JP5218972B2 - GMA welding method - Google Patents
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Description
本発明は、溶接ワイヤである消耗式電極と被溶接物との間にアークを発生させることによって、被溶接物を溶接するＧＭＡ（Gas Metal Arc）溶接方法に関する。 The present invention relates to a GMA (Gas Metal Arc) welding method for welding an object to be welded by generating an arc between a consumable electrode that is a welding wire and the object to be welded.
タングステンからなる非消耗式電極と被溶接物（母材）との間にアークを発生させることによって、被溶接物を溶接するＴＩＧ（Tangsten Inert Gas）溶接が広く利用されている。特許文献１には、被溶接物の溶融池（溶接金属部）をより深い溶け込み形状とするため、不活性ガスからなる第１のシールドガスを、電極を囲むように被溶接物に向けて流すとともに、酸化性ガスを含む第２のシールドガスを、第１のシールドガスの周辺側に、被溶接物に向けて流し、溶接金属部の酸素濃度を７０〜２２０ｗｔ．ｐｐｍとするＴＩＧ溶接方法が開示されている。また、特許文献２には、ヘリウムガスに酸素ガスを添加してその濃度を０．２ｖｏｌ．％以上（好ましくは０．４ｖｏｌ．％以上）としたシールドガスを使用し、溶接金属中の酸素濃度を７０〜７００ｐｐｍとすることで溶接金属部の溶け込み深さを深くし、溶接金属部の寸法比D／W値を大きくしたＴＩＧ溶接方法が開示されている。 TIG (Tangsten Inert Gas) welding for welding an object to be welded by generating an arc between a non-consumable electrode made of tungsten and the object to be welded (base material) is widely used. In Patent Document 1, in order to make the weld pool (welded metal part) of the workpiece to be welded deeper, a first shield gas made of an inert gas flows toward the workpiece to surround the electrode. At the same time, a second shield gas containing an oxidizing gas is allowed to flow toward the work piece on the peripheral side of the first shield gas, so that the oxygen concentration of the weld metal portion is 70 to 220 wt. A TIG welding method with ppm is disclosed. Patent Document 2 discloses that oxygen gas is added to helium gas and the concentration is 0.2 vol. %, Preferably 0.4 vol.% Or more, and by setting the oxygen concentration in the weld metal to 70 to 700 ppm, the penetration depth of the weld metal part is increased, and the dimension of the weld metal part is increased. A TIG welding method in which the ratio D / W value is increased is disclosed.
一方、溶接ワイヤである消耗式電極と被溶接物との間にアークを発生させることによって被溶接物を溶接するＭＩＧ（Metal Inert Gas）溶接、ＭＡＧ（Metal Active Gas）溶接、及び炭酸ガス（ＣＯ２）ガスアーク溶接等のＧＭＡ（Gas Metal Arc）溶接は、ＴＩＧ溶接よりも広く利用されている。ＧＭＡ溶接において、上記特許文献１及び２のように、溶融池中の酸素濃度を低濃度とするものとしては、例えば、特許文献３には、ＧＭＡ溶接において、流量５〜６Ｌ／ｍｉｎのアルゴンガスからなるシールド中に流量０．００１〜０．２Ｌ／ｍｉｎの水素ガス、酸素ガス及び炭酸ガス等を混入させることにより、溶融特性の向上と溶接スピードの増大とを図る構成が開示されている。また、非特許文献１には、溶接金属中の酸素量を１００重量ｐｐｍ以下とすることにより、溶接部の機械的性質、特にじん性の改善を図る構成が開示されている。
しかしながら、産業界において広く用いられるＧＭＡ溶接には、溶接の品質及び効率の向上に対してさらなる要求があり、溶接部の特性をさらに向上させた溶接を行なうことが可能な技術が望まれている。 However, GMA welding widely used in the industry has further demands for improvement in welding quality and efficiency, and a technique capable of performing welding with further improved characteristics of the welded portion is desired. .
本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、その目的は、溶接部の特性をさらに向上させた溶接を行なうことが可能なＧＭＡ溶接方法を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is to provide the GMA welding method which can perform the welding which further improved the characteristic of the welding part.
本発明の請求項１に係る発明は、溶接ワイヤである消耗式電極と被溶接物との間にアークを発生させることによって、被溶接物を溶接するＧＭＡ溶接方法であって、被溶接物の溶融池中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍとし、被溶接物の溶接速度を０．４ｍ／ｍｉｎ以下とするＧＭＡ溶接方法である。 The invention according to claim 1 of the present invention is a GMA welding method for welding an object to be welded by generating an arc between a consumable electrode that is a welding wire and the object to be welded. This is a GMA welding method in which the oxygen concentration in the molten pool is 50 to 310 ppm by weight, and the welding speed of the workpiece is 0.4 m / min or less.
この構成によれば、被溶接物の溶融池中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍと低酸素濃度とすることにより、溶融池中の対流の方向を溶融池の中心から溶融池の底部に向かう方向にすることができる。そのため、より深い溶け込み形状の溶融池を得ることが可能となる。また、被溶接物の溶接速度を従来より遅い０．４ｍ／ｍｉｎ以下とすることにより、さらに深い溶け込み形状の溶融池を得ることが可能となる。 According to this configuration, by setting the oxygen concentration in the weld pool of the work piece to a low oxygen concentration of 50 to 310 ppm by weight, the direction of convection in the weld pool is directed from the center of the weld pool to the bottom of the weld pool. Can be in the direction. For this reason, it is possible to obtain a molten pool having a deeper penetration shape. In addition, by setting the welding speed of the work to be welded to 0.4 m / min or less, which is slower than the conventional speed, it is possible to obtain a deeper welded molten pool.
また、本発明の請求項２に係る発明は、溶接ワイヤである消耗式電極と被溶接物との間にアークを発生させることによって、被溶接物を溶接するＧＭＡ溶接方法であって、被溶接物の溶融池中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍとし、被溶接物の溶接は、消耗式電極を溶融池に対して進退動させることにより、アークを断続的に発生させるＣＭＴ（Cold Metal Transfer）溶接により行なうＧＭＡ溶接方法である。 The invention according to claim 2 of the present invention is a GMA welding method for welding an object to be welded by generating an arc between a consumable electrode that is a welding wire and the object to be welded. CMT (Cold Metal Transfer) in which the oxygen concentration in the molten pool of the object is set to 50 to 310 ppm by weight, and welding is performed by intermittently generating an arc by moving the consumable electrode forward and backward with respect to the molten pool. This is a GMA welding method performed by welding.
ＣＭＴ溶接は、アークを断続的に発生させることで消費電流を少なくすることができ、一般に薄い被溶接物において、浅い溶け込み形状の溶融池を得るために用いられている手法である。しかしながら、この構成によれば、被溶接物の溶接をＣＭＴ溶接により行なうことにより、消耗式電極が溶融池に対して進退動をして、消耗式電極と溶融池との短絡を強制的に切断することによりアークを断続的に発生させるため、被溶接物の溶融池中の酸素濃度が５０〜３１０重量ｐｐｍと低くなるように、シールドガスに含まれる酸素量を減少させた場合に、シールドガスにより溶融池表面に生成される酸化物による安定な陰極点が減少しても、アークが乱れることが少なくなり、アークが不安定になることを防止することができる。 CMT welding can reduce current consumption by intermittently generating arcs, and is a technique generally used for obtaining a shallow weld pool in a thin workpiece. However, according to this configuration, the consumable electrode moves forward and backward with respect to the molten pool by forcing the workpiece to be welded by CMT welding, and forcibly cuts the short circuit between the consumable electrode and the molten pool. In order to generate the arc intermittently, the shield gas is used when the oxygen content in the shield gas is reduced so that the oxygen concentration in the weld pool of the work piece is reduced to 50 to 310 ppm by weight. Thus, even if the stable cathode spot due to the oxide generated on the molten pool surface is reduced, the arc is less likely to be disturbed and the arc can be prevented from becoming unstable.
また、本発明の請求項３に係る発明は、溶接ワイヤである消耗式電極と被溶接物との間にアークを発生させることによって、被溶接物を溶接するＧＭＡ溶接方法であって、被溶接物の溶融池中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍとし、被溶接物の溶接は、消耗式電極を囲むように消耗式電極と被溶接物との間にプラズマを発生させるプラズマＧＭＡ溶接により行なうＧＭＡ溶接方法である。 The invention according to claim 3 of the present invention is a GMA welding method for welding an object to be welded by generating an arc between a consumable electrode that is a welding wire and the object to be welded. The oxygen concentration in the molten pool of the object is 50 to 310 ppm by weight, and the welding of the workpiece is performed by plasma GMA welding that generates plasma between the consumable electrode and the workpiece to surround the consumable electrode. This is a GMA welding method.
この構成によれば、被溶接物の溶接をプラズマＧＭＡ溶接により行なうことにより、プラズマにより発生する電磁ピンチ力により、消耗式電極から被溶接物との間に発生するアークが安定するため、被溶接物の溶融池中の酸素濃度が５０〜３１０重量ｐｐｍと低くなるように、シールドガスに含まれる酸化性ガスの量を減少させた場合に、アークが不安定になることを防止することができる。 According to this configuration, since the workpiece is welded by plasma GMA welding, the arc generated between the consumable electrode and the workpiece is stabilized by the electromagnetic pinch force generated by the plasma. It is possible to prevent the arc from becoming unstable when the amount of oxidizing gas contained in the shield gas is reduced so that the oxygen concentration in the molten pool of the object is as low as 50 to 310 ppm by weight. .
本発明の請求項４に係る発明は、溶接ワイヤである消耗式電極と被溶接物との間にアークを発生させることによって、被溶接物を溶接するＧＭＡ溶接方法であって、被溶接物の溶融池中の酸素濃度を２３０〜３１０重量ｐｐｍとするＧＭＡ溶接方法である。 The invention according to claim 4 of the present invention is a GMA welding method for welding an object to be welded by generating an arc between a consumable electrode that is a welding wire and the object to be welded. This is a GMA welding method in which the oxygen concentration in the molten pool is 230 to 310 ppm by weight.
この構成によれば、被溶接物の溶融池中の酸素濃度を２３０〜３１０重量ｐｐｍの範囲にすることにより、より深い溶け込み形状の溶融池を得ることが可能となり、かつアークが乱れることが少なくなり、アークが不安定になることを防止することができる。 According to this configuration, by setting the oxygen concentration in the molten pool of the workpiece to be in the range of 230 to 310 ppm by weight, it is possible to obtain a deeper penetration molten pool, and the arc is less likely to be disturbed. Thus, the arc can be prevented from becoming unstable.
さらに、本発明の請求項５に係る発明は、溶接ワイヤである消耗式電極と被溶接物との間にアークを発生させることによって、被溶接物を溶接するＧＭＡ溶接方法であって、被溶接物の溶融池中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍとし、酸化性ガスを含む不活性ガスからなる第１シールドガスを消耗式電極を囲むように被溶接物に向けて流すとともに、
第１シールドガスよりも少量の酸化性ガスを含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかからなる第２シールドガスを第１シールドガスの外周側を囲むように被溶接物に向けて流すＧＭＡ溶接方法である。
The invention according to claim 5 of the present invention is a GMA welding method for welding an object to be welded by generating an arc between a consumable electrode that is a welding wire and the object to be welded. The oxygen concentration in the molten pool of the material is 50 to 310 ppm by weight, and the first shield gas made of an inert gas containing an oxidizing gas is flowed toward the work piece so as to surround the consumable electrode,
A second shield gas made of either an inert gas containing a smaller amount of oxidizing gas than the first shield gas or a gas consisting only of an inert gas is directed toward the work piece so as to surround the outer periphery of the first shield gas. This is a GMA welding method.
この構成によれば、被溶接物の溶融池中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍとすることにより、より深い溶け込み形状の溶融池を得ることが可能となる。また、酸化性ガスを含む不活性ガスからなる第１シールドガスを消耗式電極を囲むように被溶接物に向けて流すとともに、第１シールドガスよりも少量の酸化性ガスを含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかからなる第２シールドガスを第１シールドガスの外周側を囲むように被溶接物に向けて流すことにより、溶融池表面の中央付近に酸化物を生成させ、溶融池表面の中央付近に生成される酸化物による安定な陰極点により、アークが乱れることが少なくなり、アークが不安定になることを防止することができる。 According to this configuration, by setting the oxygen concentration in the molten pool of the workpiece to be welded to 50 to 310 ppm by weight, it is possible to obtain a molten pool having a deeper penetration shape. In addition, a first shield gas made of an inert gas containing an oxidizing gas is flowed toward the work piece so as to surround the consumable electrode, and an inert gas containing a smaller amount of the oxidizing gas than the first shield gas, and An oxide is generated near the center of the surface of the weld pool by flowing a second shield gas made of only an inert gas toward the work piece so as to surround the outer periphery of the first shield gas. The stable cathode spot of the oxide generated in the vicinity of the center of the molten pool surface reduces the arc disturbance and prevents the arc from becoming unstable.
一方、本発明の請求項１〜４のいずれか１項に係る発明において、シールドガスを、消耗式電極を囲むように被溶接物に向けて流し、シールドガスは、シールドガスのガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、シールドガス中のＯ２量ｙ（体積％）、消耗式電極中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池中における溶融した消耗式電極の割合β（０＜β＜１）、被溶接物中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすＯ２を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとすることが好適である。 On the other hand, in the invention according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, the shielding gas is caused to flow toward the work piece so as to surround the consumable electrode, and the shielding gas has a gas flow rate x ( L / min), O 2 amount y (volume%) in the shielding gas, oxygen concentration α (weight ppm) in the consumable electrode, ratio β of the consumable electrode melted in the molten pool β (0 <β <1) , The oxygen concentration γ (weight ppm) in the work piece satisfies x ≦ 50, 50 ≦ 125−2.5x + 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310, 50 ≦ x, 50 ≦ 125y + βα + (1 -Β) It is preferable to use either an inert gas containing O 2 satisfying γ ≦ 310 or a gas composed only of an inert gas.
シールドガスのガス流量が大きく、消耗式電極及び被溶接物に含まれる酸素量が少ないほど、シールドガスに含まれる酸化性ガスの量が同じでもシールドガス、大気及び消耗式電極から溶融池に巻き込まれる酸素量は低くなるため、シールドガス中の酸化性ガスの量はガス流量に応じて変化させる必要がある。しかし、この構成によれば、シールドガスを、シールドガスのガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、シールドガス中のＯ２量ｙ（体積％）、消耗式電極中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池中における溶融した消耗式電極の割合β（０＜β＜１）、被溶接物中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすＯ２を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとすることにより、いずれのガス流量、消耗式電極内及び被溶接物内の酸素量であっても、溶融池中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍの範囲にすることができ、確実により深い溶け込み形状の溶融池を得ることが可能となる。 The larger the gas flow rate of the shield gas and the smaller the amount of oxygen contained in the consumable electrode and work piece, the more the oxidizing gas contained in the shield gas is the same. Since the amount of oxygen generated is low, the amount of oxidizing gas in the shield gas must be changed according to the gas flow rate. However, according to this configuration, the shielding gas is converted into the shielding gas gas flow rate x (L / min), the O 2 amount y (volume%) in the shielding gas, the oxygen concentration α (weight ppm) in the consumable electrode, With respect to the ratio β (0 <β <1) of the molten consumable electrode in the molten pool and the oxygen concentration γ (weight ppm) in the work piece, x <50 and 50 ≦ 125−2.5x + 125y + βα + (1 -Β) By satisfying γ ≦ 310, 50 ≦ x, and satisfying 50 ≦ 125y + βα + (1-β) γ ≦ 310, either an inert gas containing O 2 or a gas composed only of an inert gas can be used. The oxygen concentration in the molten pool can be in the range of 50 to 310 ppm by weight even if the gas flow rate, the amount of oxygen in the consumable electrode and the work piece is welded, and the molten pool having a deeper penetration shape can be surely formed. Can be obtained.
あるいは、本発明の請求項１〜４のいずれか１項に係る発明において、シールドガスを、消耗式電極を囲むように被溶接物に向けて流し、シールドガスは、シールドガスのガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、シールドガス中のＣＯ２量ｙ（体積％）、消耗式電極中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池中における溶融した消耗式電極の割合β（０＜β＜１）、被溶接物中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすＣＯ２を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとすることが好適である。 Alternatively, in the invention according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, the shield gas is flowed toward the work piece so as to surround the consumable electrode, and the shield gas is a gas flow rate x ( L / min), CO 2 amount y (volume%) in the shielding gas, oxygen concentration α (weight ppm) in the consumable electrode, ratio β of the consumable electrode melted in the molten pool (0 <β <1) In addition, with respect to the oxygen concentration γ (weight ppm) in the work piece, when x <50, 50 ≦ 125−2.5x + 62.5y + βα + (1−β) γ ≦ 310 is satisfied, and when 50 ≦ x, 50 ≦ 62 .5y + βα + (1−β) γ is preferably any one of an inert gas containing CO 2 satisfying γ <310 and a gas composed only of an inert gas.
シールドガスをＣＯ２を含む不活性ガスとする場合には、ＣＯ２はアーク温度である５０００〜１００００Ｋでは、ＣＯとＯとに解離しＣＯはほとんど解離しないと考えられる。一方、Ｏ２は上記アーク温度で２Ｏに解離することから、活性酸素Ｏは、ＣＯ２ガスではＯ２ガスの半分であると仮定できる。そこで、シールドガスをＣＯ２を含む不活性ガスとする場合には、シールドガスを、請求項６の式におけるｙの係数１２５を１／２の６２．５とし、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすＣＯ２量ｙ（体積％）を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとすることにより、いずれのガス流量、消耗式電極内及び被溶接物内の酸素量であっても、溶融池中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍの範囲にすることができ、確実により深い溶け込み形状の溶融池を得ることが可能となる。 When the shielding gas is an inert gas containing CO 2 , it is considered that CO 2 dissociates into CO and O and CO hardly dissociates at an arc temperature of 5000 to 10,000 K. On the other hand, since O 2 dissociates into 2O at the arc temperature, it can be assumed that the active oxygen O is half of the O 2 gas in the CO 2 gas. Therefore, when the shielding gas is an inert gas containing CO 2 , the shielding gas is set to a coefficient of y 125 in the formula of claim 6 of 62.5, and when x <50, 50 ≦ 125. −2.5x + 62.5y + βα + (1-β) γ ≦ 310, 50 ≦ x, and an inert gas containing CO 2 amount y (volume%) satisfying 50 ≦ 62.5y + βα + (1-β) γ ≦ 310 In addition, the oxygen concentration in the molten pool is 50 to 310 ppm by weight, regardless of the gas flow rate, the amount of oxygen in the consumable electrode and the work piece, It is possible to obtain a molten pool having a deeper penetration shape.
また、本発明の請求項１〜４、６及び７のいずれか１項に係る発明において、Ｈｅガスを含むシールドガスを、消耗式電極を囲むように被溶接物に向けて流すことが好適である。 In the invention according to any one of claims 1 to 4, 6 and 7, it is preferable that a shielding gas containing He gas flows toward the work piece so as to surround the consumable electrode. is there.
この構成によれば、シールドガスにＨｅガスを用いることにより、さらに深い溶け込み形状の溶融池を得ることが可能となる。また、Ｈｅ、Ａｒ及び必要に応じて酸化性ガスを混合することにより、点弧性も確保することができる。 According to this configuration, by using He gas as the shielding gas, it is possible to obtain a molten pool having a deeper penetration shape. Further, by mixing He, Ar, and an oxidizing gas as required, ignition performance can be ensured.
同様に、本発明の請求項５に係る発明において、第１シールドガスはＯ２を含む不活性ガスとし、第２シールドガスは不活性ガスのみからなるガスとした場合は、第１シールドガスは、第１シールドガス及び第２シールドガスの合計のガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、第１シールドガス中のＯ２量ｙ（体積％）、消耗式電極中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池中における溶融した消耗式電極の割合β（０＜β＜１）、被溶接物中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすガスとすることが好適である。 Similarly, in the invention according to claim 5 of the present invention, when the first shield gas is an inert gas containing O 2 and the second shield gas is a gas composed only of an inert gas, the first shield gas is , The total gas flow rate x (L / min) of the first shield gas and the second shield gas, the O 2 amount y (volume%) in the first shield gas, the oxygen concentration α (weight ppm) in the consumable electrode, With respect to the ratio β (0 <β <1) of the molten consumable electrode in the molten pool and the oxygen concentration γ (weight ppm) in the work piece, x <50 and 50 ≦ 125−2.5x + 125y + βα + (1 -Β) It is preferable that the gas satisfies γ ≦ 310, satisfies 50 ≦ x, and satisfies 50 ≦ 125y + βα + (1-β) γ ≦ 310.
また、本発明の請求項５に係る発明において、第１シールドガスはＣＯ２を含む不活性ガスとし、第２シールドガスは不活性ガスのみからなるガスとして、第１シールドガスは、第１シールドガス及び第２シールドガスの合計のガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、第１シールドガス中のＣＯ２量ｙ（体積％）、消耗式電極中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池中における溶融した消耗式電極の割合β（０＜β＜１）、被溶接物中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすガスとすることが好適である。 In the invention according to claim 5 of the present invention, the first shield gas is an inert gas containing CO 2 , the second shield gas is a gas composed only of an inert gas, and the first shield gas is the first shield gas. The total gas flow rate x (L / min) of the gas and the second shield gas, the CO 2 amount y (volume%) in the first shield gas, the oxygen concentration α (weight ppm) in the consumable electrode, and in the molten pool 50 <125−2.5x + 62.5y + βα + (1−β) with respect to the ratio β (0 <β <1) of the melted consumable electrode and the oxygen concentration γ (weight ppm) in the work piece with x <50 It is preferable that the gas satisfies γ ≦ 310, 50 ≦ x, and 50 ≦ 62.5y + βα + (1−β) γ ≦ 310.
一方、本発明の請求項５に係る発明において、第１シールドガス及び第２シールドガスはＯ２を含む不活性ガスとして、第１シールドガス及び第２シールドガスは、第１シールドガス及び第２シールドガスの合計のガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、第１シールドガス中及び第２シールドガス中の合計のＯ２量ｙ（体積％）、消耗式電極中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池中における溶融した消耗式電極の割合β（０＜β＜１）、被溶接物中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすガスとすることが好適である。 Meanwhile, in the invention according to claim 5 of the present invention, the first shield gas and the second shield gas are inert gases containing O 2 , and the first shield gas and the second shield gas are the first shield gas and the second shield gas, respectively. Total gas flow rate x (L / min) of shield gas, total amount of O 2 in first shield gas and second shield gas y (volume%), oxygen concentration α (weight ppm) in the consumable electrode, With respect to the ratio β (0 <β <1) of the molten consumable electrode in the molten pool and the oxygen concentration γ (weight ppm) in the work piece, x <50 and 50 ≦ 125−2.5x + 125y + βα + (1 -Β) It is preferable that the gas satisfies γ ≦ 310, satisfies 50 ≦ x, and satisfies 50 ≦ 125y + βα + (1-β) γ ≦ 310.
また、本発明の請求項５に係る発明において、第１シールドガス及び第２シールドガスはＣＯ２を含む不活性ガスとして、第１シールドガス及び第２シールドガスは、第１シールドガス及び第２シールドガスの合計のガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、第１シールドガス中及び第２シールドガス中の合計のＣＯ２量ｙ（体積％）、消耗式電極中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池中における溶融した消耗式電極の割合β（０＜β＜１）、被溶接物中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすガスとすることが好適である。 In the invention according to claim 5 of the present invention, the first shield gas and the second shield gas are inert gases containing CO 2 , and the first shield gas and the second shield gas are the first shield gas and the second shield gas, respectively. Total gas flow rate x (L / min) of shield gas, total CO 2 amount y (volume%) in the first shield gas and the second shield gas, oxygen concentration α (weight ppm) in the consumable electrode, The ratio β (0 <β <1) of the molten consumable electrode in the molten pool and the oxygen concentration γ (weight ppm) in the work piece are x <50 and 50 ≦ 125−2.5x + 62.5y + βα + A gas satisfying (1-β) γ ≦ 310, 50 ≦ x, and satisfying 50 ≦ 62.5y + βα + (1-β) γ ≦ 310 is preferable.
また同様に、本発明の請求項５、９〜１２のいずれか１項に係る発明において、第１シールドガスは、Ｈｅガスを含むガスとすることが好適である。 Similarly, in the invention according to any one of the fifth and ninth to twelfth aspects of the present invention, it is preferable that the first shield gas is a gas containing He gas.
さらに、本発明の請求項２〜１３のいずれか１項に係る発明において、被溶接物の溶接速度を０．４ｍ／ｍｉｎ以下とすることが、さらに深い溶け込み形状の溶融池を得ることが可能となるため好適である。 Furthermore, in the invention according to any one of claims 2 to 13 of the present invention, it is possible to obtain a weld pool having a deeper penetration shape by setting the welding speed of the workpiece to 0.4 m / min or less. Therefore, it is preferable.
また、本発明の請求項１〜１４のいずれか１項に係る発明において、被溶接物の表面からの溶融池の深さを被溶接物の溶接速度により制御し、溶融池の深さを深くするときほど溶接速度を遅くするものとできる。 Further, in the invention according to any one of claims 1 to 14, the depth of the molten pool from the surface of the workpiece is controlled by the welding speed of the workpiece, and the depth of the molten pool is deepened. The welding speed can be made slower as the time is increased.
この構成によれば、溶融池の深さを深くするときほど溶接速度を遅くすることにより、溶融池の深さを制御することが可能となる。 According to this configuration, the depth of the molten pool can be controlled by lowering the welding speed as the depth of the molten pool is increased.
あるいは、本発明の請求項１〜１４のいずれか１項に係る発明において、被溶接物の表面からの溶融池の深さを消耗式電極に流す電流値により制御し、溶融池の深さを深くするときほど電流値を大きくするものとできる。 Or in invention which concerns on any one of Claims 1-14 of this invention, the depth of the molten pool from the surface of a to-be-welded object is controlled by the electric current value which flows into a consumable electrode, and the depth of a molten pool is controlled. The current value can be increased as the depth is increased.
この構成によれば、溶融池の深さを深くするときほど消耗式電極に流す電流値を大きくすることにより、溶融池の深さを制御することが可能となる。 According to this configuration, the depth of the molten pool can be controlled by increasing the value of the current flowing through the consumable electrode as the depth of the molten pool is increased.
本発明のＧＭＡ溶接方法によれば、より深い溶け込み形状の溶融池を得ることが可能となる。 According to the GMA welding method of the present invention, it is possible to obtain a molten pool having a deeper penetration shape.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るＧＭＡ溶接の概要を示す図である。図１に示すように、本実施形態のＧＭＡ溶接装置１０は、ノズル１１、コンタクトチップ１２、溶接ワイヤ１３、ワイヤ送給ローラ１４、ワイヤ送給制御装置１５、及びアーク溶接電源１７を備えている。本実施形態におけるＧＭＡ溶接では、シールドガス１６に含まれるＯ２およびＣＯ２のいずれかの酸化性ガスを従来より少なくすることにより、母材２０の溶融池２１の酸素濃度を従来より低い５０〜３１０重量ｐｐｍ、より好ましくは５０〜２００重量ｐｐｍに低下させて、さらに溶接速度を従来より遅い０．４ｍ／ｍｉｎ以下とすることによって、従来より深い溶け込み形状の溶融池２１を得る。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of GMA welding according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the GMA welding apparatus 10 of this embodiment includes a nozzle 11, a contact tip 12, a welding wire 13, a wire feed roller 14, a wire feed control device 15, and an arc welding power source 17. . In the GMA welding in the present embodiment, the oxygen concentration of the molten pool 21 of the base material 20 is reduced to 50 to 50% lower than the conventional one by reducing the oxidizing gas of either O 2 or CO 2 contained in the shield gas 16 from the conventional one. By reducing the welding speed to 310 ppm by weight, more preferably 50 to 200 ppm by weight, and further lowering the welding speed to 0.4 m / min or less, which is slower than the conventional one, a deeply welded molten pool 21 is obtained.
ノズル１１内には、コンタクトチップ１２が内蔵されている。コンタクトチップ１２は、ワイヤ送給ローラ１４及びワイヤ送給制御装置１５が溶接速度に応じて送給する溶接ワイヤ１３を、コンタクトチップ１２中心に設けられた貫通孔を介して母材２０の溶融池２１に向けて導出する。コンタクトチップ１２は、溶接ワイヤ１３と電気的に導通し、アーク溶接電源１７から電流を供給される。アーク溶接電源１７は、消耗式電極となる溶接ワイヤ１３と母材２０の溶融池２１との間に電圧を印加し、溶接ワイヤ１３と溶融池２１との間にアーク１８を発生させることにより、母材２０を溶接する。 A contact chip 12 is built in the nozzle 11. The contact tip 12 is a molten pool of the base material 20 through a through-hole provided in the center of the contact tip 12 with the welding wire 13 fed according to the welding speed by the wire feeding roller 14 and the wire feeding control device 15. Derived toward 21. The contact tip 12 is electrically connected to the welding wire 13 and supplied with current from the arc welding power source 17. The arc welding power source 17 applies a voltage between the welding wire 13 serving as a consumable electrode and the molten pool 21 of the base material 20, and generates an arc 18 between the welding wire 13 and the molten pool 21, The base material 20 is welded.
なお、図中では、溶接ワイヤ１３側を正極、溶融池２１側を負極としているが、逆に溶接ワイヤ１３側を負極、溶融池２１側を正極とするか、あるいは溶接ワイヤ１３と溶融池２１との間に交流電圧を印加することにより、溶接ワイヤ１３の溶解速度及び溶融池２１の深さを適宜調節することが可能である。一般に溶接ワイヤ１３側を負極、溶融池２１側を正極とすることにより、溶接ワイヤ１３側を正極、溶融池２１側を負極とした場合より、溶融池２１の深さを１．５倍とすることができる。 In the drawing, the welding wire 13 side is the positive electrode and the molten pool 21 side is the negative electrode. Conversely, the welding wire 13 side is the negative electrode and the molten pool 21 side is the positive electrode, or the welding wire 13 and the molten pool 21 are. It is possible to adjust the melting rate of the welding wire 13 and the depth of the molten pool 21 as appropriate by applying an AC voltage between the two. In general, by setting the welding wire 13 side as a negative electrode and the molten pool 21 side as a positive electrode, the depth of the molten pool 21 is increased by 1.5 times compared to the case where the welding wire 13 side is used as a positive electrode and the molten pool 21 side is used as a negative electrode. be able to.
ノズル１１の内側とコンタクトチップの外側との間には、シールドガス１６が所定のガス流量で供給され、シールドガス１６は溶接ワイヤ１３を囲むように母材２０に向けて流される。シールドガス１６は、主にＡｒガス、Ｈｅガスからなり、後述するように、シールドガス１６のガス流量に応じた体積％のＯ２及びＣＯ２のいずれかの酸化性ガスを含んでいる。シールドガス１６の主成分は、Ａｒガスとすることにより安価とすることが可能であるが、Ｈｅガスとすることにより、より深い溶融池２１を形成することが可能となる。 A shield gas 16 is supplied at a predetermined gas flow rate between the inside of the nozzle 11 and the outside of the contact tip, and the shield gas 16 is flowed toward the base material 20 so as to surround the welding wire 13. The shield gas 16 is mainly composed of Ar gas and He gas, and contains, as will be described later, any oxidizing gas of O 2 and CO 2 in volume% corresponding to the gas flow rate of the shield gas 16. The main component of the shield gas 16 can be made inexpensive by using Ar gas, but the deeper molten pool 21 can be formed by using He gas.
ＧＭＡ溶接において、シールドガス１６に含まれるＯ２，ＣＯ２等の酸化性ガスを少なくした場合でも、アーク１８を安定させるためには、溶接ワイヤ１３を溶融池２１に対して進退動させることにより、アーク１８を断続的に発生させるＣＭＴ溶接が有効である。 In GMA welding, even when the oxidizing gas such as O 2 and CO 2 contained in the shield gas 16 is reduced, the welding wire 13 is moved forward and backward with respect to the molten pool 21 in order to stabilize the arc 18. CMT welding in which the arc 18 is intermittently generated is effective.
図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係るＣＭＴ溶接の概要を示す図である。図２（ａ）に示すように、ＣＭＴ溶接においては、アーク１８の発生時に溶接ワイヤ１３は溶融池２１に向かって前進させられる。図２（ｂ）に示すように、溶接ワイヤ１３が溶融池２１に浸かると、アーク１８は消滅し、溶接ワイヤ１３を流れる電流は瞬時に低下する。図２（ｃ）に示すように、溶接ワイヤ１３が溶融池２１から後退させられ、短絡中の溶融池２１との短絡の切断を支援される。このときは、短絡電流は低いままである。図２（ｄ）に示すように、溶接ワイヤ１３が溶融池２１から離されると、アーク１８が再度発生し、図２（ａ）からの手順が繰り返される。 2A to 2D are views showing an outline of CMT welding according to the present embodiment. As shown in FIG. 2A, in CMT welding, the welding wire 13 is advanced toward the molten pool 21 when the arc 18 is generated. As shown in FIG. 2B, when the welding wire 13 is immersed in the molten pool 21, the arc 18 disappears, and the current flowing through the welding wire 13 decreases instantaneously. As shown in FIG. 2C, the welding wire 13 is retracted from the molten pool 21, and the cutting of the short circuit with the molten pool 21 during the short circuit is supported. At this time, the short circuit current remains low. As shown in FIG. 2D, when the welding wire 13 is separated from the molten pool 21, the arc 18 is generated again, and the procedure from FIG. 2A is repeated.
なお、本実施形態では、溶接ワイヤ１３と溶融池２１との短絡を切断するのに、溶接ワイヤ１３を進退動させず、溶接ワイヤ１３にパルス状の電流を断続的に印加することによって溶接ワイヤ１３と溶融池２１との短絡を切断するパルス溶接によっても良い。また、上記ＣＭＴ溶接や後述のパルスＧＭＡ溶接によらない場合でも、溶融池２１の酸素濃度を１５０〜３１０重量ｐｐｍの範囲、より好ましくは２３０〜３１０重量ｐｐｍの範囲、さらに好ましくは２４０〜３１０重量ｐｐｍとすることにより、アーク１８を安定させることが可能となる。 In this embodiment, in order to cut a short circuit between the welding wire 13 and the molten pool 21, the welding wire 13 is intermittently applied to the welding wire 13 without moving the welding wire 13 forward and backward. Alternatively, pulse welding for cutting a short circuit between the molten pool 13 and the molten pool 21 may be used. Even when not using the CMT welding or the pulse GMA welding described later, the oxygen concentration of the molten pool 21 is in the range of 150 to 310 ppm by weight, more preferably in the range of 230 to 310 ppm by weight, and even more preferably 240 to 310 weights. By setting it as ppm, the arc 18 can be stabilized.
以下、本実施形態のＧＭＡ溶接の作用について説明する。図３は、溶融池における温度と表面張力との関係を示す図である。図３に破線のグラフで示すように、溶融池２１の酸素濃度が通常である場合は、溶融池２１の温度が高温になるほど、表面張力が低下する。一方、溶融池２１の酸素濃度が通常より低い５０〜３１０重量ｐｐｍである場合は、図３に実線のグラフで示すように、溶融池２１の温度が高温になるほど、表面張力が上昇する。なお、本願明細書で示す溶融池２１内の酸素含有量は、酸素／窒素同時測定装置（株式会社堀場製作所、商品名：ＥＭＧＡ−５２０）を用いて測定を行なったものである。試料は、溶接後に、溶接金属から直接切断し、採取したものである。 Hereinafter, the effect | action of GMA welding of this embodiment is demonstrated. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between temperature and surface tension in the molten pool. As shown by the broken line graph in FIG. 3, when the oxygen concentration of the molten pool 21 is normal, the surface tension decreases as the temperature of the molten pool 21 increases. On the other hand, when the oxygen concentration of the molten pool 21 is 50 to 310 ppm by weight, which is lower than usual, the surface tension increases as the temperature of the molten pool 21 increases as shown by the solid line in FIG. In addition, the oxygen content in the molten pool 21 shown in this specification is measured using an oxygen / nitrogen simultaneous measuring apparatus (Horiba, Ltd., trade name: EMGA-520). The sample was obtained by cutting directly from the weld metal after welding.
図４は、本実施形態における溶融池２１の状態を示す図である。一般に図中に示す溶融池２１の中央側領域Ｒ１の方が、周辺側領域Ｒ２よりも高温となる。本実施形態では、溶融池２１の酸素濃度を通常より低い５０〜３１０重量ｐｐｍとするため、中央側領域Ｒ１の表面張力の方が、周辺側領域Ｒ２の表面張力よりも大きくなる。そのため、図４に示すように、溶融池２１では図中矢印に示すような溶融池の中央側領域Ｒ１から溶融池２１の底部に向かう対流が促進され、溶融池２１の溶け込み形状をより深くすることができる。この場合、溶融池２１の酸素濃度は５０〜２００重量ｐｐｍとすることにより、溶融池２１の溶け込み形状をさらに深くすることができる。 FIG. 4 is a diagram showing a state of the molten pool 21 in the present embodiment. In general, the central side region R1 of the molten pool 21 shown in the drawing has a higher temperature than the peripheral side region R2. In the present embodiment, since the oxygen concentration of the molten pool 21 is 50 to 310 ppm by weight, which is lower than usual, the surface tension of the central region R1 is larger than the surface tension of the peripheral region R2. Therefore, as shown in FIG. 4, in the molten pool 21, convection from the molten pool central region R <b> 1 toward the bottom of the molten pool 21 as shown by an arrow in the figure is promoted, and the melting shape of the molten pool 21 is deepened. be able to. In this case, the melting shape of the molten pool 21 can be further deepened by setting the oxygen concentration of the molten pool 21 to 50 to 200 ppm by weight.
溶融池２１の酸素濃度は、シールドガス１６に含まれるＯ２及びＣＯ２のいずれかの酸化性ガスの量、ガス流量及び溶接の種類によって異なる。図５は、シールドガス１６を純粋なＡｒガスとしたＣＭＴ溶接におけるガス流量と溶融池の酸素量との関係を示すグラフ図であり、図６は、シールドガス１６を純粋なＡｒガスとしたパルス溶接におけるガス流量と溶融池の酸素量との関係を示すグラフ図である。図５及び６に示すように、一般にシールドガス１６のガス流量が大きいほど溶融池２１の酸素濃度は低下することが判る。また、同じガス流量では、ＣＭＴ溶接の方が溶融池２１の酸素濃度が大きいことが判る。これは、ＣＭＴ溶接の方が、大気から溶融池２１に対して酸素を巻き込む割合が大きいためであると考えられる。 The oxygen concentration in the molten pool 21 varies depending on the amount of oxidizing gas of either O 2 or CO 2 contained in the shield gas 16, the gas flow rate, and the type of welding. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the gas flow rate and the amount of oxygen in the molten pool in CMT welding in which the shielding gas 16 is pure Ar gas, and FIG. 6 is a pulse in which the shielding gas 16 is pure Ar gas. It is a graph which shows the relationship between the gas flow rate in welding, and the oxygen amount of a molten pool. As shown in FIGS. 5 and 6, it can be seen that the oxygen concentration of the molten pool 21 generally decreases as the gas flow rate of the shield gas 16 increases. It can also be seen that the oxygen concentration in the molten pool 21 is higher in CMT welding at the same gas flow rate. This is considered to be because the ratio of oxygen being entrained from the atmosphere into the molten pool 21 is larger in CMT welding.
図７は、ＣＭＴ溶接においてガス流量を１０Ｌ／ｍｉｎである場合のガス中のＯ２量と溶融池の酸素量との関係を示すグラフ図であり、図８は、ＣＭＴ溶接においてガス流量を２５Ｌ／ｍｉｎである場合のガス中のＯ２量と溶融池の酸素量との関係を示すグラフ図である。図７に示すように、ＣＭＴ溶接においてガス流量を１０Ｌ／ｍｉｎである場合に溶融池２１の酸素濃度をより好ましい２００重量ｐｐｍ以下とするためには、シールドガス１６に含まれるＯ２ガスの量を０．６体積％以下とするべきであることが判る。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the amount of O 2 in the gas and the amount of oxygen in the molten pool when the gas flow rate is 10 L / min in CMT welding, and FIG. 8 shows the gas flow rate of 25 L in CMT welding. / O 2 content in the gas when it is min and a graph showing the relation between an oxygen content of the molten pool. As shown in FIG. 7, when the gas flow rate is 10 L / min in CMT welding, in order to make the oxygen concentration in the molten pool 21 more preferably 200 ppm by weight or less, the amount of O 2 gas contained in the shield gas 16 It should be understood that it should be 0.6 vol% or less.
また、図８に示すように、ＣＭＴ溶接においてガス流量を２５Ｌ／ｍｉｎである場合に溶融池２１の酸素濃度をより好ましい２００重量ｐｐｍ以下とするためには、シールドガス１６に含まれるＯ２ガスの量を０．９体積％以下とするべきであることが判る。 Further, as shown in FIG. 8, in order to make the oxygen concentration of the molten pool 21 more preferably 200 ppm by weight or less when the gas flow rate is 25 L / min in CMT welding, O 2 gas contained in the shield gas 16 is used. It should be understood that the amount should be 0.9 vol% or less.
一方、図５の結果から、シールドガス１６を純粋なＡｒガス場合において、ガス流量を５０Ｌ／ｍｉｎした場合、溶融池２１の酸素濃度は５０重量ｐｐｍ以上となっているが、溶融池２１の酸素濃度を好ましい５０〜２００重量ｐｐｍとするためには、シールドガス１６に含まれるＯ２ガスの量を０．２〜１．４体積％とすることが好ましいことが判明した。 On the other hand, from the result of FIG. 5, when the shielding gas 16 is pure Ar gas and the gas flow rate is 50 L / min, the oxygen concentration in the molten pool 21 is 50 ppm by weight or more. It has been found that the amount of O 2 gas contained in the shield gas 16 is preferably 0.2 to 1.4% by volume in order to obtain a preferable concentration of 50 to 200 ppm by weight.
以上の結果から、ガス流量１０Ｌ／ｍｉｎのときにＯ２ガスの量は０〜０．６重量％が好ましく、ガス流量２５Ｌ／ｍｉｎのときにＯ２ガスの量は０〜０．９重量％が好ましく、ガス流量５０Ｌ／ｍｉｎのときにＯ２ガスの量は０．２〜１．４重量％以上が好ましい。 These results, O 2 amount of gas is 0 to 0.6 wt% is preferred when the gas flow rate 10L / min, the amount of O 2 gas when the gas flow rate 25L / min is 0 to 0.9 wt% The amount of O 2 gas is preferably 0.2 to 1.4% by weight or more when the gas flow rate is 50 L / min.
一方、これらの結果は、溶接ワイヤ１３に含まれる酸素量がおおよそ３０重量ｐｐｍで、母材２０に含まれる酸素量がおおよそ２０重量ｐｐｍで、溶融池２１中に溶融した溶接ワイヤ１３の割合がおおよそ０．５である場合であり、溶接ワイヤ１３及び母材２０に含まれる酸素量が変動するときは、溶接ワイヤ１３及び母材２０中の酸素濃度及び溶融池２１中に溶融した溶接ワイヤ１３の割合を考慮する必要がある。例えば、図９はシールドガス１６をＡｒガスとし、溶接ワイヤ１３の酸素量を２００重量ｐｐｍとしたＣＭＴ溶接におけるガス流量と溶融池の酸素量との関係を示すグラフ図であるが、溶接ワイヤ１３から溶融池２１内に酸素が混入するため、図５の値と比べると溶融池２１の酸素濃度が高くなっていることが判る。 On the other hand, these results show that the amount of oxygen contained in the welding wire 13 is approximately 30 ppm by weight, the amount of oxygen contained in the base material 20 is approximately 20 ppm by weight, and the ratio of the welding wire 13 melted in the molten pool 21 is When the amount of oxygen contained in the welding wire 13 and the base material 20 varies, the oxygen concentration in the welding wire 13 and the base material 20 and the welding wire 13 melted in the molten pool 21 are approximately 0.5. It is necessary to consider the ratio of For example, FIG. 9 is a graph showing the relationship between the gas flow rate and the oxygen amount in the molten pool in CMT welding in which the shielding gas 16 is Ar gas and the oxygen amount of the welding wire 13 is 200 ppm by weight. Therefore, it can be seen that the oxygen concentration in the molten pool 21 is higher than that in FIG.
そこで、シールドガス１６のガス流量と、シールドガス１６に含まれるＯ２ガスの量とに対する溶融池２１の酸素量とが線形的な関係であると仮定して図５のグラフを直線近似し、図５のシールドガス１６を純粋なＡｒガスとした場合のガス流量０Ｌ／ｍｉｎにおける溶融池２１内の酸素量を１５０重量ｐｐｍと仮定する。この場合、ガス流量が１Ｌ／ｍｉｎ増加する毎に溶融池２１内の酸素量は２．５重量ｐｐｍずつ減少する。また、シールドガス１６中の酸素量が１体積％増加する毎に溶融池２１の酸素量は１２５重量ｐｐｍずつ増加する。さらに、大気から溶融池２１に酸素が巻き込まれるか否かによって溶融池２１内の酸素量は異なり、例えば、シールドガス１６のガス流量が５０Ｌ／ｍｉｎ未満の場合は大気から溶融池２１に酸素が巻き込まれる傾向が強く、溶融池２１内の酸素量はシールドガス１６のガス流量に依存すると考えられる。一方、シールドガス１６のガス流量が５０Ｌ／ｍｉｎ以上の場合は大気から溶融池２１に巻き込まれる酸素量が少なく、溶融池２１内の酸素量はシールドガス１６のガス流量に大きく依存しないと考えられる。 Therefore, assuming that the gas flow rate of the shielding gas 16 and the amount of oxygen in the molten pool 21 with respect to the amount of O 2 gas contained in the shielding gas 16 have a linear relationship, the graph of FIG. It is assumed that the oxygen amount in the molten pool 21 at a gas flow rate of 0 L / min when the shielding gas 16 of FIG. 5 is pure Ar gas is 150 ppm by weight. In this case, every time the gas flow rate increases by 1 L / min, the amount of oxygen in the molten pool 21 decreases by 2.5 ppm by weight. Further, every time the amount of oxygen in the shield gas 16 increases by 1% by volume, the amount of oxygen in the molten pool 21 increases by 125 ppm by weight. Furthermore, the amount of oxygen in the molten pool 21 differs depending on whether oxygen is involved in the molten pool 21 from the atmosphere. For example, when the gas flow rate of the shield gas 16 is less than 50 L / min, oxygen is introduced into the molten pool 21 from the atmosphere. The tendency to get involved is strong, and the amount of oxygen in the molten pool 21 is considered to depend on the gas flow rate of the shield gas 16. On the other hand, when the gas flow rate of the shielding gas 16 is 50 L / min or more, it is considered that the amount of oxygen drawn into the molten pool 21 from the atmosphere is small, and the oxygen amount in the molten pool 21 does not greatly depend on the gas flow rate of the shielding gas 16. .
一方、図５において、ガス流量０Ｌ／ｍｉｎにおける溶融池２１内の酸素量１５０重量ｐｐｍという値は、溶融池２１に占める溶接ワイヤ１３の割合を５０％とすると、３０重量ｐｐｍの酸素を含む溶接ワイヤ１３から１５重量ｐｐｍの酸素が溶出し、２０重量ｐｐｍの酸素を含む母材２０から１０重量ｐｐｍが溶出することになる。したがって、ガス流量０Ｌ／ｍｉｎにおいて、純粋に大気から巻き込まれて溶融池２１に溶出する酸素量は１２５重量ｐｐｍであると推定できる。 On the other hand, in FIG. 5, the value of 150 ppm by weight of oxygen in the molten pool 21 at a gas flow rate of 0 L / min indicates that the welding wire 13 occupies 30% by weight of oxygen if the ratio of the welding wire 13 to the molten pool 21 is 50%. 15 wt ppm of oxygen is eluted from the wire 13 and 10 wt ppm is eluted from the base material 20 containing 20 wt ppm of oxygen. Therefore, it can be estimated that the amount of oxygen purely drawn from the atmosphere and eluted into the molten pool 21 at a gas flow rate of 0 L / min is 125 ppm by weight.
以上より、ＣＭＴ溶接においてシールドガス１６をＯ２を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとする場合において、大気から溶融池２１に酸素が巻き込まれる傾向が強く、溶融池２１内の酸素量がシールドガス１６のガス流量に依存すると考えられるシールドガス１６のガス流量が５０Ｌ／ｍｉｎ未満のときは、シールドガス１６を、シールドガス１６のガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、シールドガス１６中のＯ２量ｙ（体積％）、溶接ワイヤ１３中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池２１中における溶融した溶接ワイヤ１３の割合β（０＜β＜１）、母材２０中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすＯ２を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとすることにより、溶融池２１の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍ以下とすることが可能であることが判る。 From the above, when the shielding gas 16 is any one of an inert gas containing O 2 and a gas consisting only of an inert gas in CMT welding, there is a strong tendency for oxygen to be caught in the molten pool 21 from the atmosphere. When the gas flow rate of the shield gas 16 that is considered to depend on the gas flow rate of the shield gas 16 is less than 50 L / min, the shield gas 16 is changed to the gas flow rate x (L / min) of the shield gas 16 and the shield gas. in 16 O 2 amount y (vol%), oxygen concentration alpha (weight ppm) in the welding wire 13, the proportion of the welding wire 13 which is melted in the melt pool 21 β (0 <β <1 ), in the base material 20 An inert gas and an inert gas containing O 2 satisfying 50 ≦ 125−2.5x + 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310 at x <50 with respect to oxygen concentration γ (weight ppm) of It turns out that it is possible to make the oxygen concentration of the molten pool 21 into 50-310 weight ppm or less by using either the gas which consists only of a property gas.
一方、大気から溶融池２１に巻き込まれる酸素量が少なく、溶融池２１内の酸素量がシールドガス１６のガス流量に大きく依存しない考えられるシールドガス１６のガス流量が５０Ｌ／ｍｉｎ以上のときは、上記式において、大気から溶融池２１に溶出する酸素量の項である“１２５”の項、及び溶融池２１内の酸素量におけるシールドガス１６のガス流量への依存性を示す項である“−２．５ｘ”の項を除いて、シールドガス１６を、シールドガス１６のガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、シールドガス１６中のＯ２量ｙ（体積％）、溶接ワイヤ１３中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池２１中における溶融した溶接ワイヤ１３の割合β（０＜β＜１）、母材２０中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、５０≦ｘで、５０≦１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすＯ２を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとすることにより、溶融池２１の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍ以下とすることが可能であることが判る。 On the other hand, when the amount of oxygen trapped in the molten pool 21 from the atmosphere is small and the amount of oxygen in the molten pool 21 is not greatly dependent on the gas flow rate of the shield gas 16, the gas flow rate of the shield gas 16 is 50 L / min or more In the above equation, the term “125”, which is a term for the amount of oxygen eluted from the atmosphere into the molten pool 21, and the term indicating the dependence of the amount of oxygen in the molten pool 21 on the gas flow rate of “−”. Except for the term of 2.5x ″, the shielding gas 16 is changed to a gas flow rate x (L / min) of the shielding gas 16, an O 2 amount y (volume%) in the shielding gas 16, an oxygen concentration α in the welding wire 13. (Ppm by weight), the ratio β (0 <β <1) of the molten welding wire 13 in the molten pool 21, and the oxygen concentration γ (weight ppm) in the base material 20, 50 ≦ x and 50 ≦ 125y + βα + (1 -Β) The oxygen concentration of the molten pool 21 can be reduced to 50 to 310 ppm by weight by using either an inert gas containing O 2 satisfying γ ≦ 310 or a gas composed only of an inert gas. I understand that.
一方、ＣＭＴ溶接においてシールドガス１６をＣＯ２を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとする場合は、ＣＯ２はアーク温度である５０００〜１００００Ｋでは、ＣＯとＯとに解離しＣＯはほとんど解離しないと考えられる。一方、Ｏ２は上記アーク温度で２Ｏに解離することから、活性酸素Ｏは、ＣＯ２ガスではＯ２ガスの半分であると仮定できる。そこで、シールドガス１６をＣＯ２を含む不活性ガスとする場合には、シールドガス１６を、上記の式におけるｙの係数１２５を１／２の６２．５とした、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすＣＯ２量ｙ（体積％）を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとすることにより、いずれのガス流量、溶接ワイヤ１３内及び母材２０内の酸素量であっても、溶融池２１中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍの範囲にすることができ、確実により深い溶け込み形状の溶融池２１を得ることが可能となる。 On the other hand, in the case of CMT welding, when the shielding gas 16 is either an inert gas containing CO 2 or a gas consisting only of an inert gas, CO 2 dissociates into CO and O at an arc temperature of 5000 to 10,000 K. It is thought that CO hardly dissociates. On the other hand, since O 2 dissociates into 2O at the arc temperature, it can be assumed that the active oxygen O is half of the O 2 gas in the CO 2 gas. Therefore, when the shielding gas 16 is an inert gas containing CO 2 , the shielding gas 16 is set such that the coefficient 125 of y in the above equation is 62.5 which is 1/2, and x <50, 50 ≦ 125−2.5x + 62.5y + βα + (1−β) γ ≦ 310, 50 ≦ x, CO 2 content y (volume%) satisfying 50 ≦ 62.5y + βα + (1−β) γ ≦ 310 By using either a gas or a gas consisting only of an inert gas, the oxygen concentration in the molten pool 21 is 50 to 310 weights regardless of the gas flow rate, the amount of oxygen in the welding wire 13 and the base material 20. It can be made into the range of ppm, and it becomes possible to obtain the molten pool 21 of a deeper penetration shape reliably.
なお、以上より、シールドガス１６をＣＯ２を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとする場合は、例えば、ガス流量１０Ｌ／ｍｉｎのときにＣＯ２ガスの量は０〜１．２重量％が好ましく、ガス流量２５Ｌ／ｍｉｎのときにＯ２ガスの量は０〜１．８重量％が好ましく、ガス流量５０Ｌ／ｍｉｎのときにＯ２ガスの量は０．４〜２．８重量％以上が好ましいこととなる。 From the above, when the shielding gas 16 is either an inert gas containing CO 2 or a gas consisting only of an inert gas, for example, the amount of CO 2 gas is 0 to 1 at a gas flow rate of 10 L / min. .2 wt% is preferable, the amount of O 2 gas is preferably 0 to 1.8 wt% when the gas flow rate is 25 L / min, and the amount of O 2 gas is 0.4 to 2 when the gas flow rate is 50 L / min. .8% by weight or more is preferable.
図１０は、溶接ワイヤ１３に印加するパルス電流を１８０Ａとしたパルス溶接においてガス流量を１０Ｌ／ｍｉｎである場合のガス中のＯ２量と溶融池の酸素量との関係を示すグラフ図である。上述したように、パルス溶接においてはＣＭＴ溶接に比べて、シールドガス１６に含まれるＯ２及びＣＯ２のいずれかの酸化性ガスの量の上限が大きくなり、パルス溶接においてガス流量を１０Ｌ／ｍｉｎである場合に溶融池２１の酸素濃度をより好ましい２００重量ｐｐｍ以下とするためには、シールドガス１６に含まれるＯ２及びＣＯ２のいずれかの酸化性ガスの量を０．７体積％以下とするべきであることが判る。 FIG. 10 is a graph showing the relationship between the amount of O 2 in the gas and the amount of oxygen in the molten pool when the gas flow rate is 10 L / min in pulse welding in which the pulse current applied to the welding wire 13 is 180A. . As described above, in pulse welding, the upper limit of the amount of O 2 or CO 2 oxidizing gas contained in the shield gas 16 is larger than in CMT welding, and the gas flow rate in pulse welding is 10 L / min. In order to make the oxygen concentration in the molten pool 21 more preferably 200 ppm by weight or less, the amount of any of O 2 and CO 2 oxidizing gas contained in the shield gas 16 is 0.7 vol% or less. It should be understood that
なお、溶融池２１の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍ、より好ましくは２００重量ｐｐｍ以下とするためには、シールドガス１６に含まれるＯ２及びＣＯ２のいずれかの酸化性ガスの量を制御するだけではなく、溶接ワイヤ１３に含まれる酸素量を制御することによっても、溶融池２１の酸素濃度を制御することができる。なおこの場合、溶融池２１の表面に酸化膜が形成されにくくなるため、溶融池２１の酸素濃度を２００〜３１０重量ｐｐｍとした場合においても、２００重量ｐｐｍ以下と同様に溶融池２１の溶け込み深さを深くする効果を奏させることが可能となる。 In order to set the oxygen concentration of the molten pool 21 to 50 to 310 ppm by weight, more preferably 200 ppm by weight or less, the amount of either O 2 or CO 2 oxidizing gas contained in the shield gas 16 is controlled. In addition to this, the oxygen concentration in the molten pool 21 can also be controlled by controlling the amount of oxygen contained in the welding wire 13. In this case, since an oxide film is hardly formed on the surface of the molten pool 21, even when the oxygen concentration of the molten pool 21 is 200 to 310 ppm by weight, the penetration depth of the molten pool 21 is the same as 200 ppm by weight or less. An effect of deepening the depth can be produced.
また、溶融池２１の深さの調整は、溶融池２１を深くするときほど溶接速度を遅くするか、あるいは溶接ワイヤ１３に流す電流値を大きくすることにより、行なうことができる。 Further, the depth of the molten pool 21 can be adjusted by decreasing the welding speed as the molten pool 21 is deepened or by increasing the value of the current flowing through the welding wire 13.
本実施形態においては、母材２０の溶融池２１中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍとし、溶接速度を０．４ｍ／ｍｉｎ以下とすることで、溶融池２１中の対流の方向を溶融池２１の中心から溶融池２１の底部に向かう方向にすることができ、より深い溶け込み形状の溶融池２１を得ることが可能となる。従来、ＭＩＧ溶接等のＧＭＡ溶接においては、溶融池２１の酸素濃度を低めるためにシールドガス１６の酸素濃度を低下させた場合は、アーク１８が不安定となることが知られているため、溶融池２１の酸素濃度を低下させることは考えられてはいない。 In the present embodiment, the oxygen concentration in the molten pool 21 of the base material 20 is 50 to 310 ppm by weight, and the welding speed is 0.4 m / min or less, so that the direction of convection in the molten pool 21 is the molten pool. It is possible to make the direction from the center of 21 toward the bottom of the molten pool 21, and it is possible to obtain the molten pool 21 having a deeper penetration shape. Conventionally, in GMA welding such as MIG welding, it is known that the arc 18 becomes unstable when the oxygen concentration of the shield gas 16 is lowered in order to lower the oxygen concentration of the molten pool 21. It is not considered to reduce the oxygen concentration in the pond 21.
しかしながら、従来のＧＭＡ溶接においては、図１１（ａ）に示すように、深いＹ型開先２２を母材２０に形成する必要があり、また、母材２０の裏側まで溶融池２１が届くようにするため、ギャップ２３が必要となる。さらに、図１１（ｂ）に示すように、従来のＧＭＡ溶接では溶融池２１の深さが浅いため、複数回の溶接を行い、溶融池２１を多層に形成する必要があり、効率が低い。一方、本実施形態のＧＭＡ溶接においては、図１２（ａ）に示すように、浅いＹ型開先２２を母材２０に形成すれば良く、ギャップ２３を形成する必要はなく作業効率が極めて向上する。さらに、図１２（ｂ）に示すように、Ｙ型開先２２の上部の空間を深い溶融池２１で埋め、例えば、母材２０が２０ｍｍ以上の厚さのステンレス鋼板であっても一度の溶接で母材２０を溶融池２１で貫通して溶接することが可能であるため、効率が良い。 However, in conventional GMA welding, as shown in FIG. 11A, it is necessary to form a deep Y-shaped groove 22 in the base material 20, and the molten pool 21 reaches the back side of the base material 20. Therefore, the gap 23 is necessary. Furthermore, as shown in FIG. 11 (b), since the depth of the molten pool 21 is shallow in the conventional GMA welding, it is necessary to perform welding a plurality of times to form the molten pool 21 in multiple layers, and the efficiency is low. On the other hand, in the GMA welding of the present embodiment, as shown in FIG. 12A, it is only necessary to form a shallow Y-shaped groove 22 on the base material 20, and it is not necessary to form the gap 23, and the working efficiency is greatly improved. To do. Furthermore, as shown in FIG. 12B, the space above the Y-shaped groove 22 is filled with a deep molten pool 21. For example, even if the base material 20 is a stainless steel plate having a thickness of 20 mm or more, welding is performed once. Thus, the base material 20 can be penetrated through the weld pool 21 and welded, so that the efficiency is high.
また、本実施形態では、母材２０の溶接をＣＭＴ溶接により行なうことにより、溶接ワイヤ１３が溶融池２１に対して進退動をして、溶接ワイヤ１３と溶融池２１との短絡を強制的に切断することによりアーク１８を断続的に発生させるため、母材２０の溶融池２１中の酸素濃度が低くなるように、シールドガス１６に含まれる酸化性ガスの量を減少させた場合に、シールドガス１６により溶融池２１表面に生成される酸化物による安定な陰極点が減少しても、アーク１８が乱れることが少なくなり、アーク１８が不安定になることを防止することができる。 Further, in this embodiment, the welding of the base material 20 by CMT welding causes the welding wire 13 to move forward and backward with respect to the molten pool 21 to forcibly short-circuit the welding wire 13 and the molten pool 21. Since the arc 18 is intermittently generated by cutting, the shield gas 16 is shielded when the amount of the oxidizing gas contained in the shield gas 16 is reduced so that the oxygen concentration in the molten pool 21 of the base material 20 is lowered. Even if the stable cathode spot due to the oxide generated on the surface of the molten pool 21 by the gas 16 is reduced, the arc 18 is less disturbed and the arc 18 can be prevented from becoming unstable.
さらに、本実施形態では、不活性ガスからなるシールドガス１６を、Ｏ２を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとする場合は、シールドガス１６を、シールドガス１６のガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、シールドガス１６中のＯ２量ｙ（体積％）、溶接ワイヤ１３中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池２１中における溶融した溶接ワイヤ１３の割合β（０＜β＜１）、母材２０中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、５０≦１２５−２．５ｘ＋１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすＯ２を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとし、シールドガス１６をＣＯ２を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとする場合は、５０≦１２５−２．５ｘ＋６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすＣＯ２量ｙ（体積％）を含む不活性ガス及び不活性ガスのみからなるガスのいずれかとすることにより、確実により深い溶け込み形状の溶融池２１を得ることが可能となる。 Furthermore, in this embodiment, when the shield gas 16 made of an inert gas is any one of an inert gas containing O 2 and a gas made only of an inert gas, the shield gas 16 is used as a gas flow rate of the shield gas 16. x (L / min), O 2 amount y (volume%) in the shielding gas 16, oxygen concentration α (weight ppm) in the welding wire 13, the ratio β of the molten welding wire 13 in the molten pool 21 (0 < Only inert gas and inert gas containing O 2 satisfying 50 ≦ 125−2.5x + 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310 with respect to β <1) and oxygen concentration γ (weight ppm) in the base material 20 either as gas comprising, if the shielding gas 16, any of the gas consisting only of inert gas and an inert gas containing CO 2 is, 50 ≦ 125-2.5x + 62.5y + βα + (1 With any of the gas consisting only of inert gas and inert gas containing beta) satisfy γ ≦ 310 CO 2 amount y (% by volume), it is possible to obtain a molten pool 21 of deep penetration shape by reliably Become.
加えて本実施形態では、シールドガス１６にＨｅガスを用いることにより、さらに深い溶け込み形状の溶融池２１を得ることが可能となる。 In addition, in the present embodiment, by using He gas as the shielding gas 16, it is possible to obtain a molten pool 21 having a deeper penetration shape.
また、本実施形態では、溶融池２１の深さを深くするときほど溶接速度を遅くするか、溶接ワイヤ１３に流す電流値を大きくすることにより、溶融池２１の深さを制御することが可能となる。 In the present embodiment, the depth of the molten pool 21 can be controlled by decreasing the welding speed as the depth of the molten pool 21 is increased or by increasing the value of the current flowing through the welding wire 13. It becomes.
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について説明する。図１３は、第２実施形態に係るプラズマＧＭＡ溶接の概要を示す図である。図１３に示すように、本実施形態のプラズマＧＭＡ溶接装置１００では、コンタクトチップ１２の周囲に、第１インナーノズル１０１、第２インナーノズル１０２、及びアウターノズル１０３が三重に配置されている。本実施形態におけるＧＭＡ溶接では、溶接ワイヤ１３を囲むように溶接ワイヤ１３と母材２０との間にプラズマを発生させる。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a diagram showing an outline of plasma GMA welding according to the second embodiment. As shown in FIG. 13, in the plasma GMA welding apparatus 100 of this embodiment, the first inner nozzle 101, the second inner nozzle 102, and the outer nozzle 103 are arranged in a triple manner around the contact tip 12. In GMA welding in the present embodiment, plasma is generated between the welding wire 13 and the base material 20 so as to surround the welding wire 13.
第１インナーノズル１０１は、プラズマ電源１０８からの電圧を印加されプラズマ電極として機能する。第１インナーノズル１０１とコンタクトチップ１２との間には、Ａｒガス等の不活性ガスであるセンターガス１０４が流される。センターガス１０４は、アーク溶接用に用いられる。第１インナーノズル１０１には、冷却水１０５が流される。第２インナーノズル１０２は、水冷されたリング状の銅板であり、電気的には絶縁されている。これによりアーク１８の集中を促すことができる。なお、アーク１８が集中することを必要としない場合には、第２インナーノズル１０２は必要ない。 The first inner nozzle 101 is applied with a voltage from the plasma power source 108 and functions as a plasma electrode. A center gas 104 that is an inert gas such as Ar gas is flowed between the first inner nozzle 101 and the contact tip 12. The center gas 104 is used for arc welding. Cooling water 105 flows through the first inner nozzle 101. The second inner nozzle 102 is a water-cooled ring-shaped copper plate and is electrically insulated. Thereby, the concentration of the arc 18 can be promoted. If the arc 18 does not need to be concentrated, the second inner nozzle 102 is not necessary.
第１インナーノズル１０１と第２インナーノズル１０２との間には、Ａｒガス等のプラズマガス１０６が流される。プラズマガス１０６は、第１インナーノズル１０１と母材２０との間にプラズマ電源１０８により印加された電圧により、溶接ワイヤ１３が溶融する前にプラズマ化される。アウターノズル１０３と第２インナーノズルとの間には、上記第１実施形態と同様のシールドガス１０７が流される。なお、シールドガス１０７は、第１インナーノズル１０１と第２インナーノズル１０２との間に流しても良い。プラズマガス１０６を、第１インナーノズル１０１と第２インナーノズル１０２との間に流した方が、シールドガス１０７をプラズマ化し易く、溶融池２１内に酸素を供給しやすい。 A plasma gas 106 such as Ar gas flows between the first inner nozzle 101 and the second inner nozzle 102. The plasma gas 106 is turned into plasma before the welding wire 13 is melted by a voltage applied by the plasma power source 108 between the first inner nozzle 101 and the base material 20. Between the outer nozzle 103 and the second inner nozzle, a shield gas 107 similar to that in the first embodiment is flowed. The shield gas 107 may flow between the first inner nozzle 101 and the second inner nozzle 102. When the plasma gas 106 is caused to flow between the first inner nozzle 101 and the second inner nozzle 102, the shield gas 107 is easily converted into plasma, and oxygen is easily supplied into the molten pool 21.
本実施形態においては、母材２０の溶接をプラズマＧＭＡ溶接により行なうことにより、プラズマにより発生する電磁ピンチ力により、溶接ワイヤ１３から母材２０との間に発生するアークが安定するため、母材２０の溶融池２１中の酸素濃度が低くなるように、シールドガス１０７に含まれる酸化性ガス量を減少させた場合に、アーク１８が不安定になることを防止することができる。 In this embodiment, since the base material 20 is welded by plasma GMA welding, an arc generated between the welding wire 13 and the base material 20 is stabilized by the electromagnetic pinch force generated by the plasma. It is possible to prevent the arc 18 from becoming unstable when the amount of the oxidizing gas contained in the shield gas 107 is reduced so that the oxygen concentration in the 20 molten pools 21 becomes low.
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図１４は、第３実施形態に係るＧＭＡ溶接の概要を示す図である。図１４に示すように、本実施形態のＧＭＡ溶接装置２００では、コンタクトチップ１２の周囲に、インナーノズル２０１及びアウターノズル２０２が二重に配置されている。本実施形態におけるＧＭＡ溶接では、インナーノズル２０１から溶接ワイヤ１３を囲むように第１実施形態と同様のＯ２及びＣＯ２のいずれかを含む第１シールドガス２０３が流され、インナーノズル２０１とアウターノズル２０２との間にＡｒあるいはＨｅ等の不活性ガスのみからなる第２シールドガス２０４が流される。溶融池２１の酸素濃度は、第１実施形態と同様に５０〜３１０重量ｐｐｍとされる。なお、第２シールドガスには、第１シールドガス２０３より少量のＯ２及びＣＯ２のいずれかの酸化性ガスを含んでいても良い。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a diagram showing an outline of GMA welding according to the third embodiment. As shown in FIG. 14, in the GMA welding apparatus 200 of the present embodiment, the inner nozzle 201 and the outer nozzle 202 are arranged in a double manner around the contact tip 12. In GMA welding in the present embodiment, a first shield gas 203 containing either O 2 or CO 2 similar to that in the first embodiment is flowed from the inner nozzle 201 so as to surround the welding wire 13, and the inner nozzle 201 and the outer A second shield gas 204 made of only an inert gas such as Ar or He flows between the nozzle 202 and the nozzle 202. The oxygen concentration in the molten pool 21 is 50 to 310 ppm by weight, as in the first embodiment. Note that the second shield gas may contain a smaller amount of either O 2 or CO 2 oxidizing gas than the first shield gas 203.
この場合において、第１シールドガス２０３はＯ２を含む不活性ガスとし、第２シールドガス２０４は不活性ガスのみからなるガスとした場合は、第１実施形態と同様に、大気から溶融池２１に酸素が巻き込まれる傾向が強く、溶融池２１内の酸素量が第１シールドガス２０３及び第２シールドガス２０４のガス流量に依存すると考えられる第１シールドガス２０３及び第２シールドガス２０４の合計のガス流量が５０Ｌ／ｍｉｎ未満のときは、第１シールドガス２０３及び第２シールドガス２０４の合計のガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、第１シールドガス２０３中のＯ２量ｙ（体積％）、溶接ワイヤ１３中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池２１中における溶融した溶接ワイヤ１３の割合β（０＜β＜１）、母材２０中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たす第１シールドガス２０３及び第２シールドガス２０４とすることにより、溶融池２１の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍ以下とすることが可能であると考えられる。 In this case, when the first shield gas 203 is an inert gas containing O 2 and the second shield gas 204 is a gas composed of only an inert gas, the molten pool 21 is discharged from the atmosphere as in the first embodiment. Oxygen tends to be caught in the molten pool 21, and the total amount of the first shield gas 203 and the second shield gas 204, which is considered that the oxygen amount in the molten pool 21 depends on the gas flow rates of the first shield gas 203 and the second shield gas 204. When the gas flow rate is less than 50 L / min, the total gas flow rate x (L / min) of the first shield gas 203 and the second shield gas 204, the O 2 amount y (volume%) in the first shield gas 203, Oxygen concentration α (weight ppm) in welding wire 13, ratio β (0 <β <1) of molten welding wire 13 in molten pool 21, oxygen concentration γ (weight p) in base material 20 pm), the first shield gas 203 and the second shield gas 204 satisfying x ≦ 50 and 50 ≦ 125−2.5x + 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310, whereby the oxygen concentration of the molten pool 21 Is considered to be 50-310 ppm by weight or less.
一方、大気から溶融池２１に巻き込まれる酸素量が少なく、溶融池２１内の酸素量が第１シールドガス２０３及び第２シールドガス２０４のガス流量に大きく依存しない考えられる第１シールドガス２０３及び第２シールドガス２０４の合計のガス流量が５０Ｌ／ｍｉｎ以上のときは、５０≦ｘで、５０≦１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たす第１シールドガス２０３及び第２シールドガス２０４とすることにより、溶融池２１の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍ以下とすることが可能であると考えられる。 On the other hand, the amount of oxygen drawn into the molten pool 21 from the atmosphere is small, and the amount of oxygen in the molten pool 21 is considered not to greatly depend on the gas flow rates of the first shield gas 203 and the second shield gas 204 and the first shield gas 203 and the second When the total gas flow rate of the two shield gases 204 is 50 L / min or higher, the first shield gas 203 and the second shield gas 204 satisfy 50 ≦ 125y + βα + (1-β) γ ≦ 310 when 50 ≦ x. Therefore, it is considered that the oxygen concentration of the molten pool 21 can be 50 to 310 ppm by weight or less.
同様に、第１シールドガス２０３はＣＯ２を含む不活性ガスとし、第２シールドガス２０４は不活性ガスのみからなるガスとした場合は、第１シールドガス２０３及び第２シールドガス２０４の合計のガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、第１シールドガス２０３中のＣＯ２量ｙ（体積％）、溶接ワイヤ１３中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池２１中における溶融した溶接ワイヤ１３の割合β（０＜β＜１）、母材２０中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たす第１シールドガス２０３及び第２シールドガス２０４とすることにより、溶融池２１の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍ以下とすることが可能であると考えられる。 Similarly, when the first shield gas 203 is an inert gas containing CO 2 and the second shield gas 204 is a gas composed only of an inert gas, the total of the first shield gas 203 and the second shield gas 204 is calculated. Gas flow rate x (L / min), CO 2 amount y (volume%) in the first shield gas 203, oxygen concentration α (weight ppm) in the welding wire 13, ratio of the molten welding wire 13 in the molten pool 21 With respect to β (0 <β <1) and oxygen concentration γ (weight ppm) in the base material 20, x <50, 50 ≦ 125−2.5x + 62.5y + βα + (1−β) γ ≦ 310 is satisfied, By making the first shield gas 203 and the second shield gas 204 satisfying 50 ≦ x and 50 ≦ 62.5y + βα + (1-β) γ ≦ 310, the oxygen concentration of the molten pool 21 is 50 to 310 ppm by weight or less. It is considered that it is possible to.
さらに、第１シールドガス２０３及び第２シールドガスはいずれもＯ２を含む不活性ガスとした場合は、第１シールドガス２０３及び第２シールドガスの両方のシールドガス中の酸素が溶融池に溶出することが考えられるため、第１シールドガス２０３及び第２シールドガス２０４の合計のガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、第１シールドガス２０３中及び第２シールドガス２０４の合計のＯ２量ｙ（体積％）、溶接ワイヤ１３中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池２１中における溶融した溶接ワイヤ１３の割合β（０＜β＜１）、母材２０中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たす第１シールドガス２０３及び第２シールドガス２０４とすることにより、溶融池２１の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍ以下とすることが可能であると考えられる。 Further, when both the first shield gas 203 and the second shield gas are inert gases containing O 2 , oxygen in both the first shield gas 203 and the second shield gas is eluted into the molten pool. Therefore, the total gas flow rate x (L / min) of the first shield gas 203 and the second shield gas 204, the total O 2 amount y (in the first shield gas 203 and the second shield gas 204) ( Volume%), oxygen concentration α (weight ppm) in welding wire 13, ratio β (0 <β <1) of molten welding wire 13 in molten pool 21, oxygen concentration γ (weight ppm) in base material 20 In contrast, when x <50, 50 ≦ 125−2.5x + 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310 is satisfied, and when 50 ≦ x, 50 ≦ 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310 is satisfied. With Dogasu 203 and the second shield gas 204, it is contemplated that the oxygen concentration of the molten pool 21 can be less 50-310 wt ppm.
同様に、第１シールドガス２０３及び第２シールドガスはいずれもＣＯ２を含む不活性ガスとした場合は、第１シールドガス２０３及び第２シールドガス２０４の合計のガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、第１シールドガス２０３中及び第２シールドガス２０４の合計のＣＯ２量ｙ（体積％）、溶接ワイヤ１３中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、溶融池２１中における溶融した溶接ワイヤ１３の割合β（０＜β＜１）、母材２０中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦６２．５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たす第１シールドガス２０３及び第２シールドガス２０４とすることにより、溶融池２１の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍ以下とすることが可能であると考えられる。 Similarly, when the first shield gas 203 and the second shield gas are both inert gases containing CO 2 , the total gas flow rate x (L / min) of the first shield gas 203 and the second shield gas 204 , The total CO 2 amount y (volume%) in the first shield gas 203 and the second shield gas 204, the oxygen concentration α (weight ppm) in the welding wire 13, and the ratio of the molten welding wire 13 in the molten pool 21 With respect to β (0 <β <1) and oxygen concentration γ (weight ppm) in the base material 20, x <50, 50 ≦ 125−2.5x + 62.5y + βα + (1−β) γ ≦ 310 is satisfied, By making the first shield gas 203 and the second shield gas 204 satisfying 50 ≦ x and 50 ≦ 62.5y + βα + (1−β) γ ≦ 310, the oxygen concentration of the molten pool 21 is 50 to 310 ppm by weight. It may be possible to the lower.
従来は、第１特許文献にあるように不活性ガスのみからなるシールドガスを溶接ワイヤを囲むように流し、その周りに酸化性ガスを含む不活性ガスからなるシールドガスを流すことが一般的である。しかし、本実施形態によれば、溶融池２１中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍとすることにより、より深い溶け込み形状の溶融池２１を得ることが可能となる。また、酸化性ガスを含む不活性ガスからなる第１シールドガス２０３を溶接ワイヤ１３を囲むように母材２０に向けて流すとともに、不活性ガスのみからなる第２シールドガスを第１シールドガスの外周側を囲むように母材２０に向けて流すことにより、溶融池２１表面中央付近に酸化物を生成させ、溶融池２１表面に生成される酸化物による安定な陰極点により、アーク１８が乱れることが少なくなり、アーク１８が不安定になることを防止することができる。 Conventionally, as described in the first patent document, it is common to flow a shield gas composed only of an inert gas so as to surround a welding wire, and to flow a shield gas composed of an inert gas including an oxidizing gas around the welding wire. is there. However, according to the present embodiment, by setting the oxygen concentration in the molten pool 21 to 50 to 310 ppm by weight, it is possible to obtain the molten pool 21 having a deeper penetration shape. Further, the first shield gas 203 made of an inert gas containing an oxidizing gas is flowed toward the base material 20 so as to surround the welding wire 13, and the second shield gas made only of the inert gas is made to flow through the first shield gas. By flowing toward the base material 20 so as to surround the outer peripheral side, an oxide is generated near the center of the surface of the molten pool 21, and the arc 18 is disturbed by a stable cathode spot due to the oxide generated on the surface of the molten pool 21. It is possible to prevent the arc 18 from becoming unstable.
（実験例）
以下、本発明の実験例について説明する。板厚１０ｍｍのＳＵＳ３０４鋼板である母材２０に対して、図１に示すようなＧＭＡ溶接装置１０により、ビードオンプレートでＣＭＴ溶接及びパルス溶接を行なった。母材２０の酸素濃度は、おおよそ２０重量ｐｐｍである。溶接ワイヤ１３は、１．２ｍｍ径のＹ３０８を用いた。溶接ワイヤ１３の酸素濃度は、おおよそ３０重量ｐｐｍである。溶接条件は、溶接速度０．１２ｍ／ｍｉｎ、溶接ワイヤ１３の供給速度５．５〜６ｍ／ｍｉｎ、トーチ長１５ｍｍで一定とし、シールドガス１６には、Ｏ２濃度を０〜１体積％の範囲で変化させたＡｒあるいはＨｅを用い、ガス流量を１０〜５０Ｌ／ｍｉｎとした。溶接後、ビードの断面形状を光学顕微鏡で観察した。
(Experimental example)
Hereinafter, experimental examples of the present invention will be described. CMT welding and pulse welding were performed on the base material 20 which is a SUS304 steel plate having a thickness of 10 mm using a bead-on-plate with a GMA welding apparatus 10 as shown in FIG. The oxygen concentration of the base material 20 is approximately 20 ppm by weight. As the welding wire 13, Y308 having a diameter of 1.2 mm was used. The oxygen concentration of the welding wire 13 is approximately 30 ppm by weight. Welding conditions were constant at a welding speed of 0.12 m / min, a welding wire 13 supply speed of 5.5 to 6 m / min, and a torch length of 15 mm. The shielding gas 16 had an O 2 concentration in the range of 0 to 1% by volume. The gas flow rate was adjusted to 10 to 50 L / min using Ar or He changed in step 1). After welding, the cross-sectional shape of the bead was observed with an optical microscope.
図１５（ａ）〜（ｋ）は、シールドガス１６をＡｒガスとしたＣＭＴ溶接においてガス流量を１０Ｌ／ｍｉｎとしてガス中のＯ２量を変化させた場合の溶融池２１を示す図である。図１５（ａ）〜（ｇ）に示すように、ガス流量を１０Ｌ／ｍｉｎとした場合、シールドガス１６中のＯ２量が０．６体積％以下では、溶融池２１の幅が狭くなり、溶け込み深さは深くなることが判る。 FIGS. 15A to 15K are diagrams showing the molten pool 21 when the gas flow rate is 10 L / min and the amount of O 2 in the gas is changed in CMT welding using the shielding gas 16 as Ar gas. As shown in FIGS. 15A to 15G, when the gas flow rate is 10 L / min, when the amount of O 2 in the shield gas 16 is 0.6% by volume or less, the width of the molten pool 21 becomes narrow, It can be seen that the penetration depth increases.
図１６（ａ）〜（ｇ）は、シールドガスを純粋なＡｒガスとしたＣＭＴ溶接においてガス流量を変化させた場合の溶融池２１を示す図である。図１６（ａ）〜（ｇ）に示すように、シールドガスを純粋なＡｒガスとしたＣＭＴ溶接においては、いずれのガス流量においても、溶融池２１の溶け込み深さは深くなることが判る。ただし、ガス流量が５０Ｌ／ｍｉｎでは、溶融池２１の深さを深くする効果は小さくなっている。図５に示すように、ガス流量が５０Ｌ／ｍｉｎの場合の溶融池２１の酸素濃度は５０重量ｐｐｍであるため、溶融池２１の深さを深くする効果を奏する溶融池２１の酸素濃度の下限は、５０重量ｐｐｍであると考えられる。 FIGS. 16A to 16G are diagrams illustrating the molten pool 21 when the gas flow rate is changed in CMT welding using a pure Ar gas as a shielding gas. As shown in FIGS. 16A to 16G, in CMT welding in which the shielding gas is pure Ar gas, it is understood that the penetration depth of the molten pool 21 becomes deep at any gas flow rate. However, when the gas flow rate is 50 L / min, the effect of increasing the depth of the molten pool 21 is small. As shown in FIG. 5, since the oxygen concentration of the molten pool 21 is 50 ppm by weight when the gas flow rate is 50 L / min, the lower limit of the oxygen concentration of the molten pool 21 has the effect of increasing the depth of the molten pool 21. Is considered to be 50 ppm by weight.
図１７（ａ）〜（ｋ）は、シールドガスをＡｒガスとしたＣＭＴ溶接においてガス流量を２５Ｌ／ｍｉｎとしてガス中のＯ２量を変化させた場合の溶融池２１を示す図である。図１７（ａ）〜（ｊ）に示すように、ガス流量を２５Ｌ／ｍｉｎとした場合、シールドガス１６中のＯ２量が０．９体積％以下では、溶融池２１の幅が狭くなり、溶け込み深さは深くなることが判る。 FIGS. 17A to 17K are diagrams showing the molten pool 21 when the gas flow rate is 25 L / min and the amount of O 2 in the gas is changed in CMT welding using Ar gas as the shielding gas. As shown in FIGS. 17A to 17J, when the gas flow rate is 25 L / min, the width of the molten pool 21 becomes narrow when the amount of O 2 in the shield gas 16 is 0.9 vol% or less. It can be seen that the penetration depth increases.
図１８（ａ），（ｂ）は、ＣＭＴ溶接においてガス流量を２５Ｌ／ｍｉｎとしてシールドガスを変化させた場合の溶融池２１を示す図である。図１８（ａ）（ｂ）に示すように、シールドガス１６がＡｒであるときよりも、シールドガス１６がＨｅであるときの方が溶融池２１の溶け込み深さは深くなることが判る。 FIGS. 18A and 18B are views showing the molten pool 21 when the shielding gas is changed with a gas flow rate of 25 L / min in CMT welding. As shown in FIGS. 18A and 18B, it can be seen that the penetration depth of the molten pool 21 becomes deeper when the shield gas 16 is He than when the shield gas 16 is Ar.
図１９（ａ）〜（ｆ）は、シールドガス１６をＡｒガスとし、電流値を１８０Ａとしたパルス溶接においてガス流量を１０Ｌ／ｍｉｎとしてガス中のＯ２量を変化させた場合の溶融池２１を示す図であり（溶接ワイヤ１３の供給速度４．３ｍ／ｍｉｎ）、図２０（ａ）〜（ｃ）は、シールドガス１６をＡｒガスとし、電流値を１５０Ａとしたパルス溶接においてガス流量を１０Ｌ／ｍｉｎとしてガス中のＯ２量を変化させた場合の溶融池２１を示す図である（溶接ワイヤ１３の供給速度５．５ｍ／ｍｉｎ）。さらに、図２１（ａ）〜（ｄ）は、シールドガス１６をＡｒガスとし、シールドガス１６をＡｒガスとしたパルス溶接において、電流値を１５０Ａ〜１８０Ａと変化させた場合の溶融池２１を示す図である。図１９（ａ）〜（ｆ）、図２０（ａ）〜（ｃ）及び図２１（ａ）〜（ｄ）に示すように、いずれのＯ２量においても、電流値が１８０Ａと大きい方が溶け込み深さは深くなることが判る。したがって、電流値は１５０Ａ以上が好ましく、より好ましくは１７０Ａ以上とするべきであると考えられる。 19A to 19F show the molten pool 21 when the gas flow rate is 10 L / min and the amount of O 2 in the gas is changed in pulse welding with the shielding gas 16 being Ar gas and the current value being 180 A. 20 (a) to 20 (c) show the gas flow rate in pulse welding in which the shielding gas 16 is Ar gas and the current value is 150A. is a diagram showing a molten pool 21 in the case of varying the O 2 content in the gas as 10L / min (supply rate 5.5 m / min of welding wire 13). 21A to 21D show the molten pool 21 when the current value is changed from 150 A to 180 A in pulse welding in which the shielding gas 16 is Ar gas and the shielding gas 16 is Ar gas. FIG. As shown in FIGS. 19A to 19F, FIGS. 20A to 20C, and FIGS. 21A to 21D, the larger current value is 180A in any O 2 amount. It can be seen that the penetration depth increases. Therefore, it is considered that the current value is preferably 150 A or more, more preferably 170 A or more.
溶接ワイヤ１３として、１．２ｍｍ径のＹ３０８であって酸素濃度２００重量ｐｐｍの溶接ワイヤ１３を用いて、上記と同様にＣＭＴ溶接によりＳＵＳ３０４鋼板の溶接を行なった。図２２（ａ）〜（ｆ）は、酸素濃度２００重量ｐｐｍの溶接ワイヤ１３を用いシールドガス１６を純粋なＡｒガスとしたＣＭＴ溶接においてガス流量を変化させた場合の溶融池を示す図である。図２２（ａ）〜（ｆ）より、いずれの流量においても、溶接ワイヤ１３から溶融池２１に酸素が溶出するため、深い溶け込み形状の溶融池２１が得られていることが判る。 As the welding wire 13, a SUS304 steel plate was welded by CMT welding in the same manner as described above, using a welding wire 13 of Y308 having a diameter of 1.2 mm and an oxygen concentration of 200 ppm by weight. 22 (a) to 22 (f) are diagrams showing a molten pool when the gas flow rate is changed in CMT welding using the welding wire 13 having an oxygen concentration of 200 ppm by weight and the shield gas 16 as pure Ar gas. . 22 (a) to 22 (f), it can be seen that at any flow rate, oxygen elutes from the welding wire 13 to the molten pool 21, so that a deeply melted molten pool 21 is obtained.
図２３（ａ）〜（ｃ）は、電流値を２００Ａとし、炭素鋼ＳＭ４９０を母材２０とし、シールドガス１６をＡｒガスとしたＣＭＴ溶接においてガス流量を１０Ｌ／ｍｉｎとしてガス中のＯ２量を変化させた場合の溶融池を示す図である。図２３（ａ）〜（ｃ）に示すように、溶融池２１の深さがステンレス鋼に比べて浅くなる傾向にある炭素鋼においても、溶融池２１の溶け込み深さが深くなっていることが判る。 23A to 23C show the amount of O 2 in the gas at a gas flow rate of 10 L / min in CMT welding in which the current value is 200 A, the carbon steel SM490 is the base material 20, and the shielding gas 16 is Ar gas. It is a figure which shows a molten pool at the time of changing. As shown in FIGS. 23A to 23C, even in carbon steel in which the depth of the molten pool 21 tends to be shallower than that of stainless steel, the penetration depth of the molten pool 21 is deep. I understand.
再度、上記と同様のＳＵＳ３０４鋼板である母材２０に対して、図１に示すようなＧＭＡ溶接装置１０により、溶接速度を０．１２〜０．６０ｍ／ｍｉｎと変化させてＣＭＴ溶接を行なった。図２４（ａ）〜（ｈ）は、シールドガス１６を０．４体積％のＯ２ガスを含むＡｒガスとし、溶接速度を０．１２〜０．６０ｍ／ｍｉｎと変化させた場合の溶融池２１を示す図であり、図２５（ａ）〜（ｈ）は、シールドガス１６を１．０体積％のＯ２ガスを含むＡｒガスとし、溶接速度を０．１２〜０．６０ｍ／ｍｉｎと変化させた場合の溶融池２１を示す図である。いずれも、ガス流量は２５Ｌ／ｍｉｎとした。 Again, CMT welding was performed on the base material 20 which is the same SUS304 steel plate as described above by changing the welding speed from 0.12 to 0.60 m / min by the GMA welding apparatus 10 as shown in FIG. . 24A to 24H show a molten pool when the shielding gas 16 is Ar gas containing 0.4% by volume of O 2 gas and the welding speed is changed to 0.12 to 0.60 m / min. 25 (a) to (h), the shielding gas 16 is Ar gas containing 1.0% by volume of O 2 gas, and the welding speed is 0.12 to 0.60 m / min. It is a figure which shows the molten pool 21 at the time of making it change. In both cases, the gas flow rate was 25 L / min.
図２４（ａ）〜（ｈ）に示すように、シールドガス１６が、溶融池２１の酸素濃度が確実に本発明の範囲である５０〜３１０重量ｐｐｍとなる０．４体積％のＯ２ガスを含むＡｒガスの場合は、いずれの溶接速度であっても溶け込み深さが深い溶融池２１が得られ、溶接速度０．４ｍ／ｍｉｎ以下では、特に深い溶融池２１が得られることが判る。一方、図２５（ａ）〜（ｈ）に示すように、シールドガス１６が１．０体積％のＯ２ガスを含むＡｒガスの場合は、いずれの溶接速度であっても、図２４（ａ）〜（ｈ）に比べて深い溶融池が得られていないことが判る。 As shown in FIGS. 24A to 24H, the shield gas 16 is 0.4 volume% O 2 gas in which the oxygen concentration in the molten pool 21 is surely 50 to 310 ppm by weight, which is within the range of the present invention. In the case of Ar gas containing, a molten pool 21 having a deep penetration depth is obtained at any welding speed, and a deep molten pool 21 is particularly obtained at a welding speed of 0.4 m / min or less. On the other hand, as shown in FIGS. 25A to 25H, when the shielding gas 16 is Ar gas containing 1.0% by volume of O 2 gas, the welding gas at any welding speed is shown in FIG. It can be seen that a deep weld pool is not obtained as compared with () to (h).
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、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。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
１０…ＧＭＡ溶接装置、１１…ノズル、１２…コンタクトチップ、１３…溶接ワイヤ、１４…ワイヤ送給ローラ、１５…ワイヤ送給制御装置、１６…シールドガス、１７…アーク溶接電源、１８…アーク、２０…母材、２１…溶融池、２２…Ｙ型開先、２３…ギャップ、１００…プラズマＧＭＡ溶接装置、１０１…第１インナーノズル、１０２…第２インナーノズル、１０３…アウターノズル、１０４…センターガス、１０５…冷却水、１０６…プラズマガス、１０７…シールドガス、１０８…プラズマ電源、２００…ＧＭＡ溶接装置、２０１…インナーノズル、２０２…アウターノズル、２０３…第１シールドガス、２０４…第２シールドガス。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... GMA welding apparatus, 11 ... Nozzle, 12 ... Contact tip, 13 ... Welding wire, 14 ... Wire feeding roller, 15 ... Wire feeding control apparatus, 16 ... Shield gas, 17 ... Arc welding power supply, 18 ... Arc, DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Base material, 21 ... Molten pool, 22 ... Y type groove, 23 ... Gap, 100 ... Plasma GMA welding apparatus, 101 ... 1st inner nozzle, 102 ... 2nd inner nozzle, 103 ... Outer nozzle, 104 ... Center Gas ... 105 ... Cooling water 106 ... Plasma gas 107 ... Shield gas 108 ... Plasma power source 200 ... GMA welding apparatus 201 ... Inner nozzle 202 ... Outer nozzle 203 ... First shield gas 204 ... Second shield gas.
Claims (8)
前記被溶接物の溶融池中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍとし、前記被溶接物の溶接速度を０．４ｍ／ｍｉｎ以下とし、
シールドガスを、前記消耗式電極を囲むように前記被溶接物に向けて流し、前記シールドガスは、前記シールドガスのガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、前記シールドガス中のＯ ２ 量ｙ（体積％）、前記消耗式電極中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、前記溶融池中における溶融した前記消耗式電極の割合β（０＜β＜１）、前記被溶接物中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすＯ ２ を含む不活性ガス及び前記不活性ガスのみからなるガスのいずれかとする、ＧＭＡ溶接方法。 A GMA welding method for welding an object to be welded by generating an arc between a consumable electrode that is a welding wire and the object to be welded,
The oxygen concentration in the weld pool of the workpiece is 50 to 310 ppm by weight, the welding speed of the workpiece is 0.4 m / min or less ,
A shielding gas is flowed toward the work piece so as to surround the consumable electrode, and the shielding gas includes a gas flow rate x (L / min) of the shielding gas, an O 2 amount y (volume ) in the shielding gas. %), Oxygen concentration α (weight ppm) in the consumable electrode, ratio β of the consumable electrode melted in the molten pool (0 <β <1), oxygen concentration γ (weight) in the work piece ppm) with x <50, 50 ≦ 125−2.5x + 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310 is satisfied, and 50 ≦ x and O 2 that satisfies 50 ≦ 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310 is satisfied. A GMA welding method , comprising either an inert gas containing or a gas composed only of the inert gas .
前記被溶接物の溶融池中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍとし、前記被溶接物の溶接は、前記消耗式電極を前記溶融池に対して進退動させることにより、前記アークを断続的に発生させるＣＭＴ溶接により行ない、
シールドガスを、前記消耗式電極を囲むように前記被溶接物に向けて流し、前記シールドガスは、前記シールドガスのガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、前記シールドガス中のＯ ２ 量ｙ（体積％）、前記消耗式電極中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、前記溶融池中における溶融した前記消耗式電極の割合β（０＜β＜１）、前記被溶接物中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすＯ ２ を含む不活性ガス及び前記不活性ガスのみからなるガスのいずれかとする、ＧＭＡ溶接方法。 A GMA welding method for welding an object to be welded by generating an arc between a consumable electrode that is a welding wire and the object to be welded,
The oxygen concentration in the weld pool of the workpiece is 50 to 310 ppm by weight, and the welding of the workpiece is intermittently performed by moving the consumable electrode forward and backward with respect to the melt pool. rows that have the CMT welding to generate,
A shielding gas is flowed toward the work piece so as to surround the consumable electrode, and the shielding gas includes a gas flow rate x (L / min) of the shielding gas, an O 2 amount y (volume ) in the shielding gas. %), Oxygen concentration α (weight ppm) in the consumable electrode, ratio β of the consumable electrode melted in the molten pool (0 <β <1), oxygen concentration γ (weight) in the work piece ppm) for x <50, 50 ≦ 125−2.5x + 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310 is satisfied, and 50 ≦ x, O 2 that satisfies 50 ≦ 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310 is satisfied. A GMA welding method , comprising either an inert gas containing or a gas composed only of the inert gas .
前記被溶接物の溶融池中の酸素濃度を５０〜３１０重量ｐｐｍとし、前記被溶接物の溶接は、前記消耗式電極を囲むように前記消耗式電極と前記被溶接物との間にプラズマを発生させるプラズマＧＭＡ溶接により行ない、
シールドガスを、前記消耗式電極を囲むように前記被溶接物に向けて流し、前記シールドガスは、前記シールドガスのガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、前記シールドガス中のＯ ２ 量ｙ（体積％）、前記消耗式電極中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、前記溶融池中における溶融した前記消耗式電極の割合β（０＜β＜１）、前記被溶接物中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすＯ ２ を含む不活性ガス及び前記不活性ガスのみからなるガスのいずれかとする、ＧＭＡ溶接方法。 A GMA welding method for welding an object to be welded by generating an arc between a consumable electrode that is a welding wire and the object to be welded,
The oxygen concentration in the weld pool of the work piece is 50 to 310 ppm by weight, and welding of the work piece is performed by plasma between the consumable electrode and the work piece so as to surround the consumable electrode. rows that have a plasma GMA welding which generates,
A shielding gas is flowed toward the work piece so as to surround the consumable electrode, and the shielding gas includes a gas flow rate x (L / min) of the shielding gas, an O 2 amount y (volume ) in the shielding gas. %), Oxygen concentration α (weight ppm) in the consumable electrode, ratio β of the consumable electrode melted in the molten pool (0 <β <1), oxygen concentration γ (weight) in the work piece ppm) for x <50, 50 ≦ 125−2.5x + 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310 is satisfied, and 50 ≦ x, O 2 that satisfies 50 ≦ 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310 is satisfied. A GMA welding method , comprising either an inert gas containing or a gas composed only of the inert gas .
前記被溶接物の溶融池中の酸素濃度を２３０〜３１０重量ｐｐｍとし、
シールドガスを、前記消耗式電極を囲むように前記被溶接物に向けて流し、前記シールドガスは、前記シールドガスのガス流量ｘ（Ｌ／ｍｉｎ）、前記シールドガス中のＯ ２ 量ｙ（体積％）、前記消耗式電極中の酸素濃度α（重量ｐｐｍ）、前記溶融池中における溶融した前記消耗式電極の割合β（０＜β＜１）、前記被溶接物中の酸素濃度γ（重量ｐｐｍ）に対して、ｘ＜５０で、５０≦１２５−２．５ｘ＋１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たし、５０≦ｘで、５０≦１２５ｙ＋βα＋（１−β）γ≦３１０を満たすＯ ２ を含む不活性ガス及び前記不活性ガスのみからなるガスのいずれかとする、ＧＭＡ溶接方法。 A GMA welding method for welding an object to be welded by generating an arc between a consumable electrode that is a welding wire and the object to be welded,
The oxygen concentration in the weld pool of the workpiece is 230 to 310 ppm by weight ,
A shielding gas is flowed toward the work piece so as to surround the consumable electrode, and the shielding gas includes a gas flow rate x (L / min) of the shielding gas, an O 2 amount y (volume ) in the shielding gas. %), Oxygen concentration α (weight ppm) in the consumable electrode, ratio β of the consumable electrode melted in the molten pool (0 <β <1), oxygen concentration γ (weight) in the work piece ppm) for x <50, 50 ≦ 125−2.5x + 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310 is satisfied, and 50 ≦ x, O 2 that satisfies 50 ≦ 125y + βα + (1−β) γ ≦ 310 is satisfied. A GMA welding method , comprising either an inert gas containing or a gas composed only of the inert gas .
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