平成2年度 研究報告 大分県工業試験場［二重牽二］

溶接における過渡応答現象を考慮したすみ肉自動溶接システムの実用化研究 （第2報）
機械部 清 高 稔 勝
電子部

1 ばじめに小田原 草 生

を使用して実験を行った。実験は、ピード形状及び本研究は、炭酸ガスアーク溶接における過渡応答高電流密度による作業性がソリッドワイヤより優れ現象を解明し、それを仮付けピードを待った溶接にているため、最近よく使用されるようになったフラ応用し、従来仮付け部で発生しがちであったピードツクス入りワイヤを用いた。そしてフラックス入り形状の不揃い、スラグ巻込み、溶込み不良を改善することを目的とする。昭和63年度加速的技術開発支

ワイヤによるすみ肉溶接の溶接条件変更に対する
どド形状及び溶込み形状の過渡応答特性の検討を援事業（国庫依託事業、中小企業事業団。大分県）行った。

においてすみ肉溶接における基礎実験と仮付け部に前報「司様に半自動溶接電源は、出力電流範囲おける溶接条件の変更調整機能を持った「すみ肉自40〜350Aのインバ仙夕¶電源を用いた。母材に対す動溶接システム」の開発を行ったが（昭和63年度研るアス端子は溶接進行方向前方に接続した。倣い究報告参照）、本年度はシステムの改良と、フラックス入りワイヤに変更しての溶接試験を行った。
初年度に試作した装置はパソコン制御であったが、実際の溶接現場では粉塵等のため通常のパソコンが使用できる環境にないため、専用の操作盤を製作した。また、ワイヤ送給機構を走行台車に積載し、溶接電源ケーブルを固定して長尺物の溶接に対応できるようにした。さらに、良好など一ド形状を得るためにフラックス入りワイヤに変更した結果、ピード形状の改善が図られた。

写真1改良したすみ肉自動溶接システム

2 改良したすみ肉自動溶接システム改良を行った「すみ肉自動溶接システム」を写真
1にまた、専用の操作盤を写真2に示す。システムの仕様、実験に用いた溶接機は昭和63年度研究報告のものと基本的には同じである。
3 フラックス入りワイヤによる溶接実験

3．1 溶接方法
前報ではソリッドワイヤを用いて溶接実験を行ったが、本報は、改良をしたすみ肉自動溶接システム

写真2 すみ肉自動溶接専用操作盤
33 ¶平成2年度 研究報告 大分県工業試験場
は接触式の倣い装置を用いた。

開始後の位置とした。

溶接トチは前進法100、トⅣチ角度45凸、チッ

脚長の変化は、フランジ側、ウェブ側共に変更開プー母材間距離17mm、シ…ルドガス流量（CO2）15

始点前で変更前の準定常状態の懐から一旦減少をす1／minとした。溶接材料は、￠1．2mm、YFW24、る。次に変更後の準定常状態の値に向かって変化すフラックス入りワイヤを、供試材にSS400の板厚12るが準定常状態に達する前に一旦増加する。この傾mm、幅100mmのものをT継手として使用した。

向はソリッドワイヤでも見られるが、フラックス入フラックス入りワイヤによるすみ肉溶接ピード形りワイヤは、変化傾向が顕著でしかもなめらかであ状を調べるための特性値として、脚長Ll（フランる。また、変更前後の準定常状態に対する減少。増ジ側）、卿長L2（ウェブ側）、ビ▼ド断面積、溶込加の割合は、溶接電流の変更幅に対応して大きくなっている。さらに変更前の準定常状態から変更後のみPl（フランジ側）、溶込みP2（ウェブ側）を用いた。
溶接条件（溶接電流、ア川ク電圧）の変更に要す︵N∈E︶る時間は約1秒とした。

図1〜5は、溶接電流300A，250A，200Aから350
Aに変更した時の脚長、ビ】ド断面積、溶込みの変化を示している。図上で溶接長のマイナス側は溶接

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3．2 溶接結果

条件変更開始前、0を変更開始点、プラス側を変更

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溶接長（mm）

図3 溶接電流変更（増加）によるど剛ド断面積の変化t︻J曙毎︵∈∈︶

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図1溶接電流変更（増加）による脚長Llの変化

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5担溶接長（mm）

図4 溶接電流変更（増加）による漬込み㌘1の変化㌻「や・￠−・く）︵己E︶√木
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図2 溶接電流変更（増加）による脚長L2の変化
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図5 溶接電流変更（増加）による漬込みP2の変化

平成2年度 研究報告 大分県工業試験場

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溶接長（mm）

溶接長（mm）

図6 溶接電流変更（減少）による脚長Llの変化

図9 溶接電流変更（減少）による溶込みPlの変化

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図7 溶接電流変更（減少）による脚長L2の変化

図10 溶接電流変更（減少）による溶込みP2の変化︵N∈∈︶［」 35日で巨→1引引a十358rl叫258R
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溶接長（mm）

図8 溶接電流変更（減少）によるピード断面積の変化
写真3 ブラックス入りワイヤによるすみ肉溶接例

準定常状態に至る変化域も、変更割合の増加に対応している。この傾向は、フランジ側で認められる。

10mm前から変化し変更開始後約5mmで次の準ビ肝ド断面積の変化は、溶接電流の変更割合に無定常状態になっており、変化域の長さはフランジ側関係に変更開始前約15mmより変化し変更開始後約溶込みPlの約半分となっている。また、この傾向5mmで次の準定常状態に至っている。

は、溶接電流変更量に関係なく→定となっている。

溶込みの変化は、フランジ側とウェブ側では異な

図6〜10は、溶接電流350Aから300A、250A、200っている。すなはちフランジ側溶込みPlでは、溶Åに変更した時の各特性値の変化を示す。脚長の変接条件変更開始点約5mm前から変化が始まり変化は、溶接電流を増加させた場合の溶接条件変更開更開始点を過ぎて約30mlTlで変更後の準定常状態に始前後の各準定常状態に対する一旦減少。増加傾向至っている。ウェブ側溶込みP2では変更開始点約に対して逆の増加。減少を示している。
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すなわち、溶接条件変更開始まえで一旦増加し、次の準定常状態に達する前に一旦減少する。

ピード断面積の変化は、溶接電流を増加させた場

そのため溶接条件の変更により所定ピド形状及び溶込み形状を得るためには、溶接条件変更開始位置と終了位置の設定が正確になされる必要がある。こ合に比べて変化域が約5（）mmと長くなり、さらに変の点ソリッドワイヤで溶接をした場合、溶接条件変

更開始位置よりも約30mm前から始まっている。

更開始位置及び終了位置のずれのど…ド形状と溶込

溶込みの変化は、溶接電流を増加した場合と逆にみ形状に与える影響は少なかった。

なっている。溶接条件変更に伴う変化域の良さは、
ウェブ側溶込l〕2がフランジ側溶込みPlより約4 ま と め

301Tlm程長くなっている。

〔室：システム制御部の小型軽量化を図り、実際の溶接現場の環境にも適応できる構造とした。

3．3 考

察

フラックス入りワイヤによるすみ肉溶接は、写真
こう（非仮付け部において溶接電流300Aとし、仮付け部において溶接条件を250Aに変更）に示すように②長尺物の溶接に対応するために、走行台車、ワイヤ送給装置、トーチ位置決め機構を一体化した。
③フラックス。ワイヤの変更により溶接ビ、・−ド形状の改善が図られた。

どド形状の点ではなめらかであり、ピド波形も整っている。アークの安定性から高電流使用が適していて作業性が良い。反面すみ肉溶接に於いては、ウェブ部分のアンダカットが発生しやすい、また、電流密度が同径のソリッドワイヤに比べて高いため

参考文献

1） 清高，小田原他：昭和63年度大分県工業試験場研究報告

2） 立川他：「自動TIG溶接における溶込みとワイヤの溶融速度が早くなり溶接電流を増加するこど、▲ド形成に及ぼす溶加材の影響」，とによって逆に溶込みが減少することがあるので注

溶接学会論文集，第5巻（1987）

意を要する。
フラックス入りワイヤを用いたすみ肉溶接のど−ド形状は、先に述べたように大変なめらかである。

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3） 益本，岡田：「【溶接全書7半自動暇自動アーーク溶接」，産報出版（1978）