JP3333305B2 - ガスシールドアーク溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋼構造物の溶接施工にお
いて使用されるガスシールドアーク溶接方法に関し、特
に高速溶接時の作業性及び耐気孔（ピット及びブローホ
ール）性等が優れた高速ガスシールドアーク溶接方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガスシールドアーク溶接において
は、溶接施工の高能率化の点から複数の電極を使用し、
高電流且つ高速で溶接を行う溶接方法が検討されてお
り、一部は実用化されている。従来の高速ガスシールド
溶接方法としては、以下に示すものがある。

【０００３】（１）先行する第１電極に直径が０．６〜
１．６ｍｍの溶接ワイヤを使用し、後行の第２電極以降
の各電極に直径が３．０〜６．４ｍｍの溶接ワイヤを使
用し、各電極の間隔を１００ｍｍ以上として、前記第１
電極に１００〜５００Ａの溶接電流を供給し、前記第２
電極以降の各電極に６００〜１５００Ａの電流を供給
し、シールドガスとして不活性ガスを使用するガスシー
ルドアーク溶接方法（特公昭５８−１３２６９号）。

【０００４】（２）直径が１．６〜６．４ｍｍのフラッ
クス入り溶接ワイヤを使用した１又は複数の電極に２０
０〜２０００Ａの溶接電流を供給して１つの溶融池を形
成し、６ｍ／分以上の溶接速度で溶接を行う高速ガスシ
ールドアーク溶接方法（特開昭６３−１５４２６７
号）。

【０００５】（３）先行する第１電極に直径が１．４ｍ
ｍ以上のメタル系フラックス入りワイヤを使用し、後行
の第２電極以降の電極の少なくとも最終電極に直径が
１．４ｍｍ以上のチタニヤ系フラックス入りワイヤを使
用すると共に、各電極の間隔を５０ｍｍ以下として溶接
を行う高速ガスシールドアーク溶接方法（特開昭６３−
２３５０７７号）。

【０００６】（４）先行する第１電極及び後行の第２電
極の間隔を１０〜４０ｍｍとして１プールを形成するよ
うに各電極を配置すると共に、前記第２電極に直径が
１．２〜４．０ｍｍのチタニヤ（ルチール）系フッラク
ス入りワイヤを使用し、前記第１電極のワイヤ径を前記
第２電極のワイヤ径以下とする高速水平ガスシールドア
ーク溶接方法（特開平２−２８０９６８号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ガスシールドアーク溶接方法には、以下に示す問題点が
ある。即ち、一般的に、直径が２．４ｍｍ以上の太径
ワイヤを高ワイヤ送給速度（高電流）で使用する場合
は、直径が２．０ｍｍ以下の細径ワイヤに比して剛性が
高いためにワイヤの送給性が低下し、アーク長が変動し
やすい。このため、溶接欠陥の発生頻度が増加する。

【０００８】また、一般的に使用されるガスシールド
アーク溶接機の最大容量は７５０Ａであり、それ以上の
高電流で溶接を行う場合には、特殊な大容量溶接機が必
要であり、溶接機のコストが極めて高くなる。

【０００９】更に、３電極以上の多電極による高速溶
接において、各電極が独立した溶融池を形成する場合は
溶融池が小さくならざるを得ないため、ビード外観・形
状等の作業性及び耐欠陥性の点から、各ワイヤの狙い位
置の許容範囲が極めて狭くなる。

【００１０】２電極以下の電極数で、作業性及び耐欠
陥性等の点で制約される溶接電流（ワイヤ送給速度）の
上限値以下では、３電極以上の多電極法に比して高溶着
量が得られない。従って、溶接速度を低減せざるを得な
い。

【００１１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、特殊な大容量溶接機が不要であり、ワイヤ
狙い位置の許容範囲が広く、ビード外観・形状及びアー
ク安定性等の作業性が優れ、且つ、ピット、ブローホー
ル及び融合不良等の溶接欠陥が発生しないガスシールド
アーク溶接方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガスシール
ドアーク溶接方法は、直径が１．４乃至１．６ｍｍの少
なくとも３本のフラックス入り溶接ワイヤを使用するガ
スシールドアーク溶接方法において、先行する第１電極
とその後行の第２電極との間隔を１５乃至４０ｍｍと
し、前記第２電極とその後行の第３電極との間隔を７０
ｍｍ以上とし、前記第１電極及び前記第２電極のワイヤ
のスラグ形成剤含有量の合計が１乃至６質量％、前記第
３電極のワイヤのスラグ形成剤含有量が３乃至８質量％
であると共に、各電極の溶接電流を７５０Ａ以下の直流
として、前記第１及び第２電極により第１の溶融池を形
成し、前記第３電極によって第２の溶融池を形成して２
ｍ／分以上の溶接速度で溶接を実施することを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】本願発明者等は、特殊な大容量溶接機を必要と
せず、溶接欠陥が発生することなく２ｍ／分以上の高速
溶接が可能なガスシールドアーク溶接方法を開発すべ
く、種々実験研究を行った。その結果、少なくとも３本
の溶接ワイヤを使用するガスシールドアーク溶接方法に
おいて、所定の直径の溶接ワイヤを使用すると共に、先
行する第１電極とその後行の第２電極とにより１つの溶
融池（第１の溶融池）を形成し、前記第２電極から所定
の距離だけ離隔してその後行の第３電極を配置しこの第
３電極により１つの溶融池（第２の溶融池）を形成し
て、溶接速度を所定の速度以上とすることにより、大容
量の溶接機を必要とせず、溶接欠陥がない良好な溶接が
可能であるとの知見を得た。

【００１４】以下に、本発明における各数値の限定理由
を以下に説明する。

【００１５】溶接ワイヤの直径：１．２乃至２．０ｍｍ 溶接ワイヤの直径が１．２ｍｍ未満の場合は、ワイヤの
剛性が十分でないため、送給経路の影響を受けてトーチ
出口でワイヤに曲がり癖がつき、狙い位置がずれやすく
なる。通常、高速溶接では溶融池の安定化を図るために
アーク長を短くするため、アーク及び溶融池の幅が小さ
くなる。この場合、ワイヤ狙い位置が僅かにずれてもビ
ード外観及び形状の劣化は顕著になる。また、ワイヤの
直径が小さいと剛性が小さくなり、送給時に座屈が発生
しやすくなる。このため、溶接ワイヤの直径は１．２ｍ
ｍ以上であることが必要である。

【００１６】一方、高溶着量を得るためには、太径ワイ
ヤを高速で送給すると共に高電流で溶接することが必要
である。しかし、ガスシールドアーク溶接では、サブマ
ージアーク溶接等に比してワイヤの送給経路が長いた
め、ワイヤの高速送給性を安定される点からワイヤの直
径の上限が制限される。即ち、ワイヤの直径が２．０ｍ
ｍを超えると、ワイヤの送給性が低下してワイヤ突出し
長さ（即ち、アーク長）が変動するため、ビード外観及
び形状の劣化、スパッタ及びヒューム発生量の増加並び
に溶接欠陥の発生等の不都合が発生する。このため、溶
接ワイヤの直径は１．２乃至２．０ｍｍであることが必
要である。

【００１７】なお、フラックス入りワイヤを使用する場
合は、その直径が１．４乃至１．６ｍｍであることが好
ましい。フラックス入りワイヤはアーク安定性が優れて
いるため、この点に関して高速溶接時の作業性を考慮し
て特に直径が１．４ｍｍ未満の細径のものを使用する必
要がない。また、ワイヤ狙い位置の許容範囲及び送給時
の座屈に対しては太径のワイヤのほうが有利であること
を考慮すると、通常は直径が１．４ｍｍ以上のワイヤを
使用することが好ましい。

【００１８】一方、フラックス入りワイヤでは容着量が
多いため、比較的細径のワイヤによる低電流溶接によっ
て必要な容着量を確保できる。また、直径が１．６ｍｍ
を超える太径のワイヤを使用して高電流高ワイヤ送給速
度で溶接すると、ワイヤ送給性、ビード外観及びビード
形状等が劣化する。このため、通常は直径が１．６ｍｍ
以下のワイヤを使用することが好ましい。従って、フラ
ックス入りワイヤを使用する場合は、その直径が１．４
乃至１．６ｍｍであることが好ましい。

【００１９】フラックス入りワイヤのスラグ形成剤含有
量 （１）第１電極及び第２電極のワイヤのスラグ形成剤の
含有量の合計：１乃至６重量％ 本発明では第１及び第２電極によって１つの溶融池（第
１の溶融池）を形成する。このため、形成されるビード
の外観、形状及びスラグ剥離性は、第１及び第２電極の
ワイヤに含有されるスラグ形成剤の総量に大きく影響さ
れる。また、第１の溶融池におけるスラグ発生量は、第
３電極による溶融池（第２の溶融池）の進行及びビード
形成に影響を及ぼす。第１及び第２電極のワイヤのスラ
グ形成剤の含有量の合計が１重量％未満では、スラグの
被りが不十分となるため、ビード外観及びビード形状が
劣化しやすくなると共に、スラグ剥離性が低下する。一
方、第１及び第２電極のワイヤのスラグ形成剤の合計の
含有量が６重量％を超えると、スラグ発生量が過剰とな
り、第３電極により形成される第２の溶融池の進行が妨
げられて、スラグ巻込み及び融合不良等の溶接欠陥が発
生する。また、第２の溶融池におけるスラグ発生量も過
剰となるため、スラグが垂れてビード外観及びビード形
状が劣化する。従って、第１及び第２電極のワイヤのス
ラグ形成剤の合計は１乃至６重量％とすることが好まし
い。

【００２０】（２）第３電極のワイヤのスラグ形成剤の
含有量：３乃至８重量％ 第３電極のワイヤにおけるスラグ形成剤の含有量が３重
量％未満では、スラグの被りが不十分となるため、ビー
ド外観・形状が劣化しやすくなると共に、スラグ剥離性
が低下する。一方、第３電極のワイヤのスラグ形成剤の
含有量が８重量％を超えると、第３電極のワイヤからの
スラグに先行ビードのスラグが加わるため、発生量が過
剰となってスラグが垂れ、ビード外観及びビード形状が
劣化する。従って、第３電極のワイヤのスラグ形成剤含
有量は３重量乃至８重量％とすることが好ましい。

【００２１】溶接速度：２ｍ／分以上 本発明においては、溶着量、溶接作業性及び耐欠陥性等
の点から、溶接速度を２ｍ／分以上とする。

【００２２】溶接電流：７５０Ａ以下 溶接電流が７５０Ａを超える場合は、特殊な大容量溶接
機が必要であり、溶接機のコストが著しく向上する。ま
た、本発明においては、直径が２．０ｍｍ以下の比較的
細径の溶接ワイヤを使用するので、溶接電流が７５０Ａ
以下であっても溶着量不足等の問題が発生する虞れがな
い。このため、溶接電流は７５０Ａ以下とする。

【００２３】電極の間隔 （１）第１電極と第２電極との間隔：１５乃至４０ｍｍ 本発明において、第１及び第２電極によって入熱量が大
きく且つ幅広い１つの溶融池（第１の溶融池）を形成す
る。これにより、高速溶接におけるビードと母材のなじ
み不良を改善すると共に、第１電極ビードと第２電極ビ
ードとの重ね目をなくして良好なビード外観及びビード
形状を得る。また、溶込みが幅広く丸みを帯びるので、
気孔（ビット及びブローホール等）又は融合不良等の溶
接欠陥を抑制できる。しかし、第１電極と第２電極との
間隔を１５ｍｍ未満とすると、各電極は極端な後退角又
は前進角をとる必要がある。そうすると、溶融池は溶接
線方向の前後から受けるアーク力によって極めて不安定
となり、スパッタが多量に発生しやすくなると共に、ビ
ード外観・形状が劣化する。一方、第１電極と第２電極
との間隔が４０ｍｍを超えると、溶融池は２つになり、
上述の効果を得ることができなくなる。また、各電極に
より形成される磁場の相互作用が強まり、アーク及び溶
滴移行が不安定となるため、スパッタが多量に発生しや
すくなると共に、ビード外観・形状が劣化する。従っ
て、第１電極と第２電極との間隔は１５ｍｍ乃至４０ｍ
ｍであることが必要である。なお、第１電極と第２電極
との間のより一層好ましい間隔は、２５乃至３０ｍｍで
ある。

【００２４】（２）第２電極と第３電極との間隔：７０
ｍｍ以上 仮に、第１電極乃至第３電極で１つの溶融池を形成する
と、溶融池が大きくなり過ぎてシールド不良が生じやす
くなると共に、入熱量が過大となってアンダカット又は
オーバラップ等の溶接欠陥が発生する。このため、第３
電極は、単独で２つ目の溶融池（第２の溶融池）を形成
する必要がある。第２電極と第３電極との間隔が７０ｍ
ｍ未満の場合は、各電極が形成する磁場の相互作用が強
まり、アーク及び溶滴移行が不安定となるため、スパッ
タが多量に発生しやすくなると共に、ビード外観・形状
が劣化する。このため、第２電極と第３電極との間隔は
７０ｍｍ以上とすることが必要である。なお、第２電極
と第３電極とのより一層好ましい間隔は１００ｍｍ以上
である。

【００２５】すみ肉溶接におけるトーチ角度とワイヤ狙
い位置 本発明では、第１電極及び第２電極によって入熱量が大
きく且つ幅広い１つの溶融池を形成する。このため、高
速すみ肉溶接において問題とされる母材とのなじみが良
好になると共に、第１電極によるビードと第２電極によ
るビードとの重なりがなくなって、良好なビード外観及
びビード形状が得られる。また、溶込みが幅広く丸みを
帯びるために融合不良が発生し難くなる。更に、溶融池
の凝固が遅くなるため、特にペイント塗布鋼板の高速す
み肉溶接では、気孔（ビット及びブローホール等）が浮
上・放出され、健全な継手が得られる。以下に、トーチ
角度とワイヤ狙い位置の限定理由を説明する。

【００２６】（１）トーチ角度 第１電極：下板に対する傾斜角度が４５乃至６５°、後
退角０乃至１５° 第２電極：下板に対する傾斜角度が４５乃至６５°、前
進角０乃至２５° 第３電極：下板に対する傾斜角度が２０乃至６０°、前
進角０乃至３０° 第１及び第２電極のトーチ角度が上記範囲を外れると、
この第１及び第２電極で形成される溶融池（第１の溶融
池）の中で溶融金属が不安定な位置に偏る。このため、
下板にアンダカット若しくはオーバラップが発生しやす
くなると共に、ビード外観・形状が劣化し、スラグ剥離
性も低下する。また、溶融池が不安定になるため、溶滴
移行が乱れてスパッタが多量に発生する。

【００２７】更に、第３電極のトーチ角度が上記範囲を
外れると、立板にアンダカット又はなじみ不良が発生し
やすくなる。また、先行ビードとの重なり又はなじみが
不良となってビード外観・形状が劣化すると共に、スラ
グ剥離性も低下する。従って、各電極のトーチ角度は上
記した範囲とすることが好ましい。

【００２８】（２）ワイヤ狙い位置 第１電極：ルートから水平方向へ０乃至２ｍｍ 第２電極：第１電極のワイヤ狙い位置から水平方向へ０
乃至２ｍｍ 第３電極：ルートから垂直方向へ１乃至３ｍｍ トーチ角度と同様に、第１及び第２電極のワイヤ狙い位
置が上記範囲を外れると、この第１及び第２電極で形成
される溶融池の中で溶融金属が不安定な位置に偏る。こ
のため、下板にアンダカット又はオーバラップ発生しや
すくなると共に、ビード外観・形状の劣化、スラグ剥離
性の低下及びスパッタ発生量の増加等が生じる。また、
下板側の脚長が過大又は不足することにより、すみ肉ビ
ード全体が凹又は凸状になる。

【００２９】第３電極のワイヤ狙い位置が上記範囲を外
れる場合にも、立板にアンダカット又はなじみ不良が発
生しやすくなると共に、先行ビードとの重なり又はなじ
みが不良となってビード外観・形状が劣化する。また、
立板側の脚長が過大又は不足することにより、すみ肉ビ
ード全体が凹又は凸状になる。従って、各電極のワイヤ
狙い位置は上記範囲とする。

【００３０】すみ肉溶接における溶接電流：２５０〜６
５０Ａ 本発明では２ｍ／分以上の高速で溶接を行うため、溶接
電流が２５０Ａ未満では入熱量又はアーク力が不足して
母材及び先行ビードが十分に溶融せず、融合不良等の溶
接欠陥が発生する。また、溶融池の広がり及び溶着量が
不足するため、ビード外観・形状が劣化する。更に、溶
融金属量の不足に起因して溶融池が不安定となるため、
スパッタ発生量も増加する。一方、溶接電流が６５０Ａ
を超えると、入熱量又はアーク力が過剰になってアンダ
カットが発生すると共に、溶着量が過剰になってオーバ
ラップが発生する。更に、溶融金属量が過剰で溶融池が
アークに先行する場合、母材及び先行ビードへのアーク
力が不足して融合不良等の溶接欠陥が発生しやすくなる
と共に、主として溶融池から多量のスパッタが発生す
る。このため、溶接電流は２５０乃至６５０Ａとするこ
とが好ましい。

【００３１】シールドガス：ＣＯ₂又はＣＯ₂含有ガス 本発明では高電流で溶接を行うため、ワイヤ先端で形成
される溶滴は十分なピンチ力によって短絡することなく
安定して溶融池へ移行する。また、第１の溶融池は、第
１及び第２電極によって形成される大入熱量で且つ幅広
い溶融池であるため、前述の如く、気孔又は融合不良等
が発生し難い。このため、溶接作業性及び耐欠陥性等の
点で、特にシールドガス組成を限定する必要はない。し
かし、溶接施工全体のコスト低減、又はペイント塗布鋼
板の高速すみ肉溶接における気孔発生数の低減等を重視
する場合には、シールドガスにＣＯ₂ガス又はＣＯ₂含有
ガスを使用することが好ましい。

【００３２】

【実施例】次に、本発明方法により実際に高速すみ肉溶
接を実施し、溶接状態を調べた結果について、比較例と
比較して説明する。

【００３３】図１に示すように、板厚（Ｔ）が１２ｍ
ｍ、幅（Ｗ）が８０ｍｍの２枚の４９０ＭＰａ級高張力
鋼板（立板１及び下板２）により構成されるＴ継手のす
み肉溶接を行った。この場合、下板１の下端面は機械加
工し、上方より加圧することによって、ルートギャップ
を０ｍｍとした。無機ジンクプライマーを塗布した鋼板
の溶接では、ルートギャップを０ｍｍとすると、プライ
マーがアークによって燃焼して発生するガスが溶融池を
通って放出されるため、気孔（ピット、ブローホール）
欠陥が極めて発生しやすい状態になる。また、図２に示
すように、立板１の両側に被溶接材移動方向（図中矢印
で示す）に沿って第１電極５、第２電極６及び第３電極
７を所定の間隔で配置した。この場合に、第１電極５、
第２電極６及び第３電極７のシフト量（第１電極５同
士、第２電極６同士及び第３電極７同士の被溶接材移動
方向のずれ量）はいずれも０である。

【００３４】また、下記表１に示す条件を基本とし、後
述するように、各試験において条件の一部を変更した。

【００３５】

【表１】

【００３６】ワイヤ径 先ず、第１電極のワイヤ径と溶接状態との関係を調べ
た。即ち、下記表２に示すように、直径が相互に異なる
溶接ワイヤを使用し、溶接を行った。ワイヤのスラグ形
成剤含有量を表２に併せて示す。また、第１電極、第２
電極及び第３電極における溶接条件、トーチ角度、狙い
位置、電極間距離、溶接速度及び母材の表面状態を下記
表３〜表６に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】

【表４】

【００４０】

【表５】

【００４１】

【表６】

【００４２】これらの実施例及び比較例の脚長、ビード
外観・形状、スパッタ発生量、スラグ剥離性及び耐気孔
性を調べた。その結果を下記表７に示す。但し、ビード
外観・形状は、ビード外観及びビード形状が極めて良好
な場合を◎、良好な場合を○、よくない場合を△、極め
てよくない場合を×で示した。また、スパッタ発生量
は、スパッタ発生量が極めて少ない場合を◎、少ない場
合を○、多い場合を△、極めて多い場合を×で示した。
更に、スラグ剥離性は、極めて良好な場合を◎、良好な
場合を○、よくない場合を△、極めてよくない場合を×
で示した。更にまた、耐気孔性は、ピット又はブローホ
ールの発生が極めて少ない場合を◎、少ない場合を○、
多い場合を△、極めて多い場合を×で示した。また、こ
れらの結果から、高速ガスシールドアーク溶接方法とし
ての良否を総合的に評価した。その結果も、下記表７に
併せて示す。

【００４３】

【表７】

【００４４】この表７から明らかなように、第１〜第３
電極のワイヤ径を１．２乃至２．０ｍｍとした実施例１
〜９はいずれもビード外観・形状、スパッタ発生量、ス
ラグ剥離性及び耐気孔性が良好であるのに対し、電極の
ワイヤ径が１．０又は２．４ｍｍである比較例１〜６は
いずれもビード外観・形状、スパッタ発生量、スラグ剥
離性及び耐気孔性のいずれか１つ以上が満足できるもの
ではないものであった。

【００４５】スラグ形成剤 次に、スラグ形成剤の量と溶接品質との関係を調べた。
即ち、下記表８に示すように、スラグ形成剤の含有量が
相互に異なる溶接ワイヤを使用して高速ガスシールドア
ーク溶接を実施し、ビード外観・形状、スパッタ発生
量、スラグ剥離性及び耐気孔性を調べた。その結果を、
下記表９にまとめて示す。但し、その他の条件は表３〜
表６と同一である。

【００４６】

【表８】

【００４７】

【表９】

【００４８】この表９から明らかなように、実施例１０
〜１４はいずれも良好な溶接性を示したのに対し、第１
及び第２電極の合計のスラグ形成剤の含有率が１重量％
未満である比較例１及びスラグ形成剤含有量が６重量％
を超える比較例８、第３電極のスラグ含有量が３重量％
未満である比較例９及び８重量％を超える比較例１０は
いずれも溶接品質が満足できるものではなかった。

【００４９】シールドガス 次に、下記表１０に示す組成のシールドガスを使用し高
速ガスシールドアーク溶接を実施した。なお、各電極の
ワイヤ径及びスラグ成形剤の含有率は、表２の実施例２
と同一とした。また、溶接条件は、実施例１５について
は表３〜表６と同一であり、実施例１６〜１９について
は、母材としてプライマー塗布鋼板を使用した。これら
の実施例における溶接品質を調べた結果を、下記表１１
にまとめて示す。

【００５０】

【表１０】

【００５１】

【表１１】

【００５２】この表１１から明らかなように、実施例１
５〜１９はいずれも良好な溶接性を示した。

【００５３】第１電極のトーチ角度 次に、第１電極のトーチ角度を種々変化させて、溶接性
を調べた結果について説明する。下記表１２に示すよう
に、第１電極のトーチ角度を種々変化させて、溶接性を
調べた。この場合に、第１電極の溶接条件（溶接電流及
びアーク電圧）、狙い位置を表１２に併せて示す。ま
た、それ以外の条件は、表４〜表６と同一である。

【００５４】これらの実施例及び比較例について、溶接
品質を調べた。その結果を下記表１３にまとめて示す。

【００５５】

【表１２】

【００５６】

【表１３】

【００５７】この表１３から明らかなように、実施例２
０〜２２がいずれも良好な溶接性を示したのに対し、下
板に対する第１電極の傾斜角度が４５°未満である比較
例１１、前記傾斜角度が６５°を超える比較例１２及び
第１電極の後退角が１５°を超える比較例１３は、いず
れも溶接性が満足できるものではなかった。

【００５８】第２電極のトーチ角度 次に、第２電極のトーチ角度を種々変化させて、溶接性
を調べた結果について説明する。下記表１４に示すよう
に、第２電極のトーチ角度を種々変化させて、溶接性を
調べた。この場合に、第２電極の溶接条件（溶接電流及
びアーク電圧）、狙い位置を表１４に併せて示す。ま
た、それ以外の条件は、表３、表５及び表６と同一であ
る。

【００５９】これらの実施例及び比較例について、溶接
品質を調べた。その結果を下記表１５にまとめて示す。

【００６０】

【表１４】

【００６１】

【表１５】

【００６２】この表１５から明らかなように、実施例２
３〜２５がいずれも良好な溶接品質を示したのに対し、
下板に対する第２電極の傾斜角度が４５°未満である比
較例１４、前記傾斜角度が６５°を超える比較例１５及
び第２電極の前進角が２５°を超える比較例１６は、い
ずれも溶接品質が満足できるものではなかった。

【００６３】第３電極のトーチ角度 次に、第３電極のトーチ角度を種々変化させて、溶接性
を調べた結果について説明する。下記表１６に示すよう
に、第３電極のトーチ角度を種々変化させて、溶接性を
調べた。この場合に、第３電極の溶接条件（溶接電流及
びアーク電圧）、狙い位置を表１６に併せて示す。ま
た、それ以外の条件は、表３、表４及び表６と同一であ
る。

【００６４】これらの実施例及び比較例について、溶接
品質を調べた。その結果を下記表１７にまとめて示す。

【００６５】

【表１６】

【００６６】

【表１７】

【００６７】この表１７から明らかなように、実施例２
６〜２８がいずれも良好な溶接品質を示したのに対し、
下板に対する第３電極の傾斜角度が２０°未満である比
較例１７、前記傾斜角度が６０°を超える比較例１８及
び第３電極の前進角が３０°を超える比較例１９は、い
ずれも溶接品質が満足できるものではなかった。

【００６８】第１電極の狙い位置 次に、第１電極の狙い位置を種々変化させて、溶接性を
調べた結果について説明する。下記表１８に示すよう
に、第１電極の狙い位置を種々変化させて、溶接性を調
べた。この場合に、第１電極の溶接条件（溶接電流及び
アーク電圧）及びトーチ角度を表１８に併せて示す。ま
た、それ以外の条件は、表４〜表６と同一である。

【００６９】これらの実施例及び比較例について、溶接
品質を調べた。その結果を下記表１９にまとめて示す。

【００７０】

【表１８】

【００７１】

【表１９】

【００７２】この表１９から明らかなように、実施例２
９，３０がいずれも良好な溶接品質を示したのに対し、
第１電極の狙い位置がルートに対し２ｍｍを超える比較
例２０は、溶接品質が満足できるものではなかった。

【００７３】第２電極の狙い位置 次に、第２電極の狙い位置を種々変化させて、溶接性を
調べた結果について説明する。下記表２０に示すよう
に、第２電極の狙い位置を種々変化させて、溶接性を調
べた。この場合に、第２電極の溶接条件（溶接電流及び
アーク電圧）及びトーチ角度を表２０に併せて示す。ま
た、それ以外の条件は、表３，表５，表６と同一であ
る。

【００７４】これらの実施例及び比較例について、溶接
品質を調べた。その結果を下記表２１にまとめて示す。

【００７５】

【表２０】

【００７６】

【表２１】

【００７７】この表２１から明らかなように、実施例３
１，３２がいずれも良好な溶接品質を示したのに対し、
第２電極の狙い位置が第１電極の狙い位置から２ｍｍを
超える比較例２１は、溶接品質が満足できるものではな
かった。

【００７８】第３電極の狙い位置 次に、第３電極の狙い位置を種々変化させて、溶接性を
調べた結果について説明する。下記表２２に示すよう
に、第３電極の狙い位置を種々変化させて、溶接性を調
べた。この場合に、第３電極の溶接条件（溶接電流及び
アーク電圧）及びトーチ角度を表２２に併せて示す。ま
た、それ以外の条件は、表３，表４，表６と同一であ
る。

【００７９】これらの実施例及び比較例について、溶接
品質を調べた。その結果を下記表２３にまとめて示す。

【００８０】

【表２２】

【００８１】

【表２３】

【００８２】この表２３から明らかなように、実施例３
３，３４がいずれも良好な溶接品質を示したのに対し、
第３電極の狙い位置がルートに対し１ｍｍ未満である比
較例２２及び３ｍｍを超える比較例２３は、いずれも溶
接品質が満足できるものではなかった。

【００８３】極間距離 次に、第１電極と第２電極との極間距離及び第２電極と
第３電極との極間距離を種々変化させて、溶接性を調べ
た結果について説明する。下記表２４に示すように、第
１電極と第２電極との極間距離及び第２電極と第３電極
との極間距離を種々変化させて、溶接性を調べた。その
他の条件は、表３〜表５と同一である。

【００８４】これらの実施例及び比較例について、溶接
品質を調べた。その結果を下記表２５にまとめて示す。

【００８５】

【表２４】

【００８６】

【表２５】

【００８７】この表２５から明らかなように、実施例３
５〜３８がいずれも良好な溶接品質を示したのに対し、
第１電極と第２電極との極間距離が１５ｍｍ未満である
比較例２４、第１電極と第２電極との極間距離が４０ｍ
ｍを超える比較例２５及び第２電極と第３電極との極間
距離が７０ｍｍ未満である比較例２６は、いずれも溶接
品質が満足できるものではなかった。

【００８８】第１電極の溶接電流 次に、第１電極の溶接電流を種々変化させて、溶接性を
調べた結果について説明する。下記表２６に示すよう
に、第１電極の溶接電流を種々変化させて、溶接性を調
べた。この場合に、第１電極のトーチ角度及び狙い位置
を表２６に併せて示す。また、それ以外の条件は、表４
〜表６と同一である。

【００８９】これらの実施例及び比較例について、溶接
品質を調べた。その結果を下記表２７にまとめて示す。

【００９０】

【表２６】

【００９１】

【表２７】

【００９２】この表２７から明らかなように、実施例３
９，４０がいずれも良好な溶接品質を示したのに対し、
溶接電流が２５０Ａ未満である比較例２７及び溶接電流
が６５０Ａを超える比較例２８は、いずれも溶接品質が
満足できるものではなかった。

【００９３】第２電極の溶接電流 次に、第２電極の溶接電流を種々変化させて、溶接性を
調べた結果について説明する。下記表２８に示すよう
に、第２電極の溶接電流を種々変化させて、溶接性を調
べた。この場合に、第２電極のトーチ角度及び狙い位置
を表２８に併せて示す。また、それ以外の条件は、表
３，表５，表６と同一である。

【００９４】これらの実施例及び比較例について、溶接
品質を調べた。その結果を下記表２９にまとめて示す。

【００９５】

【表２８】

【００９６】

【表２９】

【００９７】この表２９から明らかなように、実施例４
１，４２がいずれも良好な溶接品質を示したのに対し、
溶接電流が２５０Ａ未満である比較例２９及び溶接電流
が６５０Ａを超える比較例３０は、いずれも溶接品質が
満足できるものではなかった。

【００９８】第３電極の溶接電流 次に、第３電極の溶接電流を種々変化させて、溶接性を
調べた結果について説明する。下記表３０に示すよう
に、第３電極の溶接電流を種々変化させて、溶接性を調
べた。この場合に、第３電極のトーチ角度及び狙い位置
を表３０に併せて示す。また、それ以外の条件は、表
３，表４，表６と同一である。

【００９９】これらの実施例及び比較例について、溶接
品質を調べた。その結果を下記表３１にまとめて示す。

【０１００】

【表３０】

【０１０１】

【表３１】

【０１０２】この表３１から明らかなように、実施例４
３，４４がいずれも良好な溶接品質を示したのに対し、
溶接電流が２５０Ａ未満である比較例３１及び溶接電流
が６５０Ａを超える比較例３２は、いずれも溶接品質が
満足できるものではなかった。

【０１０３】溶接速度及び母材の表面状態 次に、溶接速度及び母材の表面状態を変化させて、溶接
性を調べた結果について説明する。下記表３２に示すよ
うに、溶接速度を２．０ｍ／分又は２．５ｍ／分とし、
母材の表面状態が黒皮又はプライマー塗布鋼板（無機ジ
ンクプライマー約３０μｍ）として、溶接性を調べた。
それ以外の条件は、表３〜表５と同一である。

【０１０４】これらの実施例について、溶接品質を調べ
た。その結果を下記表３３にまとめて示す。

【０１０５】

【表３２】

【０１０６】

【表３３】

【０１０７】この表３３から明らかなように、実施例４
５〜４８はいずれも良好な溶接品質を示した。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るガスシ
ールドアーク溶接方法によれば、所定の直径の溶接ワイ
ヤを使用し、第１及び第２電極により第１の溶融池を形
成し、第３電極により第２の溶融池を形成して溶接を実
施するから、特殊な大容量溶接機が不要であると共に、
ビード外観・形状及びアーク安定性等の溶接作業性が優
れ、且つ、ピット、ブローホール及び融合不良等の溶接
欠陥が発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の溶接性を調べたＴ継手を示す
模式図である。

【図２】本発明の実施例における電極の配置を示す模式
図である。

【符号の説明】

１；立板 ２；下板 ５；第１電極 ６；第２電極 ７；第３電極

フロントページの続き (72)発明者 中野 利彦 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 審査官 加藤 昌人 (56)参考文献 特開 昭60−15067（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−48739（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−91866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−91879（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/16 B23K 9/173

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直径が１．４乃至１．６ｍｍの少なくと
   も３本のフラックス入り溶接ワイヤを使用するガスシー
   ルドアーク溶接方法において、先行する第１電極とその
   後行の第２電極との間隔を１５乃至４０ｍｍとし、前記
   第２電極とその後行の第３電極との間隔を７０ｍｍ以上
   とし、前記第１電極及び前記第２電極のワイヤのスラグ
   形成剤含有量の合計が１乃至６質量％、前記第３電極の
   ワイヤのスラグ形成剤含有量が３乃至８質量％であると
   共に、各電極の溶接電流を７５０Ａ以下の直流として、
   前記第１及び第２電極により第１の溶融池を形成し、前
   記第３電極によって第２の溶融池を形成して２ｍ／分以
   上の溶接速度で溶接を実施することを特徴とするガスシ
   ールドアーク溶接方法。
2. 【請求項２】 前記第１電極と前記第２電極との間隔を
   ２５乃至３０ｍｍとし、前記第２電極と前記第３電極と
   の間隔を１００ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項
   １に記載のガスシールドアーク溶接方法。
3. 【請求項３】 すみ肉溶接において、前記第１電極は、
   下板に対する傾斜角度を４５乃至６５°、後退角を０乃
   至１５°とし、前記第２電極は、前記下板に対する傾斜
   角度を４５乃至６５°、前進角を０乃至２５°とし、前
   記第３電極は、前進下板に対する傾斜角度を２０乃至６
   ０°、前進角を０乃至３０°とし、前記第１電極のワイ
   ヤ狙い位置をルートから水平方向へ０乃至２ｍｍの位置
   とし、前記第２電極のワイヤ狙い位置を前記第１電極の
   ワイヤ狙い位置から水平方向へ０乃至２ｍｍの位置と
   し、前記第３電極のワイヤ狙い位置をルートから垂直方
   向へ１乃至３ｍｍの位置とし、且つ、各電極の溶接電流
   を２５０乃至６５０Ａとすることを特徴とする請求項１
   又は２に記載のガスシールドアーク溶接方法。
4. 【請求項４】 シールドガスとしてＣＯ_２ガス又はＣＯ
   _２含有ガスを使用することを特徴とする請求項１乃至３
   のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接方法。