JP2012081480A - 溶接ガス及びプラズマ溶接方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プラズマ溶接トーチ10を用いて、板厚が3mm以下のフェライト系ステンレス鋼に対して非キーホール溶接を行なう際に使用する溶接ガス22(パイロットガス23及びシールドガス24により構成されたガス)であって、タングステン電極11とインサートチップ12との間隙に流すパイロットガス23が、流速2.1m/sec以下の不活性ガスであり、シールドガス24が、不活性ガスに0.5容量%以上4容量%以下の酸素ガスを加えた混合ガスである。
【選択図】図1
Description
プラズマ溶接の中の1つの方法として、エネルギー密度の高いアークを利用した片面裏波溶接であるキーホール溶接がある。
このため、I型開先の突合せのワンパス片面溶接が可能な板厚は、一般的に、軟鋼板においては6mm以下、ステンレス鋼板においては約8mm以下とされている。
該プラズマ溶接トーチは、タングステン電極、タングステン電極の外周を囲むように配置されたインサートチップ、及びインサートチップの外周を囲むように配置されたシールドキャップ等により構成されている。
パイロットガスは、プラズマを発生させるタングステン電極を保護するためのガスであると共に、被溶接物を溶融させる。一方、シールドガスは、溶融池及び母材の酸化を防止するためのガスである。
また、オーステナイト系ステンレス鋼に対してキーホール溶接を行なった場合、オーステナイト系ステンレス鋼にはNiが含有されており、溶融池が粘性を有するため、溶融池自体が落下することなく、溶接を行なうことができる。
そこで、フェライト系ステンレス鋼の溶接には、特許文献2に記載されたような非キーホール溶接を行なう。
また、特許文献2には、非キーホール溶接を行なう際、溶接ガス(パイロッドガス及びシールドガス)として、アルゴン又はアルゴンに水素を添加した混合ガスを使用することが開示されている。
そのため、溶接ガス(シールドガス及びパイロッドガス)にアルゴンを用いた場合、溶接ビードが蛇行したり、アンダーカットが発生したり、溶接ビードの裏波が出ない等の問題を生じてしまう。
図1は、本発明の実施の形態に係る溶接ガスが適用されるプラズマ溶接用トーチの概略構成を示す断面図である。
始めに、本実施の形態に係る溶接ガスが適用されるプラズマ溶接用トーチ10(言い換えれば、本実施の形態のプラズマ溶接方法が適用されるプラズマ溶接用トーチ)の構成について説明する。
タングステン電極11は、その先端部11Aからプラズマを発生させる電極である。タングステン電極11は、一方の端部が溶接母材26と電気的に接続された主アーク電源18、及びパイロットアーク電源19と電気的に接続されている。
インサートチップ12は、タングステン電極11の外周を囲むように配置されている。インサートチップ12は、その内部にタングステン電極11の先端部11Aを収容している。インサートチップ12は、パイロットアーク電源19と電気的に接続されている。
また、パイロットガス23としては、流速2.1m/sec以下の不活性ガスを用いる。該不活性ガスとしては、アルゴン(Ar)ガス等を用いることができる。パイロットガス23は、タングステン電極11を保護するためのガスであると共に、溶接母材26を溶融させるためのガスである。
本実施の形態では、溶接ガス22は、パイロットガス23及びシールドガス24により構成されている。
上記酸素ガスの濃度が0.5容量%よりも少ないと、溶接ビードの裏波の形状が不安定となってしまう。また、上記酸素ガスの濃度が4容量%よりも多いと、溶接ビードの裏波が酸化されてしまう(後述する実施例1〜7、及び比較例1,2参照)。
上記炭酸ガスの濃度が1容量%よりも少ないと、溶接ビードの裏波に蛇行が発生してしまう。また、上記炭酸ガスの濃度が6容量%よりも多いと、溶接ビードの裏波の形状が不安定となってしまう(後述する実施例8〜14、及び比較例3参照)。
実施例1として、図1に示すプラズマ溶接用トーチ10を用いて、溶接母材26であるフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
このとき、タングステン電極11として2%酸化ランタン入りタングステン電極(φ4.8mm)を用い、タングステン電極11のセンターノズル母材間距離を3mm、プラズマ溶接用トーチ10の傾斜角度を前進角5度、タングステン電極11のセンターノズル内径を3.2mm、溶接電流を155A、溶接速度を50cm/minとした。
なお、パイロットガス23の流速は、流速=(パイロットガス23の流速)/((3.14/4)×D2)という式(Dはインサートチップ12のガス噴出部の内径)で求めた。
なお、図2の合否の欄に示す○(合格)は、溶接ビードの表面及び裏波の形状が良好な形状(具体的には、溶接ビードに蛇行や大きな凹凸等がない形状)であることを示しており、×(不合格)は、溶接ビードに蛇行や大きな凹凸等が存在することを示している。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に0.5容量%のO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
実施例2では、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に0.8容量%のO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
実施例2の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図2に示す。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に0.8容量%のO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
実施例3では、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に1容量%のO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
実施例3の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図2に示す。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に1容量%のO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
実施例4では、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に1.5容量%のO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
実施例4の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図2に示す。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に1容量%のO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
実施例5では、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に2容量%のO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
実施例5の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図2に示す。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に2容量%のO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
実施例6では、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に3容量%のO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
実施例6の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図2に示す。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に3容量%のO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
実施例7では、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に4容量%のO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
実施例7の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図2に示す。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に4容量%のO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
実施例8では、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に1容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
実施例8の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図3に示す。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に1容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
実施例9では、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に2容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
実施例9の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図3に示す。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に2容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
実施例10では、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に3容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
実施例10の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図3に示す。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に3容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更して非キーホール溶接した。この場合でも溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
実施例11では、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に4容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
実施例11の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図3に示す。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に4容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
実施例12では、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に4.5容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
実施例12の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図3に示す。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に4容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
実施例13では、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に5容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
実施例13の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図3に示す。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に5容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
実施例14では、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に6容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
実施例14の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図3に示す。
つまり、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を0.6l/min(流速が1.243m/sec)で供給すると共に、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に6容量%のCO2ガスを混合した混合ガスを20l/minで供給して、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接することで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
また、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給した場合、溶融池の落下が確認できた。つまり、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で良好な結果が得られた。
また、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)の板厚を2mmから3mmに変更した場合でも、パイロットガス23であるArガス(不活性ガス)の流速が1.243〜2.072m/secの範囲内で非キーホール溶接が可能であり、かつ溶接ビードの表面及び裏波の形状に問題ないことが確認できた。
そこで、パイロットガス23としてArガス(不活性ガス)を1.2l/min(流速が2.486m/sec)で供給したところ、パイロットガス23がフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を貫通し、フェライト系ステンレス鋼(SUS430)がキーホール溶接された。
比較例1では、シールドガスとしてArガス(つまり、酸素ガス及び炭酸ガスを含まないシールドガス)を20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
比較例1の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図2に示す。
つまり、シールドガスとしてArガスを用いて非キーホール溶接を行なった場合、良好な結果を得ることができなかった。
比較例2では、シールドガスとしてArガス(不活性ガス)に5容量%のO2ガスを混合した混合ガス(実施例1〜7で説明したシールドガスよりも酸素ガス濃度の高いガス)を20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
比較例2の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図2に示す。
図2に示す写真を参照するに、比較例2のプラズマ溶接方法(非キーホール溶接)では、溶接ビードの裏波に溶接ビードの蛇行が見られた。
つまり、シールドガスとしてArガス(不活性ガス)に5容量%のO2ガスを混合した混合ガスを用いて非キーホール溶接を行なった場合、良好な結果を得ることができなかった。
比較例3では、シールドガスとしてArガス(不活性ガス)に7容量%のCO2ガスを混合した混合ガス(実施例8〜14で説明したシールドガスよりも炭酸ガス濃度の高いガス)を20l/minで供給する以外は、実施例1と同じ条件で、フェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)を非キーホール溶接した。
比較例3の条件で非キーホール溶接したフェライト系ステンレス鋼(SUS430、板厚2mm)の溶接ビードの表面及び裏波の写真、及び該写真に基づき溶接部の外観の合否を判定した結果を図3に示す。
図3に示す写真を参照するに、比較例3のプラズマ溶接方法(非キーホール溶接)では、溶接ビードの裏波に溶接ビードの蛇行が見られた。
上記実施例1〜7及び比較例1,2の結果から、板厚3mm以下のフェライト系ステンレス鋼(SUS430)を非キーホール溶接する際には、シールドガス24としてArガス(不活性ガス)に0.5容量%以上4容量%以下のO2ガス(酸素ガス)を加えた混合ガスを用いることで、溶接ビードの蛇行の発生及びアンダーカットの発生を抑制でき、かつ溶接ビードの裏波を良好な形状にできることが確認できた。
Claims (8)
- タングステン電極、該タングステン電極の外周を囲むように配置されたインサートチップ、及び前記インサートチップの外周を囲むように配置されたシールドキャップを有し、かつ前記タングステン電極の先端が前記インサートチップの内側に配置されたプラズマ溶接トーチを用いて、板厚が3mm以下のフェライト系ステンレス鋼に対して非キーホール溶接を行なう際に使用する溶接ガスであって、
前記溶接ガスは、前記タングステン電極と前記インサートチップとの間隙に流すパイロットガスと、前記インサートチップと前記シールドキャップとの間隙に流すシールドガスと、を含み、
前記パイロットガスが、流速2.1m/sec以下の不活性ガスであり、
前記シールドガスが、不活性ガスに0.5容量%以上4容量%以下の酸素ガスを加えた混合ガスであることを特徴とする溶接ガス。 - 前記酸素ガスの濃度を、0.8容量%以上1.5容量%以下にしたことを特徴とする請求項1記載の溶接ガス。
- タングステン電極、該タングステン電極の外周を囲むように配置されたインサートチップ、及び前記インサートチップの外周を囲むように配置されたシールドキャップを有し、かつ前記タングステン電極の先端が前記インサートチップの内側に配置されたプラズマ溶接トーチを用いて、板厚が3mm以下のフェライト系ステンレス鋼に対して非キーホール溶接を行なう際に使用する溶接ガスであって、
前記溶接ガスは、前記タングステン電極と前記インサートチップとの間隙に流すパイロットガスと、前記インサートチップと前記シールドキャップとの間隙に流すシールドガスと、を含み、
前記パイロットガスが、流速2.1m/sec以下の不活性ガスであり、
前記シールドガスが、不活性ガスに1容量%以上6容量%以下の炭酸ガスを加えた混合ガスであることを特徴とする溶接ガス。 - 前記炭酸ガスの濃度を、2容量%以上4.5容量%以下にしたことを特徴とする請求項3記載の溶接ガス。
- タングステン電極、該タングステン電極の外周を囲むように配置されたインサートチップ、及び前記インサートチップの外周を囲むように配置されたシールドキャップを有し、かつ前記タングステン電極の先端が前記インサートチップの内側に配置されたプラズマ溶接トーチを用いて、板厚が3mm以下のフェライト系ステンレス鋼に対して非キーホール溶接を行なうプラズマ溶接方法であって、
前記タングステン電極と前記インサートチップとの間隙に、流速が2.1m/sec以下の不活性ガスをパイロットガスとして供給すると共に、前記インサートチップと前記シールドキャップとの間隙に、不活性ガスに0.5容量%以上4容量%以下の酸素ガスを加えた混合ガスをシールドガスとして供給することで、前記非キーホール溶接を行なうことを特徴とするプラズマ溶接方法。 - 前記酸素ガスの濃度を、0.8容量%以上1.5容量%以下にしたことを特徴とする請求項5記載のプラズマ溶接方法。
- タングステン電極、該タングステン電極の外周を囲むように配置されたインサートチップ、及び前記インサートチップの外周を囲むように配置されたシールドキャップを有し、かつ前記タングステン電極の先端が前記インサートチップの内側に配置されたプラズマ溶接トーチを用いて、板厚が3mm以下のフェライト系ステンレス鋼に対して非キーホール溶接を行なうプラズマ溶接方法であって、
前記タングステン電極と前記インサートチップとの間隙に、流速が2.1m/sec以下の不活性ガスをパイロットガスとして供給すると共に、前記インサートチップと前記シールドキャップとの間隙に、不活性ガスに1容量%以上6容量%以下の炭酸ガスを加えた混合ガスをシールドガスとして供給することで、前記非キーホール溶接を行なうことを特徴とするプラズマ溶接方法。 - 前記炭酸ガスの濃度を、2容量%以上4.5容量%以下にしたことを特徴とする請求項7記載のプラズマ溶接方法。
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