JP3944561B2 - 厚板材の接合方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は比較的板厚の大きな金属材料構造物の如き２枚の厚板材の接合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２枚の厚板材を接合する場合の方法として、図７にその一例の概要を示す如く、２枚の厚板材ａの突き合わせ面部にＶ開先ｂを形成し、このＶ開先ｂ内を下向き溶接して、下層から順次溶着金属ｃを積層して板厚の全厚を仕上げることにより、２枚の厚板材ａを接合するようにした開先溶接法が広く知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の開先溶接法の場合には、次の如き問題がある。
▲１▼Ｖ開先ｂ内での溶接量が上層に行くに従い大きくなるため、二点鎖線で示すように、厚板材ａ間に溶接角変形が発生する。
▲２▼厚板材ａではＶ開先ｂが狭開先となることから、溶接初期の段階で溶接角変形が発生すると、溶接トーチがＶ開先ｂ内に入らなくなることがある。
▲３▼下向き溶接となるため、溶け込みが浅くなり、融合不良や溶け込み不足等の溶接欠陥が入り易くなる。
▲４▼下向き溶接となることから、溶着速度を大きくできず溶接能率が上がらない。
▲５▼下向き溶接では、欠陥除去に伴うはつり滓がＶ開先ｂ内に溜ることから、溶接欠陥の補修が困難である。
【０００４】
一方、溶接角変形が発生しにくい開先溶接法として、厚板材の突き合わせ面部にＸ開先を形成して、このＸ開先を両面から溶接するようにした開先溶接法も採用されているが、その場合、厚板材間に収縮が発生する問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、溶接角変形や収縮を抑えることができ、溶接欠陥を発生しにくくでき、溶接能率を向上させることができるような厚板材の接合方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、２枚の厚板材の突き合わせ面部にＩ開先を形成し、該Ｉ開先内の板幅方向の中央部に、板厚方向に沿うよう銅板製の仕切り板を配置し、上記Ｉ開先内に挿入した薄型の溶接トーチにより、両開先面と仕切り板とに溶接し、２枚の厚板材で繋げるような溶接部を得た後、この溶接部を挟んで立向き上進又は下進として溶接し、溶着金属を板幅方向両端へ向けて積層させるようにする厚板材の接合方法とする。
【０００７】
Ｉ開先の中央部から両端へ向けて溶接するため、溶接角変形や収縮が低く抑えられ、特に、中央部から両端へ向けて交互に溶接することにより、溶接角変形や収縮が極めて低く抑えられる。
【０００８】
又、２枚の厚板材の突き合わせ面部にＩ開先を形成し、該Ｉ開先内の板幅方向の中央部に、板厚方向に沿うよう銅板製の仕切り板を配置し、上記Ｉ開先内に、２台の薄型の溶接トーチを、上記仕切り板を挟んで対向するように挿入して、該２台の溶接トーチの併用により、上記仕切り板の部分から立向き上進又は下進として溶接し、溶着金属を板幅方向両端へ向けて積層させるようにすることによって、作業効率をより向上できることになる。
【０００９】
更に、銅板製の仕切り板を用いることに代えて、厚板材と同材質の仕切り板を用いるようにすることにより、仕切り板を取り外すことなく、そのまま溶かし込ませることができるので、より能率的となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１（イ）（ロ）（ハ）及び図２は本発明の実施の一形態を示すものであり、先ず、図１（イ）に示す如く、接合すべき２枚の厚板材１を平置きし、その突き合わせ面部に、薄型のＭＡＧ溶接トーチ２が挿入される間隔が保持されるようにＩ開先３を形成して、該Ｉ開先３の下側に、銅板製又はセラミックス材製の一時当て金４を配置すると共に、該Ｉ開先３内の板幅方向中央部に、図２に示す如き冷却水通路５を有する銅板製の仕切り板６を、板厚方向に沿うように介在配置して、段取り状態とする。
【００１４】
上記溶接トーチ２は図３（イ）（ロ）に示す如く、下端部前面に開口７を有する薄型扁平のトーチヘッド８内の前部位置に、下端部となる先端部を前方へ湾曲変向させたワイヤ送給管９を上下方向に配して、該ワイヤ送給管９の先端部を上記開口７に臨ませるようにすると共に、該ワイヤ送給管９内に、たとえば、直径が１．２mmの溶接ワイヤ１０を挿通させるようにし、且つ上記トーチヘッド８内の後部位置に、シールドガス送給管１１を上下方向に配置して、該シールドガス送給管１１の下端となる先端の送給口１２を、前方に向けてワイヤ送給管９の先端部背面に位置させるようにし、更に、上記ワイヤ送給管９を、回転軸心Ｏを中心に水平方向へ回動できるようにして、溶接ワイヤ１０が水平方向に首振り可能となるように構成してある。
【００１５】
上記段取り状態において、Ｉ開先３内に溶接トーチ２を挿入し、該Ｉ開先３内を、最初に、仕切り板６の片面側の部分から溶接する。この場合、たとえば、溶接トーチ２を板厚方向の最下部に位置させ、図１（イ）に示す如く、立向き上進溶接させるようにする。この立向き上進溶接を繰り返すことにより、図２に示す如く、仕切り板６の片面側に溶着金属１３の層が２〜３層形成されると、２枚の厚板材１が溶着金属１３を介して繋がるので、仕切り板６を撤去し、次に、図１（イ）において二点鎖線で示す如く、溶接トーチ２を、仕切り板６のあった位置を挟んで反対側の位置に移動させ、同様に立向き上進溶接を行って、溶着金属１３の層を２〜３層形成させるようにする。
【００１６】
上述した如き立向き上進溶接を、仕切り板６のあった位置を挟んで、左右交互に行うことにより、図１（ロ）に示す如く、溶着金属１３を板幅方向両端へ向けて順次積層して行くことにより、図１（ハ）に示す如き板厚方向及び板幅方向に連続した溶接継手１４を完成させる。
【００１７】
本発明では、Ｉ開先３の中央部から板幅方向両端へ向けて交互に溶着金属１３を積層して行くように溶接するため、溶接角変形や収縮を極めて低く抑えることができる。又、立向き溶接の採用により溶融池が大きくなるので、溶接速度を速くすることができ、能率よく溶接作業を行うことができ、且つ溶け込みを大きくすることができることから、溶け込み不足等の溶接欠陥を発生しにくくすることができる。更に、立向き溶接では、欠陥除去に伴うはつり滓がＩ開先３内に溜まらないことから、溶接欠陥があったとしても、その補修を容易に行うことができる。
【００１８】
因に、仕切り板６に銅板を採用していることから、該仕切り板６は片面側に溶着金属層が形成された状態では容易に撤去することができる。又、一時当て金４として、銅板あるいはセラミックス材を採用していることにより、一時当て金４も容易に剥離させることができ、そのため、裏はつりを不要とすることができる。なお、Ｉ開先３の溶接は、中央部から幅方向両端へ向けて厳格に交互に行わなくても、溶接角変形や収縮を低く抑えることができる。
【００１９】
次に、図４（イ）（ロ）は本発明の他の実施の形態を示すもので、２台の溶接トーチ２を併用して、Ｉ開先３の中央部から両端へ向けて溶接を進めるようにしたものである。すなわち、図４（イ）に示す如く、２台の溶接トーチ２を、Ｉ開先３内に、仕切り板６を挟んで対向させて挿入配置し、初めは、図１（イ）に示したのと同様に、一方の溶接トーチ２の立向き上進溶接により仕切り板６の片面側に溶着金属１３を２〜３層形成させるようにするが、仕切り板６を撤去した後は、図４（ロ）に示す如く、２台の溶接トーチ２を併用して板幅方向両端側へ向けて溶着金属１３を同時に積層させて行くようにする。
【００２０】
図４（イ）（ロ）に示すような手順で接合作業を行うと、作業効率を大幅に向上させることができる。
【００２１】
図５は仕切り板の他の例を示すもので、厚板材１と同じ材質の仕切り板１５としたものである。
【００２２】
厚板材１と同材質の仕切り板１５を採用すると、そのまま溶かし込むことができるので、撤去の手間を省くことができ、より能率的に作業を進めることができる。
【００２３】
次いで、図６は本発明の更に別の実施の形態を示すもので、２枚の厚板材１により形成したＩ開先３の板幅方向の一端外側に、銅板製又はセラミックス材製の当て金１６を配置し、Ｉ開先３内に挿入した溶接トーチ２の立向き上進溶接により、上記当て金１６の部分から板幅方向他端へ向けて、溶着金属１３を積層させるようにしたものである。
【００２４】
この場合、厚板材１の材質が変形の少ない材質であったり、板幅が小さいときに有利である。
【００２５】
なお、上記各実施の形態では、ＭＡＧ溶接を採用したが、ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接を採用してもよいこと、又、実施の形態では、立向き上進溶接を採用したが、立向き下進溶接としても支障はなく、更に、立向き上進溶接と立向き下進溶接とを連続して行うようにした場合には、極めて合理的に作業を進めることができて有利であり、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の厚板材の接合方法によれば、次の如き優れた効果を発揮する。
(1) ２枚の厚板材の突き合わせ面部にＩ開先を形成し、該Ｉ開先内の板幅方向の中央部に、板厚方向に沿うよう銅板製の仕切り板を配置し、上記Ｉ開先内に挿入した薄型の溶接トーチにより、上記仕切り板の部分から該仕切り板の位置を挟んで立向き上進又は下進として溶接し、溶着金属を板幅方向両端へ向けて積層させるようにするので、厚板材の溶接角変形や収縮を低く抑えることができ、又、立向き溶接の採用により、溶接速度を速くすることができて溶接能率を向上させることができると共に、溶け込みを大きくすることができて溶接欠陥を発生しにくくすることができる。
(2) Ｉ開先内の溶接を中央部から板幅方向へ向けて交互に行うことにより、Ｉ開先の中央部から板幅方向両端へ向けて交互に溶着金属を積層することができて、厚板材の溶接角変形や収縮を極めて低く抑えることができる。
(3) ２台の溶接トーチを併用してＩ開先内の中央部から両端へ向けて同時に溶接作業を進めるようにすることによって、作業効率を大幅に向上させることができる。
(4) 厚板材と同材質の仕切り板を用いることによって、仕切り板の撤去作業を不要とすることができ、より能率的に作業を進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示すもので、（イ）（ロ）（ハ）はそれぞれ作業手順を示す概要図である。
【図２】図１（イ）のＡ−Ａ方向矢視に相当する拡大平面図である。
【図３】溶接トーチを拡大して示すもので、（イ）は概略切断側面図、（ロ）は概略正面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示すもので、（イ）（ロ）はそれぞれ作業手順を示す概要図である。
【図５】仕切り板の他の例を示す平面図である。
【図６】本発明の更に他の実施の形態を示す概要図である。
【図７】開先溶接法の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
１ 厚板材
２ 溶接トーチ
３ Ｉ開先
６ 仕切り板
１３ 溶着金属
１５ 仕切り板
１６ 当て金

Claims (4)

1. ２枚の厚板材の突き合わせ面部にＩ開先を形成し、該Ｉ開先内の板幅方向の中央部に、板厚方向に沿うよう銅板製の仕切り板を配置し、上記Ｉ開先内に挿入した薄型の溶接トーチにより、上記仕切り板の部分から上進又は下進として溶接し、溶着金属を板幅方向両端へ向けて積層させるようにすることを特徴とする厚板材の接合方法。
2. 溶接トーチによる溶接を、仕切り板の位置を挟んで交互に行うようにする請求項１記載の厚板材の接合方法。
3. ２枚の厚板材の突き合わせ面部にＩ開先を形成し、該Ｉ開先内の板幅方向の中央部に、板厚方向に沿うよう銅板製の仕切り板を配置し、上記Ｉ開先内に、２台の薄型の溶接トーチを、上記仕切り板を挟んで対向するように挿入して、該２台の溶接トーチの併用により、上記仕切り板の部分から立向き上進又は下進として溶接し、溶着金属を板幅方向両端へ向けて積層させるようにすることを特徴とする厚板材の接合方法。
4. 銅板製の仕切り板を用いることに代えて、厚板材と同材質の仕切り板を用いるようにする請求項１、２又は３記載の厚板材の接合方法。

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