JPH0254189B2 - - Google Patents
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- JPH0254189B2 JPH0254189B2 JP58168400A JP16840083A JPH0254189B2 JP H0254189 B2 JPH0254189 B2 JP H0254189B2 JP 58168400 A JP58168400 A JP 58168400A JP 16840083 A JP16840083 A JP 16840083A JP H0254189 B2 JPH0254189 B2 JP H0254189B2
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- JP
- Japan
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- welding
- wire
- output voltage
- arc
- welding machine
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
- B23K9/067—Starting the arc
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、消耗性電極として溶接ワイヤを用い
る自動または半自動アーク溶接機において、溶接
終了時の溶接ワイヤの先端部形状をアークスター
トが円滑に行なえるような形状とするための溶接
機制御法に関する。
る自動または半自動アーク溶接機において、溶接
終了時の溶接ワイヤの先端部形状をアークスター
トが円滑に行なえるような形状とするための溶接
機制御法に関する。
〔発明の背景〕
近年、溶接作業の自動化が進むに伴い、瞬時ア
ークスタート率(瞬時アークスタートとは、溶接
ワイヤが母材に接触した瞬間に通電が始まり、そ
の後、溶接電流が切れることなく定常アークへ移
行することをいう)の向上が強く要求されるよう
になつた。一般にアークスタートを円滑に行なう
ためには、溶接ワイヤの先端部が刃物で斜めに切
断した時に得られるようなスラグの付着していな
い鋭利な形状になつているのが理想的とされてい
るが、従来のこの種溶接機では、溶接終了時の溶
接ワイヤの先端部形状をこのような理想的形状と
することは望めなかつた。
ークスタート率(瞬時アークスタートとは、溶接
ワイヤが母材に接触した瞬間に通電が始まり、そ
の後、溶接電流が切れることなく定常アークへ移
行することをいう)の向上が強く要求されるよう
になつた。一般にアークスタートを円滑に行なう
ためには、溶接ワイヤの先端部が刃物で斜めに切
断した時に得られるようなスラグの付着していな
い鋭利な形状になつているのが理想的とされてい
るが、従来のこの種溶接機では、溶接終了時の溶
接ワイヤの先端部形状をこのような理想的形状と
することは望めなかつた。
次に、図面を参照して従来技術とその問題点を
詳しく説明する。
詳しく説明する。
第1図は、従来のこの種溶接機における溶接終
了時の制御シーケンスを示す。溶接電源は定電圧
特性の直流電源で、サイリスタの位相制御により
出力電圧の調整を行なうものとする。第1図にお
いて、溶接停止信号が発生すると、溶接ワイヤ送
給モータにも停止指令が行き、同時にブレーキ回
路が作動し、時間t1後にワイヤ送給が完全停止す
る。このとき、出力電圧制御バイアス(サイリス
タ点弧角を制御するための信号で、バイアス量が
大きいほど出力電圧は高くなる)は、溶接終了時
の溶接ワイヤ先端部形状が大きくならないよう
に、漸減させる〔第1図Eのイ〕か、または一定
値〔第1図Eのロ〕まで下げる制御方法である。
了時の制御シーケンスを示す。溶接電源は定電圧
特性の直流電源で、サイリスタの位相制御により
出力電圧の調整を行なうものとする。第1図にお
いて、溶接停止信号が発生すると、溶接ワイヤ送
給モータにも停止指令が行き、同時にブレーキ回
路が作動し、時間t1後にワイヤ送給が完全停止す
る。このとき、出力電圧制御バイアス(サイリス
タ点弧角を制御するための信号で、バイアス量が
大きいほど出力電圧は高くなる)は、溶接終了時
の溶接ワイヤ先端部形状が大きくならないよう
に、漸減させる〔第1図Eのイ〕か、または一定
値〔第1図Eのロ〕まで下げる制御方法である。
この方法によると、溶接終了時の溶接ワイヤ先
端部形状は第2図に示すようになる。すなわち、
溶接ワイヤ1の先端部2は表面張力により球形状
となり、時々(100回中20〜30回程度)、先端部2
にスラグ(溶接ワイヤに含まれているSiや他の金
属酸化物等が析出したガラス質の非導電体)3が
残る。このスラグ3が残つた状態で再溶接をしよ
うとすると、溶接開始時ワイヤ先端部2が母材に
接触しても、スラグ3により通電が阻害され、ア
ークが発生しなかつたり、発生したとしても次に
述べる理由により定常アークへ移行できないこと
が多い。すなわち、溶接ワイヤは連続して送給さ
れるため、第3図に示すように溶接ワイヤ1が変
形してスラグ3以外の部分で母材4に接触すると
通電が始まるが、このときはワイヤ先端部2と母
材4の接触点がワイヤの送給により強く加圧さ
れ、この部分の接触抵抗が低下しているため、抵
抗加熱によるワイヤ溶断が先端部2で行なわれ
ず、先端部2より10mm程度上方のワイヤ突き出し
部の中間部分、またはノズルチツプ5の出口付近
で溶断することになり、その結果、溶断直後のア
ーク長が伸びてアークを維持しきれず、アーク切
れやバーンバツクが生じて定常アークへ移行でき
なくなるのである。
端部形状は第2図に示すようになる。すなわち、
溶接ワイヤ1の先端部2は表面張力により球形状
となり、時々(100回中20〜30回程度)、先端部2
にスラグ(溶接ワイヤに含まれているSiや他の金
属酸化物等が析出したガラス質の非導電体)3が
残る。このスラグ3が残つた状態で再溶接をしよ
うとすると、溶接開始時ワイヤ先端部2が母材に
接触しても、スラグ3により通電が阻害され、ア
ークが発生しなかつたり、発生したとしても次に
述べる理由により定常アークへ移行できないこと
が多い。すなわち、溶接ワイヤは連続して送給さ
れるため、第3図に示すように溶接ワイヤ1が変
形してスラグ3以外の部分で母材4に接触すると
通電が始まるが、このときはワイヤ先端部2と母
材4の接触点がワイヤの送給により強く加圧さ
れ、この部分の接触抵抗が低下しているため、抵
抗加熱によるワイヤ溶断が先端部2で行なわれ
ず、先端部2より10mm程度上方のワイヤ突き出し
部の中間部分、またはノズルチツプ5の出口付近
で溶断することになり、その結果、溶断直後のア
ーク長が伸びてアークを維持しきれず、アーク切
れやバーンバツクが生じて定常アークへ移行でき
なくなるのである。
ワイヤ先端部2の球径を小さくすると、スラグ
が残留する確率は少なくなるが、スラグ3のワイ
ヤ先端部への付着力は、球径の小さい方がむしろ
強力で母材に接触しても容易に剥がれなくなる
(ワイヤ先端部の体積が小さいことにより、溶接
停止時に急冷されるためと推定する)。このため、
自動溶接機においては、母材に対するワイヤ送給
方向が垂直に近いほど、瞬時アークスタート率が
低下するという問題点があつた。
が残留する確率は少なくなるが、スラグ3のワイ
ヤ先端部への付着力は、球径の小さい方がむしろ
強力で母材に接触しても容易に剥がれなくなる
(ワイヤ先端部の体積が小さいことにより、溶接
停止時に急冷されるためと推定する)。このため、
自動溶接機においては、母材に対するワイヤ送給
方向が垂直に近いほど、瞬時アークスタート率が
低下するという問題点があつた。
本発明の目的は、溶接終了時の溶接ワイヤ先端
部をスラグが残留しないほぼ理想的な形状とし
て、アークスタートが円滑に行なえるようにする
ことにある。
部をスラグが残留しないほぼ理想的な形状とし
て、アークスタートが円滑に行なえるようにする
ことにある。
本発明は、消耗性電極として溶接ワイヤを用い
る自動または半自動アーク溶接機において、溶接
停止後に溶接機出力電圧を下げて所定時間溶接ワ
イヤを母材に接触短絡させた状態で抵抗加熱する
段階と、その後、溶接機出力電圧を上げて溶接ワ
イヤを溶断させる段階と、溶断後のアーク発生を
検知してほぼ瞬間的に電圧印加を停止する段階と
を含み、溶接終了時の溶接ワイヤの先端部形状が
鋭利となるように制御することを特徴とする溶接
機制御法である。
る自動または半自動アーク溶接機において、溶接
停止後に溶接機出力電圧を下げて所定時間溶接ワ
イヤを母材に接触短絡させた状態で抵抗加熱する
段階と、その後、溶接機出力電圧を上げて溶接ワ
イヤを溶断させる段階と、溶断後のアーク発生を
検知してほぼ瞬間的に電圧印加を停止する段階と
を含み、溶接終了時の溶接ワイヤの先端部形状が
鋭利となるように制御することを特徴とする溶接
機制御法である。
本発明の一実施例を第4図〜第6図により説明
する。
する。
第4図は制御シーケンスの一例を示す図で、(A)
溶接起動/停止信号、(B)溶接電流、(C)溶接電圧、
(D)ワイヤ送給モータ再起電圧、(E)出力電圧制御パ
ルスの各タイムチヤートである。溶接電源の種類
および出力電圧調整の仕方は第1図の場合と同様
とする。本例では、溶接停止信号が発生した瞬間
よりt3で示す所定時間、出力電圧制御バイアスを
溶接ワイヤと母材の短絡状態を維持できる程度の
レベルV1まで下げ、溶接ワイヤを母材に接触短
絡させた状態で抵抗加熱する。t3は60〜250ms
程度、V1は出力電圧制御バイアスの定常値V0を
100としたとき、20〜40%程度とする。t3時間経
過後、出力電圧制御バイアスを溶接ワイヤの溶断
に必要なレベルV2まで上げ、溶断後のアーク発
生を検知してt4で示す所定時間経過後にほぼ瞬間
的に出力電圧制御バイアスをゼロにしてワイヤ、
母材間への電圧印加を停止するようにしてある。
V2は出力電圧制御バイアスの定常値を100とした
とき、30〜60%程度、t4は1〜10ms程度とす
る。なお、溶接停止信号が発生すると、ワイヤ送
給モータに停止指令が行き、ブレーキ回路が作動
することは第1図の場合と変わらない。
溶接起動/停止信号、(B)溶接電流、(C)溶接電圧、
(D)ワイヤ送給モータ再起電圧、(E)出力電圧制御パ
ルスの各タイムチヤートである。溶接電源の種類
および出力電圧調整の仕方は第1図の場合と同様
とする。本例では、溶接停止信号が発生した瞬間
よりt3で示す所定時間、出力電圧制御バイアスを
溶接ワイヤと母材の短絡状態を維持できる程度の
レベルV1まで下げ、溶接ワイヤを母材に接触短
絡させた状態で抵抗加熱する。t3は60〜250ms
程度、V1は出力電圧制御バイアスの定常値V0を
100としたとき、20〜40%程度とする。t3時間経
過後、出力電圧制御バイアスを溶接ワイヤの溶断
に必要なレベルV2まで上げ、溶断後のアーク発
生を検知してt4で示す所定時間経過後にほぼ瞬間
的に出力電圧制御バイアスをゼロにしてワイヤ、
母材間への電圧印加を停止するようにしてある。
V2は出力電圧制御バイアスの定常値を100とした
とき、30〜60%程度、t4は1〜10ms程度とす
る。なお、溶接停止信号が発生すると、ワイヤ送
給モータに停止指令が行き、ブレーキ回路が作動
することは第1図の場合と変わらない。
第5図は、(A)溶接終了後の溶接電圧の推移と、
(B)ワイヤ先端部形成の模様を相関的に示した図で
ある。同図に示すように、t3時間の始めで溶接
ワイヤ1が母材4に短絡接触(融着)し、抵抗加
熱が始まる。抵抗加熱で加熱された溶接ワイヤ1
は、ワイヤ送給モータの慣性により、のよう
に変形し、t3時間後の溶接機出力電圧の上昇によ
りで溶断される。ワイヤ溶断は、上記したワイ
ヤの抵抗加熱と加圧変形により、図に示したよう
なワイヤ突き出し部の中間部分で起こる。ワイヤ
溶断後のt4時間は、母材側の残留ワイヤ6をアー
ク7により母材4に溶かし込み、溶接ワイヤ1の
先端部2′が溶断直後の鋭利な形状をほぼ維持し
たまま溶接を終了するように設定されている。
(B)ワイヤ先端部形成の模様を相関的に示した図で
ある。同図に示すように、t3時間の始めで溶接
ワイヤ1が母材4に短絡接触(融着)し、抵抗加
熱が始まる。抵抗加熱で加熱された溶接ワイヤ1
は、ワイヤ送給モータの慣性により、のよう
に変形し、t3時間後の溶接機出力電圧の上昇によ
りで溶断される。ワイヤ溶断は、上記したワイ
ヤの抵抗加熱と加圧変形により、図に示したよう
なワイヤ突き出し部の中間部分で起こる。ワイヤ
溶断後のt4時間は、母材側の残留ワイヤ6をアー
ク7により母材4に溶かし込み、溶接ワイヤ1の
先端部2′が溶断直後の鋭利な形状をほぼ維持し
たまま溶接を終了するように設定されている。
このようにして溶断によつて形成された溶接終
了時のワイヤ先端部2′にはスラグが残留しない
ため、次の溶接開始時にスラグによりワイヤ、母
材間の通常が阻害されることがない。また、ワイ
ヤ先端部形状が鋭利なため、溶接ワイヤが母材に
接触した瞬間の接触抵抗が従来の球形先端部に比
べて大きくなり、その結果、ワイヤ先端部のみで
加熱、溶断が行なわれ、ほとんどの場合、アーク
切れやバーンバツクを起こすことなく、定常アー
クへ移行できる。
了時のワイヤ先端部2′にはスラグが残留しない
ため、次の溶接開始時にスラグによりワイヤ、母
材間の通常が阻害されることがない。また、ワイ
ヤ先端部形状が鋭利なため、溶接ワイヤが母材に
接触した瞬間の接触抵抗が従来の球形先端部に比
べて大きくなり、その結果、ワイヤ先端部のみで
加熱、溶断が行なわれ、ほとんどの場合、アーク
切れやバーンバツクを起こすことなく、定常アー
クへ移行できる。
実験例を示すと、定格電流350AのCO2アーク
溶接機において、V0=100%、V1=25%、V2=
35%、t3=120ms、t4=2msに設定し、第4
図のシーケンスで制御することにより、従来20〜
60%程度であつた再溶接時の瞬時アークスタート
率を溶接条件の全範囲にわたり90%以上とするこ
とができた。使用ワイヤの材質は軟鋼、ワイヤ径
は1.2mmである。
溶接機において、V0=100%、V1=25%、V2=
35%、t3=120ms、t4=2msに設定し、第4
図のシーケンスで制御することにより、従来20〜
60%程度であつた再溶接時の瞬時アークスタート
率を溶接条件の全範囲にわたり90%以上とするこ
とができた。使用ワイヤの材質は軟鋼、ワイヤ径
は1.2mmである。
本発明を実施するための装置としては、たとえ
ば第6図に示すようにバイアスV0を与える出力
電圧設定器8、バイアスV1を与える出力電圧設
定器9、バイアスV2を与える出力電圧設定器1
0を一定比率で連動させ、t3時間を設定したシー
ケンスタイマ(図示せず)で接点11,12,1
3を順次切換えることにより出力電圧制御バイア
スをV0→V1→V2と切換え、その後、別に設けた
アーク検出回路の検出信号によりt4時間を設定し
たシーケンスタイマ(図示せず)を作動させて電
圧印加を停止するような構成でよく、制御シーケ
ンスの若干の変更によつて容易に実現できる。
ば第6図に示すようにバイアスV0を与える出力
電圧設定器8、バイアスV1を与える出力電圧設
定器9、バイアスV2を与える出力電圧設定器1
0を一定比率で連動させ、t3時間を設定したシー
ケンスタイマ(図示せず)で接点11,12,1
3を順次切換えることにより出力電圧制御バイア
スをV0→V1→V2と切換え、その後、別に設けた
アーク検出回路の検出信号によりt4時間を設定し
たシーケンスタイマ(図示せず)を作動させて電
圧印加を停止するような構成でよく、制御シーケ
ンスの若干の変更によつて容易に実現できる。
第7図、第8図は本発明の他の実施例を示す。
第4図では溶接停止信号が発生した瞬間より出
力電圧をV1に下げているが、ワイヤ送給モータ
の慣性が大きい場合には、第7図に示すように溶
接停止信号が発生しても出力電圧制御バイアスを
ただちにV1に切換えずに、ワイヤ送給モータの
再起電圧がある一定値V3に下がるまでは出力電
圧制御バイアスを漸減させる〔第7図Eのイ′〕
か、または定常バイアスV0より少し低目の値
〔第7図Eのロ′〕にしておき、ワイヤ送給モータ
の再起電圧が一定値V3に達したことを検知して、
それ以降第4図と同様な制御を行なえば、溶接終
了時、ワイヤ送給モータの慣性により溶接ワイヤ
が母材に融着したまま終るワイヤステイツク現象
を生じることもない。
力電圧をV1に下げているが、ワイヤ送給モータ
の慣性が大きい場合には、第7図に示すように溶
接停止信号が発生しても出力電圧制御バイアスを
ただちにV1に切換えずに、ワイヤ送給モータの
再起電圧がある一定値V3に下がるまでは出力電
圧制御バイアスを漸減させる〔第7図Eのイ′〕
か、または定常バイアスV0より少し低目の値
〔第7図Eのロ′〕にしておき、ワイヤ送給モータ
の再起電圧が一定値V3に達したことを検知して、
それ以降第4図と同様な制御を行なえば、溶接終
了時、ワイヤ送給モータの慣性により溶接ワイヤ
が母材に融着したまま終るワイヤステイツク現象
を生じることもない。
また第8図において、t5で示す所定時間内に溶
接ワイヤが溶断しない場合は、いつたん電圧印加
を停止し、t6で示す若干のオフタイムを経た後、
再度電圧を印加することにより、容易に溶断させ
ることができる。
接ワイヤが溶断しない場合は、いつたん電圧印加
を停止し、t6で示す若干のオフタイムを経た後、
再度電圧を印加することにより、容易に溶断させ
ることができる。
本発明によれば、溶接終了時の溶接ワイヤの先
端部がスラグの残留しない鋭利な形状になるた
め、溶接終了時のワイヤ先端部形状のままで次の
溶接開始時に円滑なアークスタートができ、従来
に比べ瞬時アークスタート率を著しく向上させる
ことができる。
端部がスラグの残留しない鋭利な形状になるた
め、溶接終了時のワイヤ先端部形状のままで次の
溶接開始時に円滑なアークスタートができ、従来
に比べ瞬時アークスタート率を著しく向上させる
ことができる。
さらに副次効果として、従来に比べアークスタ
ート時のスパツタ発生量が激減し、またバーンバ
ツクにより溶接ワイヤがノズルチツプに融着した
り、その結果、コンジツトチユーブ内でワイヤが
座屈を起こす等のワイヤ送給系統の故障発生を防
止することもできる。
ート時のスパツタ発生量が激減し、またバーンバ
ツクにより溶接ワイヤがノズルチツプに融着した
り、その結果、コンジツトチユーブ内でワイヤが
座屈を起こす等のワイヤ送給系統の故障発生を防
止することもできる。
第1図は従来技術による溶接終了時の制御シー
ケンスの一例を示す図、第2図は第1図のシーケ
ンスにより得られた溶接終了時のワイヤ先端部を
示す図、第3図はワイヤ先端部にスラグが残つて
いる場合の溶接開始時の溶接ワイヤの動きを示す
図、第4図は本発明の一実施例における溶接終了
時の制御シーケンスを示す図、第5図は第4図の
シーケンスによる溶接終了時の溶接電圧の推移と
ワイヤ先端部形成の模様を示す図、第6図は本発
明を実施するための装置の構成例を示す回路図、
第7図、第8図は本発明の他の実施例における溶
接終了時の制御シーケンスを示す図である。 1:溶接ワイヤ、2,2′:ワイヤ先端部、
4:母材、t3:溶接停止後、溶接機出力電圧を下
げワイヤ、母材間を短絡させている時間、t4:ワ
イヤ溶断後、電圧印加を停止するまでの時間。
ケンスの一例を示す図、第2図は第1図のシーケ
ンスにより得られた溶接終了時のワイヤ先端部を
示す図、第3図はワイヤ先端部にスラグが残つて
いる場合の溶接開始時の溶接ワイヤの動きを示す
図、第4図は本発明の一実施例における溶接終了
時の制御シーケンスを示す図、第5図は第4図の
シーケンスによる溶接終了時の溶接電圧の推移と
ワイヤ先端部形成の模様を示す図、第6図は本発
明を実施するための装置の構成例を示す回路図、
第7図、第8図は本発明の他の実施例における溶
接終了時の制御シーケンスを示す図である。 1:溶接ワイヤ、2,2′:ワイヤ先端部、
4:母材、t3:溶接停止後、溶接機出力電圧を下
げワイヤ、母材間を短絡させている時間、t4:ワ
イヤ溶断後、電圧印加を停止するまでの時間。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 消耗電極として溶接ワイヤを用いる自動また
は半自動アーク溶接機において、 溶接停止後に、溶接機出力電圧をV0から漸減
させワイヤ送給モータの再起電圧が所定値に達し
たとき前記溶接機出力電圧をV1に下げて溶接ワ
イヤと母材を所定時間t3で接触短絡させた状態で
抵抗加熱する段階と、 前記所定時間t3経過後に前記溶接機出力電圧を
V1からV2に上げて溶接ワイヤを溶断させる段階
と、 溶断後のアーク発生を検知してほぼ瞬間的に電
圧印加を停止する段階とを含み、 溶接終了時の溶接ワイヤの先端部が鋭利な形状
となるように制御することを特徴とする溶接機制
御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16840083A JPS6061174A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 溶接機制御法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16840083A JPS6061174A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 溶接機制御法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6061174A JPS6061174A (ja) | 1985-04-08 |
JPH0254189B2 true JPH0254189B2 (ja) | 1990-11-20 |
Family
ID=15867411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16840083A Granted JPS6061174A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 溶接機制御法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6061174A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60102276A (ja) * | 1983-11-09 | 1985-06-06 | Hitachi Seiko Ltd | ア−ク溶接機 |
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JPS5253748A (en) * | 1975-10-30 | 1977-04-30 | Osaka Transformer Co Ltd | Consumable electrode type arc welding process |
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1983
- 1983-09-14 JP JP16840083A patent/JPS6061174A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5253748A (en) * | 1975-10-30 | 1977-04-30 | Osaka Transformer Co Ltd | Consumable electrode type arc welding process |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6061174A (ja) | 1985-04-08 |
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