(57)【要約】【課題】立向きＶ形開先の溶接に採用する場合において、溶接コストの上昇を抑えたうえで、溶接金属の垂れのない良好な外観形状の溶接ビードを得ることが可能なアーク溶接方法を提供する。【解決手段】溶接トーチ３をウィービングさせて厚板部材Ｘ間に形成された互いに対向する斜め開先面Ｘｂを有する立向きＶ形開先Ｘａをアーク溶接するに際して、ウィービング止端部で溶接トーチ３と立向きＶ形開先Ｘａの斜め開先面Ｘｂとの距離が短くなるのに合わせて溶接アークＡの長さが短くなり且つウィービング中央部で溶接トーチ３と立向きＶ形開先Ｘａの互いに対向する斜め開先面Ｘｂ間に位置する開先底面Ｘｃとの距離が長くなるのに合わせて溶接アークＡの長さが長くなる定電流特性を用いると共に、立向きＶ形開先Ｘａの開先ルート幅Ｘｗよりも溶接トーチ３のウィービング幅Ｗを広く設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチをウィービングさせて母材間に形成された互いに対向する斜め開先面を有する開先をアーク溶接するに際して、
ウィービング止端部で前記溶接トーチと前記開先の前記斜め開先面との距離が短くなるのに合わせて溶接アークの長さが短くなり且つウィービング中央部で前記溶接トーチと前記開先の前記互いに対向する斜め開先面間との距離が長くなるのに合わせて溶接アークの長さが長くなる定電流特性を用いると共に、前記開先の開先ルート幅よりも前記溶接トーチのウィービング幅を広く設定するアーク溶接方法。
【請求項２】
前記ウィービング止端部で前記溶接トーチの動きを一旦完全停止させる請求項１に記載のアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＧ溶接やＭＡＧ溶接やＴＩＧ溶接等のアーク溶接を行う際に採用されるアーク溶接方法に係り、特に、立向きのＶ形開先やＸ形開先やＵ形開先等の互に対向する斜め開先面を有する開先をアーク溶接する際に用いるのに好適なアーク溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、上記したような立向きのＶ形開先をアーク溶接する場合には、溶接トーチをウィービングさせて、溶接ワイヤの先端を水平方向に往復移動（ジグザグ移動）させるのが一般的である。
【０００３】
この立向き溶接の場合には、入熱量を増して溶融池の温度を上げることで濡れ性を確保するようにしているが、Ｖ形開先に形成される溶接ビードの幅方向中央部に熱が集中して、溶接金属の垂れが生じ易い。
【０００４】
従来において、溶接金属の垂れを回避するために、定電圧特性、すなわち、電圧を一定に保つべく電流制御装置により電流を制御する手法が採用されている。具体的には、ウィービング止端部において電流制御装置により電流を増し、一方、ウィービング中央部において電流制御装置により電流を減らすようにしており、この種の手法は、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−１３６７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、従来のアーク溶接方法では、立向きＶ形開先の溶接に採用した場合において、Ｖ形開先に形成される溶接ビードの幅方向中央部に溶接金属の垂れが生じるのを防ぐことができるものの、電流制御装置を使用するので、その分だけ溶接コストの上昇を招いてしまうという問題があり、これを解決することが従来の課題となっている。
【０００７】
本発明は、上記したような従来の課題を解決するためになされたもので、例えば、立向きＶ形開先の溶接に採用する場合において、溶接コストの上昇を抑えたうえで、溶接金属の垂れのない良好な外観形状の溶接ビードを得ることが可能なアーク溶接方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここで、例えば、溶接トーチの母材に対する距離が変動しないＩ形開先をアーク溶接する突合せ溶接では、定電流特性の電源が用いられる場合がある。この定電流特性には、溶接トーチと母材との距離が短くなるにつれてアーク長が短くなり、アークの集中性が良くなる傾向がある。
【０００９】
本発明者等は、このような定電流特性の傾向に着目して、本発明をするに至った。
すなわち、上記した目的を達成するために成された本発明の第１の態様は、溶接トーチをウィービングさせて母材間に形成された互いに対向する斜め開先面を有する開先をアーク溶接するに際して、ウィービング止端部で前記溶接トーチと前記開先の前記斜め開先面との距離が短くなるのに合わせて溶接アークの長さが短くなり且つウィービング中央部で前記溶接トーチと前記開先の前記互いに対向する斜め開先面間との距離が長くなるのに合わせて溶接アークの長さが長くなる定電流特性を用いると共に、前記開先の開先ルート幅よりも前記溶接トーチのウィービング幅を広く設定する構成としている。
【００１０】
また、本発明の第２の態様は、ウィービング止端部で前記溶接トーチの動きを一旦完全停止させる構成としている。
【００１１】
本発明に係るアーク溶接方法は、シールドガスを使用するＭＩＧ溶接やＭＡＧ溶接やＴＩＧ溶接に採用される。
また、互いに対向する斜め開先面を有する開先としては、例えば、Ｖ形開先やＸ形開先やＵ形開先が挙げられる。
さらに、本発明に係るアーク溶接方法は、立向きＶ形開先の溶接のほか、入熱制御が必要な溶接、例えば、横向きＶ形開先の溶接にも採用し得る。
【００１２】
本発明に係るアーク溶接方法では、例えば、立向き溶接を行うに際して、母材間の立向きＶ形開先に対する溶接を開始すると、この溶接トーチと立向きＶ形開先との間に生じる溶接アークにより、溶融池が形成され、溶接トーチが上昇しつつ水平方向にウィービング（ジグザグ移動）することで、溶融池が順次積層されて母材間の立向きＶ形開先に溶接ビードが形成される。
【００１３】
このアーク溶接方法による立向き溶接において、定電流特性の電源を用いているのに加えて、溶接トーチのウィービング幅を立向きＶ形開先の開先ルート幅よりも広く設定するようにしているので、溶接トーチと立向きＶ形開先の斜め開先面との距離が短くなるウィービング止端部では、溶接アークの長さが短くなることによって、溶接アークが溶融池に集中して入熱量が増加し、一方、溶接トーチと立向きＶ形開先の斜め開先面間との距離が長くなるウィービング中央部では、溶接アークの長さが長くなることによって、溶接アークが溶融池の全体に広がって局所的な入熱量が減少する。
【００１４】
つまり、母材間の立向きＶ形開先に形成される溶接ビードの幅方向中央部への熱の集中が抑制されることとなり、したがって、電流制御装置を用いることなく溶接ビードの幅方向中央部に垂れが生じるのを回避し得ることとなる。
【００１５】
また、本発明に係るアーク溶接方法では、ウィービング止端部において溶接トーチの動きを一旦完全停止させることで、ウィービング止端部での入熱を確保し得ることとなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るアーク溶接方法によれば、溶接コストの上昇を抑えつつ、溶接金属の垂れのない良好な外観形状の溶接ビードを得ることが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るアーク溶接方法に用いる溶接装置の概略構成説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るアーク溶接方法により立向き溶接を実施している際の溶接トーチ先端部を平面方向から見た拡大説明図（ａ），溶接部の平面説明図（ｂ）及び溶接部の断面説明図（ｃ）である。
【図３】一比較例に係るアーク溶接方法により立向き溶接を実施している際の溶接トーチ先端部を平面方向から見た拡大説明図（ａ），溶接部の平面説明図（ｂ）及び溶接部の断面説明図（ｃ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るアーク溶接方法に用いる溶接装置を示しており、この実施形態では、本発明に係るアーク溶接方法を厚板部材間の立向きＶ形開先の溶接（立向き溶接）に用いた場合を示している。
【００１９】
図１に示すように、この溶接装置１は、溶接電流にパルス電流を重畳させて溶接を行う溶接装置１であって、電極チップ２を有する溶接トーチ３と、送りローラ４にコイルされた溶接ワイヤ５を引き出して溶接トーチ３に送給する送給部６と、溶接トーチ３にシールドガスを供給するボンベ７と、溶接トーチ３の正極である電極チップ２に溶接電源を供給すると共に送給部６によるワイヤ送給及びボンベ７によるガス供給をコントロールする制御部８と、この制御部８及び母材である厚板部材Ｘ間に配置されるアース線９を備えている。
【００２０】
この溶接装置１の溶接トーチ３は、厚板部材Ｘ間の立向きＶ形開先Ｘａ内において、図２（ａ）に示すように、溶接ワイヤ５の先端５ａを水平方向（図２（ａ）上下方向）に往復移動（ジグザグ移動）させるべく上昇しつつウィービングするようになっている。
【００２１】
そして、この溶接装置１では、溶接電源として定電流特性のデジタルインバータ制御電源を用いて立向き溶接を行うようにしており、この際、溶接トーチ３のウィービング幅Ｗを立向きＶ形開先Ｘａの開先ルート幅Ｘｗよりも広く設定するようにしている。
【００２２】
つまり、ウィービング止端部（図２（ａ）上下端部）では、溶接トーチ３と立向きＶ形開先Ｘａの斜め開先面Ｘｂとの距離が短くなるのに合わせて溶接アークＡが短くなり、一方、ウィービング中央部（図２（ａ）上下方向中央部）では、溶接トーチ３と立向きＶ形開先Ｘａの斜め開先面Ｘｂ間に位置する開先底面Ｘｃとの距離が長くなるのに合わせて溶接アークＡが長くなるようにしている。
【００２３】
また、この溶接装置１では、ウィービング止端部において溶接トーチ３の動きを一旦完全停止させるようにしている。
【００２４】
この溶接装置１により立向き溶接を行うに際しては、溶接トーチ３から送給される溶接ワイヤ５を厚板部材Ｘ間の立向きＶ形開先Ｘａ内に挿入して溶接を開始すると、この溶接ワイヤ５の先端５ａと立向きＶ形開先Ｘａとの間に生じる溶接アークＡにより、溶融池Ｂａが形成され、溶接トーチ３が上昇しつつウィービングするのに伴って、図２（ｂ）にも示すように、溶接ワイヤ５の先端５ａが水平方向に往復移動（ジグザグ移動）することで、溶融池Ｂａが順次積層されて厚板部材Ｘ間の立向きＶ形開先Ｘａに溶接ビードＢが形成される。
【００２５】
この実施形態のアーク溶接方法による立向き溶接において、溶接装置１の溶接電源として定電流特性のデジタルインバータ制御電源を用いているのに加えて、溶接トーチ３のウィービング幅Ｗを立向きＶ形開先Ｘａの開先ルート幅Ｘｗよりも広く設定するようにしているので、溶接トーチ３と立向きＶ形開先Ｘａの斜め開先面Ｘｂとの距離が短くなるウィービング止端部（図２（ａ）上下端部）では、溶接アークＡの長さが短くなることによって、溶接アークＡが溶融池Ｂａに集中して入熱量が増加し、一方、溶接トーチ３と立向きＶ形開先Ｘａの開先底面Ｘｃとの距離が長くなるウィービング中央部（図２（ａ）上下方向中央部）では、溶接アークＡの長さが長くなることによって、溶接アークＡが溶融池Ｂａの全体に広がって入熱量が減少する。
【００２６】
つまり、厚板部材Ｘ間の立向きＶ形開先Ｘａに形成される溶接ビードＢの幅方向中央部への熱の集中が抑制されることとなり、したがって、溶接ビードＢの幅方向中央部に垂れが生じるのを回避し得ることとなる。この際、電流制御装置を必要としないので、溶接コストの低減が図られることとなる。
【００２７】
また、この実施形態のアーク溶接方法による立向き溶接では、ウィービング止端部において溶接トーチ３の動きを一旦完全停止させるようにしているので、ウィービング止端部での入熱を確保し得ることとなる。
【００２８】
そこで、本発明に係るアーク溶接方法の効果を実証するために、一実施形態のアーク溶接方法による立向き溶接及び比較例による立向き溶接を行ったところ、図２（ｂ），（ｃ）及び図３（ｂ），（ｃ）に示す結果を得た。
【００２９】
この際、いずれの場合も、溶接電源として定電流特性のデジタルインバータ制御電源を用い、厚板部材ＸをＳＭ４９０とすると共に、溶接ワイヤ５をφ１．２の一般的な溶接ワイヤとし、シールドガスとして純アルゴンガスを採用してＭＩＧ溶接を行うこととした。
【００３０】
そして、一実施形態のアーク溶接方法による立向き溶接では、図２（ａ）に示すように、ウィービング幅Ｗを立向きＶ形開先Ｘａの開先ルート幅Ｘｗ（１０ｍｍ）よりも広い１４ｍｍに設定し、一方、比較例による立向き溶接では、図３（ａ）に示すように、ウィービング幅Ｗを立向きＶ形開先Ｘａの開先ルート幅Ｘｗと同じに設定して溶接を行った。
【００３１】
一実施形態のアーク溶接方法による立向き溶接では、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、溶接ビードＢの幅方向中央部に垂れが生じていないことが判り、溶け込みの状態及び溶接ビードＢの外観形状がいずれも良好であることが判る。
【００３２】
これに対して、比較例による立向き溶接では、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、溶接ビードＢｎｇの幅方向中央部に垂れが生じており、溶接ビードＢｎｇの外観形状が良好でないことが判る。
【００３３】
したがって、本発明の一実施形態のアーク溶接方法による立向き溶接によれば、溶接ビードＢの幅方向中央部に垂れのない、良好な外観形状の溶接ビードＢを得ることができることが実証できた。
【００３４】
本発明に係るアーク溶接方法の構成は、上記した実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であり、互いに対向する斜め開先面を有する開先は、例えば、Ｘ形開先やＵ形開先であってもよい。
【００３５】
また、本発明に係るアーク溶接方法は、上記したＭＩＧ溶接に採用し得るほか、ＭＡＧ溶接やＴＩＧ溶接にも採用し得る。
【００３６】
さらに、本発明に係るアーク溶接方法は、上記した立向きＶ形開先の溶接に用いることができるほか、入熱制御が必要な溶接、例えば、横向きＶ形開先の溶接にも用いることができる。
【符号の説明】
【００３７】
３    溶接トーチ
Ａ    溶接アーク
Ｘ    厚板部材（母材）
Ｘａ  立向きＶ形開先（開先）
Ｘｂ  斜め開先面
Ｘｃ  開先底面（対向する斜め開先面の間）
Ｘｗ  開先ルート幅
Ｗ    ウィービング幅
【図１】
2015174135.tif 000003
【図２】
2015174135.tif 000004
【図３】
2015174135.tif 000005