JPS587390B2 - ア−クヨウセツホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、銅または銅合金の厚板を、予熱をしないで溶
接するアーク溶接方法に関するものである。

従来、銅または銅合金のアーク溶接には、ＴＩＧおよび
ＭＩＧアーク溶接力法が用いられているが、いずれも、
板厚が厚い（例えば、１０ｍｍ以上）場合に問題がある
。

すなわち、従来のＭＩＧアーク溶接方法においては、溶
接ワイヤ径が１．６Ｍまたは２，４Ｍでその使用電流が
２５０〜６００Ａ程度である。

そして、予熱なしで溶接すると、溶着金属と被溶接材と
の融合が不充分なために、溶け込み不良、融合不良、オ
ーバラツプなどの溶接欠陥を生じ、良好なビード而形状
を得ることができなかった。

また、予熱（最高６００℃）をした場合には、溶接前の
予熱工程に多犬な時間を心要とし、予熱温度を常時均一
に保ちながら溶接することが極めて困難なため、均一な
ビード断面形状を得ることが困難であり、しかも歪の発
生が多く、また被溶接材の熱影響部およびボンド部にお
ける高温割れが発生しやすいなど数多くの問題点があっ
た。

これらの融合不良を改善するために、シールドガスとし
てのＡｒに、電位傾度を高めるためにＮ２を混入したり
、またはＮ２単独で溶接が試みられているが、スパツタ
が発生しやすく、ビードにトンネルが生じやすい等、溶
接結果に不安があった。

また、板厚１０ｍｍ以上の厚板になると、余熱を全くし
ない場合に、良好なビード断面形状を得るには、なお充
分ではないので、このようなＮ２を用いた溶接力法は実
用化されるに至っていない。

一方、従来使用されていた溶接ワイヤ径が１，６ｍｍま
たは２．４ｍｍのような細径ワイヤを用いた場合は、６
００Ａ以上の大電流にすると、その高電流密度のため、
アーク中で、銅合金特有の有害ヒュームが発生するので
、６００Ａ以上の大電流の使用をさけなければならなか
った。

本発明の溶接方法は、上記の従来の問題点を一挙に解決
するもので、シールドガスとして５０係以上のＨｅを含
む不活性ガスを用い、溶接ワイヤ径を２．８Ｍ以上とし
、溶接電流を６００Ａ以上とし、かつ溶接ワイヤの電流
密度を１００Ａ／ｍｍ以下とし、予熱をしないで、銅ま
たは銅合金の厚板の溶接をするアーク溶接力法を提案す
るものである。

以下、本発明に係るアーク溶接方法について詳細に説明
する。

第１図は、溶接ワイヤの断面積と溶接電流との関係を示
す図であって、図中左下に示されたＡの範囲は従来適用
されている範囲であり、また溶接電流が６０ＯＡ以上の
右上に示されたＢの範囲は本発明の溶接力法に適用され
る範囲である。

第２図のＡ１〜羞：５は、第１表の農１〜Ａ５に示す条
件で、板厚２０層のタフピッチ銅の厚板をシールドガス
としＡｒガスだけを用いて、直径４０原の脱酸銅の溶接
ワイヤに、溶接電流８５０Ａの大電流を流し、予熱温度
を変化させて溶接した場合のビード断面形状を示す。

同図の溜１は、予熱をしない場合の例で、図示のように
良好なビード断面形状は得られない。

一方、同表Ｎｏ２からＮｏ５の欄に示すように、予熱淵
度が順次に高くなると同図のＮｏ２からＮｏ５に示すよ
うに、溶融断面積が増加するので、予熱温度を変えた場
合の見かけのアーク長（溶接ワイヤ先端と母材表面との
最短距離）を一定にすれば、予熱温度が高い力が、実際
のアーク長が犬となり、したがって、アーク電圧も高く
なり、入熱を増加させることができ、同図のＡ３及び羞
、５に示すように良好なビード断面形状が得られる。

これらの結果から明らかなように、太径ワイヤで大電流
を使用しても、Ａｒガスだけで厚板の銅板を、予熱なし
で溶接すると、良好なビード断面形状を得ることはでき
ない。

つきに第３図のＮｏ６〜ＮＯ１０は、第２表のＮｏ６〜
漸１０に示す条件で、板厚２０ｍｍのタフピッチ銅の厚
板を、直径４．０ｍの脱酸銅の溶接ワイヤに、溶接電流
８５０Ａの大電流を流し、シールドガスとしてＡｒガス
とＨｅガスとの混合比を変化させて、予熱なしで溶接し
た場合のビード断面形状を示す。

この場合、シールドガスとしてＡｒガスだけを用いた場
合は、第３図＆６（第２図のＡ１と同じ）に示すとおり
、良好なビード断面形状を得ることができない。

しかし同表Ａ７からＡ１０の欄に示すようにシールドガ
スとしてＡｒガスに混合するＨｅガスの混合比を１一次
に増加していくと順次に良好なビード断而形状へと変化
する。

Ｈｅガスの混合比が２５係のときは、まだ良好なビード
形状であるとはいえないが、Ｈｅガスの混合比が５０％
以上（こなると、いすれも良好なビード断面形状が得ら
れる。

したがって、本発明によればＡ８〜１０に示したように
予熱しないでも、Ｈｅガメをｓｏｑｌ以上にすると、Ａ
３〜＆５に示す予熱した場合と同様のビード断面形状を
イサることかできる。

上述したように、Ｈｅガスが５０％未満の不活性ガスで
は、板厚１０ｗＩｌ以上の厚板の銅板は、予熱しないで
は良好なビード断面形状を得ることができない。

従って、予熱をしない本発明のアーク溶接方法に３いて
は、５０％以上のＨｅガスを含む不活性ガスが必要であ
る。

Ｈｅガス以外の不活性ガスとしては、通常Ａｒガスが用
いられるが、Ｈｅガスだけでもよい。

つぎに、溶接電流が６００Ａ未満では、たとえＨｅガス
１００％の不活性ガスを用いても、板厚１０殿以上の銅
板は予熱なしでは良好なビード断面形状が得られなかっ
た。

したがって、予熱をしない本発明のアーク溶接方法に８
いては、溶接電流を６００Ａ以上にする必要がある。

さらに、溶接ワイヤ径が２．８Ｍ未満では、溶接電流を
６００Ａ以上流すと電流密度が１００Ａ／ｍｍをこえる
ために、銅合金特有の有害なヒュームが発生する。

したがって本発明のアーク溶接方法に２いては、溶接ワ
イヤ径は２．８履以上にする必要がある。

第４図は、板厚２０論の平板を突き合わせ溶接した場合
の実施例のビード断而形状を示す写真で、その時の溶接
条件は下記のと２りである。

溶接ワイヤ ：脱酸銅、ワイヤ径４０朧 被溶接材 ：タフピッチ銅、板厚２０麿シールドガス
：Ａｒが５０係とＨｅが５０％との混合ガス８０ｌ／溝
π 溶接電流 ：１０００Ａ アーク電圧 ：３６■ 溶接速度 ＝３０ｃｒｒＬ〆鹸 予熱なし 第５図は、板厚の異なる被溶接材１，１′を傾斜させて
溶接した場合の他の実施例の断面を示す図で、溶接条件
は下記のと８つである。

溶接ワイヤ ：脱酸銅、ワイヤ径４．０ｗＩｌ被溶接材
：タフピッチ銅 シールドガス：Ａｒが５０％とＨｅが５０％との混合ガ
ス５０ｌ／溝π 溶接電流 ：８５０Ｖ アーク電圧 ：３５■ 溶接速度 ： ２ ５ ｃｍ．／ｖｕ．ｙｔ予熱なし 第６図は、板厚の異なる被溶接材１，１′を突き合わせ
溶接した場合の他の実施例の断面を示す図で、溶接条件
は第４図の場合の溶接速度２５ｃｍ／ｍｍ＜３０ｃｍ／
ｍｉｎになるだけで、他の条件は第５図の場合と同じで
ある。

な８第５図及び第６図において、２はビードである。

本発明によれば、 （１）予熱が不要なため、溶接の前工程が著しく簡略化
される。

（２）高電流を使用するので、溶接能率が向上する、（
３）高温の予熱が不要なため、熱影響部およびボンド部
での高温割れが発生しない、 （４）予熱で発生する熱歪がなくなり、溶接後の歪取り
が不要となる、 （５）溶接工程の簡略化により、コストの低減が図れる
、 （６）予熱をしないので、溶接の自動化が容易である、 （７）電流密度を低くしたので人体に有害なヒュームの
発生する？それがない、 など数多くの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のアーク溶接力法の適用範囲と本発明に
係るアーク溶接力法の適用範囲を示す図、第２図のＮｏ
１〜Ｎｏ５はＡｒガスのみを用いて予熱温度を変イビし
た場合の各ビード断面形状図、第３図の羞６〜＆１０は
予熱をしないでガス比率を変化した場合の各ビード断面
形状図、第４図は本発明｝コ係るアーク溶接力法の実施
例を示す写真、第５図及び第６図は本発明に係るアーク
溶接力法の実施例を示す断面図である。 １，１′・・・・・・被溶接材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 板厚が１０ｍｍ以上の銅または銅合金の厚板をシー
   ルドガスを用いて溶接するアーク溶接力法において、前
   記シールドガスとして５０％以上のＨｅを含む不活性ガ
   スを用い、溶接ワイヤ径２．８ｍｍ以上とし、溶接電流
   を６００Ａ以上とし、溶接ワイヤの電流密度を１ ０
   ０ Ａ／ｍｍ２以下とし、かつ予熱をしないで溶接する
   ことを特徴とするアーク溶接力法。