JP3723163B2

JP3723163B2 - Aluminum alloy welding method and aluminum alloy welding apparatus

Info

Publication number: JP3723163B2
Application number: JP2002237079A
Authority: JP
Inventors: 児玉　　克; 孝大塚; 寛岩渕; 穂積郷田; 実武田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-08-15
Filing date: 2002-08-15
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2022-08-15
Also published as: JP2004074212A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミ合金溶接方法及びアルミ合金溶接装置に関し、特に、純アルミを含むアルミ合金から形成される２枚の板の端面を突き合わせて溶接する突き合わせ溶接に利用されるアルミ合金溶接方法及びアルミ合金溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧された気体または液化ガスを貯蔵する球形タンクがＬＮＧ運搬船に適用されて使用されている。その球形タンクは、多数のアルミ合金製の板がアーク溶接により接合されて形成されている。球形タンクの接合部分を溶接する溶接装置が望まれている。
【０００３】
図１３は、公知の溶接装置を示している。その溶接装置１００は、オシレーション装置１０１、ワイヤ送給器１０２および電源装置１０３を備えている。ワイヤ送給器１０２は、オシレーション装置１０１にワイヤ１０４を供給する。ワイヤ１０４は、母材１０５の被溶接部１０７に付加される溶加材である。オシレーション装置１０１は、トーチ１０６を備えている。トーチ１０６は、被溶接部１０７にワイヤ１０４とシールドガスとを供給し、ワイヤ１０４と被溶接部１０７との間に高圧の電圧を印加してアークを発生させて被溶接部１０７を溶接する。オシレーション装置１０１は、溶加材が被溶接部１０７に十分に充填されるように、トーチ１０６を運動させる。電源装置１０３は、アークを発生させるための高圧の電圧を生成する。
【０００４】
図１４は、被溶接部１０７を詳細に示している。被溶接部１０７は、母材１０５である２つの板１０５−１、１０５−２の端面が突き合わされている領域に形成される。被溶接部１０７には、母材１０５の溶接面１１５にＶ形開先１１０が形成されている。Ｖ形開先１１０は、日本工業規格ＪＩＳにより定義される開先の形状であり、母材１０５の溶接面１１５と隣り合う２つの平坦部分１１１−１、１１１−２と開先の奥に位置しているルート部分１１２とから形成されている。平坦部分１１１−１、１１１−２のなす角である開先角度θは、概ね１５°である。
【０００５】
トーチ１０６は、ワイヤ１０４を遥動させながら開先面とワイヤ１０４の先端との間にアークを発生させて、母材１０５とワイヤ１０４とを溶解させて溶融金属を生成する。その溶融金属は、凝固してビードを形成することにより２つの母材１０５−１、１０５−２を溶接する。このような溶接は、複数回を繰り返して実行される。
【０００６】
図１５は、溶接後の溶接部を示している。その溶接部は、複数のビード１２０−１〜１２０−１０が層を形成して、強固に板１０５−１、１０５−２を接合している。母材１０５をより強固に接合することが望まれ、ビード１２０−１〜１２０−１０は融合不良に例示される欠陥が少ないことが望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、より速く溶接するアルミ合金溶接方法及びアルミ合金溶接装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、ビードの積層が少ないアルミ合金溶接方法及びアルミ合金溶接装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、ビードの積層が少なく、かつ、融合不良が少ないアルミ合金溶接方法及びアルミ合金溶接装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、低温割れを防止するアルミ合金溶接方法及びアルミ合金溶接装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明によるアルミ合金溶接方法は、アルミ合金から形成される母材（５）が有する溶接面（１５）にＵ形開先（１１）を形成するステップと、Ｕ形開先（１１）の内部に溶加材（４）を付加してアーク溶接するステップとを備えている。Ｕ形開先（１１）が延びる溶接線方向（２６）は、鉛直方向に概ね垂直である。Ｕ形開先（１１）は、開先面（１１−１、１１−２、１２）から形成されている。その開先面（１１−１、１１−２、１２）は、平坦である平坦部分（１１−１、１１−２）を含んでいる。その平坦部分（１１−１、１１−２）は、上側平坦部分（１１−１）と、上側平坦部分（１１−１）より鉛直下方に配置される下側平坦部分（１１−２）とを含んでいる。下側平坦部分（１１−２）と上側平坦部分（１１−１）とは、溶接面（１５）に隣り合っている。下側平坦部分（１１−２）と上側平坦部分（１１−１）とのなす角である開先角度（θ）は、６度以下である。
【００１０】
本発明によるアルミ合金溶接方法によれば、ビード（５１、５２、５３、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８）の積層回数がＶ形開先をアーク溶接するときの積層回数より少なくて済み、Ｖ形開先をアーク溶接する技術より速く溶接することができる。本発明によるアルミ合金溶接方法によれば、さらに、溶加材（４）の量を低減することができ、材料コストを低減することができる。本発明によるアルミ合金溶接方法によれば、さらに、母材（５）の入熱を低減することができ、溶接後の母材（５）の変形を低減することができる。
【００１１】
Ｕ形開先（１１）に溶加材（４）が凝固したビード（５１、５２、５３、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８）が置かれる溶接線方向（２６）の平均速度である溶接速度（ｖ_Ｗ）は、３５ｃｍ／ｍｉｎ．以上であり、５０ｃｍ／ｍｉｎ．以下である。このようなアルミ合金溶接方法によれば、溶加材（４）由来の溶着金属が止端で母材（５）に融合しないで重なったオーバーラップの形成を低減することができ、ビード（５１、５２、５３、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８）の融合不良を低減することができる。
【００１２】
溶加材（４）の先端部分（２２）は、開先面（１１−１、１１−２、１２）との間にアークを生成する。このとき、先端部分（２２）は、溶加材（４）の他の部分より鉛直下方に配置されている。溶加材（４）が延長される方向（２１）に平行である直線を溶接線方向（２６）に垂直である鉛直平面に正射影された線（２４）と鉛直方向に垂直である面と鉛直平面との交線（２５）とのなす角であるトーチ倒れ角（φ_１）は、１度以上であり、７度以下である。このようなアルミ合金溶接方法によれば、溶加材（４）由来の溶着金属が止端で母材（５）に融合しないで重なったオーバーラップの形成を低減することができ、ビード（５１、５２、５３、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８）の融合不良を低減することができる。
【００１３】
先端部分（２２）は、溶加材（４）の他の部分より溶接線方向（２６）の最も前方に配置されている。溶加材（４）が延長される方向（２１）に平行である直線を鉛直方向に垂直である水平面に正射影された線（２７）と、溶接線方向（２６）と平行である直線をその水平面に正射影された線（２８）とのなす角であるトーチ進行角（φ_２）は、７度以上であり、１０度以下である。このようなアルミ合金溶接方法によれば、溶加材（４）由来の溶着金属が止端で母材（５）に融合しないで重なったオーバーラップの形成を低減することができ、ビード（５１、５２、５３、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８）の融合不良を低減することができる。
【００１４】
溶加材（４）の先端部分（２２）は、上側平坦部分（１１−１）の近傍の上側位置と下側平坦部分（１１−２）の近傍の下側位置とを往復しながら溶接線方向（２６）を進行する。先端部分（２２）が上側位置から下側位置に移動する移動方向に平行である直線を溶接面（１５）に正射影された線と、溶接線に平行である直線を溶接面（１５）に正射影された線とのなす角であるオシレート角（δ）は、３０度以上であり、４５度以下である。このようなアルミ合金溶接方法によれば、溶加材（４）由来の溶着金属が止端で母材（５）に融合しないで重なったオーバーラップの形成を低減することができ、ビード（５１、５２、５３、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８）の融合不良を低減することができる。
【００１５】
先端部分（２２）が上側位置から下側位置に移動する平均速度であるオシレート速度（ｖ_ｓ）は、１００ｃｍ／ｍｉｎ．以上であり、１２０ｃｍ／ｍｉｎ．以下である。このようなアルミ合金溶接方法によれば、溶加材（４）由来の溶着金属が止端で母材（５）に融合しないで重なったオーバーラップの形成を低減することができ、ビード（５１、５２、５３、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８）の融合不良を低減することができる。
【００１６】
本発明によるアルミ合金溶接方法は、溶接面（１５）の反対側の溶接裏面（１６）に他のＵ形開先（６１）を形成するステップと、そのＵ形開先（６１）の内側に溶加材（４）を付加して溶接するステップとを更に備えていることが好ましい。
【００１７】
ビード（５１、５２、５３、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８）は、外部に露出している第１ビード（６５、６６、６７、６８）と、外部に露出していない第２ビード（５１、５２、５３、６２、６３、６４）とを含んでいる。第１ビード（６５、６６、６７、６８）は、第２ビード（５１、５２、５３、６２、６３、６４）より時間的に後に形成される。このようなアルミ合金溶接方法によれば、第２ビード（５１、５２、５３、６２、６３、６４）が形成された後の母材（５）の変形は小さい。このため、溶接後に溶接部の温度が常温付近に低下した後に第２ビード（５１、５２、５３、６２、６３、６４）に発生する低温割れを防止することができ、溶接部の表面をきれいに仕上げることができる。
【００１８】
本発明によるアルミ合金溶接装置は、本発明によるアルミ合金溶接方法を実行する装置である。本発明によるアルミ合金溶接装置は、Ｕ形開先（１１）にワイヤを供給するトーチ（１）と、トーチを運動させるオシレーション装置とを備えていることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明によるアルミ合金溶接装置の実施の形態を説明する。そのアルミ合金溶接装置は、図１に示されているように、トーチ１を備えている。トーチ１は、給電チップ２と溶接ノズル３とを備えている。給電チップ２は、ワイヤ４を一定の速度で母材５の被溶接部６に供給し、ワイヤ４と母材５との間に高圧の電圧を印加する。溶接ノズル３は、シールドガスを被溶接部６に噴射して供給する。そのシールドガスとしては、アルゴンＡｒまたはヘリウムＨｅが例示される。
【００２０】
そのアルミ合金溶接装置は、さらに、図示されていないオシレーション装置とワイヤ送給器とを備えている。そのオシレーション装置は、トーチ１を運動させ、ワイヤ４が延びる方向と母材５の表面との角度を変化させ、または、ワイヤ４と母材５との位置関係を変化させる。そのワイヤ送給器は、ワイヤ４をトーチ１に供給する。
【００２１】
本発明によるアルミ合金溶接方法は、母材５に鉛直方向に垂直に伸びるＵ形開先を形成するステップと、そのＵ形開先をアーク溶接するステップとを備えている。アーク溶接は、母材５とワイヤ４との間に高電圧を印加することにより発生するアークの熱を用いて溶加材であるワイヤ４を溶融し、そのＵ形開先にその溶融金属が凝固したビードを溶着させる溶接方法である。
【００２２】
図２は、そのＵ形開先を詳細に示している。母材５は、板厚ｔが４０ｍｍ以上６０ｍｍ以下である上側板５−１と下側板５−２とから形成されている。被溶接部６は、上側板５−１と下側板５−２との端面が突き合わされた部分に形成されている。上側板５−１と下側板５−２とは、その突き合わされた部分が鉛直方向に垂直になるように配置されている。上側板５−１と下側板５−２とは、溶接面１５と溶接面１５の反対側の溶接裏面１６とを有している。被溶接部６には、Ｕ形開先１１が形成されている。Ｕ形開先１１は、溶接面１５に形成される溝であり、鉛直方向に垂直であり、かつ、溶接面１５に平行である溶接線方向に伸びている。Ｕ形開先１１は、開先面から形成されている。その開先面は、上側平坦部分１１−１、下側平坦部分１１−２およびルート部分１２から形成されている。
【００２３】
上側平坦部分１１−１と下側平坦部分１１−２とは、概ね平坦であり、それぞれ溶接面１５に隣り合っている。上側平坦部分１１−１は、上側板５−１の端面に形成されている。下側平坦部分１１−２は、下側板５−２の端面に形成されている。ルート部分１２は、溶接面１５から溶接裏面１６の側に離れたＵ形開先１１の奥に配置されている。ルート部分１２は、円柱の側面の一部分を形成し、その円柱の底面の半径であるルート半径ｒが２ｍｍ以上４ｍｍ以下である。上側平坦部分１１−１、下側平坦部分１１−２およびルート部分１２は、滑らかにつながっている。
【００２４】
溶接面１５からルート部分１２までの距離である開先深さｄは、上側板５−１と下側板５−２との板厚ｔにより決定し、たとえば、次式：
ｄ≒２／３×ｔ
により表現される。
【００２５】
Ｕ形開先１１は、日本工業規格ＪＩＳにより形状が定義される開先であり、上側平坦部分１１−１と下側平坦部分１１−２とが概ね対向している。本発明によるアルミ合金溶接方法に利用されるＵ形開先１１は、上側平坦部分１１−１と下側平坦部分１１−２とのなす角である開先角度θは、６°以下である。
【００２６】
図３と図４とは、トーチ１と母材５との位置関係を示している。トーチ１は、トーチ方向２１を向き、ワイヤ４をトーチ方向２１に平行に延長してＵ形開先１１に供給する。このとき、ワイヤー４の先端２２は、図３に示されているように、ワイヤー４の他の部分より鉛直方向の最も下方に配置されている。すなわち、トーチ方向２１は、鉛直方向に垂直である水平面２３に平行ではない。
【００２７】
図３は、さらに、Ｕ形開先１１が伸びる溶接線方向に垂直である平面にトーチ方向２１に平行である直線が正射影された直線２４を定義し、その平面と水平面２３との交線２５を定義している。一般に、第１図形が１平面に含まれる第２図形に正射影されるときに、第１図形の任意の点とその点に対応する第２図形の点とを結ぶ線分は、その平面に垂直である。直線２４と交線２５とのなす角であるトーチ倒れ角φ_１は、１度以上７度以下である。トーチ倒れ角φ_１は、特に、Ｕ形開先１１の奥にワイヤ４の先端２２を近づけるときに、ワイヤ４の先端２２以外の部分が母材５接触しないように、より小さく設定されることができる。
【００２８】
ワイヤ４の先端２２は、図４に示されているように、ワイヤー４の他の部分より溶接線方向２６の最も前方に配置されている。すなわち、トーチ方向２１は、溶接線方向２６に垂直ではない。図４は、さらに、鉛直方向に垂直である水平面にトーチ方向２１に平行である直線が正射影された直線２７を定義し、その水平面に溶接線方向２６に平行である直線が正射影された直線２８を定義している。直線２７と直線２８とのなす角であるトーチ進行角φ_２は、７度以上１０度以下である。
【００２９】
図５は、ワイヤ４の先端２２の軌跡を示している。ワイヤ４の先端２２は、アーク溶接しているときに、オシレーション装置により上下に移動しながら、溶接線方向２６に移動している。すなわち、ワイヤ４の先端２２は、Ｕ形開先１１の上側平坦部分１１−１の近傍と下側平坦部分１１−２の近傍とを直線的に往復しながら溶接線方向２６に移動している。ワイヤ４の先端２２の軌跡３１は、上から下に向かう第１軌跡３２と下から上に向かう第２軌跡３２とを含み、第１軌跡３２と第２軌跡３２とが交互に繰り返しつながっている。ワイヤ４の先端２２が溶接線方向２６を進行する平均速度である溶接速度ｖ_Ｗは、３５ｃｍ／ｍｉｎ．以上５０ｃｍ／ｍｉｎ．以下である。
【００３０】
図５は、さらに、溶接面１５に第１軌跡３２が正射影された直線３４を定義し、溶接面１５に溶接線方向２６に平行である直線が正射影された直線３５を定義している。直線３４と直線３５とのなす角であるオシレート角δは、３０度以上４５度以下である。第１軌跡３２の道程であるオシレート幅Ｗは、ルート半径ｒが定数であるときに、オシレート角δと１対１対応している。
【００３１】
図６は、オシレートの条件を示している。図６のグラフは、オシレートの条件を示す領域を示している。その領域４１は、溶接速度ｖ_Ｗとオシレート幅Ｗとの取り得る範囲を示している。すなわち、溶接速度ｖ_Ｗは、３５ｃｍ／ｍｉｎ．以上５０ｃｍ／ｍｉｎ．以下である。オシレート幅Ｗは、２ｍｍ以上３ｍｍ以下である。なお、領域４１は、長方形以外の形状を形成することもできる。このとき、溶接速度ｖ_Ｗがオシレート幅Ｗに基づいて設定され、または、オシレート幅Ｗが溶接速度ｖ_Ｗに基づいて設定される。
【００３２】
図７は、Ｕ形開先１１が溶接された後の溶接部を示している。その溶接部は、Ｕ形開先１１の内部に複数のビード５１、５２、５３が層を形成して、強固に上側板５−１と下側板５−２とを接合している。ビード５３は、最も外側に配置されている。ビード５３の外部に露出する表面は、溶接面１５より凹むように形成される。
【００３３】
本発明によるアルミ合金溶接方法は、Ｕ形開先１１がビード３１、３２、３３により肉盛された後に、溶接裏面１６にＵ形開先を形成するステップと、そのＵ形開先をアーク溶接するステップをさらに備えている。
【００３４】
図８は、溶接裏面１６に形成されるＵ形開先を示している。そのＵ形開先６１は、Ｕ形開先１１と同様にして形成される。すなわち、Ｕ形開先６１は、溶接面１５に形成される溝であり、Ｕ形開先１１に沿って、Ｕ形開先１１のちょうど反対側に溶接線方向に伸びている。Ｕ形開先６１は、開先面から形成されている。その開先面は、上側平坦部分６１−１、下側平坦部分６１−２およびルート部分６１−３から形成されている。
【００３５】
上側平坦部分６１−１と下側平坦部分６１−２とは、概ね平坦であり、それぞれ溶接裏面１６に隣り合っている。上側平坦部分６１−１は、上側板５−１の端面に形成されている。下側平坦部分６１−２は、下側板５−２の端面に形成されている。ルート部分６１−３は、溶接面１５から溶接裏面１６の側に離れたＵ形開先６１の奥に配置されている。ルート部分６１−３は、円柱の側面の一部分を形成し、その円柱の底面の半径であるルート半径ｒが２ｍｍ以上４ｍｍ以下である。上側平坦部分６１−１、下側平坦部分６１−２およびルート部分６１−３は、滑らかにつながっている。Ｕ形開先６１は、上側平坦部分６１−１と下側平坦部分６１−２とが概ね対向し、上側平坦部分６１−１と下側平坦部分６１−２とのなす角である開先角度θ′は、６°以下である。Ｕ形開先６１の開先深さは、ルート部分６１−３が溶接面１５に盛られたビード３１、３２、３３に形成される程度である。
【００３６】
図９は、Ｕ形開先６１が溶接された後の溶接部を示している。その溶接部は、Ｕ形開先６１の内部に複数のビード６２、６３、６４が層を形成して、強固に上側板５−１と下側板５−２とを接合している。ビード６４は、最も外側に配置されている。ビード６４の外部に露出する表面は、溶接裏面１６より凹むように形成される。
【００３７】
本発明によるアルミ合金溶接方法は、Ｕ形開先６１が溶接された後に、溶接面１５より盛り上がっているビードを形成し、溶接裏面１６より盛り上がっているビードを形成するステップをさらに備えている。
【００３８】
図１０は、溶接面１５より盛り上がっているビードと溶接裏面１６より盛り上がっているビードとが形成された後の溶接部を示している。その溶接部は、Ｕ形開先１１の外側に複数のビード６５、６６が形成され、Ｕ形開先６１の外側に複数のビード６７、６８が形成されている。ビード６５、６６の外部に露出する表面は、溶接面１５より盛り上がっている。ビード６７、６８の外部に露出する表面は、溶接裏面１６より盛り上がっている。
【００３９】
ビード６５とビード６６との間、または、ビード６７とビード６８との間の境目６９は、上側板５−１と下側板５−２との変形により割れが発生し易い。境目６９は、ビード５１、５２、５３、６２、６３、６４より後に形成される。このため、境目６９は、ビード５１、５２、５３、６２、６３、６４が冷却されることによる変形の影響を受けないで、割れが発生し難い。
【００４０】
本発明によるアルミ合金溶接方法によれば、Ｖ形開先をアーク溶接することより、ビードの積層回数が少なくて済み、速く溶接することができる。本発明によるアルミ合金溶接方法によれば、さらに、被溶接部６に供給するワイヤ４の量を低減することができ、材料コストを低減することができる。本発明によるアルミ合金溶接方法によれば、さらに、母材５の入熱を低減することができ、溶接後の母材５の変形を低減することができる。
【００４１】
図１１は、既述の条件を満足させないでＵ形開先１１を溶接したときに形成されるビードを示している。その条件は、トーチ倒れ角φ_１、トーチ進行角φ_２、溶接速度ｖ_Ｗ、オシレート角δ、オシレート幅Ｗまたはオシレート速度ｖ_ｓの取り得る範囲に属することを含んでいる。そのビード７１は、その表面が下側平坦部分１１−２と交わる止端に、母材５に融合しないで重なるオーバラップ７２が形成されている。オーバラップ７２は、特に、溶接速度ｖ_Ｗが条件の範囲より小さいときに、多く形成される。
【００４２】
図１２は、既述の条件を満足させないでビード７１の外側のＵ形開先１１をアーク溶接したときの溶接部を示している。その溶接部は、ビード７１の外側にビード７３が形成され、ビード７３の外側にビード７４が形成されている。このとき、ビード７１、ビード７３および母材５が接合されている箇所、すなわち、オーバラップ７２が形成されていた箇所には、融合不良７５が形成されている。ビード７３と母材５とが交わる箇所には、ビード７３が形成されたときに、オーバーラップが形成され、ビード７３、ビード７４および母材５が接合されている箇所には、融合不良７６が形成される。融合不良７５、７６は、溶接境界面が互いに十分に溶け合っていない部分であり、上側板５−１と下側板５−２との接合を弱くする。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によるアルミ合金溶接方法及びアルミ合金溶接装置は、より速く溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるアルミ合金溶接装置の実施の形態を示す斜軸投影図である。
【図２】図２は、Ｕ形開先の形状を示す断面図である。
【図３】図３は、母材とトーチとの位置関係を示す断面図である。
【図４】図４は、母材とトーチとの位置関係を示す断面図である。
【図５】図５は、ワイヤの先端の運動を示す正面図である。
【図６】図６は、オシレートの条件を示すグラフである。
【図７】図７は、溶接部の状態を示す断面図である。
【図８】図８は、溶接部の他の状態を示す断面図である。
【図９】図９は、溶接部のさらに他の状態を示す断面図である。
【図１０】図１０は、溶接部のさらに他の状態を示す断面図である。
【図１１】図１１は、条件を満足させないで溶接したときの溶接部の状態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、条件を満足させないで溶接したときの溶接部の状態を示す断面図である。
【図１３】図１３は、公知のアルミ合金溶接装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、被溶接部の状態を示す断面図である。
【図１５】図１５は、溶接部の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１：トーチ
２：給電チップ
３：溶接ノズル
４：ワイヤ
５：母材
６：被溶接部
１１−１、１１−２：平坦部分
１２：ルート部分
１５：溶接面
１６：溶接裏面
２１：トーチ方向
２２：先端
２３：水平面
２４、２５：直線
２６：溶接線方向
２７、２８：直線
３１：軌跡
３２：第１軌跡
３３：第２軌跡
３４、３５：直線
５１、５２、５３、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８：ビード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aluminum alloy welding method and an aluminum alloy welding apparatus, and more particularly to an aluminum alloy welding method and aluminum used for butt welding in which the end faces of two plates formed from an aluminum alloy containing pure aluminum are butt-welded. The present invention relates to an alloy welding apparatus.
[0002]
[Prior art]
Spherical tanks that store pressurized gas or liquefied gas are used and applied to LNG carriers. The spherical tank is formed by joining a large number of aluminum alloy plates by arc welding. There is a desire for a welding apparatus that welds the joint of a spherical tank.
[0003]
FIG. 13 shows a known welding apparatus. The welding device 100 includes an oscillation device 101, a wire feeder 102, and a power supply device 103. The wire feeder 102 supplies the wire 104 to the oscillation device 101. The wire 104 is a filler material added to the welded portion 107 of the base material 105. The oscillation device 101 includes a torch 106. The torch 106 supplies the wire 104 and the shielding gas to the welded portion 107, applies a high voltage between the wire 104 and the welded portion 107, generates an arc, and welds the welded portion 107. The oscillation device 101 moves the torch 106 so that the welded material 107 is sufficiently filled with the filler material 107. The power supply device 103 generates a high voltage for generating an arc.
[0004]
FIG. 14 shows the welded portion 107 in detail. The welded portion 107 is formed in a region where the end surfaces of the two plates 105-1 and 105-2 that are the base material 105 are abutted. A V-shaped groove 110 is formed on the welded surface 115 of the base material 105 in the welded portion 107. The V-shaped groove 110 has a groove shape defined by Japanese Industrial Standards JIS, and is located in the two flat portions 111-1 and 111-2 adjacent to the welding surface 115 of the base material 105 and the depth of the groove. The root portion 112 is formed. A groove angle θ which is an angle formed by the flat portions 111-1 and 111-2 is approximately 15 °.
[0005]
The torch 106 generates an arc between the groove surface and the tip of the wire 104 while causing the wire 104 to swing, and melts the base material 105 and the wire 104 to generate molten metal. The molten metal is solidified to form a bead, thereby welding the two base materials 105-1 and 105-2. Such welding is performed a plurality of times.
[0006]
FIG. 15 shows the welded portion after welding. In the welded portion, a plurality of beads 120-1 to 120-10 form a layer, and the plates 105-1 and 105-2 are firmly joined. It is desired to bond the base material 105 more firmly, and the beads 120-1 to 120-10 are desired to have few defects exemplified by poor fusion.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The subject of this invention is providing the aluminum alloy welding method and aluminum alloy welding apparatus which weld more rapidly.
Another object of the present invention is to provide an aluminum alloy welding method and an aluminum alloy welding apparatus with less bead lamination.
Still another object of the present invention is to provide an aluminum alloy welding method and an aluminum alloy welding apparatus in which bead lamination is small and fusion failure is small.
Still another object of the present invention is to provide an aluminum alloy welding method and an aluminum alloy welding apparatus that prevent cold cracking.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, means for solving the problems will be described using the numbers and symbols used in [Embodiments of the Invention] in parentheses. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of [Mode for carrying out the invention], and are described in [Claims]. It should not be used to interpret the technical scope of the invention.
[0009]
The aluminum alloy welding method according to the present invention includes a step of forming a U-shaped groove (11) on a welding surface (15) of a base material (5) formed from an aluminum alloy, and an inner portion of the U-shaped groove (11). And adding a filler material (4) to arc welding. The weld line direction (26) in which the U-shaped groove (11) extends is substantially perpendicular to the vertical direction. The U-shaped groove (11) is formed from groove surfaces (11-1, 11-2, 12). The groove surfaces (11-1, 11-2, 12) include flat portions (11-1, 11-2) which are flat. The flat portions (11-1, 11-2) include an upper flat portion (11-1) and a lower flat portion (11-2) arranged vertically below the upper flat portion (11-1). Contains. The lower flat portion (11-2) and the upper flat portion (11-1) are adjacent to the welding surface (15). A groove angle (θ) that is an angle formed by the lower flat portion (11-2) and the upper flat portion (11-1) is 6 degrees or less.
[0010]
According to an aluminum alloy welding method according to the invention, stacked upon number of stacked bi over de (51,52,53,62,63,64,65,66,67,68) to arc welding the V-groove fewer than the number of times, it can be welded faster technique of arc welding a V shape groove. According to the aluminum alloy welding method of the present invention, the amount of the filler material (4) can be further reduced, and the material cost can be reduced. According to the aluminum alloy welding method of the present invention, the heat input of the base material (5) can be further reduced, and the deformation of the base material (5) after welding can be reduced.
[0011]
Average in the weld line direction (26) where the bead (51, 52, 53, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68) in which the filler metal (4) is solidified is placed in the U-shaped groove (11) The welding speed (v _W ), which is a speed, is 35 cm / min. Above, 50 cm / min. It is as follows. According to such an aluminum alloy welding method, it is possible to reduce the formation of an overlap where the weld metal derived from the filler metal (4) overlaps without being fused to the base material (5) at the toe, and the bead (51 , 52, 53, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68) can be reduced.
[0012]
The tip portion (22) of the filler material (4) generates an arc between the groove surfaces (11-1, 11-2, 12). At this time, a front-end | tip part (22) is arrange | positioned vertically downward from the other part of the filler metal (4). A line (24) obtained by orthogonally projecting a straight line parallel to the direction (21) in which the filler metal (4) is extended onto a vertical plane perpendicular to the welding line direction (26), and a surface perpendicular to the vertical direction; The torch tilt angle (φ ₁ ), which is an angle formed with the intersecting line (25) with the vertical plane, is 1 degree or more and 7 degrees or less. According to such an aluminum alloy welding method, it is possible to reduce the formation of an overlap where the weld metal derived from the filler metal (4) overlaps without being fused to the base material (5) at the toe, and the bead (51 , 52, 53, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68) can be reduced.
[0013]
The tip portion (22) is disposed in front of the other portion of the filler metal (4) in the weld line direction (26). A line (27) orthogonally projected on a horizontal plane perpendicular to the vertical direction and a straight line parallel to the welding line direction (26) are parallel to the direction (21) in which the filler metal (4) is extended. The torch advance angle (φ ₂ ), which is an angle formed with the line (28) orthogonally projected on the horizontal plane, is 7 degrees or more and 10 degrees or less. According to such an aluminum alloy welding method, it is possible to reduce the formation of an overlap where the weld metal derived from the filler metal (4) overlaps without being fused to the base material (5) at the toe, and the bead (51 , 52, 53, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68) can be reduced.
[0014]
The tip portion (22) of the filler metal (4) is welded while reciprocating between an upper position near the upper flat portion (11-1) and a lower position near the lower flat portion (11-2). Go in direction (26). A straight line parallel to the moving direction in which the tip portion (22) moves from the upper position to the lower position is orthogonally projected on the welding surface (15), and a straight line parallel to the welding line is defined on the welding surface (15). The oscillating angle (δ), which is an angle formed with the orthogonally projected line, is 30 degrees or more and 45 degrees or less. According to such an aluminum alloy welding method, it is possible to reduce the formation of an overlap where the weld metal derived from the filler metal (4) overlaps without being fused to the base material (5) at the toe, and the bead (51 , 52, 53, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68) can be reduced.
[0015]
The oscillating speed (v _s ), which is the average speed at which the tip portion (22) moves from the upper position to the lower position, is 100 cm / min. That is above, 120 cm / min. It is as follows. According to such an aluminum alloy welding method, it is possible to reduce the formation of an overlap where the weld metal derived from the filler metal (4) overlaps without being fused to the base material (5) at the toe, and the bead (51 , 52, 53, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68) can be reduced.
[0016]
The aluminum alloy welding method according to the present invention includes a step of forming another U-shaped groove (61) on the welding back surface (16) opposite to the welding surface (15), and an inner side of the U-shaped groove (61). It is preferable to further include a step of adding and welding the filler material (4).
[0017]
The bead (51, 52, 53, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68) is not exposed to the first bead (65, 66, 67, 68) exposed to the outside. Second beads (51, 52, 53, 62, 63, 64). The first bead (65, 66, 67, 68) is formed later in time than the second bead (51, 52, 53, 62, 63, 64). According to such an aluminum alloy welding method, the deformation of the base material (5) after the second bead (51, 52, 53, 62, 63, 64) is formed is small. For this reason, it is possible to prevent low temperature cracks occurring in the second bead (51, 52, 53, 62, 63, 64) after the temperature of the welded portion is lowered to around room temperature after welding, and to clean the surface of the welded portion. Can be finished.
[0018]
The aluminum alloy welding apparatus according to the present invention is an apparatus for executing the aluminum alloy welding method according to the present invention. The aluminum alloy welding device according to the present invention preferably includes a torch (1) for supplying a wire to the U-shaped groove (11) and an oscillation device for moving the torch.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of an aluminum alloy welding apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The aluminum alloy welding apparatus includes a torch 1 as shown in FIG. The torch 1 includes a power feed tip 2 and a welding nozzle 3. The power feed tip 2 supplies the wire 4 to the welded portion 6 of the base material 5 at a constant speed, and applies a high voltage between the wire 4 and the base material 5. The welding nozzle 3 injects and supplies a shielding gas to the welded part 6. Examples of the shielding gas include argon Ar or helium He.
[0020]
The aluminum alloy welding apparatus further includes an oscillation device (not shown) and a wire feeder. The oscillation device moves the torch 1, changes the angle between the direction in which the wire 4 extends and the surface of the base material 5, or changes the positional relationship between the wire 4 and the base material 5. The wire feeder supplies the wire 4 to the torch 1.
[0021]
The aluminum alloy welding method according to the present invention includes a step of forming a U-shaped groove extending vertically in the vertical direction on the base material 5 and a step of arc welding the U-shaped groove. In arc welding, the wire 4 as a filler material is melted using the heat of the arc generated by applying a high voltage between the base material 5 and the wire 4, and the molten metal is melted in the U-shaped groove. This is a welding method for welding solidified beads.
[0022]
FIG. 2 shows the U-shaped groove in detail. The base material 5 is formed of an upper plate 5-1 and a lower plate 5-2 having a plate thickness t of 40 mm or more and 60 mm or less. The welded portion 6 is formed at a portion where end surfaces of the upper plate 5-1 and the lower plate 5-2 are abutted. The upper plate 5-1 and the lower plate 5-2 are arranged so that the butted portions are perpendicular to the vertical direction. The upper plate 5-1 and the lower plate 5-2 have a welding surface 15 and a welding back surface 16 on the opposite side of the welding surface 15. A U-shaped groove 11 is formed in the welded portion 6. The U-shaped groove 11 is a groove formed in the welding surface 15 and extends in the direction of the weld line that is perpendicular to the vertical direction and parallel to the welding surface 15. The U-shaped groove 11 is formed from a groove surface. The groove surface is formed of an upper flat portion 11-1, a lower flat portion 11-2, and a route portion 12.
[0023]
The upper flat portion 11-1 and the lower flat portion 11-2 are generally flat and are adjacent to the welding surface 15. The upper flat portion 11-1 is formed on the end surface of the upper plate 5-1. The lower flat portion 11-2 is formed on the end surface of the lower plate 5-2. The root portion 12 is disposed at the back of the U-shaped groove 11 that is separated from the welding surface 15 toward the welding back surface 16. The route portion 12 forms a part of the side surface of the cylinder, and the route radius r that is the radius of the bottom surface of the cylinder is 2 mm or more and 4 mm or less. The upper flat portion 11-1, the lower flat portion 11-2, and the root portion 12 are smoothly connected.
[0024]
The groove depth d, which is the distance from the welding surface 15 to the root portion 12, is determined by the plate thickness t between the upper plate 5-1 and the lower plate 5-2.
d≈2 / 3 × t
It is expressed by
[0025]
The U-shaped groove 11 is a groove whose shape is defined by Japanese Industrial Standards JIS, and the upper flat portion 11-1 and the lower flat portion 11-2 are generally opposed to each other. In the U-shaped groove 11 used in the aluminum alloy welding method according to the present invention, a groove angle θ, which is an angle formed by the upper flat portion 11-1 and the lower flat portion 11-2, is 6 ° or less.
[0026]
3 and 4 show the positional relationship between the torch 1 and the base material 5. The torch 1 faces the torch direction 21 and extends the wire 4 parallel to the torch direction 21 and supplies the wire 4 to the U-shaped groove 11. At this time, the tip 22 of the wire 4 is arranged at the lowest position in the vertical direction from the other part of the wire 4 as shown in FIG. That is, the torch direction 21 is not parallel to the horizontal plane 23 that is perpendicular to the vertical direction.
[0027]
FIG. 3 further defines a straight line 24 in which a straight line parallel to the torch direction 21 is orthogonally projected to a plane perpendicular to the weld line direction in which the U-shaped groove 11 extends, and an intersection line between the plane and the horizontal plane 23. 25 is defined. Generally, when a first graphic is orthogonally projected onto a second graphic included in one plane, a line segment connecting an arbitrary point of the first graphic and a point of the second graphic corresponding to the point is displayed on the plane. It is vertical. A torch tilt angle φ _{1, which} is an angle formed by the straight line 24 and the intersection line 25, is 1 degree or more and 7 degrees or less. The torch tilt angle φ ₁ is set to be smaller so that the portion other than the tip 22 of the wire 4 does not come into contact with the base material 5 when the tip 22 of the wire 4 is brought close to the back of the U-shaped groove 11. Can do.
[0028]
As shown in FIG. 4, the tip end 22 of the wire 4 is disposed at the foremost position in the welding line direction 26 from the other portion of the wire 4. That is, the torch direction 21 is not perpendicular to the weld line direction 26. 4 further defines a straight line 27 in which a straight line parallel to the torch direction 21 is orthogonally projected onto a horizontal plane perpendicular to the vertical direction, and a straight line parallel to the welding line direction 26 is orthogonally projected onto the horizontal plane. A straight line 28 is defined. A torch advance angle φ _{2 that} is an angle formed by the straight line 27 and the straight line 28 is 7 degrees or more and 10 degrees or less.
[0029]
FIG. 5 shows the locus of the tip 22 of the wire 4. The tip 22 of the wire 4 moves in the welding line direction 26 while moving up and down by an oscillation device during arc welding. That is, the tip 22 of the wire 4 moves in the welding line direction 26 while linearly reciprocating between the vicinity of the upper flat portion 11-1 and the vicinity of the lower flat portion 11-2 of the U-shaped groove 11. . The trajectory 31 of the tip 22 of the wire 4 includes a first trajectory 32 going from the top to the bottom and a second trajectory 32 going from the bottom to the top, and the first trajectory 32 and the second trajectory 32 are alternately and repeatedly connected. . Welding speed tip 22 of the wire 4 is the average speed for traveling the weld line direction 26 _{v W} is, 35 cm / min. 50 cm / min. It is as follows.
[0030]
FIG. 5 further defines a straight line 34 in which the first locus 32 is orthogonally projected on the welding surface 15, and a straight line 35 in which a straight line parallel to the welding line direction 26 is orthogonally projected on the welding surface 15. . The oscillating angle δ, which is an angle formed by the straight line 34 and the straight line 35, is not less than 30 degrees and not more than 45 degrees. The oscillation width W, which is the path of the first locus 32, has a one-to-one correspondence with the oscillation angle δ when the route radius r is a constant.
[0031]
FIG. 6 shows the conditions for oscillation. The graph in FIG. 6 shows a region indicating the condition of oscillation. The region 41 indicates the possible range of the welding speed v _W and oscillating width W. In other words, the welding speed _{v W} is, 35cm / min. 50 cm / min. It is as follows. The oscillating width W is 2 mm or more and 3 mm or less. The region 41 can also have a shape other than a rectangle. At this time, the welding speed v _W is set on the basis of the oscillating width W, or oscillating width W is set on the basis of the welding speed v _W.
[0032]
FIG. 7 shows the weld after the U-shaped groove 11 has been welded. In the welded portion, a plurality of beads 51, 52, 53 form a layer inside the U-shaped groove 11, and the upper plate 5-1 and the lower plate 5-2 are firmly joined. The bead 53 is disposed on the outermost side. The surface exposed to the outside of the bead 53 is formed so as to be recessed from the welding surface 15.
[0033]
The aluminum alloy welding method according to the present invention includes a step of forming a U-shaped groove on the welding back surface 16 after the U-shaped groove 11 is built up by the beads 31, 32, 33, and arc welding the U-shaped groove. The step of performing is further provided.
[0034]
FIG. 8 shows a U-shaped groove formed on the weld back surface 16. The U-shaped groove 61 is formed in the same manner as the U-shaped groove 11. That is, the U-shaped groove 61 is a groove formed in the welding surface 15, and extends in the weld line direction along the U-shaped groove 11 just on the opposite side of the U-shaped groove 11. The U-shaped groove 61 is formed from a groove surface. The groove surface is formed of an upper flat portion 61-1, a lower flat portion 61-2, and a route portion 61-3.
[0035]
The upper flat portion 61-1 and the lower flat portion 61-2 are generally flat and are adjacent to the welding back surface 16, respectively. The upper flat portion 61-1 is formed on the end surface of the upper plate 5-1. The lower flat portion 61-2 is formed on the end surface of the lower plate 5-2. The root portion 61-3 is disposed at the back of the U-shaped groove 61 that is separated from the welding surface 15 toward the welding back surface 16 side. The route portion 61-3 forms a part of the side surface of the cylinder, and the route radius r that is the radius of the bottom surface of the cylinder is 2 mm or more and 4 mm or less. The upper flat portion 61-1, the lower flat portion 61-2, and the route portion 61-3 are smoothly connected. The U-shaped groove 61 has a groove angle that is an angle formed by the upper flat part 61-1 and the lower flat part 61-2, with the upper flat part 61-1 and the lower flat part 61-2 facing each other. θ ′ is 6 ° or less. The groove depth of the U-shaped groove 61 is such that the root portion 61-3 is formed on the beads 31, 32, and 33 that are stacked on the welding surface 15.
[0036]
FIG. 9 shows the welded portion after the U-shaped groove 61 is welded. In the welded portion, a plurality of beads 62, 63, 64 form a layer inside the U-shaped groove 61, and the upper plate 5-1 and the lower plate 5-2 are firmly joined. The bead 64 is disposed on the outermost side. The surface exposed to the outside of the bead 64 is formed so as to be recessed from the welding back surface 16.
[0037]
The aluminum alloy welding method according to the present invention further includes a step of forming a bead that is raised from the weld surface 15 and a bead that is raised from the weld back surface 16 after the U-shaped groove 61 is welded.
[0038]
FIG. 10 shows the welded portion after the beads raised from the weld surface 15 and the beads raised from the weld back surface 16 are formed. In the welded portion, a plurality of beads 65 and 66 are formed outside the U-shaped groove 11, and a plurality of beads 67 and 68 are formed outside the U-shaped groove 61. The surface exposed to the outside of the beads 65 and 66 is raised from the welding surface 15. The surface exposed to the outside of the beads 67 and 68 is raised from the welding back surface 16.
[0039]
The boundary 69 between the bead 65 and the bead 66 or between the bead 67 and the bead 68 is likely to be cracked due to the deformation of the upper plate 5-1 and the lower plate 5-2. The boundary 69 is formed after the beads 51, 52, 53, 62, 63, 64. For this reason, the boundary 69 is not affected by deformation due to the cooling of the beads 51, 52, 53, 62, 63, 64, and cracks are unlikely to occur.
[0040]
According to the aluminum alloy welding method of the present invention, since the V-shaped groove is arc-welded, the number of bead laminations can be reduced and welding can be performed quickly. According to the aluminum alloy welding method of the present invention, the amount of the wire 4 supplied to the welded portion 6 can be further reduced, and the material cost can be reduced. According to the aluminum alloy welding method of the present invention, the heat input of the base material 5 can be further reduced, and the deformation of the base material 5 after welding can be reduced.
[0041]
FIG. 11 shows a bead formed when the U-shaped groove 11 is welded without satisfying the above-described conditions. The conditions include that the torch tilt angle φ ₁ , the torch advance angle φ ₂ , the welding speed v _W , the oscillating angle δ, the oscillating width W, or the oscillating speed v _s belong. The bead 71 is formed with an overlap 72 that overlaps the base material 5 without being fused with the base end 5 at the toe where the surface intersects the lower flat portion 11-2. Overlap 72, especially when the welding speed v _W is smaller than the range of the condition, is formed much.
[0042]
FIG. 12 shows a welded part when arc welding is performed on the U-shaped groove 11 outside the bead 71 without satisfying the above-described conditions. In the welded portion, a bead 73 is formed outside the bead 71, and a bead 74 is formed outside the bead 73. At this time, a poor fusion 75 is formed at a place where the beads 71, the beads 73 and the base material 5 are joined, that is, where the overlap 72 is formed. When the bead 73 and the base material 5 cross each other, an overlap is formed when the bead 73 is formed, and a fusion defect 76 occurs at the place where the bead 73, the bead 74, and the base material 5 are joined. It is formed. The poor fusion 75, 76 is a portion where the weld boundary surfaces are not sufficiently melted together, and weakens the connection between the upper plate 5-1 and the lower plate 5-2.
[0043]
【The invention's effect】
The aluminum alloy welding method and the aluminum alloy welding apparatus according to the present invention can perform welding faster.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an oblique projection showing an embodiment of an aluminum alloy welding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the shape of a U-shaped groove.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a positional relationship between a base material and a torch.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a positional relationship between a base material and a torch.
FIG. 5 is a front view showing the movement of the tip of the wire.
FIG. 6 is a graph showing conditions for oscillation.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state of a welded portion.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another state of the welded portion.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing still another state of the welded portion.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another state of the welded portion.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state of a welded portion when welding is performed without satisfying the conditions.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state of a welded portion when welding is performed without satisfying the conditions.
FIG. 13 is a block diagram showing an embodiment of a known aluminum alloy welding apparatus.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state of a welded portion.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a state of a welded portion.
[Explanation of symbols]
1: Torch 2: Feeding tip 3: Welding nozzle 4: Wire 5: Base material 6: Welded parts 11-1 and 11-2: Flat part 12: Route part 15: Welding surface 16: Welding back surface 21: Torch direction 22 : Tip 23: horizontal plane 24, 25: straight line 26: welding line direction 27, 28: straight line 31: locus 32: first locus 33: second locus 34, 35: straight lines 51, 52, 53, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68: Bead

Claims

アルミ合金から形成される母材が有する溶接面にＵ形開先を形成するステップと、
前記Ｕ形開先の内部に溶加材を付加してアーク溶接するステップと、
前記溶接面の反対側の溶接裏面に他のＵ形開先を形成するステップと、
前記他のＵ形開先の内側に溶加材を付加して溶接するステップとを具備し、
前記Ｕ形開先が延びる溶接線方向は、鉛直方向に概ね垂直であり、
前記Ｕ形開先は、開先面から形成され、
前記開先面は、平坦である平坦部分を含み、
前記平坦部分は、上側平坦部分と、前記上側平坦部分より鉛直下方に配置される下側平坦部分とを含み、
前記下側平坦部分と前記上側平坦部分とは、前記溶接面に隣り合い、
前記下側平坦部分と前記上側平坦部分とのなす角は、６度以下である
アルミ合金溶接方法。Forming a U-shaped groove on a welding surface of a base material formed from an aluminum alloy;
Adding a filler metal to the inside of the U-shaped groove and arc welding ;
Forming another U-shaped groove on the welding back surface opposite to the welding surface;
Adding a welding material to the inside of the other U-shaped groove and welding ,
The weld line direction in which the U-shaped groove extends is substantially perpendicular to the vertical direction,
The U-shaped groove is formed from a groove surface;
The groove surface includes a flat portion that is flat;
The flat portion includes an upper flat portion and a lower flat portion disposed vertically below the upper flat portion,
The lower flat portion and the upper flat portion are adjacent to the welding surface,
An angle formed by the lower flat portion and the upper flat portion is 6 degrees or less. Aluminum alloy welding method.

請求項１において、
前記Ｕ形開先に前記溶加材が凝固したビードが置かれる前記溶接線方向の平均速度は、３５ｃｍ／ｍｉｎ．以上であり、５０ｃｍ／ｍｉｎ．以下である
ことを特徴とするアルミ合金溶接方法。In claim 1,
The average speed in the weld line direction at which the bead obtained by solidifying the filler metal is placed on the U-shaped groove is 35 cm / min. Above, 50 cm / min. An aluminum alloy welding method characterized by the following.

請求項２において、
前記溶加材の先端部分は、前記開先面との間にアークを生成し、
前記先端部分は、前記溶加材の他の部分より鉛直下方に配置され、
前記溶加材が延長される方向に平行である直線を前記溶接線方向に垂直である鉛直平面に正射影された線と前記鉛直方向に垂直である面と前記鉛直平面との交線とのなす角は、１度以上であり、７度以下である
ことを特徴とするアルミ合金溶接方法。In claim 2,
The tip portion of the filler material generates an arc between the groove surface,
The tip portion is arranged vertically below the other part of the filler material,
A straight line that is parallel to the direction in which the filler metal is extended is orthogonally projected onto a vertical plane that is perpendicular to the welding line direction, and a line that intersects the plane perpendicular to the vertical direction and the vertical plane. An aluminum alloy welding method characterized in that an angle formed is not less than 1 degree and not more than 7 degrees.

請求項３において、
前記先端部分は、前記溶加材の他の部分より前記溶接線方向の最も前方に配置され、
前記溶加材が延長される方向に平行である直線を前記鉛直方向に垂直である水平面に正射影された線と、前記溶接線方向と平行である直線を前記水平面に正射影された線とのなす角は、７度以上であり、１０度以下である
ことを特徴とするアルミ合金溶接方法。In claim 3,
The tip portion is disposed in the forefront of the weld line direction from the other part of the filler material,
A line that is orthogonally projected to a horizontal plane that is perpendicular to the vertical direction, and a line that is orthogonally projected to the horizontal plane that is parallel to the weld line direction; The aluminum alloy welding method characterized in that the angle formed by is not less than 7 degrees and not more than 10 degrees.

請求項４において、
前記先端部分は、前記上側平坦部分の近傍の上側位置と前記下側平坦部分の近傍の下側位置とを往復しながら前記溶接線方向を進行し、
前記先端部分が前記上側位置から前記下側位置に移動する移動方向に平行である直線を前記溶接面に正射影された線と、前記溶接線に平行である直線を前記溶接面に正射影された線とのなす角は、３０度以上であり、４５度以下である
ことを特徴とするアルミ合金溶接方法。In claim 4,
The tip portion advances in the welding line direction while reciprocating between an upper position in the vicinity of the upper flat portion and a lower position in the vicinity of the lower flat portion,
A straight line parallel to the moving direction in which the tip portion moves from the upper position to the lower position is orthogonally projected onto the welding surface, and a straight line parallel to the welding line is orthogonally projected onto the welding surface. The aluminum alloy welding method characterized in that an angle formed with the wire is 30 degrees or more and 45 degrees or less.

請求項５において、
前記先端部分が前記上側位置から前記下側位置に移動する平均速度は、１００ｃｍ／ｍｉｎ．以上であり、１２０ｃｍ／ｍｉｎ．以下である
ことを特徴とするアルミ合金溶接方法。In claim 5,
The average speed at which the tip portion moves from the upper position to the lower position is 100 cm / min. That is above, 120 cm / min. An aluminum alloy welding method characterized by the following.

請求項６において、
前記ビードは、外部に露出している第１ビードと、外部に露出していない第２ビードとを含み、
前記第１ビードは、前記第２ビードより時間的に後に形成される
ことを特徴とするアルミ合金溶接方法。In claim 6 ,
The bead includes a first bead exposed to the outside and a second bead not exposed to the outside,
The first bead is formed later in time than the second bead.

請求項１〜請求項６のいずれかに記載されているアルミ合金溶接方法を実行するアルミ合金溶接装置であり、
前記Ｕ形開先に前記溶加材を供給するトーチと、
前記トーチを運動させるオシレーション装置
とを具備するアルミ合金溶接装置。An aluminum alloy welding apparatus for executing the aluminum alloy welding method according to any one of claims 1 to 6,
A torch for supplying the filler material to the U-shaped groove;
An aluminum alloy welding device comprising: an oscillation device for moving the torch.