JPS6365425B2 - - Google Patents

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JPS6365425B2
JPS6365425B2 JP20479183A JP20479183A JPS6365425B2 JP S6365425 B2 JPS6365425 B2 JP S6365425B2 JP 20479183 A JP20479183 A JP 20479183A JP 20479183 A JP20479183 A JP 20479183A JP S6365425 B2 JPS6365425 B2 JP S6365425B2
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JP20479183A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/0216Seam profiling, e.g. weaving, multilayer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕 本発明はアーク溶接によるすみ肉継手の多層溶
接法に係り、特に自動多層溶接に好適な多層溶接
法に関するものである。 〔発明の背景〕 アーク溶接により自動多層溶接を行うには、各
溶接ごとの溶接トーチ位置及び溶接条件を自動的
に演算制御することが望ましい。 しかるに従来の自動多層溶接例では、前層の厚
さを検出器により検出し、次の溶接において、適
正な位置に溶接トーチを自動的に演算制御し、手
動設定された溶接条件で多層溶接を行つているも
の、あるいは、検出器を使用しないで溶接部の開
先断面形状を幾何学的に予め明らかにしておき、
前層の溶接において開先内へ与えられた単位時間
当りの溶着量と溶接速度から、前層の積層厚さと
幅を算出し、次層の溶接トーチ位置を自動的に演
算制御し手動設定した溶接条件で多層溶接を行う
ものなどがある。検出器を使用して積層厚さを検
出する例では、操作性の観点から検出器は溶接ト
ーチ近傍に配備されることが多く、アーク熱、ス
パツタ及びヒユーム等で長寿命及び高精度の検出
は望めない。また、上記の例では、溶接条件につ
いては手動設定であるため多層多パス溶接では溶
接条件の入力が大変煩わしい。 〔発明の目的〕 本発明の目的はアーク溶接によるすみ肉継手の
多層溶接において、検出器が不要であつてトーチ
位置及び溶接条件を自動で制御する簡便な多層溶
接法を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は、予め溶着金属を満して接合すべき開
先断面形状を幾何学的に明らかにしておき、溶接
条件として層単位で変化させることができる溶接
電流及び溶接速度を入力して、溶接電流の設定値
からアーク電圧を算出して溶接条件を決定し、か
つ、溶接電流の設定値から算出した単位時間当り
の溶着量と、設定した溶接電流及び溶接速度の関
数として算出した溶接パスのビード幅から溶接パ
スのビード厚さを求めることにより溶接トーチ位
置を決定し、連続してすみ肉継手の多層溶接を行
うようにしたものである。すなわち本発明は連続
して多層溶接を行うに際し、溶着金属を満たして
接合すべき開先若しくは溶接個所の断面形状と、
初層の第1パスの溶接線及び溶接トーチ位置とを
初期条件として入力し、複数個の溶接パスを一列
に並べて溶接の層単位としこの層単位毎に溶接電
流及び溶接速度を設定し、各層につき該溶接電流
の関数としてアーク電圧を演算し、該アーク電圧
と前記溶接電流及び溶接速度とに基づいて適正に
溶接を実行するとともに、各層につき前記溶接電
流の関数として溶着量を演算し、前記溶接電流及
び溶接速度の関数として各溶接パスの溶接ビード
幅を演算し、該溶接ビード幅、前記溶着量、並び
に前記溶接速度から各溶接パスの溶接ビード厚さ
を演算し、該溶接ビード厚さ及び前記溶接ビード
幅と前記断面形状の入力情報から各層における所
定の溶接パス数を決め、次パスの溶接トーチ位置
を該溶接ビード幅だけ自動的に移動させ、各層毎
に前記の所定の溶接パス数に到達したら当該層の
パスを終了して前記溶接ビード厚さだけトーチ位
置を自動的に移動させて次層に移し、以降このト
ーチ位置の移動を所定の全積層厚さに達するまで
繰り返し実行することを特徴とする。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の多層積層法を第1図及び第2図
を用いて説明する。 第1図には、すみ肉継手の溶着金属を満して接
合すべき開先もしくは溶接個所の断面形状を示し
た。第1図aは、開先を有するすみ肉継手の断面
形状を示している。溶着金属を満して接合すべき
開先断面形状は、四辺形ABCDである。四辺形
ABCDの面積及び四辺形ABCDの各点(A、B、
C、D点)の座標は、脚長L、全積層長さh、ル
ート幅h1、開先深さt及び開先角度θで表現でき
る。また、第1図bに示すようにT開先のすみ肉
継手の断面形状は三角形ABCであり、その断面
積及び三角形ABCの頂点(A、B、C点)の座
標は、脚長L、全積層厚さh及び開先角度θを与
えれば決定できる。 第2図は、脚長L、全積層厚さhが与えられた
場合の一例として第1図aに示した開先を有する
すみ肉継手の多層積層法を説明する図である。 本実施例の多層積層法は、層単位で設定した溶
接電流I(A)と溶接速度v(mm/min)と、溶着金
属を満して接合すべき開先断面形状(A、B、
C、D点座標)を入力して、各層における溶接パ
スの溶接トーチ位置及び溶接条件を自動的に決定
し、自動溶接を行う多層積層法である。 溶接を実行するのに必要な溶接条件の一つであ
る適正なアーク電圧E(V)は溶接電流I(A)にほ
ぼ比例関係にあるので次式(1)の如く溶接電流の関
数で表わされる。 E=C1・I+C0 ……(1) ここでC1、C0は使用ワイヤ径、シールドガス
の種類で変化する定数であり、シールドガスに
MAG(Ar+20%CO2、以下同じ)を使用したワ
イヤ径1.2(mm)のソリツドワイヤの一例では、C1
=0.05(V/A)、C0=14.5(V)であつた。 溶着量Q(mm3/min)は一般にはIn(1≦n<
2)に比例し、小電流域ではnは2に近い値をと
り、大電流域ではnは1に近い値をとること、及
び多層溶接で設定する溶接電流I(A)は比較的大電
流域で使用することを考慮すると、QはIに比例
するものとみなせるから次式(2)の如く溶接電流の
関数で表わされる。 Q=K1・I+K ……(2) ここでK1、Kは使用ワイヤ径、シールドガス
の種類で変化する定数であり、シールドガス
MAGを使用した上記ソリツドワイヤの例ではK1
=84(mm3/min・A)、K=−12.98×103(mm3
min)であつた。 各溶接パスのビード幅ΔR(mm)は、一般に溶
接電流I(A)に比例し、溶接速度v(mm/min)が
増すとΔRは狭くなり、vが減少するとΔRは広
くなることから、設定溶接電流I(A)と溶接速度v
(mm/min)の関数として次式(3)で表わされる。 ΔR=α・I+β・v+γ ……(3) ここでα、β、γは使用ワイヤ径、シールドガ
スの種類で変化する定数であり、シールドガス
MAGを使用した上記ソリツドワイヤの例ではα
=15.5×10-3(mm/A)、β=−1.2(min)、γ=6
(mm)であつた。ビード幅ΔRは実験的に求め得
る。 一方、各溶接パスのビード厚さΔZ(mm)は小長
方形で近似した各溶接パスの断面積(Q/v)を
ビード幅ΔR(mm)で割ることにより求められる
から次式(4)で表わされる。 ΔZ=(Q/v)×(1/ΔR) ……(4) こうして断面形状(第2図の例では四角形断面
ABCD)は溶接の積層方向にビード厚さΔZで区
切られることになり、各層は層ごとにビード幅
ΔRで区切られてビード数つまりパス数が決ま
る。つまり断面形状は近似的にビード幅ΔRとビ
ード厚さΔZとの小長方形の集合として把握する
ことになる。従つて初層の所定パス数に到達した
ら当該層の溶接は終了とみなして次層に移り、以
下各層の最終パスは所望断面形状の最外部(第2
図の例なら線分AD)と交わる位置となる。順次
この動作を繰り返し、所定の全積層厚さhに至つ
たなら全層の溶接終了と判断することになる。 すなわち、溶接トーチ位置は、開先断面形状の
左右方向では、線分BC又はABより右方向に溶
接パスビード幅ΔRずつ移動させた位置であり、
開先断面形状の上下方向では前層の溶接パスビー
ド厚さΔZずつ上方向に移動させた位置として決
定され、左右方向の溶接パス数は線分ADまで、
また、上下方向の層数は全積層厚さhまで積層を
自動的に繰返えせばよいことになる。 一方、溶接条件は、層単位で設定した溶接電流
I(A)と溶接速度v(mm/min)のほかり(1)式で求
まる適正アーク電圧E(V)により自動的に各層
ごとに決定できる。 以上に述べた手法により、溶着金属を満して接
合すべき開先断面形状と溶接条件として層単位で
設定した溶接電流及び溶接速度とを入力すること
により、溶接トーチ位置及び溶接条件を計算によ
り自動的に算出することができるのですみ肉継手
の自動多層溶接を容易に行うことができる。 なお、本多層溶接法の適用に当つて、全層の溶
接速度vを一定にすること及び全層の溶接電流I
を一定にすることも可能である。この場合には、
層単位で溶接速度vもしくは溶接電流Iの設定が
不要となり、更に入力の煩わしさがなくなる。 以下、本発明の一実施例を第3図、第4図によ
り説明する。本発明を実施するための装置の構成
を第3図に示す。本装置は消耗電極式溶接トーチ
1が固定され、溶接トーチ1を上下、左右、前後
に自由に駆動することができ、溶接線の長手方向
に移動可能な駆動装置2とその制御装置3、溶接
装置4、及び、前述の溶接トーチ位置及び溶接条
件を設定するための入力部とその演算部を備えた
入力演算装置5からなる。なお、6は溶接ワーク
である。第4図に本装置の動作フローチヤートを
示す。初めに、初期条件として開先断面形状(開
先角度、開先深さ、脚長、全積層厚さ、ルート
幅)、初層の溶接線の開始点と終了点及び溶接ト
ーチ位置、次に、溶接条件として層単位で溶接電
流及び溶接速度を入力演算装置5の入力部に入力
する。そして、入力した条件に基づき溶接条件と
してアーク電圧を演算し溶接を実行、さらに、入
力演算装置5の演算部により前述の溶接電流をも
とに単位時間の溶着量を演算、溶接電流及び溶接
速度から溶接パスビード幅とビード厚さの演算を
する。そして初層の溶接トーチ位置を原点として
入力した所定の脚長及び全積層厚さと実際に積層
された溶接ビードの幅及び厚さを比較する。ここ
で、実際に積層された溶接ビード幅及び厚さが所
定の脚長及び全積層厚さ以上であれば溶接は終了
したものと入力演算装置5は判断し溶接を終了さ
せる。未達の場合には、演算した積層厚さ、積層
幅から次層の溶接に適した溶接トーチ1の位置を
演算し出力する。そして、この指令値に基づき駆
動装置2により溶接トーチ1を移動させ、溶接条
件(適正アーク電圧)を演算し、溶接を再度行
う。以下、所定の脚長及び全積層厚さが得られる
まで溶接を繰り返す。 表に実際に本発明の多層積層法で自動溶接した
溶接条件を、また第5図に積層パターンを示し
た。4層10パスによつて溶接は完了し、ブローホ
ール及び溶込み不良等の欠陥の発生は見られなか
つた。さらに、ビード外観形状も平滑であり、か
つ、ビード止端部もなめらかに母材に接した溶接
部が得られた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、予め接合すべき開先断面の幾
何学形状と溶接条件として層単位で溶接電流及び
溶接速度を入力することにより、自動的に溶接ト
ーチ位置及び溶接条件を演算して制御することが
できるので、従来の溶接条件設定方式に比較して
省力効果が大である。
【図面の簡単な説明】
図面は本明に係わる多層溶接法の説明図で、第
1図はすみ肉継手の断面形状を示す図、第2図は
本発明を説明するための開先を有するすみ肉継手
の多層積層断面を示す図、第3図は本発明を実施
するための装置の構成を示す図、第4図は装置の
動作フローチヤートを示す図、第5図は実施例に
おける積層パターンを示す図である。 1…溶接トーチ、2…駆動装置、3…制御装
置、4…溶接装置、5…入力演算装置、6…溶接
ワーク。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (イ) 溶着金属を満たして接合すべき開先若し
    くは溶接個所の断面形状と、初層の第1パスの
    溶接線及び溶接トーチ位置とを初期条件として
    入力し、 (ロ) 複数個の溶接パスを一列に並べて溶接の層単
    位としこの層単位毎に溶接電流及び溶接速度を
    設定し、 (ハ) 各層につき該溶接電流の関数としてアーク電
    圧を演算し、 (ニ) 該アーク電圧と前記溶接電流及び溶接速度と
    に基づいて適正に溶接を実行するとともに、 (ホ) 各層につき前記溶接電流の関数として溶着量
    を演算し、 (ヘ) 前記溶接電流及び溶接速度の関数として各溶
    接パスの溶接ビード幅を演算し、 (ト) 該溶接ビード幅、前記溶着量、並びに前記溶
    接速度から各溶接パスの溶接ビード厚さを演算
    し、 (チ) 該溶接ビード厚さ及び前記溶接ビード幅と前
    記断面形状の入力情報から各層における所定の
    溶接パス数を決め、 (リ) 次パスの溶接トーチ位置を該溶接ビード幅だ
    け自動的に移動させ、各層毎に前記の所定の溶
    接パス数に到達したら当該層のパスを終了して
    前記溶接ビード厚さだけトーチ位置を自動的に
    移動させて次層に移し、以降このトーチ位置の
    移動を所定の全積層厚さに達するまで繰り返し
    実行することにより、 連続して多層溶接を行うことを特徴とするすみ
    肉継手の多層溶接法。
JP20479183A 1983-11-02 1983-11-02 すみ肉継手の多層溶接法 Granted JPS6099484A (ja)

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JPS62292269A (ja) * 1986-06-10 1987-12-18 Kawasaki Heavy Ind Ltd 水平開先溶接方法
FR2739315B1 (fr) * 1995-09-28 1997-12-19 Framatome Sa Procede de reglage de parametres de soudage pour la realisation d'un joint de soudure entre deux pieces metalliques

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JPS6099484A (ja) 1985-06-03

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