JP3189618B2 - Rotating high-speed rotating arc welding method - Google Patents
Rotating high-speed rotating arc welding methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高速でアークを回転さ
せ、さらに、該アークの高速回転状態で開先幅方向に揺
動させる高速回転アーク溶接方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed rotating arc welding method in which an arc is rotated at a high speed, and the arc is swung in a groove width direction while the arc is rotating at a high speed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高速回転アーク溶接方法はアークが分散
されるため、大電流の使用が可能となり溶着量を増加さ
せることができ、その結果として、従来のウィービング
による溶接方法に比べて、溶接速度を格段に向上させる
ことができる高能率の溶接方法である。2. Description of the Related Art In a high-speed rotating arc welding method, since an arc is dispersed, a large current can be used and the amount of welding can be increased. As a result, the welding speed is reduced as compared with the conventional welding method using weaving. This is a highly efficient welding method that can significantly improve the welding efficiency.
【０００３】一般的に、溶接においては、母材の熱変形
または開先精度の誤差により開先幅が変化する。[0003] Generally, in welding, the groove width changes due to thermal deformation of the base material or errors in groove accuracy.
【０００４】高速回転アーク溶接方法の前述の特徴を生
かした溶接方法を採用する場合においても、母材の開先
幅が変化しても開先幅の変動に追従して開先壁面での融
合不良を防止することが必要である。[0004] Even when a welding method utilizing the above-mentioned features of the high-speed rotating arc welding method is adopted, even if the groove width of the base material changes, the fusion at the groove wall surface follows the fluctuation of the groove width. It is necessary to prevent defects.
【０００５】前述の開先幅の変動の問題を解決するた
め、特公平１ー３９８７４号に開示された技術が公知で
ある。[0005] In order to solve the above-mentioned problem of the fluctuation of the groove width, a technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-39874 is known.
【０００６】前記公報に開示された発明は、高速で同一
方向に回転するアークを開先幅方向に揺動させ、アーク
電流またはアーク電圧の波形を検出し、該波形を溶接進
行方向に対して前記回転の左側半周期と右側半周期に分
割し、開先中心に対して前記揺動の左側半周期について
は前記回転の左側分割波形の面積を、前記揺動の右側半
周期については前記回転の右側分割波形の面積を各々積
分して該積分値を比較し、その差が零になるように前記
揺動の中心位置の修正をおこなう方法である。In the invention disclosed in the above publication, an arc rotating at a high speed in the same direction is swung in a groove width direction, a waveform of an arc current or an arc voltage is detected, and the waveform is detected with respect to a welding progress direction. The rotation is divided into a left half cycle and a right half cycle, and the area of the left divided waveform of the rotation with respect to the groove center is set for the left half cycle of the swing, and the rotation is set for the right half cycle of the swing. Of the right-side divided waveforms, and comparing the integrated values, and correcting the center position of the swing so that the difference becomes zero.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高速回
転アーク溶接方法においては、溶接条件によっては、溶
融金属とアークの回転の共振作用により溶接ビード表面
形状や溶込み形状が非対象となる場合があり、この現象
は潜在的には常に存在するものである。However, in the high-speed rotary arc welding method, depending on the welding conditions, the surface shape and penetration shape of the weld bead may be asymmetric due to the resonance action of the rotation of the molten metal and the arc. This phenomenon is potentially always present.
【０００８】図５は、前述の溶接ビードが非対象に偏っ
た従来技術による現象を図示した断面図で、１および２
は被溶接材、３は開先、４は裏当金であり、５は前述の
非対象の偏った溶接ビードで、アークの回転方向を同一
方向に一定回転させて溶接を行うと、溶接ビードは右回
転の溶接では、右側において低く左側において高い偏っ
たビードが形成される現象がある。この現象は高速回転
状態のアークを開先幅方向に揺動する前記従来技術にお
いても同様である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a phenomenon according to the prior art in which the above-mentioned welding beads are asymmetrically biased.
Is a material to be welded, 3 is a groove, 4 is a backing metal, and 5 is a non-symmetric biased welding bead described above. When welding is performed by rotating the arc in a constant direction in the same direction, a welding bead is formed. In right-turn welding, there is a phenomenon in which a biased bead is formed on the right side and high on the left side. This phenomenon is the same in the above-mentioned prior art in which the arc in the high-speed rotation state swings in the groove width direction.
【０００９】前述のような、偏ったビードが形成される
と、図５における右側開先底部での融合不良が発生し易
く、また積層溶接においては開先底部が平らでないため
ウィービングの中心が開先中心にあっても、アークセン
サー信号、即ち、アーク電圧または溶接電流波形が左右
対象とはならないため、開先倣いが良好に行われないと
いう問題がある。When the above-mentioned uneven bead is formed, poor fusion is likely to occur at the bottom of the right groove in FIG. 5, and in lamination welding, the center of the weaving is opened because the groove bottom is not flat. Even at the front center, the arc sensor signal, that is, the arc voltage or the welding current waveform is not symmetrical, so that there is a problem that groove profiling is not performed well.
【００１０】本発明は、前述の欠陥の原因および開先倣
い制御を阻害する偏ったビードの形成をなくする高速回
転アーク溶接方法を提供することを目的とするものであ
る。An object of the present invention is to provide a high-speed rotary arc welding method that eliminates the cause of the above-mentioned defects and the formation of a biased bead that hinders groove tracking control.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】前述の課題は、アークを
高速回転させながら溶接トーチを開先幅方向に揺動させ
て溶接を行うにあたり、アークの回転方向を揺動の右半
周期と左半周期で反対向きとすることを特徴とする揺動
高速回転アーク溶接方法により解決される。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned object is to perform the welding by oscillating the welding torch in the groove width direction while rotating the arc at a high speed. The problem is solved by an oscillating high-speed rotating arc welding method characterized in that the direction is reversed in a half cycle.
【００１２】[0012]
【作用】アークを高速回転させながら溶接トーチを開先
幅方向に揺動させる。アークの回転方向はウィービング
の中間部で変更し、ウィービングの右側と左側とでは回
転方向が逆となる。即ち、開先壁面に接するアーク回転
方向が左右側でともに溶接進行方向と同一かまたは逆と
なる向きに設定される。The welding torch is swung in the groove width direction while rotating the arc at a high speed. The rotation direction of the arc is changed in the middle part of the weaving, and the rotation direction is reversed between the right side and the left side of the weaving. That is, the direction of arc rotation in contact with the groove wall surface is set to be the same or opposite to the welding progress direction on both the left and right sides.
【００１３】さらに、アークの回転数は、ウィービング
の右側と左側とで等しくなるように設定される。Further, the number of rotations of the arc is set to be equal on the right side and the left side of the weaving.
【００１４】以上により揺動高速回転アーク溶接を行う
と、左右対称な溶接ビードが得られる。By performing the swing high-speed rotation arc welding as described above, a symmetrical weld bead can be obtained.
【００１５】[0015]
【実施例】図１は、本発明にかかる揺動高速回転アーク
溶接方法の一実施例を説明する概略図で、下側は開先断
面図を、上側は平面図を図示したものである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view for explaining one embodiment of a swinging high-speed rotary arc welding method according to the present invention, in which a lower part is a sectional view and an upper part is a plan view.
【００１６】図１において、１、２は被溶接材、３は該
被溶接材１、２の開先壁１ａ、２ａにより形成された開
先である。In FIG. 1, reference numerals 1 and 2 denote a material to be welded, and 3 denotes a groove formed by the groove walls 1a and 2a of the materials 1 and 2 to be welded.
【００１７】６は開先３の中心線で、７、８は開先３の
壁縁線である。９は開先３内を揺動する高速回転アーク
の回転中心の軌跡であり、溶接トーチの軌跡でもある。Reference numeral 6 denotes a center line of the groove 3, and reference numerals 7 and 8 denote wall edges of the groove 3. Reference numeral 9 denotes a locus of the rotation center of the high-speed rotating arc that oscillates in the groove 3, and also a locus of the welding torch.
【００１８】本発明の一例では、回転アークの揺動軌跡
は開先３の右側（Ｒ）および左側（Ｌ）で各々Ａ→Ｂ→
Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ａの順序の軌跡となるように揺動す
る。In one example of the present invention, the swing trajectory of the rotating arc is A → B → on the right (R) and left (L) sides of the groove 3 respectively.
It swings so as to have a locus in the order of C → D → E → F → A.
【００１９】さらに、高速で回転するアークの回転方向
は、開先３の右側（Ｒ）におけるＡ〜Ｂ区間では時計廻
り（ＣＷ）とし、開先３の左側（Ｌ）におけるＤ〜Ｅの
区間では反時計廻り（ＣＣＷ）とする（矢視方向）。The direction of rotation of the arc rotating at high speed is clockwise (CW) in the section AB on the right side (R) of the groove 3 and in the section D to E on the left side (L) of the groove 3. Then, counterclockwise (CCW) is set (in the direction of the arrow).
【００２０】アークの回転方向の転換区間は、開先中心
６の位置であるＣ、Ｆの位置が望ましいが、回転速度が
ウィービングの右と左で対象であればＢからＤおよびＥ
からＡの区間の位置でも可能である。The turning section of the arc rotation direction is desirably at the positions of C and F, which are the positions of the groove center 6, but if the rotation speed is right and left of the weaving, the positions are changed from B to D and E.
It is also possible at the position of the section from to.
【００２１】また、アークの回転方向は、前述とは逆に
右側（Ｒ）の区間を反時計廻りとし、左側（Ｌ）の区間
を時計廻りとしても良く、要は、開先壁面１ａ、２ａに
対しアークの回転方向がウィービングの左右で対象とな
れば良い。The direction of rotation of the arc may be counterclockwise in the right (R) section and clockwise in the left (L) section. In contrast, it is only necessary that the rotation direction of the arc be symmetric on the left and right of weaving.
【００２２】図２は、図１に示した揺動パターンにおけ
るアーク回転速度の時間的変化を揺動位置Ａ−Ｆに対応
して示したグラフで、上側は開先３の右側（Ｒ）でアー
クの回転方向が時計廻り（ＣＷ）であり、下側は開先３
の左側（Ｌ）でアークの回転方向が反時計廻り（ＣＣ
Ｗ）を行っている状態を示している。FIG. 2 is a graph showing the temporal change of the arc rotation speed in the swing pattern shown in FIG. 1 corresponding to the swing positions A to F. The upper side is the right side (R) of the groove 3. The rotation direction of the arc is clockwise (CW), and the lower side is groove 3
The rotation direction of the arc is counterclockwise (CC) on the left side (L) of
W) is shown.
【００２３】図２では、アークの回転速度は５０Ｈｚを
用いた例で、アークの回転数は開先中心点Ｆでは零であ
るが、Ａ点に向かうに従いアークの回転速度を５０Ｈｚ
に増大し、区間Ａ〜Ｂでは５０Ｈｚをキープし、左側
（Ｌ）の開先に向かうに従い回転数を低下させ開先中心
Ｃで回転を止め、反時計廻り（ＣＣＷ）に回転方向を変
化させた後、回転数を上げながら左側（Ｌ）の点Ｄへ向
かい５０Ｈｚにし、区間Ｄ〜Ｅで５０Ｈｚをキープし、
再び、開先中心点Ｆに向かう。回転アークの中心は以上
の揺動を行う。FIG. 2 shows an example in which the rotation speed of the arc is 50 Hz. The rotation speed of the arc is zero at the groove center point F, but the rotation speed of the arc becomes 50 Hz toward point A.
In the sections A and B, the frequency is kept at 50 Hz, the rotation speed is reduced toward the left side (L) groove, the rotation is stopped at the groove center C, and the rotation direction is changed counterclockwise (CCW). After that, increase the number of revolutions to 50 Hz toward point D on the left (L), keep 50 Hz in sections D to E,
Again, head toward the groove center point F. The center of the rotating arc performs the above swing.
【００２４】図３は、本発明の高速回転アーク溶接方法
で揺動を行う溶接装置の概略正面図である。FIG. 3 is a schematic front view of a welding apparatus that performs swinging by the high-speed rotating arc welding method of the present invention.
【００２５】図３において、１０は電極１１に高速回転
を与える回転機構を内蔵した回転トーチ本体で、１２は
ガスシールドノズルである。In FIG. 3, reference numeral 10 denotes a rotary torch main body having a built-in rotation mechanism for applying high-speed rotation to the electrode 11, and reference numeral 12 denotes a gas shield nozzle.
【００２６】前記回転トーチ本体１０はアーム１３を介
して送り支持機構１４と一体となっており、該送り支持
機構１４は横送り（Ｘ軸）モータ１５およびネジ軸１６
により開先幅方向の移動を行い、横送り（Ｘ軸）モータ
１５の正逆転により揺動を行う。１７は溶接ワイヤ、１
８はアークであり、また、１９は溶接ワイヤ１７の送給
ローラ、２０はワイヤリールである。The rotary torch main body 10 is integrated with a feed support mechanism 14 via an arm 13, and the feed support mechanism 14 includes a lateral feed (X-axis) motor 15 and a screw shaft 16.
To move in the groove width direction, and swing by the forward / reverse rotation of the lateral feed (X-axis) motor 15. 17 is a welding wire, 1
8 is an arc, 19 is a feed roller of the welding wire 17, and 20 is a wire reel.
【００２７】本発明では、回転トーチ本体１０で溶接ワ
イヤ１７に高速回転が付与され、開先幅方向の揺動は、
横送り（Ｘ軸）モータ１５、ネジ軸１６および送り支持
機構１４で行われる。In the present invention, high-speed rotation is given to the welding wire 17 by the rotating torch body 10, and the swing in the groove width direction is
This is performed by a lateral feed (X-axis) motor 15, a screw shaft 16, and a feed support mechanism 14.
【００２８】さらに、アークの回転方向の切り換えにつ
いては、横送り（Ｘ軸）モータ１５のカウンターにより
トーチの開先幅方向位置（Ｘ軸方向位置）を検出して、
該検出位置があらかじめ定めた位置になったら、回転ト
ーチ本体１０内の回転モータ（図示せず）の回転方向を
切り換えることで行う。アーク回転方向の切り換え位置
は、通常は、開先中心が望ましいが、揺動している開先
幅内であれば特に限定されない。Further, regarding the switching of the arc rotation direction, the position of the torch in the groove width direction (X-axis direction position) is detected by the counter of the transverse feed (X-axis) motor 15, and
When the detection position reaches a predetermined position, switching is performed by switching the rotation direction of a rotation motor (not shown) in the rotary torch main body 10. Normally, the switching position of the arc rotation direction is desirably at the center of the groove, but is not particularly limited as long as it is within the swinging groove width.
【００２９】本発明の揺動高速回転アーク溶接方法を下
記の溶接条件にて実施した。 アークの回転： アーク回転速度・・５０Ｈｚ、回転直径・・・３ｍｍ ウィービング： ウィービング幅・・・３ｍｍ（初層） ウィービング周波数・・・０．５Ｈｚ（周期２秒） 両端停止時間・・・左右各０．５秒 開先形状： Ｖ開先（θ＝４０°、ルートギャップ＝６ｍｍ、裏当金あり） 板厚・・１２ｍｍ 溶接材料：１．６ｍｍソリッドワイヤ、ＣＯ2 ガス 溶接条件：溶接電流５００Ａ、溶接速度４０ｃｍ／分 図４は、本発明の揺動高速回転アーク溶接方法により形
成された溶接ビード２１を図示した断面図であり、左右
対象で溶接ビード２１の上面はほぼ平らな面が得られ
る。The oscillating high-speed rotating arc welding method of the present invention was carried out under the following welding conditions. Arc rotation: Arc rotation speed: 50 Hz, rotation diameter: 3 mm Weaving: Weaving width: 3 mm (first layer) Weaving frequency: 0.5 Hz (period: 2 seconds) End stop time: left and right 0.5 seconds Groove shape: V groove (θ = 40 °, root gap = 6 mm, with backing metal) Plate thickness: 12 mm Welding material: 1.6 mm solid wire, CO 2 gas Welding conditions: welding current 500 A FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a welding bead 21 formed by the oscillating high-speed rotating arc welding method of the present invention, and the upper surface of the welding bead 21 is substantially flat in right and left directions. Can be
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明は、以上のとおりの構成であるの
で、高速回転アーク溶接方法で揺動をおこなった場合、
左右の開先においてアークの回転方向を逆にすることに
より開先壁に対しては溶接進行方向にアークの向きが統
一される結果、偏った溶接ビードが形成されない。Since the present invention has the above-described structure, when swinging is performed by the high-speed rotating arc welding method,
By reversing the rotation direction of the arc in the left and right grooves, the direction of the arc is unified in the welding progress direction with respect to the groove wall, so that a biased weld bead is not formed.
【００３１】以上により、左右対象の溶接ビードが形成
される結果、揺動高速回転アーク溶接方法を適用する場
合に、開先壁面の融合不良が発生せず、また積層溶接に
おいては開先底部が平らであるから、開先倣いおよび溶
着量制御等の検出信号であるアーク電圧または溶接電流
が的確に検出できるので溶接トーチのねらい位置が定ま
り、良好な開先倣いが行われる効果がある。As described above, a welding bead is formed symmetrically to the left and right. As a result, when the oscillating high-speed rotating arc welding method is applied, poor fusion of the groove wall surface does not occur. Since it is flat, the arc voltage or welding current, which is a detection signal for groove profiling and welding amount control, etc., can be accurately detected.
【図１】本発明の揺動高速回転アーク溶接方法の一実施
例を説明する概略図。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a swinging high-speed rotating arc welding method according to the present invention.
【図２】本発明におけるアークの回転速度および回転方
向が溶接の進行とともに変化した状態を図示したグラ
フ。FIG. 2 is a graph illustrating a state in which the rotation speed and the rotation direction of the arc change with the progress of welding in the present invention.
【図３】本発明の高速回転アーク溶接方法で揺動を行う
溶接装置の概略正面図。FIG. 3 is a schematic front view of a welding device that performs swinging by the high-speed rotating arc welding method of the present invention.
【図４】本発明の揺動高速回転アーク溶接方法により形
成された溶接ビードの断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of a weld bead formed by the oscillating high-speed rotating arc welding method of the present invention.
【図５】従来技術における偏り溶接ビードの断面図。FIG. 5 is a sectional view of a bias welding bead according to the related art.
１ 被溶接材 ２ 被溶接材 ３ 開先 ４ 裏当金 ５ 偏り溶接ビード ６ 開先中心 ７ 開先壁縁線 ８ 開先壁縁線 ９ 揺動中心線 １０ 回転トーチ本体 １１ 電極 １２ ガスシールドノズル １３ アーム １４ 送り支持機構 １５ 送り（Ｘ軸）モータ １６ ネジ軸 １７ 溶接ワイヤ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 To-be-welded material 2 To-be-welded material 3 Groove 4 Backing metal 5 Uneven welding bead 6 Groove center 7 Groove wall edge line 8 Groove wall edge line 9 Swing center line 10 Rotating torch main body 11 Electrode 12 Gas shield nozzle 13 Arm 14 Feed support mechanism 15 Feed (X-axis) motor 16 Screw shaft 17 Welding wire
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/12 B23K 9/022 B23K 9/095 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B23K 9/12 B23K 9/022 B23K 9/095
Claims (1)
開先幅方向に揺動させて溶接を行うにあたり、アークの
回転方向を揺動の右半周期と左半周期で反対向きとする
ことを特徴とする揺動高速回転アーク溶接方法。When welding is performed by oscillating a welding torch in a groove width direction while rotating an arc at a high speed, the arc rotation direction is opposite in a right half cycle and a left half cycle of oscillation. Characteristic swing high-speed rotating arc welding method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10572595A JP3189618B2 (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Rotating high-speed rotating arc welding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10572595A JP3189618B2 (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Rotating high-speed rotating arc welding method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08300152A JPH08300152A (en) | 1996-11-19 |
| JP3189618B2 true JP3189618B2 (en) | 2001-07-16 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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1995
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| JPH08300152A (en) | 1996-11-19 |
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