(57)【要約】【課題】本発明は板継ぎ溶接において健全な溶接部が得られる薄鋼板の突合せ溶接方法を提供する。【解決手段】冷延鋼板などの薄鋼板の先行板の後端と後行板の先端の両端面を突合せた突合せ継手の開先線をバックシールドを行いながらＴＩＧ溶接などで溶融溶接する際、前記突合せ継手部の開先線を、裏当金にバックシールドのために設けた溝の側壁から、先行板もしくは後行板の薄い方の板厚ｔ(ｍｍ)に応じて、溝の空間側に0．7×ｔ、裏当金の母材側に1．4×ｔとする範囲内において溶接する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄鋼板の先行板と後行板の両端面を突合せて溶接接合する溶接装置で裏当金を用いてバックシールドしながら溶接する方法であって、前記溶接は溶融溶接であって、前記突合せ溶接部の開先線は、前記裏当金にバックシールドのために設けられた溝の側壁から前記薄鋼板の先行板もしくは後行板の薄い方の板厚に応じた所定の範囲の距離内としたことを特徴とする薄鋼板の溶接方法。
【請求項２】
前記薄鋼板の先行板もしくは後行板の薄い方の板厚が０．２ｍｍ以下の板厚ｔ（ｍｍ）で、前記所定の範囲が前記裏当金のバックシールドのために設けられた溝の側壁から、溝の空間側にｌ１≦0.7×ｔ、裏当金の母材側にｌ２≦1.4×tであることを特徴とする請求項１記載の薄鋼板の溶接方法。
但し、ｌ１、ｌ２は突合せ溶接部の開先線とバックシールド用溝の側壁との間隔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄鋼板の突合せ溶接方法に関し、特にコイル状とした薄鋼板（板厚０．２ｍｍ以下）の先行板と後行板の端部を引き出して溶接接合する場合の突合せの溶接に好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷延・表面処理工場等の薄鋼板プロセスライン用の溶接機では、コイル状の鋼板を連続的に焼鈍及びめっき等の処理するために、処理を施すラインの手前で先行コイルの尾端と後行コイルの先端を溶接して接合する。
【０００３】
従来、この接合には、先行する鋼板と後行の鋼板を重ねて鋼板の上下に一対の電極ホイルを配置し加圧走行させて交流電流又は直流電流を電極ホイルを介して通電し、抵抗発熱により溶接を行なうラップ溶接が安定性が高いことから用いられていた。
【０００４】
しかし、ラップ溶接は溶接部が母材の板厚より厚くなるため、コイル内に溶接接合部を巻き込んだ場合は溶接部の前後の数ｍ〜数百ｍにラップマーク(段差マーク)と称する押し疵が生じるので溶接部を巻き取ることが出来ず作業能率の低下、また、ラップマーク箇所は不良品として切り捨てられるため製品としての重量不足や製品歩留りが低下する場合があった。
【０００５】
そこで、ラップ溶接に替わり、ＴＩＧ溶接やレーザ溶接により、突合せ継手部を溶接して、溶接部を母材の板厚と同等の厚みとすることが提案され、特許文献１などに溶接装置が開示されている。
【特許文献１】特開平７−３２８７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、冷延・表面処理工場においてコイル継部を必要とする鋼板は板厚が０．２ｍｍ程度と薄いため、些細な、鋼板端面の形状や溶接条件の変動が溶接結果に大きく作用し、特許文献１記載の溶接装置による突合せ溶接でも良好な溶接部を安定して得ることは困難であった。
【０００７】
そこで、本発明は、板厚が薄い鋼板の突合せ溶接継手であっても、穴明き、溶け落ち、溶け込み不足等の欠陥がない溶接部の得られる溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の課題は以下の手段により達成できる。
１  薄鋼板の先行板と後行板の両端面を突合せて溶接接合する溶接装置で裏当金を用いてバックシールドしながら溶接する方法であって、前記溶接は溶融溶接であって、前記突合せ溶接部の開先線は、前記裏当金にバックシールドのために設けられた溝の側壁から前記薄鋼板の先行板もしくは後行板の薄い方の板厚に応じた所定の範囲の距離内としたことを特徴とする薄鋼板の溶接方法。
２  前記薄鋼板の先行板もしくは後行板の薄い方の板厚が０．２ｍｍ以下の板厚ｔ（ｍｍ）で、前記所定の範囲が前記裏当金のバックシールドのために設けられた溝の側壁から、溝の空間側にｌ１≦0.7×t、裏当金の母材側にｌ２≦1.4×tであることを特徴とする１記載の薄鋼板の溶接方法。
【０００９】
但し、ｌ１、ｌ２は突合せ溶接部の開先線とバックシールド用溝の側壁との間隔。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、板厚が０．２ｍｍ以下の鋼板の突合せ溶接継手でも安定して健全な溶接部が得られるので、先行コイルと後行コイルの板継部での破断が防止され、冷延・表面処理工場の作業能率及び歩留まりが向上する。
【００１１】
また、突合せ継手の溶接における溶接条件の選定が容易となり、溶接工程の要員削減が可能となるので産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、裏当金を用いて、突合せ継手をバックシールドを行ないながら溶接する際、前記裏当金に設けられたバックシールド用溝と突合せ継手の開先線の位置を調整して溶接することを特徴とする。以下、本発明を、ＴＩＧ溶接の場合について図を用いて説明する。
【００１３】
図１は本発明に係る溶接法を適用するＴＩＧ溶接装置のトーチ部周辺における鋼板、裏当金の配置を示す説明図で、図において１はＴＩＧ溶接装置のトーチ部、１１は電極、２は先行板２２と後行板２３を突合わせた突合せ継手部、２１は突合せ継手部の開先線、３、３ａは先行板２２と後行板２３を保持するクランプ、４は裏当金、４１は裏当金に設けられたバックシールド用溝、６はＴＩＧ溶接機の電極キャップ、図中の矢印は、先行板２２と後行板２３が溶接後に、移動する方向を示す。
【００１４】
本溶接装置による溶接は、裏当金４に、鋼板２２、２３を突合せ継手部２を形成するようにクランプ３、３ａで保持した後、ＴＩＧ溶接装置のトーチ部１の電極１１の先端を開先線２１の直上となるように合わせて溶接する。溶接においては、溶接部の表裏面が大気に晒されないように、不活性ガスなど非酸化性ガスを、溶接部の表面側には電極キャップ６と電極１１の隙間から流し、溶接部の裏面側には裏当金４の設けられたバックシールド用溝４１に流してシールドする。不活性ガスなどの非酸化性ガスとしてはＡｒガス等が使用される。
図３に、溶接手順を示す。まず、電極１１の中心線と先行板２２の端面を、裏当金４の溝の、先行板２２側の側壁の直上にあわせる。先行板２２の位置合せは出側テーブルクランプ５を矢印の方向に移動することにより行う（ａ）。
【００１５】
次に、先行板２２の端面をクランプ３で圧下し固定する（ｂ）。次に、後行板２３を、先行板２２に端面同士が密着するように入側テーブルクランプ５ａを矢印の方向に移動させ（ｃ），クランプ３ａで圧下し、固定する（ｄ）。
【００１６】
その後、電極１１を下降させ、溶接を開始する(ｅ)。溶接は、シールドガスを表裏面側に流して行う。シールドガスは不活性ガスとし、例えば、表面側(電極１１側)にはＡｒと水素の混合ガスを使用し、裏面側(バックシールドの溝側)にはＡｒガスを使用する。  
【００１７】
図２は本発明に係る溶接方法を説明する図で、突合せ継手部２と裏当金４の相対的位置関係を示す。本発明では突合せ継手部２の開先線２１の位置を、裏当金４のバックシールド用溝４１に対して、鋼板の板厚から求まる特定の範囲内となるように規定する。
【００１８】
開先線２１が、バックシールド用溝４１の側壁４１１に対して溝の空間側にｌ１，裏当金の本体側にｌ２となる距離の範囲内に位置するように規定し、距離ｌ１，ｌ２は鋼板２２，２３の薄い方の板厚をｔとして、ｌ１＝０．７×ｔ、ｌ２＝１．４×ｔとする。単位はｍｍとする。
【００１９】
開先線２１をバックシールド用溝４１の側壁４１１より距離ｌ１＝０．７×ｔを超えて内側に位置させた場合、溶け落ちが生じやすくなり、開先線２１をバックシールド用溝４１の側壁４１１より距離ｌ２＝１．４×ｔを超えて本体側に位置させた場合、溶け込み不足やバックシールドの効果が十分得られなくなるため、このように規定する。
【００２０】
尚、以上の説明において、開先線２１の位置をバックシールド用溝４１の側壁４１１を基準として説明したが、側壁４１２を基準とすることも可能である。
【００２１】
また、本発明での突合せ継手の溶接条件は、予め、ビードオンプレート溶接で求めた溶け込み率１００％が得られる溶接条件とする。ＴＩＧ溶接におけるその他の溶接条件は特に規定せず、電極１１の先端を開先線２１の直上とするなどの通常の薄鋼板の溶接における一般的な注意事項に準じて溶接を行なうことが可能である。
【００２２】
更に、本発明はＴＩＧ溶接に限定するものでなく、開先部を溶融して溶接する溶接法に適用可能で、レーザ溶接などでも効果が得られる。
【実施例１】
【００２３】
錫メッキ工場において、薄鋼板（板厚ｔ＝０．２ｍｍ）の先行コイルの尾端と同じ板厚、材質の後行コイルの先端を図１に示した溶接装置を用いて突合せ継手によりＴＩＧ溶接した。  溶接は、開先線の位置を裏当金のバックシールド用溝の側壁からの距離を種々に変えて行なった。薄鋼板は、成分組成がＣ：０．１２％以下、Ｓｉ:０．０２０％以下、Ｍｎ：０．６０％以下、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．２０％以下のアルミキルド鋼とした。
【００２４】
溶接条件は裏当金と同じ材質の板の上で、コイル材と同一の材料を溶け込み率１００％となるようにして求めたもので、溶接電流を１８Ａ、シールドガスを鋼板表面用はＡｒ＋Ｈ２混合ガス（最大流量２５ｌ／分），裏面用をＡｒガス（最大流量５ｌ／ｍｉｎ）とした。表１に溶接結果を示す。本発明例では健全な溶接部が得られた。
【００２５】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用する溶接装置を説明する図。
【図２】本発明を説明する図。
【図３】突合せ溶接の溶接手順を説明する図。
【符号の説明】
【００２７】
１              ＴＩＧ溶接装置のトーチ部
１１            電極
２              突合せ継手部
２１            開先線
２２            先行板
２３            後行板
３              クランプ
３ａ            クランプ
４              裏当金
４１            バックシールド用溝
４１１、４１２  側壁
５              出側テーブルクランプ
５ａ            入側テーブルクランプ
６              電極キャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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