[发明专利]隧道式管成形焊接方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及把平板弯成筒状的圆筒制造过程中对弯成筒状的原平板侧面彼此间的对接面(开槽)进行的焊接，尤其涉及隧道式管成形焊接，利用把厚壁筒体周面的一部分加工成使内空间露出的槽状开口的所谓C型夹具，将筒状工件朝半径方向夹紧，一边压住筒状工件的后端使得在C型夹具内部的筒状空间移动，一边用插入于C型夹具的上述开口的焊枪，对C型夹具内部的筒状工件的开槽加以焊接。

背景技术

在专利文献1中记载有这样一种管成形焊接装置。在焊接电源的正(+)、负(-)极的一极连接有焊枪，在另一极连接有C型夹具，在焊接电源─C型夹具─筒状工件─焊枪─焊接电源的环路(焊接电流环路)中有焊接电流流过。C型夹具和筒状工件之间，C型夹具将筒状工件朝半径方向夹紧，利用两者间的压接而进行电连接。

焊接过程中，由于筒状工件在C型夹具内部的筒状空间移动，因此筒状工件与C型夹具的接触区域随着筒状工件的前端进入C型夹具内部而变大，当筒状工件的前端到达C型夹具的出口时为最大，因此，在筒状工件的后端到达C型夹具的入口前，接触区域不变，在到达入口后，接触区域逐渐变小，当筒状工件的后端到达C型夹具的出口时，接触区域变为零(非接触)。利用这种接触区域的变化，从C型夹具通过筒状工件而到达焊枪的筒状工件内电流路径产生变化。另一方面，在筒状工件的后端接近焊枪时的后端区域焊接过程中，会产生电弧电流，环绕电弧正下方的磁通在筒状工件后端和焊枪间的密度变高，该磁通对电弧电流的作用即磁吹(平行磁吹)变强。该磁吹将焊枪前端的焊接电弧在开槽线的延伸方向上推向后方。当焊接电弧朝后方的位移变大时，熔融金属池就会流入该后方，在后方焊珠中央部产生过度隆起，随着这种隆起，被推向后方的金属量份会在板终端部因金属不足而产生凹珠或凹陷等焊珠不良的问题。

另一方面，在离开C型夹具中插入有焊枪的开口的位置上，由于焊接电流从C型夹具流入筒状工件，因此在焊接电流中有沿着周向(与开槽线正交的方向)在筒状工件内流动而到达焊枪前端正下方的开槽正交分量，这对于焊接电弧来说，将影响到沿开槽线方向的磁场，将焊接电弧推向与开槽线正交的方向。对此，在本说明书中，以正交磁吹来表示。与开槽线正交的方向上的筒状工件内电流分量在筒状工件中磁通密度(平行磁吹)逐渐变高的后端区域变大，并且在该区域，因从C型夹具供电给筒状工件的电连接点(接触点/接触区域)变化而造成的变动较大。也就是说，在筒状工件的后端焊接区域中，正交磁吹的变化较大。由此，焊接电弧的位置偏向与开槽线正交的方向，且偏向范围有变动。在后端焊接区域中，上述平行磁吹与正交磁吹会使得焊接电弧的形状、位置容易不稳定，且后端区域的焊珠有时会产生凹坑、凹陷等焊珠不良的问题。

在专利文献2中记载有一种电弧焊接方法，该电弧焊接方法为防止因磁吹所造成的焊接不良，使筒状工件的开槽部在整条开槽线上与电阻是筒状工件电阻的1/5以下的供电用导电构件相抵接。在该焊接方法中，筒状工件的直径较大且固定，多电极焊枪沿着开槽线将筒状工件的内空间进行开口。由于供电用导电构件遍及开槽线全长且位于开槽正下方，并且由于电阻比筒状工件低，因此焊接电流在焊枪正下方是从焊枪经由筒状工件流入供电用导电构件，实质上不产生沿筒状工件周向流动的开槽正交分量。因此，虽产生平行磁吹，但由于不产生正交磁吹，因此焊接电弧的形状、位置较为稳定，在后端区域的焊珠上不易产生凹陷。然而，在上述隧道式管成形焊接(例如专利文献1)中，由于筒状工件在C型夹具的内空间移动，因此不可能在筒状工件的开槽正下方与C型夹具以外的供电用导电构件抵接。

在专利文献3中揭示了一种焊接装置，其在一焊接对象钢管的后端和另一焊接对象钢管的前端的对接开槽(环状开槽)的焊接过程中，为了改善从固定点供电给其中一根焊接对象钢管的现有例中若焊枪离开该固定点就会在焊接对象钢管内产生杂散电流而使得焊接电弧变得不稳定的情况，在保持焊枪的载架上，装备有压接于焊接对象钢管的石墨滑动件，通过该石墨滑动件而供电给焊接对象钢管。对于环状开槽的情况，从焊接开始到结束，由于石墨滑动件始终压接于钢管，因此从石墨滑动件到焊枪正下方的钢管上焊接电流的流路稳定，从而焊接电弧稳定。然而，在上述隧道式管成形焊接(例如专利文献1)中，由于筒状工件在C型夹具的内空间移动，因此即使设置石墨滑动件也无法让石墨滑动件一直与筒状工件接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2000-141033号公报

专利文献2：日本专利特开2003-25069号公报

专利文献3：日本专利特开平8-155643号公报

发明内容