JPH0565268B2

JPH0565268B2 -

Info

Publication number: JPH0565268B2
Application number: JP63024026A
Authority: JP
Inventors: Juji Sugitani; Yoshikazu Sato
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1993-09-17
Also published as: JPH01202371A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、溶接電源として交流電源を用い、
溶接電流を周期的に変化させる交流パルスサブマ
ージアーク溶接法に関するものである。

［従来の技術］サブマージアーク溶接法（潜弧溶接法）は、溶
接部材上に予め粒状のフラツクスを堆積してお
き、その中に溶接電極を挿入して行なう自動アー
ク溶接法である。主として造船、圧力容器、鋼
管、橋梁その他における構造部材の接合及び肉盛
りなどに広く利用されている。

第３図は従来のサブマージアーク溶接法による
表ビード平面形状の説明図である。

図において、接合すべき溶接部材１ａの開先２
は、予め仮付ビード３で部分的に仮付されてい
る。次に、開先２に沿つて溶接進行方向Ｚへ本溶
接を施すと、開先幅G_Wに対して所定の幅を持つ
た溶接ビード４が形成される。但し、仮付ビード
３の部分では磁場によりアークが偏向して溶接ビ
ード４の幅が変動する。特に仮付ビード３の直前
部分５では、アークは後方に吹かれ、掘れ込みが
生じる。更に、掘れ込みが生じた部分では溶着金
属が下部へ集中するため、この部分の表ビードの
幅が狭くなり、表ビードの蛇行を生じるばかりで
なく、アンダーカツトを生じることになる。

このアークの偏向による掘れ込みという現象
は、仮付ビード３が存在する限りは不可避であ
る。このため従来では、掘れ込みの深さを多少と
も抑制したい場合には、溶接電流を低くして入熱
を下げる方法が採られていた。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、低電流による溶接は溶接作業の
能率を大幅に低下させる。

また、従来のサブマージアーク溶接法により両
面溶接を行なう場合には、先ず表面溶接は仮付ビ
ード２付近の掘れ込みの深さを抑制するために低
い溶接電流で行なわれている。その結果、溶け込
みは浅く、ビード幅の蛇行も少なくなるものの、
全体として入熱が不足気味となる。従つて表面溶
接後、裏面溶接を行なう際には、表面溶接の入熱
不足を補うために逆に溶接電流を高くする必要が
あるという不都合が生じる。

なお、溶接部材の材質によつては熱脆下の問題
があり溶接電流を高くすることができない場合が
ある。そのような場合には、表面・裏面ともに通
常の溶接電流で施行され、掘れ込みは必然的に生
じるものとして、特に防止策は図られていなかつ
た。

更に、従来のサブマージアーク溶接法は溶接電
源の変動の影響を受易く、溶接電源が変動すると
アークが不安定となり仮付ビード３以外の部分で
も表ビード両端にアンダーカツト等の欠陥が生じ
るという欠点も有している。

従つて、この発明の主要な課題は、掘れ込みや
アンダーカツトを防止し、安定した溶込み深さが
得られる交流パルスサブマージアーク溶接法を提
案することを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係る交流パルスサブマージアーク溶
接法は、溶接部材の開先に沿つて連続的なサブマ
ージアーク溶接を行うに際し、溶接電源として商
用周波数の交流主電源及び交流補助電源を用いる
とともに、この交流主電源からの交流出力に、前
記交流補助電源からの交流出力を前記商用周波数
よりも低い周波数で断続させて交流パルス電流と
して重畳することにより上記問題点を解決したも
のである。

なお、重畳する交流パルス電流は、パルス周波
数0.3〜３Hzの低周波交流パルス周波数であるこ
とが望ましい。

［作用］溶接電流を一定で溶接を行なうと、溶接アーク
で溶かされた溶融金属は0.5〜2.0Hzの振動を行な
いながら凝固する。このとき溶接アークが変動す
ると、その影響を受け溶融金属の振動周期に乱れ
を生ずる。

この溶融金属の振動周波数と同様のパルス周波
数で断続させて得た交流パルス電流、好ましくは
パルス周波数0.3〜３Hzの低周波交流パルス電流
を溶接電流に重畳すると、溶接電極が高くなつた
場合、アークの硬直性が著しく増加して安定した
アークになる。

従つて、仮付ビード等の存在の影響を受けにく
い指向性の良好なアークが得られ、溶融金属の振
動も規則正しくなり、安定したサブマージアーク
溶接が行なえる。

［実施例］以下、本発明の実施例について添付図面を参照
して説明する。

第１図は本発明の実施例に用いる装置構成の一
例を示すブロツク図である。この第１図に基いて
本発明の方法原理を説明すると、溶接電極６と溶
接部材１ａに電圧・電流を供給する主溶接電源７
には商用周波数の交流電源が用いられ、その出力
側には切換え器９を介してパルス用補助電源８が
並列に接続されている。このパルス用補助電源８
は主溶接電源７と同一電圧・周波数の同期した交
流電流を出力するものであり、このパルス用補助
電源８からの出力を切換え器９によつて商用周波
数より低い周波数で規則正しくオン・オフするこ
とにより交流パルス電流に変え、この交流パルス
電流を主溶接電源７の出力に重畳させる。切換え
器９への制御指令はパルス制御器１０により行な
われ、このパルス制御器１０は周波数設定器１１
に設定された周波数に基き切換え器９へ制御指令
を与え、この設定周波数の指令パルスにより切換
え器９を断続的に開閉させて、パルス用補助電源
８の交流出力電流を交流パルス電流に変えて出力
させる。なお、１ｂは溶接後の断面ビードであ
る。また、本実施例において、周波数設定器１１
で設定される周波数は、主溶接電源７に用いられ
る商用周波数よりも低い周波数であり、パルス制
御器１０から切換え器９に指令パルスが与えられ
たときには補助電源８の交流出力電流が対応した
低周波の交流パルス電流となつて主溶接電流に重
畳させる。

上記交流パルス電流を主溶接電流に重畳するこ
とにより、溶接電極６の発生するアークは、高電
流〜低電流と時間間隔が規則的になるとともに、
溶接電流が高くなつたとき、アーク柱が引き締ま
りアークの硬直性、指向性が著しく増加して安定
したアークが得られる。

上記第１図に示した装置による交流パルス電流
の重畳時の各部波形の一例を第２図に示す。

第１図に示した装置による交流パルス電流の重
畳時の各部波形は第２図に示すように、主溶接電
源７から出力される電流波形(A)、パルス用補助電
源８から出力される電流波形(B)、パルス制御器８
から切換え器９へ与えられる指令パルス波形(C)、
パルス制御器８で開閉制御される切り換え器９か
ら出力される交流パルス電流波形(D)、主溶接電源
７からの交流電流に切換え器９を介して交流パル
ス電流を重畳した際の溶接電極６へ流れる溶接電
流波形(E)となり、この溶接電極６へ流れる溶接電
流波形(E)を直流表示で示すと電流値変化波形(F)と
なる。尚、横軸は同一スケールの時間である。ま
た、(A)、(B)、(C)、(D)、(E)の交流波形は実際にはサ
イン波である。そして、このときの溶接条件の具
体例は下記の通りである。

溶接条件：溶接速度50cm／min 主溶接電源出力：50Hz、1000A、38V パルス用補助電源出力：50Hz、200A、38V 交流パルス電流の繰り返しパルス周波数：0.5Hz 一般に、上記主溶接電源７のみで溶接を施した
場合、すなわち交流パルス電流を重畳しない従来
法で溶接を施した場合は、ビード幅が不揃いで蛇
行し、フンダーカツトが生じやすい。

しかし、本発明の方法により溶接電流に交流パ
ルス電流を重畳した条件で溶接を施すと、アンダ
ーカツトや蛇行のない良好なビードが形成される
ことが確かめられている。また、このときのパル
ス制御器１０から切り換え器９に与えられる指令
パルスのパルス周波数は0.5Hzであるが、溶接電
流の大きさにより溶融金属の振動の周波数が変る
ので、予め実験的に選定した周波数を用いる必要
がある。

一般に、大電流では溶接金属量が多いため周波
数は遅く、小電流では速い周波数の振動がある。

なお、発明者等の実験によれば、交流パルス電
流をパルス周波数0.3〜３Hzの低周波交流パルス
電流とすれば、更に良好な結果が得られることが
確認されている。

［発明の効果］この発明は以上説明したとおり、商用周波数の
交流主電源からの交流出力に、同じ商用周波数の
交流補助電源からの交流電流を前記商用周波数よ
り低い周波数で断続させて交流パルス電流として
重畳することにより、溶接電流が周期的に高くな
り、アークの硬直性が著しく増加して安定したア
ークを得ることができると共に、仮付ビード等の
存在の影響を受けにくい良好なアークを得ること
ができるので、溶融金属の振動が規則正しくな
り、安定したサブマージアーク溶接を行うことが
できます。従つて、安定した溶け込み深さが得ら
れると共に、欠陥のない良好なビードが形成でき
るという効果がある。尚、この効果は、重畳する
交流パルス電流をパルス周波数0.3〜３Hzの低周
波交流パルス電流とすると一層顕著なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に使用する装置構成の
ブロツク図である。第２図は本発明の実施例によ
る各部波形を示すチヤート図である。図３は従来
のサブマージアーク溶接法による溶接ビードの説
明図である。図中、１は溶接部材、２は開先、３は仮付ビー
ド、４は溶接ビード、５は仮付ビード２の直前部
分、６は溶接電極、７は主溶接電源、８はパルス
用補助電源、９は切換え器、１０はパルス制御
器、１１は周波数設定器を示す。なお、各図中同
一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１溶接部の開先に沿つて連続的なサブマージア
ーク溶接を行うに際し、溶接電源として商用周波
数の交流電源及び交流補助電源を用いるととも
に、この交流主電源からの交流出力に、前記交流
補助電源からの交流出力を前記商用周波数より低
い周波数で断続させて得た交流パルス電流を重畳
することを特徴とする交流パルスサブマージアー
ク溶接法。２前記交流パルス電流がパルス周波数0.3〜３
Hzの低周波交流パルス電流であることを特徴とす
る請求項１に記載の交流パルスサブマージアーク
溶接法。