JP3583544B2

JP3583544B2 - Gas shielded arc welding method

Info

Publication number: JP3583544B2
Application number: JP07652696A
Authority: JP
Inventors: 繁栗原; 悟倉又; 文雄林; 洋司茶谷
Original assignee: 日鐵住金溶接工業株式会社
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JPH09267173A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペイルパック内に収納された合わせ目のないアーク溶接用複合ワイヤ（以下、複合ワイヤという。）を引き出しながら溶接するガスシールドアーク溶接方法に係り、特にビード蛇行が生じることなくワイヤ送給性が良好で高精度な溶接ビードが得られるガスシールドアーク溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、構造物の建造において溶接の高能率化、自動化、省力化を目的として、溶接ロボットが急速に普及している。この場合の溶接ワイヤは、例えば２００〜４００ｋｇの単位重量に装填されたペイルパックに収納された複合ワイヤがその良好な溶接作業性、高能率溶接性から、急激に使用量が増加している。
【０００３】
このような溶接ロボットなど自動化された使用条件環境で要求される複合ワイヤへの性能は、溶接のターゲット性、すなわちワイヤの狙い位置が安定しかつ高精度の溶接が維持でき、さらに溶接部材へのワイヤ狙い初期設定に対して、常に精度よく連続して再現できることが必須となっている。
【０００４】
ワイヤ狙い精度および安定性を高めるために、複合ワイヤは１巻きごとにほぼ３６０°捩られて５００〜８００ｍｍ径のペイルパックに収納されて、取り出し時に捩りが相殺され、捩りがない状態でコンジットチューブに送られる。しかし、ペイルパックに装填された複合ワイヤは、装填時および実公平３−１１１８９号公報あるいは実公平４−１１１３号公報にあるように搬送時にワイヤのくずれを防止する治具によって押さえられるので僅かに曲がりが生じる。従って、溶接時にこの僅かな曲がりが、溶接チップ先端部においてワイヤ狙い位置を不安定とし、ビード蛇行を生じることとなる。
【０００５】
このペイルパックに装填した複合ワイヤのビード蛇行を防止する方法として、ワイヤ矯正機をペイルパックの上に取り付ける方法が実施されている。しかし、取り出された複合ワイヤの曲がり方向は一定方向ではないので、矯正はある一方向のみの曲がりしか行われず依然としてビード蛇行は生じていた。
【０００６】
また、特開昭６２−２８９３７１号公報に、ペイルパックから引き出された溶接用ワイヤを溶接用ワイヤ径の４０〜３００倍の直径を有するビード蛇行防止用ローラに巻き付けてからワイヤ送給機に送り込む方法が提案されている。この場合、ローラとワイヤとの滑りが円滑にならず、ワイヤ表面に傷が生じたり、ワイヤ送給抵抗が増大してワイヤ送給性が不良となり、長時間使用でその傾向は大となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ペイルパックから引き出された複合ワイヤの送給性を損なうことなく、ビード蛇行の生じないガスシールドアーク溶接方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために種々実験を重ねた結果、ペイルパックから引き出される複合ワイヤの引張破断強度とコンジットチューブに設けたループ直径との関係で送給性を損なうことなく、複合ワイヤの曲がりを矯正してビード蛇行の生じないガスシールドアーク溶接方法を見いだした。
【０００９】
すなわち、本発明の要旨とするところは、ペイルパック内に収納されたアーク溶接用複合ワイヤを引き出しながら溶接するガスシールドアーク溶接方法において、引張破断強度Ｔが４００〜１５００Ｎのアーク溶接用複合ワイヤを用いて、ペイルパック取り出し口とワイヤ送給機またはワイヤ送給機と溶接トーチの間に設けたコンジットチューブに下記式に示すループ直径Ｒ（ｍｍ）の１〜２ループを通して溶接することを特徴とする。
２３０＋０．３Ｔ≦Ｒ≦７００＋０．３Ｔ
（但し、Ｔは使用ワイヤの引張破断強度）
なお、ループは円であることが好ましいが、楕円であっても良い。この場合屈曲の大きい箇所の半径がループ直径Ｒ換算で上記式を満足する必要がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のガスシールドアーク溶接方法の一例を示す。図１においてペイルパック１に捩りを与えて収納された複合ワイヤは、ペイルパック取り出し口２からワイヤ送給機３を経て溶接トーチ５に送られ溶接される。ペイルパック取り出し口２とワイヤ送給機３またはワイヤ送給機３と溶接トーチ５の間（図ではペイルパック取り出し口２と送給機３の間）のコンジットチューブにループ４を付与する。
【００１１】
このような構成で複合ワイヤの引張破断強度Ｔおよび引張破断強度Ｔに対するループ直径Ｒを限定したところに特徴があるが、各々の限定理由について以下に述べる。
まず、複合ワイヤの引張破断強度Ｔは４００〜１５００Ｎである。複合ワイヤの引張破断強度Ｔが４００Ｎ未満（図３、線Ｉ未満）であると、コンジットチューブ内で複合ワイヤが座屈する場合があり送給不可能となる。逆に複合ワイヤの引張破断強度Ｔが１５００Ｎを超える（図３、線ＩＩ超）と、ペイルパックに装填する時に、捩り変形の応力が高く装填困難となる。また、コンジットチューブ内での摩擦抵抗が大きくなって、複合ワイヤ送給性が不良となって、アークが不安定となる。
【００１２】
次に、引張破断強度Ｔに対するループ直径Ｒは２３０＋０．３Ｔ未満（図３、線ＩＩＩ未満）であると、ループのコンジットチューブ内での摩擦抵抗が大きくなるので、ワイヤの送給性が不良となり、アークが不安定となる。逆に、ループ直径Ｒが７００＋０．３Ｔを超える（図３、線ＩＶ超）と、ペイルパックから引き出された複合ワイヤの曲がりを矯正できず、溶接トーチ先端で複合ワイヤの振れが生じて溶接ビードが蛇行する。
【００１３】
本発明において、ペイルパック取り出し口とワイヤ送給機またはワイヤ送給機と溶接トーチの間に設けるコンジットチューブのループ数は１〜２回である。ループ数が１回未満であると、ペイルパックから引き出された複合ワイヤの曲がりを矯正できず、溶接トーチ先端で複合ワイヤの振れが生じて溶接ビードが蛇行する。ループ数が２回を超えると、ループのコンジットチューブ内での摩擦抵抗が大きくなるので、複合ワイヤの送給性が不良となり、アークが不安定となる。図２に本発明におけるループ付与の例を示す。図２中（ａ）はループ数１または２、（ｂ）はループ数１．５、（ｃ）は１．２５である。
【００１４】
なお、図１においてループ４はペイルパック取り出し口２とワイヤ送給機３の間に付したが、ワイヤ送給機３と溶接トーチ５の間に付しても同様の効果が得られる。また、ワイヤ送給機にはプッシュ式とプル式とがあるがどちらも同様な効果が得られる。
【００１５】
【実施例】
ワイヤ径、引張破断強度Ｔの異なるＪＩＳＺ３３１３ＹＦＷ−Ｃ５０ＤＲの合わせ目のない複合ワイヤを２００ｋｇペイルパックに装填して試作した。引張破断強度Ｔはワイヤ径、焼鈍後のワイヤ断面減少率およびフラックス充填率で調整した。なお、フラックス充填率は１２〜２０％である。
【００１６】
溶接は、前述のごとく図１の溶接装置を用いペイルパック取り出し口２とワイヤ送給機３の間にループ４のループ直径Ｒとワイヤのループ数を変えてビード蛇行性およびワイヤ送給性を調べた。なおコンジットチューブは内径４ｍｍ、長さ７ｍのものを用いた。
【００１７】
ビード蛇行性は、複合ワイヤのターゲット性を評価基準とした。すなわち、図１に示すように溶接トーチ５先端から垂直方向にターゲット面を配置し、溶接トーチ５先端からターゲット面の中心Ｏまでの距離を１６０ｍｍに設定してインチング操作により複合ワイヤを送給し、複合ワイヤ先端が長さ１６０ｍｍ毎にターゲット面に当たる位置Ｐを連続的に１００回測定して、図４（ａ），（ｂ）に示すようにその最大距離（ＰーＰ′間距離）を調べた。なお、実際の溶接においては、ワイヤ突き出し長さが２０〜２５ｍｍであるので前記溶接トーチから１６０ｍｍの位置での最大Ｐ−Ｐ′距離が１０ｍｍ以下であればビード蛇行は生じない。
【００１８】
また、ワイヤ送給性試験は表１に示す溶接条件で５分間溶接し、送給モータの電機子電流を測定して調べた。なお、ワイヤ送給性は電機子電流が３．０Ａを超えるとアーク長が変化してアークが不安定となる。それらの結果を表２にまとめて示す。
【表１】

【表２】

表２において、試験Ｎｏ．１〜６が本発明例、試験Ｎｏ．７〜１２が比較例である。
【００１９】
本発明例である試験Ｎｏ．１〜６は、引張破断強度Ｔ、引張破断強度Ｔに対するループ直径Ｒおよびループ数ともに本発明を満足するので、ペイルパックへの装填が良好で、ターゲット点の最大距離Ｐ−Ｐ′が短く、電機子電流も低くアークが安定しており極めて満足な結果であった。
【００２０】
比較例中試験Ｎｏ．７は、複合ワイヤの引張破断強度Ｔが高すぎてペイルパックへの装填が困難であったので、他の試験は中止した。試験Ｎｏ．８は、複合ワイヤの引張破断強度Ｔが低いのでコンジットチューブ内でワイヤが座屈した。試験Ｎｏ．９は、複合ワイヤの引張破断強度Ｔに対するループ直径Ｒが大きいので、また試験Ｎｏ．１１は、ループ数が少ないので複合ワイヤの曲がりを矯正できずターゲット点の最大距離Ｐ−Ｐ′が大きくなった。試験Ｎｏ．１０は、複合ワイヤの引張破断強度Ｔに対するループ直径Ｒが小さいので、また試験Ｎｏ．１２は、ループ数が多いのでワイヤ送給抵抗が大きくなって電機子電流が高く、アークが不安定となった。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のガスシールドアーク溶接方法によれば、ペイルパックから引き出された複合ワイヤの送給性を損なうことなく、ビード蛇行の生じない溶接ができるので、手直し工数の低減と溶接部の品質が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスシールドアーク溶接方法の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明におけるループ付与の例を示す。
【図３】複合ワイヤの引張破断強度Ｔとループ径Ｒのビード蛇行と送給性に及ぼす影響を示す図である。
【図４】本発明の実施例に用いたターゲット点の測定例を示す図である。
【符号の説明】
１ペイルパック
２ペイルパック取り出し口
３ワイヤ送給機
４ループ
５溶接トーチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas shielded arc welding method for welding while drawing out a composite wire for arc welding (hereinafter, referred to as a composite wire) housed in a pail pack, and particularly to wire feeding without bead meandering. The present invention relates to a gas shielded arc welding method capable of obtaining a high-precision welding bead having good supply properties.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, welding robots have rapidly spread in construction of structures for the purpose of improving the efficiency, automation and labor saving of welding. As for the welding wire in this case, for example, the composite wire stored in a pail pack loaded in a unit weight of 200 to 400 kg is rapidly increasing in its use amount due to its good welding workability and high efficiency welding property.
[0003]
The performance of composite wires required in an automated operating condition environment such as a welding robot is such that the targetability of welding, that is, the target position of the wire is stable and high-precision welding can be maintained. It is essential to always be able to reproduce accurately and continuously with respect to the initial setting of the wire aiming.
[0004]
In order to improve wire aiming accuracy and stability, the composite wire is twisted by approximately 360 ° for each turn and stored in a 500-800 mm diameter pail pack. Sent to However, the composite wire loaded in the pail pack is slightly held down by a jig that prevents the wire from being broken at the time of loading and during transportation as described in Japanese Utility Model Publication No. Hei 3-11189 or Japanese Utility Model Publication No. Hei 4-1113. Bending occurs. Therefore, this slight bending at the time of welding makes the target position of the wire unstable at the tip end of the welding tip, and causes the bead meandering.
[0005]
As a method of preventing the bead meandering of the composite wire loaded in the pail pack, a method of mounting a wire straightener on the pail pack has been implemented. However, since the bending direction of the taken out composite wire is not a fixed direction, the correction is performed only in one direction, and the bead meandering still occurs.
[0006]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-289371, a welding wire drawn from a pail pack is wound around a bead meandering prevention roller having a diameter of 40 to 300 times the diameter of the welding wire, and then sent to a wire feeder. A method has been proposed. In this case, the sliding between the roller and the wire is not smooth, the surface of the wire is damaged, the wire feeding resistance is increased, and the wire feeding property is deteriorated.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a gas shielded arc welding method that does not cause bead meandering without impairing the feedability of a composite wire drawn from a pail pack.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted various experiments to achieve the above object, and as a result, without impairing the feedability due to the relationship between the tensile breaking strength of the composite wire pulled out from the pail pack and the loop diameter provided in the conduit tube. A gas shielded arc welding method that corrects the bending of the composite wire and does not cause bead meandering has been found.
[0009]
That is, the gist of the present invention is to provide a gas shielded arc welding method for welding while pulling out an arc welding composite wire housed in a pail pack, wherein the arc welding composite wire having a tensile breaking strength T of 400 to 1500 N is used. The method is characterized in that welding is performed through one or two loops having a loop diameter R (mm) shown in the following formula on a pail pack outlet and a wire feeder or a conduit tube provided between the wire feeder and a welding torch. I do.
230 + 0.3T ≦ R ≦ 700 + 0.3T
(However, T is the tensile breaking strength of the wire used)
The loop is preferably a circle, but may be an ellipse. In this case, it is necessary that the radius of the portion having a large bend satisfies the above expression in terms of the loop diameter R.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of the gas shielded arc welding method of the present invention. In FIG. 1, the composite wire stored by twisting the pail pack 1 is sent from the pail pack outlet 2 to the welding torch 5 via the wire feeder 3 and welded. A loop 4 is provided to a conduit tube between the pail pack outlet 2 and the wire feeder 3 or between the wire feeder 3 and the welding torch 5 (in the figure, between the pail pack outlet 2 and the feeder 3).
[0011]
This configuration is characterized in that the composite wire has a limited tensile strength at break T and a loop diameter R with respect to the tensile strength at break T. The reasons for each limitation are described below.
First, the tensile breaking strength T of the composite wire is 400 to 1500 N. If the tensile breaking strength T of the composite wire is less than 400 N (FIG. 3, less than the line I 2), the composite wire may buckle in the conduit tube and cannot be fed. Conversely, if the tensile breaking strength T of the composite wire exceeds 1500 N (FIG. 3, exceeding line II), the torsional deformation stress is high when loading the pile pack, making loading difficult. Further, the frictional resistance in the conduit tube becomes large, the composite wire feedability becomes poor, and the arc becomes unstable.
[0012]
Next, if the loop diameter R with respect to the tensile breaking strength T is less than 230 + 0.3T (less than the line III in FIG. 3), the frictional resistance in the conduit tube of the loop becomes large, and the wire feedability becomes poor. The arc becomes unstable. Conversely, if the loop diameter R exceeds 700 + 0.3T (FIG. 3, line IV), the bending of the composite wire drawn from the pail pack cannot be corrected, and the composite wire runs out at the tip of the welding torch, resulting in a weld bead. Meanders.
[0013]
In the present invention, the number of loops of the conduit tube provided between the pail pack outlet and the wire feeder or between the wire feeder and the welding torch is one or two. If the number of loops is less than one, the bending of the composite wire pulled out of the pail pack cannot be corrected, and the composite wire deflects at the tip of the welding torch, causing the weld bead to meander. If the number of loops exceeds two, the frictional resistance of the loops in the conduit tube increases, so that the feedability of the composite wire becomes poor and the arc becomes unstable. FIG. 2 shows an example of loop addition in the present invention. 2A, the number of loops is one or two, (b) is 1.5, and (c) is 1.25.
[0014]
Although the loop 4 is provided between the pail pack outlet 2 and the wire feeder 3 in FIG. 1, the same effect can be obtained by providing the loop 4 between the wire feeder 3 and the welding torch 5. Further, there are a push type and a pull type in the wire feeder, but the same effect can be obtained in both.
[0015]
【Example】
A composite wire having a seam-free composite wire of JIS Z3313 YFW-C50DR having different wire diameters and tensile breaking strengths T was loaded into a 200 kg pail pack to produce a prototype. Tensile breaking strength T was adjusted by the wire diameter, the reduction rate of the wire cross section after annealing, and the flux filling rate. In addition, the flux filling rate is 12 to 20%.
[0016]
As described above, the bead meandering property and the wire feeding property are changed by changing the loop diameter R of the loop 4 and the number of wires between the pail pack outlet 2 and the wire feeder 3 by using the welding apparatus of FIG. Examined. The conduit tube used had an inner diameter of 4 mm and a length of 7 m.
[0017]
The bead meandering property was evaluated based on the target property of the composite wire. That is, as shown in FIG. 1, the target surface is arranged vertically from the tip of the welding torch 5, the distance from the tip of the welding torch 5 to the center O of the target surface is set to 160 mm, and the composite wire is fed by the inching operation. The position P where the tip of the composite wire hits the target surface every 160 mm in length is continuously measured 100 times, and the maximum distance (distance between PP ′) is determined as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). Examined. In actual welding, since the wire protrusion length is 20 to 25 mm, if the maximum PP ′ distance at a position of 160 mm from the welding torch is 10 mm or less, bead meandering does not occur.
[0018]
In the wire feedability test, welding was performed for 5 minutes under the welding conditions shown in Table 1, and the armature current of the feed motor was measured and examined. When the armature current exceeds 3.0 A, the arc length changes and the arc becomes unstable. The results are summarized in Table 2.
[Table 1]

[Table 2]

In Table 2, Test No. 1 to 6 are examples of the present invention and test Nos. 7 to 12 are comparative examples.
[0019]
Test No. which is an example of the present invention. 1 to 6, the tensile breaking strength T, the loop diameter R and the number of loops with respect to the tensile breaking strength T satisfy the present invention, the loading into the pail pack is good, the maximum distance PP 'of the target point is short, The armature current was low and the arc was stable, which was a very satisfactory result.
[0020]
Test No. in the comparative example. In No. 7, other tests were stopped because the tensile breaking strength T of the composite wire was too high to load into the pail pack. Test No. In No. 8, the wire buckled in the conduit tube because the tensile breaking strength T of the composite wire was low. Test No. Test No. 9 has a large loop diameter R with respect to the tensile breaking strength T of the composite wire. In No. 11, since the number of loops was small, the bending of the composite wire could not be corrected, and the maximum distance PP ′ of the target point became large. Test No. Test No. 10 has a small loop diameter R with respect to the tensile breaking strength T of the composite wire. In No. 12, since the number of loops was large, the wire feed resistance was large, the armature current was high, and the arc was unstable.
[0021]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the gas shielded arc welding method of the present invention, welding without bead meandering can be performed without impairing the feedability of the composite wire drawn from the pail pack, thereby reducing the number of rework steps. And the quality of the weld is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a gas shielded arc welding method of the present invention.
FIG. 2 shows an example of loop addition in the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the influence of tensile breaking strength T and loop diameter R of a composite wire on bead meandering and feedability.
FIG. 4 is a diagram showing a measurement example of a target point used in the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pail pack 2 Pail pack take-out port 3 Wire feeder 4 Loop 5 Welding torch

Claims

In a gas shielded arc welding method in which an arc welding composite wire housed in a pail pack is pulled out and welded, in a gas shielded arc welding wire having a tensile breaking strength T of 400 to 1500 N, a pail pack outlet and a wire feed are used. Gas-shielded arc welding method characterized in that welding is carried out through one or two loops having a loop diameter R (mm) shown in the following formula on a conduit tube provided between a welding machine or a wire feeder and a welding torch.
230 + 0.3T ≦ R ≦ 700 + 0.3T
(However, T is the tensile breaking strength of the wire used)