JPS6238765A - ア−ク偏向制御用電磁プロ−ブ - 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〕 この発明はアーク溶接におけるアークを偏向制御するた
めの電磁プローブに関する。

〔従来の技術〕

溶接構造物の大型化、使用される構造物材料（被溶接材
）の板厚の増大は、開先断面積、所要溶着量、溶接時間
等の増大をもたらすので、溶接部の開先を狭開先化して
所要溶着量を低減すると共に溶着速度を高めるためフィ
ラーワイヤを添加給ｔ！１１”１°０〜９゛“Ｑ”ｌ）
６°　　　　；この狭開先溶接方法による場合は、上記
した利　　　　　　）点が得られるが、開先側面に融合
不良が発生しゃすく溶接品質０（氏子を招く２云う問題
”“あ６″″″！、この融合不良を解消するため、開先
内でアークを開先側面へ偏向させるようにしている。

このアークを偏向制御する方法には、　　　　　　　　
　　　１′（１）溶接ワイヤに、波状、捻転成いは撚り
合せ等の　　　　　　１曲げぐせをつけ、アークの硬直
性によって開先側　　　　　　１面にアークを向ける、
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）（２）溶接
トーチを機械的に振動させる、（３）パルス電流を利用
してアークを拡巾する、（４）アークに電磁力を作用さ
せて該アークを偏向制御する、 などの方法があるが、本発明は上記（４）の電磁力を作
用させる狭開先溶接方法においてフィラーワイヤを併送
する技術分野に関し、その従来例を第４図に示す。

第４図において、１は溶接電源、２は溶接電極、３は被
溶接材、４は溶接金属、５フイラーワイヤ、６はフィラ
ーワイヤ用ガイド体、７はフィラーワイヤ給送ロール、
８は電磁プローブ、９は励磁コイル、１０は励磁電源、
１１はフィラーワイヤ予熱用電源である。

この構成においは、溶接電源１から溶接電極２に溶接電
流を給電して、該溶接電極２と被溶接材３とのアーク１
２を生ぜしめるとともに該アーク１２と溶融プール１３
に向けてフィラーワイヤ５を給送する。同時に、励磁“
電＃１１０により励磁コイル８を付勢して磁界を発生さ
せる。電磁プローブ８は発生する磁界がアークに最適に
作用するようアーク近接位置に配置されているので、該
磁界とアークとによる電磁力によりアークの向きが開先
側面に向けて偏向される。

このように、従来の装置では、溶接方向に対してその一
方側から溶着速度向上を目的とするフィラーワイヤ５を
アーク１２もしくは熔融プール１３に向けて給送し、反
対側にアークの偏向制御を目的とする電磁プローブ８を
設けているので、開先内部に対する視野が溶接方向両側
からほぼ遮られた状態となり、アーク状態を監視しにく
いという問題がある。

また、電磁プローブ８が発生する磁界は、アーク外の近
接位置から空間を隔てて該アークに作用させるので、特
に、被溶接材３が磁性体である場合には、これに吸収さ
れる部分が大きく、上記従来装置の実用上の適用範囲は
非磁性体の場合に制限され、また、この場合にも、溶接
部の開先深度が大きい場合には到達する磁界強度が弱ま
り、開先の深さが浅い場合や表層部に制限されるという
問題があった。以下、これについて本発明者が行つた第
５図ｔａ＋及び（ｂｌに示す実験結果により説明する。

第６図は、上記本発明者の実験において用いた電磁プロ
ーブ８の溶接電極２、アーク１２に対する相対位置関係
を示すしたもので、Ｌｘは溶接電極２の中心から電磁プ
ローブ８先端までの水平距離、Ｌｙは被溶接材３の表面
（ｆ４接面）と電磁プローブ８先端までの垂直距離、Ｌ
ａはアーク１２（７）７−１巾、Ｌａｙは垂直距離Ｌｙ
おけるアーク中を示す。

第５図（ａｌは電磁プローブ８がアーク１２及び被溶接
材３に対して磁気抵抗となる空間を隔てて配置されてい
る場合の磁界強度（Ｑａｕｓｓ）と距離Ｌ　ｘ　−、Ｌ
　ｙの関係の測定結果を示したものであり、第５図＜ｂ
＞は、開先深度１００ｍｍ、巾１２ｍｍの開先内に電磁
プローブ８を深さ４Ｑｍｍまで挿入したときの磁界強度
（Ｇａｕｓｓ）と距離Ｌａ、Ｌｙの関係を、被溶接材が
非磁性体（ＳＵＳ３０４）の場合Ａと磁性体（ＳＳ４１
）Ｂの場合について測定した結果を示したものである。

なお、両図において、■は電磁力によるアーク制御可能
域、■はアーク制御不能域を示す。

この測定結果から、アーク１２に作用する電磁力は、電
磁プローブ８に対する距離Ｌｘ、Ｌｙが大きくなるに伴
い急減し、磁性体材の場合には開先内での磁界強度の減
衰が顕著であることが理解される。しかし、磁性体材の
場合、距離Ｌｘ＝Ｌ３’＝１０ｍｍではアーク制御不能
であるが、Ｌｘ＝Ｌｙ＝５ｍｍの点では制御可能となっ
ている。

以上のことから、電磁プローブ８をアーク１２に可能な
限り、理想的には、アークにほぼ接触する位置まで近付
ければ被溶接材が磁性体材の場合でもアークを偏向制御
可能であることがわかるが、このようにすると、電磁プ
ローブ８の先端が高温にさらされることにより磁力が低
下もしくは消滅する現象が起こり、アークの偏向制御が
できなくなる他、電磁プローブ８の先端が溶融損傷し、
溶融したプローブが溶融金属中に混入して溶接継手の品
質低下を招くという問題が発生する。

この他、アークに作用する電磁力を大きくする方法とし
ては、電磁プローブ８の励磁アンペアターンを増加させ
る方法があるが、これは、励磁電源或いは電磁プローブ
の大型化を招き、操作面及び許容スペースの面から実用
上好ましくない。

〔発明の目的〕

この発明は上記した従来の問題を解消するためになされ
たもので、狭開先溶接方法の適用範囲を従来に比し大幅
に広げることができるアーク偏向制御用電磁プローブを
得ることを目的とする。

〔発明の構成〕

この発明は上記目的を達成するため、電磁プローブのプ
ローブ本体に、フィラーワイヤをガイドするためのガイ
ド孔を形成してフィラーワイヤを電磁プローブの一部と
して利用したものである。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、２０は電磁プローブであって第２図に
拡大して示すように、プローブ本体２１が従来の第４図
のフィラーワイヤガイド体６を束ね、フィラーワイヤ給
送用のガイド孔２２がプローブ本体１と同心に貫通形成
されている。

２３は励磁コイルであって、巻枠２４を介してプローブ
本体２１の上部に装着されており、その両端は励磁電源
１０の図示しない給電端子に接続される。２５はフィラ
ーワイヤ余熱用電源である。

なお、図において、第４図と同一符号は同一または相当
する構成要素を示す。

〔作用〕

こめ構成においは、溶接電源１から溶接電極２に溶接電
流を給電して、該溶接電極２と被溶接材３との間にアー
ク１２を生ぜしめるとともに該アークと熔融プール１３
に向けてフィラーワイヤ５を給送するが、このフィラー
ワイヤ５は電磁プローブ２０のガイド孔２２を通して給
送される。このため、励磁コイル２３に給電された励磁
電流によりフィラーワイヤ５に磁束が流れ、この磁束に
よる磁界がアーク１２に直接的に作用して該アーク１２
との間にこれを開先側面へ偏向する電磁力を生せしめる
。

このように、本実施例では、フィラーワイヤ５が電磁プ
ローブ２０の一部を構成し、プローブ本体２１はアーク
１２との間に所要の空間を隔てるが、磁束が流れるフィ
ラーワイヤ５はアーク１２に接触し、上記発生磁界は上
記空間を介してではなく直接的にアーク１２に作用する
ので、被溶接材３が磁性体であっても、該磁性体による
磁束の吸収が防止されるので、アーク１２に作用する磁
界の磁界強度は従来に比して十分に大きくなり、アーク
偏向力を得ることができる。また、開先深度が深い場合
にその内部まで十分な強度の磁界が作用するので、アー
クを偏向するに十分な電磁力を確保することができる。

更に、電磁プローブ本体、フィラーワイヤガイド体（ノ
ズル・チップ部材を磁性体で構成、少、な（とも一本の
フィラーワイヤは励磁コイルの同心円内を通過する構造
としフィラーワイヤに自体に対する磁束の流れを増大さ
せている。

また、フィラーワイヤ５の先端は溶融するが該フィラー
ワイヤ５は連続して供給されるので上記　　　　　　、
：え□、ヵ□アーウう。□９よ、あ、４、あ、　　　［
、アーク熱による磁界強度の低下・消失が防止される。

また、本実施例では、電磁プローブ２０がフイう一ヮ９
ヤ、。ヵ４１□ゎ、あえ、６ア。　　　１−プ８とガイ
ド体６とを一体化した構成となついるので、溶接電極２
に対して熔融金属側には従来のように電磁プローブ８を
配置する必要はな（、このためアークを含む溶接部対す
る視野が確保されるのでアーク状態の監視を十分に行う
ことかできる。

また、上記実施例においては、１本のガイド孔２２を設
けているが、アーク溶接が深度の浅い開先や表層部に対
して行われる場合は、ガイド孔を複数本としてアーク偏
向能力を高めることができる。その−例を第３図に示す
。

第３図において、２１１はプローブ本体であって、所定
間隔を隔てて平行して延びる２本の脚部２１２．２１３
を具える継鉄部２１４を有し該継鉄部２１４の上記脚部
２１２．２１３の脚端にそれぞれガイド孔を有するプロ
ーブ部２１５．２１６を一体に形成した形状を有してい
る。

この構成では、プローブ部２１５と２１６が発生する磁
界の極性がアーク１２に対して互いに逆向きとなるので
、該アーク１２に作用する偏向能力を高めることができ
る利点がある。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、プローブ本体にフィラー
ワイヤガイド体を兼ねさせ該フィラーワイヤを介してア
ークに磁界を作用させる構成としたことにより、アーク
に作用する磁界の、被溶接材の材質や溶接部の開先深度
による強度減衰が抑制されるので、狭開先溶接方法の適
用範囲を大幅に広げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を使用したアーク溶接装置の
概略を示す構成図ミ第２図は上記実施例を要部拡大図、
第３図はこの発明の他の実施例を示す側面図、第４図は
従来の電磁プローブを使用したアーク溶接装置の構成図
、第５図（ａｌ及び（ｂ）は電磁プローブ−アーク間距
離に対する磁界強度の関係を測定した結果を示す線図、
第６図は上記測定における電磁ブローブーアーク位置関
係を示す図である。 ２−溶接電橿、３−被溶接材、５−フィラーワイヤ、１
３−アーク、２１．２１　Ｌ−プローブ本体、２２−・
ガイド孔、２３−励磁コイル、２１２．２１３−脚部、
２１４−継鉄部、２１５．２１６−プローブ部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接電極と被溶接材との間に生じたアークに磁界
   を及ぼして該アークを偏向制御するための電磁プローブ
   において、プローブ本体が１もしくは複数のフィラーワ
   イヤ用ガイド孔を有するガイド体を兼ね、少なくとも一
   方のフィラーワイヤの外周面上に励磁コイルを形成し、
   上記フィラーワイヤを介して上記磁界を与えることを特
   徴とするアーク偏向制御用電磁プローブ。
2. （２）プローブ本体が、励磁コイルが装着される継鉄部
   とガイド孔を有する２個のプローブ部からなり、該継鉄
   部が平行して伸びる２本の脚部を有し、該２本の脚部の
   脚端にそれぞれ上記プローブ部が一体に形成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアーク偏
   向制御用電磁プローブ。