JP2012055917A - Build-up welding device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばごみ焼却炉におけるボイラ水管のような、並列に配置された多数の配管の表面に、自動で肉盛溶接する装置、及びこの肉盛溶接装置を用いた肉盛溶接方法に関するものである。 The present invention relates to a device for automatically overlay welding on the surface of a large number of pipes arranged in parallel, such as a boiler water pipe in a waste incinerator, and an overlay welding method using this overlay welding device. It is.
例えばごみ焼却炉におけるボイラ水管の高温部位には、腐食減肉や、高温酸化による肉減りが発生する。そのため、これら腐食減肉箇所及び肉減り箇所(ボイラ水管1本当たり数十箇所)は、表面側から肉盛溶接による補修が定期的に行なわれている。 For example, in a high-temperature portion of a boiler water pipe in a garbage incinerator, corrosion thinning and thinning due to high-temperature oxidation occur. Therefore, these corrosion thinning points and thinning points (several tens of points per boiler water pipe) are periodically repaired by overlay welding from the surface side.
このような肉盛溶接に際し、例えば縦ガイド部材に沿って上下する昇降台車に取付けられて水平方向に進退する水平ロッド部材の取付け金具に、進退機構及び傾動機構を介して進退及び傾動可能に溶接トーチを設置した装置が知られている(特許文献1)。特許文献1には、この装置を使用すれば、短時間で、均質な肉盛溶接層を形成することができると記載されている。
For such build-up welding, for example, welding to a mounting rod of a horizontal rod member that is attached to an elevating carriage that moves up and down along the vertical guide member and advances and retracts in a horizontal direction is possible to advance and retract and tilt through an advance and retract mechanism and tilt mechanism. An apparatus in which a torch is installed is known (Patent Document 1).
しかしながら、アーク溶接時にアーク長が変動すると、各溶接部位における溶接条件が変わるので、特許文献1で提案された装置の場合、肉盛溶接の均質性を維持するために、溶接トーチを溶接開始点に手動で位置決めする必要があり、溶接中は作業者による監視が必要である。
However, if the arc length fluctuates during arc welding, the welding conditions at each welding site change. Therefore, in the case of the apparatus proposed in
この位置決めは、肉盛溶接毎に必要であるため、多数本の配管を肉盛溶接する場合、非常に煩雑な作業となる。また、数値制御等が必要となり、全自動による肉盛溶接ができなかった。さらに、手動による位置決めを行う場合、溶接ビードの重なり代が、作業者毎に異なるので、肉盛溶接部にばらつきが発生する。 Since this positioning is necessary for each build-up welding, when many pipes are build-up welded, it becomes a very complicated operation. In addition, numerical control and the like are required, and full-automatic overlay welding cannot be performed. In addition, when manual positioning is performed, the welding bead overlap varies depending on the operator, so that the welded weld varies.
本発明が解決しようとする問題点は、特許文献1で提案された肉盛溶接装置の場合、肉盛溶接毎に溶接トーチを溶接開始点に手動で位置決めする必要があるので、非常に煩雑な作業となり、また、全自動による肉盛溶接ができず、肉盛溶接部にばらつきが発生するという点である。
The problem to be solved by the present invention is that, in the case of the overlay welding apparatus proposed in
本発明の肉盛溶接装置は、
溶接開始点への溶接トーチの位置決めを、肉盛溶接毎に手動でする必要がないようにするために、
並列配置された配管の腐食減肉箇所及び肉減り箇所の表面を肉盛溶接する装置であって、
前記配管上に取付けられる対をなす2本の横行レールと、
これら対をなす2本の横行レールに案内されて移動する2台の横行台車と、
これら2台の横行台車を連結する走行ガイド部材と、
この走行ガイド部材に案内されて移動する溶接走行台車と、
この溶接走行台車に取付けられたトーチヘッドと、
このトーチヘッドの構成要素である溶接トーチに溶接ワイヤ及び電力を供給する溶接機と、
を有し、
前記トーチヘッドは、
前記横行レールと同じ方向に配置された横行ガイド部材と、
この横行ガイド部材に沿う移動可能に取付けられた上下部材と、
この上下部材に、前記横行ガイド部材と同方向の移動可能に取付けられた円弧移動装置と、
この円弧移動装置に沿う移動可能に取付けられた、前記溶接トーチを備えたウィービング装置とで構成され、
かつ、前記溶接トーチへの溶接ワイヤ及び電力の供給を、溶接電源によりアーク段階と短絡段階の繰り返し周期を制御して行うようにしたことを最も主要な特徴としている。
The overlay welding apparatus of the present invention is
In order to avoid having to manually position the welding torch at the welding start point for each overlay welding,
It is a device for overlay welding the surface of the corrosion thinning part and the thinning part of the pipes arranged in parallel,
Two traverse rails forming a pair mounted on the pipe;
Two traversing carts guided and moved by these two traversing rails,
A travel guide member connecting these two traversing carts;
A welding traveling carriage guided and moved by the traveling guide member;
A torch head attached to the welding carriage,
A welding machine for supplying a welding wire and electric power to a welding torch which is a component of the torch head;
Have
The torch head is
A traverse guide member arranged in the same direction as the traverse rail;
An upper and lower member movably attached along the traverse guide member;
An arc moving device attached to the upper and lower members so as to be movable in the same direction as the traverse guide member;
A weaving device provided with the welding torch, which is movably attached along the arc moving device,
In addition, the main feature is that the welding wire and electric power are supplied to the welding torch by controlling the repetition period of the arc stage and the short-circuit stage with a welding power source.
本発明の肉盛溶接装置は、例えばMIGまたはMAG溶接法等においてアーク段階と短絡段階の繰り返し周期を制御して肉盛溶接するので、肉盛溶接時のアーク長を適正に制御できる。このため、溶接中のスパッタの発生が非常に少なくなって、肉盛溶接のビード形状が安定する。また、低入熱での施工が可能となるので、母材への溶け込みが少なくなる。 Since the overlay welding apparatus of the present invention performs overlay welding by controlling the repetition period of the arc stage and the short-circuit stage in, for example, the MIG or MAG welding method, the arc length during overlay welding can be appropriately controlled. For this reason, generation | occurrence | production of the spatter | spatter during welding becomes very small, and the bead shape of overlay welding is stabilized. Moreover, since construction with low heat input becomes possible, the amount of melting into the base material is reduced.
従来、溶接ワイヤにステンレスやニッケル基合金を用いる場合、施工性が悪いためにシールドガスとしてのアルゴンに二酸化炭素または酸素を混合したガスを用いる必要があったが、本発明の肉盛溶接装置において、溶接ワイヤにステンレスやニッケル基合金を用いて配管の表面を肉盛溶接する場合にも、シールドガスとしてアルゴンガスのみを使用して、配管への肉盛溶接が可能となる。これが本発明の肉盛溶接方法である。 Conventionally, when stainless steel or a nickel-based alloy is used for the welding wire, it is necessary to use a gas in which carbon dioxide or oxygen is mixed with argon as a shielding gas because of poor workability. In the overlay welding apparatus of the present invention, Even when the surface of the pipe is overlay welded using stainless steel or a nickel-based alloy for the welding wire, overlay welding to the pipe is possible using only argon gas as the shielding gas. This is the overlay welding method of the present invention.
本発明では、アーク段階と短絡段階の繰り返し周期を制御して肉盛溶接するので、肉盛溶接時のアーク長を適正に制御することができる。従って、溶接トーチの溶接開始点への位置決めは配管1本当たり1回で良くなり、全自動で高品質な肉盛溶接が可能になる。また、母材への溶け込みが少なくなるので、希釈率が限りなく0に近い溶接が可能となり、高温割れの発生を防止することができる。 In the present invention, since the overlay welding is performed by controlling the repetition cycle of the arc stage and the short-circuit stage, it is possible to appropriately control the arc length during the overlay welding. Accordingly, the positioning of the welding torch to the welding start point can be performed only once per pipe, and high-quality overlay welding can be performed fully automatically. In addition, since the penetration into the base material is reduced, welding with a dilution rate of almost zero is possible, and the occurrence of hot cracks can be prevented.
本発明では、溶接開始点への溶接トーチの位置決めを、肉盛溶接毎に手動でする必要がないようにするという目的を、アーク段階と短絡段階の繰り返し周期を制御して肉盛溶接することで実現した。 In the present invention, overlay welding is performed by controlling the repetition period of the arc stage and the short-circuit stage for the purpose of eliminating the need to manually position the welding torch at the welding start point for each overlay welding. Realized.
以下、図1〜図6を用いて本発明を詳細に説明する。
図1〜図6は本発明の肉盛溶接装置の一例を示した図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
1-6 is a figure which showed an example of the overlay welding apparatus of this invention.
図1〜図6において、1は多数の配管pを並列に配置した例えばごみ焼却炉におけるボイラ水管の、腐食減肉及び肉減りした箇所の表面を肉盛溶接する本発明装置であり、以下に説明するような構成となっている。
In FIG. 1 to FIG. 6,
2a、2bは前記配管p上に、支持金具3によって所定の間隔を存して取付けられる対をなす2本の横行レールである。これら対をなす2本の横行レール2a、2b上には、各横行レール2a、2bに案内されて移動する横行台車4a、4bがそれぞれ設置されている。
なお、横行台車4a、4bは、横行レール2a、2bに案内されて移動できるものであれば、特にその構成は問わない。例えば横行レール2a、2bの両側から例えばローラベアリングで挟持して台車本体4aa、4baを移動自在としておく。この台車本体4aa、4baに、横行レール2a、2bの両端部に巻き回したチェーン4ab、4bbの両端を固定し、このチェーン4ab、4bbに噛み合うスプロケット4ac、4bcをモータ4ad、4bdで正逆回転させればよい。
The traversing
5は前記2台の横行台車4a、4bを連結する走行ガイド部材であり、この走行ガイド部材5に沿って溶接走行台車6が移動するようになされている。この溶接走行台車6も、走行ガイド部材5に案内されて移動できるものであれば、特にその構成は問わない。例えば前記横行台車4a、4bと同様、走行ガイド部材5の両側からローラベアリングで挟持して移動自在とした台車本体6aに、走行ガイド部材5の両端部に巻き回したチェーン6bの両端を固定し、このチェーン6bに噛み合うスプロケット6cをモータ6dで正逆回転させればよい。
7は前記溶接走行台車6に取付けられたトーチヘッドである。このトーチヘッド7は、前記横行レール2a、2bと同じ方向に配置された横行ガイド部材7aに沿う移動可能に上下部材7bが取付けられ、この上下部材7bに前記横行ガイド部材7aと同方向の移動可能に円弧移動装置7cを取付けた構成である。そして、この円弧移動装置7cに沿う移動が可能なように、溶接トーチ7eを備えたウィービング装置7dを取付けている。
前記上下部材7bの横行ガイド部材7aに沿う移動機構や、前記円弧移動装置7cの前記横行ガイド部材7aと同方向の移動機構も、前記の移動ができるものであれば特にその構成は問わない。例えば、モータ7ba又は7caによってねじ軸を正逆回転し、このねじ軸に螺合するボールねじに、前記上下部材7b又は前記円弧移動装置7cを一体的に取付ければよい。
The moving mechanism along the
また、ウィービング装置7dの円弧移動装置7cに沿う移動機構も、特にその構成は問わない。例えば、モータ7daによってスプロケット7dbを正逆回転し、このスプロケット7dbから、チェーン7dc、スプロケット7dd、回転軸7deを介して、円弧状ラック7dgに噛み合うピニオン7dfを正逆回転させればよい(図6参照)。
Further, the moving mechanism along the
なお、8は溶接機(図示省略)から前記トーチヘッド7の構成要素である溶接トーチ7eに供給する溶接ワイヤ及び電力を案内する配管、5aは走行ガイド部材5のたわみを防止するために設置されたテンションロッドである。
Reference numeral 8 denotes a welding wire supplied from a welding machine (not shown) to the
前記の各移動機構は、制御装置(図示省略)からの信号により、配管pの腐食減肉箇所及び肉減り箇所に位置するように制御され、所要の肉盛溶接を行うようになっている。その際、本発明では、前記溶接トーチ7eへの溶接ワイヤ及び電力の供給を、アーク段階と短絡段階の繰り返し周期を制御するようにした溶接電源(図示省略)により行っている。
Each of the moving mechanisms is controlled so as to be positioned at a corrosion thinning portion and a thinning portion of the pipe p by a signal from a control device (not shown), and performs the necessary overlay welding. At this time, in the present invention, the welding wire and power are supplied to the
本発明では、アーク段階と短絡段階の繰り返し周期を制御して肉盛溶接を行うので、従来のように溶接中にアーク長が変わって溶接条件が変動することがなく、アーク長を適正に制御することができる。従って、溶接トーチ7eの溶接開始点への位置決めは配管1本当たり1回で良くなり、肉盛溶接を全自動で行うことができる。また、希釈率が限りなく0に近い溶接が可能となる。
In the present invention, overlay welding is performed by controlling the repetition cycle of the arc phase and the short-circuit phase, so that the arc length is not changed during welding and the welding conditions do not fluctuate during welding as in the conventional case, and the arc length is controlled appropriately. can do. Therefore, positioning of the
アーク段階と短絡段階の繰り返し周期において、アーク段階はアーク長がスパッタの発生を低減し得る適正な長さとなる条件(溶接電圧等)を維持すべく制御される。また、短絡段階では電流を低くし溶接ワイヤを徐々に引き上げることでスパッタ量を減少させている。さらに、短絡段階の期間(時間)を長くすることで入熱量を抑え、希釈率を限りなく0に近くなるように制御している。 In the repetition cycle of the arc phase and the short-circuit phase, the arc phase is controlled so as to maintain a condition (welding voltage or the like) where the arc length is an appropriate length that can reduce the occurrence of spatter. Also, at the short-circuit stage, the amount of spatter is reduced by lowering the current and gradually raising the welding wire. Furthermore, the amount of heat input is suppressed by increasing the period (time) of the short circuit stage, and the dilution rate is controlled to be as close to 0 as possible.
上記構成の本発明の肉盛溶接装置1は、配管pの縦方向(図1に白抜き矢印で示す紙面上下方向)に往復しながら配管pの表面に肉盛溶接を施す。そして、1本の配管pの溶接が終了すると隣の配管pに移動し、同様の溶接を繰返し行う(図1の黒塗り矢印参照)。
The build-up
肉盛溶接は、例えば図6にイ、ロ、ハ、ニで示す順に、左右交互に行うが、アーク段階と短絡段階とを周期的に繰り返すことで、低希釈で肉盛溶接が行えることから、溶接材料との相性を考慮する必要がなく、また母材への熱影響が少ないため、溶接順序は上記に限らず適用可能である。 Overlay welding is performed, for example, alternately in the order indicated by a, b, c, and d in FIG. 6, but overlay welding can be performed at low dilution by periodically repeating the arc phase and the short-circuit phase. It is not necessary to consider the compatibility with the welding material, and since the thermal influence on the base material is small, the welding sequence is not limited to the above and can be applied.
ところで、溶接ワイヤにステンレス(例えばSUS309、310ステンレス鋼)やニッケル基合金を用いた配管pへの肉盛溶接において、縦向き下進による溶接は、アークが不安定になりスパッタ量が増加する等の問題により適さないことから、従来は、シールドガスであるアルゴンガスに、アークを安定化させスパッタ量を減少させる等の目的で二酸化炭素ガスまたは酸素ガスを添加する必要があった。 By the way, in the overlay welding to the pipe p using stainless steel (for example, SUS309, 310 stainless steel) or a nickel-based alloy for the welding wire, welding by vertical downward movement makes the arc unstable and the amount of spatter increases. Therefore, conventionally, it has been necessary to add carbon dioxide gas or oxygen gas to the argon gas, which is a shielding gas, for the purpose of stabilizing the arc and reducing the amount of sputtering.
しかしながら、上記構成の本発明の肉盛溶接装置1を使用する場合は、溶接ワイヤにステンレスやニッケル基合金を用いた場合であっても、アーク段階と短絡段階の繰り返し周期を制御することで、アークを安定化させスパッタ量を減少させることができるため、アルゴンガスのみをシールドガスとした肉盛溶接が可能になる。
However, when using the
このようにすれば、従来溶接性の悪かった溶接ワイヤにステンレスやニッケル基合金を用いた配管pへの肉盛溶接がアルゴンガスのみで可能となり、コスト削減につながる。 If it does in this way, overlay welding to the piping p which used stainless steel or nickel base alloy for the welding wire with the bad weldability conventionally will be attained only by argon gas, and it will lead to cost reduction.
本発明は、上記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇において、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above examples, and it goes without saying that the embodiments may be appropriately changed within the scope of the technical idea described in each claim.
1 肉盛溶接装置
2a、2b 横行レール
4a、4b 横行台車
5 走行ガイド部材
6 溶接走行台車
7 トーチヘッド
7a 横行ガイド部材
7b 上下部材
7c 円弧移動装置
7d ウィービング装置
7e 溶接トーチ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記配管上に取付けられる対をなす2本の横行レールと、
これら対をなす2本の横行レールに案内されて移動する2台の横行台車と、
これら2台の横行台車を連結する走行ガイド部材と、
この走行ガイド部材に案内されて移動する溶接走行台車と、
この溶接走行台車に取付けられたトーチヘッドと、
このトーチヘッドの構成要素である溶接トーチに溶接ワイヤ及び電力を供給する溶接機と、
を有し、
前記トーチヘッドは、
前記横行レールと同じ方向に配置された横行ガイド部材と、
この横行ガイド部材に沿う移動可能に取付けられた上下部材と、
この上下部材に、前記横行ガイド部材と同方向の移動可能に取付けられた円弧移動装置と、
この円弧移動装置に沿う移動可能に取付けられた、前記溶接トーチを備えたウィービング装置とで構成され、
かつ、前記溶接トーチへの溶接ワイヤ及び電力の供給を、溶接電源によりアーク段階と短絡段階の繰り返し周期を制御して行うことを特徴とする肉盛溶接装置。 It is a device for overlay welding the surface of the corrosion thinning part and the thinning part of the pipes arranged in parallel,
Two traverse rails forming a pair mounted on the pipe;
Two traversing carts guided and moved by these two traversing rails,
A travel guide member connecting these two traversing carts;
A welding traveling carriage guided and moved by the traveling guide member;
A torch head attached to the welding carriage,
A welding machine for supplying a welding wire and electric power to a welding torch which is a component of the torch head;
Have
The torch head is
A traverse guide member arranged in the same direction as the traverse rail;
An upper and lower member movably attached along the traverse guide member;
An arc moving device attached to the upper and lower members so as to be movable in the same direction as the traverse guide member;
A weaving device provided with the welding torch, which is movably attached along the arc moving device,
And the welding welding apparatus characterized by supplying a welding wire and electric power to the said welding torch by controlling the repetition period of an arc stage and a short circuit stage with a welding power supply.
前記配管上に取付けられる対をなす2本の横行レールと、
これら対をなす2本の横行レールに沿って移動する2台の横行台車と、
これら2台の横行台車を連結する走行ガイド部材と、
この走行ガイド部材に案内されて移動する溶接走行台車と、
この溶接走行台車に取付けられたトーチヘッドと、
このトーチヘッドの構成要素である溶接トーチに溶接ワイヤ及び電力を供給する溶接機と、
を有し、
前記トーチヘッドは、
前記横行レールと同じ方向に配置された横行ガイド部材と、
この横行ガイド部材に沿う移動可能に取付けられた上下部材と、
この上下部材に、前記横行ガイド部材と同方向の移動可能に取付けられた円弧移動装置と、
この円弧移動装置に沿う移動可能に取付けられた、溶接トーチを備えたウィービング装置とで構成され、
かつ、前記溶接トーチへのステンレスまたはニッケル基合金からなる溶接ワイヤ及び電力の供給を、溶接電源によりアーク段階と短絡段階の繰り返し周期を制御して行う肉盛溶接装置を使用し、
アーク溶接時に使用するシールドガスとしてアルゴンガスのみを使用することを特徴とする肉盛溶接方法。 It is a method of overlay welding the surface of the corrosion thinning part and the thinning part of the pipes arranged in parallel,
Two traverse rails forming a pair mounted on the pipe;
Two traversing carts that move along these two traversing rails,
A travel guide member connecting these two traversing carts;
A welding traveling carriage guided and moved by the traveling guide member;
A torch head attached to the welding carriage,
A welding machine for supplying a welding wire and electric power to a welding torch which is a component of the torch head;
Have
The torch head is
A traverse guide member arranged in the same direction as the traverse rail;
An upper and lower member movably attached along the traverse guide member;
An arc moving device attached to the upper and lower members so as to be movable in the same direction as the traverse guide member;
It consists of a weaving device equipped with a welding torch, movably mounted along this arc moving device,
And, using a build-up welding device that controls the repetition cycle of the arc phase and the short-circuiting phase with a welding power source, supplying a welding wire made of stainless steel or a nickel-based alloy to the welding torch and electric power,
A build-up welding method characterized by using only argon gas as a shielding gas used during arc welding.
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