(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多電極のサブマージアーク溶接により、レ型開先とＶ型開先のワークが混在する場合の溶接を行う方法において、
先行電極のみを、レ型開先の垂直側開先面に対し、２〜１０゜開先幅方向に傾けることにより、レ型開先およびＶ型開先を同一の電極配置および電極角度にて溶接することを特徴とする多電極サブマージアーク溶接方法。
【請求項２】
電極数を２電極以上としたことを特徴とする請求項１記載の多電極サブマージアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接ラインにおいて、レ型開先およびＶ型開先のワークが混在する場合の多電極サブマージアーク溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多電極のサブマージアーク溶接方法は、例えば、建築用構造部材のボックス柱の製作に使用される。この場合、ワークの板厚に応じて開先形状がレ型とＶ型の２種類存在するため、電極の配置および角度が異なる。
図７、図８に、従来の開先形状およびこれに対する電極の配置、角度を示す。図７は薄板の場合、図８は厚板の場合で、各図の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
図示のごとく、一般的に薄板の場合はレ型開先１であり、厚板の場合はＶ型開先２である。レ型開先の最大板厚は２８〜３８ｍｍ程度であり、板厚ｔが４０ｍｍ以上では厚板の条件で溶接を行う。
【０００３】
電極の配置および角度、特に溶接方向の正面から見たときの角度αについては、レ型開先の場合、一般的に２電極で、かつ２電極とも、レ型開先１の垂直側開先面１ａ（または縦板１１の内側面）に対して４〜６゜傾けて配置している。一方、Ｖ型開先の場合は一般的に３電極で、３電極とも鉛直に配置している。
なお、図７（ｂ）、図８（ｂ）はそれぞれ、レ型開先、Ｖ型開先に対する極間距離、ワイヤ突き出し長さ、電極の前進角、後退角についての一般的な寸法および角度を示すものである。図中、３は先行電極（Ｌ極）、４は中間電極（Ｍ極）、５は後行電極（Ｔ極）、１２は横板、１３は裏当金である。
【０００４】
上記のように、レ型開先とＶ型開先では電極数が相違しているが、それでは何故、レ型開先を３電極で実施しないのかというと、主に以下のような理由があげられる。
▲１▼  製造ラインにおいてレ型開先とＶ型開先のワークが交互に入れ替わる場合、３電極とも電極角度を調整するには時間がかかる。
▲２▼  もともとレ型開先は薄板で溶接能率（速度）が高いので、電極角度を３本調整するより２本だけにして溶接した方がトータルとして能率が上がる。
【０００５】
では、逆に何故、厚板もレ型開先で実施しないのかというと、レ型開先では縦板１１側に図９（ａ）に示すように溶接ビードの１層目と２層目の境界にくびれ部が発生し、この箇所で融合不良による欠陥１５が発生しやすいためである。
これを防ぐためには、（ｂ）図のようにＶ型開先にするか、（ｃ）図のように３電極化する必要がある。しかし、３電極化で全ての板厚に対応できればレ型開先だけで良いわけであるが、３電極でもレ型開先に対応できるのはせいぜい板厚が６０ｍｍ位までである。結局、６０ｍｍ超の板厚の場合Ｖ型開先にせざるを得ない。
【０００６】
板厚と開先形状の関係を図示すると、図１０のようになる。同図は横軸を電極数、縦軸を板厚としてあらわしたもので、図中のＡ線はＶ型開先で対応可能な板厚の上限を示し、Ｂ線はレ型開先で対応可能な板厚の上限を示す。
このように、板厚範囲にもよるが、結局、レ型開先とＶ型開先が混在することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、製造ラインにおいて、レ型開先とＶ型開先のワークが混在する場合には、開先形状が変更する度毎に電極角度の調整等、段取り作業を行わなければならず、このため、コストが上昇し、また設備稼働率が低下するなどの問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、レ型開先とＶ型開先を同一の電極配置および電極角度にて溶接可能なサブマージアーク溶接方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多電極サブマージアーク溶接方法は、多電極のサブマージアーク溶接により、レ型開先とＶ型開先のワークが混在する場合の溶接を行う方法において、先行電極のみを、レ型開先の垂直側開先面に対し、２〜１０゜開先幅方向に傾けることにより、レ型開先およびＶ型開先を同一の電極配置および電極角度にて溶接することを特徴とするものである。
また、電極数は２電極以上とするものである。
【００１０】
本発明において、先行電極の電極角度αを２〜１０゜の範囲に限定した理由は下記のとおりである。
図５（ａ）に示すように、αが適正範囲にある場合には、最大溶込み位置がルートの延長線上にあり、十分な溶込みが確保される。
しかし、αが２゜未満の過小角度の場合は、図５（ｂ）に示すように、最大溶込み位置が裏当側にずれるため、溶込み不足を生じる場合がある。
一方、αが１０゜を超える過大角度の場合は、図５（ｃ）に示すように、最大溶込み位置が縦板（フランジ）側にずれる。電極を横板（ウェブ）側に移せばよいが、Ｖ型開先の場合、ウェブ側の開先面に当たってしまうことになる。
【００１１】
中間電極および後行電極の電極角度αは、Ｖ型開先に合わせて、α＝０゜としている。また、前進角、後退角に関する電極角度βは、各電極とも、Ｖ型開先に一般的に適用される角度としている。
極間距離に関する電極配置についても、同様にＶ型開先に一般的に適用される極間距離としている。
以上により、レ型開先とＶ型開先に共通の電極配置および電極角度となり、後述するように溶接試験結果において何ら問題はなかったものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明の多電極サブマージアーク溶接方法における電極配置および電極角度の関係を示す図で、図１はレ型開先の場合、図２はＶ型開先の場合であり、各図の（ａ）は先行電極の電極角度αを示し、各図の（ｂ）は中間および後行電極の電極角度αを示す。図中、１はレ型開先、２はＶ型開先、３は先行電極（Ｌ極）、４は中間電極（Ｍ極）、５は後行電極（Ｔ極）、１１は縦板、１２は横板、１３は裏当金、ｔは縦板１１および横板１２の板厚、θは開先角度、Ｒはルート厚さ、ｄＬ、ｄＭ、ｄＴはそれぞれレ型開先におけるＬ極３、Ｍ極４、Ｔ極５の狙い位置で、縦板１１の表面における垂直側開先面１ａから当該電極面までの最短距離である。
【００１３】
図示のごとく、先行電極３のみを、レ型開先１の垂直側開先面１ａ（またはＶ型開先の場合はルートの延長線）に対し、電極角度αが２゜〜１０゜の範囲で開先幅方向に傾ける。実施例ではα＝５゜としている。その他の中間電極４および後行電極５は共に電極角度α＝０゜とし、鉛直である。但し、レ型開先の場合、各電極の狙い位置ｄＬ、ｄＭ、ｄＴは板厚に応じて適宜変えることが好ましい。なお、Ｖ型開先２の場合の各電極の狙い位置は図６のようになる。（ａ）図は先行電極３の場合で、溶接ワイヤの縦板側の縁の延長線がルート底を狙う位置としている。（ｂ）図は中間・後行電極の場合で、溶接ワイヤの中心の延長線がルートを狙う位置としている。
【００１４】
電極数は、レ型開先、Ｖ型開先共に３電極とし、また、レ型開先における各電極の前進角、後退角、極間距離およびワイヤ突き出し長さは、図８に示す従来法の厚板・Ｖ型開先の電極配置・角度の条件と同一にした。
以上により、レ型開先における電極配置・角度条件とＶ型開先における電極配置・角度条件は同一となる。なお、ワイヤ材料、フラックス材料等の溶接材料も同じにすることができ、この場合、ワイヤ材料、フラックス材料は厚板のものと同一とした。
【００１５】
以上の電極配置・角度条件のもとで、レ型開先について、表１に示すとおりの板厚に対して、開先形状、溶接条件を設定し、溶接試験を行った。表１の溶接速度は、いずれも溶接欠陥を発生しないときの最高速度（実測値）である。なお、板厚４０ｍｍの場合は、レ型、Ｖ型開先の両方について試験した。
【００１６】
【表１】
0003572985.tif 000002
【００１７】
表１の速度向上率にみられるとおり、現状速度に対して大幅に溶接速度が向上した。現状速度は２電極の場合であり、図７に示す電極配置・角度条件で実施したものである。表１の結果を図示すると、図３のようになる。また、板厚ｔが２２ｍｍ、３２ｍｍ、３６ｍｍ、４０ｍｍのときの溶接継手断面を模式的に示すと、図４のようになっていた。板厚４０ｍｍの場合はレ型、Ｖ型開先の両方について示してある。
【００１８】
これらの溶接結果から、薄板・レ型開先の場合も厚板・Ｖ型開先と同様に３電極で、同一の電極配置・角度にてサブマージアーク溶接が可能である。換言すれば、レ型の開先形状で、ある程度の厚板まで溶接が可能であり、このため開先加工が容易になる。
また、同一の電極配置・角度にて溶接可能なため、レ型開先とＶ型開先のワークが交互に流れてくるラインの溶接工程において、電極配置・角度等の調整が不要となり、段取り作業が大幅に簡略化される。その結果、設備稼働率が向上し、コスト低減に寄与する。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、薄板・レ型開先も厚板・Ｖ型開先も同一の電極配置および電極角度にてサブマージアーク溶接が可能になったので、レ型開先とＶ型開先のワークが混在するラインにおける電極調整等の段取り作業を著しく簡略化できるため、大幅なコストの低減および設備稼働率の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多電極サブマージアーク溶接方法において、レ型開先の場合の電極配置・角度の関係を示す正面図である。
【図２】本発明の多電極サブマージアーク溶接方法において、Ｖ型開先の場合の電極配置・角度の関係を示す正面図である。
【図３】レ型開先に対する溶接試験結果を、板厚と溶接速度の関係で示す図である。
【図４】レ型開先の各種板厚（一部Ｖ型開先）に対する溶接試験結果の溶接継手断面形状を示す模式図である。
【図５】電極角度αの限定理由を示す説明図である。
【図６】Ｖ型開先の場合の電極狙い位置を示す説明図である。
【図７】従来法によるレ型開先の場合の電極配置・角度の関係を示す正面図および側面図である。
【図８】従来法によるＶ型開先の場合の電極配置・角度の関係を示す正面図および側面図である。
【図９】レ型開先の場合の溶接欠陥およびその対策を示す図である。
【図１０】板厚と開先形状の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  レ型開先
１ａ  レ型開先の垂直側開先面
２  Ｖ型開先
３  先行電極
４  中間電極
５  後行電極
１１  縦板
１２  横板
１３  裏当金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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