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JP2017042779A - Welding method - Google Patents

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JP2017042779A JP2015166232A JP2015166232A JP2017042779A JP 2017042779 A JP2017042779 A JP 2017042779A JP 2015166232 A JP2015166232 A JP 2015166232A JP 2015166232 A JP2015166232 A JP 2015166232A JP 2017042779 A JP2017042779 A JP 2017042779A
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勇人 馬塲
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a welding method in which penetration welding is achieved in butt-welding by GMA welding so that a work efficiency in the welding can be improved.SOLUTION: The welding method comprises: a step for preparing a first base material 50 and a second base material 60; a step for arranging the first base material 50 and the second base material 60; and a step for welding the first base material 50 to the second base material 60 by GMA welding. In the step for welding the first base material 50 to the second base material 60, a molten area 12 is formed by heat of an arc 11. Further in the step for welding the first base material 50 to the second base material 60, an arc 11 is formed, while a position of a tip 15A is reciprocated between a first depth and a second depth, in a state where a welding wire 15 enters an area surrounded by the molten area 12, so that the molten area 12 is formed so as to penetrate in a thickness direction through the first base material 50 and the second base material 60.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は溶接方法に関するものである。   The present invention relates to a welding method.

一対の母材の端面同士が対向するように配置された状態で端面同士が接合されるように溶接される突合せ溶接においては、溶接による溶融領域が母材を厚み方向に貫通するように形成されることで(貫通溶接)、溶接の作業効率を向上させることができる。貫通溶接の達成には、サブマージアーク溶接の採用が有効である。サブマージアーク溶接を採用した突合せ溶接において、溶接部の品質向上等を達成するための方策が提案されている(たとえば、特許文献1および2参照)。   In butt welding, where the end faces of the pair of base materials are arranged so that the end faces are opposed to each other, the fusion region formed by welding is formed so as to penetrate the base material in the thickness direction. By doing this (through welding), the work efficiency of welding can be improved. Submerged arc welding is effective for achieving through welding. In butt welding employing submerged arc welding, measures have been proposed to achieve improvement in the quality of the welded portion (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2010−221298号公報JP 2010-212298 A 特開2007−260692号公報JP 2007-260692 A

しかし、サブマージアーク溶接においては、粒状のフラックスを溶接部に供給する必要がある。そのため、サブマージアーク溶接においては、溶接の姿勢が制限される。また、サブマージアーク溶接においては、溶接装置が大型化する傾向にある。   However, in submerged arc welding, it is necessary to supply granular flux to the weld. Therefore, in the submerged arc welding, the welding posture is limited. Moreover, in submerged arc welding, the welding apparatus tends to increase in size.

サブマージアーク溶接は、貫通溶接の達成が容易である反面、上記のようなデメリットも存在する。そこで、本発明は、GMA(Gas Metal Arc)溶接によって突合せ溶接における貫通溶接を達成することにより、溶接の作業効率向上を可能とする溶接方法を提供することを目的とする。   Submerged arc welding is easy to achieve through welding, but has the disadvantages described above. Therefore, an object of the present invention is to provide a welding method capable of improving the work efficiency of welding by achieving through welding in butt welding by GMA (Gas Metal Arc) welding.

本発明に従った溶接方法は、第1母材および第2母材を準備する工程と、第1母材の第1端面と第2母材の第2端面とが対向するように、第1母材および第2母材を配置する工程と、第1端面と第2端面とが接合されるように第1母材と第2母材とをGMA溶接により溶接する工程と、を備える。第1母材と第2母材とを溶接する工程では、溶接ワイヤと第1母材および第2母材との間にアークが形成され、アークの熱により第1母材および第2母材に溶融領域が形成されることで第1母材と第2母材とが溶接される。第1母材と第2母材とを溶接する工程では、溶接ワイヤが溶融領域に取り囲まれる領域にまで侵入した状態で、溶接ワイヤの先端の位置が第1母材および第2母材の厚み方向において第1の深さと第1の深さよりも深い第2の深さとの間を往復しつつアークが形成されることで、溶融領域が第1母材および第2母材を厚み方向に貫通するように形成される。   In the welding method according to the present invention, the first base material and the second base material are prepared, and the first end surface of the first base material and the second end surface of the second base material face each other. A step of arranging the base material and the second base material, and a step of welding the first base material and the second base material by GMA welding so that the first end face and the second end face are joined. In the step of welding the first base material and the second base material, an arc is formed between the welding wire, the first base material, and the second base material, and the first base material and the second base material are generated by the heat of the arc. The first base material and the second base material are welded by forming a melting region in the first part. In the step of welding the first base material and the second base material, the position of the tip of the welding wire is the thickness of the first base material and the second base material in a state where the welding wire has penetrated to the region surrounded by the melting region. The arc is formed while reciprocating between the first depth and the second depth deeper than the first depth in the direction, so that the melting region penetrates the first base material and the second base material in the thickness direction. To be formed.

本発明者らは、GMA溶接により貫通溶接を達成する方策について検討を行った。その結果、以下のような知見を得て本発明に想到した。溶接ワイヤが溶融領域に取り囲まれる領域にまで侵入した状態でアークが形成される状態(埋もれアーク状態)を維持しつつ溶接を実施することにより、貫通溶接の達成が容易となる。   The inventors of the present invention have studied a method for achieving through welding by GMA welding. As a result, the following knowledge was obtained and the present invention was conceived. By performing welding while maintaining a state in which an arc is formed in a state where the welding wire has entered the region surrounded by the melting region (buried arc state), it is easy to achieve through welding.

一方、このようにして貫通溶接を達成した場合、溶融領域が凝固して形成されるビードが、溶融しない状態が維持された母材の主表面(溶接ワイヤが侵入する側の主表面)の一部を覆う状態(オーバーラップ)が発生する場合がある。この場合、母材の主表面とビードとが十分に接合されていない状態となる。そのため、オーバーラップが発生した領域が、接合体の欠陥となり、接合体の強度を低下させるおそれがある。本発明者らの検討によれば、溶接ワイヤの先端の位置が第1母材および第2母材の厚み方向において往復しつつアークが形成されるようにすることで、オーバーラップの発生を抑制しつつ貫通溶接を達成することができる。すなわち、溶接ワイヤが深く(第2の深さまで)侵入した状態では、溶接ワイヤが侵入する側の母材の主表面から遠い領域にアークの熱が付与され、貫通溶接の達成に寄与する。溶接ワイヤが浅く(第1の深さまで)侵入した状態では、溶接ワイヤが侵入する側の母材の主表面に近い領域にアークの熱が付与され、オーバーラップの発生が抑制される。溶接ワイヤが深く侵入した状態と浅く侵入した状態とが繰り返されることにより、オーバーラップの発生を抑制しつつ貫通溶接を達成することができる。   On the other hand, when through-welding is achieved in this way, one of the main surfaces of the base material (main surface on the side where the welding wire enters) in which the bead formed by solidification of the molten region is maintained in an unmelted state is maintained. A state (overlap) covering the part may occur. In this case, the main surface of the base material and the bead are not sufficiently bonded. For this reason, the region where the overlap occurs becomes a defect of the bonded body, which may reduce the strength of the bonded body. According to the study by the present inventors, the arc is formed while the tip position of the welding wire reciprocates in the thickness direction of the first base material and the second base material, thereby suppressing the occurrence of overlap. However, through welding can be achieved. That is, when the welding wire penetrates deeply (to the second depth), the heat of the arc is applied to a region far from the main surface of the base material on the side where the welding wire penetrates, contributing to the achievement of through welding. When the welding wire is shallow (up to the first depth), arc heat is applied to a region close to the main surface of the base material on the side where the welding wire enters, and the occurrence of overlap is suppressed. By repeating the state where the welding wire penetrates deeply and the state where the welding wire penetrates shallowly, through welding can be achieved while suppressing occurrence of overlap.

本発明の溶接方法においては、溶接ワイヤが溶融領域に取り囲まれる領域にまで侵入した状態で、溶接ワイヤの先端の位置が第1母材および第2母材の厚み方向において往復しつつアークが形成されることで、溶融領域が第1母材および第2母材を厚み方向に貫通するように形成される。そのため、本発明の溶接方法によれば、GMA溶接によって突合せ溶接における貫通溶接を達成することにより、溶接の作業効率を向上させることができる。   In the welding method of the present invention, an arc is formed while the position of the tip of the welding wire reciprocates in the thickness direction of the first base material and the second base material in a state where the welding wire has penetrated to the region surrounded by the melting region. Thus, the melting region is formed so as to penetrate the first base material and the second base material in the thickness direction. Therefore, according to the welding method of the present invention, it is possible to improve the work efficiency of welding by achieving through welding in butt welding by GMA welding.

上記溶接方法において、第1母材と第2母材とを溶接する工程では、溶接ワイヤが第1の深さまで侵入し、溶接ワイヤが溶融して形成される溶摘の溶融領域への移行形態がローテーティング移行の状態と、溶接ワイヤが第2の深さまで侵入し、移行形態がローテーティング移行以外の状態とが繰り返されてもよい。   In the above-described welding method, in the step of welding the first base material and the second base material, the welding wire penetrates to the first depth, and the mode of transition to the melted region formed by melting the welding wire is formed. May be repeated between the state of rotating transition and the state where the welding wire penetrates to the second depth and the transition form is other than the transition of rotating.

ローテーティング移行の状態においては、溶接ワイヤの先端が、第1母材および第2母材の厚み方向に沿った軸の周りを回転する。そのため、形成されるアークは、当該軸回りに回転する。溶接ワイヤが浅く(第1の深さまで)侵入した状態でローテーティング移行の状態とすることにより、オーバーラップの発生懸念される領域にアークの熱が供給されやすくなる。その結果、オーバーラップの発生がより確実に抑制される。   In the state of rotating, the tip of the welding wire rotates around an axis along the thickness direction of the first base material and the second base material. Therefore, the formed arc rotates around the axis. When the welding wire is in a shallow state (up to the first depth) and is shifted to the rotating state, the heat of the arc is easily supplied to a region where the overlap is likely to occur. As a result, the occurrence of overlap is more reliably suppressed.

上記溶接方法においては、第1母材と第2母材とを溶接する工程において、溶接ワイヤの送給速度は30m/min以上であってもよい。このようにすることにより、埋もれアーク状態を維持することが容易となる。   In the welding method, in the step of welding the first base material and the second base material, the feeding speed of the welding wire may be 30 m / min or more. By doing in this way, it becomes easy to maintain a buried arc state.

上記溶接方法において、第1母材および第2母材を準備する工程では、厚みが10mm以上30mm以下の第1母材および第2母材が準備されてもよい。GMA溶接による貫通溶接の達成は、厚み10mm以上の母材において、作業効率向上の観点から特に有効である。一方、母材の厚みが30mmを超えると、貫通溶接の達成が難しくなるおそれがある。そのため、第1母材および第2母材の厚みは10mm以上30mm以下とされてもよい。   In the welding method, in the step of preparing the first base material and the second base material, a first base material and a second base material having a thickness of 10 mm to 30 mm may be prepared. The achievement of through welding by GMA welding is particularly effective from the viewpoint of improving work efficiency in a base material having a thickness of 10 mm or more. On the other hand, if the thickness of the base material exceeds 30 mm, it may be difficult to achieve through welding. Therefore, the thickness of the first base material and the second base material may be 10 mm or more and 30 mm or less.

上記溶接方法において、第1母材と第2母材とを溶接する工程では、開先の形成されていない第1母材と第2母材とが溶接されてもよい。   In the welding method, in the step of welding the first base material and the second base material, the first base material and the second base material in which no groove is formed may be welded.

本発明の溶接方法によれば、開先の形成されていない母材の溶接も可能である。開先が形成された場合、溶接時に開先が形成された領域を充填する必要がある。そのため、たとえば溶接部に供給される溶加材の量が増える等の理由により母材の歪みが大きくなるおそれがある。本発明の溶接方法により開先の形成されていない母材を溶接することにより、このような問題の発生を抑制することができる。   According to the welding method of the present invention, it is possible to weld a base material in which no groove is formed. When the groove is formed, it is necessary to fill a region where the groove is formed at the time of welding. Therefore, for example, the distortion of the base material may increase due to an increase in the amount of filler material supplied to the weld. By welding the base material in which no groove is formed by the welding method of the present invention, the occurrence of such a problem can be suppressed.

上記溶接方法において、上記溶接ワイヤはソリッドワイヤであってもよい。本発明の溶接方法では、ソリッドワイヤの採用は好適である。   In the welding method, the welding wire may be a solid wire. In the welding method of the present invention, it is preferable to use a solid wire.

上記溶接方法において、溶接ワイヤの直径は1.2mm以上1.6mm以下であってもよい。これにより、溶接時に埋もれアーク状態を維持することが容易となる。   In the above welding method, the diameter of the welding wire may be not less than 1.2 mm and not more than 1.6 mm. This makes it easy to maintain a buried arc state during welding.

以上の説明から明らかなように、本発明の溶接方法によれば、GMA溶接によって突合せ溶接における貫通溶接を達成することにより、溶接の作業効率向上を可能とする溶接方法を提供することができる。   As is apparent from the above description, according to the welding method of the present invention, it is possible to provide a welding method capable of improving the work efficiency of welding by achieving through welding in butt welding by GMA welding.

溶接の手順の概略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of the procedure of welding. 実施の形態1における溶接の開始前の状態を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a state before starting welding in the first embodiment. 実施の形態1における溶接工程の、溶接ワイヤが深く侵入した状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which the welding wire penetrate | invaded deeply of the welding process in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における溶接工程の、溶接ワイヤが浅く侵入し、溶滴の移行形態がローテーティング移行である状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which the welding wire penetrate | invades shallowly and the transfer form of a droplet is rotating transfer in the welding process in Embodiment 1. FIG. 電流、電圧および溶接ワイヤの送給速度の制御状態を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the control state of electric current, a voltage, and the feeding speed of a welding wire. 実施の形態2における溶接の開始前の状態を示す概略図である。6 is a schematic diagram showing a state before the start of welding in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における溶接工程の、溶接ワイヤが深く侵入した状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which the welding wire penetrate | invaded deeply of the welding process in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における溶接工程の、溶接ワイヤが浅く侵入し、溶滴の移行形態がローテーティング移行である状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which the welding wire penetrate | invades shallowly and the transfer form of a droplet is rotating transfer in the welding process in Embodiment 2. FIG.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
まず、実施の形態1における溶接方法について説明する。図1を参照して、実施の形態1の溶接方法においては、まず工程(S10)として母材準備工程が実施される。この工程(S10)では、溶接により接合されるべき一対の母材が準備される。具体的には、図2を参照して、第1母材50および第2母材60が準備される。第1母材50および第2母材60は、たとえば軟鋼、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼などの鋼からなる鋼板である。鋼板の厚みは、たとえば10mm以上30mm以下である。
(Embodiment 1)
First, the welding method in Embodiment 1 is demonstrated. With reference to FIG. 1, in the welding method of Embodiment 1, a base material preparation process is first implemented as process (S10). In this step (S10), a pair of base materials to be joined by welding is prepared. Specifically, referring to FIG. 2, a first base material 50 and a second base material 60 are prepared. The first base material 50 and the second base material 60 are steel plates made of steel such as mild steel, carbon steel for machine structure, alloy steel for machine structure, for example. The thickness of the steel plate is, for example, 10 mm or more and 30 mm or less.

次に、工程(S20)として母材配置工程が実施される。この工程(S20)では、図2を参照して、工程(S10)において準備された第1母材50および第2母材60が溶接装置100にセットされる。溶接装置100は、トーチ19と、電源30と、ワイヤ送給装置29とを備えている。トーチ19は、コンタクトチップ17と、コンタクトチップ17を取り囲む中空円筒形状を有するノズル18とを含む。コンタクトチップ17は、銅合金などの導電性を有する材料(金属)からなっている。コンタクトチップ17は、溶加材である溶接ワイヤ15に接触しつつ、溶接ワイヤ15を案内する。すなわち、溶接ワイヤ15とコンタクトチップ17とは電気的に接続されている。溶接ワイヤ15は、消耗電極として機能する。本実施の形態において、溶接ワイヤ15はソリッドワイヤである。溶接ワイヤ15の直径は、たとえば1.2mm以上1.6mm以下である。   Next, a base material arranging step is performed as a step (S20). In this step (S20), referring to FIG. 2, first base material 50 and second base material 60 prepared in step (S10) are set in welding apparatus 100. The welding apparatus 100 includes a torch 19, a power supply 30, and a wire feeding device 29. The torch 19 includes a contact tip 17 and a nozzle 18 having a hollow cylindrical shape surrounding the contact tip 17. The contact chip 17 is made of a conductive material (metal) such as a copper alloy. The contact tip 17 guides the welding wire 15 while being in contact with the welding wire 15 that is a filler material. That is, the welding wire 15 and the contact tip 17 are electrically connected. The welding wire 15 functions as a consumable electrode. In the present embodiment, the welding wire 15 is a solid wire. The diameter of the welding wire 15 is 1.2 mm or more and 1.6 mm or less, for example.

ノズル18は、コンタクトチップ17との間にシールドガスを流す流路を形成する。溶接ワイヤ15は、ノズル18の中央軸を含む領域に位置する。ワイヤ送給装置29は、溶接ワイヤ15をノズル18内へと送給する。電源30は、配線34を介してコンタクトチップ17に電気的に接続されている。電源30は、配線64を介して第2母材60に電気的に接続される。   The nozzle 18 forms a flow path for flowing a shield gas between the nozzle 18 and the contact chip 17. The welding wire 15 is located in a region including the central axis of the nozzle 18. The wire feeding device 29 feeds the welding wire 15 into the nozzle 18. The power supply 30 is electrically connected to the contact chip 17 via the wiring 34. The power supply 30 is electrically connected to the second base material 60 via the wiring 64.

第1母材50は、一方の主表面52と、他方の主表面53と、第1端面51とを有する。第2母材60は、一方の主表面62と、他方の主表面63と、第2端面61とを有する。第1端面51と第2端面61とが対向するように、第1母材50および第2母材60は配置される。第1端面51と第2端面61とが接触するように、第1母材50および第2母材60は配置される。第1母材50および第2母材60には開先は形成されていない。すなわち、第1端面51と第2端面61とは、厚み方向の全域にわたって平行となっている。   The first base material 50 has one main surface 52, the other main surface 53, and a first end surface 51. Second base material 60 has one main surface 62, the other main surface 63, and a second end surface 61. The first base material 50 and the second base material 60 are arranged so that the first end face 51 and the second end face 61 face each other. The first base material 50 and the second base material 60 are arranged so that the first end face 51 and the second end face 61 are in contact with each other. No groove is formed in the first base material 50 and the second base material 60. That is, the first end surface 51 and the second end surface 61 are parallel throughout the entire thickness direction.

次に、工程(S30)として溶接工程が実施される。この工程(S30)では、工程(S20)において配置された第1母材50と第2母材60とがGMA溶接により溶接される。具体的には、図3および図4を参照して、ワイヤ送給装置29により溶接ワイヤ15が送給されつつ、電源30により第1母材50および第2母材60と溶接ワイヤ15との間に電圧が印加されると、溶接ワイヤ15と第1母材50および第2母材60との間にアーク11が形成される。このとき、たとえば炭酸ガス等のシールドガスがノズル18内に供給されて、コンタクトチップ17とノズル18の内周面との間の空間を流れる。そして、ノズル18の出口からシールドガスが矢印Gに沿って吐出され、アーク11と外気とが遮断される。このようにして形成されたアーク11の熱により第1母材50および第2母材60に溶融領域12が形成される。   Next, a welding process is performed as a process (S30). In this step (S30), the first base material 50 and the second base material 60 arranged in step (S20) are welded by GMA welding. Specifically, referring to FIGS. 3 and 4, the welding wire 15 is fed by the wire feeding device 29, and the first preform 50, the second preform 60, and the welding wire 15 are supplied by the power source 30. When a voltage is applied between them, the arc 11 is formed between the welding wire 15 and the first base material 50 and the second base material 60. At this time, for example, a shielding gas such as carbon dioxide gas is supplied into the nozzle 18 and flows through the space between the contact tip 17 and the inner peripheral surface of the nozzle 18. And shield gas is discharged along the arrow G from the exit of the nozzle 18, and the arc 11 and external air are interrupted | blocked. The molten region 12 is formed in the first base material 50 and the second base material 60 by the heat of the arc 11 formed in this way.

このとき、溶接ワイヤ15が溶融領域12に取り囲まれる領域にまで侵入した状態(埋もれアーク状態)で、溶接ワイヤ15の先端15Aの位置が第1母材50および第2母材60の厚み方向において第1の深さと第1の深さよりも深い第2の深さとの間を往復しつつアーク11が形成されることで、溶融領域12が第1母材50および第2母材60を厚み方向に貫通するように形成される。すなわち、第1母材50の一方の主表面52および第2母材60の一方の主表面62の側から侵入した溶接ワイヤ15の先端15Aが溶融領域12に取り囲まれる領域内に位置する状態で、先端15Aの位置が第1母材50および第2母材60の厚み方向において往復しつつアーク11が形成される。溶融領域12は、第1母材50の他方の主表面53および第2母材60の他方の主表面63において露出する。   At this time, the position of the tip 15A of the welding wire 15 is in the thickness direction of the first base material 50 and the second base material 60 with the welding wire 15 penetrating into the region surrounded by the melting region 12 (buried arc state). The arc 11 is formed while reciprocating between the first depth and the second depth deeper than the first depth, so that the melting region 12 causes the first base material 50 and the second base material 60 to move in the thickness direction. It is formed so as to penetrate through. That is, in a state where the tip 15A of the welding wire 15 that has entered from one main surface 52 of the first base material 50 and one main surface 62 of the second base material 60 is located in a region surrounded by the melting region 12. The arc 11 is formed while the position of the tip 15 </ b> A reciprocates in the thickness direction of the first base material 50 and the second base material 60. The molten region 12 is exposed on the other main surface 53 of the first base material 50 and the other main surface 63 of the second base material 60.

より具体的な制御方法を図3〜図5を参照して説明する。図5において、横軸は時間tに対応する。また、図5において縦軸は溶接電流I、溶接電圧Vおよび溶接ワイヤ15の送給速度Wに対応する。図3〜図5を参照して、電流Iは、閾値電流ITHよりも低いIの状態とITHよりも高いIの状態とを繰り返すように制御される。電流IがIの状態である時刻tから時刻tの間(時間T)、電圧VはVであり、送給速度WはWfHとされる。電流IがIの状態である時刻tから時刻tの間(時間T)、電圧VはVよりも低いVであり、送給速度WはWfHよりも小さいWfLとされる。時間Tと時間Tとの和が1サイクルあたりの時間Tである。Tの逆数1/Tが周波数である。周波数1/Tは、たとえば0.2Hz以上2Hz以下とすることができる。 A more specific control method will be described with reference to FIGS. In FIG. 5, the horizontal axis corresponds to time t. The vertical axis corresponds to the feed rate W f of the welding current I, welding voltage V and welding wire 15 in FIG. Referring to FIGS. 3 to 5, the current I is controlled to repeat a state of high I H than state and I TH lower I L than the threshold current I TH. Between time t 1 the current I is in the state of the I H at time t 2 (time T H), the voltage V is V H, the feeding rate W f is the W fH. Between time t 2 the current I is the state of I L at time t 3 (time T L), the voltage V is lower V L than V H, feed rate W f is smaller than W fH W fL It is said. The sum of the time TH and the time TL is the time T per cycle. The reciprocal 1 / T of T is the frequency. The frequency 1 / T can be, for example, 0.2 Hz or more and 2 Hz or less.

電流Iが閾値電流ITHよりも小さい状態では、図3に示すように、溶接ワイヤ15が第1母材50および第2母材60の厚み方向において深く(第2の深さまで)侵入した状態となる。このとき、溶接ワイヤ15が溶融して形成される溶摘の溶融領域12への移行形態がローテーティング移行以外の状態、たとえばドロップ移行の状態、または溶接ワイヤ15の先端15Aが振り子状に運動する状態での移行(振り子状移行)の状態となる。一方、電流Iが閾値電流ITHよりも大きい状態では、図4に示すように、溶接ワイヤ15が第1母材50および第2母材60の厚み方向において浅く(第1の深さまで)侵入した状態となる。このとき、溶接ワイヤ15が溶融して形成される溶摘の溶融領域12への移行形態がローテーティング移行の状態となる。 In a state where the current I is smaller than the threshold current ITH , as shown in FIG. 3, the welding wire 15 has entered deeply (to the second depth) in the thickness direction of the first base material 50 and the second base material 60. It becomes. At this time, the transition form to the melted region 12 of the fusion formed by melting the welding wire 15 is a state other than the rotational transition, for example, a drop transition state, or the tip 15A of the welding wire 15 moves in a pendulum shape. It becomes the state transition (pendulum transition) state. On the other hand, in the state where the current I is larger than the threshold current ITH , the welding wire 15 is shallow in the thickness direction of the first base material 50 and the second base material 60 (up to the first depth) as shown in FIG. Will be in a state. At this time, the mode of transition to the melted region 12 of the fusion formed by melting the welding wire 15 is a state of rotating transition.

ローテーティング移行の状態においては、溶接ワイヤ15の先端15Aに近い領域が、第1母材50および第2母材60の厚み方向に沿った軸αから離れるように湾曲する。そして、溶接ワイヤ15の先端15Aが、軸αの周りを回転する。そのため、形成されるアーク11は、軸α周りに回転する。溶接ワイヤ15が浅く侵入した状態でローテーティング移行の状態とすることにより、オーバーラップの発生が懸念される領域(第1母材50の一方の主表面52および第2母材60の一方の主表面62に近い領域)にアーク11の熱が供給されやすくなる。   In the state of rotating transition, the region near the tip 15A of the welding wire 15 is curved so as to be separated from the axis α along the thickness direction of the first base material 50 and the second base material 60. Then, the tip 15A of the welding wire 15 rotates around the axis α. Therefore, the formed arc 11 rotates around the axis α. When the welding wire 15 enters a state where the welding wire 15 has entered shallowly and is in a state of shifting to a rotating state, an area where the occurrence of overlap is a concern (one main surface 52 of the first base material 50 and one main surface of the second base material 60). It becomes easy to supply the heat of the arc 11 to a region close to the surface 62.

第1母材50および第2母材60に対してトーチ19が相対的に移動することにより、溶融領域12が形成される領域が移動する。先に形成された溶融領域12は、温度の低下に伴って凝固する。溶接されるべき領域(第1端面51と第2端面61とが対向する領域)の延在方向に沿って溶融領域12が順次形成され、形成された溶融領域12が凝固することにより、本実施の形態における第1母材50と第2母材60との溶接が完了する。   As the torch 19 moves relative to the first base material 50 and the second base material 60, the region where the melted region 12 is formed moves. The previously formed molten region 12 solidifies as the temperature decreases. In this embodiment, the melted region 12 is sequentially formed along the extending direction of the region to be welded (the region where the first end surface 51 and the second end surface 61 face each other), and the formed melted region 12 is solidified. The welding of the first base material 50 and the second base material 60 in the form is completed.

本実施の形態の溶接方法では、工程(S30)において、溶接ワイヤ15が溶融領域12に取り囲まれる領域にまで侵入した状態で、溶接ワイヤ15の先端15Aの位置が第1母材50および第2母材60の厚み方向において第1の深さと第1の深さよりも深い第2の深さとの間を往復しつつアーク11が形成されることで、溶融領域12が第1母材50および第2母材60を厚み方向に貫通するように形成される。   In the welding method according to the present embodiment, in the step (S30), the position of the tip 15A of the welding wire 15 is the first base material 50 and the second base material 50 in a state where the welding wire 15 has penetrated to the region surrounded by the melting region 12. The arc 11 is formed while reciprocating between the first depth and the second depth deeper than the first depth in the thickness direction of the base material 60, so that the melting region 12 is formed in the first base material 50 and the first base material 60. It is formed so as to penetrate the two base materials 60 in the thickness direction.

このとき、溶接ワイヤ15が第1母材50および第2母材60の厚み方向において浅く(第1深さまで)侵入し、溶接ワイヤ15が溶融して形成される溶摘の溶融領域12への移行形態がローテーティング移行の状態と、溶接ワイヤ15が深く(第2の深さまで)侵入し、移行形態がローテーティング移行以外の状態とが繰り返される。溶接ワイヤ15が深く侵入した状態でアーク11が形成されることにより、アーク11の熱が第1母材50の他方の主表面53および第2母材60の他方の主表面62に近い領域に供給される。そのため、貫通溶接の達成が容易となる。一方、溶接ワイヤ15が浅く侵入した状態でローテーティング移行の状態とすることにより、オーバーラップの発生懸念される領域(第1母材50の一方の主表面52および第2母材60の一方の主表面62に近い領域)にアーク11の熱が供給されやすくなる。そのため、オーバーラップの発生が抑制される。そして、これらの状態が繰り返されることにより、オーバーラップの発生を抑制しつつ貫通溶接を達成することができる。そのため、本実施の形態の溶接方法によれば、GMA溶接によって突合せ溶接における貫通溶接を達成することにより、溶接の作業効率を向上させることができる。   At this time, the welding wire 15 penetrates shallowly (to the first depth) in the thickness direction of the first base material 50 and the second base material 60, and the welding wire 15 melts to the melting region 12 formed by melting. The transition form is a state of transition to rotating, and the welding wire 15 penetrates deeply (to the second depth), and the transition form is repeated in a state other than the transition of rotating. By forming the arc 11 with the welding wire 15 penetrating deeply, the heat of the arc 11 is in a region close to the other main surface 53 of the first base material 50 and the other main surface 62 of the second base material 60. Supplied. Therefore, it is easy to achieve through welding. On the other hand, when the welding wire 15 enters a state where the welding wire 15 has entered shallowly, the region where the occurrence of overlap is likely to occur (one main surface 52 of the first base material 50 and one of the second base materials 60). The heat of the arc 11 is easily supplied to the region near the main surface 62. Therefore, the occurrence of overlap is suppressed. And by repeating these states, through welding can be achieved while suppressing the occurrence of overlap. Therefore, according to the welding method of the present embodiment, it is possible to improve the work efficiency of welding by achieving through welding in butt welding by GMA welding.

上記工程(S30)において、溶接ワイヤの送給速度は30m/min以上とすることが好ましい。これにより、埋もれアーク状態を維持することが容易となる。   In the said process (S30), it is preferable that the feeding speed of a welding wire shall be 30 m / min or more. Thereby, it becomes easy to maintain a buried arc state.

(実施の形態2)
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態2における溶接方法について説明する。実施の形態2の溶接方法は、基本的には上記実施の形態1の場合と同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態2の溶接方法は、母材の端面の形状において実施の形態1の場合とは異なっている。
(Embodiment 2)
Next, the welding method in Embodiment 2, which is another embodiment of the present invention, will be described. The welding method according to the second embodiment is basically performed in the same manner as in the first embodiment, and has the same effects. However, the welding method of the second embodiment is different from that of the first embodiment in the shape of the end face of the base material.

図6を参照して、実施の形態2における溶接方法においては、工程(S10)において、開先70が形成された第1母材50および第2母材60が準備される。開先70は、第1母材50および第2母材60の一方の主表面52,62側に形成される。開先70は、第1端面51と一方の主表面52とが接続される第1母材50の角部、および第2端面61と一方の主表面62とが接続される第2母材60の角部を除去するように形成される。そのため、工程(S20)において、第1端面51と第2端面61とが対向するように第1母材50および第2母材60が配置されると、開先70に対応する領域において、一方の主表面52,62に近づくにしたがって第1母材50と第2母材60との間隔が広がる。   Referring to FIG. 6, in the welding method according to the second embodiment, in step (S10), first base material 50 and second base material 60 in which groove 70 is formed are prepared. The groove 70 is formed on one main surface 52, 62 side of the first base material 50 and the second base material 60. The groove 70 includes a corner portion of the first base material 50 to which the first end surface 51 and the one main surface 52 are connected, and a second base material 60 to which the second end surface 61 and the one main surface 62 are connected. It is formed so as to remove the corners. Therefore, in the step (S20), when the first base material 50 and the second base material 60 are arranged so that the first end face 51 and the second end face 61 face each other, in the region corresponding to the groove 70, The distance between the first base material 50 and the second base material 60 increases as the main surfaces 52 and 62 are approached.

そして、工程(S30)では、図7および図8を参照して、開先70が形成された状態で第1母材50と第2母材60とが溶接される。このとき、開先70に対応する領域は、溶接によって充填される。すなわち、開先70が形成されない上記実施の形態1の場合に比べて、溶融領域12に供給される溶加材としての溶接ワイヤ15の量が多くなる。   In step (S30), referring to FIGS. 7 and 8, first base material 50 and second base material 60 are welded in a state where groove 70 is formed. At this time, the region corresponding to the groove 70 is filled by welding. That is, the amount of the welding wire 15 as the filler material supplied to the melting region 12 is increased as compared with the first embodiment in which the groove 70 is not formed.

このように、開先70を形成しておくことにより、工程(S30)において貫通溶接を達成することが容易となる。そのため、厚みの大きい第1母材50および第2母材60が溶接される場合に、本実施の形態の溶接方法は好適である。   Thus, by forming the groove 70, it becomes easy to achieve through welding in the step (S30). Therefore, when the first base material 50 and the second base material 60 having a large thickness are welded, the welding method of the present embodiment is suitable.

なお、上記実施の形態においては、溶接電流、溶接電圧および溶接ワイヤの送給速度を大きくして溶接ワイヤが浅く侵入する状態とし、溶接電流、溶接電圧および溶接ワイヤの送給速度を小さくして溶接ワイヤが深く侵入する状態とすることで、溶接ワイヤの先端の位置を母材の厚み方向に往復させる方法について説明したが、本発明の溶接方法はこれに限られない。たとえば、溶接電圧一定の下で溶接ワイヤの送給速度および溶接電流を大きくして溶接ワイヤが深く侵入する状態とし、溶接ワイヤの送給速度および溶接電流を小さくして溶接ワイヤが浅く侵入する状態とすることで、溶接ワイヤの先端の位置を母材の厚み方向に往復させてもよい。   In the above embodiment, the welding current, welding voltage, and welding wire feeding speed are increased to allow the welding wire to enter shallowly, and the welding current, welding voltage, and welding wire feeding speed are decreased. Although the method of reciprocating the position of the tip of the welding wire in the thickness direction of the base material by setting the welding wire to enter deeply has been described, the welding method of the present invention is not limited to this. For example, under a constant welding voltage, the welding wire feed speed and welding current are increased so that the welding wire penetrates deeply, and the welding wire feeding speed and welding current is reduced to enter the welding wire shallowly penetrating. By doing so, the position of the tip of the welding wire may be reciprocated in the thickness direction of the base material.

本発明の溶接方法により、GMA溶接によって突合せ溶接における貫通溶接を達成可能であることを確認する実験を行った。具体的な実験方法は以下の通りである。   An experiment was conducted to confirm that through welding in butt welding can be achieved by GMA welding with the welding method of the present invention. The specific experimental method is as follows.

まず、母材として、厚み12mmの2枚の鋼板を準備した。次に、図2を参照して、上記実施の形態1の場合と同様に、開先を形成することなく2枚の鋼板を互いの端面同士が接触するように溶接装置100にセットした。そして、表1に示す条件で溶接を実施した。   First, two steel plates with a thickness of 12 mm were prepared as base materials. Next, referring to FIG. 2, as in the case of the first embodiment, two steel plates were set in welding apparatus 100 so that the end surfaces of the two steel plates contact each other without forming a groove. And welding was implemented on the conditions shown in Table 1.

Figure 2017042779
溶接により接合された鋼板を観察した結果、貫通溶接が達成されていることが確認された。また、オーバーラップの発生は確認されなかった。以上の実験結果から、本発明の溶接方法によれば、溶接ワイヤが深く侵入した状態と浅く侵入した状態とが繰り返されることにより、オーバーラップの発生を抑制しつつ貫通溶接を達成することができることが確認される。
Figure 2017042779
As a result of observing the steel plates joined by welding, it was confirmed that through welding was achieved. Moreover, the occurrence of overlap was not confirmed. From the above experimental results, according to the welding method of the present invention, it is possible to achieve through welding while suppressing the occurrence of overlap by repeating the state where the welding wire penetrates deeply and the state where the welding wire penetrates deeply. Is confirmed.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and are not restrictive in any respect. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.

本発明の溶接方法は、作業効率の向上が求められる溶接に、特に有利に適用され得る。   The welding method of the present invention can be applied particularly advantageously to welding that requires improvement in work efficiency.

11 アーク、12 溶融領域、15 溶接ワイヤ、15A 先端、17 コンタクトチップ、18 ノズル、19 トーチ、29 ワイヤ送給装置、30 電源、34 配線、50 第1母材、51 第1端面、52,53 主表面、60 第2母材、61 第2端面、62,63 主表面、64 配線、70 開先、100 溶接装置。   11 arc, 12 melting region, 15 welding wire, 15A tip, 17 contact tip, 18 nozzle, 19 torch, 29 wire feeder, 30 power supply, 34 wiring, 50 first base material, 51 first end face, 52, 53 Main surface, 60 2nd base material, 61 2nd end surface, 62, 63 Main surface, 64 wiring, 70 groove, 100 Welding device.

Claims (7)

第1母材および第2母材を準備する工程と、
前記第1母材の第1端面と前記第2母材の第2端面とが対向するように、前記第1母材および前記第2母材を配置する工程と、
前記第1端面と前記第2端面とが接合されるように前記第1母材と前記第2母材とをGMA溶接により溶接する工程と、を備え、
前記第1母材と前記第2母材とを溶接する工程では、溶接ワイヤと前記第1母材および前記第2母材との間にアークが形成され、前記アークの熱により前記第1母材および前記第2母材に溶融領域が形成されることで前記第1母材と前記第2母材とが溶接され、
前記第1母材と前記第2母材とを溶接する工程では、前記溶接ワイヤが前記溶融領域に取り囲まれる領域にまで侵入した状態で、前記溶接ワイヤの先端の位置が前記第1母材および前記第2母材の厚み方向において第1の深さと前記第1の深さよりも深い第2の深さとの間を往復しつつ前記アークが形成されることで、前記溶融領域が前記第1母材および前記第2母材を厚み方向に貫通するように形成される、溶接方法。
Preparing a first base material and a second base material;
Disposing the first base material and the second base material such that the first end surface of the first base material and the second end surface of the second base material face each other;
Welding the first base material and the second base material by GMA welding so that the first end face and the second end face are joined,
In the step of welding the first base material and the second base material, an arc is formed between a welding wire, the first base material, and the second base material, and the first base material is generated by heat of the arc. The first base material and the second base material are welded by forming a melting region in the material and the second base material,
In the step of welding the first base material and the second base material, the position of the tip of the welding wire is the first base material and the welding wire in a state where the welding wire has penetrated to the region surrounded by the melting region. The arc is formed while reciprocating between a first depth and a second depth deeper than the first depth in the thickness direction of the second base material, so that the melting region is the first base material. The welding method formed so that a material and the said 2nd base material may be penetrated in the thickness direction.
前記第1母材と前記第2母材とを溶接する工程では、前記溶接ワイヤが前記第1の深さまで侵入し、前記溶接ワイヤが溶融して形成される溶摘の前記溶融領域への移行形態がローテーティング移行の状態と、前記溶接ワイヤが前記第2の深さまで侵入し、前記移行形態がローテーティング移行以外の状態とが繰り返される、請求項1に記載の溶接方法。   In the step of welding the first base material and the second base material, the welding wire penetrates to the first depth, and the excision formed by melting the welding wire is transferred to the melting region. The welding method according to claim 1, wherein the state is a state of transition to rotation and the welding wire penetrates to the second depth, and the state of transition is a state other than the transition of rotation. 前記第1母材と前記第2母材とを溶接する工程において、前記溶接ワイヤの送給速度は30m/min以上である、請求項1または2に記載の溶接方法。   The welding method according to claim 1 or 2, wherein, in the step of welding the first base material and the second base material, a feeding speed of the welding wire is 30 m / min or more. 前記第1母材および前記第2母材を準備する工程では、厚みが10mm以上30mm以下の前記第1母材および前記第2母材が準備される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の溶接方法。   4. The method according to claim 1, wherein in the step of preparing the first base material and the second base material, the first base material and the second base material having a thickness of 10 mm to 30 mm are prepared. The welding method as described in. 前記第1母材と前記第2母材とを溶接する工程では、開先の形成されていない前記第1母材と前記第2母材とが溶接される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の溶接方法。   5. The method according to claim 1, wherein in the step of welding the first base material and the second base material, the first base material and the second base material in which no groove is formed are welded. The welding method according to Item 1. 前記溶接ワイヤはソリッドワイヤである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の溶接方法。   The welding method according to claim 1, wherein the welding wire is a solid wire. 前記溶接ワイヤの直径は1.2mm以上1.6mm以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の溶接方法。
The welding method according to claim 1, wherein a diameter of the welding wire is 1.2 mm or greater and 1.6 mm or less.
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