(57)【要約】【課題】溶接部の疲労強度を確実に向上できる溶接装置を提供する。【解決手段】溶接装置１０にＭＡＧ溶接トーチ１２とプラズマ溶接トーチ１４を並んで配置させた。ＭＡＧ溶接トーチ１２は矢印Ａ方向に移動しながら、板状の第１被溶接金属１８と板状の第２被溶接金属２０の接合部２２に溶接ビードを形成してこれら２枚の被溶接金属１８，２０を接合させる。また、プラズマ溶接トーチ１４は、ＭＡＧ溶接トーチ１２と共に矢印Ａ方向に移動しながら、溶接ビードの止端部（溶接ビードの表面と第１被溶接金属１８の表面との境界及びその周辺部分）を溶融する。【選択図】　　　図１
2004130346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状の第１被溶接金属と所定形状の第２被溶接金属とを接合する溶接方法において、
前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成し、
該溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融することを特徴とする溶接方法。
【請求項２】
前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成する際に、
ＡｒガスとＣＯ２ガスの混合ガスをシールドガスとして用いるＭＡＧ溶接、ＣＯ２ガス１００％のガスをシールドガスとして用いるＣＯ２溶接、及び不活性ガスをシールドガスとして用いるＭＩＧ溶接のうちのいずれかの溶接によって前記溶接ビードを形成することを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
【請求項３】
溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融する際に、
アルゴンガス、ヘリウムガス、若しくはこれらの混合ガスを用いると共にタングステン電極を用いるＴＩＧ溶接、及びプラズマアークを用いるプラズマ溶接のいずれかの溶接によって前記境界及びその周辺部分を溶融することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接方法。
【請求項４】
前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、
この溶融されて凝固した部分の表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角が、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角よりも大きくなるように、前記境界及びその周辺部分を溶融することを特徴とする請求項１，２，又は３に記載の溶接方法。
【請求項５】
前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、
前記境界及びその周辺部分のうち予め定めた部分のみを溶融することを特徴とする請求項１から４までのうちのいずれか一項に記載の溶接方法。
【請求項６】
前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、
この溶融されて凝固した部分の表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角が１４５°以上１８０°未満の範囲内の角度になるように、前記境界及びその周辺部分を溶融することを特徴とする請求項１から５までのうちのいずれか一項に記載の溶接方法。
【請求項７】
前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成するためのビード用溶接トーチと、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融するための溶融用溶接トーチとを並べて配置しておき、
前記ビード用溶接トーチを用いて、前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成し、この溶接ビードが冷却しないうちに、
前記溶融用溶接トーチを用いて、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融することを特徴とする請求項１から６までのうちのいずれか一項に記載の溶接方法。
【請求項８】
所定形状の第１被溶接金属と所定形状の第２被溶接金属とを接合する溶接装置において、
前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成するためのビード用溶接トーチと、
前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融するための溶融用溶接トーチとを備え、
これらビード用溶接トーチと溶融用溶接トーチとは並べて配置されたものであることを特徴とする溶接装置。
【請求項９】
前記ビード用溶接トーチと前記溶融用溶接トーチは、
前記ビード用溶接トーチの中心から前記溶融用溶接トーチの中心までの極間距離、及び、これら２つのトーチそれぞれと前記第１被溶接金属の表面に垂直な垂直線との成すトーチ角度双方が変更されるものであることを特徴とする請求項８に記載の溶接装置。
【請求項１０】
前記ビード用溶接トーチと前記溶融用溶接トーチは、
前記極間距離が３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内の距離になるように配置されたものであることを特徴とする請求項８又は９に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定形状の第１被溶接金属と所定形状の第２被溶接金属とを接合する溶接方法及び溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属同士を互いに接合する溶接が広く使用されている。このような溶接では、通常、金属同士が接合される部分に溶接ビードを形成することにより、金属同士が互いに接合される。溶接ビードの表面と金属の表面との境界には応力が集中し易いので、溶接部（溶接ビードと金属表面との境界やその周辺部分）の疲労強度が低下することがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の溶接部にジェットタガネを当ててピーニング効果を生じさせることにより残留応力を発生させ、これにより、溶接部の疲労強度を向上させることがある。
【０００４】
しかし、ジェットタガネを目的の部分に正確に当てることは困難なので、溶接部の広い範囲にわたってジェットタガネを当てる必要がある。このため、ジェットタガネを用いたときは処理速度が遅くなり、作業時間が長くなる。また、ジェットタガネが当たる位置が不正確になることに起因して、溶接部の疲労強度にばらつきが生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、溶接部の疲労強度を確実に向上できる溶接方法及び溶接装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の溶接方法は、所定形状の第１被溶接金属と所定形状の第２被溶接金属とを接合する溶接方法において、
（１）前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成し、
（２）該溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融することを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、
（３）前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成する際に、
（４−１）ＡｒガスとＣＯ２ガスの混合ガスをシールドガスとして用いるＭＡＧ溶接、
（４−２）ＣＯ２ガス１００％のガスをシールドガスとして用いるＣＯ２溶接、及び
（４−３）不活性ガスをシールドガスとして用いるＭＩＧ溶接
のうちのいずれかの溶接によって前記溶接ビードを形成してもよい。
【０００８】
また、
（５）溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融する際に、
（６−１）　アルゴンガス、ヘリウムガス、若しくはこれらの混合ガスを用いると共にタングステン電極を用いるＴＩＧ溶接、及び
（６−２）プラズマアークを用いるプラズマ溶接
のいずれかの溶接によって前記境界及びその周辺部分を溶融してもよい。
【０００９】
さらに、
（７）前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、この溶融されて凝固した部分の表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角が、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角よりも大きくなるように、前記境界及びその周辺部分を溶融することが好ましい。
【００１０】
さらにまた、
（８）前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、
（９）前記境界及びその周辺部分のうち予め定めた部分のみを溶融してもよい。
【００１１】
さらにまた、
（１０）前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、
（１１）この溶融されて凝固した部分の表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角が１４５°以上１８０°未満の範囲内の角度になるように、前記境界及びその周辺部分を溶融することが好ましい。
【００１２】
さらにまた、
（１２）前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成するためのビード用溶接トーチと、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融するための溶融用溶接トーチとを並べて配置しておき、
（１３）前記ビード用溶接トーチを用いて、前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成し、この溶接ビードが冷却しないうちに、前記溶融用溶接トーチを用いて、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融してもよい。
【００１３】
また、上記目的を達成するための本発明の溶接装置は、所定形状の第１被溶接金属と所定形状の第２被溶接金属とを接合する溶接装置において、
（１４）前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成するためのビード用溶接トーチと、
（１５）前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融するための溶融用溶接トーチとを備え、
（１６）これらビード用溶接トーチと溶融用溶接トーチとは並べて配置されたものであることを特徴とするものである。
【００１４】
ここで、
（１７）前記ビード用溶接トーチと前記溶融用溶接トーチは、前記ビード用溶接トーチの中心から前記溶融用溶接トーチの中心までの極間距離、及び、これら２つのトーチそれぞれと前記第１被溶接金属の表面に垂直な垂直線との成すトーチ角度双方が変更されるものであってもよい。
【００１５】
また、
（１８）前記ビード用溶接トーチと前記溶融用溶接トーチは、前記極間距離が３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内の距離になるように配置されたものであることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１と図２を参照して、本発明の溶接装置の一実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、溶接装置の一実施形態の構造を示す斜視図である。図２は、図１の溶接装置を矢印Ａ方向から見た側面図である。
【００１９】
溶接装置１０には、円筒状のＭＡＧ溶接トーチ１２（本発明にいうビード用溶接トーチの一例である）と円筒状のプラズマ溶接トーチ１４（本発明にいう溶融用溶接トーチの一例である）とが並んで配置されている。２つのトーチ１２，１４は、多関節ロボット（図示せず）のエンドフランジ部１６に、下記の複数の固定部材を介して固定されている。従って、エンドフランジ部１６が矢印Ａ方向に移動するに伴って、２つのトーチ１２，１４も矢印Ａ方向に同時に移動する。
【００２０】
ＭＡＧ溶接トーチ１２は、矢印Ａ方向に移動しながら、板状の第１被溶接金属１８と板状の第２被溶接金属２０の接合部２２に溶接ビードを形成してこれら２枚の被溶接金属１８，２０を接合させるためのものである。また、プラズマ溶接トーチ１４は、ＭＡＧ溶接トーチ１２と共に矢印Ａ方向に移動しながら、後述するように溶接ビードの止端部（溶接ビードの表面と第１被溶接金属１８の表面との境界及びその周辺部分）を溶融するためのものである。２枚の被溶接金属１８，２０としては、ＳＳ材、Ｓ４３Ｃ、高張力鋼等が挙げられる。
【００２１】
エンドフランジ部１６の先端部には、板状の第１固定部材２４が固定されている。この第１固定部材２４は、矢印Ａ方向に直交する方向（矢印Ｂ方向）に延びている。第１固定部材２４の先端部には、ＭＡＧ溶接トーチ１２を固定するためのＭＡＧトーチ固定部材２６が取り付けられている。このＭＡＧトーチ固定部材２６はボルトやナットによって第１固定部材２４の先端部に取り付けられており、これらボルトやナットを適宜に調整することにより、ＭＡＧトーチ固定部材２６が取り付けられた位置を調整できる。この調整によって、ＭＡＧ溶接トーチ１２は、ＭＡＧトーチ固定部材２６を中心にして矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向に回動できる。従って、ＭＡＧトーチ固定部材２６を中心にして矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向に回動させることにより、ＭＡＧ溶接トーチ１２と、第１被溶接金属１８の表面に垂直な垂直線との成すトーチ角度θ１（図３参照）を変更できる
【００２２】
第１固定部材２４の長手方向中央部には、矢印Ｂ方向に延びる長孔２４ａが形成されている。この長孔２４ａの近傍には、第１固定部材２４に直交して延びるプラズマトーチ固定板２８が移動自在に固定されている。プラズマトーチ固定板２８は短いものであり、ボルトとナットによって第１固定部材２４の長手方向中央部に固定されている。ボルトとナットを緩めて長孔２４ａでの位置を調整することにより、プラズマトーチ固定板２８を長孔２４ａにおける矢印Ｂ方向の適宜の位置に固定できる。
【００２３】
プラズマトーチ固定板２８の先端部（長孔２４ａとは反対側の部分）には、矢印Ｃ方向に回動する回動固定板３０が調節ねじ３０ａによって固定されている。調節ねじ３０ａを緩めて回動固定板３０を適宜の位置まで回動させて調節ねじ３０ａを締めることにより、回動固定板３０を適宜の位置に固定できる。回動固定板３０を矢印Ｃ方向に回動させることにより、プラズマ溶接トーチ１４と、第１被溶接金属１８の表面に垂直な垂直線との成すトーチ角度θ２（図５参照）を変更できる。また、回動固定板３０を矢印Ｃ方向に回動させることにより、接合部２２に対するプラズマ溶接トーチ１４の位置も調整できる。
【００２４】
回動固定板３０の先端部（調節ねじ３０ａとは反対側の部分）には、プラズマ溶接トーチ１４を矢印Ａ方向に適宜に移動させるためのプラズマトーチ移動用板３２が固定されている。プラズマトーチ移動用板３２は矢印Ａ方向に平行に延びる板状のものであり、その幅方向（短手方向）の上下部分それぞれには、矢印Ａ方向に延びる長孔３２ａ，３２ａが形成されている。
【００２５】
プラズマトーチ移動用板３２には、プラズマ溶接トーチ１４が固定されたプラズマトーチ固定部材３４が矢印Ａ方向に移動自在に固定されている。プラズマトーチ固定部材３４は、長孔３２ａを貫通したボルト３４ａとナットによってプラズマトーチ移動用板３２に固定されている。ボルトとナットを緩めて長孔３２ａでの位置を調整することにより、プラズマトーチ固定部材３４を長孔３２ａにおける矢印Ａ方向の適宜の位置に固定できる。従って、プラズマトーチ固定部材３４を矢印Ａ方向若しくはその反対方向に移動させることにより、ＭＡＧ溶接トーチ１２の中心１２ａからプラズマ溶接トーチ１４の中心１４ａまでの距離（極間距離）Ｌを調整できる。
【００２６】
ＭＡＧ溶接トーチ１２とプラズマ溶接トーチ１４は、上記の極間距離が３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内の距離になるように配置されている。この理由は、極間距離が３０ｍｍ未満のときは、ＭＡＧ溶接トーチ１２及びプラズマ溶接トーチ１４双方によって形成される磁場が互いに干渉してアークが不安定となり、一方、極間距離が１５０ｍｍを超えたときは、ＭＡＧ溶接トーチ１２によって形成された溶接ビードが完全に冷却した後に、この溶接ビードの止端部（溶接ビードと第１被溶接金属１８の表面との境界及びその周辺部分）を溶融することとなり、しかも、溶接装置が大型化する、からである。即ち、極間距離が１５０ｍｍを超えたときは、溶接ビードの止端部を溶融する前に溶接ビードが冷却されるおそれがある、からである。
【００２７】
プラズマトーチ固定部材３４は、２つの「く」の字状の板３５，３５が互いに向き合って構成されている。２枚の板３５，３５はボルトやナットで互いに固定されている。このボルトやナットを緩めることによりプラズマ溶接トーチ１４を矢印Ｄ方向に移動でき、適宜の位置でボルトやナットを締めることにより、プラズマ溶接トーチ１４を矢印Ｄ方向の適宜の位置に固定できる。従って、プラズマ溶接トーチ１４を接合部２２に近づけたり、接合部２２から遠ざけたりできる。
【００２８】
上記した第１固定部材２４、ＭＡＧトーチ固定部材２６、プラズマトーチ固定板２８、回動固定板３０、プラズマトーチ移動用板３２、プラズマトーチ固定部材３４は、アルミニウム合金又は鋼から作製されている。また、ここでいうＭＡＧ溶接トーチ１２とは、ＡｒガスとＣＯ２ガスの混合ガスをシールドガスとして用いるＭＡＧ溶接用のトーチをいう。ＭＡＧ溶接トーチ１２に代えて、ＣＯ２ガス１００％のガスをシールドガスとして用いるＣＯ２溶接用のトーチを用いてもよい。さらに、不活性ガスをシールドガスとして用いるＭＩＧ溶接のトーチを用いてもよい。上記した接合部２２に溶接ビードを形成できるトーチならばよい。
【００２９】
また、プラズマ溶接トーチ１４とは、プラズマアークを用いるプラズマ溶接用のトーチをいう。また、プラズマ溶接トーチ１４に代えて、アルゴンガス、ヘリウムガス、若しくはこれらの混合ガスを用いると共にタングステン電極を用いるＴＩＧ溶接用のトーチを用いてもよい。
【００３０】
上記した溶接装置１０を使用した溶接方法を、図３から図７までを参照して説明する。
【００３１】
図３は、ＭＡＧ溶接トーチで溶接ビードを形成している状態を示す模式図である。図４は、溶接ビードが形成された接合部を模式的に示す斜視図である。図５は、プラズマ溶接トーチで溶接ビードの止端部を溶融している状態を示す模式図である。図６は、溶接ビードの止端部が溶融されて凝固した状態を模式的に示す斜視図である。図７（ａ）は、図４のＥ―Ｅ断面図のうち溶接ビードとその近傍を示すものであり、（ｂ）は、図６のＦ―Ｆ断面図のうち溶接ビードとその近傍を示すものである。これらの図では、図１と図２に示された構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。また、図１と図２では、第２被溶接金属２０を第１被溶接金属１８に重ねるようにしてこれらを接合した例を示したが、図３から図７までには、第２被溶接金属２１を第１被溶接金属１８の表面に立ててこれらを接合した例を示す。
【００３２】
溶接装置１０（図１参照）では、ＭＡＧ溶接トーチ１２とプラズマ溶接トーチ１４が並んで配置されている。ＭＡＧ溶接トーチ１２とプラズマ溶接トーチ１４の極間距離Ｌは、上述したように、３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内の距離である。また、ＭＡＧ溶接トーチ１２のトーチ角度θ１は、図３に示すように、３０°以上６０°以下の範囲内の角度である。プラズマ溶接トーチ１４のトーチ角度θ２は、図５に示すように、１５°以上３０°以下の範囲内の角度である。ここでは、極間距離Ｌを例えば５０ｍｍに保ったまま、矢印Ａ方向の上流から下流に向けて（図３と図５の紙面では、紙の裏から表に向かう方向に）順次に接合部２２を溶接する。
【００３３】
この溶接に際しては、ＭＡＧ溶接トーチ１２を先行させて接合部２２に溶接ビード４０を形成しながら、ＭＡＧ溶接トーチ１２の後にプラズマ溶接トーチ１４を追従させて溶接ビード４０の止端部４２を溶融する。
【００３４】
ＭＡＧ溶接トーチ１２によって形成される溶接ビード４０によって第１被溶接金属１８と第２被溶接金属２１が接合される。図７（ａ）に示す溶接ビード４０の２つの脚長Ｌ１，Ｌ２、のど厚Ｔは、第１被溶接金属１８と第２被溶接金属２１を接合するために必要充分な長さと厚さである。
【００３５】
接合部２２に溶接ビード４０のみを形成した状態におけるフランク角について説明する。ここでいうフランク角とは、溶接ビード４０の表面４０ａと第１被溶接金属１８の表面１８ａとの成す角θ３をいう。このフランク角θ３が小さい角度（例えば９０°程度の角度）の場合、溶接ビード４０の止端部４２に応力が集中して溶接部の疲労強度が低下する。
【００３６】
このような疲労強度の低下を防止するために、プラズマ溶接トーチ１４を用いて溶接ビード４０の止端部４２を溶融する。この溶融された部分は凝固する。この結果、止端部４２には、図６や図７（ｂ）に示すように、プラズマ溶融部４４が形成される。このプラズマ溶融部４４は、プラズマ溶接トーチ１４を用いて止端部４２を溶融し、この溶融された部分が凝固することにより形成される。
【００３７】
プラズマ溶融部４４におけるフランク角θ４について説明する。ここでいうフランク角とは、図７（ｂ）に示すように、プラズマ溶融部４４の表面４４ａと第１被溶接金属１８の表面１８ａとの成す角θ４をいう。このフランク角θ４は、プラズマ溶接トーチ１４を用いて止端部４２を溶融することにより、１４５°以上１８０°未満の角度になる。即ち、フランク角θ４がフランク角θ３よりも大きくなるようにプラズマ溶融部４４が形成される。このため、プラズマ溶融部４４と第１被溶接金属１８の表面１８ａとの境界に応力が集中しにくいので、溶接部の疲労強度を向上できる。
【００３８】
また、上述したように、極間距離Ｌは、３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内の距離であるので、溶接ビード４０が冷却しないうちに止端部４２が溶融されることとなる。従って、止端部４２が溶融される際は、溶接ビード４０が形成されたときの熱影響部は比較的高温の状態にある。このため、上記の溶融された部分が冷却するときの速度（冷却速度）は遅くなって急冷されることはない。従って、上記の熱影響部には硬化組織を生じない。この結果、溶接部周辺に割れが発生しないので、第１被溶接金属が炭素当量の高い鋼種であっても割れを発生させずにその疲労強度を向上できる。なお、図６に示すように、溶接ビード４０の止端部４２うちその長手方向両端部にはプラズマ溶融部４４を形成していない。プラズマ溶融部４４は応力が集中し易い部分のみに形成してもよい。従って、溶接ビード４０の止端部４２に所定間隔ごとにプラズマ溶融部４４を形成してもよい。勿論、溶接ビード４０の止端部４２の全てにプラズマ溶融部４４を形成してもよい。プラズマ溶融部４４を形成するか否かは、溶接装置１０（図１参照）の制御器（図示せず）によってプラズマ溶接トーチ１４を適宜に制御することにより決定できる。
【００３９】
ここで、溶接ビード４０を形成する際の溶接条件の一例を表１に示す。表１では、ＭＡＧ溶接トーチ１２に代えて、ＣＯ２ガス１００％のガスをシールドガスとして用いるＣＯ２溶接用のトーチを用いた例を示す。
【表１】
2004130346.tif 000003
【００４０】
表１に示したものは一例であり、第１被溶接金属１８や第２被溶接金属２１の材質や形状に応じて適宜に溶接条件が決定される。
【００４１】
溶接ビード４０の止端部４２にプラズマ溶融部４４を形成する際の溶接条件の一例を表２に示す。表２では、表１に示す溶接条件で溶接ビード４０を形成した場合と、ＭＡＧ溶接トーチ１２を用いて溶接ビード４０を形成した場合の２通りについて、プラズマ溶融部４４を形成する際の溶接条件が示されている。
【表２】
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【００４２】
表２に示すように、表１に示す溶接条件で溶接ビード４０を形成しても、ＭＡＧ溶接トーチ１２を用いて溶接ビード４０を形成しても、止端部４２を溶融する溶接条件はほぼ同じである。
【００４３】
図８を参照して、溶接される被溶接金属の他の形状を説明する。
【００４４】
図８は、パイプ状の第１被溶接金属にリング状の第２被溶接金属を接合したときの接合部を模式的に示す斜視図である。
【００４５】
上記の例では、２枚の板状の被溶接金属を互いに接合する場合を挙げたが、図８に示すように、パイプ状の第１被溶接金属５０にリング状の第２被溶接金属５２を接合する場合でも本発明の溶接方法を適用できる。この例のようにリング状の溶接ビード５４を形成する場合は、図１に示す溶接装置１０のＭＡＧ溶接トーチ１２とプラズマ溶接トーチ１４の位置関係を適宜に調整する。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の溶接方法では、溶接ビードを形成した際にこの溶接ビードの表面と第１被溶接金属の表面との成す角（フランク角）が小さい角度（例えば９０°前後の角度）であっても、溶接ビードと第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融することによって、この溶融されて凝固した部分（再溶融部分）の表面と第１被溶接金属の表面との成す角（フランク角）が大きな角度（例えば１４５°を超える角度）となる。このため、再溶融部分と第１被溶接金属の表面との境界における応力集中を緩和できるので、溶接部の疲労強度を確実に向上できる。
【００４７】
ここで、前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成する際に、ＡｒガスとＣＯ２ガスの混合ガスをシールドガスとして用いるＭＡＧ溶接、ＣＯ２ガス１００％のガスをシールドガスとして用いるＣＯ２溶接、及び不活性ガスをシールドガスとして用いるＭＩＧ溶接のうちのいずれかの溶接によって前記溶接ビードを形成する場合は、溶接ビードを比較的容易に形成できる。
【００４８】
また、溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融する際に、アルゴンガス、ヘリウムガス、若しくはこれらの混合ガスを用いると共にタングステン電極を用いるＴＩＧ溶接、及びプラズマアークを用いるプラズマ溶接のいずれかの溶接によって前記境界及びその周辺部分を溶融する場合は、上記の境界及びその周辺部分を比較的容易に溶融できる。
【００４９】
さらに、前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、この溶融されて凝固した部分の表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角が、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角よりも大きくなるように、前記境界及びその周辺部分を溶融する場合は、溶接部の疲労強度をいっそう確実に向上できる。
【００５０】
さらにまた、前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、前記境界及びその周辺部分のうち予め定めた部分のみを溶融する場合は、応力集中の発生し易い部分を予め定めた部分とすることにより、少ない作業数で溶接部の疲労強度を確実に向上できる。
【００５１】
さらにまた、前記境界及びその周辺部分を溶融する際に、この溶融されて凝固した部分の表面と前記第１被溶接金属の表面との成すフランク角が１４５°以上１８０°未満の範囲内の角度になるように、前記境界及びその周辺部分を溶融する場合は、上記の境界に作用した応力をいっそう緩和できるので、疲労強度をいっそう向上できる。
【００５２】
さらにまた、前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成するためのビード用溶接トーチと、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融するための溶融用溶接トーチとを並べて配置しておき、前記ビード用溶接トーチを用いて、前記第１被溶接金属と前記第２被溶接金属とが接合される部分に溶接ビードを形成し、この溶接ビードが冷却しないうちに、前記溶融用溶接トーチを用いて、前記溶接ビードの表面と前記第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融する場合は、溶接ビードが冷却しないうちに上記の境界及びその周辺部分を溶融するので、この溶融の際は、溶接ビードが形成されたときの熱影響部は比較的高温の状態にある。このため、上記の溶融された部分が冷却するときの速度（冷却速度）は遅くなって急冷されることはない。従って、上記の熱影響部には硬化組織を生じない。この結果、溶接部周辺に割れが発生しないので、第１被溶接金属が炭素当量の高い鋼種であっても割れを発生させずにその疲労強度を向上できる。
【００５３】
また、本発明の溶接装置では、ビード用溶接トーチを用いて溶接ビードを形成した際にこの溶接ビードの表面と第１被溶接金属の表面との成す角（フランク角）が小さい角度（例えば９０°前後の角度）であっても、溶融用溶接トーチを用いて溶接ビードと第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融することによって、この溶融されて凝固した部分（再溶融部分）の表面と第１被溶接金属の表面との成す角（フランク角）が大きな角度（例えば１４５°を超える角度）となる。このため、再溶融部分と第１被溶接金属の表面との境界における応力集中を緩和できるので、溶接部の疲労強度を確実に向上できる。また、ビード用溶接トーチと溶融用溶接トーチが並べて配置されているので、溶接ビードが冷却しないうちに上記の境界及びその周辺部分を溶融できる。従って、この溶融の際は、溶接ビードが形成されたときの熱影響部は比較的高温の状態にある。このため、上記の溶融された部分が冷却するときの速度（冷却速度）は遅くなって急冷されることはない。従って、上記の熱影響部には硬化組織を生じない。この結果、溶接部周辺に割れが発生しないので、第１被溶接金属が炭素当量の高い鋼種であっても割れを発生させずにその疲労強度を向上できる。
【００５４】
ここで、前記ビード用溶接トーチと前記溶融用溶接トーチは、前記ビード用溶接トーチの中心から前記溶融用溶接トーチの中心までの極間距離、及び、これら２つのトーチそれぞれと前記第１被溶接金属の表面に垂直な垂直線との成すトーチ角度双方が変更されるものである場合は、種々の溶接に対応できる。
【００５５】
さらに、前記ビード用溶接トーチと前記溶融用溶接トーチは、前記極間距離が３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内の距離になるように配置されたものである場合は、適切な溶接ができる。この理由は、極間距離が３０ｍｍ未満のときは、互いの磁場が干渉してアークが不安定となり、一方、極間距離が１５０ｍｍを超えたときは、溶接ビードと第１被溶接金属の表面との境界及びその周辺部分を溶融する前に溶接ビードが冷却されるおそれがあり、しかも、溶接装置が大型化するからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接装置の一例の構造を示す斜視図である。
【図２】図１の溶接装置を矢印Ａ方向から見た側面図である。
【図３】ＭＡＧ溶接トーチで溶接ビードを形成している状態を示す模式図である。
【図４】溶接ビードが形成された接合部を模式的に示す斜視図である。
【図５】プラズマ溶接トーチで溶接ビードの止端部を溶融している状態を示す模式図である。
【図６】溶接ビードの止端部が溶融されて凝固した状態を模式的に示す斜視図である。
【図７】（ａ）は、図４のＥ―Ｅ断面図のうち溶接ビードとその近傍を示すものであり、（ｂ）は、図５のＦ―Ｆ断面図のうち溶接ビードとその近傍を示すものである。
【図８】パイプ状の第１被溶接金属にリング状の第２被溶接金属を接合したときの接合部を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１０　溶接装置
１２　ＭＡＧ溶接トーチ
１４　プラズマ溶接トーチ
１８，５０　第１被溶接金属
２０，２１，５２　第２被溶接金属
２２　接合部
４０　溶接ビード
４２　止端部
４４　プラズマ溶融部
【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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