JP2001205439A - アーク溶接装置 - Google Patents

アーク溶接装置

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JP2001205439A
JP2001205439A JP2000011810A JP2000011810A JP2001205439A JP 2001205439 A JP2001205439 A JP 2001205439A JP 2000011810 A JP2000011810 A JP 2000011810A JP 2000011810 A JP2000011810 A JP 2000011810A JP 2001205439 A JP2001205439 A JP 2001205439A
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passage hole
power supply
welding
wire passage
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JP2000011810A
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柳 平 ▲高▼木
Ryuhei Takagi
Makoto Niwa
羽 誠 丹
Hiroaki Suzuki
木 宏 明 鈴
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アーク溶接装置における溶接ワイヤに対する
給電位置を変動のないものにしてアークの安定性をより
一層良好なものとする。 【解決手段】 溶接ワイヤ通過孔2Wを形成した給電チ
ップ2と、溶接ワイヤ通過孔3Wを形成した絶縁チップ
3と、場合によってはさらに溶接ワイヤ通過孔4Wを形
成したワイヤガイド4を順次結合した溶接トーチ1をそ
なえ、給電チップ2の溶接ワイヤ通過孔2Wは、給電チ
ップ2における溶接ワイヤ入側端部より給電チップ2の
内部に向けて形成した同心状溶接ワイヤ通過孔2Sの下
端部分と、給電チップ2における溶接ワイヤ出側端部よ
り給電チップ2の内部に向けて形成した傾斜角度αの傾
斜状溶接ワイヤ通過孔2Tの上端部分とが給電チップ2
の内部で連通位置深さL(mm)の位置で連通して形成
されたものとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接ワイヤ通過孔
を形成した給電チップと、前記溶接ワイヤ通過孔に連通
する溶接ワイヤ通過孔を形成した絶縁チップと、場合に
よってはさらに前記溶接ワイヤ通過孔に連通する溶接ワ
イヤ通過孔を形成したワイヤガイドを順次結合した溶接
トーチをそなえたアーク溶接装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】溶接ワイヤを連続して供給するガスシー
ルドアーク溶接法やサブマージアーク溶接法などのアー
ク溶接に使用するアーク溶接装置は、例えば、図7に示
すように、溶接ワイヤWが通過する溶接ワイヤ通過孔3
2Wを形成した給電チップ32を図示しないトーチ本体
に連結した溶接トーチ31をそなえたものとして、溶接
ワイヤWと被溶接材Mとの間でアークAを発生させるこ
とにより溶接するのに使用される。
【0003】あるいはまた、図8に示すように、溶接ワ
イヤWが通過する溶接ワイヤ通過孔32Wを形成した給
電チップ32と、同じく溶接ワイヤWが通過する溶接ワ
イヤ通過孔33Wを形成した絶縁チップ33と、場合に
よってはさらに仮想線で示すごとく同じく溶接ワイヤ通
過孔34Wを形成したワイヤガイド34を順次連結して
図示しないトーチ本体に固定した溶接トーチ31をそな
えたものとして、溶接ワイヤWと被溶接材Mとの間でア
ークAを発生させることにより溶接するのに使用され
る。
【0004】この種のアーク溶接装置における技術上の
改善課題としては、 (1)給電チップ32の先端部分における給電の安定化
および給電の際の耐久性の改善 (2)セラミックスを素材とする絶縁チップ33の寸法
や形状等の制約下における耐久性の改善 (3)ワイヤ送給性の安定化 (4)溶接ワイヤの有効突き出し長さを変化させた場合
の溶接性(ビード形成性)や溶接作業性(スパッタの形
成)の確保ないしは改善 (5)溶接性や溶接作業性を改善するための溶接ワイヤ
の成分組成 (6)溶接性や溶接作業性を改善するための溶接ワイヤ
の種類とワイヤ径の適切な組み合わせ (7)溶接性や溶接作業性を改善するための溶接ワイヤ
の種類とワイヤ径とシールドガスの適切な組み合わせ などがある。
【0005】そして、図7に示す絶縁チップを用いない
従来の溶接トーチ31の場合においては、溶接ワイヤW
に給電させつつ溶接ワイヤWの送給が可能であるように
溶接ワイヤ通過孔32Wの加工が行なわれている。そし
て、図7に示す場合は、給電チップ32の先端が開放さ
れているため、溶接ワイヤWの曲がりが規制されること
がなくなり、給電チップ32の先端部分やその近傍部分
で容易に給電が可能となる。
【0006】また、図8に示す絶縁チップ33および場
合によってはさらに仮想線で示すワイヤガイド34を用
いた従来の溶接トーチ31の場合においては、給電チッ
プ32と、絶縁チップ33と、ワイヤガイド34が同一
軸心上にあり、溶接ワイヤWに給電させつつ送給されう
るように各々の溶接ワイヤ通過孔32W,33W,34
Wの加工が行なわれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8に
示す3ピース構造の溶接トーチ31を用いた場合、溶接
ワイヤWの曲がりは、この溶接ワイヤWが絶縁チップ3
3に形成した溶接ワイヤ通過孔33Wを通過することで
規制されることとなるが、給電チップ32の先端部分お
よびその近傍部分(図8にX印で示す部分)での溶接ワ
イヤWに対する確実な給電を保証することが困難とな
り、溶接ワイヤWがワイヤガイド34の下端部分(図8
にZ印で示す部分)で規制され、直線状になれば給電チ
ップ32の下端部分(図8にX印で示す部分)より離れ
た孔内部分(図8にY印で示す部分)で給電することと
なるため、孔内部分での給電点が変化して溶接ワイヤW
の有効突き出し長さが変動することとなり、この有効突
き出し長さの変動に伴ってアークの不安定を生じること
になって、給電チップ32の先端部分(図8にX印で示
す部分)での給電の安定化および給電の耐久性が損なわ
れてしまうこともありうるという問題点があった。
【0008】
【発明の目的】本発明は、このような従来の問題点を解
決するためになされたものであって、溶接ワイヤ通過孔
を形成した給電チップと、同じく溶接ワイヤ通過孔を形
成した絶縁チップと、場合によってはさらに同じく溶接
ワイヤ通過孔を形成したワイヤガイドを順次結合した溶
接トーチを用いてアーク溶接を行うに際し、溶接ワイヤ
の有効突き出し長さの変化によってアークの不安定を生
じることがなく、給電の耐久性をより一層改善すること
ができるようにすることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるアーク溶
接装置は、請求項1に記載しているように、溶接ワイヤ
通過孔を形成した給電チップと、溶接ワイヤ通過孔を形
成した絶縁チップと、場合によってはさらに溶接ワイヤ
通過孔を形成したワイヤガイドを順次結合した溶接トー
チをそなえ、前記給電チップの溶接ワイヤ通過孔は、給
電チップにおける溶接ワイヤ入側端部より給電チップの
内部に向けて形成した同心状溶接ワイヤ通過孔の下端部
分と、給電チップにおける溶接ワイヤ出側端部より給電
チップの内部に向けて形成した傾斜状溶接ワイヤ通過孔
の上端部分とが給電チップの内部で連通して形成された
ものとしたことを特徴としている。
【0010】そして、本発明に係わるアーク溶接装置に
おいては、請求項2に記載しているように、給電チップ
に形成した直径a(mm)の同心状溶接ワイヤ通過孔
と、同じく給電チップに形成した直径b(mm)の傾斜
状溶接ワイヤ通過孔の開口端と、絶縁チップに形成した
直径c(mm)の溶接ワイヤ通過孔と、ワイヤガイトに
形成した直径d(mm)の溶接ワイヤ通過孔とが同心状
に位置しているものとすることができる。
【0011】さらに、本発明に係わるアーク溶接装置に
おいては、請求項3に記載しているように、給電チップ
に形成した傾斜状溶接ワイヤ通過孔を出た溶接ワイヤ
は、絶縁チップに形成した溶接ワイヤ通過孔にて修正さ
れるよう給電チップに形成した傾斜状溶接ワイヤ通過孔
の開口端と絶縁チップに形成した溶接ワイヤ通過孔の開
口端とが一致させてあるものとすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係わるアーク溶接
装置の実施形態を示すものであって、このアーク溶接装
置は、直径a(mm)の同心状溶接ワイヤ通過孔2Sと
直径b(mm)の傾斜状溶接ワイヤ通過孔2Tとが内部
で連通している溶接ワイヤ通過孔2Wを形成した給電チ
ップ2と、直径c(mm)の溶接ワイヤ通過孔3Wを形
成した給電チップ3と、場合によってはさらに設けられ
る(いわゆる3ピース構造の場合)直径d(mm)の溶
接ワイヤ通過孔4Wを形成したワイヤガイド4を順次結
合して図示しないトーチ本体に固定した溶接トーチ1を
そなえたものとなっている。
【0013】そして、給電チップ2に形成した溶接ワイ
ヤ通過孔2Wは、図2に例示するように、給電チップ2
における溶接ワイヤ入側端部(図1および図2の上側部
分)より給電チップ2の内部に向けて形成した直径a
(mm)の同心状溶接ワイヤ通過孔2Sの下端部分と、
給電チップ2における溶接ワイヤ出側端部(図1および
図2の下側部分)より給電チップ2の内部に向けて形成
した直径b(mm)の傾斜状溶接ワイヤ通過孔2Tの上
端部分とが給電チップ2の内部で連通して形成されたも
のとしている。
【0014】そして、給電チップ2に形成した直径a
(mm)の同心状溶接ワイヤ通過孔2Sと、同じく給電
チップ2に形成した直径b(mm)の傾斜状溶接ワイヤ
通過孔2Tの開口端と、絶縁チップ3に形成し直径c
(mm)の溶接ワイヤ通過孔3Wと、ワイヤガイド4に
形成した直径d(mm)の溶接ワイヤ通過孔4Wとが同
心状に位置するものとしている。
【0015】そして、各ワイヤ通過孔2W(2S,2
T),3W,4Wにおける各直径の関係は、溶接ワイヤ
Wの直径Dに対して、 D<b≦c≦d<a の関係にあるものとしている。そしてこの場合、同心状
溶接ワイヤ通過孔2Sの直径a(mm)はある程度大き
くしないと傾斜状溶接ワイヤ通過孔2Tとの連通状態を
容易かつ良好に確保できがたくなる傾向となる。
【0016】また、傾斜状溶接ワイヤ通過孔2Tの傾斜
角αは、1°〜6°とするのが好ましく、傾斜角αが1
°よりも小さいと図1に示す深さL(mm)が大きくな
って溶接ワイヤWに対する給電点が変化しやすい傾向と
なり、傾斜角αが6°よりも大きいと送給抵抗が増大す
ることとなって溶接ワイヤWの送給性が低下する傾向と
なる。
【0017】さらに、傾斜状溶接ワイヤ通過孔2Tが同
心状溶接ワイヤ通過孔2Sと連通する位置は、給電チッ
プ2における溶接ワイヤ出側端部よりL(mm)の連通
位置深さでかつ給電チップ2の内部であるものとしてい
るが、この場合の連通位置深さL(mm)は1〜5mm
とするのが好ましく、さらには2〜4mmとするのが好
ましい。そして、深さL(mm)が小さすぎると溶接ワ
イヤの有効突き出し長さの変動が小さいためアークは安
定するものの給電部の摩耗が早くなり、給電耐久性に劣
る結果となる傾向となり、深さL(mm)が大きすぎる
と給電点の変動幅が大きくなって溶接ワイヤの有効突き
出し長さが大きく変化することとなるためアークの不安
定を生じやすい傾向となる。
【0018】
【発明の作用】本発明に係わるアーク溶接装置では、上
記した構成としたから、図3に示すように、給電チップ
2と溶接ワイヤWとの接触点Pを給電チップ2の下端近
傍部分に常時設定できるものとなる。
【0019】図3の従来例のところに示すように、これ
までも給電チップ32を用いて溶接ワイヤWに給電を行
うようにしているが、溶接トーチ内を送給される溶接ワ
イヤWには曲がりを生じているので、図3の(B),
(C)に示すように、給電チップ32の先端部分で接触
しやすくなり、また、溶接ワイヤWは給電チップ32の
先端部分から開放されているのでさらに接触しやすくな
って給電点(接触点P)の安定化がはかられるものとな
る。
【0020】これに対して、給電チップ2の下端に絶縁
チップ3および場合によってはさらにワイヤガイド4が
連結される場合には、給電チップ2の先端部分からアー
ク発生側に至る部分では絶縁チップ3およびワイヤガイ
ド4が連結されていることから溶接ワイヤWに曲がりが
あるとしてもこれが矯正されて伸直なものとなるので、
給電点(接触点P)の安定化を容易に実現することはで
きがたかった。
【0021】そこで、本発明のごとく、給電チップ2に
形成する溶接ワイヤ通過孔2Wにおいて、給電チップ2
における溶接ワイヤ入側端部より給電チップ2の内部に
向けて形成した同心状溶接ワイヤ通過孔2Sの下端部分
と、給電チップ2における溶接ワイヤ出側端部より給電
チップ2の内部に向けて形成した傾斜状溶接ワイヤ通過
孔2Tの上端部分とが給電チップ2の内部で連通して形
成されたものとし、この場合に、傾斜状溶接ワイヤ通過
孔2Tの傾斜角度はαとし、同心状溶接ワイヤ通過孔2
Sと傾斜状溶接ワイヤ通過孔2Tとの連通箇所が給電チ
ップ2の溶接ワイヤ出側端部より連通位置深さL(m
m)だけ内側に入った位置としている。
【0022】このように給電チップ2に形成する溶接ワ
イヤ通過孔2W(2S,2T)の形状を設定すると、図
3の(D),(E),(F)に示すように、送出される
溶接ワイヤWは連通位置深さL(mm)の範囲内でその
給電点(接触点P)が移動するものの、アークの安定化
に支障のないものとすることができるようになる。
【0023】このようにして、給電チップ2における給
電位置(給電点P)の安定化とそれに伴うワイヤ送給抵
抗の増加に起因するワイヤ送給性の安定化を害しない範
囲で傾斜角α°および連通位置深さL(mm)が決定さ
れるべきものとなる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明はこのような実施例のみに限定されないことはい
うまでもない。
【0025】(実施例1)この実施例では、溶接ワイヤ
Wのワイヤ径(D)が1.0mmである場合において、 ・給電チップ2に形成する同心状溶接ワイヤ通過孔2S
の直径aが1.6mm ・給電チップ2に形成する傾斜状溶接ワイヤ通過孔2T
の直径bが1.1mm ・給電チップ2に形成する傾斜状溶接ワイヤ通過孔2T
の傾斜角(α)が1〜10° ・給電チップ2に形成する同心状溶接ワイヤ通過孔2S
と傾斜状溶接ワイヤ通過孔2Tとが連通する連通位置深
さLが1〜6mm ・絶縁チップ3に形成する同心状溶接ワイヤ通過孔3W
の直径cが1.15mm ・ワイヤガイド4に形成する同心状溶接ワイヤ通過孔4
Wの直径dが1.2mm であるものとした溶接トーチ1を使用して、アーク電圧
26V,溶接電流200A,溶接ワイヤWの有効突き出
し長さ27mmの条件でアーク溶接を行ったところ、図
4に示すように、傾斜状溶接ワイヤ通過孔2Tの傾斜角
(α)が1°〜6°,連通位置深さ(L)が2〜5mm
の範囲でアークの安定性をより一層良好なものにできる
ことが認められた。
【0026】(実施例2)この実施例では、溶接ワイヤ
Wのワイヤ径(D)が1.2mmである場合において、 ・給電チップ2に形成する同心状溶接ワイヤ通過孔2S
の直径aが1.8mm ・給電チップ2に形成する傾斜状溶接ワイヤ通過孔2T
の直径bが1.25mm ・給電チップ2に形成する傾斜状溶接ワイヤ通過孔2T
の傾斜角(α)が1〜7° ・給電チップ2に形成する同心状溶接ワイヤ通過孔2S
と傾斜状溶接ワイヤ通過孔2Tとが連通する連通位置深
さLが2〜7mm ・絶縁チップ3に形成する同心状溶接ワイヤ通過孔3W
の直径cが1.3mm ・ワイヤガイド4に形成する同心状溶接ワイヤ通過孔4
Wの直径dが1.4mm であるものとした溶接トーチ1を使用して、アーク電圧
31V,溶接電流250A,溶接ワイヤWの有効突き出
し長さ27mmの条件でアーク溶接を行ったところ、図
5に示すように、傾斜状溶接ワイヤ通過孔2Tの傾斜角
(α)が1°〜5°,連通位置深さ(L)が2〜4mm
の範囲でアークの安定性をより一層良好なものにできる
ことが認められた。
【0027】(実施例3)この実施例では、溶接ワイヤ
Wのワイヤ径(D)が1.6mmである場合において、 ・給電チップ2に形成する同心状溶接ワイヤ通過孔2S
の直径aが2.4mm ・給電チップ2に形成する傾斜状溶接ワイヤ通過孔2T
の直径bが1.75mm ・給電チップ2に形成する傾斜状溶接ワイヤ通過孔2T
の傾斜角(α)が1〜8° ・給電チップ2に形成する同心状溶接ワイヤ通過孔2S
と傾斜状溶接ワイヤ通過孔2Tとが連通する連通位置深
さLが1〜5mm ・絶縁チップ3に形成する同心状溶接ワイヤ通過孔3W
の直径cが1.8mm ・ワイヤガイド4に形成する同心状溶接ワイヤ通過孔4
Wの直径dが1.85mm であるものとした溶接トーチ1を使用して、アーク電圧
49V,溶接電流400A,溶接ワイヤWの有効突き出
し長さ27mmの条件でアーク溶接を行ったところ、図
6に示すように、傾斜状溶接ワイヤ通過孔2Tの傾斜角
(α)が1°〜5°,連通位置深さ(L)が1〜4mm
の範囲でアークの安定性をより一層良好なものにできる
ことが認められた。
【0028】
【発明の効果】本発明によるアーク溶接装置によれば、
請求項1に記載しているように、溶接ワイヤ通過孔を形
成した給電チップと、溶接ワイヤ通過孔を形成した絶縁
チップと、場合によってはさらに溶接ワイヤ通過孔を形
成したワイヤガイドを順次結合した溶接トーチをそな
え、前記給電チップの溶接ワイヤ通過孔は、給電チップ
における溶接ワイヤ入側端部より給電チップの内部に向
けて形成した同心状溶接ワイヤ通過孔の下端部分と、給
電チップにおける溶接ワイヤ出側端部より給電チップの
内部に向けて形成した傾斜状溶接ワイヤ通過孔の上端部
分とが給電チップの内部で連通して形成されたものとし
たから、給電チップにおける溶接ワイヤに対する給電点
の変動が小さく、溶接ワイヤの有効突き出し長さの変化
を小さなものとすることが可能となって、アークの安定
性および給電の耐久性をより一層良好なものにすること
が可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【0029】そして、請求項2に記載しているように、
給電チップに形成した直径a(mm)の同心状溶接ワイ
ヤ通過孔と、同じく給電チップに形成した直径b(m
m)の傾斜状溶接ワイヤ通過孔の開口端と、絶縁チップ
に形成した直径c(mm)の溶接ワイヤ通過孔と、ワイ
ヤガイトに形成した直径d(mm)の溶接ワイヤ通過孔
とが同心状に位置しているものとなすことによって、溶
接ワイヤの送給性を良好なものに維持することが可能で
あるという著しく優れた効果がもたらされる。
【0030】さらに、請求項3に記載しているように、
給電チップに形成した傾斜状溶接ワイヤ通過孔を出た溶
接ワイヤは、絶縁チップに形成した溶接ワイヤ通過孔に
て修正されるよう給電チップに形成した傾斜状溶接ワイ
ヤ通過孔の開口端と絶縁チップに形成した溶接ワイヤ通
過孔の開口端とが一致させてあるものとすることによっ
て、溶接ワイヤの曲がりによる位置変動をより一層小さ
なものにして溶接ワイヤの方向性をより安定したものと
することが可能であるという著しく優れた効果がもたら
される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるアーク溶接装置を構成する溶接
トーチの一実施形態を示す断面説明図である。
【図2】給電チップの一実施形態を拡大して示す断面説
明図である。
【図3】給電チップにおける溶接ワイヤに対する給電点
(接触点P)を従来例((A)〜(C))および本発明
例((D)〜(F))に分けて示す説明図である。
【図4】本発明の実施例1においてアークの安定範囲を
調べた結果を例示するグラフである。
【図5】本発明の実施例2においてアークの安定範囲を
調べた結果を例示するグラフである。
【図6】本発明の実施例3においてアークの安定範囲を
調べた結果を例示するグラフである。
【図7】給電チップを用いた溶接トーチの従来例を示す
断面説明図である。
【図8】給電チップに絶縁チップおよび場合によっては
仮想線で示すワイヤガイドを連結した溶接トーチの従来
例を示す断面説明図である。
【符号の説明】
1 溶接トーチ 2 給電チップ 2S 給電チップの同心状溶接ワイヤ通過孔 2T 給電チップの傾斜状溶接ワイヤ通過孔 2W 給電チップの溶接ワイヤ通過孔 2 絶縁チップ 3W 絶縁チップの溶接ワイヤ通過孔 4 ワイヤガイド 4W ワイヤガイドの溶接ワイヤ通過孔 W 溶接ワイヤ a 同心状溶接ワイヤ通過孔の直径(mm) b 傾斜状溶接ワイヤ通過孔の直径(mm) c 絶縁チップの溶接ワイヤ通過孔の直径(mm) d ワイヤガイドの溶接ワイヤ通過孔の直径(mm) α 傾斜状溶接ワイヤ通過孔の傾斜角(度) L 同心状溶接ワイヤ通過孔と傾斜状溶接ワイヤ通過孔
の連通位置深さ(mm)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接ワイヤ通過孔を形成した給電チップ
    と、溶接ワイヤ通過孔を形成した絶縁チップと、場合に
    よってはさらに溶接ワイヤ通過孔を形成したワイヤガイ
    ドを順次結合した溶接トーチをそなえ、前記給電チップ
    の溶接ワイヤ通過孔は、給電チップにおける溶接ワイヤ
    入側端部より給電チップの内部に向けて形成した同心状
    溶接ワイヤ通過孔の下端部分と、給電チップにおける溶
    接ワイヤ出側端部より給電チップの内部に向けて形成し
    た傾斜状溶接ワイヤ通過孔の上端部分とが給電チップの
    内部で連通して形成されたものとしたことを特徴とする
    アーク溶接装置。
  2. 【請求項2】 給電チップに形成した直径a(mm)の
    同心状溶接ワイヤ通過孔と、同じく給電チップに形成し
    た直径b(mm)の傾斜状溶接ワイヤ通過孔の開口端
    と、絶縁チップに形成した直径c(mm)の溶接ワイヤ
    通過孔と、ワイヤガイトに形成した直径d(mm)の溶
    接ワイヤ通過孔とが同心状に位置しているものとしたこ
    とを特徴とする請求項1に記載のアーク溶接装置。
  3. 【請求項3】 給電チップに形成した傾斜状溶接ワイヤ
    通過孔を出た溶接ワイヤは、絶縁チップに形成した溶接
    ワイヤ通過孔にて修正されるよう給電チップに形成した
    傾斜状溶接ワイヤ通過孔の開口端と絶縁チップに形成し
    た溶接ワイヤ通過孔の開口端とが一致させてあるものと
    したことを特徴とする請求項1または2に記載のアーク
    溶接装置。
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