JP2001259844A - アーク溶接装置 - Google Patents

アーク溶接装置

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JP2001259844A
JP2001259844A JP2000074128A JP2000074128A JP2001259844A JP 2001259844 A JP2001259844 A JP 2001259844A JP 2000074128 A JP2000074128 A JP 2000074128A JP 2000074128 A JP2000074128 A JP 2000074128A JP 2001259844 A JP2001259844 A JP 2001259844A
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power supply
tip
welding
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welding wire
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JP2000074128A
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柳 平 ▲高▼木
Ryuhei Takagi
Makoto Niwa
羽 誠 丹
Hiroaki Suzuki
木 宏 明 鈴
Keiichiro Kagawa
川 馨一郎 香
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 IR法に適する溶接トーチを用いたアーク
溶接装置において、アークの安定性をより一層良好かつ
確実なものとする。 【解決手段】 溶接ワイヤWが通過する給電チップ2と
絶縁ガイド3と場合によってはさらに金属ワイヤガイド
4をそなえ、溶接ワイヤWを給電チップ2の給電孔2P
の側壁に強制的に接触させて、溶接ワイヤWに対する給
電チップ2からの接触給電性を向上させた給電チップ2
をそなえ溶接トーチ1を用いたアーク溶接装置におい
て、給電チップ2の給電孔長さL(mm)を、溶接ワイ
ヤ径をD(mm)としたときに、 L(mm)≦5×D(mm)−1 (ただし、D(mm)≧0.6)を満足する長さに設定
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、溶接ワイヤが通過
する給電チップと絶縁ガイドと場合によってはさらに金
属ワイヤガイドをそなえたアーク溶接装置の改良に関す
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
ク溶接に使用されるアーク溶接装置は、例えば、図4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を図示しない溶接トー
チ本体に連結した溶接トーチ31を用いたものとして、
溶接ワイヤWと被溶接母材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適用される。
【0003】一方、溶接ワイヤWに対する給電チップ3
2を介しての接触給電性をより一層向上させたものとす
るために、図5に示すように、給電チップ32に形成し
た溶接ワイヤ通過孔32Wの上部側を大径に拡大したも
のとしてその内部にワイヤガイドチューブ32Tを配設
し、ワイヤガイドチューブ32Tを通過する溶接ワイヤ
Wが給電チップ32の給電孔32Pを移動する間に、溶
接ワイヤWの供給方向と交差する方向でのワイヤガイド
チューブ32Tと給電チップ32との相対移動(ワイヤ
ガイドチューブ32Tが固定で給電チップ32側が可動
である場合、および/または、給電チップ32側が固定
でワイヤガイドチューブ32Tが可動である場合であっ
て、例えば、図5の矢印B方向にワイヤガイドチューブ
32Tが移動)することによって、溶接ワイヤWを給電
チップ32の給電孔32Pの側壁に強制的に接触させる
ようにした溶接トーチ31も開発された。
【0004】このような構造の溶接トーチ31では溶接
ワイヤWが給電チップ先端部Fを通過した後に自由とな
るため、溶接ワイヤWの残留曲がりによって給電チップ
先端部F付近で強く接触することから溶接ワイヤWに対
する給電がより一層確実なものとなるので、給電チップ
32と被溶接母材Mとの間の距離(給電チップ・被溶接
母材間距離)Gの変動が小さくなる。そして、この場
合、給電チップ32からの接触給電性が良好なものとな
るように、給電孔32Pの長さL(mm)はおおよそ1
0mm前後ないしはそれ以上としていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】他方、図6に示すよう
に、給電チップ32の下端に絶縁ガイド33を設け、給
電チップ32と被溶接母材Mとの間の見掛け上の距離
(見掛け給電チップ・被溶接母材間距離)Eをより大き
なものとすることができるようにしてIR法による発
熱量を増大させ、高速溶接であっても良好なる溶接を行
えるようにする技術が開発されたが、この場合に上記図
5に示したワイヤガイドチューブ32Tを用いた技術を
適用すると、給電チップ32の給電孔32Pを出た溶接
ワイヤWは引続き絶縁ガイド33に形成した溶接ワイヤ
通過孔33Wを通過することとなるため、図5に示した
ような溶接ワイヤWの残留ワイヤ曲がりによる給電チッ
プ先端部Fでの安定した給電を期待することができなく
なることから、図6に示すような実際的な最大の給電チ
ップ・被溶接母材間の距離Tと見掛けの給電チップ・被
溶接母材間の距離Eとの間、すなわち、給電孔長さLを
最大として変動することになるという課題があった。
【0006】
【発明の目的】本発明は、上記した従来の課題にかんが
みてなされたものであって、溶接ワイヤが通過する給電
チップと絶縁ガイドと場合によってはさらに金属ワイヤ
ガイドをそなえ、溶接ワイヤを給電チップの給電孔の側
壁に強制的に接触させて、溶接ワイヤに対する給電チッ
プからの給電接触性をより一層向上させた給電チップを
そなえた溶接トーチを用いたアーク溶接装置において、
アークの安定性をより一層良好なものとしてIR法に
よる優れた溶接継手部が得られるようにすることを目的
としている。
【0007】
【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
が通過する給電チップと絶縁ガイド(2ピース構造の場
合)と場合によってはさらに金属ワイヤガイド(3ピー
ス構造の場合)をそなえ、溶接ワイヤを給電チップの給
電孔の側壁に強制的に接触させて、溶接ワイヤに対する
給電チップからの接触給電性を向上させた給電チップを
そなえ溶接トーチを用いたアーク溶接装置において、給
電チップの給電孔長さL(mm)を、溶接ワイヤ径をD
(mm)としたときに、 L(mm)≦5×D(mm)−1 (ただし、D(mm)≧0.6)を満足する長さに設定
したものとしたことを特徴としている。
【0008】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
の給電孔長さL(mm)を、溶接ワイヤ径をD(mm)
としたときに、 1.5≦L(mm)≦5×D(mm)−1 を満足する長さに設定したものとすることができる。
【0009】また、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
は、給電孔の溶接ワイヤ供給側にワイヤガイドチューブ
をそなえ、溶接ワイヤの供給方向と交差する方向でのワ
イヤガイドチューブと給電チップとの相対移動により、
溶接ワイヤを給電チップの給電孔の側壁に強制的に接触
させて、溶接ワイヤに対する給電チップからの接触給電
性を向上させるものとすることができる。
【0010】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4に記載しているように、絶縁ガイド
は金属ワイヤガイドの内部で保持されて、給電チップと
金属ワイヤガイドとが直接結合されたものとすることが
できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
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。
【0012】図1は本発明に係わるアーク溶接装置に使
用される溶接トーチの基本的構成を示すものであって、
この溶接トーチ1は、給電チップ2と、絶縁ガイド3
と、金属ワイヤガイド4とから主として構成されてい
る。
【0013】このうち、給電チップ2は、その上端側
に、図示しない溶接トーチ本体部への取付けを行うため
のおねじ部2mを形成した取付部2Fを有していると共
に、その下端側に、金属ワイヤガイド4とのねじ結合を
行うためのおねじ部2nを形成した給電部2Sを有して
いる。
【0014】そして、給電チップ2の本体部分および取
付部2Fには、大径(例えば5〜7mmφ)の溶接ワイ
ヤ通過孔2Wが形成されていて、その内部にワイヤガイ
ドチューブ2Tが設けてある。
【0015】このワイヤガイドチューブ2Tは、このワ
イヤガイドチューブ2Tを通過する溶接ワイヤWが給電
チップ2の給電部2Sに形成した給電孔2Pを移動する
間に、溶接ワイヤWの供給方向と交差する方向でのワイ
ヤガイドチューブ2Tと給電チップ2との相対的移動
(ワイヤガイドチューブ2Tが固定で給電チップ2側が
可動である場合、および/または、給電チップ2側が固
定でワイヤガイドチューブ2Tが可動である場合)する
ことによって、溶接ワイヤWを給電チップ2の給電孔2
Pの側壁に強制的に接触させるようにする機能を有する
ものである。
【0016】また、絶縁ガイド3は、この実施例におい
て金属ワイヤガイド4の内部に収容され、絶縁ガイド3
の下端部分は金属ワイヤガイド4の下端に形成した保持
爪4Bによって保持されている。
【0017】そして、金属ワイヤガイド4の上部側は給
電チップ2の給電部2Sが収容しうる大きさとなってお
り、給電チップ2の給電部2Sに形成したおねじ部2n
と金属ワイヤガイド4に形成しためねじ部4nとの間で
ねじ結合することにより、給電チップ2と金属ワイヤガ
イド4とが一体化されると共に絶縁ガイド3の上端部が
給電部2Sの下端部に押圧されて、絶縁ガイド3の固定
が良好になされるようにしている。
【0018】ここで、給電部2Sの下端部分の曲率半径
rと絶縁ガイド3の上端部分の曲率半径Rとの間でR>
rの関係(例えば、R=6mm,r=5mm)とするこ
とにより、給電部2Sの下端と絶縁ガイド3の上端とが
密着状態となって、溶接ワイヤWの供給が円滑になされ
るようにしている。
【0019】このような構成を有する溶接トーチ1にお
いて、本発明ではさらに、図2に示すように、給電チッ
プ2の給電部2Sの給電孔長さL(mm)を、溶接ワイ
ヤ径をD(mm)としたときに、 L(mm)≦5×D(mm)−1 (ただし、D(mm)≧0.6)を満足する長さに設定
することとしている。
【0020】これによって、実効的な最大の給電チップ
・被溶接母材間距離T(mm)は、見掛けの給電チップ
・被溶接母材間距離E(mm)に給電孔(給電部)長さ
L(mm)を加えた分を最大として変動することとな
る。
【0021】したがって、給電孔長さL(mm)を短か
くし、実際的な最大の給電チップ・被溶接母材間距離T
(mm)、すなわち、溶接ワイヤWの有効突き出し長さ
(mm)の変動を最小限に抑え、給電ポイントを安定化
させて、溶接電流の変動を防ぐことが可能となる。
【0022】ただし、給電孔長さL(mm)が短かすぎ
るときには給電チップ2の耐久性が低下する場合もあり
うるので、このような耐久性の低下が懸念されるときに
はL(mm)≧1.5とすることも必要に応じて望まし
い。
【0023】次に、パルスマグ溶接装置を用い、各溶接
ワイヤ径D(mm)に応じ適正な溶接電流(A)を選定
しかつ電圧降下分を考慮したアーク電圧(V)とすると
共に給電孔長さL(mm)を変化させて、アークの安定
化に及ぼす影響を調べたところ、図3に示す結果が得ら
れた。なお、図3において、100回中アーク不安定が
10回以上生じたものを×として示した。
【0024】図3に示すように、溶接ワイヤ径D(m
m)が大きくなるに従い、ワイヤ断面積あたりの電流値
(=電流密度(A/mm))が低下するため、有効突
出し長さの変動の影響を受けにくいことから、給電孔長
さL(mm)を大きくしたときでもアークの安定化が得
られることが認められた。
【0025】溶接ワイヤWの抵抗をRとしたとき、R=
ρ・[L(長さ)/S(断面積)]で表わされ、溶接ワ
イヤ径が大きくなるに従い抵抗Rが小さくなるため、有
効突出し長さの変動をより許容できることとなる。
【0026】
【発明の効果】本発明によるアーク溶接装置では、請求
項1に記載しているように、溶接ワイヤが通過する給電
チップと絶縁ガイドと場合によってはさらに金属ワイヤ
ガイドをそなえ、溶接ワイヤを給電チップの給電孔の側
壁に強制的に接触させて、溶接ワイヤに対する接触給電
性を向上した給電チップをそなえた溶接トーチを用いた
アーク溶接装置において、給電チップの給電孔長さL
(mm)を、溶接ワイヤ径をD(mm)としたときに、 L(mm)≦5×D(mm)−1 (ただし、D(mm)≧0.6)を満足する長さに設定
したものとしたから、IR法によってより高速のアー
ク溶接を行う場合においても、アークの安定性をより一
層良好なものとすることができ、優れた溶接継手部を得
ることが可能であるという著大なる効果がもたらされ
る。
【0027】そして、請求項2に記載しているように、
給電チップの給電孔長さL(mm)を、溶接ワイヤ径を
D(mm)としたときに、 1.5≦L(mm)≦5×D(mm)−1 を満足する長さに設定することによって、給電チップの
給電部での耐久性をより一層向上させたものとすること
が可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【0028】また、請求項3に記載しているように、給
電チップは、給電孔の溶接ワイヤ供給側にワイヤガイド
チューブをそなえ、溶接ワイヤの供給方向と交差する方
向でのワイヤガイドチューブと給電チップとの相対移動
により、溶接ワイヤを給電チップの給電孔の側壁に強制
的に接触させて、溶接ワイヤに対する接触給電性を向上
させるものとすることによって、給電チップ・被溶接母
材間の距離の変動を小さなものにしてアークの安定した
溶接を行うことが可能であるという著大なる効果がもた
らされる。
【0029】さらにまた、請求項4に記載しているよう
に、絶縁ガイドは金属ワイヤガイドの内部で保持され
て、給電チップと金属ワイヤガイドとが直接結合された
ものであるようになすことによって、絶縁ガイドによる
通電加熱温度の上昇をはかると共に絶縁ガイドに対する
スパッタ付着等による割れないしは破損を防止すること
が可能であるという著大なる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に使用される溶
接トーチの一実施例を示す断面説明図である。
【図2】図1に示した溶接トーチのうち給電チップおよ
び絶縁ガイドの部分を拡大して示す基本的断面説明図で
ある。
【図3】溶接ワイヤ径D(mm)と給電孔長さL(m
m)によるアーク安定性への影響を調べた結果を例示す
るグラフである。
【図4】従来例による溶接トーチの断面説明図である。
【図5】改善された従来例による溶接トーチの部分断面
説明図である。
【図6】図5に示した溶接トーチの給電チップに絶縁ガ
イドを設けた場合を拡大して示す基本的断面説明図であ
る。
【符号の説明】
1 溶接トーチ 2 給電チップ 2P 給電チップの給電孔 2S 給電チップの給電部 2T ワイヤガイドチューブ 2W 給電チップの溶接ワイヤ通過孔 3 絶縁ガイド 3W 絶縁ガイドの溶接ワイヤ通過孔 4 金属ワイヤガイド L 給電チップの給電部の給電孔長さ M 被溶接母材 W 溶接ワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 香 川 馨一郎 愛知県名古屋市名東区松井町275 Fターム(参考) 4E001 LD20 LH03 MC03 MC04 QA05

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接ワイヤが通過する給電チップと絶縁
    ガイドと場合によってはさらに金属ワイヤガイドをそな
    え、溶接ワイヤを給電チップの給電孔の側壁に強制的に
    接触させて、溶接ワイヤに対する給電チップからの接触
    給電性を向上させた給電チップをそなえた溶接トーチを
    用いたアーク溶接装置において、給電チップの給電孔長
    さL(mm)を、溶接ワイヤ径をD(mm)としたとき
    に、 L(mm)≦5×D(mm)−1 (ただし、D(mm)≧0.6)を満足する長さに設定
    したことを特徴とするアーク溶接装置。
  2. 【請求項2】 給電チップの給電孔長さL(mm)を、
    溶接ワイヤ径をD(mm)としたときに、 1.5≦L(mm)≦5×D(mm)−1 (ただし、D(mm)≧0.6)を満足する長さに設定
    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】 給電チップは、給電孔の溶接ワイヤ供給
    側にワイヤガイドチューブをそなえ、溶接ワイヤの供給
    方向と交差する方向でのワイヤガイドチューブと給電チ
    ップとの相対移動により、溶接ワイヤを給電チップの給
    電孔の側壁に強制的に接触させて、溶接ワイヤに対する
    給電チップからの接触給電性を向上させたものである請
    求項1または2に記載のアーク溶接装置。
  4. 【請求項4】 絶縁ガイドは金属ワイヤガイドの内部で
    保持されて、給電チップと金属ワイヤガイドとが直接結
    合されたものである請求項1ないし3のいずれかに記載
    のアーク溶接装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010131637A (ja) * 2008-12-04 2010-06-17 Kobe Steel Ltd ガスシールドアーク溶接方法
CN101905369A (zh) * 2010-08-04 2010-12-08 江苏申港锅炉有限公司 埋弧焊机导电嘴

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JP2010131637A (ja) * 2008-12-04 2010-06-17 Kobe Steel Ltd ガスシールドアーク溶接方法
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