工具の通販モノタロウ > 溶接の基礎講座 > 2-11 各種姿勢での半自動アーク溶接作業
溶接の基礎講座
ものづくりにおける接合方法の1つに、「溶接」があります。
本連載では「溶接」について、金属が接合するメカニズムから溶接の種類、また溶接の仕方まで、現場で使える知識をご紹介していきます。
第2章 溶接方法と溶接材

2-11 ガス溶接とガス切断について

電極材料であるワイヤの溶ける量が多い半自動アーク溶接では、溶接姿勢によりプールの溶融金属の挙動が変化するため、姿勢に合わせ溶接条件の設定やトーチ操作を適正に行う必要があります。

1) 下向き姿勢での溶接

炭酸ガス半自動アークによる下向き姿勢の溶接では、例えば1.2mm径ワイヤの場合、75〜350Aといった広い電流範囲で条件が選択できます。 なお、使用するワイヤの最大電流は電流調整目盛りを大きくしても電流が上がらなくなる条件が、最小電流はアークが安定に維持できなくなる条件が目安となりますが、実作業ではカタログ等に記載されている条件範囲を参考にすると良いでしょう。 また、上限に近い条件で溶接するような場合は、1ランク太い径のワイヤを使用することが推奨されます。

図11-1が、下向き溶接での溶接姿勢です。ひじを肩の高さまで上げ、溶接トーチを上下させることなく水平に移動できるよう構えます。さらに、トーチ保持角やワイヤ突出し長さの変化を生じさせないよう、ヘルメットの利用で空いた片手をトーチに添えてやると良いでしょう。

図11-1 下向き溶接での溶接姿勢

図11-1 下向き溶接での溶接姿勢

2) 下向き溶接でのトーチ操作

図11-2は、各種板厚軟鋼板の炭酸ガス半自動アーク溶接による下向き突合せ溶接でのトーチ操作例をまとめて示したものです。異なる開先状態に合わせ、図のような異なるパターンのトーチ操作で溶接が行われています。 これらのトーチ操作パターンを整理すると、ノコギリ歯状のギザ操作(板厚9mm、12mmの第2層溶接のような操作)と、らせん状に動くグリ操作(板厚18mmの第2層溶接のような操作)に大別されます。 ギザ操作では基本的に止端止めが行われますが、グリ操作では止端止めのない連続的な動きの操作となります。特に、深い開先に多い量のワイヤ溶融金属を盛り込むような溶接では、グリの操作が融合不良欠陥を発生させない溶接に有効となります。

図11-2 下向き突合せ溶接でのトーチ操作

図11-2 下向き突合せ溶接でのトーチ操作

3) 立向き姿勢の溶接とトーチ操作

立向き姿勢で上進溶接すると、溶融金属は重力で垂れ、アークは溶融金属を介さず直接母材を加熱することとなります。その結果、大きい電流条件では、母材をえぐるように溶融し極端な凸形ビードや不連続ビードとなります。 したがって、この溶接の場合、例えば1.2mm径のワイヤでは75〜135A程度の小電流で溶接することが必要です(立向き下進溶接では、下向き溶接の場合と同じ広い電流範囲で条件が選択できますが、電流の大きい場合は溶融金属の垂れを発生させない速い速度で下る必要があります)。

図11-3が立向き溶接での溶接姿勢で、トーチを同じ保持状態で楽に上下できるような姿勢をとります。

図11-3 立向き溶接での溶接姿勢

図11-3 立向き溶接での溶接姿勢

図11-4は、立向き上進溶接での代表的なトーチ操作例です。この溶接では溶融金属の垂れを生じさせないような小電流で溶接するため、溶接する開先面を確実に溶融させるため、この開先面をアークでトレースするような操作で溶接します (そのため、開先状態に合わせた図中のパターンのトーチ操作が必要となります)。 なお、下進溶接では、溶融金属の垂れを生じさせないため、高速度で下るストリンガーの溶接で行います(ただ、それでも溶け込みは得られ難く、強度の求められる厚板の溶接には推奨されません)。

図11-4 立向き突合せ溶接でのトーチ操作

図11-4 立向き突合せ溶接でのトーチ操作

4) 横向き姿勢の溶接

横向き溶接での溶接条件は、下向きと立向きとの中間の電流条件が目安です(溶接姿勢は、立向きの場合と同様の姿勢で、トーチを水平に平行移動できるよう構えます)。 なお、2層以降を多パスで溶接する場合の1パス目の溶接は、自分自身の溶融金属の垂れを防ぐとともに2パス目以降の溶融金属の垂れも防ぐよう、図11-5のような状態に溶接します。 したがって、1パス目の溶接は、低めの電流でストリンガーもしくは小さなグリの操作で溶接を行います。また、2パス目以降の溶接は、残った開先を埋め切れるよう少し傾けたグリ操作を過剰にならない程度の振り幅で行います。

図11-5 横向き突合せ溶接での溶接状態

図11-5 横向き突合せ溶接での溶接状態

執筆: 溶接道場 安田 克彦

『溶接の基礎講座』の目次

第1章 溶接の基礎

第2章 溶接方法と溶接材料

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