(57)【要約】【課題】確実かつ容易に既存溶接ビードに重ね溶接ビードを継ぎ重ねることができるビード継ぎ重ね溶接方法を提供する。【解決手段】水平すみ肉溶接又は下向きすみ肉溶接で既存溶接ビード４に重ね溶接ビード１１を継ぎ重ねるビード継ぎ重ね溶接方法において、母材２における既存溶接ビード４と重ね溶接ビード１１を継ぎ重ねる部位に予め開先３を形成し、開先３内に溶接端部５が位置するように既存溶接ビード４を形成した後、開先３内に位置する既存溶接ビード４の溶接端部５に継ぎ重ねられるように重ね溶接ビード１１を形成することを特徴とする。【選択図】  図９
2006175474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平すみ肉溶接又は下向きすみ肉溶接で既存溶接ビードに重ね溶接ビードを継ぎ重ねるビード継ぎ重ね溶接方法において、
母材における既存溶接ビードと重ね溶接ビードを継ぎ重ねる部位に予め開先を形成し、
前記開先内に溶接端部が位置するように既存溶接ビードを形成した後、
前記開先内に位置する前記既存溶接ビードの溶接端部に継ぎ重ねられるように重ね溶接ビードを形成する
ことを特徴とするビード継ぎ重ね溶接方法。
【請求項２】
水平すみ肉溶接又は下向きすみ肉溶接で既存溶接ビードに重ね溶接ビードを継ぎ重ねるビード継ぎ重ね溶接方法において、
母材における既存溶接ビードと重ね溶接ビードを継ぎ重ねる部位に予め開先を形成し、
前記開先内に溶接端部が位置して前記開先を埋めるようにして形成した下段ビード部と前記開先外の溶接線に沿って形成した上段ビード部とが段差部を介して連続するように既存溶接ビードを形成した後、
前記段差部を前記既存溶接ビードの見かけ上の溶接端部とし、この見かけ上の既存溶接ビードの溶接端部に接続されるように重ね溶接ビードを形成する
ことを特徴とするビード継ぎ重ね溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は消耗電極式アーク溶接におけるビード継ぎ重ね溶接に関する。
【背景技術】
【０００２】
予定した溶接線に沿って連続的に溶接トーチを移動させられないような場合、既に形成した溶接ビード（既存溶接ビード）に新たな溶接ビード（重ね溶接ビード）を継ぎ合わせなければならないことがある。このような場合、一般的に既存溶接ビードと重ね溶接ビードの端部同士を継ぎ重ねるため、重ね溶接ビードと既存溶接ビードとの継ぎ重ね部分の付近では、溶接ビードの盛り上がりや母材に対する溶込みの不足等といった溶接不良が発生し易い。溶接員によっては高度な技能によって高品質な継ぎ重ね部分を形成できる場合もあるが、作業工数の低減・生産性の向上・高品質化等の観点からビード継ぎ重ね溶接の自動化が広く求められている。
【０００３】
それに対し、重ね溶接ビードを形成する際、既存溶接ビードとの継ぎ重ね部分近傍においてアークの電流・電圧や溶接トーチの挙動を制御することによって、継ぎ重ね部分の品質向上を図ったビード継ぎ重ね溶接の制御方法が知られている（特許文献１等参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許第３３２３７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術のようなビード継ぎ重ね方法ではアークの電流・電圧や溶接トーチの挙動等の制御が複雑で容易ではなく、また、単に既存溶接ビードと重ね溶接ビードの端部同士を継ぎ重ねるビード継ぎ重ね方法ではやはり前述したような溶接不良を確実に抑制することは難しい。
【０００６】
本発明の目的は、確実かつ容易に既存溶接ビードに重ね溶接ビードを継ぎ重ねることができるビード継ぎ重ね溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、水平すみ肉溶接又は下向きすみ肉溶接で既存溶接ビードに重ね溶接ビードを継ぎ重ねるビード継ぎ重ね溶接方法において、母材における既存溶接ビードと重ね溶接ビードを継ぎ重ねる部位に予め開先を形成し、前記開先内に溶接端部が位置するように既存溶接ビードを形成した後、前記開先内に位置する前記既存溶接ビードの溶接端部に継ぎ重ねられるように重ね溶接ビードを形成することを特徴とする。
【０００８】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、水平すみ肉溶接又は下向きすみ肉溶接で既存溶接ビードに重ね溶接ビードを継ぎ重ねるビード継ぎ重ね溶接方法において、母材における既存溶接ビードと重ね溶接ビードを継ぎ重ねる部位に予め開先を形成し、前記開先内に溶接端部が位置して前記開先を埋めるようにして形成した下段ビード部と前記開先外の溶接線に沿って形成した上段ビード部とが段差部を介して連続するように既存溶接ビードを形成した後、前記段差部を前記既存溶接ビードの見かけ上の溶接端部とし、この見かけ上の既存溶接ビードの溶接端部に接続されるように重ね溶接ビードを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ビード継ぎ重ね部分に予め開先を設けておくことにより、既存溶接ビードと重ね溶接ビードとの継ぎ重ね部分を平滑に形成することができ、外観不良や溶け込み不足等といった溶接不良を容易かつ確実に解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
本発明は、水平すみ肉溶接又は下向きすみ肉溶接により既存溶接ビードに重ね溶接ビードを継ぎ重ねるビード継ぎ重ね溶接をするのに好適なものである。既存溶接ビードと重ね溶接ビードの継ぎ重ね部分は、両溶接ビードの始端同士を継ぎ重ねる場合、既存溶接ビードの始端に重ね溶接ビードの終端を継ぎ重ねる場合、既存溶接ビードの終端に重ね溶接ビードの始端を継ぎ重ねる場合、両溶接ビードの終端同士を継ぎ重ねる場合の４パターンがある。勿論、２つの溶接ビードの一端同士でなく、２つの溶接ビードの両端を互いに継ぎ重ね合う場合や、１つの溶接ビードの両端にそれぞれ異なる溶接ビードの一端を継ぎ重ねるような場合にも適用可能である。
【００１１】
また、本発明ではワイヤ消耗電極式アーク溶接法を用い、所定の位置で姿勢や溶接条件を変更可能な自動溶接装置（溶接用ロボット等）又は半自動溶接装置を使用する。溶接の方式は、単に溶接トーチを溶接線に倣わせるアーク溶接に限らず、溶接トーチを溶接線に対してウィービングさせつつ溶接線に倣わせる場合や、２本の溶接ワイヤを用いるダブルワイヤ方式のアーク溶接に対しても適用可能である。本溶接方法は、建設機械部品、船舶部品、管状部品、自動車部品等の溶接を行うのに好適であるが、溶接対象となる継手はそうした用途に限られず、Ｔ継手、十字継手、角継手、重ね継手、片面当て継手、両面当て継手等に代表されるような形状のすみ肉継手全般に適用可能である。
一例としてＴ継手の斜視図を図１に、図１中のII−II断面による断面図を図２に示した。図１及び図２に図示したＴ継手に本発明を適用した一実施の形態を以下に説明する。
【００１２】
本発明のビード継ぎ重ね溶接方法は、母材における既存溶接ビードと重ね溶接ビードを継ぎ重ねる部位に予め開先を形成する第１工程と、先程の開先内に溶接端部が位置するように既存溶接ビードを形成する第２工程と、開先内に位置する既存溶接ビードの溶接端部に継ぎ重ねられるように重ね溶接ビードを形成する第３工程とを有する。
【００１３】
図３は第１工程を施したすみ肉継手の斜視図、図４は図３中のIV−IV断面による断面図で、図３及び図４はそれぞれ図１及び図２に対応している。
図示したすみ肉継手は、平板状の母材（立板）１に同じく平板状の母材（横板）２を突き立ててＴ字状に構成されるものであるが、第１工程では、母材１に対する母材（横板）２の対向端部（溶接線）に開先（凹部）３を形成する。開先３は、母材２の上方側の表面に開口するようにして、機械加工やガス開先加工、アークガウジング等によって母材２の溶接線上の一部を切り欠いて設ける。また通常、開先３は継手形状を作る製缶組立工程の前工程で加工する。開先３の溶接線方向と垂直方向の幅ｋは、ビード継ぎ溶接時に重ね溶接ビードに隠れる幅又は加工する鋼板（母材２）の板厚以下とすることが望ましい。
【００１４】
図５は第２工程を施したすみ肉継手の斜視図、図６は図５中のVI−VI断面による断面図、図７は図６中のVII−VII断面による断面図である。
第２工程では、開先３内に始端又は終端が位置するように既存溶接ビード４を形成する。このとき、本実施の形態においては、既存溶接ビード４の端部５（始端又は終端）を開先３内の溶接線方向の端部位置（開先３の母材２の表面６との境界部）に位置させ、開先３を既存溶接ビード４で埋めるようになす。そして、開先３内部の既存溶接ビード４の高さが開先３外の母材表面６の高さになるようにする。開先３内に既存溶接ビード４を形成するときの溶接トーチの角度は、少なくとも開先角度よりも垂直に近い角度となるようにし、好ましくは母材（横板）２に対してほぼ垂直な姿勢とする。
【００１５】
本実施の形態では、既存溶接ビード４の部位のうち、開先３を埋めて母材２をほぼ平坦にする部分を下段ビード部７、この下段ビード部７に連続して開先３の外部の溶接線に沿って形成された部分を上段ビード部８、開先３の溶接線方向端部付近に段状に形成された両ビード部７，８の連接部分を段差部９と称する。
【００１６】
既存溶接ビード４は、下段ビード部７が開先３を埋めて周囲の母材２の表面６と平滑な状態となっており、見かけ上、上段ビード部８が段差部９を溶接端部とする通常の溶接ビードのような形状となる。
【００１７】
図８は第３工程を施したすみ肉継手の斜視図、図９は図８中のIX−IX断面による断面図、図１０は図９中のＸ−Ｘ断面による断面図である。
第３工程では、第２工程で形成した既存溶接ビード４の段差部９を既存溶接ビード４の見かけ上の溶接端部とし、この既存溶接ビード４の見かけ上の溶接端部に対してその溶接端部１０が接続されるように重ね溶接ビード１１を形成する。
【００１８】
このとき、開先３内の既存溶接ビード４上の部分とそれ以外の通常の溶接線上の部分と必ずしも溶接トーチの姿勢やその他溶接条件等は変更する必要はない。既存溶接ビード４の見かけ上の溶接端部（段差部９）に対して重ね溶接ビード１１は溶接線方向に所定長さＳだけ重ねるようにする。長さＳが短か過ぎて重ね溶接ビード１１の端部１０が既存溶接ビード４の上段ビード部８に到達せずに段差部９が露出したままの状態となってしまうと、ビード継ぎ重ね部でのビード表面形状が窪んでしまう。逆に長さＳが長過ぎて上段ビード部８に重ね溶接ビード１１が必要以上に重なってしまうと、ビード継ぎ重ね部でのビード表面形状が盛り上がってしまい、さらにビード継ぎ重ね部で溶接金属が垂れてオーバーラップ等の溶接不良の要因となる。
【００１９】
以上のように、本発明のビード継ぎ重ね溶接方法では、母材２における既存溶接ビード４と重ね溶接ビード１１を継ぎ重ねる部位に予め開先３を形成し、この開先３内に溶接端部が位置するように既存溶接ビード４を形成した後、開先３内に位置する既存溶接ビード４の溶接端部５から段差部９にかけて継ぎ重ねられるように重ね溶接ビード１１を形成する。
【００２０】
ここで、図１１〜図１４は一般のビード継ぎ重ね溶接におけるビード継ぎ重ね部分を表した図で、図１１は既存溶接ビードの端部の側面図、図１２は図１１中のXII−XII断面による断面図、図１３はビード継ぎ重ね部分の側面図、図１４は図１３中のXIV−XIV断面による断面図である。但し、先の各図と同様の役割を果たす部分には同符号を付して説明を省略する。
これら図１１〜図１４に示したように、一般のビード継ぎ重ね溶接方法は、既存溶接ビード４の端部（始端又は終端）５に重ね溶接ビード１１を重ね合せるため、溶け込み１２が十分に形成されない箇所１３が発生する場合がある。また、既存溶接ビード４に重ねられた重ね溶接ビード１１の端部１０が盛り上がり、溶接金属の余剰により両溶接ビード４，１１の継ぎ重ね部分から溶接金属が垂れて広がってしまい（図１４中の符号１４を付した箇所）、外観不良が生じる可能性がある。
【００２１】
それに対し、本発明では、ビード継ぎ重ね部分に予め開先３を設けておくことにより、既存溶接ビード４の下段ビード部７は母材２の表面から盛り上がることなく平滑に形成される。このとき、既存溶接ビード４は、滑らかに母材２の開先３の表面全体に融合し、また開先３と母材２の表面との境界部分に見かけ上の溶接端部となる段差部９が形成される。
【００２２】
そして、この下段ビード部７上に重ね溶接ビード１１を重ねるとともに、その溶接端部１０を既存溶接ビード４の段差部９に繋ぎ合わせることによって、図９に示したように重ね溶接ビード１１の溶け込み１２は母材２と既存溶接ビード４とに連続して形成され、溶け込みの不足による溶接不良の問題が解消される。
【００２３】
しかも、ビード継ぎ重ね部分では、既存溶接ビード４（下段ビード部７）が母材（横板）２の表面よりも一段低くなった開先３に形成されるため既存溶接ビード４は母材２の表面にほぼ面一な形状となる。したがって、既存溶接ビード４上に重ね溶接ビード１１を重ねても必要以上に盛り上がることもなくほぼ平滑で滑らかなビード形状を得ることができ、外観不良の問題も解消される。
【００２４】
以上のように、本発明によれば、ビード継ぎ重ね部分に予め開先３を設けておくことにより、重ね溶接ビード１１を形成する際に溶接トーチの挙動やアークの電流・電圧を複雑に制御しなくても、容易に十分な溶け込みと良好な外観を容易かつ確実に確保することができる。よって、ビード継ぎ重ね溶接の自動化も容易に実現することができる。
【００２５】
また、ビード継ぎ重ね溶接を自動化する場合、重ね溶接ビード１１の溶接端部１０を継ぎ重ねる既存溶接ビード４の溶接端部の位置を検出しなければならない。開先３を設けない場合、既存溶接ビード４の溶接端部５の形成状態によってその適当な基準位置を精度良く特定することは難しいが、本発明においては、重ね溶接ビード１１の溶接端部１０を継ぎ重ねる段差部９の基準位置を開先３と母材表面６との境界部に定めることができるので、既存溶接ビード４の形成時に容易に基準位置を検出することができる。この点もビード継ぎ重ね溶接の自動化を図る点において大きなメリットである。
【００２６】
図１５は本発明の他の実施の形態に係るビード継ぎ重ね溶接方法の各工程を施したすみ肉継手の斜視図、図１６は図１５中のXVI−XVI断面による断面図である。図１５及び図１６はそれぞれ図９及び図１０に対応しており、先の各図と同様の部分には同符号を付し説明を省略する。
本実施の形態は前述した第１〜第３工程を行う点で先の実施の形態と共通するが、既存溶接ビード４の溶接端部５を開先３の内部に位置させるに際し、開先３の溶接線方向の端部（開先３の母材表面６との境界部）ではなく該端部から離間した部分に既存溶接ビード４の溶接端部５が位置するように既存溶接ビード４を形成する点で異なる。つまり、本実施の形態では、既存溶接ビード４と重ね溶接ビード１１の継ぎ重ね部分が、開先３内における開先３の端部と所定距離離間した位置に位置する。
【００２７】
また、先の実施の形態において、開先３の深さは開先３を埋めた既存溶接ビード４の高さが母材表面６とほぼ面一状になる程度であったが、本実施の形態ではそれよりも開先３の深さを浅くすると良い。開先３を設けずに母材表面６上で既存溶接ビート４と重ね溶接ビード１１とを継ぎ重ねると両者の継ぎ重ね部分が盛り上がるが、本実施の形態における開先３の深さは、例えばその盛り上がり分が落ち込んで両ビード４，１１の継ぎ目部分がほぼ平滑になる程度に設定すれば良い。その他の点については、先の実施の形態と同様である。
【００２８】
本実施の形態でも、ビード継ぎ重ね部分に予め開先３を設けておくことにより既存溶接ビード４と重ね溶接ビード１１との継ぎ重ね部分が母材表面６から盛り上がることなく平滑に形成される。これにより両溶接ビード４，１１は開先３の表面全体に融合し十分な溶け込みが確保される。また、既存溶接ビード４と重ね溶接ビード１１の継ぎ重ね部分をほぼ平滑で滑らかなものとすることができるので、外観的にも高品質な溶接ビードを形成することができる。
【００２９】
本実施の形態でも、先の実施の形態と同様、ビード継ぎ重ね部分に予め開先３を設けておくことにより、重ね溶接ビード１１を形成する際に溶接トーチの挙動やアークの電流・電圧を複雑に制御しなくても、容易に十分な溶け込みと良好な外観を容易かつ確実に確保することができる。よって、ビード継ぎ重ね溶接の自動化も容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るビード継ぎ重ね溶接方法の適用対象となるすみ肉継手の一例を表した斜視図である。
【図２】図１中のII−II断面による断面図である。
【図３】第１工程を施したすみ肉継手の斜視図である。
【図４】図３中のIV−IV断面による断面図である。
【図５】第２工程を施したすみ肉継手の斜視図である。
【図６】図５中のVI−VI断面による断面図である。
【図７】図６中のVII−VII断面による断面図である。
【図８】第３工程を施したすみ肉継手の斜視図である。
【図９】図８中のIX−IX断面による断面図である。
【図１０】図９中のＸ−Ｘ断面による断面図である。
【図１１】一般のビード継ぎ重ね溶接におけるビード継ぎ重ね部分を表した図で、既存溶接ビードの端部の側面図である。
【図１２】図１１中のXII−XII断面による断面図である。
【図１３】一般のビード継ぎ重ね溶接におけるビード継ぎ重ね部分を表した図で、ビード継ぎ重ね部分の側面図である。
【図１４】図１３中のXIV−XIV断面による断面図である。
【図１５】本発明の他の実施の形態に係るビード継ぎ重ね溶接方法の各工程を施したすみ肉継手の斜視図である。
【図１６】図１５中のXVI−XVI断面による断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    母材
２    母材
３    開先
４    既存溶接ビード
５    溶接端部
７    下段ビード部
８    上段ビード部
９    段差部
１０  溶接端部
１１  重ね溶接ビード
【図１】
2006175474.tif 000003
【図２】
2006175474.tif 000004
【図３】
2006175474.tif 000005
【図４】
2006175474.tif 000006
【図５】
2006175474.tif 000007
【図６】
2006175474.tif 000008
【図７】
2006175474.tif 000009
【図８】
2006175474.tif 000010
【図９】
2006175474.tif 000011
【図１０】
2006175474.tif 000012
【図１１】
2006175474.tif 000013
【図１２】
2006175474.tif 000014
【図１３】
2006175474.tif 000015
【図１４】
2006175474.tif 000016
【図１５】
2006175474.tif 000017
【図１６】
2006175474.tif 000018