溶接用ワイヤおよびこれを用いたアーク溶接法
【課題】直進性に優れ、狭い開先の溶解、溶融プールの撹拌を十分に行える溶接用ワイヤおよびこれを用いたアーク溶接法を提供する。
【解決手段】本溶接用ワイヤは、ワイヤリールからワイヤガイドに設けられ断面が円形の貫通孔を介して溶接部に連続的に給送される溶接用ワイヤにおいて、この溶接用ワイヤは単線のワイヤからなり、その断面が非円形であり、螺旋状に捻られている。また、これを用いたアーク溶接法。
【解決手段】本溶接用ワイヤは、ワイヤリールからワイヤガイドに設けられ断面が円形の貫通孔を介して溶接部に連続的に給送される溶接用ワイヤにおいて、この溶接用ワイヤは単線のワイヤからなり、その断面が非円形であり、螺旋状に捻られている。また、これを用いたアーク溶接法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は溶接用ワイヤおよびこれを用いたアーク溶接法に係り、特に特殊形状にした溶接用ワイヤおよびこれを用いたアーク溶接法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般にマグ(MAG:Metal Active Gas)溶接法に用いられる溶接装置10は、図3に示すように、溶接電源11、ワイヤ送給装置12、溶接トーチ13、シールドガスボンベ14、ガス流量計15、遠隔制御器などから構成され、溶接が開始されると、ケーブルリール16あるいはドラムに巻かれた溶接用ワイヤ17が、溶接トーチ13に内装され円形の貫通孔13a1が設けられたワイヤガイドであるコンタクトチップ13aを貫通して連続的に送給され、溶接用ワイヤ17と開先18aが形成された母材18間に発生したアーク19が持続されて、溶接が進行する。溶接用ワイヤ17はアーク19を発生する電極であると同時にそのアーク熱によって自らも溶融して溶接金属20を形成する。この溶接時、溶接トーチ13の先端部のノズル13bより流出するアルゴンガスに炭酸ガスを混合したシールドガス21によって、溶接金属19を大気から遮断し、大気の悪影響を防ぎ、さらに、ガスボンベ22から流量計23を介してコンタクトチップ13aの貫通孔13a1内にキーホールガスを通過させ、溶接部に噴射させる。
【0003】
ミグ(MIG:Metal Inert Gas)溶接法はマグ溶接法と同様の方法であり、マグ溶接法のガスなどに替えて酸素や炭酸ガスを少量添加したガスを用いるものであり、MAGと同様の溶接装置が用いられる。
【0004】
このようなマグ溶接法あるいはミグ溶接法に用いられる溶接用ワイヤはアークの安定性から通常、直流の棒プラス(直流逆極性)が採用されている。スパッタの発生及びブローホールの発生を軽減するため、マグ溶接法、ミグ溶接法では高電流密度にして、溶滴をスプレー移行させる方法が採用されている。
【0005】
しかし、直流では高電流域となる臨界電流値を超えた高電流で溶接する必要があり、板厚6mm以下の溶接が不可能であったが、現在は、溶接電源制御の進歩により、図6に示す短絡移行方式に替えて、図7に示すようなパルス電流で臨界電流域を瞬間に超えさせ、強制的にスプレー移行させるパルスアーク方式が多く採用されてきている。
【0006】
これらに使用されている溶接用ワイヤは、図8に示すように断面形状が円形のソリッドワイヤ31、図9に示すように複数本の細線32aを縒り合せたストランドワイヤ32、図10に示すフラックス33a入りワイヤ33である。この円形ソリッドワイヤ等のアーク発生場所は、円の中央部でそこから連続して、溶けた溶滴が溶融プールに移行して行くことで一定している。このアーク力は、強く収束する傾向がある。そのため、開先幅等が広くなると片側の開先壁が融合しないなどの問題が発生していた。
【0007】
この問題を解決するため、自動溶接ではアークを強制的にオシレートさせること、半自動溶接ではウィービングをさせることを行っていた。このようにアークを強制的にオシレートすることは、両側の開先壁を十分融合させる目的の他に、溶融プールを積極的に撹拌することにより、スパッタで発生したブローホールを積極的に外に追い出す効果もある。
【0008】
しかしながら、通常、溶接用ワイヤは直径250〜350mmのケーブルリールに巻き付けられており、このままの状態での使用では、アークを的確に溶接部に照射できないことに加えて、屈曲したワイヤによりコンタクトチップの貫通孔が楕円状に侵食されて変形するため、溶接用ワイヤの巻き癖を除去するため加圧ローラーで整形し直線とする必要があり、また、この時のワイヤ送給量は約3000〜10000mm/minであり、この溶接用ワイヤを用いてアークを強制的にオシレートすることに問題がある。
【0009】
さらに、近年、配管の溶接においては変形、残留応力、溶接作業効率などの観点から、図11(a)に示す母材18の開先18bの広い開先角度を、図11(b)に示すような母材18の開先18cの狭い開先角度にすることが行われている。しかし、マグ溶接法あるいはミグ溶接法での施工の場合、開先の溶解および溶融プールの撹拌のためオシレート(ウィービング)操作が必要となるが、このような狭い開先内ではこのオシレート操作は困難を伴い、開先の溶解、溶融プールの撹拌が不十分になる。
【0010】
なお、図9に示すストランドワイヤ32は、溶接過程で各細線32aがばらばらになり、アーク発生位置を安定させることができないばかりか、硬直性よい(円柱状に近い状態)アークが得られず、さらに、十分な剛性が得られずワイヤリールから開放後に巻き癖が残る。
【0011】
また、特許文献1および特許文献2には、溶接用ワイヤの断面形状を非円形にして、曲げ剛性を増してトーチから溶接用ワイヤが出る方向を一定にする溶接用ワイヤが提案されているが、これらのワイヤは、いずれもアークを連続的に移動させ、撹拌させる作用を有さず、また、キーホールガスを旋回流とすることができない。
【特許文献1】特開昭51−105949号公報(第3頁上段左欄第7行〜同右欄第10行、図5)
【特許文献2】特開平5−185232号公報([0010]、図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、直進性に優れ、狭い開先の溶解、溶融プールの撹拌を十分に行える溶接用ワイヤおよびこれを用いたアーク溶接法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上述した目的を達成するため、本発明に係る溶接用ワイヤは、ワイヤリールからワイヤガイドに設けられ断面が円形の貫通孔を介して溶接部に連続的に給送される溶接用ワイヤにおいて、この溶接用ワイヤは単線のワイヤからなり、その断面が非円形で螺旋状に捻られていることを特徴とする。
【0014】
例えば、前記ワイヤの断面は、その中心点に対して点対称である。
【0015】
好適には、前記ワイヤの断面は、正方形あるいは正三角形である。
【0016】
さらに、好適には、前記ワイヤの断面は、正方形あるいは正三角形の各頂角が円弧状をなし、各辺が内側に凹状になっている。
【0017】
さらに、好適には、前記ワイヤの中心から各辺の凹状の最底部までの距離と、中心から頂角までの距離との比が、0.4〜0.8である。
【0018】
さらに、好適には、前記凹状によりワイヤの側面に螺旋状に連続して形成された凹部は、キーホールガスの流路を形成する。
【0019】
また、本発明に係るアーク溶接法は、アークを発生する電極で自らも溶融して溶接金属となり、断面が非円形を有しかつ螺旋状に捻られた溶接用ワイヤを、溶接トーチに内装され断面が円形の貫通孔を有するワイヤガイドを貫通して溶接部に連続的に給送し、かつ、溶接トーチの先端部のノズルより流出するシールドガスによって、溶接金属を大気より遮断し、溶接用ワイヤから発生するアークを連続的に移動させかつ撹拌させる。
【0020】
例えば、前記溶接用ワイヤの側面に螺旋状に連続して形成された流路からキーホールガスを噴出させる。
【発明の効果】
【0021】
本発明に係る溶接用ワイヤによれば、直進性に優れ、アークを連続的に移動させ、撹拌させる作用を有し、開先の溶解、溶融プールの撹拌を十分に行える溶接用ワイヤを提供することができる。
【0022】
また、アーク溶接法によれば、アークを連続的に移動させかつ撹拌させて、狭い開先の溶解、溶融プールの撹拌を十分に行えるアーク溶接法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、本発明に係る溶接用ワイヤの一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【0024】
図1は本発明に係る溶接用ワイヤの斜視図である。
【0025】
図1に示すように、本発明に係る溶接用ワイヤ1は、金属例えば炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼の少なくとも1種類以上の材料からなる単線のソリッドワイヤからなり、その断面は非円形で螺旋状に捻られている。
【0026】
図2に示すように、この非円形の断面は、例えば、溶接用ワイヤ1の中心点2cに対して点対称であり、正方形であるのが好ましく、さらに、その断面は正方形の各頂角が円弧状をなし、各辺が内側に凹状になっている変形正方形2であるのがより好ましい。
【0027】
上記凹状により溶接用ワイヤ1の側面には、螺旋状に連続して凹部1aが形成され、この凹部1aは、キーホールガスの流路を形成する。
【0028】
変形正方形2は、その中心2aから各辺の凹状の最底部2bまでの距離2xと、中心2aから頂角2cまでの距離2yとの比が、0.4〜0.8であるのが好ましい。断面が正方形のワイヤであっても、これを捻ることによってワイヤの側面に螺旋状の凹部からなる流路が形成されるが、断面を変形正方形にして、側面を内側に凹状、特に上記比を0.4〜0.8にすることにより、より十分なキーホールガスを流すに十分な開口面積を形成することができる。比が0.4より小さいと剛性が低下する。
【0029】
捻る前のワイヤの直径は0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.6mmなど、0.8mm〜2.0mmのものが用いられる。
【0030】
溶接用ワイヤ1は、例えば、断面円形の単線を引き抜きによって変形正方形に成形し、しかる後、捻りを加えて製造するが、溶接用ワイヤ1は四方形を基にした断面形状になっているので、その製造が容易である。
【0031】
次に本発明に係るアーク溶接法について説明する。
【0032】
図3に示すようなパルスアーク方式のマグ溶接装置10に本発明の溶接用ワイヤ1を用いる。
【0033】
最初にケーブルリール16に巻かれた溶接用ワイヤ1を開放し、ワイヤ送給装置10を介して、図4および図5に示すように、溶接トーチ13に内装されたワイヤガイドであるコンタクトチップ13aに設けられ断面が円形の貫通孔13a1を貫通させる。
【0034】
ケーブルリール16に巻かれた溶接用ワイヤ1が開放されると、バネ作用でその巻き癖が解消され、直線状態となり直進性の高い溶接用ワイヤとなり、課題とされたアークコントロール性が高くなる。
【0035】
この溶接用ワイヤ1の先端を母材18の角度が狭い開先18aに近接して対向させて溶接トーチ13のコンタクトチップ13aより給電し溶接を開始する。溶接が開始されると、溶接用ワイヤ1が連続的に送給され、溶接用ワイヤ1と母材18間に発生したアーク19が持続されて、溶接が進行する。溶接用ワイヤ1はアーク19を発生する電極であると同時にそのアーク熱によって自らも溶融して溶接金属20を形成する。この溶接時、溶接トーチ13の先端部のノズル13bより流出するアルゴンガスに炭酸ガスを混合したシールドガス21によって、溶接金属20を遮断し、大気の悪影響を防ぎ、コンタクトチップ13aの貫通孔13a1内にキーホールガスを通過させ、溶接部に噴射させて、アークが溶接部の深部に到達するのを促進する。
【0036】
このような溶接過程において、溶接用ワイヤ1の断面形状が変形正方形で捻りを加え螺旋状になっており、変形正方形にすることにより、アーク19の発生場所が例えば、右側→左側→右側→左側とオシレートするように連続的に移動し、さらに、螺旋状にすることにより、これに回転が加わり、従来の円形ワイヤが中心部より一定してアークを発生させるのとは異なり、強制的にアーク19を撹拌させることができる。これにより、従来のように別個のオシレート手段を設ける必要がないので、狭い開先の溶解が可能となり、溶融プールの撹拌を十分に行える。
【0037】
なお、本実施形態では、断面形状が変形正方形で捻りを加えた螺旋状の溶接用ワイヤの例で説明するが、正方形、三角形あるいは各頂角が円弧状をなし各辺が内側に凹状の変形三角形で捻りを加えた螺旋状あっても、強制的にアークを撹拌させることができる。
【0038】
また、貫通孔13a1内のワイヤ1の側面に形成された螺旋状の連続した凹部1aを流路として通過するので、旋回流となって、アークを硬直した状態にし、溶接部の深部に到達させ、効率よく溶接が行える。
【0039】
さらに、特有のアーク現象となるスプレー移行においても、図7のパルス電流を加え、強制的にスプレー移行させる方式で安定したアーク現象が得られる。
【0040】
また、変形四方形に捻りを加え螺旋状にすることにより、溶接用ワイヤの強度を増加させ、低速送給から高速送給まで安定したワイヤ送給ができる。従って、溶接部のアーク発生位置を安定化させると同時に、硬直性の良いアーク制御ができ、また、従来のように屈曲した溶接用ワイヤにコンタクトチップの円形状の貫通孔が楕円形に侵食されることがない。
【0041】
上記実施形態によれば、溶接用ワイヤは断面が変形正方形を有し螺旋状に捻られていることにより、アークを連続的に移動させ、撹拌させる作用を有し、狭い開先の溶解、溶融プールの撹拌を十分に行える。また、キーホールガスを旋回流として溶接部に噴射させて、アークが溶接部の深部に到達し、効率よく溶接が行える。また、溶接用ワイヤの安定した送給により、アーク発生位置の安定性が優れ、硬直性の良いアーク制御で溶接できる。
【0042】
なお、上記実施形態では、本発明に係る溶接用ワイヤを、マグ溶接法を例にとり説明したが、ミグ溶接法、ティグ溶接法などいかなるアーク溶接法にも用いることができ、ミグ溶接法においては、アークが回転しウィービングと同様にプールが撹拌される効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明に係る溶接用ワイヤの斜視図。
【図2】本発明に係る溶接用ワイヤの横断面図。
【図3】一般的なマグ溶接法に用いられる溶接装置を示す図。
【図4】本発明に係る溶接用ワイヤの溶接トーチ部分の概念図。
【図5】本発明に係る溶接用ワイヤの溶接トーチ部分の横断面図。
【図6】一般的な電流制御方式である短絡移行方式の概念図。
【図7】一般的な電流制御方式であるパルスアーク方式の概念図。
【図8】従来の溶接用ワイヤの断面図。
【図9】従来の溶接用ワイヤの断面図。
【図10】(a)〜(c)は従来の溶接用ワイヤの断面図。
【図11】一般的な開先を示し、(a)は広い開先角度の例を示し、(b)は狭い開先角度を示す図。
【符号の説明】
【0044】
1 溶接用ワイヤ
1a 凹部
2 変形正方形
2a 中心
2b最底部
2c 頂角
【技術分野】
【0001】
本発明は溶接用ワイヤおよびこれを用いたアーク溶接法に係り、特に特殊形状にした溶接用ワイヤおよびこれを用いたアーク溶接法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般にマグ(MAG:Metal Active Gas)溶接法に用いられる溶接装置10は、図3に示すように、溶接電源11、ワイヤ送給装置12、溶接トーチ13、シールドガスボンベ14、ガス流量計15、遠隔制御器などから構成され、溶接が開始されると、ケーブルリール16あるいはドラムに巻かれた溶接用ワイヤ17が、溶接トーチ13に内装され円形の貫通孔13a1が設けられたワイヤガイドであるコンタクトチップ13aを貫通して連続的に送給され、溶接用ワイヤ17と開先18aが形成された母材18間に発生したアーク19が持続されて、溶接が進行する。溶接用ワイヤ17はアーク19を発生する電極であると同時にそのアーク熱によって自らも溶融して溶接金属20を形成する。この溶接時、溶接トーチ13の先端部のノズル13bより流出するアルゴンガスに炭酸ガスを混合したシールドガス21によって、溶接金属19を大気から遮断し、大気の悪影響を防ぎ、さらに、ガスボンベ22から流量計23を介してコンタクトチップ13aの貫通孔13a1内にキーホールガスを通過させ、溶接部に噴射させる。
【0003】
ミグ(MIG:Metal Inert Gas)溶接法はマグ溶接法と同様の方法であり、マグ溶接法のガスなどに替えて酸素や炭酸ガスを少量添加したガスを用いるものであり、MAGと同様の溶接装置が用いられる。
【0004】
このようなマグ溶接法あるいはミグ溶接法に用いられる溶接用ワイヤはアークの安定性から通常、直流の棒プラス(直流逆極性)が採用されている。スパッタの発生及びブローホールの発生を軽減するため、マグ溶接法、ミグ溶接法では高電流密度にして、溶滴をスプレー移行させる方法が採用されている。
【0005】
しかし、直流では高電流域となる臨界電流値を超えた高電流で溶接する必要があり、板厚6mm以下の溶接が不可能であったが、現在は、溶接電源制御の進歩により、図6に示す短絡移行方式に替えて、図7に示すようなパルス電流で臨界電流域を瞬間に超えさせ、強制的にスプレー移行させるパルスアーク方式が多く採用されてきている。
【0006】
これらに使用されている溶接用ワイヤは、図8に示すように断面形状が円形のソリッドワイヤ31、図9に示すように複数本の細線32aを縒り合せたストランドワイヤ32、図10に示すフラックス33a入りワイヤ33である。この円形ソリッドワイヤ等のアーク発生場所は、円の中央部でそこから連続して、溶けた溶滴が溶融プールに移行して行くことで一定している。このアーク力は、強く収束する傾向がある。そのため、開先幅等が広くなると片側の開先壁が融合しないなどの問題が発生していた。
【0007】
この問題を解決するため、自動溶接ではアークを強制的にオシレートさせること、半自動溶接ではウィービングをさせることを行っていた。このようにアークを強制的にオシレートすることは、両側の開先壁を十分融合させる目的の他に、溶融プールを積極的に撹拌することにより、スパッタで発生したブローホールを積極的に外に追い出す効果もある。
【0008】
しかしながら、通常、溶接用ワイヤは直径250〜350mmのケーブルリールに巻き付けられており、このままの状態での使用では、アークを的確に溶接部に照射できないことに加えて、屈曲したワイヤによりコンタクトチップの貫通孔が楕円状に侵食されて変形するため、溶接用ワイヤの巻き癖を除去するため加圧ローラーで整形し直線とする必要があり、また、この時のワイヤ送給量は約3000〜10000mm/minであり、この溶接用ワイヤを用いてアークを強制的にオシレートすることに問題がある。
【0009】
さらに、近年、配管の溶接においては変形、残留応力、溶接作業効率などの観点から、図11(a)に示す母材18の開先18bの広い開先角度を、図11(b)に示すような母材18の開先18cの狭い開先角度にすることが行われている。しかし、マグ溶接法あるいはミグ溶接法での施工の場合、開先の溶解および溶融プールの撹拌のためオシレート(ウィービング)操作が必要となるが、このような狭い開先内ではこのオシレート操作は困難を伴い、開先の溶解、溶融プールの撹拌が不十分になる。
【0010】
なお、図9に示すストランドワイヤ32は、溶接過程で各細線32aがばらばらになり、アーク発生位置を安定させることができないばかりか、硬直性よい(円柱状に近い状態)アークが得られず、さらに、十分な剛性が得られずワイヤリールから開放後に巻き癖が残る。
【0011】
また、特許文献1および特許文献2には、溶接用ワイヤの断面形状を非円形にして、曲げ剛性を増してトーチから溶接用ワイヤが出る方向を一定にする溶接用ワイヤが提案されているが、これらのワイヤは、いずれもアークを連続的に移動させ、撹拌させる作用を有さず、また、キーホールガスを旋回流とすることができない。
【特許文献1】特開昭51−105949号公報(第3頁上段左欄第7行〜同右欄第10行、図5)
【特許文献2】特開平5−185232号公報([0010]、図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、直進性に優れ、狭い開先の溶解、溶融プールの撹拌を十分に行える溶接用ワイヤおよびこれを用いたアーク溶接法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上述した目的を達成するため、本発明に係る溶接用ワイヤは、ワイヤリールからワイヤガイドに設けられ断面が円形の貫通孔を介して溶接部に連続的に給送される溶接用ワイヤにおいて、この溶接用ワイヤは単線のワイヤからなり、その断面が非円形で螺旋状に捻られていることを特徴とする。
【0014】
例えば、前記ワイヤの断面は、その中心点に対して点対称である。
【0015】
好適には、前記ワイヤの断面は、正方形あるいは正三角形である。
【0016】
さらに、好適には、前記ワイヤの断面は、正方形あるいは正三角形の各頂角が円弧状をなし、各辺が内側に凹状になっている。
【0017】
さらに、好適には、前記ワイヤの中心から各辺の凹状の最底部までの距離と、中心から頂角までの距離との比が、0.4〜0.8である。
【0018】
さらに、好適には、前記凹状によりワイヤの側面に螺旋状に連続して形成された凹部は、キーホールガスの流路を形成する。
【0019】
また、本発明に係るアーク溶接法は、アークを発生する電極で自らも溶融して溶接金属となり、断面が非円形を有しかつ螺旋状に捻られた溶接用ワイヤを、溶接トーチに内装され断面が円形の貫通孔を有するワイヤガイドを貫通して溶接部に連続的に給送し、かつ、溶接トーチの先端部のノズルより流出するシールドガスによって、溶接金属を大気より遮断し、溶接用ワイヤから発生するアークを連続的に移動させかつ撹拌させる。
【0020】
例えば、前記溶接用ワイヤの側面に螺旋状に連続して形成された流路からキーホールガスを噴出させる。
【発明の効果】
【0021】
本発明に係る溶接用ワイヤによれば、直進性に優れ、アークを連続的に移動させ、撹拌させる作用を有し、開先の溶解、溶融プールの撹拌を十分に行える溶接用ワイヤを提供することができる。
【0022】
また、アーク溶接法によれば、アークを連続的に移動させかつ撹拌させて、狭い開先の溶解、溶融プールの撹拌を十分に行えるアーク溶接法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、本発明に係る溶接用ワイヤの一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【0024】
図1は本発明に係る溶接用ワイヤの斜視図である。
【0025】
図1に示すように、本発明に係る溶接用ワイヤ1は、金属例えば炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼の少なくとも1種類以上の材料からなる単線のソリッドワイヤからなり、その断面は非円形で螺旋状に捻られている。
【0026】
図2に示すように、この非円形の断面は、例えば、溶接用ワイヤ1の中心点2cに対して点対称であり、正方形であるのが好ましく、さらに、その断面は正方形の各頂角が円弧状をなし、各辺が内側に凹状になっている変形正方形2であるのがより好ましい。
【0027】
上記凹状により溶接用ワイヤ1の側面には、螺旋状に連続して凹部1aが形成され、この凹部1aは、キーホールガスの流路を形成する。
【0028】
変形正方形2は、その中心2aから各辺の凹状の最底部2bまでの距離2xと、中心2aから頂角2cまでの距離2yとの比が、0.4〜0.8であるのが好ましい。断面が正方形のワイヤであっても、これを捻ることによってワイヤの側面に螺旋状の凹部からなる流路が形成されるが、断面を変形正方形にして、側面を内側に凹状、特に上記比を0.4〜0.8にすることにより、より十分なキーホールガスを流すに十分な開口面積を形成することができる。比が0.4より小さいと剛性が低下する。
【0029】
捻る前のワイヤの直径は0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.6mmなど、0.8mm〜2.0mmのものが用いられる。
【0030】
溶接用ワイヤ1は、例えば、断面円形の単線を引き抜きによって変形正方形に成形し、しかる後、捻りを加えて製造するが、溶接用ワイヤ1は四方形を基にした断面形状になっているので、その製造が容易である。
【0031】
次に本発明に係るアーク溶接法について説明する。
【0032】
図3に示すようなパルスアーク方式のマグ溶接装置10に本発明の溶接用ワイヤ1を用いる。
【0033】
最初にケーブルリール16に巻かれた溶接用ワイヤ1を開放し、ワイヤ送給装置10を介して、図4および図5に示すように、溶接トーチ13に内装されたワイヤガイドであるコンタクトチップ13aに設けられ断面が円形の貫通孔13a1を貫通させる。
【0034】
ケーブルリール16に巻かれた溶接用ワイヤ1が開放されると、バネ作用でその巻き癖が解消され、直線状態となり直進性の高い溶接用ワイヤとなり、課題とされたアークコントロール性が高くなる。
【0035】
この溶接用ワイヤ1の先端を母材18の角度が狭い開先18aに近接して対向させて溶接トーチ13のコンタクトチップ13aより給電し溶接を開始する。溶接が開始されると、溶接用ワイヤ1が連続的に送給され、溶接用ワイヤ1と母材18間に発生したアーク19が持続されて、溶接が進行する。溶接用ワイヤ1はアーク19を発生する電極であると同時にそのアーク熱によって自らも溶融して溶接金属20を形成する。この溶接時、溶接トーチ13の先端部のノズル13bより流出するアルゴンガスに炭酸ガスを混合したシールドガス21によって、溶接金属20を遮断し、大気の悪影響を防ぎ、コンタクトチップ13aの貫通孔13a1内にキーホールガスを通過させ、溶接部に噴射させて、アークが溶接部の深部に到達するのを促進する。
【0036】
このような溶接過程において、溶接用ワイヤ1の断面形状が変形正方形で捻りを加え螺旋状になっており、変形正方形にすることにより、アーク19の発生場所が例えば、右側→左側→右側→左側とオシレートするように連続的に移動し、さらに、螺旋状にすることにより、これに回転が加わり、従来の円形ワイヤが中心部より一定してアークを発生させるのとは異なり、強制的にアーク19を撹拌させることができる。これにより、従来のように別個のオシレート手段を設ける必要がないので、狭い開先の溶解が可能となり、溶融プールの撹拌を十分に行える。
【0037】
なお、本実施形態では、断面形状が変形正方形で捻りを加えた螺旋状の溶接用ワイヤの例で説明するが、正方形、三角形あるいは各頂角が円弧状をなし各辺が内側に凹状の変形三角形で捻りを加えた螺旋状あっても、強制的にアークを撹拌させることができる。
【0038】
また、貫通孔13a1内のワイヤ1の側面に形成された螺旋状の連続した凹部1aを流路として通過するので、旋回流となって、アークを硬直した状態にし、溶接部の深部に到達させ、効率よく溶接が行える。
【0039】
さらに、特有のアーク現象となるスプレー移行においても、図7のパルス電流を加え、強制的にスプレー移行させる方式で安定したアーク現象が得られる。
【0040】
また、変形四方形に捻りを加え螺旋状にすることにより、溶接用ワイヤの強度を増加させ、低速送給から高速送給まで安定したワイヤ送給ができる。従って、溶接部のアーク発生位置を安定化させると同時に、硬直性の良いアーク制御ができ、また、従来のように屈曲した溶接用ワイヤにコンタクトチップの円形状の貫通孔が楕円形に侵食されることがない。
【0041】
上記実施形態によれば、溶接用ワイヤは断面が変形正方形を有し螺旋状に捻られていることにより、アークを連続的に移動させ、撹拌させる作用を有し、狭い開先の溶解、溶融プールの撹拌を十分に行える。また、キーホールガスを旋回流として溶接部に噴射させて、アークが溶接部の深部に到達し、効率よく溶接が行える。また、溶接用ワイヤの安定した送給により、アーク発生位置の安定性が優れ、硬直性の良いアーク制御で溶接できる。
【0042】
なお、上記実施形態では、本発明に係る溶接用ワイヤを、マグ溶接法を例にとり説明したが、ミグ溶接法、ティグ溶接法などいかなるアーク溶接法にも用いることができ、ミグ溶接法においては、アークが回転しウィービングと同様にプールが撹拌される効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明に係る溶接用ワイヤの斜視図。
【図2】本発明に係る溶接用ワイヤの横断面図。
【図3】一般的なマグ溶接法に用いられる溶接装置を示す図。
【図4】本発明に係る溶接用ワイヤの溶接トーチ部分の概念図。
【図5】本発明に係る溶接用ワイヤの溶接トーチ部分の横断面図。
【図6】一般的な電流制御方式である短絡移行方式の概念図。
【図7】一般的な電流制御方式であるパルスアーク方式の概念図。
【図8】従来の溶接用ワイヤの断面図。
【図9】従来の溶接用ワイヤの断面図。
【図10】(a)〜(c)は従来の溶接用ワイヤの断面図。
【図11】一般的な開先を示し、(a)は広い開先角度の例を示し、(b)は狭い開先角度を示す図。
【符号の説明】
【0044】
1 溶接用ワイヤ
1a 凹部
2 変形正方形
2a 中心
2b最底部
2c 頂角
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワイヤリールからワイヤガイドに設けられ断面が円形の貫通孔を介して溶接部に連続的に給送される溶接用ワイヤにおいて、この溶接用ワイヤは単線のワイヤからなり、その断面が非円形で螺旋状に捻られていることを特徴とする溶接用ワイヤ。
【請求項2】
前記ワイヤの断面は、その中心点に対して点対称であることを特徴とする請求項1に記載の溶接用ワイヤ。
【請求項3】
前記ワイヤの断面は、正方形あるいは正三角形であることを特徴とする請求項2に記載の溶接用ワイヤ。
【請求項4】
前記ワイヤの断面は、正方形あるいは正三角形の各頂角が円弧状をなし、各辺が内側に凹状になっていることを特徴とする請求項3に記載の溶接用ワイヤ。
【請求項5】
前記ワイヤの中心から各辺の凹状の最底部までの距離と、中心から頂角までの距離との比が、0.4〜0.8であることを特徴とする請求項4に記載の溶接用ワイヤ。
【請求項6】
前記凹状によりワイヤの側面に螺旋状に連続して形成された凹部は、キーホールガスの流路を形成することを特徴とする請求項4に記載の溶接用ワイヤ。
【請求項7】
アークを発生する電極で自らも溶融して溶接金属となり、断面が非円形を有しかつ螺旋状に捻られた溶接用ワイヤを、溶接トーチに内装され断面が円形の貫通孔を有するワイヤガイドを貫通して溶接部に連続的に給送し、かつ、溶接トーチの先端部のノズルより流出するシールドガスによって、溶接金属を大気より遮断し、溶接用ワイヤから発生するアークを連続的に移動させかつ撹拌させることを特徴とするアーク溶接法。
【請求項8】
前記溶接用ワイヤの側面に螺旋状に連続して形成された流路からキーホールガスを噴出させることを特徴とする請求項7に記載のアーク溶接法。
【請求項1】
ワイヤリールからワイヤガイドに設けられ断面が円形の貫通孔を介して溶接部に連続的に給送される溶接用ワイヤにおいて、この溶接用ワイヤは単線のワイヤからなり、その断面が非円形で螺旋状に捻られていることを特徴とする溶接用ワイヤ。
【請求項2】
前記ワイヤの断面は、その中心点に対して点対称であることを特徴とする請求項1に記載の溶接用ワイヤ。
【請求項3】
前記ワイヤの断面は、正方形あるいは正三角形であることを特徴とする請求項2に記載の溶接用ワイヤ。
【請求項4】
前記ワイヤの断面は、正方形あるいは正三角形の各頂角が円弧状をなし、各辺が内側に凹状になっていることを特徴とする請求項3に記載の溶接用ワイヤ。
【請求項5】
前記ワイヤの中心から各辺の凹状の最底部までの距離と、中心から頂角までの距離との比が、0.4〜0.8であることを特徴とする請求項4に記載の溶接用ワイヤ。
【請求項6】
前記凹状によりワイヤの側面に螺旋状に連続して形成された凹部は、キーホールガスの流路を形成することを特徴とする請求項4に記載の溶接用ワイヤ。
【請求項7】
アークを発生する電極で自らも溶融して溶接金属となり、断面が非円形を有しかつ螺旋状に捻られた溶接用ワイヤを、溶接トーチに内装され断面が円形の貫通孔を有するワイヤガイドを貫通して溶接部に連続的に給送し、かつ、溶接トーチの先端部のノズルより流出するシールドガスによって、溶接金属を大気より遮断し、溶接用ワイヤから発生するアークを連続的に移動させかつ撹拌させることを特徴とするアーク溶接法。
【請求項8】
前記溶接用ワイヤの側面に螺旋状に連続して形成された流路からキーホールガスを噴出させることを特徴とする請求項7に記載のアーク溶接法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2006−15371(P2006−15371A)
【公開日】平成18年1月19日(2006.1.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−195781(P2004−195781)
【出願日】平成16年7月1日(2004.7.1)
【出願人】(390014568)東芝プラントシステム株式会社 (273)
【出願人】(391059827)ニツコー熔材工業株式会社 (1)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年1月19日(2006.1.19)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年7月1日(2004.7.1)
【出願人】(390014568)東芝プラントシステム株式会社 (273)
【出願人】(391059827)ニツコー熔材工業株式会社 (1)
【Fターム(参考)】
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