JPS6249146B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6249146B2 JPS6249146B2 JP53065528A JP6552878A JPS6249146B2 JP S6249146 B2 JPS6249146 B2 JP S6249146B2 JP 53065528 A JP53065528 A JP 53065528A JP 6552878 A JP6552878 A JP 6552878A JP S6249146 B2 JPS6249146 B2 JP S6249146B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molten pool
- welding
- magnetic field
- aluminum
- dcsp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Arc Welding Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、アルミニウムのDCSP―TIG溶接
における欠陥防止法に関する。
における欠陥防止法に関する。
この明細書において、アルミニウムとは純アル
ミニウムとアルミニウム合金の両者を含むものと
する。また左回転および右回転というのは、トー
チ側からみた方向をいう。
ミニウムとアルミニウム合金の両者を含むものと
する。また左回転および右回転というのは、トー
チ側からみた方向をいう。
アルミニウムのDCSP―TIG溶接は、MIG溶接
や交流TIG溶接に比べてビード幅が狭くかつ深い
溶け込みが得られる高能率溶接法として注目され
ているが、アルミニウム独特の表面の酸化皮膜の
存在により他の溶接法ではみられない変形ブロ
ー・ホールおよび羽毛状晶が発生し、継手性能に
悪影響を及ぼすばかりか、羽毛状晶はＸ線透過写
真上に解析像を発生させるため、非破壊検査上の
障害にもなるという欠点がある。
や交流TIG溶接に比べてビード幅が狭くかつ深い
溶け込みが得られる高能率溶接法として注目され
ているが、アルミニウム独特の表面の酸化皮膜の
存在により他の溶接法ではみられない変形ブロ
ー・ホールおよび羽毛状晶が発生し、継手性能に
悪影響を及ぼすばかりか、羽毛状晶はＸ線透過写
真上に解析像を発生させるため、非破壊検査上の
障害にもなるという欠点がある。
変形ブロー・ホールは、溶接条件や開先部の前
処理を検討することにより解消可能であるが、そ
の溶接条件範囲は非常に狭く実用上問題が多い
し、羽毛状晶は溶接条件を変化させても解消する
ことは困難である。
処理を検討することにより解消可能であるが、そ
の溶接条件範囲は非常に狭く実用上問題が多い
し、羽毛状晶は溶接条件を変化させても解消する
ことは困難である。
この発明の目的は、アルミニウムのDCSP―
TIG溶接に生ずる上記特有の欠陥防止する方法を
提供することにある。
TIG溶接に生ずる上記特有の欠陥防止する方法を
提供することにある。
上記の目的を達成するために、この発明による
アルミニウムのDCSP―TIG溶接における欠陥防
止法は、アルミニウムのDCSP―TIG溶接にあた
り、溶融池に、この溶融池を流れる溶接電流に直
交する成分をもち周波数が２〜15Hzの交番磁界を
与え、ローレンツ力により溶融池を左右交互に回
転させて撹拌することを特徴とするものである。
アルミニウムのDCSP―TIG溶接における欠陥防
止法は、アルミニウムのDCSP―TIG溶接にあた
り、溶融池に、この溶融池を流れる溶接電流に直
交する成分をもち周波数が２〜15Hzの交番磁界を
与え、ローレンツ力により溶融池を左右交互に回
転させて撹拌することを特徴とするものである。
この発明につき、以下図面を参照して説明す
る。
る。
第１図において、１はTIGトーチ、２はその電
極、３は溶接アーク、４はアルミニウム被溶接
材、５は被溶接材４を介してTIGトーチ１に対向
せしめられたコイル鉄芯で、これに磁界発生コイ
ル６が巻かれている。７はコイル６に交番電流を
供給する電源である。
極、３は溶接アーク、４はアルミニウム被溶接
材、５は被溶接材４を介してTIGトーチ１に対向
せしめられたコイル鉄芯で、これに磁界発生コイ
ル６が巻かれている。７はコイル６に交番電流を
供給する電源である。
上記において、被溶接材４をDCSP―TIG溶接
により第３図および第４図に示すように矢印１８
方向に突合わせ溶接する。８はその溶接金属、９
は溶融池で、コイル６に交番電流が供給せられる
ことにより鉄芯５から発生した磁力線１０が被溶
接材４を貫通し、溶融池９に交番磁界を与える。
このさい溶接電流１１は、第３図に矢印で示され
ているように、アーク３の直下に集中するが、磁
力線１０を横切ることになるため、ローレンツ力
により溶融池９は第４図に矢印１９で示されてい
るように回転し、撹拌される。溶融池９に与える
のは、交番磁界であるため、第４図の回転方向は
つぎに反転せられ、以後回転方向が左回転と右回
転と交互に変化して回転を繰返すことになる。
により第３図および第４図に示すように矢印１８
方向に突合わせ溶接する。８はその溶接金属、９
は溶融池で、コイル６に交番電流が供給せられる
ことにより鉄芯５から発生した磁力線１０が被溶
接材４を貫通し、溶融池９に交番磁界を与える。
このさい溶接電流１１は、第３図に矢印で示され
ているように、アーク３の直下に集中するが、磁
力線１０を横切ることになるため、ローレンツ力
により溶融池９は第４図に矢印１９で示されてい
るように回転し、撹拌される。溶融池９に与える
のは、交番磁界であるため、第４図の回転方向は
つぎに反転せられ、以後回転方向が左回転と右回
転と交互に変化して回転を繰返すことになる。
上記コイル６は鉄芯５に巻付けられ、トーチ１
に対向せしめられているが、コイル６をトーチ１
に巻付けても交番磁界を溶融池９に与えることが
できる。
に対向せしめられているが、コイル６をトーチ１
に巻付けても交番磁界を溶融池９に与えることが
できる。
交番磁界の周波数を２〜15Hzに限定したのは、
つぎの理由による。すなわち、周波数が２Hz未満
では、左右交互の回転速度が遅いために溶融池が
充分に撹拌せられず、また15Hzを超えると、逆に
左右交互の回転速度が速すぎて充分に溶融池が撹
拌せられないからである。第８図ａ〜ｇは、アル
ミニウム被溶接材として、JIS、5083P―０を使
用し、溶接速度300mm／min、溶接電流220Aで
DCSP―TIG溶接を行なうにあたり、溶融池に、
この溶融池を流れる溶接電流に直交する成分をも
ち周波数が0.2Hz、５Hz、10Hz、15Hz、20Hzおよ
び30Hzの交番磁界をそれぞれ与え、ローレンツ力
により、溶融池を左右に交互に回転させた場合の
各溶接金属の表面マクロ組織を示す。
つぎの理由による。すなわち、周波数が２Hz未満
では、左右交互の回転速度が遅いために溶融池が
充分に撹拌せられず、また15Hzを超えると、逆に
左右交互の回転速度が速すぎて充分に溶融池が撹
拌せられないからである。第８図ａ〜ｇは、アル
ミニウム被溶接材として、JIS、5083P―０を使
用し、溶接速度300mm／min、溶接電流220Aで
DCSP―TIG溶接を行なうにあたり、溶融池に、
この溶融池を流れる溶接電流に直交する成分をも
ち周波数が0.2Hz、５Hz、10Hz、15Hz、20Hzおよ
び30Hzの交番磁界をそれぞれ与え、ローレンツ力
により、溶融池を左右に交互に回転させた場合の
各溶接金属の表面マクロ組織を示す。
第８図ａは周波数０、すなわち溶融池に交番電
流を与えず、したがつて溶融池を全く撹拌しない
従来例を示すものであつて、溶接金属の表面には
羽毛状晶が明瞭に認められる。同図ｃ〜ｅの周波
数が５Hz、10Hzおよび15Hzの場合は、溶融池が撹
拌されて結晶が微細化し、その結果羽毛状晶が発
生していない。同図ｆおよびｇの周波数が20Hzお
よび30Hzの場合は、溶融池が充分撹拌されないた
め、羽毛状晶の存在が認められる。同図ｂの周波
数２Hzの場合は、羽毛状晶の存在は認められな
い。しかしながら、溶接金属の表面デイツプル状
態からみて周波数２Hz未満では溶融池が充分に撹
拌されないことを同図は物語つている。
流を与えず、したがつて溶融池を全く撹拌しない
従来例を示すものであつて、溶接金属の表面には
羽毛状晶が明瞭に認められる。同図ｃ〜ｅの周波
数が５Hz、10Hzおよび15Hzの場合は、溶融池が撹
拌されて結晶が微細化し、その結果羽毛状晶が発
生していない。同図ｆおよびｇの周波数が20Hzお
よび30Hzの場合は、溶融池が充分撹拌されないた
め、羽毛状晶の存在が認められる。同図ｂの周波
数２Hzの場合は、羽毛状晶の存在は認められな
い。しかしながら、溶接金属の表面デイツプル状
態からみて周波数２Hz未満では溶融池が充分に撹
拌されないことを同図は物語つている。
以上のように、第８図から周波数が２〜15Hzの
範囲内において溶融池の撹拌効果があり、なかで
も５〜10Hzが優れていることが分かる。
範囲内において溶融池の撹拌効果があり、なかで
も５〜10Hzが優れていることが分かる。
つぎに、シールドガスとしてのHeに、とくに
ブロー・ホールを発生させ易くするため、0.5％
H2ガスを含有させ、上記と同条件でDCSP―TIG
溶接を行なつた。このさい溶融池に交番磁界を与
えなかつた場合の溶接金属の表面状態を第９図
イ、同横断面を同図ロとしてそれぞれ写真で示
す。また溶融池に周波数５Hzの交番磁界を与えた
場合の溶接金属の表面状態を第１０図イに、同横
断面を同図ロにそれぞれ写真で示す。第９図イ，
ロでは、ブロー・ホールの存在が明瞭に認めら
れ、第１０図イ，ロでは、溶融池の撹拌効果によ
りブロー・ホールの溶接金属からの放出が促進さ
れたためブロー・ホールの発生はほとんど認めら
れない。
ブロー・ホールを発生させ易くするため、0.5％
H2ガスを含有させ、上記と同条件でDCSP―TIG
溶接を行なつた。このさい溶融池に交番磁界を与
えなかつた場合の溶接金属の表面状態を第９図
イ、同横断面を同図ロとしてそれぞれ写真で示
す。また溶融池に周波数５Hzの交番磁界を与えた
場合の溶接金属の表面状態を第１０図イに、同横
断面を同図ロにそれぞれ写真で示す。第９図イ，
ロでは、ブロー・ホールの存在が明瞭に認めら
れ、第１０図イ，ロでは、溶融池の撹拌効果によ
りブロー・ホールの溶接金属からの放出が促進さ
れたためブロー・ホールの発生はほとんど認めら
れない。
なお、通常のDCSP―TIG溶接では、上記のよ
うに多量のH2ガスが含まれることはなく、ブロ
ー・ホールの発生の多くの原因は、溶接開先の汚
れや酸化皮膜の巻込みによるものであるため、ブ
ロー・ホールは変形状に現われる。
うに多量のH2ガスが含まれることはなく、ブロ
ー・ホールの発生の多くの原因は、溶接開先の汚
れや酸化皮膜の巻込みによるものであるため、ブ
ロー・ホールは変形状に現われる。
この発明によれば、アルミニウムのDCSP―
TIG溶接にあたり、上述のように溶融池に交番磁
界を与え、ローレンツ力により溶融池を左右交互
に回転させて撹拌するものであるから、アルミニ
ウム独特の酸化皮膜の存在に起因する変形ブロ
ー・ホールは溶接金属以外に放出されるか、少な
くとも許容範囲内の丸い形状のブロー・ホールと
なされる。また羽毛状晶は、一方向の回転による
溶融池の撹拌ではその発生を防止することはでき
ないが、左右交互の回転の繰返しによる撹拌で結
晶粒が微細化し、その発生が抑制される。
TIG溶接にあたり、上述のように溶融池に交番磁
界を与え、ローレンツ力により溶融池を左右交互
に回転させて撹拌するものであるから、アルミニ
ウム独特の酸化皮膜の存在に起因する変形ブロ
ー・ホールは溶接金属以外に放出されるか、少な
くとも許容範囲内の丸い形状のブロー・ホールと
なされる。また羽毛状晶は、一方向の回転による
溶融池の撹拌ではその発生を防止することはでき
ないが、左右交互の回転の繰返しによる撹拌で結
晶粒が微細化し、その発生が抑制される。
ところで、アルミニウムのDCSP―TIG溶接で
は、その溶接電流が増大すると、その理由は明確
ではないが、溶接電流が磁界を生じ、溶融池が右
回転する現象が生じる。その結果、第５図に示さ
れているように、ビード１２に変形が生じ、溶接
進行方向に向つて右側にアンダー・カツト１３が
生じる。
は、その溶接電流が増大すると、その理由は明確
ではないが、溶接電流が磁界を生じ、溶融池が右
回転する現象が生じる。その結果、第５図に示さ
れているように、ビード１２に変形が生じ、溶接
進行方向に向つて右側にアンダー・カツト１３が
生じる。
しかしながら、この発明の実施例では、溶融池
に与える交番磁界が、とくに溶接電流の増大にと
もなつて発生する溶融池に対する右回転力を左回
転力によつて相殺する非平衡交番磁界となすこと
により、第５図に鎖線２０で示されているような
適正なビード形状を得る。
に与える交番磁界が、とくに溶接電流の増大にと
もなつて発生する溶融池に対する右回転力を左回
転力によつて相殺する非平衡交番磁界となすこと
により、第５図に鎖線２０で示されているような
適正なビード形状を得る。
非平衡な交番電流を発生させるには、第６図お
よび第７図に示されているように、交番電流にお
いてたとえば正の時間t1を負の時間t2より長くす
るか、正の電流値A1を負の電流値A2より大きく
すればよい。もちろんこれらの逆の場合もあり得
るわけで、要するに左回転を行なう磁界を発生す
る極性の時間を長くするか、電流値を大きくすれ
ばよい。電源電流波形は図示のように矩形波が一
般的であるが、これに限らない。
よび第７図に示されているように、交番電流にお
いてたとえば正の時間t1を負の時間t2より長くす
るか、正の電流値A1を負の電流値A2より大きく
すればよい。もちろんこれらの逆の場合もあり得
るわけで、要するに左回転を行なう磁界を発生す
る極性の時間を長くするか、電流値を大きくすれ
ばよい。電源電流波形は図示のように矩形波が一
般的であるが、これに限らない。
第１図はこの発明の方法を示す全体側面図、第
２図は同要部の拡大縦断面図、第３図および第４
図は同要部の平面図で、第３図は溶接電流の状態
を示し、第４図は溶融池の撹拌状態を示す。第５
図はビードの状態を示す横断面図、第６図および
第７図はそれぞれ非平衡交番電流の波形を示す
図、第８図ａ〜ｇは溶融池に与える交番磁界の周
波数を種々変化させた場合における羽毛状晶発生
の有無を示す溶接金属の平面図、第９図イおよび
ロは溶融池に交番磁界を与えなかつた場合にブロ
ーホールが発生している状態を示す溶接金属の平
面図および横断面図、第１０図イおよびロは溶融
池に周波数５Hzの交番磁界を与えた場合に、ブロ
ー・ホールが発生しない状態を示す溶接金属の平
面図および横断面図である。 １…TIGトーチ、４…アルミニウム被溶接材、
６…磁界発生コイル、９…溶融池。
２図は同要部の拡大縦断面図、第３図および第４
図は同要部の平面図で、第３図は溶接電流の状態
を示し、第４図は溶融池の撹拌状態を示す。第５
図はビードの状態を示す横断面図、第６図および
第７図はそれぞれ非平衡交番電流の波形を示す
図、第８図ａ〜ｇは溶融池に与える交番磁界の周
波数を種々変化させた場合における羽毛状晶発生
の有無を示す溶接金属の平面図、第９図イおよび
ロは溶融池に交番磁界を与えなかつた場合にブロ
ーホールが発生している状態を示す溶接金属の平
面図および横断面図、第１０図イおよびロは溶融
池に周波数５Hzの交番磁界を与えた場合に、ブロ
ー・ホールが発生しない状態を示す溶接金属の平
面図および横断面図である。 １…TIGトーチ、４…アルミニウム被溶接材、
６…磁界発生コイル、９…溶融池。
Claims (1)
- １ アルミニウムのDCSP―TIG溶接にあたり、
溶融池に、この溶融池を流れる溶接電流に直交す
る成分をもち周波数が２〜15Hzの交番磁界を与
え、ローレンツ力により溶融池を左右交互に回転
させて撹拌することを特徴とするアルミニウムの
DCSP―TIG溶接における欠陥防止法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6552878A JPS54155954A (en) | 1978-05-30 | 1978-05-30 | Deffective prevention in aluminum dcspp tig welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6552878A JPS54155954A (en) | 1978-05-30 | 1978-05-30 | Deffective prevention in aluminum dcspp tig welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54155954A JPS54155954A (en) | 1979-12-08 |
| JPS6249146B2 true JPS6249146B2 (ja) | 1987-10-17 |
Family
ID=13289594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6552878A Granted JPS54155954A (en) | 1978-05-30 | 1978-05-30 | Deffective prevention in aluminum dcspp tig welding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54155954A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5739077A (en) * | 1980-08-15 | 1982-03-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Arc welding method |
| JPS6117372A (ja) * | 1984-07-03 | 1986-01-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 磁気撹拌横向溶接方法 |
-
1978
- 1978-05-30 JP JP6552878A patent/JPS54155954A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54155954A (en) | 1979-12-08 |
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