試験・調査報告

2016Spring16試験・調査報告●解説コーナー波形制御サブマージアーク溶接技術1.はじめに近年、GMAW(GasMetalArcWelding)電源、GTAW(GasTungstenArcWelding)電源をはじめ各種アーク溶接のデジタル制御電源の普及は進んでおり、比較的歴史の古いSAW(SubmergedArcWelding)電源についてもその開発が進んでいます。ここでは、波形制御サブマージアーク溶接技術の概要に触れるとともに、当該電源を用いた試験例について紹介します。2.概要サブマージアーク溶接における電源は、母材の鋼種、使用するワイヤの材質やワイヤ径などにより、交流や直流を選択します。ここでは、交流波形制御の概要について説明します。図1-1および、図1-2に示すように、交流波形1サイクルのプラス・マイナスの時間比率を調整したり、出力比率を調整することで、交流出力を非対称な波形に制御します。出力+-力出+-時間図1-1時間比率の調整出力+-出力+時間-図1-2出力比率の調整力出+-時間出力+-時間時間時間3.試験例波形制御サブマージアーク溶接電源を用いて、ビードオンプレート溶接を実施した試験結果を以下に示します。表1に示す条件で溶接を実施し、また、式(1)に示す値をEN比と定義しました。EN比と溶着速度の関係を図2-1に、EN比と溶込み深さの関係を図2-2に示します。EN比=②面積①面積+②面積・・・式(1)出力+-①時間②図2-1に示すように、EN比の増加と共に溶着速度が増加していること、フラックスの種類でのその変化傾向(グラフの傾き)が異なることが確認できます。また、溶込み深さについては、図2-2に示すようにEN比の増加と共に溶込み深さは減少する傾向であることが分かります。以上のように、交流波形のプラス、マイナスの割合を制御することで、同一入熱でも溶着速度を変化させたり、溶込み深さを変化させることが可能になります。うまく利用することで、溶接の効率化や溶接による母材希釈の調整などに役立つ機能だと考えられます。神鋼溶接サービス㈱技術調査部技術室佐々木誉史ボンドフラックスA溶融フラックスB0.30.5EN比0.70.98642溶込み深さ[mm]00.1700.10.30.70.90.5EN比ボンドフラックスA溶融フラックスB15013011090溶着速度[g/min]図2-1EN比と溶着速度の関係図2-2EN比と溶込み深さの関係表1溶接条件極性電源特性電流電圧速度フラックスの種類ワイヤ径母材AC矩形波定電流特性520A30V42cm/minボンドフラックスA溶融フラックスB4.0mmSM490A20mmt