲線ａとｂの間にあるＡ範囲は、適正
領域を示し、これら曲線ａ、ｂに対応する溶接速度Ｖａ
　、　Ｖｂ　（単位−／順）と板厚ＴＡ＋ＴＢ（単位ｗ
）との関係は図より次式のように求められる。

Ｖａ　＝　３２０　　　　　　−１５　−−（１）ＴＡ
＋ＴＢ Ｖｂ　＝　３２０　＝　　＋　１　　　・・・・・・・
・（２）ＴＡ＋ＴＢ 従って適正溶接速度は Ｖａ≦Ｖ≦ｖｂ　　　　　　　・・・・・・・・・（３
）の関係を有する。

なおり、Ｃは不適正領域を示し、Ｂは溶融金属の先行に
より、溶接不良を生ずる範囲、Ｃは上母材側に溶は込み
不良を生ずる範囲である。

このことにより安定した溶接を行うためには、板厚ＴＡ
＋ＴＢが決まれば、上記（１）〜（３）式を守るように
、溶接速度を調整すればよいわけである。

ところで、本溶接法では、第４図におい℃説明した如く
、−パス−ランの溶接方法であり、開先内に溶接金属を
鋳込む形式の溶接方法であるために、開先断面積及び余
盛断面積の和が決まれば、溶接速度は、開先内に送り込
まれるワイヤの単位時間当りの送り量、つまりワイヤ送
坩速度によって決定される。

よって開先幅が変動して、開先断面積及び余盛断面積が
、種々変動する現場溶接において、溶接速度を調節する
ということは、間接的にワイヤ送給速度を調節すること
になる。

ここでＴＡ　＋　’ｒＢの上限は５０ｆｉである。それ
以上になると溶は込み不良の発生が多くなる。又、下限
は２８間である。それ以下になるとアンダーカットの発
生があり、多大の手直しを要する。又ＴＡ　　ＴＢの絶
対値は６咽以下に抑える必要があり、それ以上では板厚
違いの段差が大きく、健全な溶接を行えない。

又上記結果を、ワイヤ径１．２団〜２．０−のソリッド
ワイヤ、フランクス入すワイヤにおいて％んだわけであ
るが、長尺浴接には、ワイヤ径１．５〜１．７關のソリ
ッドワイヤが適していた。フラックス入りワイヤでは、
スパッタ状のスラグの発生が多く、第４図に示すチップ
６に多量のスパッタ状スラグが付着し、浴接途中で落と
すことができないので、長尺溶接には不適であった。

又ワイヤ直径１．５喘未溝のソリッドワイヤは、ワイヤ
が軟か（、送給途中での座屈回数が多く、又ワイヤの直
進性が、ワイヤ直径１．５〜１．７酎のワイヤに比べて
悪いので、アーク狙い位置のコントロールが難しい。

又、ワイヤ直径１．７−を超えるソリッドワイヤは、ワ
イヤの直進性は良いが、ワイヤが硬くチップの磨耗が激
しいので、チップの穴径が広がり、アーク狙い位置が狂
い易い。以上の理由により、３ｍ以上の長尺溶接には、
スパッタの発生の少ないワイヤ直径１．５〜１．７鴫の
ソリッドワイヤが適する。

又横同エレクトロガス溶接を行なう場合、第５図におけ
るワイヤ突出し長さＰを、３０ｆｌ〜６０６の適正範囲
にすることにより、アーク狙い位置を適正な位置に保持
し易い。上記状態を維持する為のワイヤ直径１．５〜１
．７８のソリッドワイヤにおけるワイヤ送給速度Ｗ（単
位ｍ／ｍ）と、溶接電流工（単位Ａ）との関係を、第２
図に示す。

直線ａ、ｂによってはさまれた適正領域Ａか、ワイヤ突
き出し長さが３０ｄ〜６０ｆｉに保たれる関係にある。

これら直線ａ、ｂに対応する溶接電流Ｉａ、Ｉｂ　（単
位Ａ）と、ワイヤ送給速度Ｗ（単位ｍ、／”　）との関
係は、図より次式のように求められる。

Ｉａ　＝　２０Ｗ＋　１６０ Ｉｂ　＝　２０Ｗ＋２００ 従って適正溶接電圧工は、Ｉａ≦Ｉ≦Ｉｂの関係を有す
る。不適正領域Ｂにおいては、ワイヤ送給速度Ｗに対し
て、溶接電流工が過大であり、ワイヤ突き出し長さが短
くなって、チップを損傷する恐れがあり、又不適正領域
Ｃにおいては、ワイヤ送給速度Ｗに対して、溶接電流工
が過小であり、ワイヤ突き出し長さが長くなって、ワイ
ヤ先端を溶融プールの適正位置に、正確に指向させるこ
とが回灯となり、その為にアーク不安定を生じ易い。

又ワイヤ直径１．５〜１．７１＋Ｉｍのソリッドワイヤ
における使用電流値の下限は、３３０Ａである。これ以
下ではアークの移行状態が悪く、スパッタを発生し易い
。又上限値は４５０Ａである。これ以上でもやはリスバ
ッタを発生し易く、該スパッタがチップに堆積するので
、長尺浴接には不適である。

さらに、溶接電流工（単位Ａ）と溶接電流Ｉ（単位■）
の間には、横向エレクトロガス溶接のために適した関係
が存在する。その関係を第３図に示す。曲線ａ、ｂに狭
まれた領域Ａが適正領域である。これら曲線ａ、ｂに対
応する溶接電流Ｉａ、Ｅｂ（単位Ｖ）と、溶接電流工（
単位Ａ）との関係は、図より次式のように求められる。

Ｅａ　＝　１．１４７　ｌ０５５−１ Ｅｂ　＝　１．１４７　Ｉ　　　＋１ 従って適正溶接電流Ｉは、Ｉａ≦Ｉ≦Ｉｂなる関係を有
する。この時の溶接電流Ｉはチップ−母材間の電圧を示
す。

領域Ｂにおいては、溶接電流工に対して溶接電流Ｉが過
大であり、よってアークの広がりか過大で、第６図に示
す溶融金属の先行を引き起こし、溶接不良となる。又、
不適正領域Ｃにおいては、溶接電流工に対して、溶接電
流Ｉが過小であり、よってアークの広がりが過小で、第
７図に示す上母材側に溶は込み不良のある靜接結果を生
じる。

シールドガスとしては、安・１１ｉＩｉである理由によ
り、Ｃｏ２ガス又は場面温度を上げ溶は込みを良（する
ことから、Ｃ０２と０２の混合ガスを用いればよい。

（実施例） ここで実施した条件を下記に示す。

鋼　　種：５Ｍ−４１Ｂ 板厚　　：　ｌ　４ｘ　〜２５１１Ｄ１１開先形状：工
型 開先間隙Ｇ：８問〜１６ｆｆ０Ｉ！ シールドガス流量：３０ｔ／ｍ 極　　性：直流逆極性 アークの揺動巾：下母材板厚’ｐＢ　　４＋門アークの
揺動回数：４０回〜１００回／＃Ｉ１１他の条件は第１
表に記載した。

第１表から明らかなように、本発明による溶接条件実験
ｉｉｈ　ｌ〜１２で行えば、いずれも、湯面先行と上母
材側の溶は込み不良はな（、長尺溶接に適し、健全な継
手が得られたが、比較例のＡ１３〜１６は、板厚と溶接
速度との関係が、Ａ　Ｉ　７〜２２はワイヤの種類又は
ワイヤ直径が、／Ｍ２３．２４はワイヤ送給速度と連接
電流との関係が、さらに扁２５．２６は溶接電流と溶接
電圧との関係が、それぞれ本発明の条件からはずれてい
るために満足な継手か得られなかった。

第１表に、湯面先行の有無、上母材側の溶は込み不足、
長尺溶接における適正度等の溶接結果の判定等を示した
が、判定に横線を引いているものは、それ゛より上位の
判定が×であったために、判定しなかったものである。

つまり長尺溶接における適正度の判定に、横線を引いて
いるものは、上母材側に溶は込み不足があるか、又は湯
面先行が有り、溶接が安定してできなかったものであり
、上母材側の溶は込み不足の判定に横線があるものは、
湯面先行が有り、溶接が安定してできず、上母材側の溶
は込み不足の有無の判定まで至らなかったものである。

（発明の効果） 以上説明した如く、溶接条件を適正に設定した本発明溶
接法は、安定した高能率な横向溶接を提供することがで
き、その工業的価値は極めて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の板厚と溶接速度との関係を示す線図、
第２図は本発明のワイヤ直径１，５〜１．７１のソリッ
ドワイヤ使用時におけるワイヤ送給速度と浴接電流の関
係を示す線図、第３図は本発明の溶接電流と溶接電圧の
関係を示す線図、第４図は横向エレクトロガス溶接方法
の実施状況を表わす斜視図、第５図は第４図における正
面部分断面図、第６図は溶接不良状態を示す斜視図、第
７図は溶接欠陥を示す溶接縁に直角な断面図である。 １：上母材　　　　　　２：下母材 ３：固定裏当材　　　　４：摺動銅当金５：溶接ワイヤ
　　　　６：チツブ ７：溶接金属　　　　　８：浴融金属 ｑ：溢面　　　　　　　１０：溶け：１７．．み不向Ｔ
Ａ：上母材の板厚　　　ＴＢ：下母材の板厚Ｇ　：開先
間隙量　　　　Ｐ　：ワイヤ突き出し長さ代理人　弁理
士　茶野木　立　夫 版厚ＴＡ　＋　Ｔ８　（ｒｎｍ） 第２因 ワイヤ送到り牙７ｊｔ　Ｗ　（ｍｌｎ；ｎ）第３図 溶拝電汎工（Ａｌ 手続補正書（自発） γ 昭和６１年各月２２日 昭和６１年特許願第６０４９６号 ２、発明の名称 横向エレクトロガス溶接方法 ３、補正をする者 事件との、関係　特許出願人 住所　東京都千代田区大手町二丁目６番３号名称（６６
５）新日本製鐵株式会社 代表者　武　　１）　　豊 （外１名） ４、代理人 住所　東京都中央区日本橋３丁目３番３号図面（第４図
）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　上母材と下母材とをＩ形、又はＩ形に近いＶ形、レ形
   開先に形成し、開先裏面に固定裏当材、又は摺動裏銅当
   金を当接し、かつ開先表面に摺動銅当金を当接し、前記
   開先面および固定裏当材又は摺動裏銅当金と、摺動銅当
   金とによつて形成される空間内に、溶接ワイヤを偏平し
   たチップを通して挿入し、溶接ワイヤの先端部を板厚方
   向に揺動し、台車走行が、溶接電流を検知することによ
   り、自動制御走行する溶接用台車を用い、前記開先を一
   パス一ランで溶接する横向エレクトロガス溶接方法にお
   いて、直径１．５〜１．７ｍｍのソリッドワイヤを用い
   、上母材の板厚Ｔ＿Ａ（単位ｍｍ）、下母材の板厚Ｔ＿
   Ｂ（単位ｍｍ）に関連して、溶接速度Ｖ（単位ｃｍ／ｍ
   ｉｎ）を、下記の式を満足する下限値Ｖａ、上限値Ｖｂ
   の間、Ｖａ≦Ｖ≦Ｖｂ ここで Ｖａ＝３２０［１／（Ｔ＿Ａ＋Ｔ＿Ｂ）］−１．５Ｖｂ
   ＝３２０［１／（Ｔ＿Ａ＋Ｔ＿Ｂ）］＋１．０になるよ
   うにワイヤ送給速度を調整し、かつ該ワイヤ送給速度Ｗ
   （単位ｍ／ｍｉｎ）に対して、溶接電流Ｉ（単位Ａ）を
   、下記の式を満足する下限値Ｉａ、上限値Ｉｂの間 Ｉａ≦Ｉ≦Ｉｂ ここでＩａ＝２０Ｗ＋１６０ Ｉｂ＝２０Ｗ＋２００ になるように溶接電流を設定し、かつ、該溶接電流Ｉ（
   単位Ａ）に対して、溶接電圧Ｅ（単位Ｖ）を、下記の式
   を満足する下限値Ｅａ、上限値Ｅｂの間Ｅａ≦Ｅ≦Ｅｂ ここでＥａ＝１．１４７Ｉ＾０＾．＾５＾５−１Ｅｂ＝
   １．１４７Ｉ＾０＾．＾５＾５＋１ になるように、溶接電圧Ｅを設定しておこなうことを特
   徴とする横向エレクトロガス溶接方法。