JP2013150992A - Build-up welding method by tig welding - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such the problem that conventionally, in the case when the build-up of stellite is performed by TIG welding, compared with oxy-acetylene gas welding, a penetration rate on the side of a base material is as high as 15±5%, thus prescribed hardness can not be obtained in one-layer build-up in which the base material metal has been subjected to dilution and there is a need of performing 2 to 3 layer build-up, and further, hardness is made low since there is no carburization phenomenon like gas welding, thus, in TIG welding, there is a need of performing multilayer build-up for reducing a preheating temperature and obtaining hardness, and underlaying of SUS based metal has been required for preventing cracks.SOLUTION: In TiG welding, the blending ratio of a shielding gas is controlled to CO2: 50 to 80% and Ar+He: 20 to 50%, thus consumption of carbon is prevented, and an action effect same as that of carburization in gas welding is exhibited. Further, liquid flux is applied to a base material and a welding rod, and welding is performed while spraying vaporization flux, thus the removal of the surface tension of molten metal and prevention of oxidation are achieved, the penetration rate of the base material is suppressed to ≤5% and the dilution of build-up metal by the base material metal is prevented, thus prescribed hardness can be obtained in a first layer.

Description

本発明はTIG溶接による硬度低降を防止しかつ溶接作業効率をアップする方法に関するものである。炭酸ガスを含むシールドガスを液体フラックスに吹き込んで気化せしめて気化フラックスを生成し、この気化フラックスを溶接面に吹き付けながら溶接することにより溶融金属の表面張力を除去し酸化防止を図り欠陥のない肉盛りを可能にする。また、TIG溶接中に失われる炭素を炭酸ガスから供給し浸炭することで、炭素不足による硬度低降を防止する溶接方法に関する。   The present invention relates to a method for preventing a decrease in hardness due to TIG welding and improving welding work efficiency. A shield gas containing carbon dioxide gas is blown into the liquid flux to vaporize it, and the vaporized flux is generated, and welding is performed while blowing this vaporized flux to the weld surface, thereby removing the surface tension of the molten metal and preventing oxidation to prevent oxidation. Allows prime. Moreover, it is related with the welding method which prevents the hardness fall by carbon shortage by supplying the carbon lost during TIG welding from a carbon dioxide gas, and carburizing.

シールドガス溶接法としてCO2ガスアーク溶接、TIG溶接、MIG溶接、MAG溶接、PTA溶接法(紛体肉盛り溶接法)などがある。これらは大気中の酸素遮断による溶接部の酸化防止とアーク電圧保持が主体の電導体シールドガスとして使われている。例えば、MAG溶接ではシールドガス(CO2+Ar+O2+He)の分子が原子に解離する際に解離熱を吸収しアーク電圧を30%近くアップ(熱的ピンチ効果→アーク収縮効果)させるので溶接棒の高能率化が図れる。熱的ピンチ効果とは、アーク中の2原子分子が原子に解離するときに熱を奪うこと、また、アークを覆っているシールドガスによりアークが強制的に冷やされることにより、寒いときに身を縮めるのと同様にアークも熱損失を抑制するためその断面積を収縮しようとする現象である。アーク電圧により窒素や酸素分子は分子解離熱を吸収し原子に分離するがその化学式は例えば、N2→N+N、O2→O+Oとなる。溶接母材近辺で原子が再び分子となる際に解離熱を放出するためアーク電圧を上昇させる効果がある。MAG溶接はあまりにも輻射熱が大きく溶接作業者が耐えられないため手動溶接には適さない。主としてロボット自動化による肉盛り溶接法などに使われている。 As the shield gas welding method, there are CO2 gas arc welding, TIG welding, MIG welding, MAG welding, PTA welding method (powder overlay welding method) and the like. These are used as a conductor shielding gas mainly for preventing oxidation of the welded part by blocking oxygen in the atmosphere and maintaining the arc voltage. For example, in MAG welding, when the molecules of the shielding gas (CO2 + Ar + O2 + He) dissociate into atoms, the heat of dissociation is absorbed and the arc voltage is increased by nearly 30% (thermal pinch effect → arc contraction effect). I can plan. The thermal pinch effect means that heat is removed when diatomic molecules in the arc dissociate into atoms, and the arc is forcibly cooled by the shielding gas covering the arc. In the same way as shrinking, the arc is a phenomenon that attempts to shrink its cross-sectional area to suppress heat loss. Nitrogen and oxygen molecules absorb the heat of molecular dissociation and are separated into atoms by the arc voltage, but their chemical formulas are, for example, N 2 → N + N, O 2 → O + O. Since the dissociation heat is released when the atoms become molecules again in the vicinity of the weld base material, there is an effect of increasing the arc voltage. MAG welding is not suitable for manual welding because the radiant heat is so large that the welding operator cannot withstand. Mainly used for overlay welding by robot automation.

TIG溶接のシールドガスは、アルミニウム合金や銅合金に対してはAr、He、Ar+Heである。ステンレスに対してはAr、He、Ar+Heである。オーステナイト系ステンレスではAr+O2を使用する。炭素鋼や高張力鋼に対してはAr、He、Ar+O2、Ar+Heである。Arガスは磁気風のアタック性による溶接母材表面の酸化膜を浮かせる働きと比重が重いことから大気風の流れが強いことによる溶接面のシールド性が大きい特長がありTIG溶接の基本シールドガスとして使用されている。このようにTIG溶接はArガスを基本にして溶接材の種類に応じてHe、H2などを混合して使用するがCO2は使用しない溶接方法である。 The shielding gas for TIG welding is Ar, He, Ar + He for aluminum alloys and copper alloys. For stainless steel, Ar, He, Ar + He. For austenitic stainless steel, Ar + O2 is used. For carbon steel and high tensile steel, Ar, He, Ar + O2, and Ar + He. Ar gas has the feature of floating the oxide film on the surface of the weld base metal due to the attack of magnetic wind and the large specific gravity, so it has a great shielding property on the weld surface due to the strong air flow, and is the basic shielding gas for TIG welding. It is used. As described above, TIG welding is a welding method that uses Ar gas as a basis and uses a mixture of He, H2, and the like according to the type of welding material, but does not use CO2.

従来のTIG溶接の硬化肉盛りではシールドガスはAr、Heが主であり、CO2を使用しないためシールドガスによる浸炭効果はない。逆にTIG溶接でCO2を使用すると、CO2→CO+O、CO→C+Oとなり、溶接棒や母材の炭素を燃焼させてしまうので肉盛り部分の炭素が減少し硬度が落ちてしまう問題がある。しかしながら、TIG溶接のシールドガスにCO2を使用できれば、CO2(炭酸ガス)による浸炭効果で硬度アップするとともに分子解離熱によるアーク電圧上昇効果が期待できるので溶接速度が向上する利点がある。さらに作業性においても、TIG溶接によるステライト肉盛りは肉盛り母材を500±100℃に予熱し、片手はTIG溶接トーチを持ち、片手はステライト棒を溶解するために左手で連続的に送り出す作業であり、予熱バーナーの輻射熱による熱疲労の激しい溶接である。その上、足でポジショナーの入り切りをしながら、神経を集中して巣、ピンホールができないように肉盛りするが、巣、ピンホールが発生した場合はその位置を正確に記憶して2層目の溶接時に浮かして消さなければならない。まさに全身を使う溶接である。本発明はこの悪環境を少しでも改善するために生まれた溶接方法である。 In the conventional TIG welding hardfacing, the shielding gas is mainly Ar or He, and since no CO2 is used, there is no carburizing effect by the shielding gas. Conversely, when CO2 is used in TIG welding, CO2 → CO + O, CO → C + O, and the carbon of the welding rod and base material is burned, so that there is a problem that the carbon in the build-up portion decreases and the hardness decreases. However, if CO2 can be used as the shielding gas for TIG welding, the hardness can be increased by the carburizing effect by CO2 (carbon dioxide gas), and the effect of increasing the arc voltage by molecular dissociation heat can be expected. Furthermore, in terms of workability, Stellite build-up by TIG welding preheats the build-up base material to 500 ± 100 ° C, one hand has a TIG welding torch, and one hand continuously feeds with the left hand to dissolve the stellite rod. It is welding with severe thermal fatigue due to the radiant heat of the preheating burner. In addition, while turning the positioner on and off with the foot, concentrate the nerves so that the nest and pinhole are not formed, but if the nest and pinhole occur, the position is accurately memorized and the second layer It must float and disappear when welding. It is a welding that uses the whole body. The present invention is a welding method born to improve this adverse environment even a little.

TIG溶接で硬化肉盛りする場合、第1層目は母材の溶け込み量が多くなり母材成分による希釈を受けるので所定の硬度が出にくいため2〜3層の肉盛りが必要である。ガス溶接では火炎による浸炭効果があり第1層目から所定の硬度を出せることから本来ステライト肉盛りはガス溶接で行うのが普通である。ステライトのガス溶接による肉盛りでは巣、ピンホールなどの欠陥を極端に嫌うためフラックスを使わない。超微粒子のフラックスがないため未反応のフラックスが欠陥の原因となるためである。従来のフラックスは各種無機化合物、例えばホウ酸(H3BO3、180〜800℃)、ホウ砂(Na2B4O7・10H2O、741〜1575℃)、フッ化ナトリウム(NaF、870〜676℃)、酸化ホウ素(B2O3,577〜1500℃)などの電解質を2〜4種類混合して、水をバインダーとして撹拌し化学反応を完了させて再結晶化させたものを粉砕して使う再結晶フラックスが主である。水をバインダーとする方法では再結晶フラックスの生成はごく一部分であり、水を溶媒として電解質を撹拌しても電解質は完全に溶解しないまま固形分として残る部分が多い。この再結晶フラックスと残存電解質を乾燥させて粉砕したものをペースト状にしてフラックスとして使用しているのである。このようなペースト状フラックスは粉砕粒度が大きい。ステライト溶接する場合、溶接温度は平均で1260℃なので温度酸化の始まる200〜1500℃間をフラックスで被覆し肉盛り面を無酸化としかつ表面張力を除去しなければならないが、ペースト状フラックス粒度が大きいためフラックス自体の未反応が確実に残る。さらにペースト状フラックスの各成分はそれぞれの溶解温度に達したとき単独溶解し膨張するので、予熱バーナー炎にて予熱される際に300〜500℃間で飛び散ってしまう。このためペースト状フラックスは溶接面にガラス状に張り付かずフラックス本来の役目を果たすことができないので局部的な巣、ピンホールの浮かしの際に使われる程度である。このようなことから、ステライトをガス溶接する場合は未反応のフラックスを溶着部に巻き込んでしまう危険性が大きいためフラックスを使わないのであるがフラックスを使う試みは各種提案されている。 When the hard build-up is performed by TIG welding, the first layer requires a build-up of two to three layers because the amount of penetration of the base material increases and dilution with the base material component is difficult to achieve a predetermined hardness. Since gas welding has a carburizing effect by a flame and a predetermined hardness can be obtained from the first layer, stellite buildup is usually performed by gas welding. In the build-up of Stellite by gas welding, flux is not used because it greatly dislikes defects such as nests and pinholes. This is because the unreacted flux causes defects because there is no ultrafine particle flux. Conventional fluxes include various inorganic compounds such as boric acid (H3BO3, 180-800 ° C), borax (Na2B4O7 · 10H2O, 741-1575 ° C), sodium fluoride (NaF, 870-676 ° C), boron oxide (B2O3, The recrystallization flux is mainly used by mixing 2 to 4 kinds of electrolytes such as 577 to 1500 ° C.), stirring the water as a binder to complete the chemical reaction and recrystallizing it. In the method using water as a binder, the generation of recrystallization flux is only a part, and even if the electrolyte is stirred using water as a solvent, the electrolyte remains in a solid state without being completely dissolved. The recrystallized flux and the residual electrolyte are dried and pulverized and used as a flux in the form of a paste. Such a paste-like flux has a large pulverized particle size. In the case of stellite welding, since the welding temperature is 1260 ° C. on average, it is necessary to coat 200 to 1500 ° C. where temperature oxidation starts with flux to make the build-up surface non-oxidized and to remove the surface tension. Since it is large, unreacted flux remains. Further, each component of the paste-like flux is dissolved and expands independently when reaching the respective melting temperature, and therefore, when preheated by the preheating burner flame, it is scattered between 300 to 500 ° C. For this reason, the paste-like flux does not stick to the welded surface in the form of glass and cannot fulfill the original function of the flux. Therefore, the paste-like flux is used only when floating a local nest or pinhole. For this reason, when gas welding stellite, there is a high risk of unreacted flux being caught in the welded portion, so that flux is not used, but various attempts to use flux have been proposed.

特開2010−005696号広報「鋼用タングステンイナートガスアーク溶接用活性フラックス」において二酸化ケイ素(SiO)と、メタケイ酸鉄(FeSiO)、オルトチタン酸鉄(FeTiO)、メタチタン酸鉄(FeTiO)、ディチタン酸鉄(FeTi)を含む鋼用タングステンイナートガスアーク溶接(TIG溶接)用活性フラックスが示されている。該フラックスはフラックス粉末とエチルアルコールのような有機揮発溶液が含まれる懸濁液状で、溶接前に溶接接合部に塗られるが、(1)フラックスが溶液に溶解しているのではないため均一な反応ができずフラックスとしての機能を十分に果たすことができない、(2)未反応フラックスを巻き込んで溶接欠陥になる問題がある。 In Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2010-005696 “Activated Flux for Tungsten Inert Gas Arc Welding for Steel”, silicon dioxide (SiO 2 ), iron metasilicate (Fe 2 SiO 4 ), iron orthotitanate (Fe 2 TiO 4 ), metatitanic acid An active flux for tungsten inert gas arc welding (TIG welding) for steel containing iron (FeTiO 3 ) and iron dititanate (FeTi 2 O 5 ) is shown. The flux is a suspension containing flux powder and an organic volatile solution such as ethyl alcohol, and is applied to the welded joint before welding. (1) The flux is not dissolved in the solution and is uniform. There is a problem that the reaction cannot be performed and the function as a flux cannot be sufficiently achieved.

特開2011−177769号広報「TIG溶接方法」において、板厚3mm以上の板厚の溶接対象を固定して周囲を溶接する全姿勢溶接において、開先を取らず突合わせ状態で溶接対象の両端を突合わせ、溶接前に突合わせ外周部にTIG溶接用深溶け込み活性剤を塗布するTIG溶接方法が示されている。該溶け込み活性剤は特開2010−005696号広報の活性剤の応用でありフラックスとしての均一な反応は困難であり、フラックス自体を巻き込んで欠陥を生じる恐れがある。 In Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2011-177769 “TIG Welding Method”, both ends of a welding target in a butt state without taking a groove in all-position welding in which a welding target having a thickness of 3 mm or more is fixed and the periphery is welded And a TIG welding method in which a deep penetration activator for TIG welding is applied to the outer periphery of the butt before welding. The penetration activator is an application of the activator disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-005696, and a uniform reaction as a flux is difficult, and the flux itself may be involved to cause defects.

特開2004−283858号広報「溶け込み特性にすぐれたTIG溶接用ワイヤ」では、TIG溶接ワイヤ表面に酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化ケイ素及び酸化鉄のうちの1種又は2種以上からなる皮膜を液相析出法で被覆したTIG溶接ワイヤが開示されている。該フラックスは固形フラックスでありそれぞれの化合物が単独に作用することから均一な反応ができないのでフラックスとしての機能を発揮できない問題がある。 In Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-283858, “TIG welding wire with excellent penetration characteristics”, one or two types of titanium oxide, zirconium oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, silicon oxide and iron oxide are formed on the surface of the TIG welding wire. The TIG welding wire which coat | covered the film | membrane which consists of the above by the liquid phase deposition method is disclosed. The flux is a solid flux, and since each compound acts independently, a uniform reaction cannot be performed, so that there is a problem that the function as a flux cannot be exhibited.

本発明者は、特願2011−246151号広報「半自動アーク溶接法」においてMAG溶接、MIG溶接、炭酸ガス溶接においてシールドガスに気化フラックスを混合して溶接する方法を発明した。ステライト肉盛りではまず母材を汗かき状態にする必要があるため溶接金属自体でアークを発生させる溶接方法では困難である。そのためステライトの肉盛り溶接はガス溶接もしくはTIG溶接に限定される。 The present inventor invented a method for welding by mixing a vaporized flux with a shielding gas in MAG welding, MIG welding, and carbon dioxide gas welding in Japanese Patent Application No. 2011-246151, “Semi-automatic arc welding method”. In stellite overlaying, it is necessary to first put the base material in a sweating state, so that it is difficult with a welding method in which an arc is generated by the weld metal itself. Therefore, stellite build-up welding is limited to gas welding or TIG welding.

ステライトの肉盛りは、ガス溶接、自動TIG溶接、紛体プラズマ肉盛りなどの方法が使用されているが、高温高圧バルブの弁棒及びバルブシートなどの肉盛りはガス溶接が有利である。特に深い所に位置するバルブシート部などは目で見えないところをガス溶接で長年の勘を頼りに肉盛る作業となっている。水冷式の吹管バーナーを使用するがこのようなバルブシートの肉盛り作業者は極めて不足しており非常に経験を要する技術である。現在ではバルブシート近くを輪切りにしてバルブシートの肉盛りをし、それから中仕上げにて巣、ピンホールのないことを確認し、輪切りバルブシートを溶接で繋いだ後に650±50℃の応力焼鈍し最終仕上げをしている。従来のTIG溶接では少なくともステライト棒を3層肉盛りしないと所定の硬度が出ないためこのような複雑な作業工程を繰り返さなければならない問題がある。もしTIG溶接においても、ガス溶接と同じように第1層で所要の硬度を出すことができれば工程の削減につながり大きなコスト削減が可能である。 For the build-up of stellite, methods such as gas welding, automatic TIG welding, and powder plasma build-up are used, but for the build-up of the valve stem and valve seat of the high-temperature and high-pressure valve, gas welding is advantageous. In particular, valve seats, etc., located in deep places, have become a work that builds up on the invisible parts by gas welding. Although a water-cooled blower burner is used, such a valve seat build-up worker is extremely short and is a technique that requires very experience. At present, the valve seat is cut into a ring and the valve seat is built up, and then it is confirmed that there are no nests and pinholes in the intermediate finish. After the ring-cut valve seat is connected by welding, stress annealing at 650 ± 50 ° C is performed. Final finishing. In the conventional TIG welding, there is a problem that such a complicated work process must be repeated because a predetermined hardness cannot be obtained unless at least three layers of the stellite rod are built up. Even in TIG welding, if the required hardness can be obtained in the first layer as in the case of gas welding, the process can be reduced and the cost can be greatly reduced.

本発明者は、特開2011−088180号広報「溶接用フラックスと溶接方法」で、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン、B、C、N、O、Si、P、S、Zn、Seなどの原子の内少なくとも2種類以上の原子が結合してできている電解質をアルコールやアセトンなどの溶媒に溶解して生成した液体フラックスを溶接部分に塗布して溶接する溶接方法や前記液体フラックスを気化せしめた気化フラックスをシールドガスや複数のシールドガスを混合した混合シールドガスと混合して生成した複合シールドガスを溶接部分に吹き付けながら溶接する方法を発明した。特願2010−200494号広報「蝋付け用フラックス及び蝋付け法」で、前記液体フラックスを気化装置に充填し、プロパン(C3H6)やアセチレン(C2H2)などの燃焼ガスを吹き込んで気化せしめて前記気化フラックスとして、蝋付け炉のバーナーに導き、前記蝋付け炉を加熱しながら前記気化フラックスを吹き込んで蝋付けする蝋付け方法を発明した。特願2010−206271号広報「フィンチューブの製造方法」で、フィンとチューブを高周波抵抗溶接してフィンチューブを製造する方法において、気化装置に前記液体フラックスを充填し、前記気化装置に気体を吹き込んで前記液体フラックスを気化せしめて生成した気化フラックスを溶接部に吹き付けながら前記フィンと前記チューブを溶接するフィンチューブ製造方法を発明した。特開昭63−12357号広報「ガスシールドアーク溶接法」でシールドガスとして帯電ガスを用いた溶接方法を発明した。この発明をさらに発展させた溶接方法が特開2011−098367号広報「溶接肉盛り用フラックスと溶接肉盛法」で、液体フラックスの溶質を適宜析出せしめて生成した析出フラックスに接種剤を混入してゲル状フラックスとして、該ゲル状フラックスを溶接母材に塗布した後に前記ゲル状フラックスの溶媒を乾燥もしくは燃焼させて固形フラックスとして肉盛り母材に固定した後に、該固形フラックスの上から前記肉盛り母材に溶接する方法や帯電シールドガス中で溶接する方法を発明した。 The present inventor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-088180 “Welding Flux and Welding Method”, alkali metal, alkaline earth metal, halogen, B, C, N, O, Si, P, S, Zn, Se, etc. A welding method in which a liquid flux produced by dissolving an electrolyte formed by combining at least two types of atoms in a solvent in a solvent such as alcohol or acetone is applied to the welded portion, and the liquid flux is vaporized. The inventors have invented a method of welding while spraying a composite shield gas generated by mixing the causticized flux with a shield gas or a mixed shield gas obtained by mixing a plurality of shield gases onto the welded portion. According to Japanese Patent Application No. 2010-200494 “Brassing flux and brazing method”, the liquid flux is filled into a vaporizer, and the vaporization is carried out by injecting a combustion gas such as propane (C3H6) or acetylene (C2H2). As a flux, a brazing method was invented in which the vaporized flux was blown and brazed while being heated to a burner of a brazing furnace and heating the brazing furnace. In Japanese Patent Application No. 2010-206271, “Fin Tube Manufacturing Method”, a fin tube is manufactured by high-frequency resistance welding of a fin and a tube. The vapor flux is filled in the vaporizer and gas is blown into the vaporizer. The fin tube manufacturing method which welds the said fin and the said tube while spraying the vaporization flux produced | generated by vaporizing the said liquid flux on a welding part was invented. Japanese Patent Laid-Open No. 63-12357, “Gas Shield Arc Welding” invented a welding method using a charged gas as a shielding gas. A welding method that further develops the present invention is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-098367, “Flux for welding overlay and welding overlay”, in which an inoculant is mixed into a precipitate flux generated by appropriately depositing a solute of liquid flux. As a gel flux, after applying the gel flux to a welding base material, the solvent of the gel flux is dried or burned and fixed as a solid flux to the buildup base material. We have invented a method of welding to a prime base material and a method of welding in a charging shield gas.

本発明者は、特開2009−090368号広報「ガス切断用気化フラックス」で、ロウ付けなどに使用するフラックスを適宜混合して前処理した混合フラックスを、アルコールやアセトンなどの溶媒に8〜25重量%混合して、超臨界装置内において温度300〜400℃、圧力34.3〜44.1MPaで溶解し液体フラックスとし、該液体フラックスに気体を吹き込んで気化させるガス切断用気化フラックスを発明した。特開2009−297782号広報「液体フラックスの製造方法及びその装置」で、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン、B、C、N、O、Si、P、S、Cl、Zn、Seなどの原子の内、少なくとも2種類以上の原子が結合してできている電解質をアルコールやアセトンなどの溶媒中で磁場をかけるとともに、該溶媒を攪拌しながら溶解する液体フラックスの製造方法を発明した。特開2010−100441号広報「液体フラックスの製造方法と製造装置及び液体フラックス」で、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン、B、C、N、O、Si、P、S、Znなどの原子の内、少なくとも2種類以上の原子が結合してできている電解質をアルコールなどの溶媒を入れた容器中で、磁場をかけるとともに該溶媒を回転しながら溶解する液体フラックスの製造方法において、溶媒中に電極を挿入し電圧を付加するとともにパルス電圧を付加する液体フラックス製造方法を発明した。特開2009−233741号広報「液体フラックス気化装置」で、ロウ付け及びガス切断などに使用するフラックスをアルコールやアセトンあるいはこれらを混合した液体に溶解した液体フラックス中に、アセチレンやプロパンなどの燃焼ガスを吹き込んで、前記液体フラックスを気化せしめて、気化フラックスを生成する液体フラックス気化装置において、周りに複数の回転筒用ネオジ磁石が配設してある回転筒を設け、該回転筒を毎分60〜200回、回転させながら前記気化フラックスを通過せしめて、該気化フラックスを取り出す液体フラックス気化装置を発明した。 The present inventor disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-090368 "Gas cutting vaporization flux" 8 to 25 in a solvent such as alcohol or acetone. Invented a gas cutting vaporization flux that is mixed by weight%, dissolved in a supercritical apparatus at a temperature of 300 to 400 ° C. and a pressure of 34.3 to 44.1 MPa to form a liquid flux, and gas is blown into the liquid flux for vaporization. . JP 2009-297782 A "Liquid flux production method and apparatus" disclosed in alkali metal, alkaline earth metal, halogen, B, C, N, O, Si, P, S, Cl, Zn, Se, etc. We have invented a method for producing a liquid flux in which an electrolyte formed by bonding at least two kinds of atoms among atoms is subjected to a magnetic field in a solvent such as alcohol or acetone and dissolved while stirring the solvent. In JP2010-100441A "Liquid flux production method and apparatus and liquid flux", atoms such as alkali metal, alkaline earth metal, halogen, B, C, N, O, Si, P, S, Zn, etc. In a method for producing a liquid flux, an electrolyte formed by combining at least two kinds of atoms is dissolved in a container containing a solvent such as alcohol while applying a magnetic field and rotating the solvent. Invented a method for producing a liquid flux in which an electrode is inserted and voltage is applied and a pulse voltage is applied. Combustion gases such as acetylene and propane in a liquid flux obtained by dissolving a flux used for brazing and gas cutting in alcohol, acetone, or a liquid obtained by mixing these in a publication "Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-233741" In the liquid flux vaporizing apparatus that vaporizes the liquid flux to generate the vaporized flux, a rotating cylinder having a plurality of rotating cylinder neodymium magnets disposed around is provided, and the rotating cylinder is provided at a rate of 60 minutes per minute. A liquid flux vaporization apparatus was invented that allows the vaporization flux to pass through while rotating it up to 200 times to take out the vaporization flux.

特開2010−005696号広報「鋼用タングステンイナートガスアーク溶接用活性フラックス」JP 2010-005696 PR "Tungsten inert gas arc welding flux for steel" 特開2011−177769号広報「TIG溶接方法」Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-177769 “TIG Welding Method” 特開2004−283858号広報「溶け込み特性にすぐれたTIG溶接用ワイヤ」Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-283858 “TIG Welding Wire with Excellent Penetration Properties” 特願2011−246151号広報「半自動アーク溶接法」Japanese Patent Application No. 2011-246151 “Semi-Automatic Arc Welding” 特開2011−088180号広報「溶接用フラックスと溶接方法」Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-088180 "Welding Flux and Welding Method" 特願2010−200494号広報「蝋付け用フラックス及び蝋付け法」Japanese Patent Application No. 2010-200434 “Flux for brazing and brazing method” 特願2010−206271号広報「フィンチューブの製造方法」Japanese Patent Application No. 2010-206271 “Fin Tube Manufacturing Method” 特開2009−090368号広報「ガス切断用気化フラックス」Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-090368 "Vaporization Flux for Gas Cutting" 特開2010−100441号広報「液体フラックスの製造方法と製造装置及び液体フラックス」Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2010-1000044 “Liquid Flux Manufacturing Method and Manufacturing Apparatus and Liquid Flux” 特開2009−233741号広報「液体フラックス気化装置」Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-233741 “Liquid flux vaporizer” 特開2011−088180号広報「溶接用フラックスと溶接方法」Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-088180 "Welding Flux and Welding Method" 特開2010−269370号広報「厚板材の切断方法」Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-269370 “Cutting Method of Thick Plate Material” 特開2010−100441号広報「液体フラックスの製造方法とその装置」Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2010-1000044 “Liquid Flux Manufacturing Method and Apparatus” 特開2009−233741号広報「液体フラックス気化装置」Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-233741 “Liquid flux vaporizer” 特開63−12357号広報「ガスシールドアーク溶接法」Japanese Laid-Open Patent Publication No. 63-12357 “Gas Shield Arc Welding” 特開2011−098367号広報「溶接肉盛り用フラックスと溶接肉盛り方法」Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-098367 "Welding Flux for Welding and Welding Method" 特願2010−165565号広報「液体フラックス」Japanese Patent Application No. 2010-165565 Public Relations “Liquid Flux” 特開2009−156518号広報「金属体用の溶断ノズル」Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-156518 "Fusing Nozzle for Metal Body" 特開2009−297782号広報「液体フラックスの製造方法及びその装置」Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-297782 “Liquid Flux Production Method and Apparatus”

高温の科学、日刊工業新聞社High temperature science, Nikkan Kogyo Shimbun 高温工学、日刊工業新聞社High temperature engineering, Nikkan Kogyo Shimbun

CO2溶接法、MIG溶接、MAG溶接、TIG溶接においては、イナートガス中の分子ガス(CO2、N2、O2、H2)が原子に解離する際の解離分解熱にてアーク電圧が上昇することを利用しておりいずれの溶接法も高能率化が図れる。TIG溶接は高能率化よりも高品質を要求する所に利用されるが、ロボット化などの自動化が容易であることから高能率と高品質の両方を満足できる。TIG溶接を自動化する場合の問題点は以下である。(1)溶接面、母材形状、溶接バーナー、溶接棒自動供給形状にて凹凸周囲に沿って磁気吹きが発生する。(2)アーク近辺に強磁性体があるとアーク柱は強磁性体にひかれ、一種の磁気風によるアーク柱の曲がりは平常肉盛り面の均一化が困難となるためストレートビードの場合トーチ開度の調整が厳しくなる。(3)磁気吹きが発生するとアークが不安定となり片溶け、溶け込み不良、融合不良、ビード形状不良などの溶接欠陥が生じやすい。本発明は上記課題を解決するためのものである。 In the CO2 welding method, MIG welding, MAG welding, and TIG welding, it is used that the arc voltage increases due to the heat of dissociation and decomposition when the molecular gas (CO2, N2, O2, H2) in the inert gas dissociates into atoms. Therefore, both welding methods can improve efficiency. TIG welding is used where high quality is required rather than high efficiency. However, since automation such as robotization is easy, both high efficiency and high quality can be satisfied. Problems in automating TIG welding are as follows. (1) Magnetic blow occurs along the periphery of the irregularities in the welding surface, base metal shape, welding burner, and welding rod automatic supply shape. (2) If there is a ferromagnet near the arc, the arc column will be pulled by the ferromagnet, and it will be difficult to homogenize the normal surface of the arc column due to a kind of magnetic wind. The adjustment of becomes strict. (3) When a magnetic blow occurs, the arc becomes unstable and welding defects such as partial melting, poor penetration, poor fusion, and poor bead shape are likely to occur. The present invention is for solving the above-mentioned problems.

第1の解決手段は特許請求項1に示すように、硬化肉盛り材をTIG溶接する方法において、シールドガスはCO2を50〜80v%含有し、残りはAr又はHe又はN2又はこれらを混合したガスを20〜50v%含有した混合シールドガスであり、該混合シールドガスは混合器で混合された後、前記混合シールドガスを気化装置に充填した液体フラックスに吹き込んで、該液体フラックスを気化せしめて気体フラックスとし、該気体フラックスと前記混合シールドガスが混合した気化フラックスを生成し、該気化フラックスをトーチに導いて溶接面に吹き付けながら溶接するとともに、前記溶接面と溶接棒に前記液体フラックスを塗布して溶接するTIG溶接方法である。 The first solution is a method of TIG welding a hardfacing material as shown in claim 1, wherein the shielding gas contains 50 to 80% by volume of CO2, and the remainder is Ar or He or N2 or a mixture thereof. A mixed shield gas containing 20 to 50% by volume of gas, and after the mixed shield gas is mixed in a mixer, the mixed shield gas is blown into a liquid flux filled in a vaporizer to vaporize the liquid flux. A gas flux is formed, and a vaporized flux in which the gas flux and the mixed shield gas are mixed is generated. The vaporized flux is guided to the torch and welded while sprayed on the welding surface, and the liquid flux is applied to the welding surface and the welding rod. This is a TIG welding method in which welding is performed.

第2の解決手段は特許請求項2に示すように、前記トーチ先端の円筒にネオジ磁石を配設するとともに、前記円筒に前記気化フラックスに旋回力を付与するためのひねり羽根を配設しているTIG溶接方法である。 According to a second solving means, as shown in claim 2, a neodymium magnet is disposed in a cylinder at the tip of the torch, and a twist blade for imparting a turning force to the vaporizing flux is disposed in the cylinder. This is a TIG welding method.

第3の解決手段は特許請求項3に示すように、前記混合器は前記CO2の供給口と前記混合シールドガスの排出口及びベンチュリー部を設け、該ベンチュリー部は複数のガス管と連通し、該ガス管にイナートガスを供給して前記CO2と混合して前記混合シールドガスを生成し、前記ベンチュリー部の出口には混合室を設け、該混合室にはネオジ磁石を配設し、該混合室の出側には前記混合シールドガスに回転を与えるための斜めノズル孔を設け、前記排出口にはネオジ磁石を配設しているTIG溶接方法である。 According to a third solving means, as shown in claim 3, the mixer is provided with a supply port for the CO2, a discharge port for the mixed shield gas, and a venturi unit, and the venturi unit communicates with a plurality of gas pipes. An inert gas is supplied to the gas pipe and mixed with the CO 2 to generate the mixed shield gas, a mixing chamber is provided at the outlet of the venturi section, a neodymium magnet is provided in the mixing chamber, the mixing chamber This is a TIG welding method in which an oblique nozzle hole for rotating the mixed shield gas is provided on the outlet side of the metal, and a neodymium magnet is provided in the discharge port.

通常TIG溶接のシールドガスはAr単独かあるいはArを主体としてHeやN2を混合して使用されているが、本発明ではCO2を主成分としかつアーク電圧安定化のためArガスを20〜50v%(体積%)混合することで以下の効果が生まれる。(1)アーク安定化に優れている。(2)溶け込みを深くできる。(3)安価である。(4)CO2は浸炭ガスとシールドガスとしての機能を有している。(5)分子ガスの解離熱を最大限利用できるため予熱を低く抑えることができる。(6)高価なArをCO2で補助できるのでシールドガスのコスト低減ができる。 Usually, the shielding gas for TIG welding is Ar alone or a mixture of He and N2 with Ar as the main component. In the present invention, Ar gas is used in an amount of 20 to 50% by volume for stabilizing the arc voltage. The following effects are produced by mixing (volume%). (1) Excellent in arc stabilization. (2) Deep penetration can be achieved. (3) It is inexpensive. (4) CO2 functions as a carburizing gas and a shielding gas. (5) Since the heat of dissociation of the molecular gas can be used to the maximum, preheating can be kept low. (6) Since expensive Ar can be supplemented by CO2, the cost of the shielding gas can be reduced.

シールドガスにArを単独で使用した場合に比べてCO2とArを混合した場合は、アーク電圧を20〜30%アップできる分だけ予熱を抑えることが可能になり、表面硬化が主体のステライト肉盛りは溶接施工者の熱疲労を少なくすることができる。気化フラックスは混合シールドガスと液体フラックスが気化した気体フラックスが混合したものであり、気体フラックスは最大5wt%含有されている。気体フラックスの作用により溶接金属の表面張力除去及び酸化防止ができるので20〜30%早く肉盛りが完了し、その分作業者の熱疲労も少なくて済む。また、気体フラックスを最大5wt%含有しているため、フレミングの法則にて溶接電流に比例してアーク周りには磁場が発生する。帯電ガス中にNa、K、Bなどのイオン状態のガスが流れるため磁気リング状にてアークを締め付けるためふらつきが小さくなり溶接面が平滑となりきれいな肉盛りができる。 When CO2 and Ar are mixed in comparison with the case where Ar is used alone as the shielding gas, it becomes possible to suppress preheating by an amount that can increase the arc voltage by 20 to 30%, and the stellite buildup mainly composed of surface hardening. Can reduce the thermal fatigue of the welder. The vaporized flux is a mixture of a mixed shield gas and a gas flux obtained by vaporizing a liquid flux, and the gas flux is contained at a maximum of 5 wt%. Since the surface tension of the weld metal can be removed and oxidation can be prevented by the action of the gas flux, the build-up is completed 20 to 30% earlier, and the thermal fatigue of the operator can be reduced accordingly. Further, since the gas flux is contained at a maximum of 5 wt%, a magnetic field is generated around the arc in proportion to the welding current according to Fleming's law. Since ions such as Na, K, and B flow in the charged gas, the arc is tightened in the form of a magnetic ring, so that the wobbling is reduced, the welding surface is smoothed, and a beautiful overlay can be formed.

溶接面や溶接棒にあらかじめ液体フラックスを塗布することで、(1)溶接面を空気より遮断し溶接面の酸化を防止する、(2)液体フラックスは従来の個体フラックスと比較すると薄く強力に張り付くため溶融金属の表面張力を除去するため流動性がよくなるため巣、ピンホールのできにくい溶接金属が得られる。 By applying liquid flux to the welding surface and welding rod in advance, (1) the welding surface is shielded from air and oxidation of the welding surface is prevented. (2) The liquid flux sticks thinly and strongly compared to the conventional solid flux. Therefore, since the surface tension of the molten metal is removed, the fluidity is improved, so that a weld metal that is difficult to form a nest and a pinhole is obtained.

CO2、Ar、N2、Heは比重が異なることから、従来の単独ガス流量メータによって100%混合して混合シールドガスとして取り出すことは不可能である。そのため新たに混合器を設け、混合器に設けたベンチュリー部にArやN2やHeを吸い込ませることにより混合するので完全に混合した混合シールドガスにすることが可能である。ベンチュリー部は圧縮性流体の流れを絞ることによって流速を局部的に増加させて低速部に比べて流体圧力を低下させる機構であり他の流体を吸い込む機能があるとともにシールドガスの混合を促進できる。混合室などにネオジ磁石が配設されているので混合シールドガスが帯電し活性化する。そのため気化装置に充填した液体フラックスを効率よく気体フラックスにすることができる。 Since CO2, Ar, N2, and He have different specific gravities, it is impossible to mix 100% with a conventional single gas flow meter and take it out as a mixed shield gas. Therefore, a new mixer is provided, and mixing is performed by sucking Ar, N 2, and He into the venturi part provided in the mixer, so that it is possible to obtain a completely mixed mixed shield gas. The venturi section is a mechanism for locally increasing the flow velocity by reducing the flow of the compressive fluid and lowering the fluid pressure as compared with the low speed section. The venturi section has a function of sucking in other fluids and can promote mixing of shield gas. Since the neodymium magnet is disposed in the mixing chamber or the like, the mixed shield gas is charged and activated. Therefore, the liquid flux filled in the vaporizer can be efficiently converted into a gas flux.

TIG溶接として従来のガスは第18族のHe、Ne、Ar、Kr、Xe、Rnなどの希ガスを使うため高価である。化学的に不活性であるためイナートガスといわれるに対してCO2のような安価な分子ガスと混合することでアーク電圧をアップし、かつ気体フラックスと混合することでTIG溶接でありながらフラックスを持ったアークブレージングが可能である。従来のアーク炎はブルー及び紫色であり気化フラックスによる緑色が加わることで強烈なアーク色でなくやわらかいアーク色となった。緑色は主としてBのイオン電離である。 Conventional gases for TIG welding are expensive because they use rare gases such as He, Ne, Ar, Kr, Xe, and Rn of Group 18. Because it is chemically inert, it is said to be an inert gas, but when mixed with an inexpensive molecular gas such as CO2, the arc voltage is increased, and when mixed with a gas flux, it has a flux while being TIG welding. Arc brazing is possible. The conventional arc flame is blue and purple, and the green color due to the vaporization flux is added, so that it becomes a soft arc color instead of an intense arc color. Green is mainly ionization of B.

トーチの出側にネオジ磁石を配設しているので気化フラックスを磁化し帯電できるのでアーク電圧が向上する。ひねり羽根で気化フラックスに回転を与えることができるためアークのピンチ効果を向上できる。 Since a neodymium magnet is disposed on the exit side of the torch, the vaporized flux can be magnetized and charged, so that the arc voltage is improved. Since the twisting blade can rotate the vaporization flux, the pinch effect of the arc can be improved.

はTIG溶接の概要図である。These are the schematic diagrams of TIG welding. はトーチ先端部の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the tip portion of the torch. はトーチ先端部の横断面である。Is a cross section of the tip of the torch. は混合器の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a mixer. は斜めノズル孔の配置図である。FIG. 6 is an arrangement view of oblique nozzle holes.

本発明の実施形態を請求項と図1、図2、図3、図4、図5に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to claims and FIGS. 1, 2, 3, 4, and 5. FIG.

第1の解決手段は特許請求項1に示すように、硬化肉盛り材をTIG溶接する方法において、シールドガスはCO2を50〜80v%含有し、残りはAr又はHe又はN2又はこれらを混合したガスを20〜50v%含有した混合シールドガスであり、該混合シールドガスは混合器10で混合された後、前記混合シールドガスを気化装置20に充填した液体フラックスに吹き込んで、該液体フラックスを気化せしめて気体フラックスとし、該気体フラックスと前記混合シールドガスが混合した気化フラックスを生成し、該気化フラックスをトーチ30に導いて溶接面60aに吹き付けながら溶接するとともに、前記溶接面60aと溶接棒50に前記液体フラックスを塗布して溶接するTIG溶接方法である。 The first solution is a method of TIG welding a hardfacing material as shown in claim 1, wherein the shielding gas contains 50 to 80% by volume of CO2, and the remainder is Ar or He or N2 or a mixture thereof. It is a mixed shield gas containing 20 to 50 v% gas. After the mixed shield gas is mixed in the mixer 10, the mixed shield gas is blown into the liquid flux filled in the vaporizer 20 to vaporize the liquid flux. A gas flux is generated by mixing the gas flux and the mixed shield gas, and the vaporized flux is guided to the torch 30 and welded while being sprayed on the welding surface 60a. The welding surface 60a and the welding rod 50 are also welded. This is a TIG welding method in which the liquid flux is applied and welded.

本発明のTIG溶接のメインシールドガスはCO2であり、CO2にArやHeを混合して混合シールドガスとして用いる。溶接棒、母材、硬度などの溶接条件を考慮して、CO2やArなどの配合を調整する。通常CO2、Ar、HeはCO2タンク01、Arタンク02、Heタンク03から供給する。CO2、Ar、Heなどのシールドガスは一旦混合器10に入れて混合する。シールドガスは比重が異なるので混合しにくいことから、混合器10にはベンチュリー部11aを設けシールドガスを吸い込むとともにお互いに撹拌し混合を促進する。混合器10にはネオジ磁石16を配設しておりシールドガスが磁界を通過することにより帯電し活性化する。混合器10を出たシールドガスは混合シールドガスとなり気化装置20に入る。気化装置20には液体フラックスを充填しておく。液体フラックスは混合シールドガスにより激しくバブリングされるので気化して気体フラックスとなる。気体フラックスには液体フラックスの溶媒とともに液体フラックスに溶解していた電解質の成分が含有されている。気化フラックスとは混合シールドガスと気体フラックスが混合したものである。気化装置20にはネオジ磁石16を配設しており、液体フラックスはネオジ磁石16によって帯電し活性化する。気化装置20を出た気化フラックスは中継器30を経由して配管31よって気化フラックス供給配管32を経てトーチ40に導かれる。トーチ40には電源70からケーブル71を経由して電流が供給される。電源系統には水抵抗器72を配設して電流の安定を図る。溶接母材60はエンジンのシリンダバルブ60を例として示している。シリンダバルブ60のシート60aは通常モーター74で回転させながら溶接する。回転のオン、オフはポジショナー73で行う。トーチ40と気化フラックス30bでアーク30aを形成して溶接棒50をシート60aに溶接する。 The main shield gas for TIG welding according to the present invention is CO2, and Ar and He are mixed with CO2 and used as a mixed shield gas. In consideration of welding conditions such as the welding rod, base metal, and hardness, the composition of CO2 and Ar is adjusted. Normally, CO2, Ar, and He are supplied from the CO2 tank 01, Ar tank 02, and He tank 03. Shielding gases such as CO2, Ar, and He are once put in the mixer 10 and mixed. Since the shielding gas has a different specific gravity and is difficult to mix, the mixer 10 is provided with a venturi portion 11a to suck the shielding gas and stir each other to promote mixing. The mixer 10 is provided with a neodymium magnet 16 which is charged and activated when the shield gas passes through the magnetic field. The shield gas exiting the mixer 10 enters the vaporizer 20 as a mixed shield gas. The vaporizer 20 is filled with a liquid flux. Since the liquid flux is vigorously bubbled by the mixed shield gas, it is vaporized to become a gas flux. The gas flux contains an electrolyte component dissolved in the liquid flux together with the solvent of the liquid flux. The vaporization flux is a mixture of mixed shield gas and gas flux. The vaporizer 20 is provided with a neodymium magnet 16, and the liquid flux is charged and activated by the neodymium magnet 16. The vaporized flux exiting the vaporizer 20 is guided to the torch 40 via the vaporizer flux supply pipe 32 by the pipe 31 via the relay 30. A current is supplied to the torch 40 from the power source 70 via the cable 71. A water resistor 72 is provided in the power supply system to stabilize the current. As the welding base material 60, an engine cylinder valve 60 is shown as an example. The seat 60 a of the cylinder valve 60 is usually welded while being rotated by a motor 74. The positioner 73 is used to turn the rotation on and off. An arc 30a is formed by the torch 40 and the vaporizing flux 30b, and the welding rod 50 is welded to the sheet 60a.

気化装置20は、本発明者が発明した特開2009−233741号広報「液体フラックス気化装置」や特願2011−246151号広報「半自動アーク溶接法」に示したものを使用できる。気化装置20は気化容器21と気化容器21にシールドガスを供給する給気管22と生成した気化フラックスを取り出す排気管23及び複数の磁石16を配設してなっている。 As the vaporizer 20, those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-233741 “Liquid Flux Vaporizer” and Japanese Patent Application No. 2011-246151 “Semi-automatic arc welding method” invented by the present inventors can be used. The vaporizer 20 includes a vaporizer 21, an air supply pipe 22 that supplies a shielding gas to the vaporizer 21, an exhaust pipe 23 that extracts a generated vaporized flux, and a plurality of magnets 16.

気化装置20からトーチ40まで5m以上の場合は中継器30を通過させることで再結晶化を防止するのがよい。中継器30は特開2010−269370号広報「厚板材の切断方法」に示した中継器と同一のものを使用できる。気化装置20からトーチ40までの供給管31の途中に適宜間隔でネオジ磁石を組み込んだ中継器30を設置する。中継器30は少なくとも10m以内に1台設けるようにするのがよい。ネオジ磁石16は少なくとも30000ガウス以上の磁力を有するものがよい。ネオジ磁石16と溶断ガスの接触面積を広げるために、中継器30の中に多くの折り返しを設けたり螺旋形にしたりして中継器30の中の気化フラックス流路をできるだけ長くするのがよい。中継器30の内部構造はネオジ磁石16の強さや配列の仕方によって各種提案されるが、中継器30の内部構造の違いによって本発明が限定されるものではない。 In the case where the distance from the vaporizer 20 to the torch 40 is 5 m or longer, it is preferable to prevent recrystallization by passing the relay 30. The repeater 30 can be the same as the repeater described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-269370, “Thick Plate Cutting Method”. A repeater 30 incorporating neodymium magnets is installed at appropriate intervals in the middle of the supply pipe 31 from the vaporizer 20 to the torch 40. One repeater 30 is preferably provided within at least 10 m. The neodymium magnet 16 preferably has a magnetic force of at least 30000 gauss. In order to widen the contact area between the neodymium magnet 16 and the fusing gas, it is preferable to make the vaporization flux flow path in the repeater 30 as long as possible by providing many folds in the repeater 30 or making it spiral. Various internal structures of the repeater 30 are proposed depending on the strength and arrangement of the neodymium magnets 16, but the present invention is not limited by the difference in the internal structure of the repeater 30.

本発明者が特開2011−088180号広報「溶接用フラックスと溶接方法」や特願2011−246151号広報「半自動アーク溶接法」に示しているように、従来のようなAr主体のTIG溶接でも気化フラックスを使用するのは効果的である。Arを多量に使用する溶接組立工場などでは液体Arを蒸発させ工場配管により各自動溶接機と連結する場合がある。その場合は、それぞれの自動溶接機の近くに個別に気化装置20を置くことは経済的ではない。Arの主配管に気化装置20を配置し、Arに液体フラックスを混合して各自動溶接機に送り出す方法が効率的である。従って、気化装置20から自動溶接機まで10m以上距離がある場合は気化フラックスが再結晶化する恐れがある。このため気化フラックス中の気体フラックス成分の再結晶を防止するため強磁場による振動を与える必要があるためTIG溶接機に入る前に中継器30を通す。気化フラックスの再結晶は完全に防止できないので定期的に気化装置20から自動溶接機までの配管を洗浄する必要がある。 As shown in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2011-088180 “Welding Flux and Welding Method” and Japanese Patent Application No. 2011-246151 “Semi-Automatic Arc Welding Method”, the present inventor also uses conventional Ar-based TIG welding. It is effective to use vaporization flux. In a welding assembly factory or the like that uses a large amount of Ar, liquid Ar may be evaporated and connected to each automatic welding machine through factory piping. In that case, it is not economical to place the vaporizer 20 individually near each automatic welder. An efficient method is to arrange the vaporizer 20 in the Ar main pipe, mix liquid flux with Ar, and send it to each automatic welding machine. Therefore, when there is a distance of 10 m or more from the vaporizer 20 to the automatic welder, the vaporized flux may be recrystallized. For this reason, in order to prevent recrystallization of the gas flux component in the vaporized flux, it is necessary to apply vibration due to a strong magnetic field, so the relay 30 is passed before entering the TIG welding machine. Since recrystallization of the vaporized flux cannot be completely prevented, it is necessary to periodically clean the piping from the vaporizer 20 to the automatic welding machine.

本発明におけるTIG溶接による肉盛り溶接ではCO2を使用する。以下にステライト肉盛りを例として説明する。CO2(CO2ガス)は、CO2→CO+O↑、CO→C+O↑のように2段階に分解してステライト肉盛り部のデポジットメタル(溶着金属)面にC(炭素)を入れることでガス溶接の浸炭と同じ作用をする。通常のTIG溶接では1層で高硬度を出すことは困難であるため、TIG溶接のステライト棒に炭素を33〜35wt%余計に添加し、かつ炭化物を多く作らせるためタングステンを加え、靱性アップのためMoをアップし、靱性をアップするためNiを最大1.5%加える。しかし、ガス溶接と比較するとやはり炭素量は低くなり所要硬度を得るためには2〜3層肉盛りとなることから結果的にステライト棒コストが高くなり肉盛り時間もガス溶接の1層肉盛りと大差なくなっていた。ステライト棒の含有炭素を33〜35wt%アップする理由は、炭素が溶接時の高熱で燃焼するためであるが熱管理が悪いと割れに繋がる危険性が大きい。これに対して本発明のように、TIG溶接棒そのものに液体フラックスを塗布し、溶接面や溶接棒に液体フラックスを塗布し、最大5wt%の気体フラックスを含んだ気化フラックスを溶接面に吹き付けながら溶接することで従来のステライトNO6でも1層目からガス溶接並みの硬度保持が可能である。ステライトの肉盛りはガス溶接が適しているが経験のある溶接作業者が高齢となり年々不足傾向にある。溶接作業者を育てるには長年の経験が必要で今の若者には大変定着の悪い作業である。TIG溶接は予熱が500〜600℃に対してガス溶接は800〜900℃と高いことも技能工不足となる最大の条件である。ガス溶接によるステライト肉盛りでは、1層目肉盛りは母材の酸化防止のため巣やピンホールができてもそのまま1層目を素早く肉盛り、2層目を薄く肉盛る際にこれらの巣やピンホールを中性炎またはアセチレン加熱炎にて浮かして消し去るので欠陥の少ない肉盛りができる。TIG溶接でステライト肉盛りする場合は、ガス溶接のようにイナートガスを100%Arシールにすると、溶融金属は表面張力のため球になろうとするので、ガス溶接のように巣、ピンホールは1回で浮き上がらず結果的に母材まで浮かすこととなる。この時に溶接棒金属が母材金属で薄まるので硬度が低下するとともにバラツキの原因となる。自動化する場合は巣、ピンホールの修正作業が技術的なネックとなっている。熟練した人間が目で確認しながら溶接する場合は、加熱条件を一瞬の判断で見極めて巣、ピンホールを浮かせるが自動溶接でこのような処理をすることは非常に難しい問題である。本発明では気体フラックスを混合シールドガスに混合して気化フラックスとすることで、フラックス成分が溶融金属の表面張力を除去するとともに酸化防止や清浄化作用をするのでの簡単に巣、ピンホールを浮上させて消すことが可能である。そのため1回の肉盛り作業で所定の硬度を得ることができるとともに自動化も容易になる。 In the overlay welding by TIG welding in the present invention, CO2 is used. In the following, the stellite overlay will be described as an example. CO2 (CO2 gas) is decomposed in two stages, CO2 → CO + O ↑, CO → C + O ↑, and carburized by gas welding by putting C (carbon) into the deposit metal surface of the stellite overlay. Has the same effect as Since it is difficult to achieve high hardness with a single layer in normal TIG welding, carbon is added to the stellite rod of TIG welding to an excess of 33 to 35 wt%, and tungsten is added to make a lot of carbides. Therefore, Mo is increased, and Ni is added up to 1.5% in order to increase toughness. However, compared with gas welding, the amount of carbon is still low, and it takes 2-3 layers to obtain the required hardness. As a result, the cost of stellite rods increases, and the build-up time is also increased by 1 layer of gas welding. It was no longer a big difference. The reason why the carbon content of the stellite rod is increased by 33 to 35 wt% is that carbon burns with high heat during welding, but there is a high risk of cracking if the thermal management is poor. On the other hand, as in the present invention, a liquid flux is applied to the TIG welding rod itself, a liquid flux is applied to the welding surface and the welding rod, and a vaporized flux containing a gas flux of a maximum of 5 wt% is sprayed on the welding surface. By welding, conventional stellite NO6 can maintain the same hardness as gas welding from the first layer. Stellite build-up is suitable for gas welding, but experienced welding workers are getting older and tend to be lacking year by year. Nurturing a welding worker requires many years of experience, and it is a poorly established task for young people today. In TIG welding, preheating is as high as 500 to 600 ° C., and gas welding is as high as 800 to 900 ° C., which is also the greatest condition that causes a shortage of technicians. In the stellite build-up by gas welding, the 1st layer build-up prevents the base material from oxidation, and even if a nest or pinhole can be made, the 1st layer builds up quickly as it is, and when the 2nd layer is built thin, these nests And pinholes are lifted off with a neutral flame or acetylene heating flame and erased, so that it is possible to build up with few defects. When depositing stellite by TIG welding, if the inert gas is made 100% Ar seal as in gas welding, the molten metal tends to become a sphere due to surface tension. As a result, the base material is lifted. At this time, since the welding rod metal is thinned by the base metal, the hardness is lowered and the variation is caused. In the case of automation, the correction work of the nest and pinhole is a technical bottleneck. When welding is performed while a skilled person confirms with the eye, the heating condition can be determined by a momentary judgment and the nest and pinhole are lifted, but it is a very difficult problem to perform such processing by automatic welding. In the present invention, the gas flux is mixed with the mixed shield gas to make the vaporized flux, so that the flux component removes the surface tension of the molten metal and also acts to prevent oxidation and clean up, so that the nest and pinhole can be easily levitated. It is possible to erase it. For this reason, a predetermined hardness can be obtained by one build-up operation and automation is facilitated.

一例としてガス溶接やTIG溶接におけるエンジンバルブシート60aの肉盛りを説明する。溶接スタート部位から終了部位まで肉盛りによる応力は残留しているが溶接終了部位(エンド部)には特に大きな集中応力が残留している。このため繋ぎ目の2番割れを防止するため繋ぎ目の少し前を加熱して肉盛る方法がとられている。このように溶接繋ぎ部は2回溶解させるためガス溶接の場合は加熱炎を中性炎とすることで浸炭過剰を防止しつつ前進部より3角形状に隅肉まで応力を逃がす。TIG溶接は中性炎のように炎を調整できないためクレータ電流にて30〜50アンペアドロップして逃げることでカバーするが、電流を落とすため「なめ溶接ビード」が3角形状に2〜3cmと続きその分炭素が燃焼するため硬度が落ちる。電流をドロップすると溶解部ビードの溶け込みも悪くなるため流れはさらに悪くなる。本発明では、TIG溶接のシールドガスとしてCO2を主としてArやHeやN2を混合して混合シールドガスとして、この混合シールドガスで液体フラックスを気化せしめて気体フラックスとし、混合シールドガスと気体フラックスが混合した気化フラックスを生成する。この気化フラックスには気体フラックスが最大5wt%混合されており、気化フラックスを溶接部に吹き付けると気化フラックス中の気体フラックスが溶接ビード面にガラス状に張り付く。気体フラックスが溶融金属(デポジット金属)の表面張力を除去するため流動性が向上する。TIG溶接の溶接終端部にはクレータという凹みが発生するが、この凹みは溶接割れなどの溶接欠陥の原因となるため極力小さくする必要がある。この凹みを埋める処理をクレータ処理という。本発明によるTIG溶接法では、溶接面への気化フラックスの吹き付けや溶接面及び溶接棒への液体フラックスの塗布により溶融金属の表面張力が除去され流動性が向上することからクレータが発生しない。従来のクレータ処理と比較すると格段の進歩であり溶接繋ぎ部の2番クレータ割れを100%防止することが可能となった。 As an example, the build-up of the engine valve seat 60a in gas welding or TIG welding will be described. Although stress due to buildup remains from the welding start site to the end site, particularly large concentrated stress remains at the welding end site (end portion). For this reason, in order to prevent the 2nd crack of a joint, the method of heating up and heating a little before a joint is taken. In this way, since the weld joint is melted twice, in the case of gas welding, the heating flame is made a neutral flame, so that excessive carburization is prevented and stress is released from the advance portion to the fillet in a triangular shape. Since TIG welding cannot adjust the flame like neutral flame, it covers by escaping with a crater current of 30-50 amps, but in order to reduce the current, the “tanned weld bead” has a triangular shape of 2-3 cm. Subsequently, the carbon burns and the hardness decreases. When the current is dropped, the melting of the melted bead is also worsened and the flow is further worsened. In the present invention, CO2 is mainly mixed with Ar, He, and N2 as a shielding gas for TIG welding to form a mixed shielding gas, and a liquid flux is vaporized with this mixed shielding gas to obtain a gas flux, and the mixed shielding gas and the gas flux are mixed. Generated vaporization flux. The vaporized flux is mixed with a gas flux of a maximum of 5 wt%, and when the vaporized flux is sprayed on the welded portion, the gas flux in the vaporized flux sticks to the weld bead surface in a glass shape. Since the gas flux removes the surface tension of the molten metal (deposit metal), the fluidity is improved. A crater dent is generated at the end of welding in TIG welding, but this dent causes welding defects such as weld cracks, so it is necessary to make it as small as possible. The process of filling this dent is called crater process. In the TIG welding method according to the present invention, since the surface tension of the molten metal is removed and the fluidity is improved by spraying the vaporized flux onto the welding surface and applying the liquid flux onto the welding surface and the welding rod, no crater is generated. Compared to the conventional crater treatment, it is a significant advance, and it has become possible to prevent the second crater cracking of the weld joint 100%.

TIG溶接とガス溶接におけるステライトの肉盛りは同じであり、シングルビードの肉盛り厚みは棒径Φ6mmまでは1.5〜4.5mm、棒径Φ8mmでは2.5〜6mm程度盛る。肉盛り幅は20〜30mmとなる。シングルビードにて所定の肉盛り幅がカバーできない場合は1層目に2層目を3〜4mmオーバーラップする。ラップ部分は表面張力と酸化膜のため巣、ピンホールができやすい。ガス溶接では2層目にこれらの巣、ピンホールを浮かすために火炎バーナーを左右に強く振って表面張力を破って浮かす作業をする。目の働きの弱まる45歳以上は見落とす可能性もありガス溶接によるステライト肉盛りは高齢になると困難になる。 The build-up of stellite in TIG welding and gas welding is the same, and the build-up thickness of a single bead is 1.5 to 4.5 mm up to a rod diameter Φ6 mm, and about 2.5 to 6 mm at a rod diameter Φ8 mm. The buildup width is 20 to 30 mm. When a predetermined build-up width cannot be covered with a single bead, the second layer overlaps 3 to 4 mm in the second layer. The lapping part is easy to form nests and pinholes due to surface tension and oxide film. In gas welding, in order to float these nests and pinholes in the second layer, the flame burner is shaken strongly to the left and right to break the surface tension and lift it. There is a possibility that over 45 years old when the function of eyes weakens may be overlooked, and stellite build-up by gas welding becomes difficult as it gets older.

ガス溶接によるステライト肉盛りにおいても気化フラックスを使用することにより従来よりも優れた肉盛り溶接をすることができる。本発明者は特開2010−100441号広報「液体フラックスの製造方法とその装置」で液体フラックスの製造方法を発明した。アルコール、アセトン、グリセリン(C3H8O3)、エチレングリコール(C2H6O2)などの炭化水素の溶媒に数種類の無機質化合物を混合し強磁場中でパルス電流を流しながら溶解する方法である。常温常圧で液体フラックスを生成可能であり安全かつ公害レスである。また、本発明者は特開2009−233741号広報「液体フラックス気化装置」で、液体フラックスにアセチレンなどの燃焼ガスを吹き込んで気化せしめて気化フラックスを生成する方法を発明した。この方法をステライトのガス溶接に応用することは可能であり、溶接火炎中に混合されている気化フラックスが金属母材の溶接面に高温で張り付き酸化防止を図り、さらに溶解したステライト溶融金属面をガラス状膜で被覆し酸化防止及び表面張力を除去するので巣、ピンホールのない平滑な溶接面を得ることができる。アセチレンガスと混合している気化フラックスは強磁場の中をランダムに通過する際に帯電するためガス運動エネルギーが1種のオーロラ粒子状態となって燃焼バーナーから噴出する。 Even in the stellite build-up by gas welding, build-up welding superior to the conventional one can be performed by using the vaporization flux. The inventor of the present invention invented a method for producing a liquid flux in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2010-1000044 “Liquid Flux Production Method and Apparatus”. This is a method in which several kinds of inorganic compounds are mixed in a hydrocarbon solvent such as alcohol, acetone, glycerin (C3H8O3), ethylene glycol (C2H6O2), and dissolved while applying a pulse current in a strong magnetic field. Liquid flux can be generated at normal temperature and pressure, and it is safe and pollution free. In addition, the present inventor invented a method of generating a vaporized flux by injecting a combustion gas such as acetylene into a liquid flux and evaporating it in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-233741 “Liquid Flux Vaporizer”. This method can be applied to gas welding of stellite, and the vaporized flux mixed in the welding flame sticks to the weld surface of the metal base at high temperature to prevent oxidation, and further dissolves the stellite molten metal surface. Since it is coated with a glassy film to prevent oxidation and remove surface tension, a smooth weld surface free of nests and pinholes can be obtained. The vaporized flux mixed with the acetylene gas is charged when it passes through a strong magnetic field at random, so that the gas kinetic energy becomes a single aurora particle state and is ejected from the combustion burner.

本発明のTIG溶接では、アーク中に気化フラックスが入っているため溶接技能を要することなく容易に表面張力除去と酸化防止が可能になり巣、ピンホールが簡単に浮き上がり自動的に流れる。ガス溶接ではオーバーラップ部を溶接する場合、中性炎に切り替えて炭素過剰による硬度過多を防止しているが技術的にビード幅20〜30mmで施工することは困難である。全自動TIG溶接の場合はラップ部のみクレータ電流の入り切りをすることで簡単にできる。ラップ部は2回溶解するためガス溶接では中性炎への切り替えで炭素過剰を低減する必要があるが、TIG溶接の場合は逆に炭素が減少することになり硬度低降となる。本発明のTIG溶接では気化フラックスを使用しており、この気化フラックスはCO2を主とする混合シールドガス中に気体フラックスが混合しているので、CO2から分離した炭素が溶融金属に侵入するため硬度低降はない。また溶接2番近辺の表面張力除去による巣、ピンホールの浮かしが簡単でかつ流れもよくなるためクレータ処理作業も不要となる。 In the TIG welding of the present invention, since vaporized flux is contained in the arc, it is possible to easily remove surface tension and prevent oxidation without requiring welding skills, and the nest and pinhole can easily float and flow automatically. In the gas welding, when the overlap portion is welded, it is switched to a neutral flame to prevent excessive hardness due to excess carbon, but it is technically difficult to construct with a bead width of 20 to 30 mm. In the case of fully automatic TIG welding, it can be easily done by turning on and off the crater current only at the lap portion. Since the lap part melts twice, it is necessary to reduce excess carbon by switching to a neutral flame in gas welding, but in the case of TIG welding, on the contrary, carbon decreases and the hardness decreases. In the TIG welding of the present invention, vaporized flux is used, and this vaporized flux is mixed with gas flux in a mixed shield gas mainly composed of CO2, so that the carbon separated from CO2 penetrates into the molten metal and has a hardness. There is no low rainfall. Further, since the nest and pinhole are easily lifted and the flow is improved by removing the surface tension near the second weld, the crater treatment work is not required.

ガス溶接のステライト盛りでは、1層目は「汗かき」状態で肉盛るため母材をわずかに5〜6%溶かす溶接であり硬度低降は少ないが、TIG溶接の場合は母材を15〜20%溶かすため母材金属成分が溶接棒成分を薄める働きをすることから硬度低降する。かつ炭素の燃焼による硬度低降も重なるためTIG溶接は2層、3層と重ねることで硬度を保持することになる。結果的にTIG溶接は多量肉盛りでないと硬度保持ができない欠点がある。これは溶接棒のコストアップや作業の非効率につながる。本発明によるTIG溶接では、シールドガスとしてCO2を主としてArやHeやN2を混合した混合シールドガスとして、CO2の分離による炭素を溶融金属に注入することで脱炭を防止し、さらに気化フラックス中の気体フラックスの作用にて溶融金属の表面張力除去と流動性を向上し溶接肉盛り面の酸化防止を図っているため、第2層目以降の肉盛りも薄く良好に流れることから従来のTIG溶接肉盛り方法と比較すると肉盛り用ステライト棒を40%近く減らすことが可能である。 In the gas welding stellite heap, the first layer is piled up in a “sweat” state, so the base metal is melted by only 5 to 6%, and the hardness is low, but in the case of TIG welding, the base metal is 15 to Since the base metal component serves to dilute the welding rod component in order to dissolve 20%, the hardness decreases. In addition, since the hardness drop due to the combustion of carbon also overlaps, TIG welding maintains the hardness by overlapping two layers and three layers. As a result, TIG welding has a drawback that it cannot retain hardness unless it is built up in large quantities. This leads to an increase in the cost of the welding rod and inefficiency of work. In the TIG welding according to the present invention, as a shielding gas, CO2 is mainly mixed with Ar, He, and N2, and mixed carbon gas by separation of CO2 is injected into the molten metal to prevent decarburization. Since the surface tension of the molten metal is removed and the fluidity is improved by the action of the gas flux to prevent oxidation of the weld buildup surface, the buildup after the second layer flows thinly and well, so conventional TIG welding Compared with the method of building up, it is possible to reduce the stellite rod for building up by nearly 40%.

ガス溶接もTIG溶接も溶接エンド部のラップ部を重ねることで集中応力を逃がす作業が必須である。ガス溶接の場合中性炎としてトーチをウイビングしながら次第に絞り2回溶解部の硬度を抑えながら炎を隅に逃がす。TIG溶接ではクレータ電流以外使えないため主電流150A→50Aと急激に落とすと溶接終端部に凹みが生じクレータ割れに繋がる。自動TIG溶接の場合はガス溶接と同じ動作を制御機に組み込めるため電流電圧の調整でアークも絞り込むことが可能であり、1回バックして最終ビード上にもう1回肉盛ることで凹み割れが防止できる。これが従来のAr主体のTIG溶接でありクレータ割れを防止するには熟練の技や自動化による対策が必要であった。これに対して本発明のTIG溶接では、気化フラックス中の気体フラックス作用により自動的に溶融金属が流れるため、手動TIG溶接でも電流調整は不要であり、簡単なトーチギャップの調整でクレータ割れのない溶接が可能である。TIG溶接でありながらフラックス中での溶接となるため、表面張力除去肉盛りとなり母材の希釈も5%以下に抑えることができるので1層肉盛りだけでガス溶接並みの硬度と溶接面を得ることができる。 In both gas welding and TIG welding, it is essential to relieve the concentrated stress by overlapping the lap portion of the welding end portion. In the case of gas welding, the flame is released to the corner while gradually reducing the hardness of the melted portion twice while wibbing the torch as a neutral flame. Since TIG welding cannot be used except for the crater current, if the main current 150A → 50A is dropped rapidly, a dent will be generated at the end of the weld, leading to crater cracking. In the case of automatic TIG welding, the same operation as gas welding can be incorporated into the controller, so it is possible to narrow the arc by adjusting the current and voltage, and dent cracking occurs by backing up once and building up again on the final bead. Can be prevented. This is a conventional Ar-based TIG welding, and skilled techniques and automation measures are required to prevent crater cracking. On the other hand, in the TIG welding of the present invention, since the molten metal automatically flows due to the gas flux action in the vaporized flux, current adjustment is not required even in manual TIG welding, and there is no crater cracking by simple adjustment of the torch gap. Welding is possible. Since welding is performed in flux while being TIG welding, the surface tension removal build-up is achieved, and the dilution of the base material can be suppressed to 5% or less, so that only one layer build-up has the same hardness and weld surface as gas welding. be able to.

ステライトの肉盛りではステライトと母材の熱膨張係数に差のない処置をすることが重要である。一例としてSCM−435のバルブシートを肉盛る場合は、中間層としてSUS309を肉盛りし、表層を滑らかに加工後、ステライトNO6をTIG溶接で肉盛りすれば予熱を低くしても割れにくい。このような伸びと収縮に対してストレス吸収用の中間金属を肉盛るのも一つの方法である。クッション肉盛り法は主として耐摩耗肉盛りに応用されるが膨張率が近い金属同士の組み合わせは溶接の基本である。以下に主な金属の熱膨張率を示す。ステライトNO1は100℃で12.3×10E−6、ステライトNO2は100℃で12.3×10E−6、ステライトNO6は100℃で13.9×10E−6、ステライトNO12は100℃で11.9×10E−6、ステライトNO32は100℃で11.0×10E−6、ステライトNO21は300℃で14.0×10E−6である。炭素鋼(0.2C)は100℃で11.7×10E−6、炭素鋼(0.3C)は100℃で12.1×10E−6、SUS304(18−8)は100℃で17.3×10E−6、SUS316(18−12)は100℃で16.0×10E−6、SUS309(25−12)は100℃で14.9×10E−6、SUS410(BCr)は100℃で9.9×10E−6である。 When building up stellite, it is important to treat stellite so that there is no difference in the thermal expansion coefficient between the stellite and the base material. As an example, when SCM-435 valve seats are built up, SUS309 is built up as an intermediate layer, the surface layer is processed smoothly, and Stellite NO6 is built up by TIG welding, so that it is difficult to crack even if the preheating is lowered. One method is to build up an intermediate metal for absorbing stress against such elongation and contraction. The cushion build-up method is mainly applied to wear-resistant build-up, but the combination of metals with close expansion coefficients is the basis of welding. The thermal expansion coefficient of main metals is shown below. Stellite NO1 is 12.3 × 10E-6 at 100 ° C., Stellite NO2 is 12.3 × 10E-6 at 100 ° C., Stellite NO6 is 13.9 × 10E-6 at 100 ° C., and Stellite NO12 is 11.3 at 100 ° C. 9 × 10E-6, Stellite NO32 is 11.0 × 10E-6 at 100 ° C., and Stellite NO21 is 14.0 × 10E-6 at 300 ° C. Carbon steel (0.2C) is 11.7 × 10E-6 at 100 ° C., carbon steel (0.3C) is 12.1 × 10E-6 at 100 ° C., and SUS304 (18-8) is 17.degree. 3 × 10E-6, SUS316 (18-12) is 16.0 × 10E-6 at 100 ° C., SUS309 (25-12) is 14.9 × 10E-6 at 100 ° C., and SUS410 (BCr) is 100 ° C. It is 9.9 × 10E-6.

本発明はステライトをTIG溶接で肉盛る方法であるが、ステライトのTIG溶接の場合は、液体フラックスをCO2+Arのイナートガスで気化せしめるが、気化フラックスが帯電状態で溶接トーチより流れるとアークを反磁場ガスによるピンチ効果と分子ガスの解離エネルギーの加算によるアーク電圧が最大30%上昇する。このことは溶接電流のドロップに繋がるため予熱を抑えることも可能となり溶接母材の熱輻射による作業者の疲労を低減できる。 The present invention is a method of overlaying stellite by TIG welding. In the case of TIG welding of stellite, the liquid flux is vaporized with CO2 + Ar inert gas, but when the vaporized flux flows from the welding torch in a charged state, the arc is demagnetized. The arc voltage due to the addition of the pinch effect due to and the dissociation energy of the molecular gas rises by up to 30%. This leads to a drop in welding current, so that it is possible to suppress preheating and to reduce worker fatigue due to heat radiation of the weld base material.

本発明者は特願2011−246151号広報「半自動アーク溶接法」で、シールドガス中に気化フラックスを混合し、供給ワイヤ側に液体フラックスを塗布して溶接することで溶接ワイヤ金属の溶接後歩留まりを5〜10%アップさせる方法を発明した。半自動TIG溶接による溶接棒に液体フラックスを塗布するために、溶接棒の送りローラに液体フラックスを塗布できるようにすることで可能である。シールドガスがCO2+Arの2種混合でかつ帯電気化フラックスと送りローラでの液体フラックス塗布効果にて1層目でガス溶接並みの硬度保持が可能である。 The present inventor disclosed in Japanese Patent Application No. 2011-246151 “Semi-Automatic Arc Welding”, mixing vaporized flux in shielding gas, applying liquid flux to the supply wire side and welding to weld wire metal yield after welding. Invented a method to increase the content of 5 to 10%. In order to apply the liquid flux to the welding rod by semi-automatic TIG welding, it is possible to apply the liquid flux to the feed roller of the welding rod. It is possible to maintain the same hardness as that of gas welding in the first layer by using a mixture of two kinds of shielding gas, CO2 + Ar, and applying a liquid flux with a band electrification flux and a feed roller.

本発明者は特開63−12357号広報「ガスシールドアーク溶接法」でCO2アーク溶接法のシールドガスをフェライト磁石の磁場中を数回往復させることでCO2にオーロラのように帯電させることでピンチ効果によるアークの絞りのため30%以上のスパッタが減少することを具現化した。TIG溶接のイナートガスに気化フラックスを最大5%程度含んだCO2+Arの2種混合ガスに気化装置の帯電帯を通過することで気化フラックスが帯電する。そのため、TIG溶接でもアークの電圧アップになる。 The inventor disclosed in Japanese Patent Publication No. 63-12357, “Gas Shield Arc Welding”, pinched the CO 2 arc welding shield gas several times in the magnetic field of the ferrite magnet to charge CO 2 like an aurora. Realized that spatter of 30% or more is reduced due to the effect of arc constriction. The vaporized flux is charged by passing through a charging zone of the vaporizer to a CO2 + Ar two-type mixed gas containing about 5% of the vaporized flux in the inert gas of TIG welding. Therefore, the arc voltage is increased even with TIG welding.

非特許文献01「高温の科学」によれば、鋼片の表面にアンモニアガスを封入しブロー放電すると化学反応にて炭化と窒化が簡単にできる表面処理硬化法がある。CO2+Ar+2NH3の3種混合ガスに気化フラックスを混合すれば浸炭と窒化が同時にできる。気化フラックスの主成分は例えばフッ化ナトリウム、フッ化水素ナトリウムを混合すると、2NH3中のH6↑はこれらのガスと反応する。このため爆発の危険性はない。アンモニアガスを使用しない場合はN2ガスを混合してもよい。この場合はN2が分子解離する際の解離熱はアンモニアが分子解離(2NH3→2N+6H)する際の解離熱よりも小さくなる。 According to Non-Patent Document 01 “High-temperature science”, there is a surface treatment hardening method that can easily carbonize and nitride by chemical reaction when ammonia gas is sealed on the surface of a steel slab and blow-discharged. Carburizing and nitriding can be performed at the same time by mixing the vaporized flux with the three mixed gases of CO2 + Ar + 2NH3. For example, when sodium fluoride and sodium hydrogen fluoride are mixed as the main component of the vaporized flux, H6 ↑ in 2NH3 reacts with these gases. Therefore, there is no danger of explosion. When ammonia gas is not used, N2 gas may be mixed. In this case, the heat of dissociation when N2 undergoes molecular dissociation is smaller than the heat of dissociation when ammonia undergoes molecular dissociation (2NH3 → 2N + 6H).

非特許文献02「高温工学」によれば、化学反応エネルギーは、変化過程中は活性化エネルギーといわれている。可燃性ガスの燃焼反応式は以下のとおりである。水素はH2+1/2O2→H2O、メタンはCH4+2O2→CO2+2H2O、アセチレンはC2H2+5/2O2→2CO2+H2Oである。酸素と反応し燃焼することで発生する熱を溶接や溶断に応用しているのである。金属を瞬間的に溶解するのではなくある程度の予熱と時間をかけて液体金属として酸素の力にて酸化反応熱にて切断するのが溶断である。逆に酸素侵入を防止して液体金属を酸化から守るのが溶接である。液体金属の各原子が熱運動により刻々と位置変化して再原子配列を作るためには、フラックスの機能によって原子と原子を繋ぎやすくする必要がある。本発明で使用する気化フラックスは気体であるため溶解分子間にも入り込むため原子間の繋ぎを容易にする。気化フラックスによって分子間、原子間の再結合する際の引力間に発生する力つまり表面張力を除去することが溶融金属の流れや原子結合を助ける働きをする。 According to Non-Patent Document 02 “High Temperature Engineering”, chemical reaction energy is said to be activation energy during the changing process. The combustion reaction formula of combustible gas is as follows. Hydrogen is H2 + 1 / 2O2-> H2O, methane is CH4 + 2O2-> CO2 + 2H2O, and acetylene is C2H2 + 5 / 2O2-> 2CO2 + H2O. The heat generated by reacting with oxygen and burning is applied to welding and fusing. Rather than instantaneously melting a metal, it is a fusing that cuts with a heat of oxidation reaction by the power of oxygen as a liquid metal over a certain amount of preheating and time. On the other hand, it is welding that prevents oxygen from entering and protects the liquid metal from oxidation. In order for each atom of the liquid metal to change its position every moment by thermal motion to create a re-atomic arrangement, it is necessary to make it easy to connect atoms with each other by the function of the flux. Since the vaporization flux used in the present invention is a gas and enters between dissolved molecules, it facilitates the connection between atoms. The removal of the force, that is, the surface tension generated during the recombination between molecules and atoms by vaporization flux, helps the flow of molten metal and the atomic bonds.

本発明者は特開2011−088180号広報「溶接用フラックスと溶接方法」でアルカリ金属やアルカリ土類金属やハロゲンなどの元素、B、C、N、O、Si、P、Cs、Seなどの原子の内2種類以上の原子結合した無機質をアルコール、アセトン、グリセリン(C3H8O3)、エチレングリコール(C2H6O2)などの数種類の液体を混合した溶媒中で強磁界をかけながら回転し溶解させて液体フラックスを生成した。特願2010−200494号広報「ロウ付け用フラックス及びロウ付け法」で液体フラックスを気化装置に充填しプロパンやアセチレンなどの燃焼ガスを吹き込んで気化せしめて気化フラックスを生成し、さらに強磁界中で帯電させることにより運動エネルギーを付加して搬送中に配管やホースに再結晶することを防ぐ技術を発明した。特開昭63−12357号広報「ガスシールドアーク溶接法」でシールドガスに帯電させることでピンチ効果によりアークを絞る作用でスパッタを減らすことに成功した。 The present inventor disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-088180 “Welding Flux and Welding Method” of elements such as alkali metals, alkaline earth metals, halogens, B, C, N, O, Si, P, Cs, Se, etc. Rotate and dissolve the liquid flux by applying a strong magnetic field in a solvent in which several kinds of liquids such as alcohol, acetone, glycerin (C3H8O3), and ethylene glycol (C2H6O2) are mixed. Generated. In Japanese Patent Application No. 2010-200494, “Flux for brazing and brazing method”, a liquid flux is filled into a vaporizer and a combustion gas such as propane or acetylene is blown to vaporize to generate a vaporized flux. We have invented a technology that prevents crystallization from being recrystallized in pipes and hoses during transportation by adding kinetic energy by charging. JP-A-63-12357, “Gas shield arc welding method”, succeeded in reducing spatter by the action of constricting the arc by the pinch effect by charging the shield gas.

本発明のTIG溶接のポイントは、(1)シールドガスにCO2を使用すること、(2)気化フラックスを溶接面に吹き付けながら溶接すること、(3)溶接面や溶接棒に液体フラックスを塗布して溶接することである。気化フラックスをTIG溶接に応用するとアークを絞ることができるためアーク熱の予熱上昇及び溶接電流の低降効果により母材希釈を少なくすることができるため肉盛部の硬度低降が低減する。特開2011−088180号広報「溶接用フラックスと溶接方法」に基づいて液体フラックスを生成することにより、液体状態からゼリー状態までの液体フラックスの作り分けが可能である。液体フラックスはアルコールなどの溶媒に磁界をかけて撹拌することにより電解質を完全に溶解できる。溶接肉盛り面に塗布する液体フラックスは液体状やゼリーを使用できる。ゼリー状フラックスは例えば、液体フラックスにさらにケイフッ化水素(H2SiF6、40wt%濃度)5wt%、ケイ酸エチル(Si(OC2H5)4)10wt%を加えて24時間反応させるとゼリー状となる。また、液体フラックス中にケイフッ化水素(H2SiF6、40wt%濃度)を5wt%、テトラエトキシシラン((C2H5O)4Si、濃度28wt%%)を10wt%%加えてよく撹拌すると液体フラックスが生成できる。この場合の液体フラックスは粘度が高くゼリー状となる。このように液体フラックスは基本的に液体であるが混合する化合物により粘性は異なり極端な場合はゼリー状になる場合もある。これを総称して液体フラックスと称している。溶接母材、溶接金属、溶接姿勢などの種々の条件を考慮して液体フラックスの粘性を決定するのがよい。液体フラックスは2000メッシュ以下の粒度フラックスのためステライト面に薄く塗布しても100%めくれがないため透明なガラス状で無酸化膜となり張り付く。そのため均一に塗布すれば酸化膜防止と表面張力除去の両方を兼ねる。TIG溶接においてシールドガス中(CO2とAr、Heなどとの混合ガス)に最大5wt%の気体フラックスを混合した気化フラックスを溶接面に吹き付けることにより、気体フラックスのフラックス機能によりガス溶接に近い肉盛りとなり、TIG溶接1層の肉盛りでもステライト本来の硬度保持が可能となる。例えばステライトNO6Hを使えばHs60±3が1層目で可能である。 The points of TIG welding of the present invention are (1) using CO2 as a shielding gas, (2) welding while spraying vaporized flux on the welding surface, and (3) applying liquid flux to the welding surface and welding rod. Welding. When the vaporized flux is applied to TIG welding, the arc can be constricted, so that the dilution of the base metal can be reduced due to the preheating increase of the arc heat and the lowering effect of the welding current, and the hardness decrease of the built-up portion is reduced. By generating a liquid flux on the basis of the publication “Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-088180” “Welding Flux and Welding Method”, it is possible to make a liquid flux from a liquid state to a jelly state. The liquid flux can completely dissolve the electrolyte by stirring with a magnetic field applied to a solvent such as alcohol. Liquid or jelly can be used as the liquid flux applied to the weld overlay. For example, the jelly-like flux becomes a jelly when 5 wt% of hydrogen silicofluoride (H 2 SiF 6, 40 wt% concentration) and 10 wt% of ethyl silicate (Si (OC 2 H 5) 4) are added to the liquid flux and reacted for 24 hours. Further, when 5 wt% of hydrogen silicofluoride (H 2 SiF 6, 40 wt% concentration) and 10 wt% of tetraethoxysilane ((C 2 H 5 O) 4 Si, concentration 28 wt%) are added to the liquid flux and stirred well, a liquid flux can be generated. In this case, the liquid flux has a high viscosity and a jelly shape. As described above, the liquid flux is basically a liquid, but the viscosity varies depending on the compound to be mixed, and in some extreme cases it may be in a jelly form. This is collectively referred to as a liquid flux. It is preferable to determine the viscosity of the liquid flux in consideration of various conditions such as a weld base material, a weld metal, and a welding posture. Since the liquid flux is a particle size flux of 2000 mesh or less, even if it is thinly applied to the stellite surface, it does not turn 100%, so it becomes a transparent glass-like non-oxide film and sticks. Therefore, if it is uniformly applied, it serves both as prevention of oxide film and removal of surface tension. In TIG welding, a vaporization flux that is a mixture of a maximum of 5 wt% gas flux in shielding gas (mixed gas of CO2 and Ar, He, etc.) is blown onto the welding surface, so that it is close to gas welding due to the flux function of the gas flux. Thus, the original hardness of stellite can be maintained even with a buildup of one layer of TIG welding. For example, if Stellite NO6H is used, Hs60 ± 3 is possible in the first layer.

本発明のTIG溶接に応用した気化フラックスはPTPにも応用可能である。本発明者は、特開昭63−12357号広報「ガスシールドアーク溶接法」を応用して、特開2009−233741号広報「液体フラックス気化装置」において、強磁場をN−N,S−Sの互いの反磁場の組み合わせにて8〜10層の多段層にし、かつ互いの反磁場にて磁界が回転する構造の気化装置に液体フラックスを充填し、シールドガス(CO2+Ar)を吹き込んで液体フラックスを気化させて、シールドガスと液体フラックスが気化した気体フラックスが混合した気化フラックスを生成する。PTP肉盛りにおいてもシールドガス(CO2+Ar)が気化装置を通ることで強磁場による帯電効果でアークを絞るピンチ効果が生まれガス溶接と比較するとプラズマアークを5000℃近くまでアップできるためいかなる金属でも溶解する。このプラズマアークをさらにピンチ効果にて絞り込むため従来のArガスを主体とするPTP溶接法と比較すると20〜30Aの電流ドロップとなる。この効果により肉盛り母材の過剰な溶融による希釈を抑えることができるため1層目から高硬度を得ることが可能である。 The vaporization flux applied to the TIG welding of the present invention can also be applied to PTP. The present inventor applied a “gas shield arc welding method” disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Sho 63-12357, and applied a strong magnetic field to NN, SS in a Japanese Patent Laid-Open No. 2009-233541 “Liquid Flux Vaporizer”. A liquid flux is filled in a vaporizer having a structure in which a magnetic field is rotated by a mutual demagnetizing field by forming a multistage layer of 8 to 10 layers by a combination of the demagnetizing fields of each other, and a liquid flux is injected by blowing shield gas (CO2 + Ar). Is vaporized to generate a vaporized flux in which a shield gas and a gas flux in which a liquid flux is vaporized are mixed. Even in PTP build-up, the shielding gas (CO2 + Ar) passes through the vaporizer and creates a pinch effect that squeezes the arc due to the charging effect of the strong magnetic field, so that any metal can be dissolved because the plasma arc can be raised to nearly 5000 ° C compared to gas welding. . In order to further narrow down the plasma arc by the pinch effect, the current drop is 20 to 30 A compared with the conventional PTP welding method mainly composed of Ar gas. Due to this effect, dilution due to excessive melting of the build-up base material can be suppressed, so that high hardness can be obtained from the first layer.

本発明者の特開2009−090368号広報「ガス切断用気化フラックス」は、ガス切断時の溶融金属の表面張力を除去し酸化反応を抑えて切断するため、切断面の溶融金属の流れが速くなり切断スピードがアップすると同時に、同じ溶断装置を使用した場合より厚い板厚の切断能力アップに繋がる。これは1粒1粒の溶解鉄(FeO、Fe3O4、Fe2O3)の表面に気化フラックスをコーティングするため表面張力除去と酸化防止機能が作用しているからである。溶接と切断に共通のフラックス条件は以下である。(1)母材表面の酸化物を除去し清浄化する作用を有すること。(2)目的とする温度範囲において活性を有すること。(3)溶解金属の流動性、拡延性を促進する作用を有すること。(4)目的とする溶解温度まで酸化防止を保持すること。(5)残留ノロ、スラグとなった際に有害物質とならないこと。切断も溶接もフラックスによって、溶融金属の表面張力を除去して湯流れを良くしたり、一旦溶融した金属の酸化防止をしたりすることが切断面や溶接面の品質向上や能率向上に繋がる点においては共通している。 Since the present inventor's Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-090368 “Vaporization Flux for Gas Cutting” removes the surface tension of the molten metal at the time of gas cutting and cuts by suppressing the oxidation reaction, the flow of molten metal on the cut surface is fast. As a result, the cutting speed is increased and, at the same time, the cutting ability of a thicker plate thickness is increased when the same fusing device is used. This is because the surface tension removal and anti-oxidation functions act because the vaporized flux is coated on the surface of dissolved iron (FeO, Fe3O4, Fe2O3). The common flux conditions for welding and cutting are as follows. (1) It has the effect | action which removes and cleans the oxide of the base material surface. (2) It has activity in the target temperature range. (3) It has the effect | action which promotes the fluidity | liquidity of a melted metal, and a ductility. (4) Keeping the antioxidant to the target melting temperature. (5) Do not become a hazardous substance when it becomes residual residue or slag. Both cutting and welding use flux to remove the surface tension of molten metal to improve the flow of molten metal and to prevent oxidation of molten metal once it leads to improved quality and efficiency of the cut surface and weld surface Is common.

TIG溶接によるステライト溶接ではシールドガスとして混合器を通し、2〜3種混合ガスとしてこのガスを気化装置の中に導入し混合シールドガス中に最大5%程度の気化フラックスを含んだシールドガスを使うことで溶接中の母材表面の清浄及び表面張力除去及び帯電ガスによるアーク中のピンチ効果によるアーク電圧の上昇効果のアップを図りかつCO2→CO+O↑→C+O↑による浸炭効果にて脱炭を防止する。TIG溶接による燃焼炭素をカバーするため溶接棒の炭素含有量を30%近くアップしてカバーしているがガス溶接と比較すると、使用後の溶接棒未使用部(末端の残存部)の管理や溶接棒種類別の仕分けが大変である。溶接棒の連続繋ぎ装置によって溶接中に溶接棒を繋ぐことができるので連続棒として100%使用できる。 In stellite welding by TIG welding, a mixer is passed as a shielding gas, this gas is introduced into the vaporizer as a mixed gas of 2 to 3 types, and a shielding gas containing a vaporization flux of up to about 5% is used in the mixed shielding gas. This improves the effect of increasing the arc voltage by cleaning the base metal surface during welding and removing the surface tension, and pinching effect in the arc by charged gas, and prevents decarburization by the carburizing effect of CO2 → CO + O ↑ → C + O ↑. To do. In order to cover the combustion carbon by TIG welding, the carbon content of the welding rod is increased by nearly 30%, but compared with gas welding, the unused portion of the welding rod after use (residual portion at the end) is managed. Sorting by welding rod type is difficult. Since the welding rod can be joined during welding by the welding rod continuous joining device, it can be used as a continuous rod 100%.

第2の解決手段は請求項2及び図1、図2、図3に示すように、前記トーチ30先端の円筒35にネオジ磁石16を配設するとともに、前記円筒35に前記気化フラックス30bに旋回力を付与するためのひねり羽根33を配設しているTIG溶接方法である。 The second solving means is that, as shown in claim 2 and FIGS. 1, 2, and 3, a neodymium magnet 16 is disposed in a cylinder 35 at the tip of the torch 30, and the vaporization flux 30b is swirled in the cylinder 35. This is a TIG welding method in which a twist blade 33 for applying a force is provided.

TIG溶接のトーチ30はアークを発生するための電源供給ケーブル71によってタングステン電極34に給電される。タングステン電極34はコレット31で絶縁されている。タングステン電極34に通電すると母材60との間にアーク30aが発生する。アーク30aは気化フラックスが高温下でプラズマ状態になったものである。この高温のアーク30aによって溶接棒50を溶融して母材60上に硬化肉盛り36する。ネオジ磁石16により気化フラックス30bを帯電せしめて活性化する。気化フラックス30bが帯電することにより気化フラックス30bに電磁力が作用し、気化フラックス30bはアーク30aと母材60に強く引き付けられる。そのためアーク30aの電磁的ピンチ力が向上しアーク30aの温度が上昇し溶接効率が向上する。フレミングの左手の法則によりアーク30aには中心に向かう電磁力が作用している。この電磁力が強いと溶接棒50の溶滴は細かく引きちぎられてシャワー状となりスパッタの少ない溶接となり欠陥も少なくなる。アーク30aのピンチ力向上のため気化フラックス30bがアーク30aに集中するように、トーチ円筒35にひねり羽根33を設けている。ひねり羽根33は気化フラックス30bがアーク30aを中心に渦巻きを生じてタングステン電極34に集中するように配設している。 The TIG welding torch 30 is fed to the tungsten electrode 34 by a power supply cable 71 for generating an arc. The tungsten electrode 34 is insulated by a collet 31. When the tungsten electrode 34 is energized, an arc 30 a is generated between the tungsten electrode 34 and the base material 60. The arc 30a is one in which the vaporized flux is in a plasma state at a high temperature. The welding rod 50 is melted by the high-temperature arc 30 a to harden and build up 36 on the base material 60. The neodymium magnet 16 charges the vaporization flux 30b to activate it. When the vaporized flux 30b is charged, an electromagnetic force acts on the vaporized flux 30b, and the vaporized flux 30b is strongly attracted to the arc 30a and the base material 60. Therefore, the electromagnetic pinch force of the arc 30a is improved, the temperature of the arc 30a is increased, and the welding efficiency is improved. According to Fleming's left-hand rule, an electromagnetic force directed toward the center acts on the arc 30a. When this electromagnetic force is strong, the droplets of the welding rod 50 are finely torn and become shower-like, resulting in welding with less spatter and fewer defects. In order to improve the pinch force of the arc 30a, a twist blade 33 is provided in the torch cylinder 35 so that the vaporized flux 30b concentrates on the arc 30a. The twisting blade 33 is arranged so that the vaporization flux 30 b is swirled around the arc 30 a and concentrated on the tungsten electrode 34.

ノズル30の先端に位置している円筒35に取り付けたネオジ磁石16によって気化フラックス30bは磁場帯電し、さらにひねり羽根33により回転を与えられるので、気化フラックス30bはタングステン電極34に集中する。イオン帯電した気化フラックスは毎分8〜20リットル噴出する。自動TIG溶接のため人間が手動で保持するのでないため重くとも関係ない。アーク30aを磁場ピンチ力にて強制的に下向きのアーク30aとする。磁気風対策をすることで安定した肉盛り面をえることが可能である。 The vaporized flux 30b is magnetically charged by the neodymium magnet 16 attached to the cylinder 35 located at the tip of the nozzle 30 and further rotated by the twisting blade 33, so that the vaporized flux 30b is concentrated on the tungsten electrode 34. The ionized vaporized flux spouts 8-20 liters per minute. Since it is not manually held by a human for automatic TIG welding, it does not matter if it is heavy. The arc 30a is forced to be a downward arc 30a by a magnetic field pinch force. It is possible to obtain a stable surface by taking measures against magnetic wind.

本発明者はガス切断ノズルとして特開2009−156518号広報「金属体用の溶断ノズル」(特許第4736100号)を発明した。ノズル軸芯部を燃料流路とし、その周囲に助燃ガス流路を形成した金属体用の溶断ノズルにおいて、助燃ガス流路に固定式の螺旋絞りスリット流路と、その下流に前記螺旋絞りスリット流路とは逆螺旋方向にした回転式の螺旋スリット流路とを介在させた溶断ノズルである。本発明者はさらに特開2009−255105号広報「金属体用の溶断ノズル」を発明した。ノズル軸芯部を二次側酸素ガスノズルとし、その周囲に燃料ガスノズルと一次側酸素ガスノズルを形成した三重ノズルの金属体用の溶断ノズルにおいて、燃料ガスノズルの前部には、ガス入り口を円錐状に広くした直進溝の流路を円周に沿って複数配列するとともにこの直進溝に連通し二次側酸素ガスノズル先端の内周に沿って斜めに噴射する旋回流形成穴を所定間隔で設け、直進溝の出口には外周に向けて広がる円錐状空間を形成した先端部円錐ノズルを設け、一次側酸素ガスノズルの前部には、ガス入り口を広角にして出口にかけて漸減して細くした複数のスリット螺旋溝を円周に沿って設けた旋回流形成ノズルを設けたことを溶断ノズルである。これは高圧酸素圧を利用して切断炎に回転を与えることで強制的に炎のピンチ効果にて炎の温度をアップさせている。ピンチ力を与えるとアークは強制的に締め付けられるため一段と温度的に高くなるため磁気風によるアークのふらつきがなくなった。完全自動化の場合はノズルスカート部にある6〜8枚の回転羽根をスカート外部よりエアモータまたはモーターにて回すことで強制的に回転を与えることでガス回転力による直進力がアップするため磁気風対策が可能である。本発明のTIG溶接のトーチ10において、気化フラックス30bに旋回力を与えてアーク30aのピンチ力を向上させる方法は溶断における燃焼ガスの旋回による炎のピンチ力を応用したものである。 The inventor of the present invention invented Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-156518 “Fusing nozzle for metal bodies” (Japanese Patent No. 4736100) as a gas cutting nozzle. In a fusing nozzle for a metal body in which a nozzle shaft core portion is a fuel flow path, and an auxiliary combustion gas flow path is formed around the fuel flow path, a fixed helical throttle slit flow path is fixed to the auxiliary combustion gas flow path, and the helical throttle slit is downstream thereof. The flow path is a fusing nozzle having a rotating spiral slit flow path in the reverse spiral direction. The present inventor further invented Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-255105 “Fusing nozzle for metal bodies”. In the triple-nozzle metal fusing nozzle in which the nozzle shaft core portion is the secondary oxygen gas nozzle and the fuel gas nozzle and the primary oxygen gas nozzle are formed around it, the gas inlet is conical at the front of the fuel gas nozzle. A plurality of flow paths of widened straight grooves are arranged along the circumference, and swirl flow formation holes that communicate with the straight grooves and inject obliquely along the inner circumference of the secondary oxygen gas nozzle tip are provided at predetermined intervals, and go straight A conical nozzle that forms a conical space extending toward the outer periphery is provided at the outlet of the groove, and a plurality of slit spirals are formed at the front of the primary side oxygen gas nozzle with a wide angle at the gas inlet and gradually decreasing toward the outlet. A fusing nozzle is provided with a swirl flow forming nozzle provided with grooves along the circumference. This uses the high pressure oxygen pressure to rotate the cutting flame to forcibly raise the flame temperature by the flame pinch effect. When a pinch force is applied, the arc is forcibly tightened, so the temperature becomes higher and the fluctuation of the arc due to the magnetic wind is eliminated. In the case of full automation, 6-8 rotating blades in the nozzle skirt part are rotated by an air motor or motor from the outside of the skirt, forcing rotation to increase the straight running force due to the gas rotational force, so measures against magnetic wind Is possible. In the TIG welding torch 10 of the present invention, a method of improving the pinch force of the arc 30a by applying a turning force to the vaporizing flux 30b applies a flame pinch force caused by turning of combustion gas in fusing.

第3の解決手段は請求項3及び図1、図4、図5に示すように、前記混合器10は前記CO2の供給口14と前記混合シールドガスの排出口18及びベンチュリー部11aを設けた短管11からなり、該短管11は複数のシールドガス供給口12、13と連通し、該シールドガス供給口12、13にArやHeやN2を供給して前記CO2と混合して前記混合シールドガスを生成し、前記短管11の出口には混合室15を設け、該混合室15にはネオジ磁石16を配設し、該混合室15の出側には前記混合シールドガスに回転を与えるため、フランジ17に斜めノズル孔17aを設け、前記排出口18にはネオジ磁石16を配設しているTIG溶接方法である。   As the third solution means, as shown in claim 3 and FIGS. 1, 4 and 5, the mixer 10 is provided with the CO2 supply port 14, the mixed shield gas discharge port 18 and the venturi section 11a. The short tube 11 communicates with a plurality of shield gas supply ports 12 and 13, and Ar, He, and N 2 are supplied to the shield gas supply ports 12 and 13 and mixed with the CO 2 to mix the mixture. A shielding gas is generated, a mixing chamber 15 is provided at the outlet of the short tube 11, a neodymium magnet 16 is provided in the mixing chamber 15, and the mixing shield gas is rotated on the outlet side of the mixing chamber 15. This is a TIG welding method in which an oblique nozzle hole 17a is provided in the flange 17 and a neodymium magnet 16 is provided in the discharge port 18.

CO2がCO2供給口14から入り、混合器10内の短管11に設けたベンチュリー部11aで流速がアップする。そのためベンチュリー部11aの圧力が低下するのでシールドガス供給口12、13からAr、Heなどのシールドガスが吸い込まれCO2と混合し混合シールドガスとなる。シールドガス供給口はシールドガスの種類や量に応じて複数設けることができる。混合シールドガスは混合室15を通過する際に速度が低下し混合が促進され、ネオジ磁石16によって帯電し活性化する。フランジ17には斜めノズル孔17aが設けられており、混合シールドガスは回転を与えられて完全に混合され、出口管18のネオジ磁石16により帯電される。混合シールドガスは混合器10内で帯電した後に気化装置20に入り、液体フラックス中に突入し泡となって混合シールドガスが液体フラックスを気化せしめて気化フラックスとなる。従って、気化フラックスは混合シールドガスと液体フラックスが気化して生成した気体フラックスが混合したものである。液体フラックスが気化した気体フラックスには液体フラックスに溶解していた電解質(溶質)成分が一緒に気化して混合されている。混合シールドガスに気体フラックスは約5wt%程度含有されている。気化フラックスは気化装置20内のネオジ磁石16を通過する際帯電してTIG溶接トーチ40より吹き出るのでフレミングの左手の法則により磁場が生まれる。この気化フラックス30bの磁場をトーチ先端の円筒35に配設した40000ガウスのネオジ磁石16が締め付けるためアークのふらつきとなる磁気風が止まる。また帯電した気化フラックス30bはトーチ先端の円筒35に配設したひねり羽根33にて強制的に旋回させられるので渦巻きを形成しアーク30aを渦巻きによるピンチ力にて締め付ける。従来は、溶接棒50の自動送り装置が磁場の乱れにつながるため肉盛り面60aとTIG溶接トーチのアーク30a保持調整が極めて大変であったが、(1)気化フラックス30bの強制的な旋回と(2)ネオジ磁石16による強磁場帯によるピンチ力アップと(3)気化フラックス30b中の混合シールドガスによる磁力線吸収粒子としての働きによるピンチ力アップと(4)気化フラックス30b中の気体フラックスによる磁力線吸収粒子としての働きによるピンチ効果が重なるため磁気風によるアーク30aふらつきの問題が解消した。従来のシールドガスとして100%Arガスを使用した溶接と比較するとHs硬度で18±3アップとなる。 CO2 enters from the CO2 supply port 14, and the flow velocity is increased by the venturi section 11a provided in the short pipe 11 in the mixer 10. For this reason, since the pressure in the venturi section 11a is reduced, shield gas such as Ar and He is sucked from the shield gas supply ports 12 and 13 and mixed with CO2 to become mixed shield gas. A plurality of shield gas supply ports can be provided according to the type and amount of shield gas. When the mixed shielding gas passes through the mixing chamber 15, the speed decreases and mixing is promoted, and the mixed shielding gas is charged and activated by the neodymium magnet 16. The flange 17 is provided with an oblique nozzle hole 17 a, and the mixed shield gas is rotated and mixed thoroughly, and is charged by the neodymium magnet 16 in the outlet pipe 18. The mixed shield gas enters the vaporizer 20 after being charged in the mixer 10, enters into the liquid flux and becomes bubbles, and the mixed shield gas vaporizes the liquid flux to become a vaporized flux. Therefore, the vaporized flux is a mixture of gas flux generated by vaporizing the mixed shield gas and the liquid flux. In the gas flux obtained by vaporizing the liquid flux, an electrolyte (solute) component dissolved in the liquid flux is vaporized and mixed together. The mixed shield gas contains about 5 wt% of gas flux. The vaporized flux is charged when passing through the neodymium magnet 16 in the vaporizer 20, and blown out of the TIG welding torch 40, so that a magnetic field is generated according to Fleming's left-hand rule. The 40,000 Gauss neodymium magnet 16 disposed in the cylinder 35 at the tip of the torch is tightened by the magnetic flux of the vaporized flux 30b, so that the magnetic wind that causes the arc to stop is stopped. Further, the charged vaporization flux 30b is forcibly swirled by a twisting blade 33 disposed on the cylinder 35 at the tip of the torch, so that a vortex is formed and the arc 30a is fastened by a pinch force caused by the vortex. Conventionally, since the automatic feeding device of the welding rod 50 leads to the disturbance of the magnetic field, it has been extremely difficult to adjust the build-up surface 60a and the arc 30a of the TIG welding torch, but (1) forced swirling of the vaporizing flux 30b (2) Pinch force increase due to strong magnetic field zone by neodymium magnet 16, (3) Pinch force increase due to action as magnetic field absorption particles by mixed shield gas in vaporization flux 30b, and (4) Magnetic field lines due to gas flux in vaporization flux 30b. Since the pinch effect due to the action as absorbing particles overlaps, the problem of the wobbling of the arc 30a due to the magnetic wind has been solved. Compared with welding using 100% Ar gas as a conventional shielding gas, the Hs hardness is increased by 18 ± 3.

従来のTIG溶接の主力ガスはArやAr+Heが主体であり高価であった。MAG溶接では分子ガスの組み合わせとしてArにHe、CO2、O2、N2を混合して使用するが、TIG溶接においてもシールドガスにCO2を使用すると、CO2→CO+Oによる酸化が問題になる。本発明のTIG溶接ではシールドガスにCO2を主として使用する。そのため従来のフローメーター分離混合ではガスの比重分離が激しくHeのように軽いガスの流量が多くなりトーチ40先端で対流によるガス分離が発生する。混合器10のシールドガス供給口12、13からベンチュリー部11aに2〜4種類のシールドガスを吸入することによりCO2、Ar、Heなどが混合されるので均一な混合シールドガスを生成することができる。混合室15にはネオジ磁石16を組み込んでおり混合シールドガスは一種の磁気風となる。また、斜めノズル孔17aにより混合室15の混合シールドガスは旋回力を付与されるので一層効果的に混合される。 Conventional main gases of TIG welding are mainly Ar and Ar + He, and are expensive. In MAG welding, Ar, He, CO2, O2, and N2 are mixed and used as a combination of molecular gases. However, in TIG welding, if CO2 is used as the shielding gas, oxidation due to CO2 → CO + O becomes a problem. In the TIG welding of the present invention, CO2 is mainly used as a shielding gas. Therefore, in the conventional flow meter separation and mixing, the specific gravity separation of the gas is intense, and the flow rate of a light gas such as He increases, and gas separation by convection occurs at the tip of the torch 40. CO 2, Ar, He, etc. are mixed by inhaling 2 to 4 types of shield gas from the shield gas supply ports 12, 13 of the mixer 10 into the venturi section 11 a, so that a uniform mixed shield gas can be generated. . A neodymium magnet 16 is incorporated in the mixing chamber 15, and the mixed shielding gas becomes a kind of magnetic wind. In addition, the mixed shield gas in the mixing chamber 15 is given a swirl force by the oblique nozzle holes 17a, so that it is mixed more effectively.

01:CO2タンク
02:Arタンク
03:Heタンク
10:混合器
11:短管
12:シールドガス供給口
13:シールドガス供給口
11a:ベンチュリー部
14:CO2供給口
15:混合室
16:ネオジ磁石
17:フランジ
17a:斜めノズル孔
18:混合シールドガスの排出口
20:気化装置
21:気化容器
22:給気管
23:排気管
30:中継器
30a:アーク
30b:気化フラックス
31:配管
32:気化フラックス供給管
33:ひねり羽根
34:タングステン電極
35:円筒
36:硬化肉盛り
40:トーチ
50:溶接棒
60:母材(シリンダバルブ)
60a:溶接面
70:電源
71:ケーブル
72:水抵抗器
73:ポジショナー
74:モーター
01: CO2 tank 02: Ar tank 03: He tank 10: Mixer 11: Short pipe 12: Shield gas supply port 13: Shield gas supply port 11a: Venturi section 14: CO2 supply port 15: Mixing chamber 16: Neodymium magnet 17 : Flange 17a: Oblique nozzle hole 18: Mixed shield gas outlet 20: Vaporizer 21: Vaporizer vessel 22: Air supply pipe 23: Exhaust pipe 30: Repeater 30a: Arc 30b: Vaporization flux 31: Pipe 32: Vaporization flux supply Tube 33: Twist blade 34: Tungsten electrode 35: Cylinder 36: Hardening 40: Torch 50: Welding rod 60: Base material (cylinder valve)
60a: welding surface 70: power supply 71: cable 72: water resistor 73: positioner 74: motor

Claims (3)

硬化肉盛り材をTIG溶接する方法において、シールドガスはCO2を50〜80v%含有し、残りはAr又はHe又はN2又はこれらを混合したガスを20〜50v%含有した混合シールドガスであり、該混合シールドガスは混合器で混合された後、前記混合シールドガスを気化装置に充填した液体フラックスに吹き込んで、該液体フラックスを気化せしめて気体フラックスとし、該気体フラックスと前記混合シールドガスが混合した気化フラックスを生成し、該気化フラックスをトーチに導いて溶接面に吹き付けながら溶接するとともに、前記溶接面と溶接棒に前記液体フラックスを塗布して溶接することを特徴とするTIG溶接方法。 In the method of TIG welding the hardfacing material, the shielding gas contains 50-80 v% of CO2, and the remainder is mixed shielding gas containing 20-50 v% of Ar, He, N2, or a gas obtained by mixing these, After the mixed shield gas is mixed in a mixer, the mixed shield gas is blown into the liquid flux filled in the vaporizer to vaporize the liquid flux to form a gas flux, and the gas flux and the mixed shield gas are mixed. A TIG welding method comprising: generating a vaporized flux, welding the vaporized flux to a torch and spraying the vaporized flux on a welding surface, applying the liquid flux to the welding surface and a welding rod, and welding. 前記トーチ先端の円筒にネオジ磁石を配設するとともに、前記円筒に前記気化フラックスに旋回力を付与するためのひねり羽根を配設していることを特徴とする請求項1記載のTIG溶接方法。 2. The TIG welding method according to claim 1, wherein a neodymium magnet is disposed on the cylinder at the tip of the torch, and a twist blade for imparting a turning force to the vaporizing flux is disposed on the cylinder. 前記混合器は前記CO2の供給口と前記混合シールドガスの排出口及びベンチュリー部を設けた短管からなり、該短管は複数のガス管と連通し、該ガス管にArやHeやN2を供給して前記CO2と混合して前記混合シールドガスを生成し、前記短管の出口には混合室を設け、該混合室にはネオジ磁石を配設し、該混合室の出側には前記混合シールドガスに回転を与えるため、フランジに斜めノズル孔を設け、前記排出口にはネオジ磁石を配設していることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のTIG溶接方法。   The mixer includes a short pipe provided with the CO2 supply port, the mixed shield gas discharge port, and a venturi section. The short pipe communicates with a plurality of gas pipes, and Ar, He, and N2 are connected to the gas pipes. Supplying and mixing with the CO2 to generate the mixed shield gas, a mixing chamber is provided at the outlet of the short tube, a neodymium magnet is provided in the mixing chamber, and the mixing chamber is provided on the outlet side of the mixing chamber. The TIG welding method according to claim 1 or 2, wherein an oblique nozzle hole is provided in the flange and a neodymium magnet is provided in the discharge port in order to give rotation to the mixed shield gas.
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