(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の被溶接材の側壁に他方の被溶接材を隅肉溶接する際に前記一方の被溶接材の側壁において一方及び他方の被溶接材の溶接継手部位外からアークの放出を開始し、当該溶接継手部位の溶接始点にアークを放出する位置まで溶接トーチを移動し、当該位置で前記溶接トーチの移動を一時停止し、その後、前記溶接継手部位に沿ってアークを放出するように溶接トーチを移動する溶接方法であって、
前記溶接の際に被溶接材が溶融してできた溶融金属が重力に従って垂れ流れることを防止するために、予め、溶融金属が生じる部位の下部に、線状に延びて溶融金属をせき止める隆起部を、一方の被溶接材の側壁において一方及び他方の被溶接材の溶接継手部位の溶接始点より離れた位置から、この溶接始点に近づく方向に線状に延ばし、この隆起部を他方の被溶接材に接触させるように形成しておく溶接方法。
【請求項２】
一方の被溶接材の垂直な側壁に他方の被溶接材を隅肉溶接する際に、前記線状の隆起部を、一方の被溶接材の側壁において一方及び他方の被溶接材の溶接継手部位の溶接始点より離れた位置から、この溶接始点に近づく方向に線状に延ばし、この隆起部を他方の被溶接材に接触させ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】
前記隆起部を、前記一方の被溶接材へのアークの放出により形成しておく請求項１または２に記載の溶接方法。
【請求項４】
前記隆起部を、前記溶接トーチの移動を一時停止する位置の下部に形成しておく請求項１〜３のいずれか一つに記載の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接トーチによる溶接方法に関し、特にアルミニウムの溶接に適した溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムまたはアルミニウム合金（以下、共に、アルミニウムという）を溶接する際には、これらの比熱および溶融潜熱が大きく、また、熱伝導率が大きい性質から、多量の熱を急速に与える必要がある。このように溶接されてできたアルミニウムの溶接構造物は、その材料の物性上、熱影響による膨張・収縮が鉄と比較して約２倍もある。したがって、溶接後、冷却速度の違いにより接合する母材間に温度差が生じることで、溶融金属が凝固する際の収縮量に差が発生し、溶融部分および母材に割れが発生しやすい。
【０００３】
この割れは、溶接構造物の強度を著しく低下させるので、溶接欠陥の中でも、非常に重大であり、割れが発生しないような十分な配慮が必要である。
【０００４】
また、アルミニウムをミグ溶接するときの特徴として、アルミニウムの熱伝導がよく、特に、アーク溶接の開始点において、アークが安定せず溶け込みが得られがたいことがある。この溶け込みが得られないことも、割れが発生する原因となる。
【０００５】
そこで、以上のような割れの発生による構造物の強度低下を避けるために、実際に母材同士を接合する継手部位（溶接部位）から１０〜２０ｍｍ外れた位置（たとえば、図４に示すＳ点）よりアークの放出を開始し、継手部位の始点（たとえば、図４に示すＰ点）まで溶接トーチを移動させることによって、アークが安定して溶け込みが得られる状態になってから、継手部位の溶接に移るといった方法が採用されている。
【０００６】
さらに、継手部位の始点において一定時間溶接トーチを停止させ、継手部位外からすでにアークの放出により入熱されている母材と、継手部位で始めてアークの放出により入熱される母材との間の温度差を均一化して、割れの発生を防止している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような方法で、たとえば、図４に示すように、母材８０の垂直な壁部８１に母材９０を取り付けてＴ字継手を形成するために母材８０と母材９０を隅肉溶接する場合、Ｓ点８２からアークの放出を開始し、Ｐ点８３まで移動した後、Ｐ点８３で一定時間停止してＰ点８３に連続的にアークを放出し、さらに、Ｅ点８４まで移動して溶接を行うことになる。
【０００８】
ここで、母材８０および９０間の温度の均一化のためにＰ点８３においてアークを連続的に放出するが、この結果、他の部位に比べ多くの溶融金属が発生し、また、これらは垂直な壁部８１に発生するため、点線８５に示すように重力に従って垂れ流れてしまう。
【０００９】
これでは、溶融金属の垂れ流れにより、結局母材８０および９０間の温度が十分に均一化されず、結果として溶接割れが生じてしまう。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、溶融金属の垂れ流れによる溶接割れの発生を防止することができる溶接方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【００１２】
（１）本発明の溶接方法は、一方の被溶接材の側壁に他方の被溶接材を隅肉溶接する際に前記一方の被溶接材の側壁において一方及び他方の被溶接材の溶接継手部位外からアークの放出を開始し、当該溶接継手部位の溶接始点にアークを放出する位置まで溶接トーチを移動し、当該位置で前記溶接トーチの移動を一時停止し、その後、前記溶接継手部位に沿ってアークを放出するように溶接トーチを移動する溶接方法であって、
前記溶接の際に被溶接材が溶融してできた溶融金属が重力に従って垂れ流れることを防止するために、予め、溶融金属が生じる部位の下部に、線状に延びて溶融金属をせき止める隆起部を、一方の被溶接材の側壁において一方及び他方の被溶接材の溶接継手部位の溶接始点より離れた位置から、この溶接始点に近づく方向に線状に延ばし、この隆起部を他方の被溶接材に接触させるように形成しておく。
（２）一方の被溶接材の垂直な側壁に他方の被溶接材を隅肉溶接する際に、前記線状の隆起部を、一方の被溶接材の側壁において一方及び他方の被溶接材の溶接継手部位の溶接始点より離れた位置から、この溶接始点に近づく方向に線状に延ばし、この隆起部を他方の被溶接材に接触させる。
【００１３】
（３）前記隆起部を、前記被溶接材へのアークの放出により形成しておく。
【００１４】
（４）前記隆起部を、前記溶接トーチの移動を一時停止する位置の下部に形成しておく。
【００１５】
【発明の効果】
【発明の効果】
請求項１および２に記載の発明は、予め、溶融金属が生じる部位の下部に隆起部を形成しておくので、溶融金属が重力に従って垂れ流れることを防止し、溶融金属の垂れ流れによる被溶接材間の温度の不均一から生じる溶接割れを防止することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、隆起部をアークの放出により形成し、続いて、同様にアークの放出により被溶接材同士を溶接するので、隆起部の形成と被溶接材同士の溶接とを同一の設備により一連の流れとすることができ、隆起部の形成に別個の設備や装置が必要なく、設備コストを削減でき、さらに、作業の迅速化を図ることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、溶接トーチの移動を一時停止する位置の下部に前記隆起部を形成しておくので、該一時停止中の同一部位へのアークの連続放出により特に溶融金属の垂れ流れが起こりやすい位置について、その垂れ流れを防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は本発明の溶接方法におけるアークの放出経路を示す概略図、図２は本発明の溶接の様子を示す概略図である。
【００２０】
本実施の形態では、アルミニウムの母材（被溶接材）１０および母材（被溶接材）２０について、ミグ溶接により母材１０の垂直な側壁に母材２０を隅肉溶接し、いわゆるＴ継手を形成する場合について説明する。
【００２１】
なお、ミグ溶接は、母材１０、２０を溶融するためにアークを放出しながら移動する溶接トーチ３０によって実行される。この溶接トーチ３０は、図示しない溶接装置によって保持されており、該溶接装置による制御に基づいて自由に移動およびアークの放出を行うことができる。また、母材１０および２０は、図示しない保持具により、所望のＴ継手を形成するように突き合せて、固定されている。
【００２２】
溶接トーチ３０は、図１に示す矢印に従って移動し、母材１０、２０にアークを放出する。まず、溶接トーチ３０は、母材１０の側壁上において、ダムビード形成開始点１１（以下の本文中および図面中においてＡ点１１という）上から、ダムビード形成終了点１２（以下の本文中および図面中においてＢ点１２という）上までアークを放出しながら移動する。そして、一度、アークの放出を止め、後の工程で母材１０および２０をＴ継手に接合する際に該母材１０、２０が溶融してできる溶融金属の垂れ流れを止めるためのダムビード１８（隆起部）が図２に示すように形成される。
【００２３】
次に、溶接トーチ３０は、母材１０上のアーク放出開始点１３（以下の本文中および図面中においてＳ点１３という）上でアーク放出開始点１３に向かってアークの放出を開始し、母材１０および母材２０が溶接される継手部位（溶接部位）１９の始点となる溶接始点１４（以下の本文中および図面中においてＰ点１４という）上に移動し、さらに、母材１０および母材２０の境界線に沿って継手部位１９の終点となる溶接終点１５（以下の本文中および図面中においてＥ点１５という）上まで移動して、連続溶接を行う。
【００２４】
なお、上記説明で、溶接トーチ３０が、ダムビード形成開始点１１上、ダムビード形成終了点１２上、アーク放出開始点１３上、溶接始点１４上、および溶接終点１５上に移動するとは、それぞれダムビード形成開始点１１、ダムビード形成終了点１２、アーク放出開始点１３、溶接始点１４、および溶接終点１５にアークを放出できる位置に溶接トーチ３０が移動することを意味する。
【００２５】
次に、溶接トーチ３０の移動を図３に示すフローチャートを参照して具体的に図３は本発明の溶接方法の手順を示すフローチャートである。
【００２６】
まず、溶接トーチ３０は、母材１０上のＡ点１１に対してアークの放出を開始し（ステップＳ１）、Ｂ点１２上まで母材１０を溶融しながら進み、溶融してできた隆起部をダムビートとする（ステップＳ２）。
【００２７】
そして、一度、アークの放出を止め、溶接トーチ３０は、母材１０上のＳ点１３上まで移動し、アークの放出を再開する（ステップＳ３）。溶接トーチ３０は、Ｓ点１３からＰ点１４まで母材１０を溶融しながら移動する（ステップＳ４）。
【００２８】
Ｐ点１４上に到達すると、溶接トーチ３０は、たとえば、０．４秒〜０．６秒間Ｐ点上に一定時間停止し、その間アークの放出を続ける（ステップＳ５）。その後、Ｐ点１４からＥ点１５まで移動して、継手部位１９を溶接していき（ステップＳ６）、溶接の最後にできるクレータを平坦にするクレータ処理を実行して（ステップＳ７）、溶接を終了する。
【００２９】
なお、母材１０上のＡ点１１からＢ点１２までのダムビード１８部分は溶融金属の垂れ流れ防止のために設けられ、Ｓ点１３からＰ点１４までの部分は安定した溶け込みを得るために設けられたものであるので、母材１０および母材２０の溶接の強度には関係せず、後の工程において、除去等の適切な処置が施される。
【００３０】
なお、上記の実施の形態では、母材１０の垂直な側面に母材２０を溶接してＴ継手を形成する場合について説明したが、これに限られない。溶融金属が垂れ流れる虞のある母材の面に他の母材を溶接する場合には、その母材の面がいかなる角度で水平面に対し傾いていたとしても本発明を適用することができる。
【００３１】
以上のように、本発明の溶接方法では、予めＳ１、Ｓ２の工程を実施してダムビード１８を形成しておくので、該ダムビード１８の隆起により後の工程Ｓ３〜Ｓ７において溶接中に重力に従って垂れ流れる溶融金属をせき止め、結果として、溶融溶融金属の垂れ流れによる母材１０および２０間の温度の不均一を防止し、溶接割れの発生を防止することができる。
【００３２】
また、Ｓ１、Ｓ２の工程で、ダムビード１８を溶接トーチ３０からのアークの放出により形成し、続いて、Ｓ３〜Ｓ７の工程で同様の溶接トーチ３０を用いて母材１０および２０の溶接を溶接するので、ダムビード１８の形成と母材１０および２０の溶接とを同一の設備により一連の流れとすることができ、ダムビード１８の形成に別個の設備や装置が必要なく、設備コストを削減でき、さらに、作業の迅速化を図ることができる。
【００３３】
さらに、Ｐ点１４の下部に沿って、すなわち、母材１０および母材２０の溶接の際に継手部位とその外の部位との温度を均一にするために溶接トーチ３０の移動が一時停止する位置の下部に沿って、ダムビード１８を形成しておくので、同一部位への数秒間のアークの連続放出により特に溶融金属の垂れ流れが起こりやすい位置について、その垂れ流れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の溶接方法におけるアークの放出経路を示す概略図である。
【図２】  本発明の溶接の様子を示す概略図である。
【図３】  本発明の溶接方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】  従来の溶接方法を示す図である。
【符号の説明】
１０…母材、
１１…ダムビード形成開始点、Ａ点、
１２…ダムビード形成終了点、Ｂ点、
１３…アーク放出開始点、Ｓ点、
１４…溶接始点、Ｐ点、
１５…溶接終点、Ｅ点、
１８…該ダムビード、
１９…継手部位、
２０…母材、
３０…溶接トーチ。
【図１】
0003960025.tif 000002
【図２】
0003960025.tif 000003
【図３】
0003960025.tif 000004
【図４】
0003960025.tif 000005