CN102753299B

CN102753299B - Tig电弧焊用电极和tig电弧焊方法

Info

Publication number: CN102753299B
Application number: CN201180009130.6A
Authority: CN
Inventors: 渡边浩
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2031-02-07
Also published as: JP5832304B2; KR20120112743A; WO2011099637A1; CN102753299A; JPWO2011099637A1

Abstract

本发明通过形成为：将钨电极（1）的尖端研磨成圆锥状或多棱锥状，从电极（1）的尖端向基部侧沿轴向设置沿着该尖端部的中心轴的宽度为0.75mm~1.5mm且一定的狭缝，在电极（1）的中心附近夹着狭缝形成了至少两个以上的尖端的TIG电弧焊用电极（1），可得到在大电流区域可不发生焊道成形不良而进行焊接，在小电流区域也能够保持电弧集中，避免偏斜地产生电弧而使焊道蜿蜒、避免焊道宽度变细而成为凸焊道的TIG焊接钨电极（1）。

Description

TIG电弧焊用电极和TIG电弧焊方法

技术领域

本发明涉及TIG电弧焊用电极和TIG电弧焊方法，涉及对钨电极形状加以改良，来改善焊道形状、熔深形状的TIG电弧焊方法。

背景技术

图10表示TIG焊接(Tungsten Inert Gas Arc Welding)的概念图。TIG焊接是在焊接铁板等的焊接对象物3(以下有时称为母材3)时，使用作为非消耗电极的钨电极1，在氩气等的惰性气体气氛中，从上述钨电极1到成为焊接对象物的上述母材3产生电弧4，形成熔池5的焊接方法，母材3的熔融、焊缝金属的凝固等在惰性气体气氛中进行，而不在氧化性气氛中进行，因此能够进行高品质的焊接。再者，虽未图示但根据需要添加焊接材料。

作为钨电极1，一般使用直径为1～10mm、圆柱状的含钍的钨电极(ThO₂：1～2重量％)、含铈的钨电极(CeO₂：1～2重量％)或者含镧的钨电极(La₂O₃：1～2重量％)等，钨电极1的朝向母材3侧的尖端部为了提高电弧4的集中性、指向性一般采用研磨成圆锥状的尖端部。

作为焊接电源6，一般采用恒流特性的直流电源。上述直流电源6和母材3以正极连接，上述直流电源6和钨电极1以负极连接。钨电极1的朝向母材3侧的尖端部被研磨成圆锥状，通电后尖端部达到高温释放热电子从而产生电弧4。电弧4从钨电极1的尖端部朝向母材3形成为圆锥状，电流从母材3朝向钨电极1的尖端流动，因此从钨电极1的轴的外周向轴作用洛伦兹力。因此，在钨电极1的尖端部附近的电流密度比母材3附近的扩口状的电弧4部的电流密度高，从钨电极1的尖端部附近(高压)向母材3附近(低压)产生压力差从而产生等离子气流7。此时电极尖端附近的温度达到17000K成为等离子状态。上述等离子气流7碰撞母材3因高热而熔融了的熔池5，在按压熔池5的方向上产生电弧压力(arcpressure)。

TIG焊接是高品质的，但缺点是效率低。对此，一直以来提出了提高效率的方法。为了提高TIG焊接的效率，需要将焊接电流设为大电流。特别是在角焊的情况下需要将焊接电流设为大电流并且提高焊接速度。例如，如果将焊接电流提高到200A以上，将焊接速度提高到150mm/分钟以上，则等离子气流7变为高速，电弧压力上升，熔池5的中央的凹坑变大，产生在熔池底部露出的状态下凝固的驼峰形焊道和/或沿着熔池的横向的焊趾挖掉母材成为沟槽而残留的咬边焊道等的缺陷焊接焊道。

因此，为了能够进行大电流焊接且高速焊接，只要降低钨电极11的尖端部附近的电流密度，减小钨电极1的尖端部附近和母材3附近的压力差，使等离子气流7的流速降低，减轻电弧压力即可，以往考虑了各种对策。另外，如果在大电流状态下结束焊接，则熔池5的中心的凹坑残留，或产生裂纹，因此一般进行被称为电流衰减、火口处理的焊接结束时的处理方法，逐渐降低电流缩小熔池5为较小来结束焊接。该处理中，特别是稳定地产生电弧是不可缺少的，需要留意不偏斜地产生电弧，不使焊道蜿蜒，不使焊道的宽度变细而成为凸焊道。

作为用于能够进行上述大电流且高速焊接的现有技术，首先，有将电弧长度(在图10中从钨电极1尖端部到母材3的距离)极端地缩短到1mm左右，减小钨电极1的尖端部附近和母材3附近之间的压力差从而抑制电弧压力进行焊接的方法，但没有电弧的扩展，因此焊道宽度变细，熔深变浅，因此适合于数毫米薄板的对焊、搭接焊，但不适合于需要充分的焊道宽度和熔深的厚板的焊接。另外，为了扩展焊道宽度，有在10Hz以上的高速下相对于焊接进行方向垂直地摇摆钨电极1的方法、或者通过对电弧4作用磁场使电弧4偏向来相对于焊接进行方向摇摆的方法，但在这些方法中，需要用于以高速摇摆钨电极1的机构、用于利用磁场使电弧4偏向从而摇摆的机构，焊机的控制、特别是用于操作收纳钨电极的焊炬部的控制变得复杂，焊机的重量增加，因此存在：向进行高速焊接的通用机器人的应用变难，焊炬部变大，由于组装制品等对焊接区干涉等，因此不能够应用等的问题。

接着，作为用于能够进行大电流且高速焊接的现有技术，说明精心构思了钨电极1的形状的方法。

图8表示将用于TIG焊接的尖端部加工成圆锥状的钨电极1。有增大该尖端的圆锥角度θ的方法。该方法通过扩大钨电极1的尖端部附近的电弧直径，减小在钨电极1的尖端部附近的电流密度和母材3的附近的扩口状的电弧4部的电流密度的大小之差，由此减小钨电极1的尖端部附近和母材3附近的压力差，有降低电弧压力的效果。但是，上述圆锥角度θ的上限约为120°，如果增大到其以上则有时如图10所示的电弧4从特定的圆锥面产生，变得不稳定。特别是在焊接结束时的处理方法中不可缺少的小电流下容易从圆锥面产生电弧4，焊接变得不稳定。

特别是作为在小电流区域偏斜地产生电弧4的原因，与电流的大小和在钨电极1的尖端部的电弧4的产生位置的面积有关，电弧4在钨电极1和母材3的最短距离产生，在小电流区域，电弧4的产生位置的面积小，因此在钨电极1的尖端部的轴部和母材3的距离、以及轴部以外和母材3的距离之差微小的情况下，或者由于附着物等对钨电极1的尖端部影响钨电极1和母材3的最短距离成为轴部以外的情况下，有时从此产生电弧4，认为成为偏斜地产生电弧4的原因。

接着，图9表示将钨电极1的尖端部加工成平面的切头圆锥电极1。是通过增大该切头直径W2来扩大钨电极1的尖端部的电弧直径的方法。在该方法中在小电流区域的情况下与上述同样，在切头面的一部分偏斜地产生电弧4。另外，有时即使增大切头直径W2也在切头面的一部分偏斜地产生电弧4，电弧4变得不稳定。

在上述两种方法中特别是在小电流下即使能够焊接，电弧4也从钨电极1的轴偏斜地产生，因此有熔深形状在焊道的左右不同、变浅的倾向，得不到完好的焊接区。

作为同样的方法，在日本特开昭52-144345号公报(专利文献1)中曾公开了使用在钨电极尖端部具有孔的钨电极的方法。具体地讲，如专利文献1的第1表中那样，在直径为8mm的钨电极的尖端部设置切头部，在其中心部设置有直径为3、4或者5mm，每个深度为5mm的孔。在该方法中，与上述同样地在小电流区域偏斜地产生电弧，因此有熔深形状在焊道的左右不同、变浅的倾向，得不到完好的焊接区。

另外，日本特开昭61-3683号公报(专利文献2)曾介绍了使用中空式钨电极，从钨电极的外部和中空部分别流通惰性气体而产生电弧的方法。在该方法中从位于中空部的外侧的的环状的钨电极尖端部产生电弧，但与上述专利文献1记载的方法同样地在小电流区域容易偏斜地产生电弧。在该现有技术中由于是从中空部流通惰性气体的结构，因此钨电极的直径变大，因此从尖端部到母材的最短距离沿圆周方向分布。因此，容易偏斜地产生电弧，因此，有熔深形状在焊道的左右不同、变浅的倾向，得不到完好的焊接区。

以上的现有技术是通过扩大在钨电极尖端部产生的电弧4，使电弧4的集中性所引起的缺点减少的方法。同样地，日本特开昭60-49891号公报(专利文献3)曾公开了下述方法：通过形成为将钨电极尖端部的形状为尖的楔状，在其尖端部的宽度中心形成凹槽的电极，通过从槽的两侧产生电弧来使电弧的集中性减少，并且使用磁探头使电弧在与焊线垂直的方向上摇动从而得到宽幅度且熔深较浅的焊接区。但是，在专利文献3的图2公开了钨电极的尖端部形状，槽的两侧的峰部形成平缓的顶部，在这样的形状的情况下，特别是在小电流时如已经说明那样，在每个顶部电弧的产生位置不稳定，因此认为成为偏斜地产生电弧的原因。

另外，专利文献3的图3公开了作为钨电极的外径为3.2mm，从专利文献3的图2推定顶部的中心间距离为1.6mm。该距离作为后述的本发明中使用的电极尖端的狭缝宽度过大，不是适当的距离。另外，在该方法中，根据楔形状的安装方向产生熔深形状的不同，特别是在使用机器人等的自动焊接装置的情况下需要进行将安装于焊炬的钨电极尖端部的楔形状的方向设为一定的示教，在该操作中有相当的困难，因此不适合机器人等的自动焊接装置。另外，在进行电极的自动交换的情况下，需要将安装于焊炬的钨电极尖端部的楔形状的安装方向设为一定，在该操作中也有困难性。此外，有为了使用磁探头导致焊机的大型化的问题。

接着，日本特开昭61-273295号公报(专利文献4)曾公开了下述方法：通过从钨电极的尖端部沿轴向设置狭缝，形成两个以上的尖锐的尖端(尖端)，利用上述两个以上的成为尖端的多点沿各自的特定方向产生电弧，由此即使没有摆动也可得到宽幅的焊道。专利文献4中没有钨的外径和狭缝宽度的记载，但由图示来看上述尖端形成于外径的外侧，从每个尖端朝向母材分别形成多个电弧。因此，尖端间的距离与钨的外径大致相等，该距离与作为后述的本发明中使用的电极尖端的狭缝宽度相距甚远，不是适当的距离。另外，在该方法中，特别是在小电流区域来自各尖端的电弧的强弱不平衡地产生，因此有熔深形状在焊道的左右不同、变浅的倾向，得不到完好的焊接区。

另外，作为钨电极1的形状在日本实开平4-98390号(英国公开2250900A、美国专利5173581)(专利文献5)中曾公开了下述技术：将由两个个别的部分构成的钨电极每一个的尖端部加工成尖状，将其隔开间隙相互对向地固定使用，由此抑制金属离子的蒸镀并且进行火花感应的技术。专利文献5记载的发明的目的涉及良好的引弧(起弧)中不可缺少的火花感应的改善，不同于本发明的目的。专利文献5中没有钨电极的外径和间隙部的宽度的记载，但在说明书的段落[0006]中，记载了在狭缝的宽度极小的情况下也能够良好地进行作为专利文献5记载的技术的目的的火花感应，也可以实质上对向地接触相互固定，推定狭缝宽度接近0。该接近0的狭缝宽度作为用于本发明的狭缝宽度过小，不是适当的距离。

另外，在专利文献5记载的现有技术中，为了将电弧点弧而在钨电极和母材间施加高频，在通常的研磨成圆锥的钨电极中在电极尖端蒸镀金属离子，引弧时的热电子的释放变困难，引弧性变差。如果在钨电极尖端设置狭窄的空隙、狭缝，则在空隙、狭缝内金属离子的蒸镀难以进行，因此即使在圆锥面蒸镀金属离子也可从空隙、狭缝内进行电子的释放，因此引弧性不会下降。该情况下设置在钨电极尖端部的空隙、狭缝需要较窄地设定以使得金属蒸气不混入。

接着，在欧洲专利第67062号(美国专利4471208)(专利文献6)中曾公开了将钨电极的尖端部研磨成圆锥状，并且在钨电极的尖端部设置空隙部的方法。专利文献6记载的发明的目的是改善由于来自熔池的金属的蒸镀而不能够焊接的问题，与涉及在良好的引弧中不可缺少的火花感应的改善的上述专利文献5记载的技术是同样的目的，不同于本发明的目的。

在专利文献6中有钨电极的直径为4mm、尖端部的切头部的直径为1mm等的记载，但没有对于空隙部的宽度的记载。但是，从专利文献6的正文中的记载中记载了应该防止熔敷物(deposits)的侵入，并且从专利文献6的图1中推定空隙部的宽度为0.5mm以下，该距离作为用于本发明的狭缝宽度过小，不是适当的距离。

另外，专利文献5记述了使狭缝宽度极其微小，在专利文献6记载的发明中使用钨电极的圆锥尖端为平坦的切头圆锥形状，切头的直径为1mm，因此推定狭缝的宽度为0.5mm以下。在这样的电极尖端部的尖的加工部分的间隙(专利文献5)和电极尖端部的空隙(专利文献6)的情况下，钨电极尖端部的附近的电弧的展开小，保持电流密度大的状态，因此不能够减小在钨电极的尖端部附近的电流密度和母材的附近的扩口状的电弧部的电流密度的大小之差，不能够减小钨电极的尖端部附近和母材3附近的压力差，因此得不到降低电弧压力的效果。

现有技术文献

专利文献1：日本特开昭52-144345号公报

专利文献2：日本特开昭61-3683号公报

专利文献3：日本特开昭60-49891号公报

专利文献4：日本特开昭61-273295号公报

专利文献5：日本实开平4-98390号公报(英国公开2250900A、美国专利5173581)

专利文献6：欧洲专利第67062号(美国专利4471208)

发明内容

本发明的课题是提供一种TIG焊接用的钨电极和TIG焊接方法，该电极在大电流区域保持电弧的集中的状态下，降低钨电极的尖端部附近的电流密度，减小钨电极的尖端部附近和母材附近的压力差，使等离子气流的流速降低，减轻电弧压力，能够得到良好的焊接区，并且在小电流区域也能够保持电弧的集中，能够不偏斜地产生电弧，不使焊道蜿蜒，不使焊道的宽度变细而成为凸焊道，可得到良好的焊接区和火口处理部。

上述本发明的课题可以通过下述TIG焊接用的钨电极和TIG焊接方法实现：从钨电极的端面沿电极宽度(直径)的中心方向加工设置狭缝，将该狭缝加工过的钨电极端面研磨成从该端面的中心附近沿轴向扩大的圆锥状、或多棱锥(多角锥)状，由此在电极中心附近夹着狭缝形成至少两个以上的尖端，从得到的多个接近的尖端产生的电弧被洛伦兹力牵引形成一个电弧。

技术方案1所述的发明是一种TIG电弧焊用电极，其特征在于，将钨电极的尖端研磨成圆锥状或多棱锥状，从电极的尖端向基部侧沿轴向设置了沿着该尖端部的中心轴的宽度为0.75mm～1.5mm的狭缝。

技术方案2所述的发明是根据技术方案1所述的TIG电弧焊用电极，其特征在于，设置在钨电极的尖端的狭缝的形状从尖端部侧观察为一字状或十字状。

技术方案3所述的发明是根据技术方案1所述的TIG电弧焊用电极，其特征在于，钨电极尖端的圆锥状或多棱锥状的尖端角度为30°～100°。

技术方案4所述的发明是一种TIG电弧焊方法，其特征在于，将钨电极的尖端研磨成圆锥状或多棱锥状，从电极的尖端向基部侧沿轴向设置沿着该尖端部的中心轴的宽度为0.75mm～1.5mm且一定的狭缝，在电极中心附近夹着狭缝形成至少两个以上的尖端，从得到的多个接近的尖端形成一个电弧。

技术方案5所述的发明是根据技术方案4所述的TIG电弧焊方法，其特征在于，将钨电极的狭缝的方向相对于焊接进行方向设为同一方向或者设为上述同一方向以外的方向进行焊接。

根据技术方案1、2、4所述的本发明，通过从电极的尖端向基部侧沿轴向设置沿着钨电极的尖端部的中心轴的宽度为0.75mm～1.5mm的狭缝，从上述两个以上的电极的尖端部产生的电弧由于电流的流向相同，因此被洛伦兹力相互牵引，形成一个电弧，有如下的效果。

(1)在200A以上的大电流下也能够不产生驼峰形焊道和咬边焊道等的焊道成形不良地焊接，通过适当地设定相当于狭缝的宽度的钨电极的接近的两个以上的尖端的距离，在保持电弧的集中的状态下降低钨电极的尖端部附近的电流密度，电极的尖端部附近的压力和母材附近之间的压力之差变小，等离子气流的流速变慢，减轻按压熔池的电弧压力，可以得到良好的焊接区。另外，在100A左右的小电流区域通过将钨电极的接近的两个以上的尖端的距离设定为0.75mm～1.5mm来形成一个电弧，由此不产生电弧的偏斜所引起的不稳定，不发生焊道的蜿蜒等。

(2)在焊接结束时的电流衰减、火口处理那样在小电流下的焊接时也保持电弧的集中，能够进行没有焊道的蜿蜒和焊道的宽度变细，不产生凸焊道的稳定的焊接，因此能够实现TIG焊接的高速化和效率化。特别是在向进行高速焊接的通用机器人的应用、向组装制品等的焊接区的应用时能够进行稳定的焊接，因此能够实现TIG焊接的高速化和效率提高。

(3)在厚板焊接的多层堆焊中，可以充分地熔化焊道的重叠部和母材，使得不产生熔合不良等的缺陷。

根据技术方案2所述的发明，除了技术方案1记载的发明的效果以外，通过将设置在钨电极的尖端的狭缝的形状设为从尖端部侧观察为一字状或十字状，可以利用金刚石切割机等容易地加工。另外，虽然在一字的情况下也能够充分地进行没有方向性的焊接，但特别是在钨电极的直径超过5.0mm较大的情况下，十字的情况与一字的情况相比更加能够进行没有方向性的焊接。

技术方案3所述的发明，除了技术方案1记载的发明的效果以外，如果钨电极尖端的圆锥状或多棱锥状的尖端角度为30°～100°，则基本上没有电弧压力之差，熔深形状也是焊道深度/宽度比为0.17～0.20且基本相同，加深焊道的熔深。另外，如果电极尖端的研磨角度超过100°，则从各尖端产生的电弧沿狭缝的方向扩大，因此焊道深度/宽度比在狭缝的方向为焊接进行方向的情况下小于0.17～0.20，在与焊接进行方向垂直的情况下大于0.17～0.20，产生狭缝的设置方向和熔深形状的不同。另外，如果上述研磨角度低于30°，则强度不足，研磨加工变得困难，成品率变为50％以下。

根据技术方案5所述的发明，除了技术方案4中记载的发明的效果以外，即使相对于焊接进行方向改变钨电极的狭缝的方向，也能够使焊道的宽度/深度比大致一定，与切头电极和中空电极相比焊道底的熔深较深，不产生焊道底的熔合不良等的缺陷。

附图说明

图1是表示用于本发明的第1实施例的钨电极的形状的主视图(图1(a))、侧视图(图1(b))、仰视图(图1(c))。

图2是表示用于本发明的第2实施例的钨电极的形状的主视图(图1(a))、侧视图(图1(b))、仰视图(图1(c))。

图3表示使用图1的钨电极测算的电弧压力分布图，图3(a)是电极尖端角为60°的圆锥状电极的情况，图3(b)是狭缝宽度为1mm且沿焊接方向设置狭缝的情况，图3(c)是狭缝宽度为1mm且沿与焊接方向垂直的方向设置狭缝的情况。

图4是第1实施例的钨电极的电弧压力相对于狭缝宽度的测定值的图。

图5是第1实施例的钨电极的电弧压力相对于尖端角度的测定值的图。

图6是使用第1实施例的钨电极的电弧的照片，图6(a)是研磨成圆锥状的电极的电弧，图6(b)是利用有狭缝的电极从狭缝方向观察的电弧，图6(c)是利用有狭缝的电极从与狭缝垂直的方向观察的电弧。

图7是使用用于第1实施例的钨电极实施弧焊时的狭缝宽度、尖端角度和狭缝方向的数值、焊道外观照片和截面宏观模式图。

图8是现有技术的尖端为圆锥状的钨电极的主视图(图8(a))和仰视图(图8(b))。

图9是现有技术的尖端为切头圆锥状的钨电极的主视图(图9(a))和仰视图(图9(b))。

图10是说明电极的电弧产生状况的图。

具体实施方式

以下，利用附图说明本发明的实施例。

图1～图7表示使用本发明的第1实施例中的钨电极1实施弧焊时的电极形状、电弧压力分布图、电弧压力相对于狭缝2的宽度的测定值、电弧压力相对于电极尖端部的圆锥状的角度的测定值、电弧的照片和焊道的外观与截面宏观照片。

采用非专利文献1(平岡、岡田、稲垣：「TIGアークにおける最大アーク圧力に及ぼす電極形状の影響」(电极形状对TIG电弧中的最大电弧压力带来的影响)、焊接学会论文集、Vol.3、No.2、PP.246～252(1985))中记载的方法测定电弧压力。通过对水冷铜板设置直径为1mm的贯通孔，在贯通孔的出口设置压力计并使电弧在贯通孔上通过的方法测定。使用直径为3.2mm、含2％镧的钨电极1，将尖端研磨角度为60°、焊接电流为300A、电弧长度为3mm的电弧压力(kPa)的测定结果示于图3(a)。可知从电弧4(图10)的中心向两侧分别有单侧宽为4mm、最大电弧压力为2.8kPa的电弧压力分布，而且电弧压力在电弧中心集中、较大。再者，图3中纵轴表示电弧压力(kPa)，横轴表示焊道横向的长度。将改变狭缝宽度(W1＝0、0.5、0.75、1mm)和尖端研磨角度(θ＝30°、45°、60°)进行电弧压力测定的结果示于图4和图5。

另外，将对软钢板不添加焊丝等的焊接材料进行板上珠焊(bead onplate)试验的结果示于表1，将代表性的焊道外观和截面宏观组织示于图7。焊接条件是焊接电流为300A、电弧长度为3mm、焊接速度为200mm/分钟。在无狭缝、狭缝宽度为0.5mm的所有条件下产生了驼峰形焊道，在狭缝宽度为0.75mm时在一部分条件下在引弧部产生了驼峰形焊道，但其后变为正常焊道。电弧压力在狭缝宽度为0.75mm附近收敛为1kPa，由此认为狭缝宽度为0.75mm以上是适当的。

另外，如果将狭缝宽度设为比1mm宽的1.5mm，则小电流时来自两尖端的电弧4的维持变困难，仅从单侧产生电弧4。该现象的原因在现有技术中也已说明，在钨电极1的两尖端部的每一个与母材3(图10)产生距离差，在任一个钨电极1的尖端部与母材3的距离为最短的情况下，有时仅从最短的部位产生电弧4，成为偏斜地产生电弧4的原因。因此，狭缝宽度优选为1.5mm以下。

比较将狭缝2的方向设为焊接进行方向的情况和设为与焊接进行方向垂直的方向的情况。表示图3(b)的狭缝2的方向为焊接进行方向的情况、图3(c)的狭缝2的方向为与焊接进行方向垂直的方向的情况的每一个狭缝宽度为1mm的电弧压力分布，电弧压力不受狭缝2的方向影响为大致同样的分布。表1、图7表示熔深形状等。

表1

焊接条件：焊接电流：300A，电弧长度：3mm，焊接速度：200mm/分钟

即使试着比较表1、图7的熔深形状的焊道宽度、深度、焊道深度/宽度比也确认不到狭缝2的方向带来的优势的差异。基本上没有狭缝2相对于焊接进行方向的设置方向的影响。另外，有狭缝的电极1的熔深形状成为宽阔的均匀的熔深深度，因此是适合于重叠焊道的多层堆焊的熔深形状。

电极1的尖端的研磨角度，在狭缝宽度为0.75、1.0mm的情况下在30～60°基本上没有电弧压力之差，熔深形状也是焊道深度/宽度比为0.17～0.20且大致相同。但是，如果研磨角度超过100°则从电极1的各尖端产生的电弧沿狭缝2的方向扩展，因此焊道深度/宽度比在狭缝2的方向为焊接进行方向的情况下小于0.17～0.20，为与焊接进行方向垂直的情况下大于0.17～0.20，产生狭缝2的设置方向和熔深形状的不同。另外，如果使研磨角度低于30°，则研磨加工变得困难，成品率变为50％以下。另外，对于加工成品强度也不足，因此容易折断从而不适合于实际的焊接操作。此外通过进行狭缝加工，强度进一步不足。由此，优选钨电极1的尖端的圆锥状尖端角度为30°～100°。

如果比较图6的电弧的照片，则母材侧的电弧的扩展在图6(a)的研磨成圆锥状的电极和图6(b)或者图6(c)的有狭缝的电极1中为相同程度，但钨电极侧的电弧的宽度与图6(a)的研磨成圆锥状的电极相比，图6(b)和图6(c)所示的有狭缝的电极1较宽，电流密度和压力与图6(a)所示的研磨成圆锥状的电极相比较低。另外，图6(b)和图6(c)所示的有狭缝的电极1，电极附近和母材侧的压力差与图6(a)所示的研磨成圆锥状的电极相比较小，因此等离子气流的速度也较慢，由气流产生的电弧压力也与研磨成圆锥状的电极1相比较低。

使用切头电极和中空电极与上述有狭缝的电极1同样地进行板上珠焊试验，将其结果示于表2。试验条件使用上述条件。

表2

切头电极和中空电极焊道宽度为10mm左右，与有狭缝的电极1为同等，但熔深较浅，焊道深度/宽度比为0.11～0.15，可知比有狭缝的电极1的0.17～0.20浅。在厚板焊接的多层堆焊中，需要充分地熔化焊道的重叠部和母材，以不产生熔合不良等的缺陷，与切头电极、中空电极相比，使用有狭缝的电极1的本实施例的焊接法的有狭缝的电极1能够使焊道的熔深较深，因此适合。

[实施例2]

将本发明的第2实施例的含狭缝的钨电极1的形状示于图2，图2(a)是主视图，图2(b)是侧视图，图2(c)是仰视图。

也可以在电极1的尖端设置多个狭缝2将尖端的数形成为3个以上(图2表示十字体类型的狭缝)。

在上述狭缝为一字的情况下也能够充分地进行没有方向性的焊接，但特别是在钨电极的直径超过5.0mm的较大的情况下，十字的情况与一字的情况相比能够进行更加没有方向性的焊接。

再者，也可以将上述实施例1和实施例2中的钨电极1的尖端部的圆锥状变更为未图示的多棱锥状，可得到与上述具有一字体类型或十字类型的狭缝的电极1同样的结果。

产业上的利用可能性

通过使用本发明的电极1，在200A以上的300A等的大电流下也能够不发生焊道成形不良地焊接，与热丝TIG焊接组合能够将效率以熔敷量计提高到约2倍(20g/分钟～40g/分钟)，因此可以推进焊接施工的TIG电弧焊化。

附图标记说明

1...钨电极(圆柱状)

2...狭缝

3...母材

4...电弧

5...熔池

6...焊接电源

7...等离子气流

Claims

1.一种TIG电弧焊用电极，其特征在于，将直径为3.2～5.0mm的钨电极的尖端研磨成圆锥状或多棱锥状，从该钨电极的尖端向基部侧沿轴向的中心部设置了沿着该钨电极的中心轴的宽度为0.75mm～1.5mm的狭缝。

2.根据权利要求1所述的TIG电弧焊用电极，其特征在于，设置在钨电极的尖端的狭缝的形状从尖端部侧观察为一字状或十字状。

3.根据权利要求1或2所述的TIG电弧焊用电极，其特征在于，钨电极尖端的圆锥状或多棱锥状的尖端角度为30°～100°。

4.一种TIG电弧焊方法，其特征在于，将直径为3.2～5.0mm的钨电极的尖端研磨成圆锥状或多棱锥状，从该钨电极的尖端向基部侧沿轴向的中心部设置沿着该钨电极的中心轴的宽度为0.75mm～1.5mm的狭缝，在电极中心附近夹着狭缝形成至少两个以上的尖端，从得到的多个接近的尖端形成一个电弧。

5.根据权利要求4所述的TIG电弧焊方法，其特征在于，将钨电极的狭缝的方向相对于焊接进行方向设为同一方向或者设为所述同一方向以外的方向进行焊接。