JPS63101079A - チタン材の不活性ガス中ア−ク手溶接方法 - 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、チタン材の不活性ガス中でのアーク溶接を手
持溶接で効率よく行う方法、具体例としてチタン材イン
ゴットを溶製する大径の原料棒ヲスポンジチタンのプリ
〃ット部および合金スクラップ部を溶接結合してつくる
等の場合に適する溶接方法に関する。

（従来の技術） チタンは活性な金属でらシ、酸素、窒素の含有量が僅か
でも増加すると靭性が著しく低下するので、なるべく純
度の高いアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスでガスシー
ルドして、あるいは真空下または不活性ガス雰囲気のチ
ャンバー内で溶接を行う必要がある。この状態で、溶接
（発明が解決しようとする間頂点） 前記のチタン材インゴット用の太棒状原料のイナートガ
スアーク溶接製造を例とすると、第１図はこの溶接物の
断面の１例を示し、スポンジチタンのブリケット（１）
に合金のスクラップ（２）の多数を溶接結合して一体品
とする。この場合、被溶接物の形状が不規則的であり複
雑であるので、変化に即応する機能が重要でラシ、直線
的な溶接縫合をする自動溶接機、ロボット等では却って
溶接作業が困難になる。

ＴＩＧ溶接では不溶性タングステン電極でも僅かながら
溶けるので、タングステン、トリウム等の重金属の巻込
みによるチタン合金中に重金属介在物なる欠陥を生じる
怖がある。

プラズマ溶接は、複雑な形状の溶接物に対して複雑な溶
接を手溶接で行うことが必要な場合、この溶接機のトー
チは水冷を要するため、大形で手操作が困難となり対応
できない。

ＭＩＧ溶接では上記のＴＩＧ溶接、プラズマ溶接め問題
はないが、消耗電極のチタンのワイヤーが棒材に較べ高
価のため、節減対策を必要とする０ 一方不活性ガスシールドについては、トーチ周辺のシー
ルド、アフターシールド、バックシールド等を行うこと
が必要で、溶接前にそれらの段取りを複雑な形状の溶接
物の各個の溶接部分に適合するようにするととは非常に
煩雑でろる０ 本発明は上記の諸問題に解決を与え、チタンの酸化、窒
化を起さずに複雑な形状の溶接を安定状態で能率的に、
かつ経済的に行うことのできる方法を提供することを目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明方法では次の各手段
をとる。

（１１チタン材の被溶接物を不活性ガスで満したチャン
バー内に収容しチャンバーのガスシールされた手入孔を
通して手溶接の溶接操作をする。

（ｎ＋　　溶接方法はアーク溶接とし、断面積３．１４
〜１００−の棒状チタン材を溶接棒として使用する。断
面形状は問わない。

＋ＩＩＩ）　　チタン溶接棒をチャンバー内の溶接機の
通電ホルダーに取付は保持するが、そのアーク発生先端
からホルダー位置までの長さが一貫して５０ａｘ以下の
範囲にあるようにする。

すなわち、本発明のチタン材の不活性ガス中アーク手溶
接方法は、構成としては、チタン材の被溶接物を収容し
た密閉可能なチャンバー内に不活性ガスを充満し、チャ
ンバーのガスシールされた手入孔からチャンバー内の溶
接機を使用して行う手溶接として、断面積が３．１４〜
１００−のチタン溶接棒を使用し、そのアーク発生先端
から溶接機の通電ホルダによる取付保持位置までの長さ
を３０Ｃ１１１以下であるように維持してアーク溶接を
行うようにしたことを特徴とする。

以下、本発明方法を添付口を参照し実例に即密閉可能な
チャンバー（３）内にはチタン材の被溶接物として台車
（４）上にスポンジチタンのブリケット（１）および合
金スクラップ（２）を溶接し易いよう配列して載置し収
容する。チャンバー（３）には締切弁封の真空排気管（
５）および締切弁封のアルコンガス供給管（６）が接続
され、チャンバー内は真空化後にアルゴンガスを供給し
て不活性ガスで充満する。チャンバー（３）内にアーク
手溶接機（７）が収容されている。チャンバー＋３）　
土壁Ｋ　ｕ手溶接を行うためのガスシールドされたゴム
手袋式の手入孔（８）および溶接状況をみるためのガラ
ス窓（９）がある。溶接機（７）は電源ａ１に接続され
、その通電ホルダーにチタン棒の溶接棒０を取付は保持
してアーク手溶接を実施する。

被溶接物（１）　ｔ２）は必要に応じ台車（４）により
矢印（６）のように移動させ所望の溶接線が手溶接位置
の下方に来るようにすることができる。

本発明方法においては使用するチタン溶接棒ｎ角または
２ｕ径から１０ｕ角または１ｏｎ径の寸法とする。その
断面積範囲は従って３．１４〜１００−である。

溶接棒を溶接線に沿って移動させてアーク手溶接を行う
。電流は交流または直流の何れでもよく、直流の場合は
第２図に示すように正極性のほうが被溶接物の溶は込み
が良好である。電流値は後述実施例に示されるように２
００〜４００Ａｍｐ、でアークの安定性を容易に保てる
。

一般に手溶接においては、場合によっては溶接棒の溶融
速度が遠くなシ、アーク間距離を一定に保つことができ
なくなり、アークが消失したり溶接棒を被溶接物に溶着
させたシして、連続的に溶接ができないことがある。特
に被溶接物に溶接棒を溶着させた場合、棒が曲がるだけ
で取外しは困難であり、最悪の場合ホルダー側でスパー
クしホルダーを焼損する。

そしてチタンを溶接棒とする場合は、チタン安定になシ
易い。その上、チタンは電気抵抗が高いため、溶接棒が
加熱されるので、溶融速度は速くなシアーク間距離を一
定に保ちにくい傾向がある。

このような手溶接東件のもとにあるので本発明方法にお
いては・、アーク間距離が一定に保たれるような溶接速
度とし、との速度となる以上の電流を溶接棒に流さない
ようにし、そのため溶接機の通電ホルダーによる溶接棒
取付保持位置からアーク発生先端までの溶接棒の長さを
短（３０ｃ′ＪＲ以下の範囲となるようにする。このよ
うにすることにより、棒自体の抵抗熱によっての溶落な
しに半連続的に溶接できる。

溶接棒の通電部分の長さを短かくする手段としては、棒
自体を短かくする他、長い棒の中間部をホルダーで保持
するようにする。そして溶接棒の溶融がホルダーの近傍
に近付けばホルダる０ （作用） 以上のように、本発明方法によると要約して次の詩作用
が生ずる。

（ｉｌ　　チタン材の被溶接物を不活性ガス中で溶接す
るので、複雑な形状の溶接であっても、酸化、窒化を起
すことなく溶接結合できる。

（旧ＴＩＧ溶接のタングステン溶融による重金属の介在
の危険が本発明溶接方法では生じない。

（劫　チタン棒が装入できれば、どのような溶接線にも
対応して溶接できる。

（ｙ）　　ＭＩＧ　＋１　接のチタンワイヤーに較べ、
本発明では安価なチタン材を溶接棒として使用できる０ （Ｖｌ　　高価な装置を必要とせず、消耗資材の消費は
少くて済み、特別高度の溶接技能を必要とせずに複雑形
状の溶接が可能である。

切断した変形断面のチタン棒を使用して溶接を行った。

その結果は次のとおりである。

（４）チタン溶接棒の通電長さおよび断面形状とアーク
の安定性との関係を第１表に示す。

第１表　溶接棒の通電長さ、断面寸法とアークの安定性
との関係（直流正極性５００Ａｍｐ、）溶接棒の通電長
さが３０百よりも長い場合、溶接棒の通電抵抗加熱によ
り溶接棒の溶融が異常に速くなり、手溶接の送りが充分
に対応できず、アークおよび溶融状態が不安定となり、
溶接棒が母材に溶着したシ、アーク長さが長くなったり
して、アークが消失する。

良好な溶接棒通電長さは３０ａＲ以下であシ、溶接棒の
断面形状寸法はアークの指向性、安定性からＩＤｎ角以
下であること、また溶接速度の関係から２Ｈ角以上の面
積を有する必要があることが知られる。

（Ｂｌ溶接条件とビード形状との関係 約４ｔ１角のチタン棒を溶接棒として使用し、溶接条件
を種々に変更して、ビードオンプレートで溶接した場合
のビード０形状を第３図に示すビード寸法Ｗ、　ａＤに
よシ第２表に示す。

第２表　溶接条件とビード寸法との関係直流、交流とも
に良好なと１．−ドが得られるが、直流の逆極性では母
材側の溶込みＤが不充分である。直流については正極性
が適自である。電（Ｏ酸素、窒素の増加状況 溶接条件と溶着金属の分析値との関係を母材、溶接棒の
分析値とともに第３表に示す。

第３表　溶接条件と母材の酸素、窒素分析値とビードの
酸素、窒素の増加量Ｆｉｉｏ〜２０　ｐｐｍで僅かであ
る。

、山、すみ肉溶接状況 のビードの状況をスケールとともに第４図に示す。良好
な溶込みが得られている。

（発明の効果） 本発明方法によると種々の形状のチタン材被溶接物に対
して高品位で安価に溶接結合を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法による溶接物の１例を示す断面図、
第２図は本発明の溶接方法の実施状況を示す装置の縦断
側面図、第３図は本発明溶接方法による実施例の溶接ビ
ードの断面形状、寸度を示す断面図、第４図は本発明溶
接方法による実施例のすみ肉溶接の溶接ビードの断面形
状寸度をスケールとともに示す断面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）チタン材の被溶接物を収容した密閉可能なチャン
   バー内に不活性ガスを充満し、チャンバーのガスシール
   された手入孔からチャンバー内の溶接機を使用して行う
   手溶接として、断面積が３．１４〜１００ｍｍ＾２のチ
   タン溶接棒を使用し、そのアーク発生先端から溶接機の
   通電ホルダーによる取付保持位置までの長さを３０ｃｍ
   以下であるように維持してアーク溶接を行うようにした
   ことを特徴とするチタン材の不活性ガス中アーク手溶接
   方法。
2. （２）アーク溶接を直流正極性または交流の２００〜４
   ００アンペアの通電によつて行う特許請求の範囲第１項
   記載のチタン材の不活性ガス中アーク手溶接方法。
3. （３）チャンバー内で被溶接物を移動させて手溶接位置
   を通過するようにした特許請求の範囲第１項記載のチタ
   ン材の不活性ガス中アーク手溶接方法。