(57)【要約】【課題】鋼材同士の溶接部に形成される溶接ビードの近傍に発生する溶接歪を、溶接後における鋼材が目標溶接位置になるように確実に除去することを可能とするとともに、高い安全性を保持して施工可能とする溶接歪の除去方法を提供する。【解決手段】鋼材の溶接部に形成される溶接ビード近傍に発生する溶接歪の除去方法において、ＴＩＧ（タングステンイナートガス）溶接機を用い、前記鋼材の溶接による変形量の計測値を用いてＴＩＧ溶接機からのアークによる溶接ビードへの入熱量を設定し、該入熱量に基づきＴＩＧ溶接機の電極に付与する電流、電圧を含む加熱条件を設定し、ＴＩＧ溶接機からのアークで溶接ビードを加熱して鋼材の溶接部近傍の溶接歪を除去する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の溶接部に形成される溶接ビード近傍に発生する溶接歪の除去方法において、ＴＩＧ（タングステンイナートガス）溶接機を用い、該ＴＩＧ溶接機からのアークで前記溶接ビードを加熱して前記鋼材の溶接部近傍の溶接歪を除去することを特徴とする溶接歪の除去方法。
【請求項２】
前記鋼材の溶接による変形量を計測し、該変形量の計測値を用いて前記ＴＩＧ溶接機からのアークによる前記溶接ビードへの入熱量を設定し、該入熱量に基づき前記ＴＩＧ溶接機の電極に付与する電流、電圧を含む加熱条件を設定することを特徴とする請求項１記載の溶接歪の除去方法。
【請求項３】
前記ＴＩＧ溶接機を走行装置に支持して溶接ビードに沿って走行させ、前記入熱量に基づき該走行装置の走行速度を含む前記ＴＩＧ溶接機の移動条件を設定することを特徴とする請求項２記載の溶接歪の除去方法。
【請求項４】
前記溶接による変形量の計測値に基づき、前記入熱量を、前記アークによる前記溶接ビードの加熱後冷却して常温に戻ったとき前記鋼材が目標溶接位置になるように設定することを特徴とする請求項２記載の溶接歪の除去方法。
【請求項５】
前記ＴＩＧ溶接機は、先端部が曲面状または鈍角の円錐状に形成された電極を用いることを特徴とする請求項１記載の溶接歪の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶の船体溶接部等に適用され、互いに直角に溶接される２つの鋼材の隅肉溶接に伴う溶接ビード等の、鋼材同士の溶接部に形成される溶接ビードの近傍に発生する溶接歪の除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶の船体を溶接接合する際に、互いに直角に溶接される２つの鋼材の隅肉溶接ビード部の近傍に溶接歪が発生するのは避けられないが、かかる溶接歪を該溶接ビード部の強度低下を伴うことなくかつ溶接歪除去後の鋼材が目標溶接位置になるような手段で除去することが要求される。
従来、かかる溶接ビード部の溶接歪を除去する手段として、ガスバーナを用い、該ガスバーナからのアルゴンガス等の高温ガスにより溶接ビード部及びその近傍を加熱し、該溶接歪による鋼材の変形を修正する手段が多く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような、ガスバーナを用いて高温ガスにより溶接ビード部及びその近傍を加熱する手段にあっては、溶接歪の除去作業自体は簡単であるが、溶接ビード部及びその近傍をガス加熱するため、入熱量の調整が困難であり、また溶接歪の除去を作業者の経験等の人為的要素を加えて行うため、鋼材が目標溶接位置になるように溶接歪を確実に除去するのは実質的に不可能である。
また、かかる従来技術にあっては、ガスバーナからの高温ガスを用いるので、該高温ガスによる火災発生のおそれがあり、作業の安全性に課題がある、
等の問題点を有している。
【０００４】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、鋼材同士の溶接部に形成される溶接ビードの近傍に発生する溶接歪を、溶接後における鋼材が目標溶接位置になるように確実に除去することを可能とするとともに、高い安全性を保持して施工可能とする溶接歪の除去方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、鋼材の溶接部に形成される溶接ビード近傍に発生する溶接歪の除去方法において、ＴＩＧ（タングステンイナートガス）溶接機を用い、該ＴＩＧ溶接機からのアークで前記溶接ビードを加熱して前記鋼材の溶接部近傍の溶接歪を除去することを特徴とする溶接歪の除去方法を提案する。
【０００６】
請求項１において、具体的には請求項２のように、前記鋼材の溶接による変形量を計測し、該変形量の計測値を用いて前記ＴＩＧ溶接機からのアークによる前記溶接ビードへの入熱量を設定し、該入熱量に基づき前記ＴＩＧ溶接機の電極に付与する電流、電圧を含む加熱条件を設定する。
【０００７】
そして請求項２において好ましくは請求項３、４のように構成するのがよい。
即ち請求項３においては、前記ＴＩＧ溶接機を走行装置に支持して溶接ビードに沿って走行させ、前記入熱量に基づき該走行装置の走行速度を含む前記ＴＩＧ溶接機の移動条件を設定する。
また、請求項４においては、前記溶接による変形量の計測値に基づき、前記入熱量を、前記アークによる前記溶接ビードの加熱後冷却して常温に戻ったとき前記鋼材が目標溶接位置になるように設定する。
【０００８】
かかる発明によれば、ＴＩＧ溶接機の電流制御によりアークの強さを調整しながら溶接ビードを加熱するので、従来のガスバーナからの高温ガスによる加熱等に比べて加熱部への入熱量の調整が容易であり、溶接歪除去後における鋼材が目標溶接位置になるように溶接歪を確実に除去することが可能となる。
殊に請求項２ないし４のように構成すれば、鋼材の溶接による変形量の計測値を用いてＴＩＧ溶接機からのアークによる溶接ビードへの入熱量を設定し、該入熱量に基づきＴＩＧ溶接機の電極に付与する電流、電圧を含む加熱条件を設定し、さらに船舶のように溶接長さが長い溶接部においては、ＴＩＧ溶接機を支持する走行装置の走行速度を含むＴＩＧ溶接機の移動条件を前記入熱量に基づき設定するので、溶接長さの大小にかかわらず、鋼材の溶接部における溶接ビード近傍の溶接歪の除去量を定量的に設定できて、溶接歪除去後における鋼材を正確に目標溶接位置とすることができるとともに、溶接歪の除去作業を作業者の経験等の人為的要素を一切必要とすることなく、自動的にかつ連続して施工することが可能となる。
【０００９】
また、ＴＩＧ溶接機の電極からのアークで溶接ビードのみを局部的に加熱して溶接歪を除去するので、従来のガスバーナからの高温ガスによる溶接部の加熱等のように溶接部の周囲が高温雰囲気になることが回避でき、高い安全性を保持して溶接歪の除去作業を行うことができる。
【００１０】
従ってかかる発明によれば、鋼材同士の溶接部に形成される溶接ビードの近傍に発生する溶接歪を、自動的にかつ連続した工程で以って、溶接歪除去後における鋼材が目標溶接位置になるように確実に除去することができるとともに、高い安全性を保持して溶接歪の除去作業を施工できる。
【００１１】
さらに請求項１において、請求項５のように、前記ＴＩＧ溶接機は先端部が曲面状または鈍角の円錐状に形成された電極を用いるのがよい。
このように構成すれば、溶接ビードを電極で傷つけることなく、アーク角を広げて溶接ビードを全体的に加熱することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１３】
図１は本発明の実施例にかかる鋼材の隅肉溶接に伴う溶接ビード近傍における溶接歪の除去作業手順を示すフロー図、図２は鋼材の隅肉溶接部における溶接歪除去方法の説明図である。図３（Ａ）は溶接歪除去用ＴＩＧ溶接機の電極先端部近傍を示す要部断面図、（Ｂ）は電極の形状例を示す要部側面図である。図４は船体溶接部におけるＴＩＧ溶接機及び走行装置を用いた溶接歪の除去装置の構造図、図５は鋼材の傾斜角と入熱量との関係を示す線図である。
【００１４】
船体溶接部における溶接歪の除去装置の構造を示す図４において、かかる溶接部は、水平な鋼板１上に垂直な鋼板２を連続隅肉溶接して構成される。３は隅肉溶接部の溶接ビードである。１０はＴＩＧ溶接機で、前記水平な鋼板１上を溶接ビード３に沿って走行する走行装置４に支持具５を介して支持され、該走行装置４により任意の方向にかつ任意の速度で移動可能となっている。
【００１５】
次に、かかるＴＩＧ溶接機１０を用いた船体溶接部における溶接歪の除去方法について説明する。
前記船体の隅肉溶接部を示す図２において、前記水平な鋼板１上に連続隅肉溶接された垂直な鋼板２は、溶接歪によって、図中二点鎖線で示す直角位置（θ＝９０°）に対して傾斜角θにて傾斜した形態となっている。
即ち、２つの鋼板１、２を溶接する際には、溶接熱によってＳ１だけ伸び、常温まで冷却されることにより前記伸び量Ｓ１よりも大きい縮み量Ｓ２収縮する。
前記水平な鋼板１上に垂直な鋼板２を連続隅肉溶接する場合には、前記垂直な鋼板２は、かかる縮み量Ｓ２と伸び量Ｓ１との差（Ｓ２−Ｓ１）に相当する傾斜角θにて傾斜した形態となる。３は隅肉溶接の溶接ビードである。
１１はＴＩＧ溶接機１０の電極で、前記水平な鋼板１の上面に対して角度αだけ傾斜し、かつ前記溶接ビード３の表面と隙間δを保持するように取り付けられている。
【００１６】
かかるＴＩＧ溶接機１０により、垂直な鋼板２が傾斜角θにて傾斜した隅肉溶接部の溶接歪を除去するにあたっては、図１に示すように、先ず前記垂直な鋼板２の傾斜角θを公知の角度計測装置等を用いて計測する（図１のステップ（１））。
次いで、前記傾斜角θの計測値を用いてＴＩＧ溶接機１０の電極１１からのアーク１４（図３参照）により溶接ビード３を加熱するに要する入熱量Ｑを算出する。
ここで、図５に傾斜角θ―入熱量Ｑの関係線図の１例が示されているように、前記傾斜角θと該入熱量Ｑとの関係が予め実験、シミュレーション等によって設定されている。かかる関係線図から前記傾斜角θの計測値に対応する入熱量Ｑの設定値を求める（ステップ（２））。
【００１７】
次いで、前記入熱量Ｑの設定値に基づき、ＴＩＧ溶接機１０の電極１１に印加する電圧Ｖ及び電流Ｉを、当該ＴＩＧ溶接機１０の特性値から求めて設定する（ステップ（３））。
次いで、ＴＩＧ溶接機１０の制御盤（図示省略）に前記電圧Ｖ及び電流Ｉ、
予め設定する前記電極１１の水平な鋼板１の上面に対する傾斜角α及び該電極１１と溶接ビード３の表面との隙間δ等の溶接条件をインプットするとともに、前記走行装置４の制御盤（図示省略）に該走行装置４の走行速度Ｕ等の走行条件をインプットする（ステップ（４））。
【００１８】
そして、前記溶接条件及び走行装置４の走行条件の設定が完了したら、該走行装置４を前記走行条件で走行させながら、前記ＴＩＧ溶接機１０によって前記溶接条件で以って溶接ビード３の表面を加熱する。
図３（Ａ）はかかる溶接ビード３の表面の加熱状況を示し、図において、ＴＩＧ溶接機１０の電極１１を前記傾斜角α及び隙間δに設定し、該電極１１から前記のようにして設定された電圧Ｖ及び電流Ｉに対応するアーク１４を溶接ビード３に放出するとともに、電極１１の外周と保護筒１、２の内周との間の通路１３からアルゴンガス、炭酸ガス等のガス１５を噴出させて溶接ビード３の表面を加熱する（ステップ（５））。
かかる溶接ビード３の加熱により、前記溶接歪によって傾斜角θにて傾斜した形態となっている垂直な鋼板２が、図２の二点鎖線で示す直角位置（θ＝９０°）即ち目標溶接位置に戻される。
【００１９】
かかる実施例によれば、ＴＩＧ溶接機１０の電流制御によりアーク１４の強さを調整しながら溶接ビード３を加熱するので、加熱部への入熱量Ｑの調整が容易であり、溶接歪除去後の鋼板１、２が目標溶接位置になるように溶接歪を確実に除去することが可能となる。
即ち、鋼板１、２の溶接による傾斜角θの計測値を用いてＴＩＧ溶接機１０からのアーク１４による溶接ビード３への入熱量Ｑを設定し、該入熱量Ｑに基づきＴＩＧ溶接機１０の電極１１に付与する電流Ｉ、電圧Ｖを含む溶接条件（加熱条件）を設定し、さらに船舶のように溶接長さが長い溶接部においては、ＴＩＧ溶接機１０を支持する走行装置４の走行速度Ｕを含む該ＴＩＧ溶接機１０の移動条件を前記入熱量Ｑに基づき設定するので、溶接長さの大小にかかわらず、鋼板１、２の溶接部における溶接ビード３近傍の溶接歪の除去量を定量的に正確に設定できる。また、該溶接歪の除去作業を作業者の経験等の人為的要素を一切必要とすることなく、自動的にかつ連続して施工することが可能となる。
【００２０】
次に、図３（Ｂ）は、前記電極１１における先端部１１ａ形状の３つの例を示している。図において、（Ｂ１）は先端部１１ａが鋭角に尖った電極１１であり、この場合は尖った電極先端部１１ａで溶接ビード３を傷つけるおそれがあり、またアーク角を広くできないので好ましくない。
（Ｂ２）は先端部１１ａが半径Ｒの丸みを有する曲面状の電極１１、（Ｂ３）は先端部１１ａが鈍角（β＞９０°）の円錐状に形成された電極１１である。前記先端部１１ａが曲面状の電極及び鈍角の円錐状に形成された電極は、溶接ビード３を電極先端部１１ａで傷つけることなく、アーク１４の角度を広げて溶接ビード３を全体的に加熱することができ、好ましい構造である。
【００２１】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、ＴＩＧ溶接機における溶接ビードへの入熱量の設定値に基づく電流制御によりアークの強さを調整しながら溶接ビードを加熱するので、従来のガスバーナからの高温ガスによる加熱等に比べて加熱部への入熱量の調整が容易であり、溶接歪除去後における鋼材が目標溶接位置になるように溶接歪を確実に除去することが可能となる。
また、船舶のように溶接長さが長い溶接部においては、ＴＩＧ溶接機を支持する走行装置の移動条件を前記入熱量に基づき設定するので、溶接長さの大小にかかわらず、鋼材の溶接部における溶接ビード近傍の溶接歪の除去量を定量的に正確に設定できる。
これにより、溶接歪の除去作業を作業者の経験等の人為的要素を一切必要とすることなく、自動的にかつ連続して施工することが可能となる。
また、ＴＩＧ溶接機の電極からのアークで溶接ビードのみを局部的に加熱して溶接歪を除去するので、溶接部の周囲が高温雰囲気になることが回避でき、高い安全性を保持して溶接歪の除去作業を行うことができる。
【００２２】
従って本発明によれば、鋼材同士の溶接部に形成される溶接ビードの近傍に発生する溶接歪を、自動的にかつ連続した工程で以って、溶接歪除去後における鋼材が目標溶接位置になるように確実に除去することができるとともに、高い安全性を保持して溶接歪の除去作業を施工できる。
さらに請求項５のように構成すれば、溶接ビードを電極で傷つけることなく、アーク角を広げて溶接ビードを全体的に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる鋼材の隅肉溶接に伴う溶接ビード近傍における溶接歪の除去作業手順を示すフロー図である。
【図２】鋼材の隅肉溶接部における溶接歪除去方法の説明図である。
【図３】（Ａ）は溶接歪除去用ＴＩＧ溶接機の電極先端部近傍を示す要部断面図、（Ｂ）は電極の形状例を示す要部側面図である。
【図４】船体溶接部におけるＴＩＧ溶接機及び走行装置を用いた溶接歪の除去装置の構造図である。
【図５】鋼材の傾斜角と入熱量との関係を示す線図である。
【符号の説明】
１　水平な鋼板
２　垂直な鋼板
３　溶接ビード
４　走行装置
１０　ＴＩＧ溶接機
１１　電極
１、２　保護筒
１３　通路
１４　アーク
【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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