JPS6245474A

JPS6245474A - 狭開先ｔｉｇ溶接装置

Info

Publication number: JPS6245474A
Application number: JP18383685A
Authority: JP
Inventors: Koji Tamura; 広治田村
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1985-08-23
Filing date: 1985-08-23
Publication date: 1987-02-27
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: JPH0635061B2

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】〔発明の利用分野〕本発明はＴＩＧ溶接装置に係り、特に狭開先内の溶接に
好適なＴＩＧ溶接装置に関するものである。

〔発明の背景〕

アーク溶接の一つとしてタングステン等の非消耗電極を
用い、かつ溶接部の周囲をアルゴン、ヘリウム等の不活
性（イナート）ガスでシールするＴｒＧ熔接がある。

従来のＴＩＧ溶接は溶加ワイヤの溶融速度が遅く、溶着
金属量が少ないことから溶接作業の作業能率が悪く、こ
のためにＴＩＧ溶接を適用できる範囲は比較的薄板同志
の溶接に限られていた。

しかしながら、この溶加ワイヤに通電して溶加ワイヤ自
体を加熱し、溶着金ｒ！ＡＩを増やす、いわゆるホット
ワイヤＴ　Ｉ　Ｇ　？＠接の出現によって、溶加ワイヤ
からの溶着金ｉｔが増えることから溶接作業の能率が向
上し、これに伴ってＴＩＧ溶接の適用範囲は厚板同志の
溶接にまで拡大しつつある。

一方、Ｗ−仮同志の溶接においては、溶接する断面積を
減少させて更に溶接作業の作業能率の向上を計るために
狭開先ＴＩＧ溶接が実用化されている。

ところが、この狭開先Ｔｒｃ溶接においては次の様な欠
点がある。

すなわち、開先幅が非常に狭くこの開先幅が７鶴より広
くなると狭開先のほぼ中央に形成されたままのアークに
よって狭開先の側壁面を安定して溶融（濡れ性）するこ
とが困難となり、溶接金属の表面形状が凸形ビードとな
って、開先の中央に位置したままのアークでは開先側壁
面を安定して溶融することが困難になる。このために第
５図に示すように、開先１５の側壁面１６において融合
不良１７等の溶接欠陥が発生することがある。

従って、一層の溶接を一バスで溶接しようとすれば何ら
かの方法でアークを狭開先内でオツシレイトさせる必要
がある。

例えば、通常のアーク溶接と同様に、ＴＩＧ溶接におい
ても開先の側壁面を７８融させるために、溶接トーチ（
電極）を機械的にオッシレイトさせるか、あるいはアー
ク発生部に外部から磁界をかけてアークを磁気オッシレ
イトさせることが一般に行なわれている。

ところが、例えば幅５ｆ１前後に形成した狭開先ＴＩＧ
用トーチ（電極）を輻９鶴の深い狭開先内で機械的に左
、右に２ｆｌ程度振幅させてオッシレイトさせようとし
ても、開先幅が狭く被溶接物が邪魔になってアークが真
下を向いたままで狭開先内を左、右に移動する形となる
ので、オッシレイト制御の困難さのわりには狭開先の側
壁面が溶融（濡れ性）できず、溶接欠陥の発生原因とも
なる。

そこで、ン容接トーチ、すなわちタングステン電極を狭
開先のほぼ中央に保持したままでアークに外部から磁界
をかけて磁気オッシレイトさせる方が、アークはより適
確に狭開先の側壁面を溶融することが期待できる。

また、従来から磁気オツシレイトとしてはアーク発生部
近くに励磁コイルを設置し１１．交番電流をｉｍ電して
交番磁界を発生さセる方法が開発されているが、直径３
０〜５０１１の励磁コイルを９ｆ１幅の狭開先内に設置
することは不可能である。

また、溶加ワイヤへ通電し磁界によってアークを偏向あ
るいはオッシレイトさせる方法（特開昭５４−１．１２
７５４）　　も提案されている。この制御方法は溶加ワ
イヤを開先の左右いずれが片方へ寄せて、あるいは左右
へ揺動させて送給するものであるが、このような溶加ワ
イヤの送給制御方式は非常に複雑なものとなる。更に、
溶加ワイヤを一方に寄せて溶接を行う方法においては、
アークは逆方向の側壁面へ偏向し、溶加ワイヤはそれと
は反対方向に供給されるため、アークとの安定した接触
あるいは溶加ワイヤの完全な溶融に対して問題がある。

また、狭い開先内で溶加ワイヤを左右に揺動させること
は前記したように技術的に困難である。また、溶加ワイ
ヤの送給される位置が重要な因子となるために、溶接作
業者が溶接トーチ本体、タングステン電極からのアーク
に加えて溶加ワイヤの送給位置を常に確認し、修正する
必要があり、その溶接作業性は困難なものである。

以上に記述した理由により、狭開先ＴＩＧ溶接における
開先側壁面への不十分な溶融に起因した融合不良等の溶
接欠陥の防止は、溶着量の低下、溶接速度の低下あるい
は溶接作業者の技量によっているのが実状であり、その
適用範囲は特定分野に限定されているのが現状である。

〔発明の目的〕

本発明はかかる従来の欠点を解消しようとするもので、
その目的とするところは、狭開先内でアークを狭開先の
幅方向にオッシレイトすることができ、しかも狭開先Ｔ
ＩＧ溶接部の健全性に大きく影響する狭開先の側壁面へ
の安定した溶融ができる狭開先ＴＩＧ溶接装置を得よう
とするものである。

〔発明の概要〕

本発明は前述の目的を達成するために、狭開先の幅方向
に二本のタングステン電極を配置し、この二本のタング
ステン電極に交互に通電してアークを狭開先内の幅方向
に偏向させるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る狭開先ＴｒＧ溶接′ｊｔ
置装斜視図、第２図（ａ）、　（ｂｌ、　（Ｃ１はタン
グステン電極と溶加ワイヤへの電流波形を示す図、第３
図（ａ）、　（ｂ）はアークの偏向を説明する図、第４
図（ａ）。

（ｂｌ、　（Ｃ１はタングステン電極の他の実施例を示
す断面図である。

第１図において、１は開先幅を約１０ｍとした被溶接物
であり、２．３は溶接トーチ４に固定されたタングステ
ン電極で、このタングステン電極２．３は開先の中央を
中心として開先の幅方向に左右に約２ｆｉ離して設置さ
れている。タングステン電極２．３と被溶接物１の間に
は、タングステン電極２．３側負極、被溶接物１側が正
極になるようにアーク電？！Ｘ５が接続されており、更
にタングステン電極２．３に交互に通電できるようにゲ
ートターンオフサイリスタ（以下、単にＧＴＯと云う）
６．７を設けている。ＧＴＯ６が０ＮＳＧＴＯ７がＯＦ
Ｆの状態ではタングステン電極２からアーク８が発生し
アーク８によって溶融池９が形成される。この溶融池９
には図示していない送給ローラによってコンタクトチッ
プ１０を介して溶加ワイヤ１１が溶融池９に送給される
。溶加ワイヤ１１と被溶接物１の間にはワイヤを源１２
が配置され、溶加ワイヤ１１側が正極、被溶接物１側が
負極となるようにワイヤ電流値１２に接続されている。

以上、本発明になる狭開先ＴＩＧ溶接装置の構成を示し
たが、次にアーク８がオツシレイトされる様子について
説明する。

第２図は本発明になる狭開先ＴＩＧ溶接装置におけるタ
ングステン電極２，３のアーク電流と溶加ワイヤ１１の
ワイヤ電流の電流波形を示す、そして、第２図の区間ａ
においては、溶接進行方向に向って右側（第３図の右側
）のタングステン電極２に接続されたＧＴＯ６がＯＮに
なった状態での電流波形であり、区間すにおいては、Ｇ
ＴＯ６がＯＦＦで、ＧＴＯ７がＯＮになった状態での電
流波形を示し、第３図の左側のタングステン電極３にア
ーク８が発生する。また溶加ワイヤ１１へのワイヤ電流
値接が１ｆｆｉ電されている。

第３図は、第２図（δｌ、　（ｂｌ、　ｆｃ）に示した
電流波形において、アーク８がオッシレイトする様子を
説明する図である。第３図＋８１は第２図の区間ａに対
応しており、アーク８は右側のタングステン電極２から
発生するが溶加ワイヤ１１への通電により発生した磁界
によってアーク８は右側の開先側壁面１６へ偏向する。

第３図（ｂｌは第２図の区間すに対応しており、この場
合は左側のタングステン電極３から発生したアーク８は
左側の開先側壁面１６へ偏向する。以上のように、アー
ク８は開先１５内で左、右にオツシレイトされ、しかも
開先側壁面１６と溶接金属１３とのコーナ部へ傾いて偏
向するために開先側壁面１６を安定して溶融することが
できる。

また、アーク８はオツシレイトされるが、タングステン
電極２，３の距離は３〜４鶏であるため溶融池９は１つ
であり、溶融池９のほぼ中央の位置に供給される溶加ワ
イヤ１１は安定して溶融池９に接触し、通電して加熱さ
れる。また、溶加ワイヤ１１は左右にオツシレイトされ
たアーク８及び溶融金［１３によって有効に加熱され、
その溶融も安定したものとなる。

以上に説明したように、アーク８のオツシレイトはタン
グステン電極２．３への通電の経路を電気的に制御する
だけで可能であり、溶加ワイヤ１１の供給もタングステ
ン電極２，３間のほぼ中央へ位置するようにすればよく
、溶接トーチ４に固定しただけのコンタクトチップ１０
を介して行うことが可能である。このように、本発明に
なる溶接装置においては、機械的な揺動部分は全くなく
、溶接トーチ４と開先１５との位置関係及びアーク８の
状況を時々確認するだけで溶接を継続することが可能で
あり、溶接作業性は著しく向上する。

なお、アーク８のオツシレイトに対しては溶加ワイヤ１
１への電流値に適正範囲があり、ワイヤ電流値はアーク
８の偏向量に大きな影響を及ぼし、通常のアーク長にお
いて、２ｆ１以上偏向させて開先１５の側壁面１６の溶
融を十分に行うためにはアーク電流値の１／３以上の値
が必要である。しかしながら、ワイヤ電流をアーク電流
値以上にまで増加させるとアーク８自体が不安定となり
、溶接作業が困難になる。

また、アーク電流の交番の周期は数ヘルツから数百ヘル
ツまで開先１５の側壁面１６の溶融に対して効果が認め
られたが、特に数ヘルツから１００ヘルツの範囲におい
ては溶融池９が振動し、このため溶接金属の凝固、成長
が断続的となって溶接金属の結晶粒が小さくなる。

第４図ｆａｔ　、　（ｂｌ　、　ｆｃｌはタングステン
電極の他の実施例になるタングステン電極の断面図であ
る。第４図（ａｌは２本のタングステン電極２．３の間
にセラミックス等の絶縁物１４を配置したものであり、
タングステン電極２．３間の絶縁及び溶接トーチ４への
固定が容易になる。また、絶縁物１４を熱伝導性の良い
ＳｉＣにすればタングステン電極ｉ極２゜３間の冷却を
効果的に行うことができる。第４図（ｂｌのものはタン
グステン電極２．３を半円形状にしたものでタングステ
ン電極２，３の通電容量に比例する断面積を大きく減少
することなくタングステンｉｉ２．３間の幅を小さくす
ることができる。第４図ｔｅｌのものは角柱のタングス
テン電極２゜３にしたものであり、溶接トーチ４への固
定は最も容易になる。

以」二述べた様に本発明になる溶接装置によれば、厚板
構造物の狭開先Ｔ　Ｉ　Ｇ溶接において最大の問題点で
あった開先側壁面の不十分な溶融現象を溶接トーチや溶
加ワイヤを揺動連動によらないでアークをオツシレイト
することによって解消できた。

このため、融合不良等の溶接欠陥のない健全な溶接部を
高能率にしかも容易に得ることが可能となり、厚板構造
物へ４のＴＩＧ熔接法の応用範囲を拡大することができ
、その工業的価値は大なるものである。

〔発明の効果〕

本発明は狭開先の幅方向に二本のタングステン電極を配
置し、この二本のタングステン電極に交互に通電してア
ークを狭開先の幅方向に偏向させるようにしたので、狭
開先内であってもアークをオツシレイトすることができ
、狭開先熔接部の健全性に大きく影響する側壁面の安定
した溶融（濡れ性）が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る狭開先ＴＩＧ溶接装置の
斜視図、第２図（ａ）、■ｌ、　ｔｃ＋はタングステン
電極と溶加ワイヤへの電流波形を示す図、第３図（ａ）
、　（ｂｌはアークの偏向を説明する図、第４図（ａ）
。（ｂ）、　（Ｃ１はタングステン電極の他の実施例を示
す断面図、第５図は従来法による融合不良等の発生を示
す断面図である。２、３…タンダステン電極、８…ア−ク１１…溶加ワイ
ヤ、１５…開先代理人　弁理士　　　竹　顕次部第３図（ａ）　　　　　　（ｂ）第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

狭開先内にタングステン電極と溶加ワイヤを配置してＴ
ＩＧ溶接を行なうものにおいて、前記狭開先の幅方向に
二本のタングステン電極を配置し、この二本のタングス
テン電極に交互に通電してアークを狭開先の幅方向に偏
向させるようにしたことを特徴とする狭開先ＴＩＧ溶接
装置。