JP5632106B1 - ワークの溶接方法及びワークの水平型自動溶接装置 - Google Patents
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Abstract
Description
何故なら、溶接速度を上げすぎると、母材(ワーク)の予熱不足が原因となって母材(ワーク)と溶着金属との間に融合不良を生じることになるからである。
図1〜図4は本発明のワークの溶接方法に用いるワークの水平型自動溶接装置を示し、当該ワークの水平型自動溶接装置は、ステンレス板や鋼板等の金属板を円筒状に曲げ加工して成るワークの円周方向両端を突合せ溶接してパイプやドラム等の筒体を作製するものであり、特に、タングステン電極棒を備えたTIG溶接用トーチをTIG溶接用トーチの走行方向へ沿ってウィービングさせながらワークの突合せ部を突合せ溶接することによって、高速溶接を行えるようにすると共に、高品質の安定した溶接を行えるようにしたものである。
尚、図1において、13は圧力・流量パネル、14はタングステン電極棒18の研磨機である。
また、マンドレル2本体の短辺側両面には、図4に示す如く、薄板用の長尺状のバックバー3と厚板用の長尺状のバックバー3がそれぞれ着脱自在に嵌め込まれる取付け溝2aがマンドレル2の長手方向に沿ってそれぞれ形成されている。これら両取付け溝2aの底面には、アルゴンガス等のシールドガスが流れるガス溝2bがマンドレル2の長手方向に沿ってそれぞれ形成されていると共に、後述するセンター位置決め機構4の駆動部4″が設けられる凹部2cがマンドレル2の長手方向に一定間隔ごとにそれぞれ形成されている。マンドレル2の両取付け溝2aの底面に形成した各凹部2cは、マンドレル2の長手方向に亘って齟齬する状態で且つマンドレル2の中心部付近に形成されている。
更に、マンドレル2本体の長辺側両面には、ガス溝2bへアルゴンガス等のシールドガスを供給するためのガス供給口(図示省略)と、凹部2cの底面に形成したピストン穴2dへ圧縮空気を供給する圧縮空気供給口2eとが夫々形成されている。
また、マンドレル2の取付け溝2aに嵌め込まれた各バックバー3は、一対のバックバー片3aを複数本のボルトでマンドレル2側へ締め付け固定することによって、マンドレル2にその軸心方向へ沿う姿勢で取り付けられる。
これらのセンタープレート4′は、その厚みがバックバー3のスリット状の溝の幅よりも薄くなるように設定されている。
その結果、高速ガス通路内に流入したシールドガスGは、ガス整流溝25cを通過して整流化されて高速整流ガスG1となり、高速ガス通路の下流側部分で安定化してからノズル本体25aの先端開口から放出されることになる。
このように、横断面形状が楕円状のアークaを形成した場合、予熱効果が上がって母材Wの溶け込みが大きくなると共に、裏波も出易くなる。然も、電流を上げても良好な溶接を行える。
このノズル本体25aの先端部(下端部)の内径は、基端部(上端部)の内径よりも大きく形成されており、ノズル本体25aの先端部内方に螺旋金具30が挿着されるようになっている。
この螺旋金具30の外周面には、複数の螺旋状のガス整流溝30aが同じ方向で且つ円周方向に均等に形成されており、旋回高速整流ガスG1′をアークの周囲に均等に流せるようになっている。
そして、螺旋金具30は、ノズル本体25aの先端部内方へ圧入することによって、ノズル本体25aの先端部内方に取り付けられており、ノズル本体25aの先端から離れた位置に挿着されている。
後者の狭窄ノズル25を用いたTIG溶接用トーチ7は、旋回高速整流ガスG1′によりアークがより緊縮することになり、図5に示すTIG溶接用トーチ7と同様の作用効果を確実且つ良好に得られる。
また、後者の狭窄ノズル25を用いたTIG溶接用トーチ7は、母材表面に衝突した旋回高速整流ガスG1′が、溶融プールより発生した金属蒸気をすばやく包み込んで外部へ放出すめため、溶融金属のシールド効果をより高めると共に、溶融金属内への金属蒸気の再付着・再混入を防ぎ、高品質な溶着金属を形成することができる。
即ち、ボールネジ機構34を作動させることによって、TIG溶接用トーチ7がTIG溶接用トーチ7の走行方向に沿ってウィービングすることになる。
このとき、TIG溶接用トーチ7は、ワークの突合せ部に沿って平行状態でウィービングし、タンクズテン電極棒18の先端とワークの突合せ部の距離は常時一定となっている。
そうすると、前後スライド板33がワークの突合せ部に沿って往復移動することになる。
即ち、トーチ左右駆動機構36を作動させることによって、TIG溶接用トーチ7をTIG溶接用トーチ7の走行方向と直交する方向へ移動させてTIG溶接用トーチ7の左右方向の位置を調整することができる。
即ち、トーチ上下駆動機構37を作動させることによって、TIG溶接用トーチ7を上下方向へ移動させてTIG溶接用トーチ7の高さ位置を調整することができる。
即ち、TIG溶接用トーチ7が下降してタングステン電極棒18の先端をワークの突合せ部の一端部に臨ませてタングステン電極棒18の先端とワークとの間にアークを発生させ、このアークが安定した状態になってから走行台17が駆動装置により前進してTIG溶接用トーチ7をワークの突合せ部に沿って走行させ、ワークの突合せ部を順次突合せ溶接して行く。
このTIG溶接用トーチ7のウィービングの振幅は、ワークの突合せ溶接時にハンピングビードを生じないように1mm以内に設定されている。何故なら、TIG溶接用トーチ7のウィービングの振幅が1mmを超えると、ハンピングビードを生じるからである。
この実施の形態においては、TIG溶接用トーチ7のウィービングの振幅は、0.1mmに設定されている。
また、TIG溶接用トーチ7の振動スピードは、2000m/分に、TIG溶接用トーチ7の移動速度は、400mm/分にそれぞれ設定されている。
また、溶接の開始時及び終了時には、溶融プールを吹き飛ばすことがあるので、TIG溶接用トーチ7のウィービングを行わないようにしている。
これにより、突合せ溶接されたワーク(パイプやドラム)をマンドレル2から引き抜くことができる。
Claims (4)
- 円筒状に曲げ加工した金属板製のワークを水平姿勢のマンドレル(2)に挿着すると共に、ワークの円周方向両端を突合せた状態でクランプ機構(6)によりマンドレル(2)に設けたバックバー(3)上へ押圧固定し、この状態でタングステン電極棒(18)を備えたTIG溶接用トーチ(7)をワークの突合せ部に沿って走行させながらワークの突合せ部を突合せ溶接して筒体を作製するようにしたワークの溶接方法において、前記TIG溶接用トーチ(7)をワークの突合せ部に沿って走行させつつ、当該TIG溶接用トーチ(7)をその走行方向の前後方向で且つワークの突合せ部に沿って平行状態でウィービングさせながらワークの突合せ部を突合せ溶接すると共に、前記TIG溶接用トーチ(7)のウィービングの振幅を、ワークの突合せ溶接時にハンピングビードを生じさせない1mm以内に設定したことを特徴とするワークの溶接方法。
- TIG溶接用トーチ(7)に、タングステン電極棒(18)とワークとの間に発生するアークの周囲にシールドガス(G)の一部を高速整流ガス(G1)にして流す狭窄ノズル(25)を挿着したTIG溶接用トーチ(7)を使用したことを特徴とする請求項1に記載のワークの溶接方法。
- フレーム(1)に水平姿勢で支持されたマンドレル(2)に円筒状に曲げ加工した金属板製のワークを支持させ、ワークの円周方向両端を突合せた状態でクランプ機構(6)によりマンドレル(2)に設けたバックバー(3)上へ押圧固定し、ワークの突合せ部をTIG溶接用トーチ(7)を備えた溶接装置(8)により突合せ溶接して筒体を作製するようにしたワークの水平型自動溶接装置(8)において、前記溶接装置(8)は、TIG溶接用トーチ(7)をその走行方向の前後方向で且つワークの突合せ部に沿って平行状態でウィービングさせるトーチウィービングユニット(19)を備え、当該トーチウィービングユニット(19)は、ワークの突合せ部に沿って移動する前後スライドベース(31)と、前後スライドベース(31)にワークの突合せ部に沿って往復移動自在に設けた前後スライド板(33)と、前後スライドベース(31)と前後スライド板(33)との間に設けられ、前後スライド板(33)をワークの突合せ部に沿って往復移動させるボールネジ機構(34)と、前後スライドベース(31)に設けられ、ボールネジ機構(34)に連動連結されてボールネジ機構(34)を作動させる正逆回転自在なモータ(35)と、前後スライドベース(31)に設けられ、TIG溶接用トーチ(7)をTIG溶接用トーチ(7)の走行方向と直交する方向へ移動させてTIG溶接用トーチ(7)の左右方向の位置を調整するトーチ左右駆動機構(36)と、トーチ左右駆動機構(36)に設けられ、TIG溶接用トーチ(7)を上下動させてTIG溶接用トーチ(7)の高さを調整するトーチ上下駆動機構(37)とを備えており、前記トーチ左右駆動機構(36)は、TIG溶接用トーチ(7)の走行方向と直交する方向へ往復移動自在に設けたスライダー取付台(36d)と、スライダー取付台(36d)をTIG溶接用トーチ(7)の走行方向と直交する方向へ往復移動させるボールネジ機構(36e)と、ボールネジ機構(36e)に連動連結されてボールネジ機構(36e)を作動させる正逆回転自在なモータ(36g)とから構成され、また、前記トーチ上下駆動機構(37)は、スライダー取付台(36d)に上下動自在に設けられたトーチ取付台(37b)と、トーチ取付台(37b)を上下方向へ往復移動させるボールネジ機構(37c)と、ボールネジ機構(37c)に連動連結されてボールネジ機構(37c)を作動させる正逆回転自在なモータ(37e)とから構成され、前記トーチ取付台(37b)にTIG溶接用トーチ(7)を取り付けたことを特徴とするワークの水平型自動溶接装置。
- 溶接装置(8)のTIG溶接用トーチ(7)は、タングステン電極棒(18)とワークとの間に発生するアークの周囲にシールドガス(G)の一部を高速整流ガス(G1)にして流す狭窄ノズル(25)を備えていることを特徴とする請求項3に記載のワークの水平型自動溶接装置。
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