溶接材料(溶接棒/鉄鋼材料/非鉄金属)フォーラム : 溶接温度と比熱について

投稿者 トピック
nmdyg817
  • 投稿: 6
溶接温度と比熱について
S45C材のプーリにSPCC材のフランジをMG-50Tの溶接棒で取付ているのですが、フランジが外れてしまいます。

溶接温度と速度を見直しています。

現在120A(固定) 25V(可変) 16L/min(ガス流量) 雰囲気温度常温で設定しております。

上記INPUTに対して

入熱量=溶接電流×アーク電圧/溶接速度
熱量=質量×比熱×上昇温度

上記わかりましたが、S45C等の比熱がわかりません

宜しく御願いします。

下記質問回答

1.炭酸ガス溶接です。
2.板厚2.3mm
フランジに0.5mm程度の面取りを施してV溝形状にしています。
3.割れが発生する場合と発生しない場合があります。
 SEM観察結果では違いが見受けられないのですが、断面を見ると 溶接の溶込量に差があるように思われます。ただ、溶接条件を 同じにしているにもかかわらず、上記差が生じているのがわか りません。

※その他で投稿しているフランジの件です。




HAL2000
  • 投稿: 50
Re: 溶接温度と比熱について
もう少し詳しい情報があれば、皆さんも返信しやすいと思うのですが・・・。

1.溶接法は?
  MG-50Tとあるから、炭酸ガスアーク溶接?
  それとも他の接合方法?

2.継手の形状は?
  板厚は?

3.そして一番分からないのは、フランジが「外れる」ということ。
  溶け込んでいないのですか?それとも、割れが発生?

部外者には溶接状況やワークがイメージ出来ないので、
そのあたりを詳しくお願いします。

<P.S.>
他のスレッドを見ていて気がつきました。
「溶接に関するその他の話題フォーラム」に投稿されたものと
同じでしょうか?
HAL2000
  • 投稿: 50
Re: 溶接温度と比熱について
nmdyg817さん
情報をありがとうございます。
実際の溶接(あるいは割れた溶接部)を見ていないので、適切な助言となるかどうか・・・。(まだ溶接部のイメージが掴めておらず、実際の溶接状況を見ずに行う助言ほど、怖いものはないので)

1.MG-50Tの1.2φワイヤでしょうか?
 とすると、120Aでは溶接電流は下限に近いと思います。(と言っても、溶接条件はワークの板厚等で決まるので、120Aがベストかもしれませんが。) 

2.ワーク(プーリ側)の溶け込みはどのようになっているでしょうか?
 「溶け込み量に差があるように思われます」とのことですが、私の経験では、同じ溶接条件でも溶接結果は異なります。ちょっとした狙いずれ、ワイヤの曲がり、アークの安定性でも溶け込み量は変わってきます。特に低電流ではばらつきが大きいように思います。

3.それでは・・ということで、プーリ側の溶け込みを大きくする溶接条件にすると、S45CなのでC量が多く、割れの心配が出てきます。低溶接電流(急熱急冷)+高炭素量の母材というのは、溶接にとって非常に厳しい条件と思います。
S45C材の溶接では予熱を推奨されていますが、プーリの予熱なんて出来ないのでしょうね?

4.ご質問の中に割れがの話がありましたが、どの部分が割れているでしょうか?母材(プーリ)の熱影響部?溶接金属?
 
 
 
  
nmdyg817
  • 投稿: 6
Re: 溶接温度と比熱について
HAL2000さん、ご回答ありがとうございます。

1.繰り返しになりますが、
 120A±5A 電圧20V(19〜20V) 炭酸ガス量16L(基準値12L〜20L)
トーチ傾き角度10〜15°溶接肉盛高さ2mm±0.5 溶接速度7〜10mm/s(プーリ径により変動します) MG-50T φ0.9mmです。φ0.9mm以外使用可能かどうかは確認中です。

2.溶け込み量の違いについてですが、HAZ部分の厚みが倍ぐらいちがいです。

3.プーリの予熱はできないです。軸穴や歯部に影響してしまいますんで。フランジのみ予熱したことはあるのですが、変色してしまいますんで、了解が得られれば可能です。バーナーですけど

4.割れは溶接箇所付近です。焼入れ影響部分だと思われます。

HAL2000
  • 投稿: 50
Re: 溶接温度と比熱について
段々、難しい問題になってきました。
昔、高炭素の鋳鋼とSPCCの溶接(フレアに近いすみ肉)で、溶接金属に割れが出て困ったことがありますが、今回のは少し状況が異なるようで..。

(1)溶込みを安定させるために・・・
MG50Tの0.9φワイヤで120A-20Vは全く問題のない溶接条件と思います。
ただ、少しでも溶込みを安定させるために、アークの狙い位置を一定にする必要があります。
突出し長さを短くし(09のワイヤであれば、10mm前後でも大丈夫を思います)、ワイヤの振れや磨耗によるチップ孔径の変化の影響を少なくします。

突出し長さを短くするだけだと溶接電流値が増えるので、100〜120Aに再調整します。そうすると、今の溶接速度のままでは溶着金属量が減るはずです(理由は教科書に書いてあります)。そこで溶接速度を少し減少させてください。
実は、溶接金属に発生する割れ発生(この場合は高温割れですが)を軽減するには、溶接速度を小さくすること(低溶接電流-低溶接速度)が一つの手段となっているからです。

ただし、溶接速度を小さくし過ぎると、アークは溶融池の上で発生するようになります。こうなると、母材(プーリやフランジ)が溶込むための熱は、溶融池を介して伝わることになり、120A程度の電流では溶込みはあまり期待できず、不安定になることが予想されます。

従って、溶接速度はアークと溶融池の位置関係に注意して決める必要があります。アークは溶融池の先端付近で発生するようにしてください(絵を描いて説明できればよいのですが)。要は、溶融池の熱ではなく、アークの熱で母材(プーリとフランジ)を確実に溶かすようにすることです。

(2)予熱・・・
予熱は高炭素の母材(プーリ)に施すことに意味があります。予熱をすることによって溶接部の冷却速度を小さく(ゆっくり冷やす)することによって、高炭素のプーリ側溶接熱影響部の硬化を軽減します。

(3)割れ・・・
割れが発生する箇所が溶接金属であれば、プーリ側から溶着金属に溶け込んでくる炭素が影響しています。施工条件的には低溶接速度にすることですが、炭素含有量の少ないワイヤを使ってみるのも一つの手です。

熱影響部が割れているのであれば、やはり、急冷のために硬くなり過ぎていることや、低温割れ(水素が原因。ただ、炭酸ガスアーク溶接では考えにくい。)、供用中に割れが進展したのであれば疲労破壊・・・問題がややこしくなってきます。

【結論】
溶接屋からみれば、S45Cなどは「溶接」することを考慮されていない鋼種としか言いようがありませんが、実際に対象とするワークがあるわけですから何とかしなければなりません。
適格なアドバイスにならなくて申し訳ありませんでした。
nmdyg817
  • 投稿: 6
Re: 溶接温度と比熱について
ご丁寧な回答ありがとうございました。
しかも、日曜日に。申し訳ありません。


上記で溶融池の熱ではなく、アークの熱で母材(プーリとフランジ)を確実に溶かすようにするとありますが、TIG溶接でも同じことがいえるのでしょうか?

溶接・接合技術入門によると、TIG溶接は、アーク・溶接池からの熱によって行なわれるとありますが。

また、TIGに使用されるシールドガスは高価なものなのでしょうか?


余談かもしれませんが、以前別で質問した際、
(1)TIG溶接で仮付して、フランジとプーリの本溶接時に発生するギャップを抑える。
(2)入熱温度をあげる。
と回答をいただきました。


よろしくおねがいします。
HAL2000
  • 投稿: 50
Re: 溶接温度と比熱について
nmdyg817さんの元々の質問の中に、「同じ溶接条件なのに溶込みにばらつきがある」ということがありました。
0.9φソリッドワイヤの炭酸ガスアーク溶接、120Aという比較的低電流の条件であるということから、アークの熱が確実に母材を溶かすような条件(溶接速度)を提案しました。
もちろん、TIG溶接でも同じことが言えます。

TIG溶接用のガスはアルゴンです。ガスメーカさんには悪いですが、はっきり言って炭酸ガスより「かなり」高いです。

TIG溶接での仮付けのことが書かれていますが、フランジとプーリを溶接する際にギャップが出来ているのでしょうか?
ギャップがあると、ビード形状によってはビードの真ん中に割れが発生することもあるので、注意しましょう。
nmdyg817
  • 投稿: 6
Re: 溶接温度と比熱について
ご回答ありがとうございます。

フランジとプーリを溶接する際というか、溶接することによってギャップができてしまうということです。

溶接部分が冷えて固まって収縮する際に、TIGと他の溶接方法に違いがあるのか、調べてみたのですがよくわかりません。

TIGで仮付けするのを採用すると、工程的にいい方法かどうか。。。

そういうこともあってUPしてみました。

nmdyg817
  • 投稿: 6
Re: 溶接温度と比熱について
ワークと溶接棒との間隔なのですが、現在約10mm程度で行っているのですが、この10mmは作業者によるものでバラツキがあります。
また、溶接角度にも作業者によってバラツキがあります。

実際、ある作業者が10mmより短かった場合、溶接の盛り上がりが大きくなったそうです。

溶接フランジの良品と不良品の違いに、溶接断面の面積と広がりに違いがあります。

不良品を良品に近付けるには角度、ワークと溶接棒の間隔をどのように調節すればよいでしょうか?

アドバイスよろしくお願いします。



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管理人からひとこと..
回答しても、何の反応がなかったらちょっとサミシイと思うのです。
回答で助けてもらったら、お礼の言葉を一言書いていただけると、そこにコミュニケーションが生まれ、このフォーラムも活性化していくと思っています。
皆さん、どうかご協力を。