(57)【要約】【課題】サブマージアーク溶接におけるビード形状や溶け込みの制御を可能として、アンダカットを防止しつつ、大脚長を得ることを可能とし、条件裕度を高め、ビード外観を向上する。【解決手段】粒状フラックス２０下で溶接ワイヤ２２と母材間、あるいは溶接ワイヤ間にアークを発生させ、これにより生じる高熱を利用してサブマージアーク溶接を行う際に、溶接ワイヤ先端を前進方向に向かって時計方向又は反時計方向に回転させることにより、母材間に形成される溶接ビード２８を、前進方向に対する溶接ワイヤ回転方向と逆方向に偏向させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状フラックス下で溶接ワイヤと母材間、あるいは溶接ワイヤ間にアークを発生させ、これにより生じる高熱を利用してサブマージアーク溶接を行う際に、
溶接ワイヤ先端を前進方向に向かって時計方向又は反時計方向に回転させることにより、母材間に形成される溶接ビードを、前進方向に対する溶接ワイヤ回転方向と逆方向に偏向させることを特徴とする回転サブマージアーク溶接方法。
【請求項２】
前記溶接ワイヤの前進方向に向かって該溶接ワイヤの先端を反時計方向に回転することにより、溶接ビードを前進方向右側に偏向させることを特徴とする請求項１に記載の回転サブマージアーク溶接方法。
【請求項３】
前記溶接ワイヤの前進方向に向かって該溶接ワイヤの先端を時計方向に回転することにより、溶接ビードを前進方向左側に偏向させることを特徴とする請求項１に記載の回転サブマージアーク溶接方法。
【請求項４】
前記溶接ワイヤ先端の回転径が０ｍｍより大きく５ｍｍ以下であり、回転周波数が０Ｈｚより大きく３０Ｈｚより小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転サブマージアーク溶接方法。
【請求項５】
前記溶接ワイヤ先端の回転ピッチが０ｍｍより大きく３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転サブマージアーク溶接方法。
【請求項６】
略垂直姿勢の一方の母材の側面に、略水平姿勢で先端面が平面状の他方の母材を溶接する水平隅肉溶接であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の回転サブマージアーク溶接方法。
【請求項７】
一方の母材の略垂直な側面又は先端面に、先端面がとがった開先形状を持つ他方の母材をあてて溶接する下向き溶接であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の回転サブマージアーク溶接方法。
【請求項８】
両方の母材が共に斜めとされ、溶接ワイヤが下向きとされた下向き隅肉溶接であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の回転サブマージアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転サブマージアーク溶接方法に係り、特に、サブマージアーク溶接において、溶接ビード形状や溶け込みを制御することが可能な回転サブマージアーク溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に例示する如く、粒状フラックス２０下で溶接ワイヤ２２と母材１０間あるいは溶接ワイヤ間にアークを発生させ、これにより生じる高熱を利用して溶接を行うサブマージアーク溶接が知られている。このサブマージアーク溶接では、母材１０の上に予め粒上のフラックス２０を堆積しておき、その中に溶接ワイヤ２２の先端を突込んで溶接を行う。アークは、フラックス２０に覆われて外からは見えない。フラックス２０は、大気の遮断、溶接金属の精錬作用に寄与し、スラグ２６や溶接ビード２８の形成に寄与する。図において、１２は裏当て材、２４はチップである。
【０００３】
このサブマージアーク溶接は、造船や橋梁の板継ぎ溶接や、高層ビルのＢＯＸ柱、圧力容器などに広く使用されている。大電流や、多電極の採用が可能なため、高能率（高溶着速度）であり、且つ、溶け込みも深いが、溶接姿勢は、図２に例示するような下向き、又は図３に例示するような水平（横向き）に限られ、その殆んどは下向き施工である。図２、図３において、１４は立板（例えばＨ形鋼材のフランジ）、１６は下板（同じくウェブ）である。又、運棒方法は、殆んどがストレートであり、一部で揺動させている事例もある。
【０００４】
図２に例示した下向き姿勢では、太径ワイヤ、高電流溶接が適用され、高能率・高品質（深溶け込み、ビード外観良好）であるが、溶接姿勢が下向きとなるようにワーク姿勢を変更する必要があり、Ｈ形鋼材の場合はウェブ片側の１継手ずつしか施工できない。
【０００５】
一方、図３に例示した水平姿勢では、Ｈ形鋼材の場合でもウェブ両側の２継手同時施工が可能であるが、重力の作用でビード垂れが発生し、図３に例示したような水平隅肉溶接では、立板１４側の上脚長不足やアンダカットが発生しやすい。更に、脚長が長い大脚長側では、垂れ気味となり、ビード止端部形状も悪く、水平姿勢での１０ｍｍ以上の大脚長隅肉溶接の実用化は非常に困難であった。
【０００６】
一方、フラックスを使わないガスシールドアーク溶接においては、出願人が特許文献１で提案したように、図４に示す如く、溶接ワイヤ２２の先端を回転させる回転アーク隅肉溶接が実用化されている。特許文献１には、この回転アーク隅肉溶接を、ガスシールドアーク溶接だけではなく、サブマージアーク溶接に用いることも示唆されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−２４９６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、発明者が特許文献１の技術をサブマージアーク溶接にそのまま適用しようと試みたところ、上手くいかないことが判明した。即ち、サブマージアーク溶接では、ガスシールドアーク溶接とはビードの偏りが逆になり、回転周波数に関しても、ガスシールドアーク溶接で一般的な５０Ｈｚの回転周波数では、ビード外観が不良になることが判明した。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、ガスシールドアーク溶接の回転条件をそのまま適用したのでは、溶接が上手くいかないサブマージアーク溶接の回転条件を適切に制御して、ビード形状や溶け込みを制御し、良好なビード外観を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、粒状フラックス下で溶接ワイヤと母材間、あるいは溶接ワイヤ間にアークを発生させ、これにより生じる高熱を利用してサブマージアーク溶接を行う際に、溶接ワイヤ先端を前進方向に向かって時計方向又は反時計方向に回転させることにより、母材間に形成される溶接ビードを、前進方向に対する溶接ワイヤ回転方向と逆方向に偏向させるようにして、前記課題を解決したものである。
【００１１】
ここで、前記溶接ワイヤの前進方向に向かって該溶接ワイヤの先端を反時計方向に回転することにより、溶接ビードを前進方向右側に偏向させることができる。
【００１２】
あるいは、前記溶接ワイヤの前進方向に向かって該溶接ワイヤの先端を時計方向に回転することにより、溶接ビードを前進方向左側に偏向させることができる。
【００１３】
又、前記溶接ワイヤ先端の回転径を０ｍｍより大きく５ｍｍ以下とし、回転周波数を０Ｈｚより大きく３０Ｈｚより小さくすることができる。
【００１４】
あるいは、前記溶接ワイヤ先端の回転ピッチを０ｍｍより大きく３ｍｍ以下とすることができる。
【００１５】
又、略垂直姿勢の一方の母材の側面に、略水平姿勢で先端面が平面状の他方の母材を溶接する水平隅肉溶接とすることができる。
【００１６】
あるいは、一方の母材の略垂直な側面または先端面に、先端面がとがった開先形状を持つ他方の母材をあてて溶接する下向き溶接とすることができる。
【００１７】
あるいは、両方の母材が共に斜めとされ、溶接ワイヤが下向きとされた下向き隅肉溶接とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、サブマージアーク溶接においても、溶接ワイヤ先端の回転により、ビード形状や溶け込みを制御することが可能となる。従って、アンダカットを防止しつつ、大脚長を得ることができ、条件裕度を高め、ビード外観を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明が対象とするサブマージアーク溶接の原理を示す斜視図
【図２】下向き溶接の例を示す断面図
【図３】水平隅肉溶接の例を示す断面図
【図４】ガスシールドアーク溶接における回転アーク隅肉溶接の様子を示す斜視図
【図５】本発明の原理を説明する為の、回転方向と回転周波数の影響を調べた実験結果の一部を示す図
【図６】同じく回転径の影響を調べた結果の一部を示す図
【図７】本発明の第１、第２実施形態を従来法と比較して示す図
【図８】前記実施形態における回転ピッチ制御の例を示す図
【図９】本発明の第３実施形態の説明図
【図１０】同じく第４実施形態の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２１】
図３に示したような、左側の立板１４と右側の下板１６のトーチ角度５０°での水平隅肉サブマージアーク溶接について、発明者が、直径１．６ｍｍの溶接ワイヤ２２の先端を回転径３ｍｍで回転させて実験を行ったところ、溶接ビード２８前方をかき上げるように溶接ワイヤ２２の先端を時計方向ＣＷに回転（正転と称する）させた時は表１、逆に、溶接ビード２８前方をかき下げるように溶接ワイヤ２２の先端を反時計方向ＣＣＷに回転（逆転と称する）させた時は表２に示す様な結果が得られた。
【００２２】
【表１】
2011050975.tif 000003
【００２３】
【表２】
2011050975.tif 000004
【００２４】
図５に回転周波数が３０Ｈｚと５０Ｈｚの時の例を示す。
【００２５】
表１、表２から、溶接ワイヤを正転させたとき（表１）には、ガスシールドアーク溶接時の傾向と逆に下板側の脚長（下脚長）が大きくなり、反時計方向に回転（逆転）させたとき（表２）には、ガスシールドアーク溶接時の傾向と逆に立板側の脚長（上脚長）が大きくなること、更に、回転周波数を高くするほどビード偏向は大きくなるが、回転ガスシールドアーク溶接で一般的な５０Ｈｚまで回転周波数を高めると、正転、逆転共に、ハンピングビードなど、ビード外観不良となり、限界があることが判明した。
【００２６】
又、回転径の影響を調べるべく、同じ条件で回転径を７ｍｍに大きくした場合には、表３（正転時）、表４（逆転時）及び図６に示す如く、ビード外観不良となり、回転径７ｍｍでは良好な隅肉溶接結果が得られないことが分かった。
【００２７】
【表３】
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【００２８】
【表４】
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【００２９】
なお、回転ガスアークシールド溶接では、回転径１〜１０ｍｍまで運用可能である。
【００３０】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その第１実施形態は、図３に示したような水平隅肉サブマージアーク溶接において、図７（Ｂ）に示す如く、溶接ワイヤ２２の先端を前進方向に向かって時計方向ＣＷに回転周波数３０Ｈｚで回転するようにしたものである。
【００３１】
これにより、図７（Ａ）に示す非回転時（従来）は上脚長７．０ｍｍ、下脚長８．０ｍｍであったのが、前進方向に対する溶接ワイヤ回転方向と逆方向（図では下板側）にビード形状を偏向させ、下板側の溶け込みを広くして、上脚長を６．０ｍｍ、下脚長を１１．５ｍｍとすることができた。
【００３２】
又、図７（Ｃ）に示す第２実施形態のように、溶接ワイヤ２２の先端を反時計方向ＣＣＷに回転させた場合には、前進方向に対する溶接ワイヤ回転方向と逆方向（図では立板側）にビード形状を偏向させ、立板側の溶け込みを広くして、上脚長を８．２ｍｍ、下脚長を８．０ｍｍとすることができた。
【００３３】
このように、回転周波数と回転径を適切に制御することで、サブマージアーク溶接においても溶接ワイヤの先端を回転させることにより、ビード形状や溶け込みを制御することが可能となる。なお、回転条件を制御する方法として、回転周波数と回転径を制御して、図８に示す如く、回転ピッチを所定値（図８では１．３ｍｍ）に制御することもできる。溶接速度は溶着量で決定する。
【００３４】
なお、前記第１、第２実施形態においては、本発明が水平隅肉溶接に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、図９に示す第３実施形態の如く、立板１４の略垂直な側面と先端面が尖った開先形状を持つ下板１６間の下向き溶接にも適用できる。図において、１２は裏当て材である。
【００３５】
図９の例では、溶接ワイヤ２２の先端を前進方向に向かって反時計方向ＣＣＷに回転させることによって、立板１４側の溶け込みを向上しつつ、ビード表面を平滑化することができる。
【００３６】
なお、立板１４の代りに、図１０に示す第４実施形態の如く、平板１８であってもよい。
【００３７】
更に、電極数や姿勢にも制限は無く、図２に示したような下向き隅肉溶接にも適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０…母材
１２…裏当て材
１４…立板（母材）
１６…下板（母材）
１８…平板（母材）
２０…フラックス
２２…溶接ワイヤ
２４…チップ
２８…溶接ビード
【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８】
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【図５】
2011050975.tif 000012
【図６】
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【図７】
2011050975.tif 000014
【図９】
2011050975.tif 000015
【図１０】
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