(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗電極式アーク溶接トーチを用い、上下に重ね合わせたアルミまたはアルミ合金から成るワークを、上側のワークに形成した溶接用の下穴を埋めるようにしてアーク溶接する栓溶接方法において、
アーク溶接トーチを下穴の周方向に移動しながら下層ビードを形成する接合工程と、
アーク溶接トーチを下穴の周方向に移動しながら上側ビードを形成する穴埋め工程と、
アーク溶接トーチを下穴の中心に臨む位置に移動して、上側ビードの中央の窪みを埋める仕上げ工程とを順に実行すると共に、
アーク溶接トーチの電源として正極性と逆極性との極性比率を可変自在な交流電源を用い、接合工程から穴埋め工程にかけて極性比率を正極性の比率が徐々に増加するように変化させる、
ことを特徴とするアルミ系ワークの栓溶接方法。
【請求項２】
穴埋め工程においてアーク電流を接合工程よりも減少させると共にトーチ移動速度を接合工程よりも増速することを特徴とする請求項１に記載のアルミ系ワークの栓溶接方法。
【請求項３】
仕上げ工程においてアーク電流を穴埋め工程よりも更に減少させることを特徴とする請求項２に記載のアルミ系ワークの栓溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消耗電極式アーク溶接トーチを用い、上下に重ね合わせたアルミまたはアルミ合金から成るワークを、上側のワークに形成した溶接用の下穴を埋めるようにしてアーク溶接するアルミ系ワークの栓溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の栓溶接方法では、アーク溶接トーチを下穴の中心に臨む位置に静止させ、アーク溶接トーチの消耗電極を直流電源の正極に接続した逆極性でアーク溶接を行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アルミまたはアルミ合金から成るアルミ系ワークでは、逆極性の方が正極性よりもビードの溶け込み深さが深くなるが、アーク溶接トーチを下穴の中心に臨ませたままでは、下穴のルート部（上側のワークの下穴内周面と下側のワークの上面との成す穴底コーナー部）への溶け込みが不足し易く、一方、ルート部への充分な溶け込みを得ようとすると下側のワークの溶け落ちを生ずる可能性があり、溶接強度を高めることが困難になっている。
【０００４】
本発明は、以上の点に鑑み、下側のワークの溶け落ちを生ずることなく下穴のルート部への充分な溶け込みを得られるようにして溶接強度を向上させたアルミ系ワークの栓溶接方法を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、消耗電極式アーク溶接トーチを用い、上下に重ね合わせたアルミまたはアルミ合金から成るワークを、上側のワークに形成した溶接用の下穴を埋めるようにしてアーク溶接する栓溶接方法において、アーク溶接トーチを下穴の周方向に移動しながら下層ビードを形成する接合工程と、アーク溶接トーチを下穴の周方向に移動しながら上側ビードを形成する穴埋め工程と、アーク溶接トーチを下穴の中心に臨む位置に移動して、上側ビードの中央の窪みを埋める仕上げ工程とを順に実行すると共に、アーク溶接トーチの電源として正極性と逆極性との極性比率を可変自在な交流電源を用い、接合工程から穴埋め工程にかけて極性比率を正極性の比率が徐々に増加するように変化させている。
【０００６】
接合工程における下穴の周方向へのアーク溶接トーチの移動により、アークの入熱部が下穴のルート部に沿って動き、下層ビードが下穴のルート部に充分に溶け込む。この場合、逆極性のままでは、下側のワークの溶け落ちを生ずる可能性があるが、正極性の比率を徐々に増加させることで下側のワークの溶け落ちが防止される。
【０００７】
また、穴埋め工程における下穴の周方向へのアーク溶接トーチの移動により、下穴の周辺部が上層ビードで埋められ、上層ビードの中央部に残る窪みが仕上げ工程で埋められる。その結果、下穴の中央部の過度の盛り上りを生ずることなく下穴がほぼ平坦になるように埋められ、後加工が容易になる。
【０００８】
更に、穴埋め工程では正極性の比率が増加しているため、ビードの盛り上り性が良くなり、下穴が効率良く埋められる。この場合、穴埋め工程においてアーク電流を接合工程よりも減少させると共にトーチ移動速度を接合工程よりも増速すれば、上層ビードの荒れや過度の肉盛りを防止でき、有利である。
【０００９】
また仕上げ工程においてアーク電流を穴埋め工程よりも更に減少させれば、ビードが徐冷され、急冷による溶接欠陥の発生が防止される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、アルミまたはアルミ合金から成る板状の２枚のワーク１，２を上下に重ね合わせて栓溶接する状態、即ち、上側のワーク１に予め形成した溶接用の下穴１ａを埋めるようにして両ワーク１，２をアーク溶接する状態を示している。
【００１１】
栓溶接は、電極３ａとしてアルミ系の溶接ワイヤを用いるＭＩＧ溶接トーチやＭＡＧ溶接トーチや炭酸ガス溶接トーチ等の消耗電極式アーク溶接トーチ３を用いて行なう。アーク溶接トーチ３の電源は、電極３ａにマイナス電圧を印加する正極性と電極３ａにプラス電圧を印加する逆極性との極性比率を可変自在な交流電源で構成されている。図２（Ａ）は正極性の比率を０％とした直流逆極性の状態、図２（Ｂ）は正極性の比率を２５％とした状態、図２（Ｃ）は正極性の比率を５０％とした状態を示しており、アルミまたはアルミ合金から成るワークでは、正極性の比率が減少するにつれて溶け込みが深くなり、正極性の比率が増加するにつれてビードの盛り上りが高くなる。
【００１２】
栓溶接に際しては、先ず、アーク溶接トーチ３を下穴１ａの中心に臨む図１（Ａ）の（ａ）に示す位置に置いてアークを発生させ、この位置から下穴１ａの周囲一側の起点部に臨む図１（Ａ）の（ｂ）に示す位置に移動してワークを予熱する予熱工程を実行する。予熱工程では、図１（Ｂ）に示す如く、正極性の比率を０％にすると共に、アーク電流を比較的高い値（例えば１５０Ａ）にし、トーチ移動速度を比較的低速（例えば８０ｃｍ／分）にする。尚、アーク溶接トーチ３を起点部から周方向に離間した下穴１ａの周辺部分に臨む位置から起点部に向けて周方向に移動しつつ予熱工程を実行することも可能である。
【００１３】
次に、アーク電流を予熱工程より高い値（例えば１８０Ａ）にし、アーク溶接トーチ３を図１（Ａ）の（ｂ）に示す位置から予熱工程より若干速い速度（例えば１００ｃｍ／分）で下穴１ａの周方向に１周移動して接合工程を実行し、図２（Ａ）の（ｃ）（ｄ）に示す如き下層ビード４を形成する。接合工程では、アークの入熱部が下穴１ａのルート部に沿って動くことになり、ルート部に下層ビード４が良好に溶け込む。また、接合工程当初は溶け込みを良好にするため正極性の比率を低い値（例えば８％）にしておくのが、このままでは下側のワーク２の溶け落ちを生ずる。そこで、アーク溶接トーチ３が下穴１ａを半周したところで正極性の比率をそれまでより大きな値（例えば１６％）に増加する。
【００１４】
次に、アーク溶接トーチ３を図１（Ａ）の（ｄ）に示す位置から下穴１ａの周方向にもう１周移動して穴埋め工程を実行し、図１（Ａ）の（ｅ）（ｆ）に示す如き上層ビード５を形成する。穴埋め工程では、ビードの盛り上り性を良好にするため、正極性の比率を接合工程より大きな値（例えば２４％）にし、更に、アーク溶接トーチ３が下穴１ａを半周したところで正極性の比率を更に大きな値（例えば３２％）に増加する。また、上層ビード５の荒れや過度の肉盛りを防止するため、穴埋め工程では、アーク電流を接合工程よりも低い値（例えば１２０Ａ）にすると共に、トーチ移動速度を接合工程よりも速い速度（例えば１２０ｃｍ／分）にする。
【００１５】
穴埋め工程が完了すると、アーク溶接トーチ３を図１（Ａ）の（ｆ）に示す位置から下穴１ａの中心に臨む図１（Ａ）の（ｇ）に示す位置に移動して一定時間停止させ、上層ビード５の中央の窪みを埋める仕上げ工程を実行する。ここで、上層ビード５は下穴１ａの周辺部を埋めるように形成されるから、仕上げ工程で下穴１ａはほぼ平坦になるように埋められ、後加工が容易になる。また、仕上げ工程では、正極性の比率を穴埋め工程よりも大きな値（例えば４８％）にすると共に、アーク電流を穴埋め工程よりも低い値（例えば５０Ａ）に下げ、過度の肉盛りを防止すると共に、ビードを徐冷して、急冷による溶接欠陥の発生を防止する。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、下穴のルート部への溶け込みを良好にすることができて溶接強度が向上すると共に、下穴をほぼ平坦になるように埋めることができ、後加工も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）本発明による溶接の進行状態を示す図、（Ｂ）アーク電流とトーチ移動速度と正極性比率との溶接中の変化を示す図
【図２】  （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）正極性比率の変化によるビード形状の変化を示す図
【符号の説明】
１  上側のワーク                １ａ  下穴
２  下側のワーク                  ３  アーク溶接トーチ
４  下層ビード                    ５  上層ビード
【図１】
0004007678.tif 000002
【図２】
0004007678.tif 000003