(57)【要約】【課題】スパッタの少ないマグパルス溶接方法で、１０ｍｍ以上の脚長を得る多層溶接方法を提供する。【解決手段】２電極溶接トーチと１電極溶接トーチとにより溶接する多層溶接方法であって、１電極溶接トーチを２電極溶接トーチから予め定めた距離だけ溶接方向に対して後方に設けてこれらのトーチを同時に走行させ、２電極溶接トーチで溶接することによって溶接ビードによる層を形成しながら、この層と異なる層を１電極溶接トーチで溶接することによって形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第１ワイヤ及び第２ワイヤを略溶接方向の前後に設けて送給し、これらのワイヤと被溶接物との間に溶接電流を通電してアークを発生させる２電極溶接トーチと、第３ワイヤを送給し、前記第３ワイヤと被溶接物との間に溶接電流を通電してアークを発生させる１電極溶接トーチとにより溶接する多層溶接方法であって、前記１電極溶接トーチを前記２電極溶接トーチから予め定めた距離だけ溶接方向に対して後方に設けてこれらのトーチを同時に走行させ、前記２電極溶接トーチで溶接することによって溶接ビードによる層を形成しながら、前記層と異なる層を前記１電極溶接トーチで溶接することによって形成することを特徴とする多層溶接方法。
【請求項２】
前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤの溶接狙い位置と前記第３ワイヤの溶接狙い位置とを溶接線を挟んで左右にずらしたことを特徴とする請求項１記載の多層溶接方法。
【請求項３】
１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第１ワイヤ及び第２ワイヤを送給し、これらのワイヤと被溶接物との間に溶接電流を通電してアークを発生させる２電極溶接トーチによる多層溶接方法において、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤを送給及び通電して溶接して溶接ビードによる層を形成した後に、前記層と異なる層を前記第１ワイヤ又は前記第２ワイヤの一方のみを送給及び通電して溶接することにより形成することを特徴とする多層溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消耗電極ガスシールドアーク溶接による多層溶接方法において、特にスパッタの少ない溶接高能率化を図った多層溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、１電極溶接トーチを１度走行させて水平すみ肉溶接を行うとき、溶接ビードにより形成された層の脚長を１０ｍｍ以上にする方法として、溶接トーチを回転させて溶接を行う回転アーク溶接方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。この脚長とは図４で後述するＤ３である。この溶接方法を図４を参照して説明する。
【０００３】
図４は、従来技術の回転アーク溶接方法を説明する図である。同図において、溶接トーチのノズル１の先端にチップが備えられ、このチップは溶接ワイヤ２が送給される偏心孔を備え、ノズル１がモータ３によって回転される。被溶接物であるすみ肉継手は立板４及び下板５から成り、この被溶接物と溶接ワイヤ２との間に通電されてアーク６が発生し、溶融池７及び溶接ビード８が形成される。また、立板４及び下板５の直交するルート部９から被溶接物と溶接ビード８との交わる点までの距離が脚長Ｄ３である。
【０００４】
上記の回転アーク溶接方法で、シールドガスとして炭酸ガスを使用し、大電流を通電して、アーク６を埋れアークとして、ノズル１を高速回転させる。この結果、溶融池７の幅を広くすることができるので、脚長Ｄ３を長くすることができる。
ここで、上記の埋れアークとは、アークの長さを短く保ち、アーク力で掘られたクレータの中まで溶接ワイヤ先端を突っ込んだような状態にして発生させるアークであり、被溶接物表面以下の位置で発生している。
【０００５】
しかし、上述した炭酸ガスを使用した回転アーク溶接方法では、スパッタの発生量が多く、溶接ビード周辺に多量のスパッタが付着することになる。
溶接施工された継手部材を橋梁等に用いる場合、溶接後に防錆を目的とした塗装を行うが、付着したスパッタを除去しないで塗装を行うと、塗装後にスパッタと共に塗装が剥がれることがある。この場合、剥がれた箇所から腐食が生じるために、溶接施工後に後工程としてスパッタ除去を行う必要があり、炭酸ガスを使用した回転アーク溶接方法では、生産効率が悪い。
【０００６】
次に、アルゴンが８０体積％で炭酸ガスが２０体積％のシールドガスを使用するマグ溶接方法では、溶接ワイヤ先端が被溶接物表面よりもわずかに外側に位置するように保持して溶接される、いわゆるオープンアークのプロセスでありスパッタの発生は少ない。しかし、マグ溶接で回転アーク溶接方法を行うと、アーク力が強く溶融池が深いガウジング領域も広いために、溶接トーチを１走行させただけで脚長を１０ｍｍ以上得ることができず、オーバーラップやアンダカットが発生し易い。
【０００７】
また、溶接ワイヤの溶融量を増加させて脚長を長くする方法もあるが、この方法を用いても、表面張力と溶融金属の比重の関係から、等脚長の場合、溶接トーチを１走行さてただけで得られる脚長は、約９ｍｍが限界である。
【０００８】
従って通常、マグ溶接方法で１２ｍｍの等脚長のすみ肉継手を得るためには、３層の溶接を行う必要がある。図５にその１例を示す。図５は、１電極溶接トーチによるマグ溶接方法によって３層の溶接を行って、１２ｍｍの脚長Ｄ３を得たときの溶接ビード８の断面図を示す図である。
溶接条件は、直径が１．２ｍｍのソリッドワイヤを用いてパルスマグ溶接方法を行い、３層それぞれの溶接電流、溶接電圧及び溶接速度は次の通りである。１層目は、溶接電流が１９０Ａ、溶接電圧が２７Ｖ、溶接速度が４５ｃｍ／分である。２層目及び３層目の溶接電流は１９０Ａ、溶接電圧は２８Ｖ、溶接速度は４５ｃｍ／分である。
【０００９】
上記の１電極溶接トーチによるマグ溶接方法により３層の溶接を行うためには、少なくとも溶接線上を溶接トーチが１往復半する必要があり、例えば、溶接線の長さが４．５ｍの場合、溶接開始から終了まで最低３０分も掛かり、生産効率が悪い。
【００１０】
【特許文献１】
特開平５−２６１５４９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、１電極溶接トーチを１度走行させて水平すみ肉溶接を行うとき、溶接ビードにより形成された層の脚長を１０ｍｍ以上にする方法として、炭酸ガスを使用した回転アーク溶接方法を行う場合、スパッタの発生量が多く、溶接ビード周辺に多量のスパッタが付着する。従って、溶接施工後に後工程としてスパッタ除去を行う必要があり、生産効率が悪い。
【００１２】
また、マグ溶接で回転アーク溶接方法を行うと、アーク力が強くガウジング領域も広いために、溶接トーチを１走行させて脚長を１０ｍｍ以上得ることができず、オーバーラップやアンダカットが発生し易い。
【００１３】
また、１電極溶接トーチによるマグ溶接方法により３層の溶接を行うと、少なくとも溶接線上を溶接トーチが１往復半する必要があり、生産効率が悪い。
【００１４】
本発明は、スパッタの少ないマグパルス溶接方法で、１０ｍｍ以上の脚長を得る多層溶接方法を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第１ワイヤ及び第２ワイヤを略溶接方向の前後に設けて送給し、これらのワイヤと被溶接物との間に溶接電流を通電してアークを発生させる２電極溶接トーチと、第３ワイヤを送給し、前記第３ワイヤと被溶接物との間に溶接電流を通電してアークを発生させる１電極溶接トーチとにより溶接する多層溶接方法であって、前記１電極溶接トーチを前記２電極溶接トーチから予め定めた距離だけ溶接方向に対して後方に設けてこれらのトーチを同時に走行させ、前記２電極溶接トーチで溶接することによって溶接ビードによる層を形成しながら、前記層と異なる層を前記１電極溶接トーチで溶接することによって形成することを特徴とする多層溶接方法である。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、
前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤの溶接狙い位置と前記第３ワイヤの溶接狙い位置とを溶接線を挟んで左右にずらしたことを特徴とする請求項１記載の多層溶接方法である。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、
１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第１ワイヤ及び第２ワイヤを送給し、これらのワイヤと被溶接物との間に溶接電流を通電してアークを発生させる２電極溶接トーチによる多層溶接方法において、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤを送給及び通電して溶接して溶接ビードによる層を形成した後に、前記層と異なる層を前記第１ワイヤ又は前記第２ワイヤの一方のみを送給及び通電して溶接することにより形成することを特徴とする多層溶接方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１の多層溶接方法の２電極溶接トーチ及び１電極溶接トーチの配置を説明するための図である。また、図２は、２電極溶接トーチ及び１電極溶接トーチから送給される溶接ワイヤの溶接狙い位置を示す図である。
図１及び図２において、１電極溶接トーチ１１を２電極溶接トーチ１０から予め定めた距離だけ溶接方向に対して後方に設けてこれらのトーチを同時に走行させて、アルゴンが８０体積％で炭酸ガスが２０体積％のシールドガスを使用するマグ溶接方法で溶接する。
【００１９】
２電極溶接トーチ１０は、１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第１ワイヤ１２及び第２ワイヤ１３を略溶接方向の前後に設けて送給し、これらのワイヤ１２、１３と被溶接物との間に溶接電流を通電してアーク１４及びアーク１５をそれぞれ発生させる。この２電極溶接トーチによって単位長さあたりに多くの溶着金属を溶着することができる。また、１電極溶接トーチ１１は、第３ワイヤ１６を送給し、この第３ワイヤ１６と被溶接物との間に溶接電流を通電してアーク１７を発生させる。
２電極溶接トーチ１０及び１電極溶接トーチ１１は、例えば、溶接ロボットのマニピュレータの手首部に設けて溶接することができる。
【００２０】
図２に示すように、まず、２電極溶接トーチ１０で溶接することによって、溶接ビードの下板側の脚長を１０ｍｍｍ以上確保する。２電極溶接トーチ１０から送給される溶接ワイヤの溶接狙い位置は、図２（Ａ）に示すように、すみ肉継手のルート９より下板側に距離Ｄ１離れた位置である。この結果、２電極溶接トーチ１０による溶接ビードの脚長は等脚長にはならず、図２（Ｂ）に示す立板側の脚長Ｄ２は１０ｍｍ未満になるので、１電極溶接トーチ１１によって、図２（Ｂ）に示すように、２電極溶接トーチ１０によって溶接された溶接ビードの立板側の止端部１８のを溶接狙い位置として溶接を行い、図３に示すように、立板側の脚長を１０ｍｍ以上確保する。図３は、実施の形態１の多層溶接方法によって溶接した溶接ビードの断面図である。
【００２１】
［実施例］
実施の形態１の実施例を次に示す。
溶接条件は以下の通りである。２電極溶接トーチ１０の第１ワイヤ１２を先行電極として、直径が１．４ｍｍのソリッドワイヤを９００ｃｍ／分で送給し、平均電流を３１０〜３３０Ａとし、平均電圧を２８〜３０Ｖとしてマグパルス溶接を行い、第２ワイヤ１３を後行電極として、直径が１．４ｍｍのメタル系フラックス入りワイヤを１３００ｃｍ／分で送給し、平均電流を３８０〜４００Ａとし、平均電圧を３４Ｖとしてマグパルス溶接を行った。また、溶接狙い位置を図２（Ａ）に示したすみ肉継手のルート部９からの下板側の距離Ｄ１を１ｍｍとした位置とし、鉛直線Ｌ１からの溶接狙い角度θ１を３５度とした。
【００２２】
また、１電極溶接トーチ１１の第３ワイヤ１６として直径が１．４ｍｍのメタル系フラックス入りワイヤを１３００ｃｍ／分で送給し、平均電流を３８０〜４００Ａとし、平均電圧を約３４Ｖとしてマグパルス溶接を行った。また、溶接狙い位置を図２（Ｂ）に示した溶接ビードの立板側の止端部１８からすみ肉継手のルート部９方向に３ｍｍ下がった位置とし、鉛直線Ｌ２からの溶接狙い角度θ２を３５度とした。
２電極溶接トーチ１０及び１電極溶接トーチ１１の溶接速度を４０ｃｍ／分とした。
【００２３】
１２ｍｍの脚長を得る溶接を行うために、従来技術では３層を形成していたために、３０分必要とされていた。しかし、上記の溶接条件で溶接を行った結果、この時間を１１分３０秒程度まで短縮でき、生産効率を倍以上に向上させることができた。
【００２４】
なお、被溶接物の上板が厚く、下板が薄いときは、上述した溶接を行うと、溶け落ちが発生する。従って、熱容量を考慮して、２電極溶接トーチ１０ですみ肉継手のルート９より上板側を狙い、１電極溶接トーチ１１で下板側を狙うと、溶け落ちが発生することがない適切な溶接ビードを形成することができる。
【００２５】
また、実施の形態１の多層溶接方法は、２電極溶接トーチ１０で溶接した後に、１電極溶接トーチ１１で溶接して溶接ビードにより２層を形成する場合に限定することはない。例えば、２電極溶接トーチ１０で溶接して複数の層を形成した後に、１電極溶接トーチ１１で溶接して１層を形成してもよい。
【００２６】
［実施の形態２］
実施の形態２の溶接方法は、１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第１ワイヤ及び第２ワイヤを送給し、これらのワイヤと被溶接物との間に溶接電流を通電してアークを発生させる２電極溶接トーチのみを使用する多層溶接方法である。
まず、実施の形態１の図２（Ａ）に示した溶接方法と同様に、第１ワイヤ及び第２ワイヤを送給及び通電して溶接して溶接ビードによる層を形成する。
その後に、実施の形態１では、１電極溶接トーチを使用したが、この１電極溶接トーチの代わりに２電極溶接トーチの第１ワイヤ又は第２ワイヤの一方のみを送給及び通電して溶接する。溶接方法は、図２（Ｂ）に示した溶接方法と同様である。
【００２７】
１２ｍｍの脚長を得る溶接を行うために、上記の実施の形態２の多層溶接方法を行うことによって、従来技術の３層を形成する場合と比較して、生産効率を向上させることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の実施の形態１の多層溶接方法は、１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第１ワイヤ及び第２ワイヤを略溶接方向の前後に設けて送給し、これらのワイヤと被溶接物との間に溶接電流を通電してアークを発生させる２電極溶接トーチと、第３ワイヤを送給し、第３ワイヤと被溶接物との間に溶接電流を通電してアークを発生させる１電極溶接トーチとにより溶接する多層溶接方法であって、１電極溶接トーチを２電極溶接トーチから予め定めた距離だけ溶接方向に対して後方に設けてこれらのトーチを同時に走行させ、２電極溶接トーチで溶接することによって溶接ビードによる層を形成しながら、この層と異なる層を１電極溶接トーチで溶接することによって形成する。
この結果、１２ｍｍの脚長を得る溶接を行うために、従来技術の３層を形成する溶接と比較して、生産効率を倍以上に向上させることができる。
【００２９】
本発明の実施の形態２の多層溶接方法は、１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第１ワイヤ及び第２ワイヤを送給し、これらのワイヤと被溶接物との間に溶接電流を通電してアークを発生させる２電極溶接トーチによる多層溶接方法において、第１ワイヤ及び第２ワイヤを送給及び通電して溶接して溶接ビードによる層を形成した後に、この層と異なる層を第１ワイヤ又は第２ワイヤの一方のみを送給及び通電して溶接することにより形成する。
この結果、１２ｍｍの脚長を得る溶接を行うために、従来技術の３層を形成する溶接と比較して、生産効率を倍以上に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の多層溶接方法の２電極溶接トーチ及び１電極溶接トーチの配置を説明するための図である。
【図２】本発明の２電極溶接トーチ及び１電極溶接トーチから送給される溶接ワイヤの溶接狙い位置を示す図である。
【図３】実施の形態１の多層溶接方法によって溶接した溶接ビードの断面図である。
【図４】従来技術の回転アーク溶接方法を説明する図である。
【図５】１電極溶接トーチによるマグ溶接方法によって３層の溶接を行って、１２ｍｍの脚長Ｄ３を得たときの溶接ビード８の断面図を示す図である。
【符号の説明】
１            ノズル
２            溶接ワイヤ
３            モータ
４            立板
５            下板
６            アーク
７            溶融池
８            溶接ビード
９            ルート部
１０            ２電極溶接トーチ
１１            １電極溶接トーチ
１２            第１ワイヤ
１３            第２ワイヤ
１４            アーク
１５            アーク
１６            第３ワイヤ
１７            アーク
１８            溶接ビードの立板側の止端部
Ｄ１            距離
Ｄ２            脚長、距離
Ｄ３            脚長
Ｌ１            鉛直線
Ｌ２            鉛直線
θ１            角度
θ２            角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004243372.tif 000006
【図５】
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