JPH02207971A - ガスシールドアーク溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はソリッドワイヤを使用する上向片面溶接方法に
関し、特に開先変動が大きくても安定した凸形の裏波ビ
ードを形成することができ、同時に平滑な表と一ドが得
られろガスシールドアーク溶接方法に関するものである
。

（従来の技術） 造船における船底外板や橋梁における大ブロックの建造
等に当たっては、上向姿勢で行なわなければならない溶
接箇所がある。ところが上向姿勢の溶接では溶接金属の
溶は落ちが発生しやすく、溶接の中断を余儀なくされる
事が多い。

従って、溶接欠陥が生じた場合、溶接箇所の裏面側から
下向姿勢で溶接（補修溶接を含む）を実施しなければな
らなくなり、余分な工程や工数が増えてしまう。

そこで上向片面溶接においても良好な溶接継手を得るこ
とのできる方法について色々の工夫及び提案がなされて
いるが、実用面において完壁、と言えるものは未だ知ら
れていない。

その原因の１つとしては、母材の開先形状が一定でない
ことを挙げることができる。

即ち、母材間のルートギャップが小さすぎると裏波ビー
ドが形成されず、反対にルートギャップが大きすぎると
裏波ビードにへこみが生じたり、或いは表ビードに凸部
が生じ、次ノーでの溶込み不そこで例えば特開昭４８−
５６５４３号公報では、開先中の変動を打消し得るよう
な巾にｇａされた薄鋼板をルートギャップ内に挿入する
という試みがなされているが、この様な条件を満足する
薄鋼板を形成することは実用上殆んど不可能である。

又、真当材として一般に使用されているガラステープ状
の物を上向溶接に使用した場合、融点が低く粘性が乏し
いため溶融金属が表側に下がる。

したがって、裏波ビードはへこみを生じ、凸形状の裏波
ビードは得られない・ （発明が解決しようとする課題） 立向姿勢や上向姿勢の溶接では、ソリッドワイヤを用い
た一定電流による短絡移行（ショートアーク）溶接が採
用されることがある。短絡移行ではアーク電圧を低くシ
、アーク長を短かくして安定移行させるのであるが、溶
融金属の垂れ落ちを防止するには、小１流で溶接しなけ
ればならない。

従って、実質的な電流は１４０〜１６０Ａで、アーク電
圧は１４〜１６Ｖ程度の比較的狭い範囲となり、この範
囲を外れるとアークが不安定となって、安定溶接の連続
溶接が困難となる。

さらに、一定電流により上向姿勢の片面溶接を実施した
場合、母材の許容ルートギャップ範囲が狭い（実質上４
±Ｉ　Ｉｌｌ　）という問題があり、母材間のルートギ
ャップが一定しない上向溶接には不向きであり、実用性
に乏しい。

また、一般に市販されている裏当材は下向姿勢用として
ガラステープを使用した物が多く、上記の様な真当材を
使って上向片面溶接を実施した場合、裏波ビードが凹状
となり、へこみの部分を下向溶接で補修しなければなら
ない。

そこで本発明者等はルートギャップの変動を伴う開先で
あっても、上向姿勢で安定した凸状の裏波ビードが連続
して得られる片面溶接方法を提供すべく、種々研究を積
み重ねた結果、本発明を完成させるに至った。

（！！１題を解決するための手段） 上記目的を達成し得た本発明の要旨は、ソリッドワイヤ
を用いる上向片面溶接において、開先裏面に長手方向に
連続的な溝を有したコーディエライト質のセラミックス
タイプの裏当材を設置し、ワイヤを溶接線と直角方向に
周期的に揺動し、開先壁面部で揺動を停止すると共に大
電流を発生させ、その他の部分を小電流にして溶接する
ことを特徴とするガスシールドアーク溶接方法である。

（作　用） 本発明は溶接−電流を大電流、小電流に周期的に変化さ
せると共に、溶接進行方向に対してワイヤを°周期的に
横に交互に動かしてワイヤを揺動運動させて、その揺動
運動の各周期ではワイヤの開先壁面部で一時的に停止さ
せ、その−時停止時期と大電流又は小電流時点とを同期
させて、コーディエライト質のセラミックスタイプの裏
当材を溶かして溶接を行なうものである。

本発明で使用するワイヤをソリッドワイヤに限定したの
は、ブラックス入りワイヤを使用して一定電流で上向溶
接した場合、スプレー移行させてスパッタ発生量をでき
るだけ少なくするためには、大電流で溶接しなければな
らない。大電流で上向溶接を行なった場合、溶融金属の
垂れ落ちが発生し、良好なビード形成が非常に難かしい
。

又、電流を大、小に変化させて溶接した場合、溶滴移行
がグロビュラー移行とスプレー移行が繰り返されるため
、グロビュラー移行時および溶滴移行変化時に、上向溶
接で障害となる大粒のスパッタが発生し、ワイヤ送給不
良やシールド不足が起る。

ソリッドワイヤの場合は、電流を大、小に変化させても
その影響が少なく、特に問題がない。

以下、図によって詳細に説明する。

第１図は、水平母材５ａ・５ｂを上向片面溶接する場合
の説明図である。

水平母材５ａ・５ｂの開先裏面に長手方向に連続的な溝
を有したコーディエライト質のセラミックスタイプの裏
当材６を設置し、上向溶接を行う。

ワイヤの揺動運動の各周期における停止および移動につ
いては、大電流アーク時間Ｔに開先壁面でワイヤの揺動
を停止させて大ａｎアーク１ａ・ｌｂを発生し、小電流
アーク時間ｔに小電流アーク２ａａ２ｂを発生させなが
ら開先内を移動して、反対側の開先面まで達し、次の大
電流アーク時間Ｔに該壁面で大電流アーク３ａ・３ｂを
発生させる。

通常、ワイヤの揺動運動は停止させないで連続的に移動
させて行うのが普通であるが、本発明にＫいては特に溶
着金属量の制御、溶込みの制御、溶融−凝固状況の制御
により耐割れ性を向上させるため、溶接電流の変化と同
期させてワイヤの揺動運動を上記の如く停止および移動
させる。

本発明における揺動運動は両端停止型であれば、その軌
跡はどのような型であっても良い。何故なら電極の主た
る溶融は大電流アーク時に行っており、小電流アーク時
には大電流溶融池の凝固促進が目的でいかなる経路をと
っても、この時の電極溶融量は少ないので全体としてビ
ード形成に与える影響は無視できるからである。

このように大電流溶融池の急速凝固によって従来法に比
し、格段に溶接金属を開先に平滑に溶着させることが可
能となる。

本発明で使用する裏当材はコーディエライト質のセラミ
ックスタイプであるが、第２図に示すようにコーディエ
ライトはＭｇＯＡＡｔＯｓ　　５ｌｏｔの三成分系の中
央にあり、五つの共融点をむすんだ線で凹まれている範
囲である。

コーディエライト質の裏当材は、従来使用されているガ
ラステープ又はガラステープ併用（融点約９００−１０
００℃）の真当材に比べ、融点が高い（融点約１４００
−１５００℃）ため粘性が大きい。

したがって溶接中、溶融金属と溶融スラグが分離しにく
くなり、適度なスラグの流動性および溶接電流の大小変
化の効果により、溶融金属が垂れ下がる前に凝固でき、
凸型の光沢のある良好な裏波ビードが得られる。

本発明に使用する開先形状は溶込み形状からＶ型開光が
好ましく、開先角度θは３０〜５０度、ルートギャップ
ｂは３〜１０Ｍ１Ｌ程度が適当である。

一般に大電流アーク時間Ｔ、小電流アーク時間ｔは０．
１〜２．０秒が好ましい。

本発明に使用する溶接電流値は例えば１．２朋のソリッ
ドワイヤを使用して片面溶接する場合、大電流は１４０
〜２６０Ａ、小電流値は１００−１３０Ａ程度が適正で
あり、大成流アーク時に溶込みを確保し、小成流アーク
時に凝固を促進することにより溶融金属の溶は落ちを防
止し、良好な上向片面溶接ができる。

（実施例） 実施例により本発明の効果を具体的に示す。

本発明法と従来法とを以下に示す諸条件および第２表に
示す溶接条件で夾施し、結果の対比を行った。

く供試材料〉 試　・挾　板：５Ｍ−４１Ｂ　形状は第３図の通り。

（ａ：９ｍ、ｊ）：第２表の通り、θ：５０°）浴接ワ
イヤ：　ＪＩＳ　　Ｚ３３１２　　ＹＧＷ１６　１．２
朋シールドガス：８０夕ｇ　Ａ　ｒ　　２０　Ｘ　ＣＯ
ｘ　（混合ガス）流ｉｉ　２５７／ｍｉｎ Ｍｋ　　尚　材ニガラステープタイプ ：コーディエライト質のセラミックスタイプ　形状は第
４図の通り台形である。

（ｃ：２７ｍｍ　　　ｄ　二８ｍ　　　ｅ：１２ｍｍ　
　　ｆ：１．ｏ　Ｍｇ）成分を第１表に示す。

表１　裏当材の化学成分 くアーク条件〉 Ａ条件のｍ合：　１４０Ａ−１５Ｖ Ｂ条件の場合：大心流粂件・・・（１８０Ａ−１８Ｖ　
Ｔｏ、３抄）小′Ｉｔ流条件−（１２０Ａ−１４Ｖ　ｔ
ｌ、０秒）第２表 第２表においてＡ１〜８は比較例を示したもので、Ａｌ
〜４は裏当材としてガラステープタイプを使用、Ａ５〜
Ｂは裏当材としてコーディエライト質のセラミックスタ
イプを使用したものであり、４１とム５〜８はアーク条
件としてへ条件で、屋２〜４はアーク条件としてＢ条件
で上向片面溶接を実施したものである。

また、４９〜１２は本発明例を示したもので、いずれも
裏当材としてコーディエライト質のセラミックスタイプ
を使用し、アーク条件としてＢ条件で上向片面溶接を実
施したものである。

Ａｌ〜４は裏当材がガラステープタイプの場合で、アー
ク条件がＡ条件、Ｂ条件を使用しても、裏ピードが凹状
となり、いずれも良好な裏波ビードが得られない・ ＆５〜８は裏当材がコーディエライト質のセラミックス
タイプ、アーク条件がＡ条件の場合であるが、ルートギ
ャップが狭すぎる場合（ム５）には裏に溶融金属が抜け
ず裏ビードが凹状となる。ルートギャップが広すぎる場
合（４７〜８）には、溶融金属が垂れ下がり、裏ビード
が凹状となり、ルートギャップが４ｙｘｘ程度でなけれ
ば良好なビード形状は得られない。

Ａ９〜１２は本発明実施例であり、表、農兵、良好なビ
ード形状及び溶接作業性を示した。

（発明の効果） 本発明により、従来ソリッドワイヤによる上向溶接にお
いて凸状の裏波ビードを得ることが非盾に難しいとされ
ていたルートギャップ変動の大きい部材であっても、安
定した連続的な上向溶接ができるようになり、表裏共、
良好なビード形状を得ることができ、上向片面溶接の自
動化が推進され船底ブロックの継手や橋梁等の大ブロッ
クの継手においても良好なビード形状および溶接作業性
を得ることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法により裏当材を設置し、時間経過とと
もに周期的に大電流アークと小電流アークを継続的に発
生し、それに同期して成極がウィービングしている様相
を示す模式図、第２図はＭｇ０−Ａｉ＊ｏ。 −５ｉｏ、の三成分系のコーディエライト範囲を示す状
態図、第３図は実施例に用いた試験板の形状を示す開面
図、第４図は実施例に用いたコーディエライト質のセラ
ミックスタイプの裏当材の形状を示す側面図である。 ｌ　ａ、　１　ｂ、　３ａ、　３ｂ−−−大電流アーク
、２　ａ　、　２　ｂ　・＝小。 電流アーク、４ａ、４ｂ１４Ｃ・・・電極、５　ａ　、
　５　ｂ　−・・母材、６・・・裏当材、７・・・溶接
金属、８・・・アルミ箔テープ、Ｔ・・・大電流アーク
時間、ｔ・・・小電流アーク時間、Ｈ・・・ウィービン
グ巾、Ｗ・・・溶接進行方向、ａ・・・板厚、ｂ・・・
ルートギャップ、θ・・・開先角度、Ｃ・・・裏当材の
巾、ｄ・・・裏当材の厚み、ｅ・・・裏当材の溝巾、ｆ
・・・裏当材の溝深さ。 特許出願人　新日本製鉄株式会社 ヤ／図 ヤ）因 ヤ３凹

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ソリッドワイヤを用いる上向片面溶接において、開先裏
   面に長手方向に連続的な溝を有したコーデイエライト質
   のセラミックスタイプの裏当材を設置し、ワイヤを溶接
   線と直角方向に周期的に揺動し、開先壁面部で揺動を停
   止すると共に大電流を発生させ、その他の部分を小電流
   にして溶接することを特徴とするガスシールドアーク溶
   接方法。