JP2004160461A - Method and device for welding metal - Google Patents

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Michio Tomita
美智雄 冨田
Takemori Ibaraki
健守 茨木
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SOMAKKUSU KK
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SOMAKKUSU KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily perform repair welding without requiring skill in a method and a device for performing the repair of cladding by welding of portions of wear or chipping in various metal dies and various metal tools of dies for resin molding and dies for press. <P>SOLUTION: A tip of a welding rod and electrode D is directly brought into contact with a repair part Wa of a metal W to electrify. The tip of the welding rod and electrode D is melted by the resistance heat generated in a contact surface of the tip of the welding rod and electrode D with the repair part Wa of the metal, and the repair part is cladded by the resistance welding. The energization is the pulse energization to intermittently perform the energization to the welding rod and electrode D. When the welding is started, the energization time for each pulse is set to be small and is increased gradually with the elapse of time. After the predetermined time, the energization time for each pulse is set to be constant. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材の溶接方法および装置に関し、詳しくは、精密部品や建築用材料等の一般的な溶接加工に用いられるものであって、特に、樹脂成形用金型やプレス用金型等の各種の金属製金型や各種金属製工具等における摩耗や欠損等の箇所を肉盛り溶接補修する方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
造船業界や自動車業界や家電業界などの製造部門では、溶接技術が進歩しており、ロボットによる無人化や精密溶接が発達している。
しかし、精密金型の補修や加工に対応可能な超精密溶接の技術が遅れており、それ故、金型に損傷が発生した場合等には、補修することなく金型を新規起工しなければならなかった。
【0003】
そこで、近年、金型業界で補修用に抵抗熱方式溶接機が開発され始め、例えば、ペースト状の溶接剤を補修箇所に塗布し、タングステン合金の電極を押し当てて通電し、抵抗熱で上記溶接剤を溶融させて補修箇所を修復する補修溶接機や、ペースト状の溶接剤の代わりに鉄または鉄合金からなる粉末や薄い箔を使用する補修溶接機が提供されている。
これらの抵抗熱式溶接機は、アークを発生させる溶接機に比べて紫外線の発生が殆ど無いため裸眼での溶接が可能で、かつ、熱のコントロールが容易であると共に、金型の溶接箇所に電極を接触させて溶接作業を行えることより、熟練不要である利点がある。
【0004】
しかし、ペースト状の溶接剤は、微粉末の鉄粉が火花となって飛び散り、熱でペーストが乾燥する欠点があり、鉄粉の溶接剤を用いる場合は、ペースト状の溶接剤以上に火花が飛び散り、補修箇所から鉄粉がこぼれ落ちたり、鉄粉が酸化する欠点があり、また、鉄箔を補修箇所に貼り付ける方法は剥がれ易い欠点がある。
【0005】
一方、アークを発生させて溶接箇所と溶接棒との両方を溶融させて溶接する溶接機は、古くから建築業界や造船業界等で採用されている。
アーク溶接には、例えば、タングステン電極をトーチに取り付けて、アルゴンガス等の不活性ガスで溶接箇所をシールドした状態で、電極と溶接箇所とを2mm程度あけてアークを発生させ、そのアーク中に溶接棒を差し込んで溶接棒を溶かす通称アルゴン溶接がある。
【0006】
このアルゴン溶接は、比較的、精密な溶接が可能で金型の補修にも利用されているが、アークが発生する溶接機は、凄まじい光(紫外線)を発生させるので裸眼での作業が不可能である。また、電極と溶接箇所との間隔が2mmよりも狭くなると溶接箇所が必要以上に溶融し、電極が溶接箇所に接触した場合には、溶接箇所に陥没や破壊等が発生するので、作業者は保護面の偏向ガラスを通して確認しながら、電極と溶接箇所を2mmの間隔を維持したまま移動させねばならないと共に、片手で溶接棒をアーク中に送り込まなければならず、高度な熟練と勘が必要となる。
さらに、金型のような凹凸が多数ある形状には、電極を取り付けたトーチが入らず、上記凹凸に沿わせて移動しながら2mmの間隔を維持するのは至難の業である。
【0007】
その他にも、ろう付による溶接方法もあるが、溶接剤として非鉄金属の銀蝋をを使用するため、溶接箇所との硬度や色の異なる違和感が生じ、また、溶接箇所または金型全体に予熱を加える必要があるため、精密物である金型の補修には不向きである。
【0008】
さらに、従来、特開平6−269936号において、図13に示すような、消耗電極式のアーク溶接による金型補修装置が提案されている。該金型補修装置1は、回転チャック2に把持した電極棒Dにパルス電圧を印加すると共に電極棒Dを回転させ、ノズル3より不活性ガスGを噴出しながら、補修箇所の溶接を行うようにされている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
図13に示す溶接方法では、前記したアルゴンガス溶接のように、溶接トーチとは別に溶接棒も持って電極と補修部との間に送り込む作業が不要になる利点があるが、溶接棒となる電極棒Dを回転させているために、種々の問題が生じる。
即ち、補修箇所の同一点をみると、電極棒Dが回転しているため、連続して溶接されず、電極棒Dが一回転して、溶接された部分が熱い間に再度溶接され、これが繰り返されて、微小な溶接部が積もっていく状態となる。よって、面状の広い範囲に肉盛りすると平面が粗くなる。また、逆に、補修部が鋭角的に尖った先端位置の場合、電極棒Dの回転により先端鋭角部より電極棒が逃げてしまい、精度の高い溶接補修ができなくなる問題がある。かつ、電極棒Dを回転チャック2で把持する形式としているため、汎用の電極棒が使用できず専用の電極棒を必要とし、共材と呼ばれる電極棒と母材の材質を同一することも不可能となる。
【0010】
また、上記溶接では、パルス電圧により断続的な溶接を行っているため、肉盛りを厚くする場合には何度も同じ箇所を溶接する必要があるので時間がかかり、厚く肉盛りする場合には不向きである。
【0011】
また、通常のアーク溶接では、電極先端と溶接部との間隔を2mm程度に保持しなけれらならないが、非熟練者は容易に行うことができない問題があり、この問題は前記装置では解決されていない。また、溶接作業開始時には、電極先端を一旦補修部に接触させる必要があり、接触直後に溶接部から後退させて非接触として上記2mm程度の間隔をあける必要があるが、この後退させるタイミングおよび距離も熟練しなければ容易に習得できず、上記装置ではこの問題も解決されていない。
【0012】
本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、熟練を要することなく、容易に高精度の溶接が行えるようにすることを課題としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、金属材に溶接棒兼電極の先端を直接接触させて通電し、上記溶接棒兼電極の先端と上記金属材との接触面に発生する抵抗熱で上記溶接棒兼電極先端を溶解させ、肉盛りを抵抗溶接で行うことを特徴とする金属材の溶接方法を提供している。
【0014】
上記構成とすると、溶接棒として兼用される電極をワークに接触させて抵抗熱で溶融させているので、作業者はアーク溶接のようにワークとの距離を気にすることなく、仕上がりに重要な溶接具合のみに集中して作業が行え、溶接作業性の向上を図ることができると共に、アークが発生せず保護面も不要とできる。
【0015】
上記溶接棒兼電極への通電を断続的に行うパルス通電とすると共に、1パルス当たりの通電時間およびパルス間隔を制御している。
【0016】
このように、肉盛溶接を行う通電が間欠的に行われていることにより、熱が上昇し過ぎず最適化され上記ワイヤーの先端の溶融箇所のみが溶融される。これにより加熱し過ぎによる通電阻害も防止される。
また、上記各通電時における電流量を制御することによっても熱の最適なコントロールを行うことができる。
【0017】
具体的には、上記通電の電流値は、30〜1500アンペアとし、上記通電の1パルスあたりの通電時間は、0.00001〜5.0秒とし、上記パルス間の通電休止時間は、0.00001〜0.5秒としている。
なお、印加される電圧値は1〜10Vとすると好適である。
【0018】
溶接開始時には、上記通電の1パルスあたり通電時間を微小時間として時間経過と共に徐々に1パルスあたりの通電時間を増加させ、ある一定時間が過ぎると1パルスあたりの通電時間を一定にしている。
【0019】
このように、1パルスあたりの通電時間をいきなり一定の時間で流さずに、初めのうちは上記一定の通電時間よりも微小な通電時間として徐々に1パルスあたりの通電時間を長くして最終的に一定時間にすることで、溶接開始時に、ワイヤーがワークの接触面になじむ前に集中した電流がワイヤーを弾き飛ばしてワークにダメージを与えるのを防止し、ワイヤーとワークとの接触面をなじませて安定した溶接を行うことができる。
なお、溶接開始時から1パルスあたりの通電時間が一定になるまでの助走通電期間で、1パルスあたりの通電時間を比例的に増大させていくだけでなく、自動的に電流を感知して、時折、長い通電時間のパルスや短い時間のパルスを介在させても好適である。
【0020】
上記溶接棒兼電極への通電は、電源となる交流をそのまま利用している。
このように、上記電源としての交流をコンデンサーを介さずにそのまま溶接棒兼電極へ通電すると構造はシンプルでコスト面でも良好となる。この場合、交流電流のパルス制御はコンピュータによる位相制御方式で行っている。
あるいは、上記電源としての交流を直流に変換後にインバータで高周波交流にに増幅して、1パルスあたりの通電時間をさらに極小として、パルス間の時間間隔も短くすれば、溶接面の加熱しすぎを防止しながら、精度良いきれいな溶接面を得ることができる。なお、交流周波数の上限は100kHz、下限は20Hzとしている。
また、コンデンサーを介在させて使用してもよく、その場合には、上記のように通電が断続的に行われているので、コンデンサーに蓄えられた電気の省エネ化を図ることができると共に、電流の休止時間を溶接棒兼電極の送り時間とコンデンサーへの充電時間とに当てることができる。
【0021】
上記溶接棒兼電極はワイヤー形状として連続的に上記金属材に供給し、この供給速度を所要の一定速度あるいは速度調節可能としている。
このように、溶接棒兼電極をワイヤー形状とすることで、溶接棒兼電極の送給が行い易くなり操作性も向上する。
【0022】
上記溶接棒兼電極の先端と金属材との接触面をシールドガスで囲繞して、抵抗溶接箇所の酸化を防止している。
なお、上記シールドガスとしては、アルゴンガス、ヘリウムガス、炭酸ガス、窒素ガス、これらガスの混合ガス、あるいはアルゴンと酸素の混合ガス等の不活性ガスを用いている。
【0023】
このように各種の不活性からなるシールドガスを用いることで、ワイヤーやワークの材質等により溶接条件が異なっても、溶接部を確実に包被して外の環境と遮断し、溶接部の酸化、窒化を防いで補修面の仕上がりを良好にすることができる。
【0024】
また、本発明は、金属材に抵抗熱溶接で肉盛り溶接される溶接棒兼電極と、該溶接棒兼電極を保持して上記金属材へ連続的に供給する手段と、該溶接棒兼電極を電源に接続する通電手段と、通電時間および通電量を制御する通電制御手段を備えていることを特徴とする金属材の溶接装置を提供している。
【0025】
上記溶接棒兼電極の断面形状は、金属材と対応する円形、楕円形、長円形、偏平形、瓢箪形、三角形、凹形、U形あるいはV形等の形状とし、金属材に上記溶接棒兼電極を密着できる構成としている。
【0026】
このように、ワイヤーの断面形状を多種類に用意することで、通常は、断面円形や楕円形状等の電極ワイヤーを使用する一方、溶接箇所が凸部や尖った角などの場合は、溶接棒の断面の形状を瓢箪型や凹型やU型等としてその窪みを当てがって使用し、逆に、溶接箇所が窪んだ凹部やL部などの場合には、溶接棒の断面を三角形状やV字形状等としてその尖り部分を当てがって使用して溶接精度を向上させることができる。
【0027】
上記溶接棒兼電極はワイヤーからなり、
上記溶接棒兼電極を保持して上記金属材へ連続的に供給する手段は、送給用モータと、該モータで駆動されるワイヤー送給ローラまたはワイヤー送給ギアローラとを備え、
上記溶接棒兼電極を電源に接続する通電手段として、上記ワイヤー送給ローラまたはワイヤー送給ギアローラにより送給されるワイヤーと接触する位置に配置される電極ノズルを備え、該電極ノズルに設けられた貫通穴に上記ワイヤーを摺接させて通して上記金属材へと前進させると共に上記ワイヤーに通電する構成としている。
【0028】
上記構成とすると、上記モータで駆動されるワイヤー送給ローラまたはワイヤー送給ギアローラにより溶接棒兼電極であるワイヤーを、補修箇所へと安定して送給することができる。しかも、電極ノズルの貫通穴にワイヤーを摺接させることで通電を図っているので、移動するワイヤーへの通電も簡単に行うことができる。
【0029】
また、上記ワイヤー送給ローラは一対のギアローラからなり、各ギアローラを噛み合わせた境界面の一部に上記ワイヤーが圧接状態で挿通されるワイヤー挿通溝を設け、上記各ギアローラが噛み合った状態で回転することにより、ワイヤーを送給していると好適である。そうすると、ギアローラ同士が多少擦り減った場合でも、ギヤローラ同士の噛み合いは保たれるので、ギアローラ同士は互いに空回りすることなく、ワイヤーを圧接して送給することができる。
なお、ワイヤーを送給するための別の駆動方式として、ソレノイドによりワイヤー送出部を往復運動させる構造を利用してもよく、この場合は、ワイヤー送出部がワイヤー送出方向へ運動する際にはワイヤーを保持して送出させ、ワイヤー送出方向と逆方向に運動する際には、ワイヤーの保持を開放しワイヤーが戻らないようにする構成とすればよい。また、上記ソレノイドによる往復運動の代わりに、モータ駆動するカムによる往復運動を利用してもよい。
【0030】
上記溶接棒兼電極と上記金属材との接触部分にアルゴンガス、ヘリウムガス、炭酸ガス、窒素ガス、これらガスの混合ガス、あるいはアルゴンと酸素の混合ガス等の不活性ガスをシールドガスとして供給している。
具体的には、上記電極ノズルの外周にシールドガス流路をあけて囲繞させたガスカバーを設けて、該シールドガス流路に上記シールドガスを供給する手段や、ノズルにより上記溶接棒兼電極と上記金属材との接触部分にシールドガスをスポットで噴出させる手段等が考えられる。
特に、上記ガスカバーで上記電極ノズルの外周を包囲する手段では、コーナーを溶接する場合等にガスカバーが邪魔になることが想定されるが、上記ノズルでシールドガスを噴出させる手段の場合は、ガスカバーが不要であるので、好適である。
【0031】
上記ワイヤー送給用モータ、ワイヤー送給ローラまたはワイヤー送給ギアローラ、電極ノズル、ガス用カバーを装備したハンドタイプのホルダーを設け、電源手段を備えている本体と上記ホルダーとを着脱自在に電気接続させる構成としている。
上記ホルダー内にコンデンサおよびサブ通電制御手段を搭載し、該コンデンサから上記ワイヤー送給用モータおよび電極ノズルへ電源を供給していると共に、上記サブ通電制御手段で通電制御を行っている。
【0032】
上記構成とすると、ハンドタイプのホルダーを本体に取り付けている間に、電源手段からホルダー側のコンデンサに充電を行い、作業時にはホルダーを本体から取り外してワイヤレスとして、サブ通電制御手段に従って溶接をおこなうことができ、作業性が飛躍的に向上する。
【0033】
上記通電制御手段では、上記溶接棒兼電極へパルス通電される1パルス当たりの通電時間、パルス間隔、通電量を制御して、上記溶接棒兼電極を上記金属材に接触させた溶接開始時には上記パルスの通電時間を微小として徐々に1パルス当たりの通電時間を増やして通電を行う設定とし、かつ、上記ワイヤー送給用モータへの通電制御およびモータ回転速度制御を行う構成としている。
【0034】
上記通電制御手段は、電源手段と上記通電手段との間に介在させて、コンピュータと接続している。
コンピュータ接続することで、通電制御手段の制御の設定をコンピュータで行うこととすれば、例えば、グラフィカルユーザインターフェースを用いて簡単な設定操作を行うことができる。
【0035】
上記溶接棒兼電極は、上記金属材と共材あるいは鉄、鉄鋼、ステンレス、ベリリウム、銅合金、アルミニウム合金、亜鉛合金、鋳造品、ニッケル、ニッケル合金からなり、その直径を0.2mm〜5mmとしている一方、該溶接棒兼電極により肉盛り溶接される上記金属材は樹脂成形金型、ゴム成形金型、ガラス金型、ダイキャスト金型、プレス金型、金属ローラからなる。
【0036】
ワーク(被補修金属材)の材料と同質の共材をワイヤーに使用すると、溶接補修された箇所と他の箇所が金属材料的に相異しないため、補修ワークに後加工等を行っても補修箇所の剥がれ等の不具合も防げる。また、溶接棒兼電極は種々の材質を使用可能なので、補修できるワークも各種金型に対応でき、金型以外にも各種工具や歯車等にも適用できる。
【0037】
上記溶接作業の終了時に、上記ワイヤーを送出すると共に一定時間の電流を通電して上記ワイヤーを溶断し易すいよう制御している。
【0038】
いきなり通電をやめて溶接作業を終えると、ワイヤーがワークに溶着してしまったままとなり、無理に剥がすと補修面を傷める恐れがあるが、上記のように、ワイヤーを送出して小電流を流すと、ワークの補修箇所と上記ワイヤーとの溶断分離を補修面を傷めることなく簡単に行うことができる。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態の補修用溶接装置10であり、樹脂成形金型、ゴム成型金型、ガラス金型、ダイキャスト金型、プレス金型等の各種金型、歯車や金属ローラ等の各種機械部品、あるいは、刃物等における摩耗や欠損等を溶接補修する際に用いるものである。上記補修用溶接装置10は制御手段等を内蔵する本体11と、溶接棒兼電極となるワイヤーDで溶接を行うガン型ハンドタイプのホルダー12と、ガスボンベ25とを備え、ガスボンベ25からシールドガスをチューブ28、本体11、チューブ22を介してホルダー12へ送給するようにしている。
【0040】
図2(A)(B)に示すホルダー12は、ハウジング12aの内部にモータ13及び一対のワイヤー送給用ローラ14a、14bを内蔵すると共に、溶接側となる先端部12bには電極ノズル16と該電極ノズル16を被うガス用カバー17を取り付けている。また、後端部12cには溶接棒と電極とを兼用した断面円形状のワイヤーDを保持してガイドするガイドホルダー19を取り付けている。
なお、ハウジング12aの略中央下部からは作業者の把持部12dを下方に突出させている。
【0041】
上記ローラ14a、14bはモータ駆動ローラ14aと従動ローラ14bからなり、従動ローラ14bをバネ(図示せず)で付勢することにより、ワイヤーDに当接させている。即ち、ローラ14aの回転軸14dはカップリング15で下部に位置するモータ13のモータ軸13aと連結され、モータ13の駆動でローラ14aが回転し、ワイヤーDを介して他方のローラ14bも追従回転させている。
なお、ワイヤーの送りに大きなトルクを要する場合等は、大型のモータをローラ14a、14bの上部に位置させてローラ14aを駆動するようにしてもよく、また、対向するローラの両方に夫々モータを連結して、両方のローラを駆動するようにしてもよい。さらに大きなトルクが必要であれば、上記片方駆動あるいは両方駆動の一対のローラをハウジング内に複数列設けるようにしてもよい。
【0042】
さらに、上記ローラ14a、14bの設置位置は、ローラ間の隙間14cの中心が後述する電極ノズル16の中心に対して、左右あるいは上下に、少しオフセットする位置に設けて、ワイヤーDの送り方向を電極ノズル16の軸線と若干偏心させてワイヤーDが電極ノズル16の貫通穴周面と確実に当接するようにしている。
【0043】
また、ローラの変形例として、図4(A)(B)に示すように、ワイヤー送給ローラ14a、14bの代わりに、一対のギアローラ14a’、14b’としてよい。
各ギアローラ14a’、14b’は、糸巻き形状で、上下の鍔部に凹凸部14a−1’、14b−1’を設けると共に、中央の窪み部14a−2’、14b−2’で形成される空間をワイヤーDが圧接される挿通路としている。各ギアローラ14a’、14b’が噛み合った状態で回転することにより、ワイヤーDを送給している。そうすると、ギアローラ14a’、14b’の凹凸部14a−1’、14b−1’同士が多少擦り減った場合でも、ギヤローラ14a’、14b’同士の噛み合いは保たれるので空回りすることなく、ワイヤーDを圧接して送給することができる。
【0044】
上記把持部12dに内蔵されるローラ駆動用のモータ13は直流モータであり、本体11と後述するモータ用リード線24を介して接続し、供給される直流電流方向により時計方向あるいは反時計方向に正逆回転可能にすると共に、電圧値を変化させることで回転速度も可変するようにしている。具体的には、図2(A)中の矢印方向にモータ13を回転するとワイヤーDが前進し、図中の矢印方向と逆方向に回転させると後退し、また、回転速度の可変でワイヤーDの前進あるいは後退の送り速度が変化する。
【0045】
電極ノズル16は導電性の材料で形成し、図2(C)に示すように、中心にワイヤーの貫通穴16aを設け、基部側にフランジ部16b、先端側には円錐形状のノズル部16cを設けている。なお、ノズル部16cの形状は円錐形状に限定されず、円筒形状であってもよい。フランジ部16bの取付側面16dの中央には漏斗部16hを凹設してワイヤーDを貫通穴16aに案内するようにしている。上記漏斗部16hは絶縁材でコーテイングしている。また、フランジ部16bの側面の一部にはガス継手接続部16eを設けると共に、該管継手接続部16eからノズル部16cの突出面16f側に連通するガス穴16gを設けている。
【0046】
管継手接続部16eに導電性の管継手26を接続し、該管継手26にチューブ22を接続している。このチューブ22の内部にリード線23を通し、該リード線23を管継手26に接続している。よって、本体11より供給される電力は、リード線23から管継手26を介して導電体である電極ノズル16へ通電される。電極ノズル16へ送られた電源は、貫通穴16aを挿通するワイヤーDが貫通穴16aの内面と接触してワイヤーDへの通電がなされる。なお、上記電極ノズル16は、貫通穴16aの内径が使用するワイヤーDの外径に適応した寸法を有するものを各種揃えており、使用するワイヤーDの径に合わせて適宜付け替えるようにしている。
【0047】
また、上記電極ノズル16のノズル部16cには、フランジ部16bから中央部を被うようにノズルカバー18を取り付けている。このノズルカバー18は、段付きの略円筒形状で、外周壁に90°間隔で軸線方向に2列にわたり計8個のガス噴出口18aを設けている。このようにガス噴出口18aを設けることで、図中の矢印方向で示すように、電極ノズル16のガス穴16gより放出されるシールドガスが一旦、ノズルカバー18の内部18bに充填してから、四方のガス噴出口18aより均等に放出されるようにしている。
【0048】
上記ノズルカバー18の先端面18c及び、ノズルカバー18より突出する電極ノズル16のノズル部16cの外周面および/または内周面には、溶接作業中のアーク発生を防止するため、セラミック等の絶縁体Zで被覆している。
【0049】
なお、ワイヤーへの電力の供給は上述した電極ノズル16とワイヤーDとの接触ではなく、給電用ブラシを用いて行うようにしてもよい。例えば、電極ノズル16と上記ローラ14a、14bとの間でワイヤーの送給路に、給電用ブラシを設けてワイヤーと接触させて給電させてもよい。このように給電用ブラシを設けた場合は、電極用ノズル16及びノズルカバー18が絶縁体で形成してもよい。
【0050】
また、ガス用カバー17は円筒形状の絶縁体で形成されており、上記電極ノズル16の先端を少し露出した状態で、電極ノズル16およびノズルカバー18を被うようにホルダー12の前部12bに螺合あるいは嵌合により取り付けており、溶接中、ワイヤーDによる溶接箇所をノズルカバー18のガス噴出口18aより放出されるシールドガスで被うようにして、最適な溶接環境を得るようにしている。
【0051】
一方、ホルダー12の後端部12cに取り付けるガイドホルダー19は、ワイヤーDを保護及び保持するのに充分な剛性を有する絶縁材で長尺筒状に形成しており、長さは、種々のワイヤーあるいは電極棒の規格長さに対応した寸法としている。このガイドホルダー19の前端部19aはホルダー12の内部の上記ローラ14a、14b間の隙間14cの直前部に位置させて、後端部19bより挿入するワイヤーDを確実に隙間14cへ送るようにしている。
【0052】
上記ホルダー12と本体11とを接続するチューブ22は絶縁材で形成しており、図4(A)(B)に示すように、通電用のリード線23及びモータ用リード線24を内部に通し、チューブ内面22aと上記リード線23、24との隙間22bをシールドガスの流路に利用している。上記チューブ22のホルダー12との接続側は、ホルダー12の内部でモータ用リード線24のみを分岐させてモータ13と接続し、チューブ22と通電用のリード線23は、上述したように電極ノズル16と接続している。なお、給電用ブラシを使用する場合であれば、アーク用リード線23は給電用ブラシと接続している。
【0053】
また、シールドガスの溶接面への供給手段の変形例として、図5に示す構造としても構わない。詳しくは、ノズルカバー18を廃止して、所要の屈曲形状に形成されたガス流管26’の後端26b’をチューブ22に接続する一方、先端26a’を電極ノズル16のノズル部16cの先端に向けて配置して、シールドガスが溶接面に噴射される構成としている。こうすると、コーナー部分の溶接作業を行う場合に、上述のノズルカバー18が邪魔になることもないので好適である。
【0054】
本体11は、図1に示すようにボックス形状で、メインスイッチ30a、レベルメータ30jを設けていると共に、フローメータ31を取り付けてシールドガスの流量を確認できるようにしている。
【0055】
本体11の内部は、図6に示すように、交流外部電源より給電する電源部(電源手段)31にモータ電源部32a、制御電源部32b、グランド線29と接続している溶接電源部32cを夫々接続して、夫々電源部より所要電力を出力するようにしている。なお、電源部31は交流電源を各電源部32a、32b、32cに振り分ける機能を有しているだけであるが、電解コンデンサを備えても構わない。また、電源部31より電力を供給される装置制御部33aは、モータ制御部33b及び通電制御部(通電制御手段)33cと各種信号の送受信を行うと共に、本体11のフットスイッチ20のオン信号等を入力し、レベルメータ30jに溶接電源の出力状況等を出力するようにしている。さらに、装置制御部33aはシールドガスの放出を行う電磁弁35の開閉信号も出力するようにしている。
また、電磁弁35の下流のガスチューブ22には圧力調節のためのレギュレータ36が備えられている。
【0056】
なお、本体11は、パーソナルコンピュータ等を接続することで各種制御をコンピュータ上で行うようにすれば、グラフィカルユーザインターフェースにより設定作業が簡単になり操作性が向上する。また、操作性や作業性等を高めるために、操作手順等の音声ガイダンスを装置制御部33aより出力するようにしてもよい。また、フットスイッチ20を設ける代わりに、ホルダー12の把持部等に手元スイッチを設けて本体11に接続してもよい。
【0057】
溶接用電力とモータ電力も溶接電源部32c及びモータ電源部32aより出力されている。
溶接電源部32cからの通電用のリード線23へ電力の出力は、電源部31の電源を溶接電源部32cで変調してPWM(Pulse Width Modulation・パルス幅変調)制御されるパルス幅で出力するようにしている。
モータ制御部33bは、モータ用リード線24へ電流を出力するモータ電源部32aの出力状況をフィードバック制御しており、設定された内容に伴い装置制御部33からホルダー12のモータ13の駆動に関する各種信号が送られる。モータ制御部33bは、通常は各種設定状況に合わせてモータ13を回転させるようにモータ電力を出力している。
【0058】
次に、図8のタイミングチャートで溶接装置10による溶接作業について説明する。
メインスイッチ30aをオンにしてから、フットスイッチ20をオンすると、電磁弁35の開信号が装置制御部33aより出力されて電磁弁35が開き、ガスボンベ25よりシールドガスがチューブ22へ導出されるようにしている。
そして、その1〜2秒(※1)後に、ワイヤーDが電極ノズル16の先端より所要の速度で送出され、ワイヤーD送出開始から0.1〜0.5秒(※2)後に、交流電流の通電がパルス状に行われる。この際、溶接開始から後述するメイン通電期間(※4)になるまでの助走通電期間(※3)には1パルスあたりの通電時間を0.00001〜0.005秒の微小時間として、時間経過と共に徐々に1パルスあたりの通電時間を増加させている。なお、パルス間の通電休止時間は0.001〜0.02秒としている。
【0059】
この助走通電期間(※3)の通電により、ワイヤーDとワークWとの接触面をなじませて、後述する1パルスあたりの通電時間が一定となるメイン通電期間(※4)に安定した溶接を行うことができるようにしている。
また、通電が連続的に通電するのではなく、パルス状に断続的に通電するので、電気の省エネ化を図ることができる。
【0060】
次いで、1パルスあたりの通電時間(※4−1)が0.00001〜5.0秒の間の一定値で、パルス間の休止時間(※4−2)が0.00001〜0.5秒の間の一定値としているメイン通電期間(※4)でワークWへのワイヤーDの溶着が行われる。なお、通電の電流値は30〜1500アンペアの範囲であり、本実施形態では400〜500アンペアとしており、電圧値は1〜10Vとしている。
このように、上記メイン通電期間(※4)がフットスイッチ20がオンされている間繰り返される。なお、図8中の点線は交流波形を表したもので、ワイヤーDへの通電は、コンピュータによる位相制御方式でパルス制御して供給している。
【0061】
フットスイッチ20がオフされると、通電のオフの後、ワイヤーの溶着防止のためにワイヤーDが0.1〜1.0秒(※5)送出されると共に、通電終了ブザーが1〜2秒ほど鳴り、その後、ワイヤーDを溶断し易いように、溶断用電流(※6)が0.01〜0.5秒通電される。
最後に、上記溶断用電流(※6)のオフ後も、シールドガスがワーク表面の黒焼け等の防止のため、1〜3秒間程アフターブローしてから電磁弁35を閉じてシールドガスの吹出停止を遅らせるようにしている。
【0062】
次に、具体的な溶接手順について説明する。
上記補修用溶接装置10により補修溶接を行うには、まず、補修用ワーク及びワイヤーDの材質や溶接条件に適したシールドガスを選定する。使用可能なシールドガスとしては、アルゴンガス、ヘリウムガス、炭酸ガス、窒素ガス、これらのガスを組み合わせた混合ガス(アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス、アルゴンガスとヘリウムガスの混合ガス)あるいはアルゴンと酸素の混合ガス等があり、これらの中から適宜なガスを充填したガスボンベ25をチューブ28を介して本体11に接続している。また、ホルダー12へ出力するガス流量は本体11の流量調整弁32でフローメータ31を確認しながらを調整できるようにしている。
【0063】
また、溶接に使用するワイヤーの材質を選定する。使用可能な材質は、補修用のワークと共材のものが使用可能であり、鉄、鉄鋼、ステンレス、ベリリウム、銅合金、アルミニウム合金、亜鉛合金、鋳造品、ニッケル、ニッケル合金等の汎用のものも好適に用いられる。ワイヤーDの形状は、直径を0.2mm〜5mmが適用可能であり、本実施形態で0.6〜0.8mmのものを使用している。ホルダー12の電極ノズル16は上記外径に適用するものにして、選定したワイヤーDをガイドホルダー19の後端19dより挿入して電極ノズル16の先端より突出するようにしている。なお、ワイヤーDは、上記した汎用なものだけでなく、種々材質を変更して最適な溶接条件を得る専用のワイヤーを使用するようにしてもよい。
【0064】
さらに、補修の対象となる精密部品や建築用材料や金型等の摩耗や欠損等を有するワークWにグランド線29を接続する。補修可能なものは、樹脂成形、ゴム成型等の各種金型、歯車や金属ローラ等の各種金属製の機械部品および刃物等である。
【0065】
上記した準備作業の完了後、本体11のメインスイッチ30aをオンしてから、各種スイッチ(あるいは接続されたパーソナルコンピュータ)でワーク等の材質を考慮して溶接条件を設定する。
図7(A)に示すように、作業者は、ホルダー12を持って、電極ノズル16に取り付けられたノズルカバー18の先端より突出するワイヤーDをワークWの補修を行う欠損部Waに押し付けた状態でフットスイッチ20をオンすると、上述した図8のタイムチャートに従って溶接が始まる。
【0066】
先ず、助走通電期間(※3)となる1パルスあたりの通電時間を微小にして通電が行われ、ワイヤーDをワークWになじませた後、メイン通電期間(※4)でワイヤーDに1パルスあたりの通電時間(※4−1)が一定となる通電が為されると、図7(B)に示すように、ワイヤーDとワークWを同時に溶融させて欠損部Waを埋める肉盛部Wbが形成される。
この際、ワイヤー送給ローラ14a、14bよりノズルカバー18の先端よりワイヤーDが送出されることでワイヤーDがワークWに押し付けられて接触安定するので、作業者は、補修箇所(欠損部Wa)に沿ってホルダー12を動かすことにだけ集中すればよく作業性が飛躍的に向上し、図7(C)に示すように簡単に補修溶接を行うことができる。
【0067】
最後に、フットスイッチ20をオフにすることで、上述した通電のオフ後のワイヤーD送出(※5)と溶断用通電(※6)により、ワイヤーDを溶断し易すいようにし、ホルダー12を持ち上げてワイヤーDと肉盛部Wbとを容易に溶断している。
【0068】
なお、図7(A)〜(D)の作業中は、ワイヤーDの先端とワークWとの接触面を不活性からなるシールドガスGで囲繞することで、ワイヤーDやワークWの材質等により溶接条件が異なっても、溶接部を確実に包被して外の環境と遮断し、溶接部の酸化、窒化を防いで補修面の仕上がりを良好にすることができる。
【0069】
図9はワイヤーの第1変形例を示す。
第1実施形態のワイヤーDは断面円形状としているが、本変形例では、長手方向の中央に狭幅となる窪部40aを設けた断面瓢箪形状の電極ワイヤー40としている。
このように、溶接棒となるワイヤー40を断面瓢箪形状のものを使用することで、溶接箇所が尖った箇所である場合に、該尖り部がワイヤー40の窪部40aに嵌った状態で安定するので、ワイヤー40を尖ったワークに安定接触でき作業性が向上すると共に、溶接精度も向上させることができる。
【0070】
図10はワイヤーの第2変形例を示す。
本変形例のワイヤー50は、断面長円形状とすると共に、側面に滑り止め用の粗面部50aを設けている。
こうすると、溶接棒となるワイヤー50を溶接箇所に当接させて溶接作業を行う際に、粗面部50aによりワイヤー50が溶接箇所に対して滑りにくくなり、作業者がワイヤー50を狙った箇所に当て易くなる利点がある。
【0071】
図11はノズルカバーの第1変形例を示す。
本変形例のノズルカバー18’は、先端側に傾斜面18h’を設けて該傾斜面の貫通穴よりワイヤーDが送出される構成としており、先端尖部18i’をワークWに当接させた状態で、傾斜面18h’よりワイヤーDが突出した状態を維持することができる。よって、作業者は先端尖部18i’を当てたままホルダー12を移動させて溶接作業を行うことができ、安定性が非常に良好となる。
なお、ノズルカバー18’の上記形状変更に伴なって、その内部の電極ノズルも上記形状としていることは言うまでもない。
【0072】
図12はノズルカバーの第2変形例を示す。
本変形例のノズルカバー18”は断面凹形状としており、先端よりワイヤーDを送出している。ワイヤーDが矢印方向に負荷されるように溶接することで、切欠部18j”から出てしまうことがない。
【0073】
図13は第2実施形態を示す。
本実施形態は、ハンドタイプのホルダー12’を本体11’に着脱自在に電気接続させてワイヤレスとしている。
【0074】
ホルダー12’にコンデンサ62およびサブ通電制御手段61を搭載しており、本体11’には内部の電源部31と接続された充電スタンド60にホルダー12を設置した状態でホルダー12’内のコンデンサ62に充電し、作業時にはホルダー12’を充電スタンド60から取り外して使用する。
そして、コンデンサ62からワイヤー送給用モータ13および電極ノズル16へ電源を供給していると共に、サブ通電制御手段61で通電制御を行っている。
なお、他の詳細な構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
【0075】
上記構成とすると、ハンドタイプのホルダー12’を本体11’の充電スタンド60に取り付けている間に、ホルダー12’側のコンデンサ62に充電を行い、作業時にはホルダー12’を本体から切り離してワイヤレスとして、サブ通電制御手段61に従って溶接を行うことができ、作業性が飛躍的に向上する。
【0076】
【発明の効果】
上記した説明より明らかなように、本発明によれば、溶接棒兼電極とするワイヤーをワークに接触させて抵抗熱で溶融させているので、作業者は溶接棒兼電極とワーク間との距離を空ける必要もなく、溶接具合のみに集中して作業が行え、溶接作業性を向上できると共に、アークが発生せず保護面も不要とできる。そして、ホルダーを持っているだけでワイヤーの送出によりホルダーが安定されるので、作業者は補修箇所に沿ってホルダーを動かすことにだけ集中すればよく作業性はさらに飛躍的に向上する。
また、上記ワイヤーへの通電を、パルス通電により間欠的に行っているので、熱が最適化されて酸化やヒケ・歪みのない高精度な溶接を行うことができる。
さらに、溶接開始時の1パルスあたりの通電時間は微小として時間経過と共に徐々に1パルスあたりの通電時間を増加させ、ある一定時間が過ぎたところで1パルスあたりの通電時間を一定にして行うことで、ワイヤーを弾き飛ばしてワークにダメージを与えるのを防止し、ワイヤーとワークとの接触面をなじませて安定した溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の補修用溶接装置の全体斜視図である。
【図2】(A)はホルダーの要部断面平面図、(B)は正面図、(C)は電極ノズル部の拡大断面図である。
【図3】(A)はワイヤーの送給機構の変形例を示す要部平面図、(B)は要部正面図である。
【図4】ガスチューブであり、(A)は軸直角方向の断面図、(B)は軸方向の断面図である。
【図5】シールドガスの供給手段の変形例を示す要部拡大図である。
【図6】本体の内部構造および接続状況を示す概略図である。
【図7】(A)〜(D)は溶接状況を示す概略図である。
【図8】タイミングチャートを示す図面である。
【図9】ワイヤーの第1変形例を示す斜視図である。
【図10】ワイヤーの第2変形例を示す斜視図である。
【図11】電極ワイヤーの第1変形例を示す図面である。
【図12】電極ワイヤーの第2変形例を示す図面である。
【図13】第2実施形態を示す概略図である。
【図14】従来例を示す図面である。
【符号の簡単な説明】
10 補修用溶接装置
11 本体
12 ホルダー 14a、14b ワイヤー送給ローラ
16 電極ノズル
17 ガス用カバー
18 ノズルカバー
20 フットスイッチ
22 ガスチューブ
25 ガスボンベ
29 グランド線
D ワイヤー(溶接棒兼電極)
W ワーク(金属材)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for welding a metal material, and more particularly, to a method and an apparatus used for general welding of precision parts and building materials, and particularly to a resin molding die and a press die. The present invention relates to a method and an apparatus for overlay-welding and repairing parts such as wear and defects in various metal molds and various metal tools.
[0002]
[Prior art]
In manufacturing sectors such as the shipbuilding industry, the automobile industry, and the home appliance industry, welding technology has advanced, and robotic unmanning and precision welding have been developed.
However, ultra-precision welding technology capable of repairing and processing precision molds is lagging behind.Therefore, if the mold is damaged, the mold must be newly started without repair. did not become.
[0003]
Therefore, in recent years, a resistance heat welding machine for repair has begun to be developed in the mold industry.For example, a paste-like welding agent is applied to a repair portion, a tungsten alloy electrode is pressed, and electricity is applied. There has been provided a repair welding machine that repairs a repaired portion by melting a welding agent, and a repair welding machine that uses powder or thin foil made of iron or an iron alloy instead of a paste-like welding agent.
These resistance heat welding machines generate almost no ultraviolet light compared to welding machines that generate arcs, so they can be welded with the naked eye, and can easily control heat, and can be used at the welding points of molds. Since the welding operation can be performed by contacting the electrodes, there is an advantage that skill is not required.
[0004]
However, the paste-type welding agent has a disadvantage that the fine powder of iron powder scatters as a spark and the paste dries due to heat.When using the iron powder welding agent, the spark is more than the paste-like welding agent. There is a defect that the iron powder splatters and spills from the repaired portion and the iron powder is oxidized, and the method of attaching the iron foil to the repaired portion has a disadvantage that it is easily peeled off.
[0005]
On the other hand, a welding machine that generates an arc to melt both a welding portion and a welding rod to perform welding has been used for a long time in the construction industry, shipbuilding industry, and the like.
In arc welding, for example, a tungsten electrode is attached to a torch, and an arc is generated by opening the electrode and the welding point by about 2 mm in a state where the welding point is shielded with an inert gas such as argon gas. There is a so-called argon welding method in which a welding rod is inserted to melt the welding rod.
[0006]
This argon welding is relatively accurate and can be used for repairing molds. However, the welding machine that generates an arc generates terrible light (ultraviolet light), so it is impossible to work with the naked eye. It is. Also, if the distance between the electrode and the welded portion is smaller than 2 mm, the welded portion is melted more than necessary, and if the electrode comes into contact with the welded portion, the welded portion is depressed or destroyed. While checking through the deflection glass on the protective surface, the electrode and the welding point must be moved while maintaining a distance of 2 mm, and the welding rod must be fed into the arc with one hand, requiring a high degree of skill and intuition. Become.
Further, in a shape having many irregularities such as a mold, it is extremely difficult to maintain a distance of 2 mm while moving along the irregularities without a torch having electrodes attached thereto.
[0007]
In addition, there is also a welding method by brazing, but the use of non-ferrous metal silver wax as a welding agent causes a sense of incongruity with a different hardness and color from the welding point, and also preheating the welding point or the entire mold Therefore, it is not suitable for repairing a precision mold.
[0008]
Further, conventionally, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-269936, a mold repairing apparatus using a consumable electrode type arc welding as shown in FIG. 13 has been proposed. The mold repair apparatus 1 applies a pulse voltage to the electrode rod D gripped by the rotary chuck 2, rotates the electrode rod D, and ejects the inert gas G from the nozzle 3 to perform welding at the repair location. Has been.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The welding method shown in FIG. 13 has an advantage that, unlike the argon gas welding described above, there is an advantage that it is not necessary to carry a work of sending a welding rod separately from the welding torch between the electrode and the repair part, but the welding rod is used. The rotation of the electrode rod D causes various problems.
That is, looking at the same point of the repaired part, since the electrode rod D is rotating, it is not continuously welded, the electrode rod D rotates once, and the welded portion is welded again while hot, and this is Repeatedly, a state in which minute welds are accumulated. Therefore, when the surface is broadened over a wide area, the plane becomes rough. Conversely, when the repaired portion is at a sharply pointed tip position, the rotation of the electrode rod D causes the electrode rod to escape from the sharply sharpened tip portion, so that there is a problem that accurate welding repair cannot be performed. In addition, since the electrode rod D is held by the rotary chuck 2, a general-purpose electrode rod cannot be used and a dedicated electrode rod is required, and it is not necessary to use the same material as the electrode rod called the common material. It becomes possible.
[0010]
In addition, in the above-mentioned welding, since intermittent welding is performed by a pulse voltage, it is necessary to weld the same portion many times when thickening is made, so it takes time, and when thickly building up, Not suitable.
[0011]
Further, in normal arc welding, the gap between the electrode tip and the welded portion must be maintained at about 2 mm, but there is a problem that an unskilled person cannot easily perform the welding, and this problem has been solved by the above-described apparatus. Absent. Further, at the start of welding work, it is necessary to once contact the electrode tip with the repaired part, and it is necessary to withdraw from the welded part immediately after contact and leave the above-mentioned about 2 mm gap as non-contact. However, it cannot be easily learned without skill, and the above-mentioned apparatus does not solve this problem.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to enable high-precision welding to be easily performed without skill.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a method in which the tip of a welding rod / electrode is brought into direct contact with a metal material and energized, and the resistance heat generated on a contact surface between the tip of the welding rod / electrode and the metal material. A method for welding a metal material is provided, wherein the tip of the welding rod / electrode is melted, and the buildup is performed by resistance welding.
[0014]
With the above configuration, the electrode, which is also used as a welding rod, is brought into contact with the work and melted by resistance heat, so that the worker does not care about the distance to the work as in arc welding and is important for the finish. The work can be performed intensively only on the degree of welding, so that the welding workability can be improved, and no arc is generated and the protective surface is unnecessary.
[0015]
The power supply to the welding rod / electrode is intermittently performed by pulse power supply, and the power supply time per pulse and the pulse interval are controlled.
[0016]
Since the energization for overlay welding is performed intermittently in this manner, heat is not excessively increased and optimization is performed, and only the melting portion at the tip of the wire is melted. This also prevents interruption of energization due to overheating.
Also, by controlling the amount of current at the time of each energization, optimal control of heat can be performed.
[0017]
Specifically, the current value of the energization is set to 30 to 1500 amps, the energization time per one pulse of the energization is set to 0.00001 to 5.0 seconds, and the energization suspension time between the pulses is set to 0.1. 00001 to 0.5 seconds.
It is preferable that the applied voltage value be 1 to 10 V.
[0018]
At the start of welding, the energizing time per pulse of the energizing is set to be a minute time, and the energizing time per pulse is gradually increased as time elapses. After a certain period of time, the energizing time per pulse is constant.
[0019]
As described above, the energizing time per pulse is not made to flow at a constant time, but is initially set to a shorter energizing time than the above-mentioned constant energizing time, and the energizing time per pulse is gradually increased. At a certain time, at the start of welding, it is possible to prevent the concentrated current from bouncing off the wire and damaging the work before the wire fits into the contact surface of the work. And stable welding can be performed.
In addition, in the run-up energizing period from the start of welding until the energizing time per pulse becomes constant, not only the energizing time per pulse is increased proportionally, but also the current is automatically sensed and occasionally detected. It is also preferable to interpose a pulse having a long energizing time or a pulse having a short time.
[0020]
The current supplied to the welding rod / electrode directly uses an alternating current as a power source.
As described above, when the alternating current as the power supply is supplied to the welding rod / electrode without passing through the capacitor, the structure is simple and the cost is good. In this case, the pulse control of the alternating current is performed by a phase control method using a computer.
Alternatively, if the alternating current as the power supply is converted to direct current and then amplified to high-frequency alternating current by an inverter, and the energizing time per pulse is further minimized, and the time interval between pulses is shortened, excessive heating of the welding surface is prevented. It is possible to obtain a precise and clean welding surface while preventing the occurrence. Note that the upper limit of the AC frequency is 100 kHz, and the lower limit is 20 Hz.
In addition, the capacitor may be used with an intervening capacitor. In this case, since the energization is performed intermittently as described above, the energy stored in the capacitor can be saved and the current can be reduced. Can be used as the welding rod / electrode feed time and the capacitor charging time.
[0021]
The welding rod / electrode is continuously supplied to the metal material in the form of a wire, and the supply speed can be adjusted to a required constant speed or speed.
In this way, by making the welding rod / electrode in a wire shape, the feeding of the welding rod / electrode becomes easier and the operability is improved.
[0022]
The contact surface between the tip of the welding rod and electrode and the metal material is surrounded by a shield gas to prevent oxidation of the resistance welding portion.
Note that, as the shielding gas, an inert gas such as an argon gas, a helium gas, a carbon dioxide gas, a nitrogen gas, a mixed gas of these gases, or a mixed gas of argon and oxygen is used.
[0023]
By using various kinds of inert shielding gas, even if the welding conditions differ depending on the material of the wire and the work, etc., the welding part is securely covered and cut off from the outside environment, and the welding part is oxidized. In addition, the surface of the repaired surface can be improved by preventing nitriding.
[0024]
The present invention also provides a welding rod / electrode which is build-up welded to a metal material by resistance heat welding, means for holding the welding rod / electrode and continuously feeding the metal material, And a power supply control means for controlling a power supply time and a power supply amount.
[0025]
The cross-sectional shape of the welding rod / electrode has a shape such as a circle, an ellipse, an oval, a flat shape, a gourd, a triangle, a concave, a U-shaped or a V-shaped corresponding to a metal material. The structure is such that the electrodes can be closely attached.
[0026]
In this way, by preparing a variety of cross-sectional shapes of the wire, an electrode wire having a circular or elliptical cross-section is normally used, while a welding rod having a convex portion or a sharp corner is used. The shape of the cross section of the gourd-shaped, concave, U-shaped, etc. is used by applying the dent. Conversely, when the welded portion is a concave or L-shaped part, the cross-section of the welding rod is triangular or It can be used in a V-shape or the like with its pointed portion applied to improve welding accuracy.
[0027]
The welding rod / electrode is made of wire,
The means for holding the welding rod and electrode and continuously supplying the metal material includes a feeding motor, and a wire feeding roller or a wire feeding gear roller driven by the motor,
As an energizing means for connecting the welding rod / electrode to a power source, an electrode nozzle is provided at a position in contact with the wire fed by the wire feed roller or the wire feed gear roller, and is provided on the electrode nozzle. The wire is slidably passed through the through-hole, is advanced to the metal material, and is energized to the wire.
[0028]
With the above configuration, the wire, which is both a welding rod and an electrode, can be stably fed to the repair location by the wire feeding roller or the wire feeding gear roller driven by the motor. In addition, since the wire is slidably brought into contact with the through hole of the electrode nozzle to energize, it is possible to easily energize the moving wire.
[0029]
Further, the wire feed roller includes a pair of gear rollers, and a wire insertion groove through which the wire is inserted in a press-contact state is provided at a part of a boundary surface where each gear roller is engaged, and the gear roller rotates in a state where the gear rollers are engaged. By doing so, it is preferable that the wire is fed. Then, even if the gear rollers are slightly abraded, the meshing between the gear rollers is maintained, so that the gear rollers can press and feed the wire without idling with each other.
As another driving method for feeding the wire, a structure in which the wire sending section is reciprocated by a solenoid may be used. In this case, when the wire sending section moves in the wire sending direction, the wire sending section moves. When the wire is moved in the direction opposite to the wire sending direction, the wire holding may be released to prevent the wire from returning. Instead of the reciprocating motion by the solenoid, reciprocating motion by a cam driven by a motor may be used.
[0030]
An inert gas such as an argon gas, a helium gas, a carbon dioxide gas, a nitrogen gas, a mixed gas of these gases, or a mixed gas of argon and oxygen is supplied as a shielding gas to a contact portion between the welding rod / electrode and the metal material. ing.
Specifically, a gas cover that surrounds the outer periphery of the electrode nozzle with a shield gas flow path is provided, and a means for supplying the shield gas to the shield gas flow path, and the nozzle and the welding rod / electrode are provided by a nozzle. Means for injecting a shielding gas at a spot in contact with the metal material may be considered.
In particular, in the means for surrounding the outer periphery of the electrode nozzle with the gas cover, it is assumed that the gas cover becomes an obstacle when welding a corner or the like, but in the case of means for jetting the shielding gas with the nozzle, This is preferable because a gas cover is not required.
[0031]
Provide a hand-type holder equipped with the wire feeding motor, wire feeding roller or wire feeding gear roller, electrode nozzle, gas cover, and detachably electrically connect the main body with power supply means and the holder. The configuration is such that
A capacitor and a sub energization control unit are mounted in the holder, and power is supplied from the capacitor to the wire feed motor and the electrode nozzle, and energization control is performed by the sub energization control unit.
[0032]
With the above configuration, while the hand-type holder is attached to the main body, the capacitor on the holder side is charged from the power supply means, and at the time of work, the holder is removed from the main body and it is wireless, and welding is performed according to the sub energization control means And workability is dramatically improved.
[0033]
The energization control means controls the energization time, pulse interval, and energization amount per pulse when the pulse is applied to the welding rod / electrode, and starts welding when the welding rod / electrode is brought into contact with the metal material. The power supply time of the pulse is made minute, and the power supply time per pulse is gradually increased so that the power supply is performed, and the power supply control to the wire feeding motor and the motor rotation speed control are performed.
[0034]
The power supply control means is connected to a computer via a power supply means and the power supply means.
If a computer is used to set the control of the power supply control means by connecting to a computer, for example, a simple setting operation can be performed using a graphical user interface.
[0035]
The welding rod / electrode is made of the above-mentioned metal material and the same material or iron, iron and steel, stainless steel, beryllium, copper alloy, aluminum alloy, zinc alloy, casting, nickel, nickel alloy, and has a diameter of 0.2 mm to 5 mm. On the other hand, the metal material which is build-up welded by the welding rod / electrode comprises a resin mold, a rubber mold, a glass mold, a die cast mold, a press mold, and a metal roller.
[0036]
If a wire of the same material as the material of the work (metal to be repaired) is used for the wire, the repaired part and the other part do not differ from each other in terms of metal material. Problems such as peeling of parts can also be prevented. In addition, since various materials can be used for the welding rod and electrode, the work that can be repaired can also be applied to various dies, and can be applied to various tools and gears in addition to the dies.
[0037]
At the end of the welding operation, the wire is sent out and a current is supplied for a certain period of time to control the wire to be easily blown.
[0038]
When the welding is stopped after suddenly turning off the power, the wire will remain welded to the work, and if it is forcibly peeled off, the repaired surface may be damaged, but as described above, if the wire is sent out and a small current flows, In addition, it is possible to easily perform the fusing separation between the repaired portion of the work and the wire without damaging the repaired surface.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a repair welding device 10 according to a first embodiment of the present invention, which includes various molds such as a resin mold, a rubber mold, a glass mold, a die cast mold, and a press mold, a gear, and the like. It is used for welding and repairing various mechanical parts such as metal rollers and the like, wear and loss of cutting tools and the like. The repair welding apparatus 10 includes a main body 11 containing control means and the like, a gun-type hand-type holder 12 for welding with a wire D serving as a welding rod and an electrode, and a gas cylinder 25. The feed is supplied to the holder 12 via the tube 28, the main body 11, and the tube 22.
[0040]
The holder 12 shown in FIGS. 2A and 2B incorporates a motor 13 and a pair of wire feeding rollers 14a and 14b inside a housing 12a, and an electrode nozzle 16 at a tip 12b on the welding side. A gas cover 17 that covers the electrode nozzle 16 is attached. Further, a guide holder 19 that holds and guides a wire D having a circular cross section that serves as a welding rod and an electrode is attached to the rear end portion 12c.
The grip 12d of the worker is projected downward from substantially below the center of the housing 12a.
[0041]
The rollers 14a and 14b are composed of a motor drive roller 14a and a driven roller 14b. The driven roller 14b is brought into contact with the wire D by urging the driven roller 14b with a spring (not shown). That is, the rotating shaft 14d of the roller 14a is connected to the motor shaft 13a of the motor 13 located at the lower portion by the coupling 15, and the driving of the motor 13 causes the roller 14a to rotate, and the other roller 14b also follows via the wire D. Let me.
When a large torque is required for feeding the wire, a large motor may be positioned above the rollers 14a and 14b to drive the roller 14a, or the motor may be applied to both of the opposing rollers. Both rollers may be driven in connection. If a larger torque is required, a pair of rollers for one-side drive or both-side drive may be provided in a plurality of rows in the housing.
[0042]
Further, the rollers 14a and 14b are installed at positions where the center of the gap 14c between the rollers is slightly offset left and right or up and down with respect to the center of the electrode nozzle 16 to be described later, and the feeding direction of the wire D is changed. The wire D is slightly eccentric with respect to the axis of the electrode nozzle 16 so that the wire D reliably contacts the peripheral surface of the through hole of the electrode nozzle 16.
[0043]
As a modified example of the rollers, as shown in FIGS. 4A and 4B, a pair of gear rollers 14a 'and 14b' may be used instead of the wire feeding rollers 14a and 14b.
Each of the gear rollers 14a 'and 14b' has a thread winding shape, and is provided with concave and convex portions 14a-1 'and 14b-1' on upper and lower flanges, and is formed by central recesses 14a-2 'and 14b-2'. The space is an insertion passage to which the wire D is pressed. The wire D is fed by rotating while the gear rollers 14a 'and 14b' mesh with each other. Then, even if the concave and convex portions 14a-1 'and 14b-1' of the gear rollers 14a 'and 14b' are slightly abraded, the meshing of the gear rollers 14a 'and 14b' is maintained, so that the wire D Can be fed by pressing.
[0044]
The roller driving motor 13 built in the grip portion 12d is a DC motor, which is connected to the main body 11 via a motor lead wire 24, which will be described later, and which is clockwise or counterclockwise depending on the direction of the supplied DC current. In addition to enabling forward and reverse rotation, the rotation speed can be varied by changing the voltage value. Specifically, when the motor 13 is rotated in the direction of the arrow in FIG. 2A, the wire D moves forward, and when the motor 13 is rotated in the direction opposite to the direction of the arrow in the diagram, the wire D retracts. The forward or backward feed speed changes.
[0045]
The electrode nozzle 16 is formed of a conductive material. As shown in FIG. 2C, a wire through hole 16a is provided at the center, a flange portion 16b is provided at a base portion, and a conical nozzle portion 16c is provided at a tip side. Provided. The shape of the nozzle portion 16c is not limited to a conical shape, and may be a cylindrical shape. A funnel 16h is recessed at the center of the mounting side surface 16d of the flange 16b to guide the wire D into the through hole 16a. The funnel 16h is coated with an insulating material. Further, a gas joint connecting portion 16e is provided on a part of the side surface of the flange portion 16b, and a gas hole 16g communicating from the pipe joint connecting portion 16e to the protruding surface 16f side of the nozzle portion 16c is provided.
[0046]
A conductive pipe joint 26 is connected to the pipe joint connection portion 16e, and the tube 22 is connected to the pipe joint 26. A lead wire 23 is passed through the inside of the tube 22, and the lead wire 23 is connected to a pipe joint 26. Therefore, electric power supplied from the main body 11 is supplied from the lead wire 23 to the electrode nozzle 16 which is a conductor through the pipe joint 26. The power supplied to the electrode nozzle 16 is such that the wire D passing through the through-hole 16a comes into contact with the inner surface of the through-hole 16a, and power is supplied to the wire D. The electrode nozzle 16 has various types in which the inner diameter of the through-hole 16a has a size corresponding to the outer diameter of the wire D to be used, and the electrode nozzle 16 is appropriately replaced according to the diameter of the wire D to be used.
[0047]
A nozzle cover 18 is attached to the nozzle portion 16c of the electrode nozzle 16 so as to cover a central portion from the flange portion 16b. The nozzle cover 18 has a generally cylindrical shape with a step, and has a total of eight gas ejection ports 18a provided in two rows in the axial direction at 90 ° intervals on the outer peripheral wall. By providing the gas ejection port 18a in this way, as shown in the direction of the arrow in the figure, the shield gas discharged from the gas hole 16g of the electrode nozzle 16 once fills the inside 18b of the nozzle cover 18, The gas is uniformly discharged from the four gas outlets 18a.
[0048]
The outer peripheral surface and / or the inner peripheral surface of the nozzle surface 16c of the electrode nozzle 16 protruding from the nozzle cover 18 and the tip surface 18c of the nozzle cover 18 are made of insulating material such as ceramic to prevent arcing during welding work. Covered with body Z.
[0049]
The power supply to the wire may be performed using a power supply brush instead of the above-described contact between the electrode nozzle 16 and the wire D. For example, a power supply brush may be provided in a wire supply path between the electrode nozzle 16 and the rollers 14a and 14b to make contact with the wire to supply power. When the power supply brush is provided as described above, the electrode nozzle 16 and the nozzle cover 18 may be formed of an insulator.
[0050]
Further, the gas cover 17 is formed of a cylindrical insulator, and is provided on the front portion 12b of the holder 12 so as to cover the electrode nozzle 16 and the nozzle cover 18 with the tip of the electrode nozzle 16 being slightly exposed. It is attached by screwing or fitting, and during welding, the welding location by the wire D is covered with a shielding gas discharged from the gas ejection port 18a of the nozzle cover 18, so that an optimum welding environment is obtained. .
[0051]
On the other hand, the guide holder 19 attached to the rear end portion 12c of the holder 12 is formed of an insulating material having sufficient rigidity to protect and hold the wire D in a long tubular shape. Alternatively, the size is set to correspond to the standard length of the electrode rod. The front end 19a of the guide holder 19 is located immediately before the gap 14c between the rollers 14a and 14b inside the holder 12, so that the wire D inserted from the rear end 19b is reliably sent to the gap 14c. I have.
[0052]
The tube 22 connecting the holder 12 and the main body 11 is formed of an insulating material, and as shown in FIGS. 4A and 4B, a lead wire 23 for energization and a lead wire 24 for the motor are passed through the inside. The gap 22b between the tube inner surface 22a and the lead wires 23, 24 is used as a shield gas flow path. The connection side of the tube 22 with the holder 12 is connected to the motor 13 by branching only the motor lead wire 24 inside the holder 12, and the tube 22 and the current supply lead wire 23 are connected to the electrode nozzle as described above. 16 is connected. When the power supply brush is used, the arc lead wire 23 is connected to the power supply brush.
[0053]
Further, as a modification of the means for supplying the shielding gas to the welding surface, a structure shown in FIG. 5 may be used. Specifically, the nozzle cover 18 is eliminated, and the rear end 26b 'of the gas flow tube 26' formed in a required bent shape is connected to the tube 22, while the front end 26a 'is connected to the front end of the nozzle portion 16c of the electrode nozzle 16. And the shield gas is injected to the welding surface. This is preferable because the nozzle cover 18 does not hinder the welding operation of the corner portion.
[0054]
The main body 11 has a box shape as shown in FIG. 1 and is provided with a main switch 30a and a level meter 30j, and a flow meter 31 is attached so that the flow rate of the shielding gas can be checked.
[0055]
As shown in FIG. 6, inside the main body 11, a motor power supply unit 32a, a control power supply unit 32b, and a welding power supply unit 32c connected to the ground line 29 are connected to a power supply unit (power supply unit) 31 that supplies power from an AC external power supply. Each of them is connected so that the required power is output from the power supply unit. The power supply unit 31 only has a function of distributing the AC power to the power supply units 32a, 32b, and 32c, but may include an electrolytic capacitor. The device control unit 33a to which power is supplied from the power supply unit 31 transmits and receives various signals to and from the motor control unit 33b and the power supply control unit (power supply control unit) 33c, and also turns on the foot switch 20 of the main body 11 and the like. Is input, and the output status of the welding power source and the like are output to the level meter 30j. Further, the device control unit 33a also outputs an open / close signal of the electromagnetic valve 35 for discharging the shield gas.
The gas tube 22 downstream of the solenoid valve 35 is provided with a regulator 36 for adjusting pressure.
[0056]
If various controls are performed on the computer 11 by connecting a personal computer or the like, the setting operation is simplified by the graphical user interface, and the operability is improved. Further, in order to enhance operability, workability, and the like, voice guidance such as an operation procedure may be output from the device control unit 33a. Instead of providing the foot switch 20, a hand switch may be provided on a grip portion of the holder 12 or the like and connected to the main body 11.
[0057]
The welding power and the motor power are also output from the welding power supply 32c and the motor power supply 32a.
The power output from the welding power supply unit 32c to the conducting lead 23 is output with a pulse width controlled by PWM (Pulse Width Modulation / Pulse Width Modulation) by modulating the power of the power supply unit 31 with the welding power supply unit 32c. Like that.
The motor control unit 33b performs feedback control of the output state of the motor power supply unit 32a that outputs a current to the motor lead wire 24, and performs various operations related to driving of the motor 13 of the holder 12 from the device control unit 33 according to the set contents. A signal is sent. The motor control unit 33b normally outputs motor power so as to rotate the motor 13 in accordance with various setting situations.
[0058]
Next, the welding operation by the welding device 10 will be described with reference to the timing chart of FIG.
When the main switch 30a is turned on and then the foot switch 20 is turned on, an opening signal of the solenoid valve 35 is output from the device control unit 33a, the solenoid valve 35 is opened, and the shielding gas is led out from the gas cylinder 25 to the tube 22. I have to.
Then, 1 to 2 seconds (* 1) later, the wire D is sent from the tip of the electrode nozzle 16 at a required speed, and 0.1 to 0.5 seconds (* 2) after the start of sending the wire D, Is performed in a pulsed manner. At this time, the energizing time per pulse is set to a very short time of 0.00001 to 0.005 seconds in the approach energizing period (* 3) from the start of welding to a main energizing period (* 4) to be described later. At the same time, the energizing time per pulse is gradually increased. The energization suspension time between pulses is 0.001 to 0.02 seconds.
[0059]
By the energization during this run-in energization period (* 3), the contact surface between the wire D and the work W is adjusted, and stable welding is performed during the main energization period (* 4) where the energization time per pulse described later is constant. So that you can do it.
In addition, since the power is not continuously supplied, but is supplied intermittently in a pulsed manner, energy can be saved.
[0060]
Next, the energization time per pulse (* 4-1) is a constant value between 0.00001 and 5.0 seconds, and the pause time between pulses (* 4-2) is 0.00001-0.5 seconds. The welding of the wire D to the workpiece W is performed in the main energizing period (* 4) having a constant value between. The current value for energization is in the range of 30 to 1500 amps, and is 400 to 500 amps in this embodiment, and the voltage value is 1 to 10 V.
As described above, the main power supply period (* 4) is repeated while the foot switch 20 is turned on. The dotted line in FIG. 8 represents an AC waveform, and the power to the wire D is supplied by pulse control using a phase control method using a computer.
[0061]
When the foot switch 20 is turned off, after the power is turned off, the wire D is sent out for 0.1 to 1.0 seconds (* 5) to prevent welding of the wire, and the power supply end buzzer is turned on for 1 to 2 seconds. Then, a fusing current (* 6) is applied for 0.01 to 0.5 seconds so that the wire D is easily blown.
Lastly, even after the fusing current (* 6) is turned off, the shielding gas is blown for about 1 to 3 seconds afterwards in order to prevent blackening of the work surface, and then the electromagnetic valve 35 is closed to blow out the shielding gas. The suspension is delayed.
[0062]
Next, a specific welding procedure will be described.
In order to perform repair welding by the repair welding apparatus 10, first, a shield gas suitable for the material of the repair work and the wire D and welding conditions is selected. Usable shielding gases include argon gas, helium gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, a mixed gas of these gases (mixed gas of argon gas and carbon dioxide gas, mixed gas of argon gas and helium gas) or argon gas. There is a mixed gas of oxygen and the like, and a gas cylinder 25 filled with an appropriate gas from among them is connected to the main body 11 through a tube 28. The flow rate of the gas output to the holder 12 can be adjusted while checking the flow meter 31 with the flow rate adjustment valve 32 of the main body 11.
[0063]
Also, select the material of the wire used for welding. Usable materials include repair work and common materials, such as iron, steel, stainless steel, beryllium, copper alloys, aluminum alloys, zinc alloys, castings, nickel, and nickel alloys. Is also preferably used. As the shape of the wire D, a diameter of 0.2 mm to 5 mm is applicable, and a wire having a diameter of 0.6 to 0.8 mm is used in the present embodiment. The electrode nozzle 16 of the holder 12 is adapted to the above outer diameter, and the selected wire D is inserted from the rear end 19 d of the guide holder 19 so as to protrude from the front end of the electrode nozzle 16. The wire D is not limited to the above-mentioned general-purpose wire, but may be a wire dedicated to obtaining optimum welding conditions by changing various materials.
[0064]
Further, the ground wire 29 is connected to a work W having abrasion or a defect such as a precision component to be repaired, a building material, a mold, or the like. Items that can be repaired include various molds such as resin molding and rubber molding, mechanical parts made of various metals such as gears and metal rollers, and blades.
[0065]
After the above-mentioned preparation work is completed, the main switch 30a of the main body 11 is turned on, and then the welding conditions are set by various switches (or a connected personal computer) in consideration of the material of the work or the like.
As shown in FIG. 7A, the worker holds the holder 12 and presses the wire D protruding from the tip of the nozzle cover 18 attached to the electrode nozzle 16 against the defective portion Wa for repairing the work W. When the foot switch 20 is turned on in this state, welding starts according to the time chart of FIG.
[0066]
First, energization is performed by minimizing the energization time per pulse, which is the approach energization period (* 3), and after the wire D is adjusted to the work W, one pulse is applied to the wire D in the main energization period (* 4). When the current is applied so that the current application time (* 4-1) is constant, as shown in FIG. 7B, the wire D and the work W are simultaneously melted and the overlaying portion Wb for filling the defective portion Wa is formed. Is formed.
At this time, since the wire D is sent out from the tip of the nozzle cover 18 from the wire feed rollers 14a and 14b, the wire D is pressed against the work W and the contact is stabilized, so that the operator can fix the repaired portion (the defective portion Wa). It is only necessary to concentrate on moving the holder 12 along the line, workability is greatly improved, and repair welding can be easily performed as shown in FIG. 7 (C).
[0067]
Finally, by turning off the foot switch 20, the wire D is sent out (* 5) and the fusing current (* 6) after the above-mentioned energization is turned off, so that the wire D is easily blown, and the holder 12 is moved. By lifting, the wire D and the overlay portion Wb are easily blown.
[0068]
7A to 7D, the contact surface between the tip of the wire D and the workpiece W is surrounded by a shield gas G made of inert gas, so that the material of the wire D and the workpiece W may vary. Even if the welding conditions are different, it is possible to reliably cover the welded portion and shield it from the outside environment, prevent oxidation and nitriding of the welded portion, and improve the finish of the repaired surface.
[0069]
FIG. 9 shows a first modification of the wire.
Although the wire D of the first embodiment has a circular cross section, in the present modification, the electrode wire 40 has a gourd-shaped cross section provided with a concave portion 40a having a narrow width at the center in the longitudinal direction.
As described above, by using a wire 40 serving as a welding rod having a gourd-shaped cross section, when the welding portion is a sharp point, the sharp portion is stably fitted in the concave portion 40a of the wire 40. Therefore, the wire 40 can be stably brought into contact with a sharp work, so that workability can be improved and welding accuracy can be improved.
[0070]
FIG. 10 shows a second modification of the wire.
The wire 50 of the present modification has an elliptical cross section and a roughened surface 50a for preventing slippage on the side surface.
In this case, when the welding work is performed by bringing the wire 50 serving as a welding rod into contact with the welding location, the wire 50 is less likely to slip with respect to the welding location due to the rough surface portion 50a. There is an advantage that it is easy to hit
[0071]
FIG. 11 shows a first modification of the nozzle cover.
The nozzle cover 18 'of this modification has a configuration in which an inclined surface 18h' is provided on the distal end side and the wire D is sent out from a through hole in the inclined surface, and the distal end apex 18i 'is brought into contact with the work W. In this state, the state in which the wire D protrudes from the inclined surface 18h 'can be maintained. Therefore, the worker can perform the welding operation by moving the holder 12 while keeping the tip 18i 'in contact, and the stability is very good.
Needless to say, the electrode nozzle inside the nozzle cover 18 'also has the above-mentioned shape with the change in the shape of the nozzle cover 18'.
[0072]
FIG. 12 shows a second modification of the nozzle cover.
The nozzle cover 18 "of this modified example has a concave cross-section, and sends out the wire D from the tip. The wire D is welded so as to be loaded in the direction of the arrow, so that the wire D comes out of the notch 18j". There is no.
[0073]
FIG. 13 shows a second embodiment.
In the present embodiment, a hand-type holder 12 'is detachably electrically connected to the main body 11' to be wireless.
[0074]
A capacitor 62 and a sub-energization control unit 61 are mounted on the holder 12 ′, and a capacitor 62 in the holder 12 ′ is mounted on the charging stand 60 connected to the power supply unit 31 inside the main body 11 ′. In operation, the holder 12 'is detached from the charging stand 60 and used.
The power is supplied from the capacitor 62 to the wire feeding motor 13 and the electrode nozzle 16, and the power supply is controlled by the sub power supply control unit 61.
Note that the other detailed configuration is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
[0075]
With the above configuration, the capacitor 62 on the holder 12 'side is charged while the hand-type holder 12' is attached to the charging stand 60 of the main body 11 '. The welding can be performed according to the sub-energization control means 61, and the workability is greatly improved.
[0076]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, since the wire serving as the welding rod / electrode is brought into contact with the work and melted by the resistance heat, the operator can maintain the distance between the welding rod / electrode and the work. It is not necessary to open the space, and the work can be performed intensively only on the degree of welding, so that the welding workability can be improved, and no arc is generated and the protective surface is not required. And since the holder is stabilized by sending out the wire just by holding the holder, the operator need only concentrate on moving the holder along the repaired part, and the workability is further improved.
In addition, since the power supply to the wire is intermittently performed by pulse power supply, heat is optimized, and high-precision welding without oxidation, sink mark, and distortion can be performed.
Further, the energizing time per pulse at the start of welding is minute, and the energizing time per pulse is gradually increased as time elapses, and the energizing time per pulse is made constant after a certain period of time. In addition, it is possible to prevent the work from being damaged by flipping the wire, and to stably weld the contact surface between the wire and the work.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view of a repair welding device according to a first embodiment of the present invention.
2A is a plan view of a main part of a holder, FIG. 2B is a front view, and FIG. 2C is an enlarged sectional view of an electrode nozzle.
FIG. 3A is a plan view of a main part showing a modification of a wire feeding mechanism, and FIG. 3B is a front view of a main part.
4A and 4B are cross-sectional views of a gas tube in a direction perpendicular to an axis, and FIG. 4B is a cross-sectional view in an axial direction.
FIG. 5 is an enlarged view of a main part showing a modification of the means for supplying a shielding gas.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an internal structure of a main body and a connection state.
FIGS. 7A to 7D are schematic diagrams showing a welding situation.
FIG. 8 is a drawing showing a timing chart.
FIG. 9 is a perspective view showing a first modification of the wire.
FIG. 10 is a perspective view showing a second modification of the wire.
FIG. 11 is a drawing showing a first modification of the electrode wire.
FIG. 12 is a drawing showing a second modification of the electrode wire.
FIG. 13 is a schematic view showing a second embodiment.
FIG. 14 is a drawing showing a conventional example.
[Brief description of reference numerals]
10 Repair welding equipment
11 Body
12 Holder 14a, 14b Wire feed roller
16 Electrode nozzle
17 Gas cover
18 Nozzle cover
20 foot switch
22 Gas tube
25 gas cylinder
29 Ground line
D wire (welding rod and electrode)
W Work (metal material)

Claims (16)

金属材に溶接棒兼電極の先端を直接接触させて通電し、上記溶接棒兼電極の先端と上記金属材との接触面に発生する抵抗熱で上記溶接棒兼電極先端を溶解させ、肉盛りを抵抗溶接で行うことを特徴とする金属材の溶接方法。The tip of the welding rod / electrode is brought into direct contact with the metal material to energize it, and the tip of the welding rod / electrode is melted by resistance heat generated on the contact surface between the tip of the welding rod / electrode and the metal material, and the overlay is formed. Is carried out by resistance welding. 上記溶接棒兼電極への通電を断続的に行うパルス通電とすると共に、1パルス当たりの通電時間およびパルス間隔を制御している請求項1に記載の金属材の溶接方法。2. The method for welding a metal material according to claim 1, wherein the welding rod / electrode is energized intermittently by pulse energization, and energizing time and pulse interval per pulse are controlled. 上記通電の電流値は、30〜1500アンペアとし、上記通電の1パルスあたりの通電時間は、0.00001〜5.0秒とし、上記パルス間の通電休止時間は、0.00001〜0.5秒としている請求項2に記載の金属材の溶接方法。The energizing current value is 30 to 1500 amps, the energizing time per pulse of the energizing is 0.00001 to 5.0 seconds, and the energizing pause time between the pulses is 0.00001 to 0.5. The method for welding a metal material according to claim 2, wherein the time is set to seconds. 溶接開始時には、上記通電の1パルスあたり通電時間を微小時間として時間経過と共に徐々に1パルスあたりの通電時間を増加させ、ある一定時間が過ぎると1パルスあたりの通電時間を一定にしている請求項2または請求項3に記載の金属材の溶接方法。At the start of welding, the energizing time per pulse of the energizing is set to a minute time, and the energizing time per pulse is gradually increased with time, and the energizing time per pulse is made constant after a certain period of time. The method for welding a metal material according to claim 2 or 3. 上記溶接棒兼電極はワイヤー形状として連続的に上記金属材に供給し、この供給速度を所要の一定速度あるいは速度調節可能としている請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の金属材の溶接方法。The metal material according to any one of claims 1 to 4, wherein the welding rod / electrode is continuously supplied in the form of a wire to the metal material, and the supply speed can be adjusted to a required constant speed or speed. Welding method. 上記溶接棒兼電極の先端と金属材との接触面をシールドガスで囲繞して、抵抗溶接箇所の酸化を防止している請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の金属材の溶接方法。The metal material according to any one of claims 1 to 5, wherein a contact surface between the tip of the welding rod / electrode and the metal material is surrounded by a shielding gas to prevent oxidation of a resistance welding portion. Welding method. 金属材に抵抗熱溶接で肉盛り溶接される溶接棒兼電極と、該溶接棒兼電極を保持して上記金属材へ連続的に供給する手段と、該溶接棒兼電極を電源に接続する通電手段と、通電時間および通電量を制御する通電制御手段を備えていることを特徴とする金属材の溶接装置。A welding rod / electrode which is build-up welded to a metal material by resistance heat welding, means for holding the welding rod / electrode and continuously supplying it to the metal material, and energization for connecting the welding rod / electrode to a power source And a power supply control means for controlling power supply time and power supply amount. 上記溶接棒兼電極の断面形状は、金属材と対応する円形、楕円形、長円形、偏平形、瓢箪形、三角形、凹形、U形あるいはV形等の形状とし、金属材に上記溶接棒兼電極を密着できる構成としている請求項7に記載の金属材の溶接装置。The cross-sectional shape of the welding rod / electrode has a shape such as a circle, an ellipse, an oval, a flat shape, a gourd, a triangle, a concave, a U-shaped or a V-shaped corresponding to a metal material. The welding device for a metal material according to claim 7, wherein the welding device is configured to be able to closely contact the electrode. 上記溶接棒兼電極はワイヤーからなり、
上記溶接棒兼電極を保持して上記金属材へ連続的に供給する手段は、送給用モータと、該モータで駆動されるワイヤー送給ローラまたはワイヤー送給ギアローラとを備え、
上記溶接棒兼電極を電源に接続する通電手段として、上記ワイヤー送給ローラまたはワイヤー送給ギアローラにより送給されるワイヤーと接触する位置に配置される電極ノズルを備え、該電極ノズルに設けられた貫通穴に上記ワイヤーを摺接させて通して上記金属材へと前進させると共に上記ワイヤーに通電する構成としている請求項7または請求項8に記載の金属材の溶接装置。
The welding rod / electrode is made of wire,
The means for holding the welding rod and electrode and continuously supplying the metal material includes a feeding motor, and a wire feeding roller or a wire feeding gear roller driven by the motor,
As a conducting means for connecting the welding rod / electrode to a power supply, an electrode nozzle is provided at a position in contact with a wire fed by the wire feeding roller or the wire feeding gear roller, and is provided on the electrode nozzle. 9. The welding apparatus for a metal material according to claim 7, wherein the wire is slidably contacted with the through-hole, is advanced to the metal material, and is energized to the wire.
上記溶接棒兼電極と上記金属材との接触部分にアルゴンガス、ヘリウムガス、炭酸ガス、窒素ガス、これらガスの混合ガス、あるいはアルゴンと酸素の混合ガス等の不活性ガスをシールドガスとして供給している請求項9に記載の金属材の溶接装置。An inert gas such as an argon gas, a helium gas, a carbon dioxide gas, a nitrogen gas, a mixed gas of these gases, or a mixed gas of argon and oxygen is supplied as a shielding gas to a contact portion between the welding rod / electrode and the metal material. The welding device for a metal material according to claim 9, wherein: 上記ワイヤー送給用モータ、ワイヤー送給ローラまたはワイヤー送給ギアローラ、電極ノズル、ガス用カバーを装備したハンドタイプのホルダーを設け、電源手段を備えている本体と上記ホルダーとを着脱自在に電気接続させる構成としている請求項10に記載の金属材の溶接装置。Provide a hand-type holder equipped with the wire feeding motor, wire feeding roller or wire feeding gear roller, electrode nozzle, gas cover, and detachably electrically connect the main body with power supply means and the holder. The welding device for a metal material according to claim 10, wherein the welding is performed. 上記通電制御手段では、上記溶接棒兼電極へパルス通電される1パルス当たりの通電時間、パルス間隔、通電量を制御して、上記溶接棒兼電極を上記金属材に接触させた溶接開始時には上記パルスの通電時間を微小として徐々に1パルス当たりの通電時間を増やして通電を行う設定とし、かつ、上記ワイヤー送給用モータへの通電制御およびモータ回転速度制御を行う構成としている請求項7乃至請求項11のいずれか1項に記載の金属材への溶接装置。The energization control means controls the energization time, pulse interval, and energization amount per pulse when the pulse is applied to the welding rod / electrode, and starts welding when the welding rod / electrode is brought into contact with the metal material. 7. A configuration in which the energizing time of a pulse is minute, the energizing time per pulse is gradually increased, and energizing is performed, and energizing control of the wire feeding motor and motor rotational speed control are performed. An apparatus for welding to a metal material according to claim 11. 上記通電制御手段は、電源手段と上記通電手段との間に介在させて、コンピュータと接続している請求項12に記載の金属材への溶接装置。13. The apparatus for welding to a metal material according to claim 12, wherein the power supply control means is connected to a computer via a power supply means and the power supply means. 上記ホルダー内にコンデンサおよび通電制御手段を搭載し、該コンデンサから上記ワイヤー送給用モータおよび電極ノズルへ電源を供給していると共に、上記通電制御手段で通電制御を行っている請求項11乃至請求項13のいずれか1項に記載の金属材の溶接装置。12. A power supply is supplied to the wire feed motor and the electrode nozzle from the capacitor by mounting a capacitor and an energization control unit in the holder, and energization control is performed by the energization control unit. Item 14. An apparatus for welding a metal material according to any one of Items 13. 上記溶接棒兼電極は、上記金属材と共材あるいは鉄、鉄鋼、ステンレス、ベリリウム、銅合金、アルミニウム合金、亜鉛合金、鋳造品、ニッケル、ニッケル合金からなり、その直径を0.2mm〜5mmとしている一方、該溶接棒兼電極により肉盛り溶接される上記金属材は樹脂成形金型、ゴム成形金型、ガラス金型、ダイキャスト金型、プレス金型、金属ローラからなる請求項7乃至請求項14のいずれか1項に記載の金属材の溶接装置。The welding rod / electrode is made of the above-mentioned metal material and co-material or iron, iron and steel, stainless steel, beryllium, copper alloy, aluminum alloy, zinc alloy, cast product, nickel, nickel alloy, and has a diameter of 0.2 mm to 5 mm. On the other hand, the metal material which is build-up welded by the welding rod / electrode comprises a resin molding die, a rubber molding die, a glass die, a die casting die, a press die, and a metal roller. Item 15. An apparatus for welding a metal material according to any one of Items 14. 上記溶接作業の終了時に、上記ワイヤーを送出すると共に一定時間の電流を通電して上記ワイヤーを溶断し易すいよう制御している請求項7乃至請求項15のいずれか1項に記載の金属材の溶接装置。The metal material according to any one of claims 7 to 15, wherein when the welding operation is completed, the wire is sent out and a current is applied for a predetermined time to control the wire to be easily blown. Welding equipment.
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KR101091291B1 (en) 2004-12-29 2011-12-07 주식회사 포스코 Device for preventing oxidation of welding point in tailor welded blanks equipment
KR101186668B1 (en) * 2010-08-18 2012-09-27 고종철 Remote monitoring system for welding
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CN113305501A (en) * 2021-05-27 2021-08-27 中铝郑州有色金属研究院有限公司 Repairing method of crust breaking hammer head for aluminum electrolysis

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