JP2004167500A - 電気溶接機又はガス溶断機のチップ部材 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接スパッタの発生を抑制し、スパッタが付着しにくい電気溶接用又はガス溶断用のチップ部材を提供する。
【解決手段】電気溶接機用チップ部材のワイヤ供給チップのワイヤ通孔内周面及び／又はワイヤ供給チップ外周面、あるいは、ガス溶断機用チップ部材のガス流通孔内周面及び／又はチップ部材外周面に、径が数ミクロン〜数百ミクロンの金属製あるいはセラミックスなどの微粒子ショットによるショット加工処理を施し、ショット加工面に数ミクロン〜数十ミクロンの微小凹凸を形成する。電気溶接機用チップ部材にあっては、ワイヤ通孔内周面に導電性微粒子ショットの一部を付着させてもよい。
【選択図】 図１

Description

【００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアーク溶接機の溶接チップ部材あるいはガス溶断機の火口のチップ部材に関し、詳細にはチップ部材の所定の面にミクロ単位の硬質微粒子のショット加工を施した電気溶接機又はガス溶断機のチップ部材に関する。
【００２】
【発明が解決しようとする課題】
ワイヤ供給チップの軸芯に形成したワイヤ通孔から溶接ワイヤ（溶接棒）を繰り出し、溶接母材と溶接棒間の電気抵抗熱で溶接ワイヤを溶かして溶接を行うアーク溶接機は、溶接作業中にスパッタが発生し、このスパッタが母材の被溶接面を中心にワイヤ供給チップやガスノズルに付着すると、被溶接面の溶接ムラや溶接外観の異常が発生する。これを防止し、所望の溶接品質を得るために、従来は、
作業中に頻繁にスパッタ取りをしながら溶接をしている。そのため溶接作業の作業性、作業効率が低下し、コスト高の一因になっていた。
【００３】
他方、ノズル先端から酸素などの可燃ガスを噴射させ、ガスの燃焼熱で母材を溶断するガス溶断機のチップ部材（火口）は、上記と同様のスパッタの問題に加えて、溶断面が粗く、見栄えが悪いという問題があった。
【００４】
従って、本発明の第１の目的は、スパッタの発生を抑制し、スパッタが付着しにくく、加えて耐久性を向上させた溶接機のチップ部材を提供することにある。
【００５】
本発明の第２の目的は、スパッタの発生を抑制し、スパッタが付着しにくく、加えて、仕上がりのよい溶断面が得られるガス溶断機のチップ部材を提供することにある。
【００６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明の溶接チップ部材は、ワイヤ供給チップのワイヤ通孔内周面及び／又はワイヤ供給チップ外周面に、径が数ミクロン〜数百ミクロンの微粒子ショットによるショット加工処理を施して前記ワイヤ通孔内周面及び／又はワイヤ供給チップ外周面をミクロン単位（数ミクロン〜数百ミクロン）の微小凹凸に形成したことを特徴とする。
【００７】
微粒子ショットのショット加工処理は、上記のようにチップ部材のワイヤ通孔内周面とワイヤ供給チップ外周面のいずれか一方のみに施す場合を包含するが、通常は両方に施すのが望ましい。。
【００８】
また、ショット材に導電性のよい微粒子を用いてショット加工を施すことにより、ショット材の一部をチップ表面に一体付着させ、これにより、電気溶接の導電性を高めるようにしてもよい。
【００９】
上記第２の目的を達成するために、本発明のガス溶断機のチップ部材は、ガス供給チップのガス流通路内周面及び／又はガス供給チップ外周面に、径が数ミクロン〜数百ミクロンの微粒子ショットによるショット加工処理を施して前記ガス流通路内周面及び／又はガス供給チップ外周面をミクロン単位（数ミクロン〜数百ミクロン）の微小凹凸に形成したことを特徴とする。
【０１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１はアーク溶接機（図示せず）のチップ部材１の縦断面を示すもので、チップ部材１は先端へ向けて先細に形成し、軸芯に溶接ワイヤ２を繰り出すためのワイヤ通孔３を形成したワイヤ供給チップ４と、溶接雰囲気ガスを供給するガスノズル５を隙間を介して、内外同芯に一体配置してなり、ガスノズル５から供給されるガスの雰囲気下で、ワイヤ供給チップ４から繰り出される溶接ワイヤ２と被溶接母材６間に流れる電流の電気抵抗によって発生する熱で溶接ワイヤ２を溶かして母材に他の部材を溶接するものである。
この種の溶接機は、溶けた溶接ワイヤ２の一部がスタッパとなって周囲に飛散し、溶接面、ワイヤ供給チップ４あるいはガスノズル５内面等に付着する傾向があり、これが溶接品質の低下の一因になっていた。
【０１１】
このスパッタ現象が、溶接ワイヤ２を繰り出すワイヤ供給チップ４のワイヤ通孔３の滑りが悪く、溶接ワイヤ２が一定速度で供給されなかったり、あるいはワイヤ通孔３の内周面３´の摩耗等によって溶接の電流、電圧が安定しないことによって発生することを見出した。
【０１２】
さらに、スパッタが、ワイヤ供給チップ４の外周面４´に付着すると、ガスノズル５からの雰囲気ガスが母材６の被溶接面に均等に供給されなくなり、溶接ビードそのものにバラツキがでて溶接品質が低下することが判明した。
【０１３】
そこで、本発明は、ワイヤ供給チップ４のワイヤ通孔３の内周面３´、ワイヤ供給チップ４の外周面４´、あるいは、その両面にミクロン単位の微粒子ショットを高速で吹き付けてミクロン単位（例えば、数ミクロン〜数百ミクロン）の凹凸を形成することによって上記の問題を解決したものである。
【０１４】
微粒子ショットの材質は鋼鉄、銅などの金属材料、あるいは、セラミックスなどの硬い材質からなる数ミクロン〜数百ミクロン、好ましくは５０〜１００ミクロン、さらに好ましくは７０〜８０ミクロンの微小粒子が適している。
また、前記所定面にショット加工をしてミクロン単位の微小凹凸面に形成するには、上記硬質微粒子ショットを例えば１００〜５００ｍ／秒、好ましくは２００〜３００ｍ／秒の高速で吹き付ける。
【０１５】
ワイヤ通孔３の内周面３´に上記ショット加工処理を施すことにより、該内周面３´に図４に示すようなミクロン単位の微小凹凸面１１に形成されると、ワイヤ通孔３と溶接ワイヤ２の摩擦抵抗が小さくなり、他方、この微小凹凸面１２は平滑面に比較してものがべったりと付きにくくなる。
【０１６】
実施例１
軸芯に直径１．２ｍｍのワイヤ通孔３を有する長さ４５ｍｍのクロム鋼製ワイヤ供給チップ４のワイヤ通孔３内周面３´及びテーパー先端外周面４´に、７０〜８０ミクロンのセラミックビーズからなる所定量の微粒子ショットを２００ｍ／秒の速度で約１５秒間吹き付けることにより、ワイヤ供給チップ４のワイヤ通孔３内周面及び外周面にショット加工を施した。
なお、ワイヤ通孔３内周面３´の前記ショット加工は、ワイヤ通孔３の一側開口から流孔３の内部に前記ショット材を高速で投射することによって実施することができる。
上記ショット加工による微粒子ショットの高速衝突により、ワイヤ供給チップ４のワイヤ通孔３内周面３´及びテーパー先端外周面４´はミクロン単位の微小凹凸面１１に形成された。
【０１７】
ワイヤ供給チップ４のワイヤ通孔３の内周面３´は、上記ショット加工による微小凹凸面１１に形成されたことにより、そこを通す溶接ワイヤの摩擦抵抗が小さくなる。このため、溶接ワイヤの滑りがよくなり、一定速度で供給されるため、
溶接スパッタの発生が抑制されることが確認された。
【０１８】
ワイヤ供給チップ４の先端外周面４´は、前記ショット加工により微小凹凸面１２に形成されたことにより、溶接スパッタが付着しにくく、付着したとしても付着面が微小凹凸であるため、取れ易いことが認められた。
また、ワイヤ供給チップ４の先端外周面４´にスパッタが付きにくくなったことにより、溶接雰囲気ガスが母材６の被溶接範囲に均一に供給されることとなった。
【０１９】
ワイヤ供給チップ４のワイヤ通孔３内周面３´及び先端外周面４´は、前記ショット加工によりショット材を高速に衝突させたことにより硬度が増強し、耐摩耗性が向上された。このため、ワイヤ通孔３の内周面３´の摩耗による電流、電圧の不安定が解消され、この面からもスパッタの発生が抑制されることが確認された。
また、上記のショット加工によりショット材の一部はワイヤ供給チップ４のワイヤ通孔３内周面３´に付着するので、導電性のよいショット材を使用した場合は溶接ワイヤと母材の通電性がよくなる。
【０２０】
図２、図３はガス溶断機の火口として使用するチップ部材７を示すもので、このチップ部材７は、軸芯にガス流通路８を有し、外側先端をテーパー状に形成してなり、ガス流通路８から噴出する酸素などのガスの燃焼熱で鉄板等を溶断するものである。
図２のチップ部材７は、前記ガス流通路８を有するインナー部材９の外側に、先端テーパー面を有するアウター部材１０を一体結合した中空体に構成されているが、図３のように、軸芯に前記ガス流通路８を有し、先端に先細の外周面７´を有するブロック状のチップ部材に構成してもよい。
【０２１】
本発明のガス溶断用チップ部材７は、前記ガス流通路８の内周面８´及び／又は先端外周面７´に、前記と同様に、ミクロン単位の微粒子ショットを高速で吹き付けてガス流通路８の内周面８´及び／又はチップ部材の先端外周面７´にミクロン単位の微小凹凸１１を形成したものである。
【０２２】
微粒子ショットの材質は鋼鉄、銅などの金属材料あるいはセラミックスなどの硬い材質からなる数ミクロン〜数百ミクロン、好ましくは５０〜１００ミクロン、
さらに好ましくは７０〜８０ミクロンの微小粒子が適している。
また、ガス流通路８内周面８´及びチップ部材７の先端外周面７´をミクロン単位の微小凹凸面１１に形成するには、上記硬質微粒子ショットを例えば１００〜５００ｍ／秒、好ましくは２００〜３００ｍ／秒の高速で吹き付ける。
【０２３】
実施例２
軸芯に直径１．２ｍｍのガス流通路８を有する長さ４５ｍｍの 製ガス溶断用チップ部材７のガス流通路８の内周面８´と、チップ部材７の外周面７´（特にその先端テーパー面）に、７０〜８０ミクロンのセラミックビーズからなる所定量の微粒子ショットを、ショットブラスト機によって２００ｍ／秒の速度で約１５分間吹き付けることにより、ガス流通路８の内周面８´及びチップ部材７の外周面７´にショット加工を施した。
なお、ガス流通路８内の前記ショット加工は、流通路８の一側開口から流通路８内部に前記ショット材を高速で投射することによって実施することができる。上記ショット加工による微粒子ショットの高速衝突によりガス流通路８の内周面８´及びチップ部材７の先端外周面７´はミクロン単位の微小凹凸面に形成された。
【０２４】
図２、図３の実施例のガス溶断用チップ部材７は、ガス流通路８の内周面８´に前記微粒子ショットによるショット加工を施したことにより、図４のように、ガス流通路８の内周面８´が微小凹凸面１１に形成されている。このため、ガス流通路８の内周壁面に近い層ではガスの乱流が生じ、ガス流通路８の中心部付近に整流状のガスが流れる。
従って、チップ部材７の火口から噴射される炎は、絞り込まれた細い高エネルギーの熱となって母材を巾の狭い切断線で溶断する。このため、母材の溶隔量が小量になり、また、溶隔塊が小さくなることによりスパッタの発生、付着が激減することが実証された。
【０２５】
図２、図３の実施例においても、チップ部材７の外周面７´には前記微粒子のショット加工を施して微小凹凸面１１に形成されているので、スパッタが付着しにくく、また、付着しても取れ易くなる。
【０２６】
本発明のチップ部材のショット加工に適用される微粒子ショットの材質、寸法、ショット速度、ショット時間等は前記の例に限定されるものではない。チップ部材１、７の材質、寸法その他の状況に応じて加減することができる。要は、ショット加工により、チップ部材１、７の内周面、外周面が微小凹凸面に形成されればよい。
【０２７】
なお、図１乃至図３において、太線はショット加工により形成された微小凹凸面１２を示している。
【０２８】
【発明の効果】
本発明の溶接用あるいは溶断用チップ部材はワイヤ通孔やガス流通路の内周面及びその外側の外周面が微粒子のショット加工による微小凹凸の粗面に形成されているのでスパッタの発生が格段に抑制され、発生したスパッタも付着しにくく、また、付着しても取れ易い。
従って、溶接／溶断の作業性が改善され作業能率が向上するとともに、溶接／溶断の品質がよくなる。
【０２９】
ショット加工面の硬度が上がるので耐摩耗性が著しく改善される。
【０３０】
電気溶接用のチップ部材にあっては導電性のよい材質の微粒子ショットを用いてショット加工をすることにより、ワイヤと溶接母材間の通電性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電気溶接用チップ部材の断面図
【図２】本発明によるガス溶断用チップ部材の断面図
【図３】本発明による他の実施例によるガス溶断用チップ部材の断面図
【図４】ショット加工面の拡大断面図
【符号の説明】
１、７…チップ部材
２…溶接ワイヤ
３…ワイヤ通孔
４…ワイヤ供給チップ
５…ガスノズル
６…被溶接母材
８…ガス流通路
９…インナー部材
１０…アウター部材
１１…微小凹凸面
【整理番号】ＰＡＳ００２―０２０

Claims (3)

1. ワイヤ供給チップのワイヤ通孔内周面及び／又はワイヤ供給チップ外周面に、径が数ミクロン〜数百ミクロンの微粒子ショットによるショット加工処理を施し、前記ワイヤ通孔内周面及び／又はワイヤ供給チップ外周面を微小凹凸面に形成したことを特徴とする電気溶接機のチップ部材
2. ワイヤ供給チップのワイヤ通孔内周面に、導電性微粒子ショットによるショット加工処理を施し、このショット加工により、ワイヤ通孔内周面に導電性微粒子ショットの一部を付着させたことをさらに特徴とする請求項１記載の電気溶接機のチップ部材
3. ガス供給チップのガス流通路内周面及び／又はガス供給チップ外周面に、径が数ミクロン〜数百ミクロンの微粒子ショットによるショット加工処理を施し、前記ガス流通路内周面及び／又はガス供給チップ外周面を微小凹凸面に形成したことを特徴とするガス溶断機のチップ部材

Images