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被覆アーク溶接の部

(区分記号:A)


A-1)原理と装置構成

溶極式アーク溶接法の一種で、被覆アーク溶接棒を用いて行う溶接。被覆は大気中の酸素、窒素などの進入を防ぎ、溶融金属の保護とアークを安定にし、さらに溶着金属中に合金元素を添加するなどの目的で塗布されている。図1に原理、図2に装置構成を示す。

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図1 被覆アーク溶接の原理 (拡大) 図2 被覆アーク溶接の装置構成

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A-2)実技入門

遮光フィルタの選択(重要) 

アーク光は高輝度可視光であるため、裸眼で溶融池(加工点)を見ることはできない。溶接電流に対応する適切なしゃ光フイルターを用いることで、初めて溶融池を肉眼で観察できるようになる。最適な濃度のフィルターを選択することは、良い溶接を行うことと、目を保護する上で極めて重要となる。以下に、ミグ、マグ溶接に使用するしゃ光保護具用フイルター選択の目安を記す。


<被覆アーク溶接で溶融池の観察に適したフィルタープレート番号 (参考値)>

・溶接電流( 75〜200A):番号9、10、11
・溶接電流(200〜400A):番号12、13

溶接作業の記録例(実技練習の場合)

溶接技量を上げるために、実習時には以下の項目を記録しておくと良い。

記録項目例
・溶接年月日
・溶接棒銘柄と棒径
・溶接姿勢と継手形状
・溶接電流とパス数
・運棒操作と溶融池の状態(アーク長、溶融スラグのかぶり)
・外観検査の結果
・その他

溶融池の観察のポイント(重要)

熟練溶接技能者は、安定した溶接姿勢をとり、アーク直下の溶融池状態を観察して、適切な運棒操作を行っている。以下に、それらのポイントを述べる。

基本姿勢(下向)

安定した姿勢と運棒をスムーズにできる腕の位置を確保する。  
図. 被覆アーク溶接の基本姿勢

溶融池の観察

観察ポイント
・溶融池形状(幅、長さ、高さ)
・アーク中心と溶融面の位置関係
・溶融金属の湯流状況
・溶融池後端の溶融スラグ状況
・溶融状態とアーク音を記録
・スパッタ発生状況
溶融池とは・・・
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図.作業者から見た溶融池の形状例 (拡大)

溶融池の目測と手操作の連携動作

実技の基本 被覆アーク溶接の運棒
アーク長 溶接ホルダーの手送り調整
溶接速度 溶接ホルダーの手送り調整
ビード幅調整 直線運棒とウィービング
棒の保持角度 (拡大)
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直線ビード運棒の要領 (拡大)
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運棒法の種類と用途 (拡大)
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アドバイス

所定の溶融池を保つよう、作業者はホルダーを操作して、アーク長、溶接速度及び棒角度を調整する。

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A-3)アークの動画

 以下に、炭素鋼とステンレス鋼の被覆アーク溶接のビードオンプレートの動画を示す。どちらも母材は炭素鋼であるが、左の溶接棒が炭素鋼、右の溶接棒はステンレス鋼である。
 動画は被覆アーク溶接棒の先端からアークが発生して、アーク熱で溶接棒と母材が溶融されて、溶融池とビードが形成される状況がとらえられている。また、溶融スラグの動きと、スパッタの発生もみられる。左の炭素鋼溶接棒に比べ、右のステンレス鋼溶接棒は低電流で溶接するため、溶融速度がやや遅くなることにも注意。

炭素鋼用溶接棒 D4301

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ステンレス鋼用溶接棒 D308

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使用した溶接材;被覆アーク溶接棒 棒径 4.0mm、 母材;炭素鋼(板厚9mm)、手操作によるストリンガー運棒

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A-4)ビード外観と断面マクロ

母材 開先形状 溶接材 溶接電流 積層数
SUS304
(12mmt)
D308
(4mmφ)
140A

6層10パス
ビード外観写真 断面マクロ写真
表ビード外観 断面マクロ写真

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A-5)作業標準

材料、溶接法別の溶接作業標準(手順書)を以下に示す。

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