CN101987391A - 嵌入式芯片、电浆火炬及电浆加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种嵌入式芯片、电浆火炬及电浆加工装置，及亦即，提供一种能以高速度进行高质量的电浆加工的嵌入式芯片、电浆火炬及电浆加工装置。嵌入式芯片是具备于芯片1的上端面具容纳电极的开口且由该开口开始朝向芯片的下端面而延伸的复数电极配置空间1a、1b、1c，及分别连通至各电极配置空间而沿着直交于芯片中心轴的直径线以分布且朝向前述下端面的下方以打开的复数开口4a、4b、4c。又，具中央孔5，电极配置空间及开口4a、4b是于以中心轴作为中心的圆周上，以等角度间距以分布，开口4a、4b是对向于平行于直径线的熔接线而打开的喷嘴，或电极配置空间是包含分布于熔接方向y的一直在线的前头电极配置空间1a、一以上的中间电极配置空间1b及后尾端电极配置空间1c。

Description

嵌入式芯片、电浆火炬及电浆加工装置 

技术领域

本发明是关于一种电浆火炬的嵌入式芯片、使用该嵌入式芯片的电浆火炬，及使用该电浆火炬的电浆加工装置。 

背景技术

电浆火炬具配合熔接、厚壁、切断等的高热加工种类的各种形态。于专利文献1中记载于电极棒10的前端正下方，由侧方开始送入线16，对于位处于电极棒前端下方的母材(加工目标材)，进行电浆熔接、加热线形态的电浆熔接、电浆MIG熔接或电浆线厚壁的方法。于专利文献2中记载由嵌入式芯片111中央的送线通孔，呈垂直地送出线153至下方的母材，藉由平行于线以配置于该线的侧方的电极棒126，而将芯片111的下部的该送线通孔打开的电浆孔113，喷射电浆，熔解线前端的电浆MIG熔接火炬。专利文献3中记载于中心位置以配置电极棒的嵌入式芯片1的电浆喷嘴的下方，由侧方以送入线3的加热线形态的电浆熔接方法及电浆线厚壁方法。专利文献4中记载朝向嵌入式芯片33的中心位置以配置电极棒的电浆火炬的电浆形成的坑池，由该电浆火炬的侧方，传送供应成为消耗电极的线39的电浆MIG熔接。专利文献5中记载通过嵌入式芯片9的电浆喷射喷嘴的上方且配置于中心的有底筒状电浆电极8的成为中心孔的底孔及其下方的喷嘴电浆喷射喷嘴而呈垂直地传送供应线至下方的母材，藉由电浆电极8生成的电浆而熔解该线的电浆MIG熔接方法。 

专利文献6中记载改良藉由电浆键孔熔接所造成的键孔剖面形状的喷嘴形状。专利文献7中记载相对于熔接线方向而直交于电极前端的排列以配置二电弧熔接火炬而形成一熔融坑池且藉由各火炬所造成的同时共付熔接。专利文献8中记载于电弧熔接的瞄准位置的前方0～2mm处的熔融坑池以照射雷射而进 行键孔熔接的复合熔接方法(图15、【0024】、【0025】)。专利文献9中记载以先行的第1雷射束进行非贯通熔接，藉由该非贯通熔接形成的孔开口，对准焦点，以第2雷射束进行贯通(键孔)熔接的雷射熔接方法。 

【先前技术文献】 

【专利文献】 

【专利文献1】日本专利案特公昭39-15267号公报 

【专利文献2】日本专利案特开昭52-138038号公报 

【专利文献3】日本专利案特开昭53-31544号公报 

【专利文献4】日本专利案特表2006-519103号公报 

【专利文献5】日本专利案特开2008-229641号公报 

【专利文献6】日本专利案特开平8-10957号公报 

【专利文献7】日本专利案特开平6-155018号公报 

【专利文献8】日本专利案特开2004-298896号公报 

【专利文献9】日本专利案特开2008-126315号公报 

发明内容

【发明所欲解决的课题】 

专利文献1～4中的任何一种熔接方法及电浆火炬是亦使用一电极棒及一条线，于形成于该电极棒及母材间的电浆流，由电极棒/母材间的侧方，传送供应线进行通电，因此，藉由以线电流而产生的磁通量及以电浆电流而产生的磁通量的相互作用，产生磁性不平衡。亦即，于比起线的更加上侧处(嵌入式芯片侧)及比起线的更加下侧处(母材侧)，电浆电弧状态呈不同，在线侧的电浆是于离开线的方向，承受电弧力，线下侧的电浆是于接近线的方向，承受电弧力。随着线前端熔融的摇动，而摇动电浆相对于母材的作用位置，因此，电浆电弧呈不安定。专利文献5中于有底筒状电浆电极8的底孔的圆周边缘，集中电弧，且集中点是往周围方向移动，因此，电浆仍然摇动，电浆电极8的底孔的圆周边缘及嵌入式芯片9的喷嘴边缘的损耗及对熔融线的电浆电极8或对电浆喷嘴9的附着变激烈，无法维持长时间安定的熔接作业。 

藉由习知的一火炬所造成的电浆电弧熔接的电浆电弧的横剖面是正如图 18的(a)所示的概略圆形。因于板厚未满3mm时，无法藉由电浆电弧而进行键孔熔接，而采用共付熔接(热传导型熔接)，但即便共付熔接，亦于高速度化时，甲)发生咬边(undercut)，乙)易发生由于宽幅焊珠所造成的高温破裂(图18的(b))，于高速熔接，电流是高电流而成为宽幅电弧，因此，成为宽幅浅熔入的焊珠形状，于凝固时，易发生高温破裂。 

藉由习知的一火炬所造成的电浆电弧熔接，于以3～10mm板厚使键孔熔接成为高速化时，焊珠形状正如图18的(c)所示，形成中央部隆起的凸形状且边缘部下降的咬边(undercut)，因此，不易高速化。亦藉由二条火炬而进行单一坑池高速化，但为成为单一坑池，因此，必须大幅度地倾斜火炬间由于倾斜于相互拉引的电弧力所造成的磁吹(magnetic blow)，故，电弧易散乱、变不安定。 

本发明的目的是提供一种能以高速度以进行高质量的电浆加工的嵌入式芯片、电浆火炬及电浆加工装置。 

【用以解决课题的手段】 

(1)一种嵌入式芯片(1：图3、图14、图17、图22、图27)，是具备于芯片的上端面具容纳电极的开口且由该开口开始朝向芯片的下端面而延伸的复数电极配置空间(1a、1b、1c)，及分别连通至各电极配置空间(1a、1b、1c)，沿着直交于芯片中心轴的直径线分布且朝前述下端面的下方而打开的复数开口(4a、4b、4c)。 

又，为易理解，因此于括号内例举显示于图式且于后叙述的实施例的对应要素或相当要素的记号，附记作为参考。于以下亦相同。 

【发明的实施形态】 

(2)又，前述(1)记载的嵌入式芯片(1：图3，图5)是尚具由前述的上端面贯通至下端面而同心于芯片中心轴的同芯中央孔(5)，前述复数电极配置空间(1a、1b)是于以该中央孔的中心轴作为中心的圆周上，以等角度的间距以分布，朝向前述下端面的下方而打开的复数开口(4a、4b)是于以前述的中心轴作为中心的圆周上，以等角度的间距以布的复数喷嘴(4a、4b)。 

若藉由该嵌入式芯片，则于通过各喷嘴(4a、4b：图5)而流动于插入至电极配置空间(1a、1b)的各电极(2a、2b)及加工目标材(16)的间的各电弧电流，分别感应的磁通量Ma、Mb的上部分是相互抵销，因此，下部分起作用，且藉由弗莱明(Fleming)左手定则而表示的向上力起作用，电弧间是相互 拉扯，成为稍微弯曲于上方的对称形。又，于以喷嘴(4a、4b)及中央孔(5)的中心轴作为中心的圆周上，藉由等角度间距的分布，而于各力相同且以中央孔(5)的中心轴作为中心的圆周上，以等角度的间距分布，因此，电浆的安定性变高。亦即，并无由于磁吹(magnetic blow)而发生电弧的摇晃。于加工目标材(16)的附近，各电弧电流是加算同一方向，感应合成磁通量Mc，因此，集中电弧的磁性压紧力变强，对于加工目标材(16)的热收缩效果(能量密度)变高，并且作用位置无摇晃。 

(3)前述(2)记载的嵌入式芯片(1)是尚具备打开于连接于前述中央口(5)并正对于加工目标材(16)的前端面，且直径大于前述中央口(5)的大径的扩大口(1d)，前述的喷嘴(4a、4b)是于比起前述前端面的更加内侧处，打开前述的扩大口(1d)。若藉由该嵌入式芯片，则流动于插入至电极配置空间(1a、1b)的各电极(2a、2b)及加工目标材(16)的间的各电弧电流是合流于嵌入式芯片的前端面(扩大口1d的母材对向开口)的前后，因此，电浆电弧间是能以最短的近距离合流，故，能缩小由于相互的磁性干涉而造成的电弧弯曲变化，以安定的电弧提高加工精度。 

(4)一种电浆火炬(图2)是具备前述(2)或(3)记载的嵌入式芯片(1)，及于该嵌入式芯片(1)的于前述中央孔(5)处导引线(15)的导线件(13g、6)，及于前述嵌入式芯片(1)的各电极配置空间(1a、1b)以插入前端部的复数电极(2a、2b)，及用以冷却前述嵌入式芯片(1)的冷却水流路(9w)，及用以于各电极配置空间(1a、1b)供应导向气体的导向气体流路(9p)。 

(5)一种电浆熔接装置(图1)是具备前述(4)记载的电浆火炬，及于前述复数电极(2a、2b)及加工目标材(16)的间，使电极侧流动负电浆电弧电流且加工目标材侧流动正电浆电弧电流的电源(17、18)。 

(6)前述(5)记载的加热线形态的电浆熔接装置(图6)是于前述线(15)及加工目标材(16)间，尚具备线侧流动负电流且加工目标材侧流动正电流的加热线电源(21)。 

(7)一种电浆MIG熔接装置(图7)是具备前述(4)记载的电浆火炬，及于前述复数电极(2a、2b)及加工目标材(16)间，使电极侧流动正电浆电弧电流且加工目标材侧流动负电浆电弧电流的电源(17、18)，及于前述线(15)及加工目标材(16)间，使线侧流动正电流且加工目标材侧流动负电流的MIG熔接电源(22)。 

(8)一种电浆线厚壁装置(图8)是具备前述(4)记载的电浆火炬，及于前述复数电极(2a、2b)及加工目标材(16)间，使电极侧流动负电浆电弧电流且加工目标材侧流动正电浆电弧电流的电源(17、18)，及于前述线(15)及各电极(2a、2b)间，使线侧流动正电流且电极侧流动负电流的加热线电源(21a、21b)。 

(9)一种电浆粉体厚壁火炬(图9)是具备前述(2)或(3)记载的嵌入式芯片(1)，及于该嵌入式芯片(1)的前述中央孔(5)导引粉体(23)的粉体导向件(26)，及于前述嵌入式芯片(1)的各电极配置空间(1a、1b)插入前端部的复数电极(2a、2b)，及用以冷却前述嵌入式芯片(1)的冷却水流路(9w)，及用以于各电极配置空间(1a、1b)供应导向气体的导向气体流路(9p)。 

(10)一种电浆粉体厚壁装置(图9)是具备前述(9)记载的电浆粉体厚壁火炬，及于前述复数电极(2a、2b)及加工目标材(16)间，使电极侧流动负电浆电弧电流且加工目标材侧流动正电浆电弧电流的电源(17、18)，及于前述的粉体导向件(26)以供应粉体的手段(24、25)。 

(11)一种电浆键孔熔接火炬(图10)是具备前述(2)或(3)记载的嵌入式芯片(1)，及于该嵌入式芯片(1)的前述中央孔(5)以导引键孔气体(27)的气体导向件(28)，及于前述嵌入式芯片(1)的各电极配置空间(1a、1b)插入前端部的复数电极(2a、2b)，及用以冷却前述嵌入式芯片(1)的冷却水流路(9w)，及用以于各电极配置空间(1a、1b)供应导向气体的导向气体流路(9p)。 

(12)一种电浆键孔熔接装置(图10)是具备前述(11)记载的电浆键孔熔接火炬，及于前述复数电极(2a、2b)及加工目标材(16)间，使电极侧流动负电浆电弧电流且加工目标材侧流动正电浆电弧电流的电源(17、18)。 

(13)一种电浆切断火炬(图11)是具备前述(2)或(3)记载的嵌入式芯片(1)，及于该嵌入式芯片(1)的前述中央孔(5)以导引切断用气体(29)的气体导向件(28)，及于前述嵌入式芯片(1)的各电极配置空间(1a、1b)插入前端部的复数电极(2a、2b)，及用以冷却前述嵌入式芯片(1)的冷却水流路(9w)，及用以于各电极配置空间(1a、1b)以供应导向气体的导向气体流路(9p)。 

(14)一种电浆切断装置(图11)是具备前述(13)记载的电浆切断火炬， 及于前述复数电极(2a、2b)及加工目标材(16)间，使电极侧流动负电浆电弧电流且加工目标材侧流动正电浆电弧电流的电源(17、18)。即便于前述(4)～(14)中的任何一种形态，亦得前述(2)的效果。 

(15)前述(1)记载的嵌入式芯片(1)，其前述复数电极配置空间(1a、1b)为二个，而朝向前述下端面的下方打开的复数开口(4a、4b)是分布于同一直径在线且分别连通至各电极配置空间(1a、1b)而正对平行于前述直径线的熔接线打开的二喷嘴(4a、4b)。 

若藉由装设该嵌入式芯片(1)的电浆火炬，则可进行藉由二个电弧而形成一熔融坑池的单一坑池的电弧熔接。于该状态下，电浆电弧的横剖面是正如图18的(d)所示，于熔接的进行方向y，成为细长的热源，因此，相对于热量的焊珠幅宽(x方向)是被抑制变窄，即便高速化，亦不发生高温破裂。又，可藉由成为单一坑池二电弧，而于板厚3～10mm时，以先行电弧以进行键孔熔接(图18的(c)或(e))，以后行电弧进行宽幅共付熔接，使表面焊珠变平坦(图18的(g))。于板厚未满3mm时，可藉由先行电弧而进行下挖熔接(图18的(e))，藉由后行电弧而使表面焊珠变平坦(图18的(f))。 

可藉由使用离开某程度距离的二条电浆火炬的并联熔接得稍微类似的效果，但熔接进行方向y的电弧间隔变宽，因此，于短熔接长度的工件(熔接目标材)，无法进行同一通道的熔接，必须进行二通道熔接，不易高速化。又，电弧间隔变宽，因此，后行电弧是必须再熔融一度凝固的焊珠，于后行熔接时，需高入热。若藉由使用于一芯片中具备二喷嘴的本发明的嵌入式芯片的单一坑池二电弧熔接，则喷嘴的间隔变短，因此，解决该些问题。 

(16)前述(15)记载的嵌入式芯片(1)是前述的喷嘴(4a、4b)平行于该些打开的端面(x、y)的垂直线(z)(图14)。 

(17)前述(15)记载的嵌入式芯片(1)是前述的喷嘴(4a、4b)相对于该些打开的端面(x、y)的垂直线(z)，于前述的直径在线，喷嘴开口往离开芯片中心轴的方向倾斜(图17)。 

(18)前述(16)或(17)记载的嵌入式芯片(1)是各电极配置空间(1a、1b)平行于前述端面(x、y)的垂直线(z)。 

(19)一种电浆火炬(图13/图16)是具备前述(15)至(17)中任一项所记载的嵌入式芯片(1)，及于该嵌入式芯片(1)的各电极配置空间(1a、1b)插入各个前端部的二电极(2a、2b)。 

(20)一种电浆熔接装置(图12)是具备前述(19)记载的电浆火炬，及于该电浆火炬的第1电极(2a)供电熔接或预热电力的第1电源(18ap、18aw)，及于第2电极(2b)供电共付熔接或正式熔接电力的第2电源(18bp、18bw)。 

(21)前述(1)记载的嵌入式芯片(1：图19)是前述复数电极配置空间(1a、1b、1c)包含分布于熔接方向(y)的一直在线的前头电极配置空间(1a)、一以上的中间电极配置空间(1b)及后尾端电极配置空间(1c)。 

若藉由装设该嵌入式芯片(1)的电浆火炬，则可进行藉由三个以上的电弧而形成一熔融坑池的单一坑池多电弧熔接。于该状态下，电浆电弧的横剖面是于熔接的进行方向y，成为细长的热源，因此，相对于热量的焊珠幅宽(x方向)是被抑制变窄，即便高速化，亦不发生高温破裂。又，可藉由成为单一坑池多电弧，而于板厚3～10mm时，以前头电弧以预热熔接线，以中间电弧以形成由键孔所造成的内焊珠，以后尾端电弧进行宽幅共付熔接，呈平坦地形成表面焊珠。于板厚未满3mm时，可藉由前头电弧而预热熔接线，藉由以中间电弧所造成的下挖熔接形成内焊珠，藉由后尾端电弧而使表面焊珠变平坦。即便任何一种，亦藉由前头电弧的预热而易形成以中间电弧所造成的内焊珠，因此，能形成良好的内焊珠且进行高速熔接。 

(22)前述(21)记载的嵌入式芯片(1：图25)是连通至前述中间电极配置空间(1b)及后尾端电极配置空间(1c)的前述开口(4b、4c)间的距离，更加长于连通至前述前头电极配置空间(1a)及前述中间电极配置空间(1b)的前述开口(4a、4b)间的距离。 

(23)前述(21)或(22)记载的嵌入式芯片(1：形态1)是前述的开口为电浆电弧喷嘴。 

(24)前述(21)或(22)记载的嵌入式芯片(1：形态2/4)是连通至前述前头电极配置空间(1a)或前述后尾端电极配置空间(1c)的开口为TIG熔接电极以贯通的孔穴，其它的开口是电浆电弧喷嘴。 

(25)前述(21)或(22)记载的嵌入式芯片(1：形态3)是连通至前述前头电极配置空间(1a)及前述后尾端电极配置空间(1c)的开口为TIG熔接电极以贯通的孔穴，连通至前述中间电极配置空间(1b)的开口是电浆电弧喷嘴。 

(26)前述(21)或(22)记载的嵌入式芯片(1：形态5)是连通至前述前头电极配置空间(1a)的开口为电浆电弧喷嘴，连通至前述中间电极配置空 间(1b)及前述后尾端电极配置空间(1c)的开口是TIG熔接电极以贯通的孔穴。 

(27)一种电浆火炬是具备前述(21)记载的嵌入式芯片(1)，及于该嵌入式芯片(1)的各电极配置空间(1a、1b、1c)插入各前端部的复数电极(2a、2b、2c)。 

(28)一种电浆熔接装置是具备前述(27)记载的电浆火炬，及于该电浆火炬的前头电极(2a)供电预热电力的第1电源(18ap、18aw)，及于中间电极(2b)供电内焊珠形成用电力的第2电源(18bp、18bw)，及于后尾端电极(2c)供电共付电力的第3电源(18cp、18cw)。 

(29)一种电浆熔接装置是具备具于前述(22)记载的嵌入式芯片(1)的各电极配置空间(1a、1b、1c)插入各前端部的复数电极(2a、2b、2c)的电浆火炬，及于该电浆火炬的前头电极(2a)供电预热电力的第1电源(18ap、18aw)，及于中间电极(2b)供电键孔熔接电力的第2电源(18bp、18bw)，及于后尾端电极(2c)供电共付电力的第3电源(18cp、18cw)。 

(30)前述(28)或(29)记载的电浆熔接装置(形态1)是前述嵌入式芯片的开口为电浆电弧喷嘴，第1、第2及第3电源是电浆熔接电源。 

(31)前述(28)或(29)记载的电浆熔接装置(形态2/4)是前述嵌入式芯片的连通至前述前头电极配置空间(1a)或前述后尾端电极配置空间(1c)的开口为TIG熔接电极贯通的孔穴，其它的开口是电浆电弧喷嘴，第1电源或第3电源是TIG熔接电源，其它的电源是电浆熔接电源。 

(32)前述(28)或(29)记载的电浆熔接装置(形态3)是前述嵌入式芯片的连通至前述前头电极配置空间(1a)及前述后尾端电极配置空间(1c)的开口为TIG熔接电极贯通的孔穴，连通至前述中间电极配置空间(1b)的开口是电浆电弧喷嘴，第1电源及第3电源是TIG熔接电源，第2电源是电浆熔接电源。 

(33)前述(28)或(29)记载的电浆熔接装置(形态5)是前述嵌入式芯片的连通至前述前头电极配置空间(1a)的开口为电浆电弧喷嘴，连通至前述中间电极配置空间(1b)及前述后尾端电极配置空间(1c)的开口是TIG熔接电极贯通的孔穴，第1电源是电浆熔接电源，第2及第3电源是TIG熔接电源。 

本发明的其它目的及特征是由参考图式的以下的实施例的说明而明确地显示的。 

【发明的效果】 

若藉由装设该嵌入式芯片(1)的电浆火炬，则可进行藉由复数火炬而形成一熔融坑池的单一坑池的复数电弧高速加工。 

附图说明

图1是本发明的第1实施例的电浆火炬的纵剖面图。 

图2(a)是仅显示图一的电浆火炬的纵剖面图，及图2(b)是由电浆喷射端部侧以观看的仰视图。 

图3是扩大地显示图一所示的嵌入式芯片1，及图3(a)是前视图，及图3(b)是于(c)上的2b-2b线的纵剖面图，及图3(c)是仰视图。 

图4是显示图1所示的电浆火炬的冷却水路9w、导向气体流路9p及保护用气体流路9s，及图4(a)是显示冷却水路9w的纵剖面图，及图4(b)是显示导向气体流路9p的纵剖面图且(c)上的4b-4b线的纵剖面图，及图4(c)是(b)上的4c-4c线的横剖面图，及图4(d)是显示保护用气体流路9s的纵剖面图且(e)上的4d-4d线的纵剖面图，及图4(e)是(d)上的4e-4e线的横剖面图。 

图5是相当于图3(b)的嵌入式芯片1的扩大纵剖面图，显示藉由第1电极2a及第2电极2b发生的各电弧而感应的各磁通量Ma及Mb及合成磁通量Mc。 

图6是本发明的第2实施例的电浆火炬的纵剖面图。 

图7是本发明的第3实施例的电浆火炬的纵剖面图。 

图8是本发明的第4实施例的电浆火炬的纵剖面图。 

图9是本发明的第5实施例的电浆火炬的纵剖面图。 

图10是本发明的第6实施例的电浆火炬的纵剖面图。 

图11是本发明的第7实施例的电浆火炬的纵剖面图。 

图12是使用本发明的第8实施例的电浆火炬的熔接装置的纵剖面图及方块图。 

图13(a)是图12的电浆火炬的纵剖面图，及图13(b)是由电浆喷射端部侧以观看的仰视图。 

图14是扩大地显示图12所示的第8实施例的电浆火炬的嵌入式芯片1，及图14(a)是前视图，及图14(b)是于(c)上的14b-14b线的纵剖面图，及图14(c)是仰视图。 

图15是呈示意地显示藉由图12所示的熔接装置而进行单一坑池二电弧熔接时的电浆电弧举动的扩大剖面图。 

图16是显示使用第9实施例的嵌入式芯片的第9实施例的电浆火炬的嵌入式芯片周围的纵剖面图。 

图17是扩大地显示图16所示的第9实施例的嵌入式芯片1，及图17(a)是前视图，及图17(b)是于(c)上的17b-17b线的纵剖面图，及图17(c)是仰视图。 

图18是呈示意地显示使用习知及本发明的电浆火炬的熔接的电浆电弧剖面及熔接焊珠剖面的剖面图，及图18(a)是显示习知的电浆火炬产生的电浆电弧的横剖面，及图18(b)是显示板厚未满3mm时，易发生习知的高速共付熔接的高温破裂的焊珠横剖面图，及图18(c)是以3～10mm程度于习知的高速键孔熔接以显示代表性的焊珠横剖面，及图18(d)是显示本发明的电浆火炬产生的电浆电弧的横剖面，及图18(e)是显示使用本发明的电浆火炬的板厚未满3mm的高速熔接时，藉由先行电弧的预热或下挖效果以形成的焊珠形状的横剖面图，及图18(f)是显示藉由后行电弧而共付熔接该焊珠的焊珠形状的横剖面图，及图18(g)是显示使用本发明的电浆火炬的3～10mm板厚的高速熔接时，藉由先行电弧的键孔熔接以形成(c)所示的焊珠且藉由后行电弧以共付熔接该焊珠的焊珠形状的横剖面图。 

图19是使用本发明的第10实施例的电浆火炬的熔接装置的纵剖面图及方块图。 

图20(a)是图19的电浆火炬的纵剖面图，及图20(b)是由电浆喷射端 部侧观看的仰视图。 

图21是扩大地显示图19所示的第10实施例的电浆火炬的嵌入式芯片1，及图21(a)是前视图，及图21(b)是于(c)上的22B-22B线的纵剖面图，及图21(c)是仰视图。 

图22是图19所示的电浆火炬的纵剖面图，及图22(a)是显示于各电极收纳空间供应电浆气体的管路的概要，及图22(b)是显示冷却嵌入式芯片1的冷却水的流路的概要。 

图23是呈示意地显示于使用本发明的电浆火炬的熔接的熔接焊珠剖面的横剖面图，及图23(a)是显示藉由前头电弧的预热而形成的焊珠形状，及图23(b)是显示藉由中间电弧进行高速键孔熔接的焊珠形状，及图23(c)是显示藉由后尾端电弧而进行共付熔接的焊珠形状。 

图24是呈示意地显示藉由图19所示的熔接装置进行单一坑池3的电弧熔接时的电浆电弧举动的扩大剖面图。 

图25是使用本发明的第11实施例的电浆火炬的熔接装置的纵剖面图及方块图。 

图26是使用本发明的第12实施例的电浆火炬的熔接装置的纵剖面图及方块图。 

图27是使用本发明的第13实施例的电浆火炬的熔接装置的纵剖面图及方块图。 

【主要组件符号说明】 

1                 嵌入式芯片 

1a、1b            电极配置空间 

1a、1b、1c        前头、中间、后尾端的电极配置空 

                  间 

1d                扩大口 

2a                第1电极(前头电极) 

2b                第2电极、(中间电极) 

2c                后尾端电极 

3                    定心石 

4                    喷嘴 

4a                   前头喷嘴 

4b                   中间喷嘴 

4c                   后尾端喷嘴 

5                    中央孔 

6                    导线件 

7                    嵌入式盖罩 

8                    保护用盖罩 

9                    绝缘台 

9w                   冷却水路 

9p                   导向气体流路 

9s                   保护用气体流路 

10(10a、10b、10c)    电极固定螺丝 

11                   第1电极台、前头电极台 

12                   第2电极台、后尾端电极台 

13eb                 中间电极台 

13g                  导线件 

14                   绝缘本体 

15                   线 

16                   母材 

17、18               电源 

19                   电浆 

20                   坑池 

Ma                   第1电弧的感应磁通量 

Mb                   第二电弧的感应磁通量 

Mc                   合成磁通量 

21、21a、21b         加热线电源 

22                   MIG熔接电源 

24                   粉体槽 

25                   粉体供应机 

26            粉体导向件 

27            键孔气体 

28            粉体导向件 

29            切断用气体 

30            外箱。 

具体实施方式

-第1实施例- 

图1显示第1实施例的电浆熔接装置，图2(a)仅显示图1所示的电浆火炬、亦即第1实施例的电浆熔接火炬，图2(b)显示火炬的前端面。第1实施例的电浆熔接火炬是进行电浆熔接的形态。嵌入式芯片1是藉由以螺丝夹紧嵌入式盖罩7于绝缘台9，而固定于绝缘台9。保护用盖罩8是藉由螺丝夹紧而固定于绝缘台9。以二比例分离于x方向的第1电极11及第2电极12(图4的(c)、(e))是位处于绝缘体的外箱30的内部。绝缘本体14的中空圆筒状棒杆是通过第1电极11及第2电极12间的空间，该棒杆的前端部且省略图示的公螺丝是螺旋入绝缘台9的中心，且省略图示的母螺丝孔，藉此而夹紧电极台11、12以压缩于纵方向，绝缘台9、电极台11、12及绝缘本体14是结合成为一体。 

于嵌入式芯片1的轴心具中央孔5，于绝缘台9及绝缘本体14的轴心，具同轴于中央孔5的导向孔(于本实施例具导线孔)。于嵌入式芯片1的中央孔5，插入导线件6，亦于绝缘本体14的轴心导向孔，插入导线件13g。插入至绝缘本体14头部的熔接线15是通过导线件13g及6而送入至嵌入式芯片1。 

于嵌入式芯片1，其是于以中央孔5的中心轴作为中心的圆周上，具以成为以180度的等角度间距分布且平行地位处于中央孔5的二个电极配置空间1a、1b，于各电极配置空间，插入贯通绝缘台9且以螺丝10a、10b以固定于各电极台11、12的第1电极2a、第2电极2b的前端部，于各电极配置空间的轴心位置，以定心石3以进行定位。于嵌入式芯片1正对母材16的前端面，虽然同心于中央孔5，但其直径大于中央孔5的大径的扩大口1d，连接于各电极配置空间1a、1b的喷嘴4(4a、4b)是开口于大径口1d。 

图3扩大地显示嵌入式芯片1。于本实施例的嵌入式芯片1，具通孔的中央孔5，打开于连接于该中央孔5正对母材16的前端面且直径大于中央孔5大径的扩大口1d，及于以中央孔5的中心轴为中心的圆周上以180度的间距分布且平行 地位于中央孔5的二电极配置空间1a、1b，及连通至各电极配置空间1a、1b而打开于扩大口1d，且于以中央孔5的中心轴为中心的圆周上而以180度的间距分布的二个喷嘴4a、4b，及又，喷嘴4a、4b是于嵌入式芯片1的比起正对母材16的前端面的更加内侧，打开于扩大口1d。 

又，于本实施例，成为装设一对(二个)的电极2a、2b的电浆火炬嵌入式芯片，于三条或四条等使用复数电极的电浆火炬的嵌入式芯片，具备于以中央孔5的中心轴为中心的圆周上而以等角度的间距分布且平行地位于中央孔5的复数电极配置空间，及连通至各电极配置空间而打开于扩大口1d，且于以中央孔5的中心轴作为中心的圆周上而以等角度的间距以分布的复数喷嘴。例如具备三条电极的电浆火炬的嵌入式芯片是具备于以中央孔5的中心轴为中心的圆周上以120度的间距分布且平行地位于中央孔5的三个电极配置空间，及连通至各电极配置空间而打开于扩大口1d，且于以中央孔5的中心轴作为中心的圆周上而以120度的间距以分布的三个喷嘴。又，具备四条电极的电浆火炬的嵌入式芯片，是具备于以中央孔5的中心轴为中心的圆周上而以90度的间距分布且平行地位于中央孔5的四个电极配置空间，及连通至各电极配置空间而打开于扩大口1d，且于以中央孔5的中心轴作为中心的圆周上而以90度的间距以分布的四个喷嘴。 

又，省略扩大口1d，能以中央孔5及喷嘴4a、4b的下端开口，作为芯片1平坦的下端面。又，电极配置空间1a、1b(及装设于此的电极2a、2b)不仅是平行于中央孔5，亦能成为相对于中央孔5具倾斜角的倾斜姿势。 

图4显示图2所示的电浆火炬的冷却水流路9w，导向气体流路9p及保护用气体流路9s。冷却水是通过图4(a)所示的冷却水供水流路9wi，而进入至嵌入式芯片1的外围面及嵌入式盖罩7的内围面间的空间，由此开始通过冷却水排水流路9wo而流出至火炬外。一边的导向气体是通过图4(b)及(c)所示的气体流路9pa及电极插入空间而进入至电极配置空间1a，于电极前端部，成为电浆而通过喷嘴4a，接着，通过扩大口1d由火炬的前端面以喷出。其它边的导向气体是通过气体流路9pb及电极插入空间而进入至电极配置空间1b，于电极前端部，成为电浆而通过喷嘴4b，接着，通过扩大口1d而由火炬的前端面喷出。保护用气体是通过图4(d)及(e)所示的保护用气体流路9s而进入至嵌入式盖罩7及保护用盖罩8的间的圆筒状空间，接着，由火炬的前端面喷出。 

正如图1所示藉由于电极2a、2b及母材16间，使电极侧流动负电浆电弧电 流且母材侧流动正电浆电弧电流的电浆电源17、18，于电极2a、2b发生电弧时，电浆电弧电流是流动于各电极2a、2b及母材16间，实现一坑池二电弧熔接。于电浆电弧19，传送供应线15，正对线15使各电极2a、2b及喷嘴4(4a、4b)位于对称位置，因此，相对于线15而电浆安定。亦即，于参考图5时，通过各喷嘴4a、4b而流动于插入至电极配置空间1a、1b的各电极2a、2b及母材16间的各电弧电流，于分别感应的磁通量Ma、Mb间，作用藉由弗莱明(Fleming)左手定则而表示的向上(或向下：z)的力，于同一方向且喷嘴4a、4b的以中央孔5的中心轴为中心的圆周上，藉等角度间距的分布，而于各力相同且以中央孔5的中心轴为中心的圆周上，以等角度的间距分布，因此，得到磁性平衡，电浆的安定性变高。亦即，并无由于磁吹(magnetic blow)而发生电弧的摇晃。于母材16的附近，各电弧电流是加算同一方向，感应合成磁通量Mc，因此，集中电弧的磁性压紧力变强，对于母材16的热收缩效果(能量密度)变高，并且作用位置无摇晃。又，线15是由电浆电弧19的上端部开始进入，直至熔融坑池20为止，由电弧开始接受热，作用成为有效的预热效果，提高线的熔合效率，形成高速熔接或高能率熔接。习知的，于由侧方传送供应线的状态下，线是相对于电浆电弧而几乎呈直角地进入，因此，必须以仅进入至电浆电弧的距离，以熔落于熔融坑池，几乎无线的预热效果。故，降低熔合效率，熔接速度亦变慢。 

又，藉第1实施例，则线由中央插入，因此，无线的插入方向性，即便曲线熔接，亦不需控制火炬的旋转。习知以是线由火炬进行方向插入，因此，于曲线熔接时，需相对于曲线而旋转控制火炬或线的装置。 

-第2实施例- 

图6显示第2实施例加热线形态的电浆熔接装置。电浆火炬是相同于第1实施例构造的加热线形态的电浆熔接火炬，嵌入式芯片1是图3所示的第1实施例同一构造。于本实施例，正如图6所示，于电极2a、2b及母材16间，具备使电极侧流动负电浆电弧电流且母材侧流动正电浆电弧电流的电浆电源17、18。该点是相同于第1实施例，于线15及母材16的间，尚具备线侧流动负电流且母材侧流动正电流的加热线电源21。以自加热线电源21的电流是通过火炬内的导向件13g，由导向件13g的前端部附近开始通电至线，于绝缘导向件6内，藉由焦耳热而加热线，藉由电浆19而合流于以自电极2a、2b的电浆电弧，流入至母材16。此时，加热线电流的焦耳热于电浆区域内最大(集中)，因此，熔接入热量变多，成为高熔合量、高能率熔接，可进行高速熔接。又，加热线电流及以自电 极2a、2b的电浆电弧电流是对称及同轴，因此，得到磁性平衡，并无由于磁吹(magnetic blow)而发生电弧的摇晃。其它的功能及作用效果是相同于第1实施例。 

-第3实施例- 

图7显示成为第3实施例的电浆MIG熔接装置。电浆火炬是相同于第1实施例构造的电浆MIG熔接火炬，嵌入式芯片1亦相同于图3所示的第1实施例的同一构造。于本实施例，正如图7所示，于电极2a、2b及母材16间，相反于第1实施例的状态，具备使电极侧流动正电浆电弧电流且母材侧流动负电浆电弧电流的电浆电源17、18。又，于线15及母材16间，尚具备线侧流动正熔接电流且母材侧流动负熔接电流的MIG熔接电源(定电压熔接电源)22。保护用气体是Ar或Ar+CO2或CO2或Ar+H2。该电浆MIG熔接装置具MIG特征的高能率，深熔入的特性且能进行无溅镀熔接。又，可于Ar气氛以进行熔接，熔接金属中氧化物的生成是亦极为少，适合于高重量高张力材料。又，能防止于铝熔接的起始部的熔合不良或修复熔合不良。其它的功能及作用效果是相同于第1实施例。 

-第4实施例- 

图8显示第4实施例的电浆线厚壁装置。电浆火炬是相同于第1实施例构造的电浆线厚壁火炬，嵌入式芯片1亦相同于图三所示的第1实施例构造。于本实施例，正如图8所示，具备于电极2a、2b及母材16间，使电极侧流动负电浆电弧电流且母材侧流动正电浆电弧电流的电浆电源17、18，及于线15及各电极2a、2b的间，使线侧流动正电流且电极侧流动负电流的加热线电源21a、21b。线15是藉由以自加热线电源21a、21b电流的焦耳热而加热，于母材16无流动线电流，因此，母材16的熔解量变少，可进行低稀释的厚壁熔接。于母材16呈垂直地送入线15，因此，即便同时进行振动运动的厚壁熔接，亦无方向性地安定厚壁量。又，亦可进行对于垂直面或倾斜面的厚壁熔接。亦能以安定的厚壁量，进行使用粗径线的高熔合。加热线电流是由电极2a、2b开始通过喷嘴4a、4b而流入至线15，相同于电浆电流，相对于火炬轴心呈对称，呈磁性地进行平衡，故，能进行不发生电弧的摇晃或磁吹(magnetic blow)现象的安定的厚壁熔接。其它功能及作用效果是相同于第1实施例。 

-第5实施例- 

图9显示成为第5实施例的电浆粉体厚壁装置。电浆火炬是装设粉体导向件28以取代导线件的电浆粉体厚壁火炬。其它构造是相同于第1实施例，嵌入式 芯片1是亦相同于图3所示的第1实施例的构造。于粉体导向件28，粉体供应机25是以定速度送入位处于粉体槽24的粉体。电浆电源17、18是于电极2a、2b及母材16间，使电极侧流动负电浆电弧电流，母材侧流动正电浆电弧电流。对于母材呈垂直地传送供应粉体流，因此，比起由侧方开始传送供应粉体至电浆电弧的习知例，粉体的成品率良好，粉体不易附着于喷嘴，又，形成火炬内的粉体通路变粗而成为直线，故，亦可使用传送供应性不良的裁切粉。于母材16的正上方，对称的电浆电弧是合流而相互地撞击，因此，对于母材16的向下电浆流变弱，故，能进行低稀释的粉体厚壁。其它的功能及作用效果是相同于第1实施例。 

-第6实施例- 

图10显示第6实施例的电浆键孔熔接装置。电浆火炬是装设键孔气体导向件28以取代导线件的电浆键孔熔接火炬。其它的构造是相同于第1实施例，嵌入式芯片1亦相同于图3所示的第1实施例的同样构造。相同于第1实施例的状态，电浆电源17、18是于电极2a、2b及母材16间，使电极侧流动负电浆电弧电流，母材侧流动正电浆电弧电流。键孔气体27是Ar或He或Ar+H2或Ar+O2或Ar+He。能藉由以键孔气体导向件28，以喷射键孔用小径高速气体流，而进行厚板的键孔熔接或低入热深熔入熔接。键孔用气体是不同于通过电极2a、2b的导向气体(电浆气体)的其它路径，因此，并无氧化消耗电极，故，可于键孔用气体，使用氧化性气体。又，键孔用气体喷射孔是无关于电浆电流的大小而可成为小径，因此，亦可缩小键孔穴，可进行厚板熔接。其它功能及作用效果是相同于第1实施例。 

-第7实施例- 

于图1显示成为第7实施例的电浆切断装置。电浆火炬是装设切断用气体导向件28取代导线件的电浆切断火炬。其它的构造是相同于第1实施例，嵌入式芯片1是亦相同于图3所示的第1实施例的同样构造。相同于第1实施例的状态，电浆电源17、18是于电极2a、2b及母材16间，使电极侧流动负电浆电弧电流，母材侧流动正电浆电弧电流。切断用气体29是Ar或O2或N2或Ar+H2。能藉由以切断用气体导向件28，喷射切断用小径高速气体流，而进行细幅宽切断。若电极2a、2b为钨电极，则即便不使用昂贵的铪电极，亦能进行以O2作为切断用气体的强力的电浆切断。其它的功能及作用效果是相同于第1实施例。 

-第8实施例- 

于图12显示第8实施例的电浆熔接装置，于图13(a)仅显示图12所示的电浆火炬、亦即第8实施例的电浆电弧火炬，于图13(b)，显示火炬的前端面。第8实施例的电浆电弧火炬是进行电浆熔接的形态。嵌入式芯片1是藉由以螺丝以夹紧嵌入式盖罩7于绝缘台9而固定于绝缘台9。保护用盖罩8是藉由螺丝夹紧而固定于绝缘台9。以二比例分离于x方向的第1电极台11及第2电极台12是位于绝缘体的外箱30的内部。绝缘本体14的棒杆是通过第1电极台11及第2电极台12的间的空间。 

于嵌入式芯片1，其是具分布于与芯片的中心轴(z)直交的同一直径在线且由该中心轴开始位处于等距离的二个电极配置空间1a、1b，于各电极配置空间，插入贯通绝缘台9且以螺丝10a、10b固定于各电极台11、12的第1电极2a、第2电极2b的前端部，于各电极配置空间1a、1b的轴心位置，以定心石3进行定位。于嵌入式芯片1的连接于各电极配置空间1a、1b的喷嘴4(4a、4b)正对母材16的前端面呈是开口。 

图14扩大地显示嵌入式芯片1。于本实施例的嵌入式芯片1，具备分布于与芯片1的中心轴(z)直交的同一直径线且由该中心轴开始位于等距离而呈平行地延伸于中心轴(z)的二个电极配置空间1a、1b，及连通至各空间1a、1b而开口于正对母材16的前端面的二喷嘴4a、4b。该些喷嘴4a、4b是亦于本实施例，分布于与芯片的中心轴(z)直交的同一直径在线，平行于该中心轴且由此开始位于等距离。 

于火炬的绝缘台9，具省略图示的冷却水流路、导向气体流路及保护用气体流路。冷却水是通过冷却水供水流路进入至嵌入式芯片1的外围面及嵌入式盖罩7的内围面的间的空间，由此开始通过冷却水排水流路而流出至火炬外。导向气体是通过气体流路及电极插入空间而进入至电极配置空间1a，于电极前端部，成为电浆而通过喷嘴4a，并由火炬的前端面喷出。其它边的导向气体是通过其它的气体流路及电极插入空间进入至电极配置空间1b，于电极前端部，成为电浆而通过喷嘴4b，且由火炬的前端面喷出。保护用气体是通过保护用气体流路进入至嵌入式盖罩7及保护用盖罩8的间的圆筒状空间，接着，由火炬的前端面喷出。 

正如图12所示，藉由导向电源18ap、18bp而电极2a、2b及芯片1间，产生导向电弧，藉由电极2a、2b及母材16间，使电极侧流动负电浆电弧电流且母材侧流动正电浆电弧电流的电浆电源18aw(熔接或预热用)、18bw(共付熔接或正 式熔接用)，于产生熔接电弧(电浆电弧)时，电浆电弧电流是流动于各电极2a、2b及母材16间，实现一坑池二电弧熔接。图12所示的熔接装置，进行藉由电极2a的电浆电弧所造成的熔接或预热及藉由电极2b所造成的共付熔接或正式熔接。又，熔接的进行方法是箭号的y方向。亦即，藉由先行的熔接或预热而生成的熔融坑池，碰撞后行的共付熔接或正式熔接的电浆电弧，例如将藉由键孔熔接以形成的熔融坑池，传送至后方，后行的共付熔接是平均藉由键孔熔接而形成的熔融焊珠(图18(c))。藉此成为图18(g)所示的滑动地连接于母材表面的共付熔接。于未满3mm的薄板的状态下，不可能进行键孔熔接，因此，藉由先行的熔接或预热而形成图18(e)所示的焊珠，该焊珠是藉由后行的共付熔接而变化成为图18(f)所示的焊珠。正如所习知者，与进行大电流单一坑池宽幅熔接不同，其先行及后行是皆分别分成为各种功能，能以必要的最低限度的低电流，进行焊珠幅宽狭窄的高速熔接。又，即便使用先行电弧以作为预热而藉由后行电弧以进行正式熔接的方法，亦可进行高速化。 

但平行地流动的二通路的电流(电浆电弧)是分别以通路作为中心而产生旋转的磁通量，该些磁通量是于二通路间，与磁通量的流动方向呈相反，因此，相互地抵销磁通量，合成磁通量是环绕二通路的外侧。藉由该合成磁通量的磁场及二通路的各个电流的相互作用(弗莱明(Fleming)左手定则)而于二电流(电浆电弧)，作用图15所示的力F，二电流(电浆电弧)是弯曲于相互接近的方向。假设电弧不安定而该弯曲变大混杂二电流时，亦即合流时，键孔熔接及共付熔接的任意时候，皆无法显现本以企图的特性。亦即，发生熔接不良或焊珠形状不良。越是为高电流而该倾向越大。 

-第9实施例- 

第9实施例的喷嘴芯片1是为消除二电流混杂的可能性，因此，喷嘴4a、4b倾斜于相反于二电流弯曲向(F)的相反方向。亦即，喷嘴4a、4b相对于芯片端面的垂直线(z)而于芯片的直径在线，往喷嘴开口离开芯片中心轴的方向倾斜。 

图16显示藉由第9实施例的电浆电弧火炬所造成的单一坑池二电弧熔接形态。喷嘴4(4a、4b)是藉由电弧间的拉扯力F而弯曲电弧时，电弧相对于母材16的撞击位置是往电极2a、2b的中心轴线倾斜以扩大θ角度部分及熔接进行方向y的电弧间隔的方向而正确或几乎一致于预定的键孔熔接或共付熔接的位置(电极2a、2b的中心轴线混杂于母材表面的位置)。 

图17显示图16所示的第9实施例的电浆电弧火炬具备的第9实施例的喷嘴芯片1。若藉由第9实施例，则喷嘴4a、4b呈倾斜而扩大熔接进行方向y的电弧间隔，因此，并无所谓藉由电弧电流的磁性作用(F)而混杂二电弧的可能性。 

-第10实施例- 

图19显示成为第10实施例的电浆熔接装置，图20(a)仅显示图19所示的电浆火炬、亦即第10实施例的电浆电弧火炬，于图20(b)，显示火炬的前端面。第10实施例的电浆电弧火炬是进行电浆熔接的形态。嵌入式芯片1是藉由以螺丝夹紧嵌入式盖罩7于绝缘台9，而固定于绝缘台9。保护用盖罩8是藉由螺丝夹紧，而固定于绝缘台9。以3个比例以分离于x方向的前头电极台11，中间电极台13eb及后尾端电极台12是位于绝缘体的外箱30的内部。绝缘本体14的棒杆是通过中间电极台13eb及前头，后尾端电极台11、12的间的空间。 

于嵌入式芯片1，具分布于与于芯片的中心轴(z)直交的同一直径在线且由该中心轴开始位处于等距离的前头，后尾端电极配置空间1a、1c及该中心轴位置的中间电极配置空间1b，于各电极配置空间，插入贯通绝缘台9，且以螺丝10a、10b、10c固定于各电极台11、12、13的前头电极2a、中间电极2b、后尾端电极2c的前端部，于各电极配置空间1a～1c的轴心位置，以定心石3进行定位。于嵌入式芯片1的连接于各电极配置空间1a～1c的喷嘴4(4a、4b、4c)正对母材16(熔接目标材)的前端面是呈开口。 

图21扩大地显示嵌入式芯片1。本实施例的嵌入式芯片1，具备分布于与芯片1的中心轴(z)直交的同一直径线且位于该中心轴位置的中间电极配置空间1b，及由该中心轴开始位处于等距离而呈平行地延伸于中心轴(z)的前头、后尾端电极配置空间1a、1c，及连通至各空间1a、1b、1c而开口于对向于母材16的前端面的前头、中间、后尾端的喷嘴4a、4b、4c。该些喷嘴4a、4b、4c是亦于本实施例，分布与芯片的中心轴(z)直交的同一直径在线，平行于该中心轴且以等间距进行分布。 

于火炬的绝缘台9，于图19上，省略图示，但具图22上所显示的导向气体流路及冷却水流路。又，具导引保护用气体至保护用盖罩8内的保护用气体流路(省略图示)。导向气体是正如图22(a)所示，通过气体流路及电极插入空间而进入至电极配置空间1a～1c，于电极前端部，成为电浆而通过喷嘴4a～4c，并由火炬的前端面喷出。冷却水是正如图22(b)所示，通过冷却水供水流路而进入至嵌入式芯片1的外围面及嵌入式盖罩7的内围面的间的空间，由此开始 通过冷却水排水流路而流出至火炬外。保护用气体是通过保护用气体流路而进入至嵌入式盖罩7及保护用盖罩8的间的圆筒状空间，接着，由火炬的前端面喷出。 

正如图19所示，藉由导向电源18ap、18bp、18cp而于电极2a、2b、2c及芯片1的间，产生导向电弧，藉由于电极2a、2b、2c及母材16间，使电极侧流动负电浆电弧电流且母材侧流动正电浆电弧电流的电浆电源18aw(预热用)、18bw(内焊珠形成用)、18cw(共付熔接用)，于产生熔接电弧(电浆电弧)时，电浆电弧电流是流动于各电极2a、2b、2c及母材16间，实现一坑池3电弧熔接。于图19所示的熔接装置，进行藉由电极2a的电浆电弧所造成的预热，藉由电极2b所造成的内焊珠形成及藉由电极2c所造成的共付熔接。又，熔接的进行方法是箭号的y方向。亦即，中间的焊珠形成是使藉由前头的预热而生成的表面部熔融坑池(图23(a))熔融或贯通至母材背面(底面)为止(图23(b))，于3mm以上的厚板的状态下，例如将藉由键孔熔接形成的熔融坑池，传送至后方，后行的共付熔接是平均藉由键孔熔接而形成的熔融焊珠。藉此而成为图23(c)所示的滑动地连接于母材表面的共付熔接焊珠。于未满3mm的薄板的状态下，不可能进行键孔熔接，因此，藉由前头的预热及中间的熔接而形成图23(b)所示的焊珠，该焊珠是藉由后尾端的共付熔接而变化成为图23(c)所示的焊珠。正如所习知者，与进行大电流单一坑池宽幅熔接不同，其中间及后尾端是皆分别分成为各种功能，能以必要的最低限度的低电流，以进行焊珠幅宽狭窄的高速熔接。藉由前头的预热而使中间的熔接易达至母材的背面，因此，能以更加高速进行熔接。 

图19所示的实施例，藉由前头电极2a而造成的预热，减少导向气体流量成为0.2～1.0(公升/min)而进行浅熔入的预热。为藉由中间电极2b形成内焊珠，加深熔入，因此，增多导向气体流量以成为0.5～5.0(公升/min)，于母材厚度3mm以上时，藉由键孔熔接，以高流量的导向气体，而挖掘母材至贯通背面为止，形成内波。于母材厚度未满3mm时，成为较低流量的导向气体，藉由直至母材背面为止的热熔融而形成内焊珠(图23(b))。藉由后尾端电极2c而形成表面焊珠，减少导向气体流量以成为0.2～1.0(公升/min)，藉由浅熔入而熔解表面变薄，变平滑(图23(c))。 

例如于实施例8～10的一坑池二电弧熔接，能藉由先行电弧电流210A、后行电弧210/160A：30Hz切换的条件，2.3m/min的较高速，相对于板厚1.6mm 的母材，进行安定高质量的电浆电弧熔接。相对于此，本实施例中，能藉由前头电弧电流200A、中间电弧电流210A、后尾端电弧电流210/160A(45Hz切换)的条件，而对于板厚1.6mm的母材，进行3.0m/min的更加高速且安定高质量的电浆电弧熔接。 

一般而言，平行地流动的二通路的电流(电浆电弧)是分别以通路作为中心而产生旋转的磁通量，该些磁通量是于二通路的间，磁通量的流动方向呈相反，因此，相互地抵销磁通量，合成磁通量是环绕二通路的外侧。藉由该合成磁通量的磁场及二通路的各个电流的相互作用而于二电流(电浆电弧)，作用洛兰兹(Lorentz)力F，二电流(电浆电弧)是弯曲于相互接近的方向。假设电弧不安定而该弯曲变大以混杂二电流时，亦即合流时，无法显现本企图的熔接特性。亦即，发生熔接不良或焊珠形状不良。越是成为高电流而该倾向越大。 

但图19所示的第10实施例，正如图24所示，于前头电极2a及中间电极2b的电弧间，作用成为Fa的拉扯的洛兰兹力，亦于中间电极2b及后尾端电极2c的电弧间，作用成为Fc的拉扯的洛兰兹力，于中间电极2b的电弧，作用Fa及Fc的合成力，该合成力是仅是抵销Fa及Fc的残余，形成内焊珠的中间电极2b的电弧呈安定，安定内波(内焊珠)的形成。作用于前头电极2a的预热电弧的洛兰兹力Fa是于熔接进行方向y，使该电弧摇动于下游侧，该电弧相对于熔接进行方向y而成为后进角，但不影响焊珠的形成。作用于后尾端电极2c的共付电弧的洛兰兹力Fc是于熔接进行方向y，使该电弧摇动于上游侧，该电弧相对于熔接进行方向y而成为前进角，贡献于平滑化。亦即，后尾端电极2c的共付电弧的电浆是流动于前方，电弧电浆是不散乱形成于该电弧后方的熔融坑池，因此，表面焊珠是成为平滑且漂亮的焊珠表面。 

-第11实施例- 

于图25显示适合于厚板的高速熔接的本发明的第11实施例的电浆熔接装置。于板厚3mm以上时且增多导向气体流量的键孔熔接，于加快熔接速度时，藉由中间电极2b所造成的熔融坑池是变大于熔接方向y，熔融金属以熔落的可能性变高。故，于第2实施例，比起前头电极2a及中间电极2b的距离，仍更加长后尾端电极2c相对于中间电极2b的距离，藉由后尾端电极的电浆电弧而对于中间电极2b的键孔熔接以形成的熔融坑池开始凝固的位置，进行共付熔接。藉此而即便键孔熔接速度成为高速化，亦能抑制熔融金属的熔落。藉由后尾端电极2c所造成的共付熔接是再加热凝固金属而进行熔融，凝固金属是开始凝固即刻 后的高热，因此，易熔融，适合于高速化。 

不限定于电浆电弧熔接，即便藉由TIG熔接，亦可进行预热或共付。于TIG熔接，不需导向电源，因此，能以低成本，以构成电源装置。又，保护用气体是充满火炬的下端，因此，于TIG熔接，亦可省略由电极配置空间以喷出至母材的导向气体。故，亦实施下列的表1所示的实施形态。 

【表1】 

表1上的实施形态1是正如第1、第2实施例，前头电极2a、中间电极2b及后尾端电极2c的任何一种皆进行电浆电弧熔接。 

-第12实施例- 

图26所示的本发明的第12实施例的电浆熔接装置是表1上的实施形态2。亦即，前头电极2a是藉由TIG熔接而预热母材，由嵌入式芯片1的打开于其下端面的电极配置空间的开口开始而更加突出于下方，藉由TIG电弧而预热熔融母材的表面。中间电极2b及后尾端电极2c是相同于第1、第2实施例，藉由电浆电弧熔接而进行内焊珠的形成及共付。 

-第13实施例- 

图27所示的本发明的第13实施例的电浆熔接装置是表1上的实施形态3。亦即，前头电极2a及后尾端电极2c是藉由TIG熔接而预热及共付母材，由嵌入式芯片1，其的打开于由其下端面的电极配置空间的开口开始而更加突出于下方，藉由TIG电弧而预热熔融及共付熔接母材的表面。中间电极2b是相同于第1、第2实施例，藉由电浆电弧熔接而进行内焊珠的形成。 

于表1上的实施形态4，后尾端电极2c是藉由TIG熔接而共付母材，由嵌入 式芯片1的打开于其下端面的电极配置空间的开口开始而更加突出于下方，藉由TIG电弧而共付熔接母材的表面。前头电极2a及中间电极2b是相同于第1、第2实施例，藉由电浆电弧熔接而进行预热及内焊珠的形成。 

表1上的实施形态5，藉由前头电极2a的电浆电弧熔接而形成内焊珠。中间电极2b及后尾端电极2c是藉由TIG熔接而分别形成表面焊珠。亦即，藉由二阶段而形成表面焊珠。该焊珠是适合于母材熔融金属的表面张力大的母材。又，即便实施形态4，亦同样可藉由前头电极2a的电浆电弧熔接而形成内焊珠，藉由以中间电极2b所造成的电浆电弧熔接及以后尾端电极2c所造成的TIG熔接，而分别形成表面焊珠。 

又，前述的第11～14实施例及实施形态的任何一种是皆中间电极2b为一条，但若藉由本发明，则亦具使用二条以上的中间电极的形态。但于该状态下，全部的电极是亦位于延伸于熔接方向的一直在线。例如于使用二条中间电极2b1、2b2的实施形态，能藉由以先行的中间电极2b1所造成的电浆电弧熔接，以挖掘于以一条中间电极所造成的键孔熔接而无法贯通至母材背面的厚母材，接着，藉由后行的中间电极2b2所造成的电浆电弧熔接，进行键孔熔接而直到母材背面为止。换言的，能以高速对厚板进行键孔熔接。 

Claims (33)

1.一种嵌入式芯片，其特征为，具备于芯片的上端面具容纳电极的开口，且由该开口开始朝向芯片的下端面而延伸的复数电极配置空间，及分别连通至各电极配置空间而沿直交于芯片中心轴的直径线，以分布且朝向前述下端面的下方以打开的复数开口。

2.根据申请专利范围第1项所述的嵌入式芯片，其中，尚有由前述的上端面开始贯通至下端面而同心于芯片中心轴的同芯中央孔，前述复数电极配置空间是于以该中央孔的中心轴作为中心的圆周上，以等角度的间距分布，朝向前述下端面的下方而打开的复数开口是于以前述的中心轴作为中心的圆周上，以等角度的间距分布的复数喷嘴。

3.根据申请专利范围第2项所述的嵌入式芯片，其中，嵌入式芯片是尚具备打开于连接于前述中央口并正对加工目标材的前端面，且直径大于前述中央口大径的扩大口，前述的喷嘴是于比前述前端面的更加内侧处，打开于前述的扩大口。

4.一种电浆火炬，其特征为，具备申请专利范围第2或3项所记载的嵌入式芯片，及于该嵌入式芯片的前述中央孔以导引线的导线件，及于前述嵌入式芯片的各电极配置空间以插入前端部的复数电极，及用以冷却前述嵌入式芯片的冷却水流路，及用以于各电极配置空间供应导向气体的导向气体流路。

5.一种电浆熔接装置，其特征为，具备申请专利范围第4项所记载的电浆火炬，及于前述复数电极及加工目标材间，使电极侧流动负电浆电弧电流且加工目标材侧流动正电浆电弧电流的电源。

6.根据申请专利范围第5项所述的加热线形态的电浆熔接装置，其中，于前述线及加工目标材间，尚具备线侧流动负电流且加工目标材侧流动正电流的加热线电源。

7.一种电浆MIG熔接装置，其特征为，具备申请专利范围第4项所记载的电浆火炬，及于前述复数电极及加工目标材间，使电极侧流动正电浆电弧电流且加工目标材侧流动负电浆电弧电流的电源，及于前述线及加工目标材间，使线侧流动正电流且加工目标材侧流动负电流的MIG熔接电源。

8.一种电浆线厚壁装置，其特征为，具备申请专利范围第4项所记载的电浆火炬，及于前述复数电极及加工目标材间，使电极侧流动负电浆电弧电流且加工目标材侧流动正电浆电弧电流的电源，及于前述线及各电极间，使线侧流动正电流且电极侧流动负电流的加热线电源。

9.一种电浆粉体厚壁火炬，其特征为，具备申请专利范围第2或3项所记载的嵌入式芯片，及于该嵌入式芯片的前述中央孔以导引粉体的粉体导向件，及于前述嵌入式芯片的各电极配置空间以插入前端部的复数电极，及用以冷却前述嵌入式芯片的冷却水流路，及用以于各电极配置空间供应导向气体的导向气体流路。

10.一种电浆粉体厚壁装置，其特征为，具备申请专利范围第9项所记载的电浆粉体厚壁火炬，及于前述复数电极及加工目标材间，使电极侧流动负电浆电弧电流且加工目标材侧流动正电浆电弧电流的电源，及于前述的粉体导向件供应粉体的手段。

11.一种电浆键孔熔接火炬，其特征为，具备申请专利范围第2或3项所记载的嵌入式芯片，及于该嵌入式芯片的前述中央孔导引键孔气体的气体导向件，及于前述嵌入式芯片的各电极配置空间以插入前端部的复数电极，及用以冷却前述嵌入式芯片的冷却水流路，及用以于各电极配置空间供应导向气体的导向气体流路。

12.一种电浆键孔熔接装置，其特征为，具备申请专利范围第11项所记载的电浆键孔熔接火炬，及于前述复数电极及加工目标材间，使电极侧流动负电浆电弧电流且加工目标材侧流动正电浆电弧电流的电源。

13.一种电浆切断火炬，其特征为，具备申请专利范围第2或3项所记载的嵌入式芯片，及于该嵌入式芯片的前述中央孔导引切断用气体的气体导向件，及于前述嵌入式芯片的各电极配置空间插入前端部的复数电极，及用以冷却前述嵌入式芯片的冷却水流路，及用以于各电极配置空间供应导向气体的导向气体流路。

14.一种电浆切断装置，其特征为，具备申请专利范围第13项所记载的电浆切断火炬，及于前述复数电极及加工目标材间，使电极侧流动负电浆电弧电流且加工目标材侧流动正电浆电弧电流的电源。

15.根据申请专利范围第1项所述的嵌入式芯片，其中，前述复数电极配置空间是二朝向前述下端面的下方打开的复数开口是分布于同一直径在线且分别连通至各电极配置空间，且正对平行于前述直径线的熔接线打开的二喷嘴。

16.根据申请专利范围第15项所述的嵌入式芯片，其中，前述喷嘴是相对于该些打开端面的垂直线呈平行。

17.根据申请专利范围第15项所述的嵌入式芯片，其中，前述的喷嘴是相对于该些打开的端面的垂直线，于前述的直径在线，倾斜于喷嘴开口离开芯片中心轴的方向。

18.根据申请专利范围第16或17项所述的嵌入式芯片，其中，各电极配置空间是平行于前述端面的垂直线。

19.一种电浆火炬，其特征为，具备申请专利范围第15至17项中任一项所记载的嵌入式芯片，及于该嵌入式芯片的各电极配置空间插入各个前端部的二个电极。

20.一种电浆熔接装置，其特征为，具备申请专利范围第19项所记载的电浆火炬，及于该电浆火炬的第1电极供电键孔熔接或预热电力的第1电源，及于第2电极供电共付熔接或正式熔接电力的第2电源。

21.根据申请专利范围第1项所述的嵌入式芯片，其中，前述复数电极配置空间是包含分布于熔接方向的一直在线的前头电极配置空间，及一以上的中间电极配置空间及后尾端电极配置空间。

22.根据申请专利范围第21项所述的嵌入式芯片，其中，连通至前述中间电极配置空间及后尾端电极配置空间的前述开口间距离，是较连通至前述前头电极配置空间及前述中间电极配置空间的前述开口间的距离长。

23.根据申请专利范围第21或22项所述的嵌入式芯片，其中，前述的开口，是电浆电弧喷嘴。

24.根据申请专利范围第21或22项所述的嵌入式芯片，其中，连通至前述前头电极配置空间或前述后尾端电极配置空间的开口是TIG熔接电极贯通的孔穴，其它开口是电浆电弧喷嘴。

25.根据申请专利范围第21或22项所述的嵌入式芯片，其中，连通至前述前头电极配置空间及前述后尾端电极配置空间的开口，是TIG熔接电极贯通的孔穴，连通至前述中间电极配置空间的开口是电浆电弧喷嘴。

26.根据申请专利范围第21或22项所述的嵌入式芯片，其中，连通至前述前头电极配置空间的开口是电浆电弧喷嘴，连通至前述中间电极配置空间及前述后尾端电极配置空间的开口是TIG熔接电极贯通的孔穴。

27.一种电浆火炬，其特征为，具备申请专利范围第21项所记载的嵌入式芯片，及于该嵌入式芯片的各电极配置空间插入各前端部的复数电极。

28.一种电浆熔接装置，其特征为，具备申请专利范围第27项所记载的电浆火炬，及于该电浆火炬的前头电极以供电预热电力的第1电源，及于中间电极以供电内焊珠形成用电力的第2电源，及于后尾端电极供电共付电力的第3电源。

29.一种电浆熔接装置，其特征为，具备具于申请专利范围第22项所记载的嵌入式芯片的各电极配置空间插入各前端部的复数电极的电浆火炬，及于该电浆火炬的前头电极以供电预热电力的第1电源，及于中间电极以供电键孔熔接电力的第2电源，及于后尾端电极供电共付电力的第3电源。

30.根据申请专利范围第28或29项所述的电浆熔接装置，其中，前述嵌入式芯片的开口是电浆电弧喷嘴，第1、第2及第3电源是电浆熔接电源。

31.根据申请专利范围第28或29项所述的电浆熔接装置，其中，前述嵌入式芯片连通至前述前头电极配置空间或前述后尾端电极配置空间的开口，是TIG熔接电极贯通的孔穴，其它的开口是电浆电弧喷嘴，第1电源或第3电源是TIG熔接电源，其它的电源是电浆熔接电源。

32.根据申请专利范围第28或29项所述的电浆熔接装置，其中，前述嵌入式芯片连通至前述前头电极配置空间及前述后尾端电极配置空间的开口，是TIG熔接电极贯通的孔穴，连通至前述中间电极配置空间的开口是电浆电弧喷嘴，第1电源及第3电源是TIG熔接电源，第2电源是电浆熔接电源。

33.根据申请专利范围第28或29项所述的电浆熔接装置，其中，前述嵌入式芯片连通至前述前头电极配置空间的开口是电浆电弧喷嘴，连通至前述中间电极配置空间及前述后尾端电极配置空间的开口，是TIG熔接电极贯通的孔穴，第1电源是电浆熔接电源，第2及第3电源是TIG熔接电源。

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