JP2005052859A - 溶接ガスノズル - Google Patents

Abstract

【課題】 ガス流の制御により、安定したシールドガスの供給を行ない、シールドガスの供給量が少なくても、良好な溶接部を得ることができるイナートガス溶接におけるガスノズルを提供する。
【解決手段】 イナートガス雰囲気で溶接を行う溶接ガスノズルであって、溶接ガスノズルの内面に螺旋形状のガス整流用溝、または溶接ガスノズルの内面に螺旋形状のガス整流用突起２２を設けてなることを特徴とする溶接ガスノズル２。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＴＩＧ溶接、すなわち、タングステン イナートガス溶接におけるガスノズルに関する。

ＴＩＧ溶接においては、タングステン溶接棒、または溶接用ワイヤの先端、および被溶接部がイナートガス（不活性ガス）で覆われることが必要である。この不活性ガスによるシールド（空気との遮断）が不十分である場合は、溶接棒、または溶接用ワイヤ先端を劣化させ、溶接品質を悪くする。また、溶接棒、または溶接用ワイヤの消耗、交換頻度が激増し、ランニングコストを上昇させる。
このため、溶接棒、または溶接用ワイヤ先端の十分なシールドが重要であり、これを行うために、多量のヘリウムガスを噴射して溶接棒、または溶接用ワイヤ、および被溶接部を保護する方法があるが、ヘリウムは高価であるため必要以上の噴射はコストを上昇させることが問題となる。
これらの課題を解決する為、シールドガスが乱流化され、ガス流がガスノズル内で不規則に形成されて、溶接部に流れる現象を防ぎ、安定したシールドガスの供給を図り、結果として所望とする良好な溶接部を得る提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１記載の消耗性電極用アーク溶接トーチは、軸芯部に溶接用ワイヤおよびワイヤ被覆用ガスを案内し、溶接用ワイヤ通路の外側にシールドガス供給路を有するトーチネックの自由端側にチップナットを介して溶接用チップを取付け、トーチネックの自由端側に絶縁製取付具を介してガスノズルを取付け、ガスノズル内にシールドガスを流通する消耗性電極用アーク溶接トーチにおいて、ガスノズルの内筒部に絶縁スリーブが収納され、絶縁スリーブに内接する長軸方向の突起部がチップナット形成されると共に、突起部の外周に長軸方向の複数の溝が形成され、かつチップナットの溶接用チップ側にトーチネックの軸芯路に連通する複数の貫通路が形成されたことを特徴としている。

このように、特許文献１記載の方法は、チップナットの長軸方向の突起部が絶縁スリーブに内接し、かつこの突起部の外周に長軸方向に延びる複数の溝が形成されているため、シールドガスは長軸方向に延びる複数の溝を通ってトーチ先端側に流れ、シールドガス流の分流化が図られると共に、シールドガスが長軸方向の流れとなるように強制的に整流される。つまりシールドガスは、絶縁スリーブ内を層流化されつつトーチ先端側に流されているため、このシールドガスの層流化状態が殆んど乱されない。被溶接部は層流化されたシールドガスにより被覆される。また、ワイヤ被覆用ガスの皮膜が外側面に形成された溶接用ワイヤが被溶接部へと供給され、かつ層流化されたシールドガスにより被溶接部が被覆されつつ溶接が行なわれる、という提案である。

しかし、特許文献１記載の方法は、長軸方向のシールドガスの層流化状態を主に考慮した提案であり、溶接用ワイヤ、被溶接部にシールドガスが集中する工夫が成されていない。従って、溶接用ワイヤ、被溶接部を被覆するシールドガスは、トーチ先端部、すなわち、ガスノズル先端部で、半径方向に拡散する傾向があり、所望のシールド効果を出すために、シールドガスの供給量がたくさん必要となる課題がある。

特開平１１−２４５０３９号公報（第１頁〜第６頁）

本発明の目的は、ガス流の制御により、安定したシールドガスの供給を行ない、シールドガスの供給量が少なくても、良好な溶接部を得ることができるイナートガス溶接におけるガスノズルを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、イナートガス雰囲気で溶接を行う溶接ガスノズルであって、溶接ガスノズルの内面に螺旋形状のガス整流用溝、または溶接ガスノズルの内面に螺旋形状のガス整流用突起を設けてなることを特徴とする溶接ガスノズルである。

本発明は、イナートガス雰囲気で溶接を行う溶接ガスノズルであって、溶接ガスノズルの内面に螺旋形状のガス整流用溝、または溶接ガスノズルの内面に螺旋形状のガス整流用突起を設けてなることを特徴とする溶接ガスノズルであるので、溶接棒、または溶接用ワイヤや被溶接部に向けてシールドガスのガス流が制御されるので、安定したシールドガスの供給ができ、シールドガスの供給量が少なくても、良好な溶接部を得ることができるイナートガス溶接におけるガスノズルを提供できる。

本発明は溶接ガスノズルの内側にガス整流ができる螺旋形状の構造を設け、供給されるイナートガスを旋回させて少量のイナートガスにより、溶接棒、または溶接用ワイヤ先端や被溶接部に十分なシールド性（空気との遮断）を得ようとするものである。このため、シールドガスを旋回させ、整流化させて、溶接棒、または溶接用ワイヤ先端や被溶接部に供給する機能をもつ構造として、溶接ガスノズルの内壁に螺旋形状の溝加工を施しても良く、または溶接ガスノズルの内面に螺旋形状のガス流整流用突起を設けても良い。

本発明で用いられる螺旋形状としては、螺旋角度は通常２０°〜５０°が望ましい。角度が小さすぎると、供給ガス流が阻まれ望ましくない。大きすぎると整流効果が少なくなる。螺旋条数としては、１条でも良く、複数条でも良い。通常１条〜２条が望ましい。多すぎると整流効果が少なくなる。螺旋溝の深さ、また螺旋突起の高さとしては、ガスノズルの内径や、ガス供給量にも依存するが、通常０．５ｍｍ〜１．５ｍｍが望ましい。小さすぎると整流効果が少なくなる。大きすぎると、供給ガス流が阻まれ望ましくない。

螺旋溝、螺旋突起を形成する材質としては、通常、ガスノズルと同様のものが用いられるが、異種のものを接合、接着しても良く、金属やセラミックスなどの無機材料製のものいずれであっても良い。この材質としては、スパッタが付着し難く、又スパッタが付着しても除去し易い、耐摩耗性、高温耐酸化性、高温強度に優れた材質が望まれる。通常、銅又は銅基合金製、銅又は銅基合金製の基材に銅アルミニウム合金層を形成させたものが、上記性能を満たす材質として用いられる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。
図１は、本発明の溶接ガスノズルを用いた溶接トーチの斜視図である。溶接ガスノズル２は、溶接トーチ１の先端に設けられ、被溶接箇所を溶接する。この際、溶接棒、または溶接用ワイヤ先端や被溶接部は、シールドガスにより空気との遮断が行なわれ、酸化されることを防ぎ、溶接品質の良い、溶接を行ない、溶接された後の表面６を形成する。

図２は、本発明の溶接ガスノズルの縦断面である。溶接ガスノズル２には、溶接ガスノズル内面の螺旋形状のガス整流用突起２２が設けられている。溶接棒３は、溶接棒を保持する軸芯５に設けられ、被溶接部をアーク４により溶接する。ヘリウムなどの不活性ガスは、溶接ガスノズル２の内部の根元側から供給されるが、溶接ガスノズル内面の螺旋形状のガス整流用突起２２により、旋回して整流化され、不活性ガス流の方向Ｆに示すように、溶接棒３や被溶接部に向かい、集中して供給される。従って、このようなガス流の制御により、安定したシールドガスの供給を行ない、シールドガスの供給量が少なくても、良好な溶接部を得ることができる。

本発明を実施例によってより具体的に説明する。アルミニウムのＴＩＧ溶接における実施例をしめす。アルミニウムの肉厚は０．４５ｍｍで溶接速度は１７ｍ／分とする。 溶接雰囲気は、遮蔽し風の影響を除外し、シールドの効果を確認した。
本発明の実施例１としては、ガスノズルの構造は、内面に螺旋加工１（螺旋条数１、螺旋角度３０°）を設けたものを用いる。溶接ガスはヘリウムであり、供給量は４リットル／分である。

実施例１のうち、溶接ガス供給量が６リットル／分であること以外は実施例１と同じ条件である。

実施例１のうち、溶接ガス供給量が８リットル／分であること以外は実施例１と同じ条件である。

実施例１のうち、ガスノズルの構造として、内面に螺旋加工２（螺旋条数１、螺旋角度４５°）を設けたものを用いること以外は実施例１と同じ条件である。

実施例４のうち、溶接ガス供給量が６リットル／分であること以外は実施例４と同じ条件である。

実施例４のうち、溶接ガス供給量が８リットル／分であること以外は実施例４と同じ条件である。
（比較例１）

実施例１のうち、ガスノズルの構造として、通常のもの、すなわち内面に螺旋加工を設けないものを用いること以外は実施例１と同じ条件である。
（比較例２）

比較例１のうち、溶接ガス供給量が６リットル／分であること以外は比較例１と同じ条件である。
（比較例３）

比較例１のうち、溶接ガス供給量が８リットル／分であること以外は比較例１と同じ条件である。

（不良発生頻度の評価）
上記溶接試験について、連続４時間稼動中の不良発生頻度（回）の評価を行った。結果を表１に示す。ガスノズルの構造として、内面に螺旋加工を設けたものを用いた場合、ガス流量を同じにしても、ガスを減じた場合でも不良発生頻度が低下おり、シールド性が強化されていることを示している。

本発明の活用例としては、非鉄金属、合金鋼などの溶接、具体的には、銅もしくは銅合金、アルミニュウムもしくはアルミニュウム合金又はステンレス鋼等を溶接する際に、溶接棒や溶接用ワイヤ、被溶接部の表面に酸化皮膜が存在しないようにするためにシールドガスを供給する溶接設備として活用できる。

また、より具体的な活用例として、金属管の内面を合成樹脂でライニングした金属複合管の製造方法として、なかでも、帯状金属板をその両側縁部で突き合わせ、あるいは重ね合わせるように円筒状に成形し、その突き合わせ部もしくは重ね合わせ部を溶接等により互いに接合して金属管を連続的に製管しつつ、その内面に溶融樹脂を押し出すことによって被覆する方法の中で用いる事が出来る。特に厚さの薄い金属板や比較的軟質の金属板を用いても、金属板の側端面や側端部に傷や変形が生じることなく、安定して高精度の製管を行うことができ、もって高効率で高歩留りのもとに金属複合管を製造するため、活用することができる。

図１は、本発明の溶接ガスノズルを用いた溶接トーチの斜視図である。 図２は、本発明の溶接ガスノズルの縦断面である。

符号の説明

１：溶接トーチ
２：溶接ガスノズル
２２：溶接ガスノズル内面の螺旋形状のガス整流用突起
３：溶接棒
６：溶接された後の表面
４：アーク
５：溶接棒を保持する軸芯
Ｆ：不活性ガス流の方向

Claims (1)

1. イナートガス雰囲気で溶接を行う溶接ガスノズルであって、溶接ガスノズルの内面に螺旋形状のガス整流用溝、または溶接ガスノズルの内面に螺旋形状のガス整流用突起を設けてなることを特徴とする溶接ガスノズル。
   

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