JP2014108458A

JP2014108458A - プラズマｇｍａ溶接トーチ

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Publication number: JP2014108458A
Application number: JP2012265826A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Murai; 康生村井; Tetsuya Hashimoto; 哲哉橋本; Kohei Ono; 貢平小野
Original assignee: SHINKO YOSETSU SERVICE KK; Daihen Corp
Current assignee: SHINKO YOSETSU SERVICE KK; Daihen Corp
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2014-06-12

Abstract

【課題】その先端の径を増大させて大型化させることなく、シールドガスのシールド性を向上させたプラズマＧＭＡ溶接トーチを提供する。
【解決手段】プラズマＧＭＡ溶接トーチ１は、シールドノズル６の先端部とプラズマノズル５の先端部との間にガスレンズ７等の多孔質部材を取り付けると共に、この多孔質部材とシールドノズル６の先端部及びプラズマノズル５の先端部との間に形成されたガス貯留空間１４により、シールドノズル６から吐出されるシールドガス１３の勢いをしずめた後、前記多孔質部材により、シールドガス１３を整流化するため、シールドガス１３のシールド性が向上する。これにより、ブローホールの発生が防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属材料を溶接又は肉盛するために使用される消耗電極式プラズマ溶接トーチ、即ちプラズマＧＭＡ溶接トーチに関する。

プラズマＧＭＡ（ガスメタルアーク）溶接法は、プラズマを使用しない通常のＧＭＡ溶接でも用いられる消耗電極（溶接ワイヤ）の外周に、プラズマを発生させると共に、更にそのプラズマの外周にシールドガスを流してプラズマを外気から遮断するトーチを用いて、金属を溶接又は肉盛する方法である。従来のプラズマＧＭＡ溶接トーチを、図３に示す。図３に示すように、従来のプラズマＧＭＡ溶接トーチ２１は、トーチの先端に取り付けられたコンタクトチップ２３に溶接ワイヤ２２が挿通されており、この溶接ワイヤ２２は、コンタクトチップ２３により給電されると共に被溶接材２８に向けて送出される。

また、このコンタクトチップ２３を囲むように、コンタクトチップ２３と同心的に、円筒状のプラズマ電極２４が溶接トーチの先端に取り付けられており、プラズマ電極２４の先端部は縮径されている。このプラズマ電極２４は、その先端の縮径部と溶接ワイヤ２２との間にアーク（パイロットアーク）を発生させて、このアーク熱によって、プラズマ電極２４とコンタクトチップ２３との間に供給されたセンターガス３１を、プラズマ化させる。そして、プラズマ電極２４の先端の縮径部から、このセンターガス３１のプラズマを、溶接ワイヤ２２の周辺部に向けて吐出する。また、このプラズマ電極２４を囲むように、コンタクトチップ２３と同心的に、円筒状のプラズマノズル２５が溶接トーチの先端に取り付けられており、このプラズマノズル２５の先端部も、プラズマ電極２４の先端部に整合させて縮径されている。このプラズマノズル２５とプラズマ電極２４との間には、プラズマガス３２が供給されており、このプラズマガス３２は、プラズマ電極２４の先端の縮径部とプラズマノズル２５の先端の縮径部との間に発生させたアーク（パイロットアーク）のアーク熱によってプラズマ化される。そして、プラズマノズル２５の先端の縮径部から、プラズマ化されたプラズマガス３２を、溶接ワイヤ２２の周辺部に向けて吐出する。また、このプラズマノズル２５を囲むように、コンタクトチップ２３と同心的に、円筒状のシールドノズル２６が溶接トーチの先端に取り付けられており、シールドノズル２６とプラズマノズル２５との間に供給されたシールドガス３３を、シールドノズル２６の先端から、被溶接材２８に向けて吐出する。このプラズマＧＭＡ溶接トーチ２１においては、溶接ワイヤ２２の外周をプラズマ２９で覆うと共に、溶接ワイヤ２２と被溶接材２８との間にアーク３０を発生させ、更にプラズマ２９の外周をシールドガス３３で外気から遮断する。

一方、図４に示すプラズマＧＭＡ溶接トーチ２１ａは、図３に示すシールドノズル２６の先端を縮径することにより、シールドガス３３が流れる流路３３ａの上流側の幅と出口側の幅とを同程度のものにしている。この図３，図４に示すプラズマＧＭＡ溶接トーチ２１，２１ａを使用して行われるプラズマＧＭＡ溶接は、溶接ワイヤ２２がアーク発生により溶融されることに加えて、プラズマ２９による加熱が付加されるため、プラズマを使用しない通常のＧＭＡ溶接に比べて著しく溶融速度が増加すると共に、アーク力を比較的弱くすることができる。従って、特に、肉盛溶接のように、被溶接材２８（母材）の溶融率を低くして、溶着速度を増加させたい場合には、極めて有効な溶接方法となる。

なお、プラズマＧＭＡ溶接ではないが、特許文献１には、１次シールドガスノズルから、アークを被覆する１次シールドガスを吐出すると共に、メッシュ状のガスレンズが設けられた２次シールドガスノズルから、１次シールドガスを被覆する２次シールドガスを吐出しながら溶接を行うミグ溶接法が開示されている。そして、この特許文献１には、２次シールドガスをメッシュ状のガスレンズを通過させることにより、ガスの分布及び流速をノズルの径方向及び周方向に均等化させることが開示されている。

また、特許文献２には、プラズマＧＭＡ溶接ではないが、非消耗電極と被溶接材との間に高周波高電圧を印加するのと同時に、非消耗電極とシールドノズルとの間に高周波高電圧を印加して溶接アークを発生させる溶接アークの発生方法が開示されている。この特許文献２にも、シールドガスをガスレンズで整流することが開示されている。

特開昭６０−４６８８０号公報特開昭５９−１２５２７１号公報

上述の如く、従来のプラズマＧＭＡ溶接トーチ２１，２１ａは、コンタクトチップ２３とプラズマ電極２４との間のセンターガス流路３１ａ、プラズマ電極２４とプラズマノズル２５との間のプラズマガス流路３２ａ、プラズマノズル２５とシールドノズル２６，２６ａとの間のシールドガス流路３３ａという３種類のガス流路が形成されている。しかしながら、トーチを扱いやすくするため、トーチ自身を可能な限り小径にする必要があるので、図３に示すプラズマＧＭＡ溶接トーチ２１の最外周に形成されているシールドガス流路３３ａの幅は、シールドガス流路３３ａの上流側において、幅が狭いスリット状の流路となっている。また、図４に示すプラズマＧＭＡ溶接トーチ２１ａは、シールドノズル２６ａの先端を縮径しているので、シールドガス流路３３ａの上流側だけでなく、シールドガス流路３３ａの出口側においても、幅が狭いスリット状の流路となっている。

また、このシールドガス流路３３ａの内周側は、比較的肉厚が厚いプラズマノズル２５となっており、プラズマガス流路３２ａの出口側とシールドガス流路３３ａの出口側との間隙は、プラズマノズル２５の肉厚分だけ、いずれのガスも流れない領域となっている。シールドガス３３が、スリット状のシールドガス流路３３ａをとおって、シールドノズル２６の先端から吐出されると、シールドガス３３は、流れの方向が不規則な乱流となる。これにより、シールドガス３３の一部が、不規則な方向に流れてしまい、シールド性が低下してしまう。これらの従来のプラズマＧＭＡ溶接トーチ２１，２１ａは、シールド性が低下するため、軟鋼ワイヤを用いた溶接時に、ブローホールが発生するという問題があった。

また、特許文献１に開示されたミグ溶接法及び特許文献２に開示された溶接アークの発生方法は、シールドガスが、ガスレンズにより、整流化されているが、このガスレンズを通過するだけでは、シールドガスのシールド性が十分ではない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、シールドガスのシールド性を向上させることができると共に、ブローホールの発生を確実に防止することができるプラズマＧＭＡ溶接トーチを提供することを目的とする。

本発明に係るプラズマＧＭＡ溶接トーチは、トーチ本体の先端に取り付けられ、溶接ワイヤを被溶接材に向けて送出すると共に、前記溶接ワイヤに溶接電流を供給するコンタクトチップと、前記トーチ本体の先端に前記コンタクトチップを囲むように取り付けられ、前記コンタクトチップとの間に、センターガスが流れるセンターガス流路を形成し、前記溶接ワイヤとの間にプラズマ電圧を印加して前記センターガスをプラズマ化させると共に、このプラズマ化されたセンターガスを、その先端から前記溶接ワイヤの周辺部に向けて吐出するプラズマ電極と、前記トーチ本体の先端に前記プラズマ電極を囲むように取り付けられ、前記プラズマ電極との間に、プラズマガスが流れるプラズマガス流路を形成し、前記プラズマ電極との間のプラズマ電圧により前記プラズマガスをプラズマ化させると共に、このプラズマ化されたプラズマガスを、その先端から前記溶接ワイヤの周辺部に向けて吐出するプラズマノズルと、前記トーチ本体の先端に前記プラズマノズルを囲むように取り付けられ、前記プラズマノズルとの間にシールドガスが流れるシールドガス流路を形成し、その先端から前記シールドガスを前記被溶接材に向けて吐出するシールドノズルと、前記シールドノズルの先端部と前記プラズマノズルの先端部との間に前記シールドガス流路に介在するように取り付けられ、前記シールドガスを整流化する多孔質部材と、を有し、前記シールドノズルの先端部と前記プラズマノズルの先端部との間に、これらの先端部と前記多孔質部材とにより囲まれた空間であって、前記シールドガス流路より大きな間隔のガス貯留空間が形成され、前記多孔質部材の密度が０．３乃至２ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする。

本発明においては、例えば、前記多孔質部材の材質は、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｃｕ又はＣｕ合金である。

本発明によれば、シールドノズルの先端部とプラズマノズルの先端部との間にガスレンズ等の多孔質部材を取り付けると共に、この多孔質部材とシールドノズルの先端部及びプラズマノズルの先端部との間に形成されたガス貯留空間により、シールドノズルから吐出されるシールドガスの勢いをしずめた後、前記多孔質部材により、シールドガスを整流化するため、シールドガスのシールド性が向上する。これにより、ブローホールの発生が防止される。

本発明の第１実施形態に係るプラズマＧＭＡ溶接トーチを示す断面図である。本発明の第２実施形態に係るプラズマＧＭＡ溶接トーチを示す断面図である。従来のプラズマＧＭＡ溶接トーチを示す断面図である。従来のプラズマＧＭＡ溶接トーチを示す断面図である。

以下、本発明の第１の実施の形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマＧＭＡ溶接トーチを示す断面図である。溶接ワイヤ２は、トーチ本体（図示せず）の内部を介して送り出され、被溶接材８に向けて送給される。トーチ本体の先端には、図１に示すように、コンタクトチップ３が取り付けられており、このコンタクトチップ３には、トーチ本体から送給された溶接ワイヤ２が挿通されている。このコンタクトチップ３は、溶接ワイヤ２を、被溶接材８に向けて送出すると共に溶接電流を供給する。

そして、トーチ本体の先端には、コンタクトチップ３を囲むように、コンタクトチップ３と同心的に、円筒状のプラズマ電極４が取り付けられており、このプラズマ電極４の先端部は縮径されている。このプラズマ電極４とコンタクトチップ３との間には、センターガス１１が供給されており、プラズマ電極４とコンタクトチップ３との間は、センターガス１１が流れる流路１１ａとなっている。このセンターガス１１は、プラズマ電極４の先端の縮径部と溶接ワイヤ２との間にプラズマ電圧を印加して発生させたアーク（パイロットアーク）のアーク熱によって、プラズマ化される。このセンターガス１１のプラズマは、プラズマ電極４の先端の縮径部から、溶接ワイヤ２の周辺部に向けて吐出される。

更に、このプラズマ電極４を囲むように、トーチ本体の先端には、コンタクトチップ３と同心的に、円筒状のプラズマノズル５が取り付けられており、このプラズマノズル５の先端部も、プラズマ電極４の先端部に整合させて縮径されている。このプラズマノズル５とプラズマ電極４との間には、プラズマガス１２が供給されており、プラズマノズル５とプラズマ電極４との間は、プラズマガス１２が流れる流路１２ａとなっている。このプラズマガス１２は、プラズマノズル５の先端の縮径部とプラズマ電極４の先端の縮径部との間にプラズマ電圧を印加して発生させたアーク（パイロットアーク）のアーク熱によって、プラズマ化される。このプラズマガス１２のプラズマは、プラズマノズル５の先端の縮径部から、溶接ワイヤ２の周辺部に向けて吐出される。なお、このプラズマノズル５の先端の縮径部は、プラズマ電極４の先端の縮径部よりも、更に、トーチ先端側に位置している。このため、プラズマ電極４の先端から吐出されるセンターガス１１のプラズマと、プラズマノズル５の先端から吐出されるプラズマガス１２のプラズマとは、その吐出位置が異なる。このように、本実施形態では、プラズマ化させるガスとして、センターガス１１及びプラズマガス１２の２種類のガスが使用されている。

そして、このプラズマノズル５を囲むように、トーチ本体の先端には、コンタクトチップ３と同心的に、円筒状のシールドノズル６が取り付けられている。このシールドノズル６とプラズマノズル５との間には、シールドガス１３が供給されており、シールドノズル６とプラズマノズル５との間は、シールドガス１３が流れる流路１３ａとなっている。このシールドガス１３は、プラズマ９を外気から遮断するものであり、シールドノズル６の先端から被溶接材８に向けて吐出される。溶接トーチは、取扱い性を向上させるため、可能な限り小径にしなければならない。このため、シールドノズル６とプラズマノズル５との間に形成されたシールドガス流路１３ａは、幅が狭く、スリット状になっている。なお、シールドガス流路１３ａの出口側は、プラズマノズル５の先端が縮径されているため、シールドガス流路１３ａの上流側よりも幅が広くなっている。

このように幅が広がったシールドガス流路１３ａの出口側には、シールドガス流路１３ａに介在するように、多孔質部材からなるガスレンズ７が取り付けられている。そして、シールドノズル６の先端部及びプラズマノズル５の先端部と、ガスレンズ７とにより囲まれた空間は、シールドガス流路１３ａの上流側より大きな間隔のガス貯留空間１４となっている。このガスレンズ７は、シールドガス流路１３ａを流れてきたシールドガス１３を、整流化するものであり、この整流化されたシールドガス１３が、シールドノズル６の先端から被溶接材８に向けて吐出される。

このガスレンズ７の密度は、０．３乃至２ｇ／ｃｍ^３である。ガスレンズ７の密度が０.３ｇ／ｃｍ^３を下回ると、孔の数が少なくなって、ガスレンズ７を取り付けていない状態に近づくため、シールドガス１３を整流化する効果が弱まる。一方、ガスレンズ７の密度が２ｇ／ｃｍ^３を上回ると、孔の数が増えすぎて、ガスレンズ７の内圧が高まるため、シールドガス１３がガスレンズ７を通過して流出する量が減ってしまう。このため、本発明は、ガスレンズ７の密度は、０．３乃至２ｇ／ｃｍ^３である。なお、ガスレンズ７の材質は、例えば、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｃｕ又はＣｕ合金である。

次に、本発明の第１実施形態に係るプラズマＧＭＡ溶接トーチ１の動作について説明する。図１に示すように、コンタクトチップ３により給電された溶接ワイヤ２と、被溶接材８との間にアーク１０を発生させると共に、センターガス１１のプラズマ及びプラズマガス１２のプラズマを、夫々プラズマ電極４の先端及びプラズマノズル５の先端から、溶接ワイヤ２の周辺部に向けて吐出する。また、これと同時に、シールドノズル６の先端からシールドガス１３を被溶接材８に向けて吐出する。これにより、溶接ワイヤ２の外周をプラズマ９で覆うと共に、更にそのプラズマ９の外周をシールドガス１３で外気から遮断することにより、プラズマＧＭＡ溶接が行われる。この溶接時に、シールドガス１３は、シールドガス流路１３ａにおける幅が狭い上流側から、幅が広い出口側に流出することにより、流れの方向が不規則な乱流となる。

この乱流となったシールドガス１３は、シールドノズル６の先端部及びプラズマノズル５の先端部との間に形成されたガス貯留空間１４により、シールドガス流路１３ａから流出するシールドガス１３の流れが弱くなる。そして、この流れが弱くなったシールドガス１３を、シールドガス流路１３ａの出口側に設けられたガスレンズ７によって整流化する。これにより、シールドガス１３におけるプラズマ９を外気から遮断する性能を向上させることができる。このように、本発明のプラズマＧＭＡ溶接トーチ１は、シールドガス１３のシールド性を向上させることができるため、ブローホールの発生を防止することができる。このように、このプラズマＧＭＡ溶接トーチ１を用いて、溶接を行うことによって、プラズマＧＭＡ溶接におけるシールド性が顕著に向上するため、優れた品質を有する溶接金属を得ることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係るプラズマＧＭＡ溶接トーチについて説明する。図２は、このプラズマＧＭＡ溶接トーチを示す断面図である。プラズマＧＭＡ溶接トーチ１ａは、トーチ本体と、コンタクトチップ３と、プラズマ電極４と、プラズマノズル５とを有することが、第１実施形態のプラズマＧＭＡ溶接トーチ１と同様である。そして、図２に示すように、このプラズマノズル５を囲むように、トーチ本体の先端には、コンタクトチップ３と同心的に、円筒状のシールドノズル６ａが取り付けられており、このシールドノズル６ａの先端部は縮径されている。なお、プラズマノズル５も、第１実施形態と同様に、プラズマ化されたプラズマガス１２を、溶接ワイヤ２の周辺部に吐出するため、その先端が縮径されているが、シールドノズル６ａの先端の径は、プラズマノズル５の先端の径よりも太くなっている。このため、シールドノズル６ａとプラズマノズル５との間に形成されるシールドガス流路１３ａは、シールドノズル６ａの先端である出口側の方が、上流側よりも幅が広くなっている。

このように幅が広がったシールドガス流路１３ａの出口側には、第１実施形態のプラズマＧＭＡ溶接トーチ１と同様の多孔質部材からなるガスレンズ７ａが取り付けられている。そして、シールドノズル６ａの先端部及びプラズマノズル５の先端部と、ガスレンズ７ａとにより囲まれた空間は、シールドガス流路１３ａの上流側より大きな間隔を有するガス貯留空間１４ａとなっている。シールドノズル６ａの先端を縮径したプラズマＧＭＡ溶接トーチ１ａは、シールドガス流路１３ａの出口側にガスレンズ７ａを取り付けると共に、このガスレンズ７ａとシールドノズル６ａの先端部及びプラズマノズル５の先端部との間に形成されたガス貯留空間１４ａにより、第１実施形態と同様に、シールドガス１３の流れを弱くして、この流れが弱くなったシールドガス１３を整流化することによって、シールドガス１３のシールド性が向上する。このため、ブローホールの発生を防止することができる。

以下、実施例、比較例及び従来例に基づいて、本発明の効果について説明する。

ＳＭ４９０Ａ鋼板に対して、軟鋼用溶接ワイヤＪＩＳＺ３３１２ＹＧＷ１１の径が１．２ｍｍのものを使用して、ビードオンプレート溶接を行った。表１に、溶接施工条件を示す。

表１に示すように、プラズマＧＭＡ溶接において、溶接姿勢を下向とし、溶接電源は、ＧＭＡ用溶接電源及びプラズマ用溶接電源のいずれも、５００Ａの直流電源を使用した。また、溶接トーチは、５００Ａ用水冷トーチとし、試験板は、前述の如く、ＳＭ４９０Ａ鋼板を使用した。この鋼板の寸法は、厚さを１２ｍｍ、幅を７５ｍｍ、長さを４３０ｍｍとし、その表面をグラインダ仕上げとした。そして、使用したガスは、センターガス及びプラズマガスとして、１００％Ａｒを一定に供給し、また、シールドガスとして、Ａｒを８０％、ＣＯ_２を２０％混合させたものを一定に供給した。また、ＧＭＡ電流を２７０Ａ、ＧＭＡ電圧を２６Ｖ、プラズマ電流を１００Ａ、溶接速度を８０ｃｍ／分とした。運棒法（溶接ワイヤの動かし方）はストレートとし、トーチ角度を垂直にした。そして、ワイヤ突出し長さを３０ｍｍとした。そして、溶接を行った後、溶接金属の窒素含有量を分析することで、シールド性を評価した。このシールド性の合否判定として、窒素含有量が０．００５％未満を合格とし、また、窒素含有量が０．００５％以上を不合格とした。

先ず、溶接トーチとして、図３，図４に示す従来のプラズマＧＭＡ溶接トーチを用いたものを従来例とし、また、図１，図２に示すガスレンズを有する本発明のプラズマＧＭＡ溶接トーチを用いたものを実施例として、これらの溶接トーチを使用して溶接を行った。この本発明のプラズマＧＭＡ溶接トーチは、ガスレンズとして、厚さが３ｍｍ、密度が０．６ｇ／ｃｍ^３のＮｉ製多孔質金属を、シールドノズルとプラズマノズルとの間のシールドガス出口側に取り付けることができるサイズに切断加工を施して取り付けた。そして、シールドガスの流量を変えて、溶接を行った。このシールドガスの流量は、１５，２０，２５，３０Ｌ／分とした。表２に、溶接金属の窒素分析結果及びシールド性評価結果を示す。

表２に示すように、本発明のプラズマＧＭＡ溶接トーチを用いた実施例Ｎｏ．９乃至１６の溶接金属の窒素含有量は、従来のプラズマＧＭＡ溶接トーチを用いた従来例Ｎｏ．１乃至８の窒素含有量よりも、顕著に低くなっており、これにより、本発明のプラズマＧＭＡ溶接トーチを使用した溶接は、良好なシールド性が確保されていることが確認された。

次に、ガスレンズの材質及び密度を変えて、溶接を行い、シールドガスのシールド性を比較した。溶接トーチとしては、図１に示すガスレンズを有するプラズマＧＭＡ溶接トーチを用いた。なお、溶接条件は、表１に示すとおりであるが、シールドガス流量は２５Ｌ／分一定とした。比較例Ｎｏ．１７は、ガスレンズの材質をＮｉとし、ガスレンズの密度を０．２ｇ／ｃｍ^３とした。比較例Ｎｏ．１８は、比較例Ｎｏ．１７と同様に、ガスレンズの材質をＮｉとしたが、ガスレンズの密度を２．５ｇ／ｃｍ^３としたものである。比較例Ｎｏ．１９は、比較例Ｎｏ．１８よりも更に、ガスレンズの密度を高くしたものであり、３．５ｇ／ｃｍ^３として、ガスレンズの材質をＮｉとした。

実施例Ｎｏ．２０乃至２２は、ガスレンズの材質をＮｉとし、ガスレンズの密度を夫々０．３ｇ／ｃｍ^３、１．２ｇ／ｃｍ^３、２．０ｇ／ｃｍ^３とした。実施例Ｎｏ．２３は、ガスレンズの材質をＮｉ−Ｃｒ合金としたものであり、その密度を０．８ｇ／ｃｍ^３とした。実施例Ｎｏ．２４は、ガスレンズの材質をＣｕとし、ガスレンズの密度を０．６ｇ／ｃｍ^３とした。そして、実施例Ｎｏ．２５は、ガスレンズの材質をＣｕ−Ｎｉ合金とし、そのガスレンズの密度を１．０ｇ／ｃｍ^３とした。これらの溶接トーチを用いて、溶接を行った後、溶接金属の窒素含有量を分析して、シールド性を評価した。表３に、溶接金属の窒素分析結果及びシールド性評価結果を示す。

表３に示すように、ガスレンズの密度を０．３乃至２．０ｇ／ｃｍ^３とした実施例Ｎｏ．２０乃至２５は、ガスレンズの密度を０．２ｇ／ｃｍ^３とした比較例Ｎｏ．１７よりも、溶接金属の窒素含有量が低くなっており、良好なシールド性が得られた。これは、ガスレンズの密度が０．３ｇ／ｃｍ^３よりも低いと、孔の数が少なくなって、ガスレンズを取り付けていない状態に近づくため、ガスレンズによるシールドガスの整流効果が得られないためである。また、ガスレンズの密度を０．３乃至２．０ｇ／ｃｍ^３とした実施例Ｎｏ．２０乃至２５は、ガスレンズの密度を２．５ｇ／ｃｍ^３とした実施例Ｎｏ．１８及びガスレンズの密度を３．５ｇ／ｃｍ^３とした実施例Ｎｏ．１９よりも、溶接金属の窒素含有量が低くなっており、良好なシールド性が得られた。これは、ガスレンズの密度が２．０ｇ／ｃｍ^３よりも高いと、ガスレンズにおける内圧が高まるため、シールドガスがガスレンズを通過して流出する量が不足するためである。このように、プラズマＧＭＡ溶接トーチに用いられるガスレンズの密度を０．３乃至２．０ｇ／ｃｍ^３とすることによって、シールド性が良好となることが確認された。

１，１ａ：プラズマＧＭＡ溶接トーチ、２：溶接ワイヤ、３：コンタクトチップ、４：プラズマ電極、５：プラズマノズル、６，６ａ：シールドノズル、７，７ａ：ガスレンズ、８：被溶接材、９：プラズマ、１０：アーク、１１：センターガス、１１ａ：センターガス流路、１２：プラズマガス、１２ａ：プラズマガス流路、１３：シールドガス、１３ａ：シールドガス流路、１４，１４ａ：ガス貯留空間、２１，２１ａ：プラズマＧＭＡ溶接トーチ、２２：溶接ワイヤ、２３：コンタクトチップ、２４：プラズマ電極、２５：プラズマノズル、２６，２６ａ：シールドノズル、２８：被溶接材、２９：プラズマ、３０：アーク、３１：センターガス、３１ａ：センターガス流路、３２：プラズマガス、３２ａ：プラズマガス流路、３３：シールドガス、３３ａ：シールドガス流路

Claims

トーチ本体の先端に取り付けられ、溶接ワイヤを被溶接材に向けて送出すると共に、前記溶接ワイヤに溶接電流を供給するコンタクトチップと、
前記トーチ本体の先端に前記コンタクトチップを囲むように取り付けられ、前記コンタクトチップとの間に、センターガスが流れるセンターガス流路を形成し、前記溶接ワイヤとの間にプラズマ電圧を印加して前記センターガスをプラズマ化させると共に、このプラズマ化されたセンターガスを、その先端から前記溶接ワイヤの周辺部に向けて吐出するプラズマ電極と、
前記トーチ本体の先端に前記プラズマ電極を囲むように取り付けられ、前記プラズマ電極との間に、プラズマガスが流れるプラズマガス流路を形成し、前記プラズマ電極との間のプラズマ電圧により前記プラズマガスをプラズマ化させると共に、このプラズマ化されたプラズマガスを、その先端から前記溶接ワイヤの周辺部に向けて吐出するプラズマノズルと、
前記トーチ本体の先端に前記プラズマノズルを囲むように取り付けられ、前記プラズマノズルとの間にシールドガスが流れるシールドガス流路を形成し、その先端から前記シールドガスを前記被溶接材に向けて吐出するシールドノズルと、
前記シールドノズルの先端部と前記プラズマノズルの先端部との間に前記シールドガス流路に介在するように取り付けられ、前記シールドガスを整流化する多孔質部材と、
を有し、
前記シールドノズルの先端部と前記プラズマノズルの先端部との間に、これらの先端部と前記多孔質部材とにより囲まれた空間であって、前記シールドガス流路より大きな間隔のガス貯留空間が形成され、
前記多孔質部材の密度が０．３乃至２ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とするプラズマＧＭＡ溶接トーチ。
前記多孔質部材の材質は、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｃｕ又はＣｕ合金であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマＧＭＡ溶接トーチ。