JPS6319277B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被溶接部材の突合せ部に電子ビームを
照射して、被溶接部材を突合せ溶接する電子ビー
ム溶接方法に係り、特に良好な接合状況を得るこ
とのできる電子ビーム溶接方法に関する。

電子ビーム溶接法は、他の溶接法に比較して極
めて溶込みが深くかつビード幅が狭いという大き
な特長を有する為、厚板の大型構造物等への利用
も増々多くなつている。

しかし、該電子ビーム溶接法により、特に厚板
の突合せ溶接を行なつた場合、該溶接部先端がい
ずれか一方側の被溶接部材側に偏向されて、所望
の接合長さが得られなくなるという大きな欠点が
生ずる。

即ち、第１図に示すように、電子ビーム１を被
溶接部材２及び３の開先線４に正確に入射して
も、磁界等の影響により、電子ビーム１が一方の
被溶接部側に偏向され、該溶接部５の大部分が開
先線４から外れて、長さｌの未溶着部を生じ、所
望の接合長さＹが得られなくなる。

従来、このような未溶着部欠陥を防止する方法
として、反射電子検出装置又は光学的検出装置等
の開先線検出装置を設けて、電子ビームを開先線
に正確に入射したり、また、溶接中に電子ビーム
が開先線から外れないよう開先線倣い装置を溶接
装置に設けていた。しかし、これらの装置はいず
れも溶接部材開先表面を基準としているもので、
被溶接部材内部に未溶着部があつても溶接後完全
に冷却した被溶接材を非破壊検査するまで該欠陥
の検出は不可能であつた。

一方、出願人は特願昭54−29897で、超音波探
傷検出器を用いて溶接部先端の偏向を修正する方
法を出願しているが、本法では溶接部先端が該検
出器を設定していない被溶接部材側に偏向した場
合に欠点がある。

本発明は、突合せ溶接線に沿つて電子ビームを
照射し、それによつて被溶接材中に生じる溶接部
と突合せ溶接線との関係を、超音波信号により監
視しながら溶接するものにおいて、溶融凝固直後
の溶接部からの反射信号と開先線からの反射信号
を検出し、該２つの反射信号が溶接中常に基定値
以下の偏差を生ずるように電子ビームの照射位置
あるいは角度の少なくとも一方を調整しながら溶
接することを特徴とする電子ビーム溶接法に関す
る。

本発明によれば、突合せ面に対し常に一定角度
範囲だけ傾いて電子ビームが照射されるように、
溶接部の先端領域の反射信号に基づいて電子ビー
ムの照射角度を制御することを特徴とする電子ビ
ーム溶接法が提供される。

更に、本発明によれば超音波を発振かつ受信す
るトランスジユーサを突合せ溶接する一方側の被
溶接部材側に配設することにより溶接部先端が溶
接中常に該トランスジユーサを配設している被溶
接部材側に基定値内の偏向量で偏向するように電
子ビームの照射位置あるいは角度のいずれか一方
を調整する電子ビーム溶接法が提供される。

本発明は被溶接部材の突合せ溶接部に側面から
超音波信号を発振した場合、溶融凝固直後の特に
該溶接部先端から、比較的レベルの低い反射信号
が検出されることに着目し、該反射信号と開先線
からの反射信号の偏差が常に基定値以下に維持さ
れるようにビームの照射角度を調整することによ
り、所望の接合長さを安定確保するものである。

以下本発明を詳細に説明する。第２図ａ〜第４
図ｂは溶接部先端の偏向状態と、被溶接部材の側
面に配設した超音波発信−受信装置（トランスジ
ユーサ）からの反射信号との関係を示す。

第２図ａは溶接部先端５が開先線４と一致し、
溶接部先端の偏向が無い場合で、この場合の超音
波反射信号は、第２図ｂに示すように発振信号Ｓ
の他に開先線４からの反射信号４′と該トランス
ジユーサ６を配設していない被溶接部材３の底面
からの反射信号３′である。ここで、第２図の場
合は溶接部先端５と開先線４とが一致しているた
め、溶接部先端からの比較的レベルの低い反射信
号は開先線４からの反射信号と一致して分解でき
ず検出されない。

一方、第３図は溶接部先端５が開先線４から外
れて、該トランスジユーサ６を設定していない被
溶接部材側３に偏向した場合で、この場合の超温
波反射信号は第３図ｂに示すように開先線４から
の反射信号４′だけである。

すなわち、第３図に示すごとく、該溶接部先端
５が該トランスジユーサを配設していない被溶接
部材側に偏向した場合、超音波反射信号はすべて
開先線４で反射し、該溶接部先端５からの反射信
号は検出されない。従つて、溶接部先端５の偏向
量Δxを検出することはできず、偏向量Δxを情報
源として、溶接部先端の偏向をΔxだけ自動修正
することも不可能である。

ここで、該トランスジユーサを両方の被溶接部
材に配設することにより偏向量Δxを自動修正す
ることも可能である。本発明は以下に示す１つの
探触子によつて未溶着長さの発生を最小限に制御
することもできる。

一方、第４図は溶接部先端５が該トランスジユ
ーサ６を配設している被溶接部材側に偏向した場
合で、この場合の該反射信号は、開先線４からの
反射信号４′の他に溶接部先端からの反射信号
５′が検出される。すなわち、いずれか一方の被
溶接部材側に配設した１個の該トランスジユーサ
によつて該反射信号５′と４′を検出することによ
り、溶接部先端の偏向量Δxを検出し、更に該検
出した偏向量Δxを基定値以下に維持することに
より、所望の接合長さを常に安定して確保するこ
とができる。

以下本発明の実施例について説明する。

第５図ａは本発明の実施例について示したもの
で、一方の被溶接部材にのみ該トランスジユーサ
６を配設した突合せ電子ビーム溶接において、該
トランスジユーサ６により検出した開先線４から
の反射信号４′及び溶接部先端５からの反射信号
５′は超温波探傷器７上で第５図ｂのごとく表示
される。

第５図ｂのごとく表示された該２つの反射信号
は、時間差演算回路８により、４′と５′との時間
差Δt又は距離差Δxを検出する。該回路により検
出された時間差又は距離差は電圧変換回路９によ
り、それらの時間差又は距離差に比例した電圧に
変換される。更に該電圧変換された出力は、増幅
器１０を介して増幅される。該増幅器により増幅
された出力は常に基準設定信号１１以下であるよ
うに制御する比較器１２に入力され、該比較器１
２からの出力信号は該基準電圧より大きい場合に
のみ出力し、電子ビームの照射位置を制御する制
御回路１３を作動するスイツチング回路１３′に
入力される。該制御回路１３からの出力信号は、
電子銃１５を開先線中心に左右に移動する駆動機
構１４を制御し、溶接ビーム先端が該トランスジ
ユーサを配設している方向に溶接中常に基定値の
Δxだけ偏向するように電子ビームの照射位置を
自動的に制御するようにしたものである。

なお、本実施例における所望の接合長さＹは60
mmであつたので、溶込み先端部までの溶込み深さ
を65mmとした。この場合の溶接部先端の偏向量
Δxは被溶接部材側に常に１mm以下で維持できる
ように電子ビームの照射位置を自動調節した。

前記本発明の実施例により、溶接長さ３ｍの全
長にわたり所望の接合長さ60mmを確保できた。

一方、第５図ｂに示した反射信号は、第５図ａ
の２次元断面表示器１６に入力し、該トランスジ
ユーサを溶込み深さ方向に上下揺動させることに
より、第５図ｃのごとく２次元断面表示すること
ができる。従つて目視により、該２つの反射信号
の偏差を管理し、手動によつて電子ビームの照射
位置を制御してもよい。

更に本実施例では該トランスジユーサを被溶接
部材の側面に配設し、側面から超音波を発振する
垂直探傷法を採用したが、被溶接部材表面又は裏
面に該トランスジユーサを配設して斜角探傷法の
採用によつても目的を達成できる。

以上説明したように、本発明においては、溶接
部先端部分を常に追跡しながら溶接するので、信
頼性のある溶接部が得られるという特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子ビーム溶接部に発生する偏向例を
説明する断面図、第２図、第３図及び第４図は電
子ビーム溶接部と超音波エコーとの関係を示す
図、第５図ａは本発明の実施例を示す一部断面略
図、第５図ｂは実施例における超音波エコーのグ
ラフ、第５図ｃは超音波エコーの表示例である。 １……電子ビーム、２，３……被溶接機、４…
…開先線、５……溶接部、６……超音波トランス
ジユーサ、７……超音波探傷器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 突合せ溶接線に沿つて電子ビームを照射し、
   それによつて被溶接材中に生じる溶接部と突合せ
   溶接線との関係を超音波信号により監視しながら
   溶接するものにおいて、溶融凝固直後の溶接部か
   らの反射信号と溶接線からの反射信号を検出し、
   該２つの反射信号が溶接中常に基定値以下の偏差
   を生ずるように電子ビームの照射位置あるいは角
   度の少なくとも一方を調整しながら溶接すること
   を特徴とする電子ビーム溶接法。