JPS63199073A - 片面裏波溶接方法 - 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） 本発明は開先裏面に裏当材を当て表面から溶接を行う片
面溶接方法に関するものである。

（従来の技術） 母材表面から溶接を行ない、裏波を形成させる片面溶接
は、母材を反転できない現地での溶接あるいは大形鋼板
の板継溶接に広く利用されている。

この片面溶接では、開先ギャップが溶接長全長にわたっ
て均一な場合は比較的容易に良好な裏波ピードを形成す
ることが出来るが、開先ギャップが均一でない場合には
溶接作業者が開先ギャップに応じた溶接条件（溶接速度
、溶接電圧、溶接電流など）を調整しながら溶接しない
と良好な裏波ビードは形成できない。特に溶接部を直接
監親できない潜弧溶接法や、アークの吹きつけカの小さ
い細径ワイヤを用いたガスシールドアーク溶接法では極
めて困難となる。

この問題点を解決しようとする技術として、特開昭６１
−５６７７５号公報にて銅当板の上にフラックスを散布
した裏当材を用いて溶接し、母材と銅当板間の電位差を
検出して裏波ビー）′を制御する方法が提案された。し
かしながら上記方法は銅当板の上にフラックスを散布し
た裏当材、即ち母材と導電体の間に電気抵抗の大きい絶
縁体を介在させた裏当材を使用した溶接にのみ適用され
るものであって、その利用範囲が狭い。また上記の問題
に対して出願人は、オシレート幅中央位置での溶接１！
流を検出して、実験〈よって予め設定し九しきい値と比
較し、検出した電流値がしきい値よシ大であれば溶接速
度大で溶接し、しきい値より小であれば溶接速度率で溶
接する方法を特願昭６１−２２４１７１号にて提案した
。ここで溶接速度は、予想される速度より大きい速度と
小さい速度の２段階を予め設定しておき、このいずれか
より選定する。溶接速度を２段階としたのは、装置を簡
素化するためであり、無段階で制御するより経済的に目
的を達成できる。このように、オシレート幅中央におい
て毎回溶接電流を検出し、その都度、溶接速度を切り換
えてワイヤ突出し長さが一定に保持されるよう制御し溶
接するのであるが、溶接条件を母材、溶材の変化によっ
て設定条件を変えた場合、それに合わせて溶接基準設冗
の調整をその都度必要とし、また第２図に示すごとく溶
接電流値の振動が、ＥＸＴの長い場合と短い場合と異る
ため、固定式フィルターを設けて、振動分のみを除去す
る方法を提案したが、固定式フィルターによる時定数に
より、応答が遅れる傾向がある。

（発明が解決しようとする問題点〕 上述の如〈従来技術では片面溶接の自動化は困難であり
、また自動化されたものでも、その適用範囲は限定され
たり、また溶接条件の変更にともない設定値を再調整し
なくてはならない問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
って、その要旨は、開先裏面に真当材を当て、溶接ワイ
ヤを表面から供給して溶接を行う下向突合せ溶接姿勢の
片面溶接方法において、該開先幅中央における溶接電流
値を微分回路を通して検出し、該微分回路よりの検出結
果をあらかじめ設定した適正基準値と比較し、比較結果
に応じて溶接速度を制御して溶接することを特徴とする
片面裏波溶接方法である。

（作用） 以下、図面に従い本発明の詳細な説明する。

第３図はワイヤオシレート式ガスシールドアーク片面溶
接方法を示す図である。

Ｖ型開光を形成して突合わされた母材１および２の裏面
には耐火性を有する固型裏当材３を当て、母材２の表面
にはガイドレール４がマグネット５および６で固定して
載置しである。７はガイドレール４に沿ってモータ（図
示せず）にて駆動され走行する溶接台車で、溶接台車７
にはオシレート装置８が搭載されている。オシレート装
置８はオシレート軸９をオシレート方向１０、即ち開先
幅方向にオシレートさせ、オシレート軸９の先端に設け
た溶接トーチホルダ１１で保持された溶接トーチ１２を
同様に開先幅方向にオシレートまたは開先幅中央に固定
させる。溶接ワイヤ１３は溶接トーチ１２全通して開先
内に供給され、第１図の直流定電圧溶接電源１７から電
圧が印加され、溶接が行われる。１４はガスシールドノ
ズルである。

上記構成によって溶接全行った場合の裏波形成の状態を
第２図の溶接金属とガスシールドノズルとの位置関係に
対して模式的に示す。まず同図（ａ）においては溶接速
度、即ち溶接台車７の速度と溶接金属１６との関係が適
正であって溶接アーク】５は溶接金属１６に対して先行
せず、また遅れることもなく良好な裏波が形成されてい
る。同図（ｂ）は開先幅が同図（、）の場合より広くな
ったときで溶接金属１６の量が不足し、余盛速度が遅く
なり相対的に適正速度より溶接合本７の速度が早くなり
溶接アーク１５は溶接金属１６に対して先行し、溝太な
裏波が形成されている。同図ｔｂ）において最悪の場合
は裏当材３１に溶は落して溶接雀属１６が垂れ落ち、溶
接不能となる危険性もある。また同図（Ｃ）は、開先幅
が同図（ａ）の場合より狭くなったときで溶接金属１６
の量が過剰となり余盛速度が早くなり相対的に適正速度
より台車の速度が遅いために溶接アーク１５に対して溶
接金属１６が先行し、充分な裏波が形成されない。

なお、溶接電流値の検出は、溶接ワイヤをオシレートし
ない場合溶接トーチ１２は開先幅中央位置にあるのでそ
の値を利用しているが、溶痒ワイヤをオシレートしてい
る場合は、中央位置にガスシールドノズルが位置したこ
とをポテンショメータ（図示せず）にて検知し、該ガス
シールドノズルが中央に位置したときのみ、溶接電流値
の信号が入力するように電気回路構成（図示せず）にな
っている。

上記ボテｙショメータの代シに、センサー類を使用する
ことも可能である。

ところで、第２図において裏波が良好に形成されるとき
と、そうでないときの違いについて、ワイヤの突出し長
さＥＸＴに着目すると、過大な裏波となる場合に突出し
長さＥＸＴが最も長く、充分な裏波が形成されない場合
に突出し長さＥＸＴが最も短く、良好な裏波が形成され
る場合が両者の中間的なワイヤ突出し長さとなることが
わかる。溶接電源に直流定電圧溶接電源を用い、ワイヤ
を定速送給して溶接を行うときには、ワイヤ突出し長さ
が長いと溶接電流値は低く、ワイヤ突出し長さが短いと
溶接電流値は高くなることが、オームの法則により、あ
きらかである。すなわちＩ＝−１Ｉ＝溶接電流値、Ｅ＝
溶接電圧値（定電圧）、凡＝（ＥＸＴ）＋　（アーク長
〕の抵抗値により、溶接電圧値は、あらかじめ設定され
た定電圧値Ｂであり、Ｒ内の（ＥＸＴ）が変化するに準
じて、溶接電流値工が逆比例的に変化する。

本発明では上記の溶接電流値を検出して、その結果に従
い溶接速度を制御し、溶接アーク１５を溶接金属１６が
先行しないように、また逆に溶接金属１６を溶接アーク
１５に先行させないようにしてやれば良いことがまず判
明した。

しかしながら、上記のように１溶接電流値を検知すると
、第２図の溶接電流値（Ｉ）に示すように、ＥＸＴが長
くなるにつれて、直流定電圧溶接電源の自己制御特性と
溶接ワイヤ１３のジュール発熱の関係から、溶接電流値
の変化と変動幅が大きくなり、同図の適正電流値変動幅
以上となりこのままでは溶接速度を制御する制御回路に
入力すると、溶接速度がハンチングを起こしてしまう、
本発明はこの変動幅の大小を利用したものであり微分出
力電圧に変換して同図の微分出力室、圧値（ＥＤ）の適
正電圧値を検出値として溶接台車の速度を制御して溶接
したところ良好な結果全書た。それについて以下に説明
する。

第１図は本発明を実施するための制御ブロックダイヤグ
ラムである。

直流定電圧溶接電源１７よりの■検出力は、シャント２
３全通し、ガスシールドノズル１４に接続されて溶接電
流値Ｉが流れることにより、シャント２３よシ出力電圧
Ｂｉが発生する。このときの出力電圧Ｅｉの波形は、第
２図の溶接電流値（Ｉ）と同等である。該出力電圧Ｅｉ
　を微分回路２４によって、第２図の微分出力電圧値Ｅ
ｌ）に変換される。該変換された微分出力電圧値ＦＸＤ
を、適正基準回路１９よりの基準電圧値Ｂ３と比較回路
１８によって比較差電圧±ΔＥが得られる。さらに比較
差電圧上△Ｅｉ増幅器２０にて増幅し、電力出力回路２
１によって溶接台車モータ２２全速度制御することＫよ
って連続的に第２図の適正電圧値を目標として同図、溶
接金属とガスシールドノズルとの位置関係が適正にて制
御し、目的通りにて溶接をするものである。

（実施例） 本発明法により溶接した実施例を以下に説明する。

溶接法はＣ０２ガスシールド溶接法で、母材は軟鋼、板
厚１６ｍを用い開先角度４０°、開先ギャップ３〜８ｗ
でＶ開先を形成し、開先裏面に耐火性固型裏当材を当て
て溶接を行った。その他の溶接条件は以下の通りである
。

溶接ワイヤ：１．６ｍ径のソリッドワイヤ適正溶接電流
値：４００Ａ、溶接電圧：３４ｖガスシールドノズルと
母材下面距離：　３０　ｍワイヤオシレート幅：６ｆｉ
、オシレート回数：５０回／分 以上の溶接条件で溶接した結果、きわめて良好な裏波が
形成された。

なお、上記実施例ではＣＯ□ガスシールド溶接法で裏当
材に耐火性固型裏当材を用いて溶接した例を示したが、
サブマージ溶接法であっても直流定電圧溶接電源を用い
、ワイヤを定速送給して行う溶接であれば本発明方法の
適用はできるし、裏当材が鋼板であっても差しつかえな
い。またＭ　Ａ　Ｇ溶接法、ＭＩＧ溶接法であっても同
様である。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明によれば開先精度が悪い部材
の片面溶接が容易に行え、溶接者が溶接中に条件を再調
整するなどの手間が省略できるため、自動溶接の効果を
一段と高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御ブロックダイヤグラム、第２図は
溶接金属とガスシールドノズル位置における溶接電流値
と微分出力電圧値と裏ビードの関係模式図、第３図はワ
イヤオシレート式ガスシールド片面溶接方法の説明図で
ある。 １．２・・・母材、３・・・裏当材、４・・・ガイドレ
ール、５．６・・・マグネット、７・・・溶接台車、８
・・・オシレート装置！、９・・・オシレー１１］、１
０・・・オシレート方向、１１・・・溶接トーチホルダ
、１２・・・溶接トーチ、１３・・・溶接ワイヤ、１４
・・・ガスシールドノズル、１５・・・溶接アーク、１
６・・・溶接金属、１７・・・直流定電圧溶接電源、１
８・・・比較回路、１９・・・適正基準回路、２０・・
・増幅器、２１・・・電力出力回路、２２・・・溶接台
車モータ、２３・・・シャント、２４・・・微分回路、
２５・・・ワイヤリール。 代理人　弁理士　　秋　沢　政　光 信１名 π２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）開先裏面に裏当材を当て、溶接ワイヤを表面から
   供給して溶接を行う下向突合せ溶接姿勢の片面溶接方法
   において、該開先幅中央における溶接電流値を微分回路
   を通して検出し、該微分回路よりの検出結果をあらかじ
   め設定した適正基準値と比較し、比較結果に応じて溶接
   速度を制御して溶接することを特徴とする片面裏波溶接
   方法。