JP2016203260A

JP2016203260A - 低マンガンヒューム溶接工程

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Publication number: JP2016203260A
Application number: JP2016084321A
Authority: JP
Inventors: シェファージェイ．ベン; Ben Schaeffer J
Original assignee: Lincoln Global Inc
Current assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2016-12-08
Also published as: US10766091B2; US20160311047A1; CN106077906A; DE102016005038A1

Abstract

【課題】低マンガンヒューム溶接工程を提供する。【解決手段】アーク溶接工程により発生する溶接ヒューム中のマンガンの量を、ホットワイヤ溶接工程のホットワイヤ溶接電極により溶融箇所にマンガンを供給することによって最終的に得られる溶着物中のマンガン濃度を削減することなく減らすことができる。【選択図】なし

Description

溶接に伴うある一般的な問題は、ヒュームの発生である。高い温度が用いられるため、溶接作業に関わる金属及び無機成分の両方が大気中に蒸発する可能性がある。これらの成分のうちのいくつか、例えばマンガン、クロム、ニッケル、カドミウム、及び鉛は健康に対して有害である。その結果、最近の環境規則は、一般的な溶接作業により発生する溶接ヒューム中に存在しうるこれらの有害元素の量を制限している。

溶接ヒューム中のこれらの有害元素の量を削減するための１つの方法は、最終的に生成される溶着物中のこれらの有害元素の濃度を下げることである。通常、このことは、これらの溶着物を形成するために使用される溶接ワイヤ中のこれらの有害元素の量を減らすことによって行われる。例えば、低マンガンの溶接ワイヤを使って低マンガンの溶着物を形成することによって溶接ヒューム中のマンガン量を減らす技術を説明しているＡｍａｔａらの（特許文献１）及び（特許文献２）を参照されたい。

米国特許出願公開第２０１３／０３１３２４０号明細書米国特許出願公開第２０１４／００８３９８１号明細書米国特許第８，６５３，４１７号明細書米国特許出願公開第２０１１／０２９７６５８号明細書米国特許出願公開第２０１３／００４３２１９号明細書米国特許出願公開第２０１４／０２６３１９３号明細書米国特許出願公開第２０１４／０２６３２３４号明細書米国特許出願公開第２０１５／００１４２８３号明細書

上記のような方法は、溶接ヒューム中の有害元素の量を減らすには有効である場合があるが、これらが生成する溶着物においてまさにこれらの同じ元素が欠乏するという点で不利である。

本発明によれば、様々な種類の溶接工程によって発生する溶接ヒューム中に含まれる有害元素の量を、最終的に生成される溶着物中のこれらの同じ元素の濃度を下げずに実質的に削減することが、ホットワイヤ溶接法を使ってこれらの有害元素を溶融池に供給することにより可能になることがわかった。

それゆえ、本発明は、非酸素燃料溶接工程により発生する溶接ヒューム中のある有害元素の量を、この非酸素燃料溶接工程により生成される溶着物中の有害元素の濃度を下げずに削減する方法を提供し、非酸素燃料溶接工程は、少なくとも１つの一次エネルギー源を使って、溶接工程を実行するための高熱を供給し、この高熱は、溶着物に供給される成分の少なくとも一部を蒸発させることによって溶接ヒュームを発生させるのに十分であり、この方法は、溶着物を形成する成分のいくつかが、少なくとも１つの一次エネルギー源により生成される高熱に曝される一次溶接電極により供給され、溶着物を形成する成分の残りが、少なくとも１つの一次エネルギー源により生成される高熱に曝されずに溶融される少なくとも１つのホットワイヤ溶接電極により供給されるホットワイヤ溶接法によって非酸素燃料溶接工程を実行するステップと、少なくとも１つのホットワイヤ溶接電極によって溶着物に有害元素の５０％超を供給し、この割合は、すべてのフィラワイヤにより溶着物に供給されるこの有害元素の総量に基づくステップと、を含む。

本発明は、以下のような図面を参照することにより、よりよく理解できる場合がある。

図１は、従来のＧＭＡＷ（ガスメタルアーク溶接工程）の概略図である。図２は、本発明によるホットワイヤ溶接法を採用する改良型ＧＭＡＷ工程を示す、図１と同様の概略図である。図３は、本発明によるホットワイヤ溶接法を採用する改良型ＴＩＧ（タングステン不活性ガス）工程を示す、図１及び２と同様の概略図である。図４は、本発明によるホットワイヤ溶接法を採用する改良型レーザ溶接工程を示す、図１〜３と同様の概略図である。図５は、本発明によるホットワイヤ溶接法を採用する改良型ハイブリッドレーザ溶接工程を示す、図１〜４と同様の概略図である。図６は、本発明のホットワイヤ溶接法を採用する非酸素燃料溶接工程が改良型ハイブリッドＴＩＧ溶接工程である、図１〜５と同様の概略図である。

ホットワイヤ溶接
本発明によれば、ホットワイヤ溶接法は、非酸素溶接工程の溶融池に有害元素を供給するために利用される。その結果、溶接工程中に蒸発するこれらの有害元素の量は実質的に削減され、ひいては溶接工程により発生する溶接ヒューム内に出現するこれらの有害元素の量は大幅に少なくなる。

本開示の文脈において、「非酸素燃料」溶接工程とは、溶接に必要なエネルギーの大部分を供給するために使用される高強度エネルギー源が燃料の燃焼から得られない溶接工程を意味するものと理解する。それゆえ、非酸素燃料工程は、例えば酸素アセチレンを除外することが理解されるであろう。アーク溶接、レーザ溶接、及び電子ビーム溶接は、本開示の文脈における非酸素燃料溶接工程の好個の例である。

また、本開示の文脈にいて、「ホットワイヤ」溶接工程とは、電気アーク、レーザビーム、又は電子ビーム等の高強度（又は「一次」）エネルギー源を使って溶接工程を実行するための高熱を生成し、さらには二次的エネルギー源を使って溶接フィラワイヤ（又は「ホットワイヤ」）を抵抗加熱し、これが溶接箇所に、この高強度エネルギー源により生成される高温にほとんど、又はまったく曝されない溶融池と接触するように送給される。

図１は、概して１１０で示される従来のガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）工程を示しており、加工物１１２の中に溶融部が生成される。この目的のために、溶接ワイヤ供給部１１６からの溶接ワイヤ１１４が溶接トーチ１１８を通じて、溶接ワイヤの先端１２０が溶接の行われる箇所に接近するように送給される。シールドガス供給部１２４は適当なシールドガスをトーチ１１８に供給し、これは、このシールドガスを溶融池１２２へと誘導して、溶接池を、それが固化した時に保護するように構成される。高強度、すなわち「一次」電源１２６は、電気アークが溶接ワイヤ１１４の先端１２０と溶融池１２２との間に形成されるように電力を溶接トーチ１１８に供給する。このアークで曝される温度はプラズマを発生させるのに十分に高く、一般に約３６００℃以上である。このような高温は溶接を適正に完了させるのに必要であり、それは、溶接ワイヤ１１４の先端１２０及び加工物の溶接部分の両方を溶融させて溶融池１２２を形成する必要があるからである。

これらの温度は非常に高いため、溶接工程の当然の結果として、溶接ワイヤ１１４中の成分の有意でないとは言えない量が大気中へと蒸発する。これは、溶接ワイヤ１１４に、例えばマンガン、クロム、ニッケル、カドミウム、及び鉛等、健康に対して悪影響を有することがわかっている特定の元素が含まれている場合、大きな環境問題となりうる。本発明以前において、この問題に対処する従来の方法は、生成される溶着物中のこれらの有害元素の濃度を、これらの溶融部を作るために使用される溶接ワイヤ中のこれらの有害元素の量を減らすことによって下げることであった。本発明によれば、この問題にはホットワイヤ溶接法を用いて対処する。

図２は、本発明のホットワイヤ溶接法を採用する非酸素燃料溶接工程がＧＭＡＷ工程である、本発明の第一の実施形態を示している。そこに示されているように、本発明のＧＭＡＷホットワイヤ溶接工程も、図１に関連して上述したものと基本的に同じ要素を使って実質的に同じ溶接工程を実行する。それゆえ、シールドガス供給部２２４、一次溶接ワイヤ供給部２１６、及び一次電源２２６が、シールドガス、一次溶接ワイヤ２１４、及び溶接トーチ２１８への電源を、溶接アークが一次溶接ワイヤ２１４の先端２２０と溶融池２２２との間に溶接アークが生成されるように供給するために使用される。図１の従来のＧＭＡＷ工程の場合と同様に、一次電源２２６により、一次溶接ワイヤ２１４の先端２２０と溶融池２２２との間に電気アークを形成し、それによってこの先端と加工物２１２の溶接対象部分を溶融させるために十分な電力が供給される。

本発明によれば、２３０で概して示されているホットワイヤアセンブリが、選択された有害元素を溶融池２２２に別途、すなわち溶接ワイヤ２１４とは別々に供給するために提供される。この目的のために、ホットワイヤアセンブリ２３０は、ホットワイヤ２３４をホットワイヤトーチ２３６に供給するためのホットワイヤ供給部２３２と、ホットワイヤトーチ２３６に電力を供給するためのホットワイヤ電源２３８を含む。このホットワイヤトーチは図１の従来のＧＭＡＷ工程において使用される溶接トーチ１１８と、それもまたホットワイヤ２３４の先端２４０を溶融池２２２に向かって送り出すように構成され、動作するという点で同様である。

しかしながら、ホットワイヤトーチ２３６の動作の仕方が溶接トーチ１１８とは若干異なるのは、ホットワイヤトーチ２３６が、ホットワイヤ２３４の先端２４０が好ましくは一次溶接ワイヤ２１４の先端２２０と加工物２１２との間に形成された電気アーク内にない位置においてのみ溶融池２２２と接触するように動作する点である。これは例えば、先端２２０を加工物２１２へと、溶接工程の実行中にそれが加工物に関して移動する際にこの電気アークの正面でのみ送給することによって実現できる。例えば、本願と同じ譲受人に譲渡されているＰｅｔｅｒｓの（特許文献３）を参照されたい。これに加えて、ホットワイヤ電源２３８は、ホットワイヤトーチ２３６に供給される電力の量が好ましくは、このホットワイヤの先端２４０の温度を抵抗加熱によってその融点又はその付近まで上昇させるのに十分なだけであるように動作する。

これらの特徴により、ホットワイヤ２３４の先端２４０は、それが溶融池２２２に接触するまで、又は実質的に接触するまで溶融しない。その結果、この先端２４０の基本的に全部が溶融池２２２へと融合する。それは大気中に蒸発せず、なぜならそれは一次溶接ワイヤ２１４の先端２２０と溶融池２２２との間に形成された溶接アークの内部の高温に曝されていないからである。全体的な結果として、ホットワイヤ２３４を形成する成分のうち、この溶接工程により発生する溶接ヒューム中へと蒸発するのは、あったとしても非常にわずかな部分にすぎない。

本発明によれば、ホットワイヤ溶接のこの特徴は、ホットワイヤ２３４を使って有害元素を溶着物へと選択的に供給することにより利用される。これらの元素は溶接アークの高温に曝されないため、これらは大気中へと蒸発せず、したがって最終的に発生する溶融ヒューム中に漏出しない。むしろ、これらは加工物上に留まり、ここで溶融池及び、ひいては最終的に形成される溶着物と融合する。したがって、これらの有害元素をホットワイヤ２３４の中へと分けることにより、所望の程度に高い濃度でこれらの有害元素を含む溶着物を生成し、それと同時に最終的に発生する溶接ヒューム中のこれらの有害要素の量を極少化することが可能であることがわかるであろう。

ちなみに、図２に示される特定の実施形態において、ホットワイヤトーチ２３６は溶接トーチ１１８と、ホットワイヤトーチ２３６がまたシールドガスを溶融池２２２へと誘導するようになされていない点でも異なる。しかしながら、この特徴、すなわちホットワイヤトーチ２３６によってシールドガスを溶融池２２２に誘導することは任意選択であり、希望に応じて図２の本発明の工程に含めることができる。

図３は、本発明のホットワイヤ溶接法を採用する非酸素燃料溶接工程がタングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接工程である、本発明の他の実施形態を示している。この図に示されるように、３１０で概して示されている従来のＴＩＧ溶接アセンブリは、加工物３１２内に溶接部を形成するために使用される。この目的のために、一次溶接ワイヤ３１４が一次溶接ワイヤ供給部３１６から溶融池３２２へと供給される。いくつかの実施形態において、溶接ワイヤ３１４は手持ち式スティック状フィラワイヤとすることができ、この場合、このスティック状フィラワイヤを手に持つ溶接工を溶接供給部３１６と考えることができる。これに加えて、一次電源３２６が溶接トーチ３１８に、溶接アークが溶接トーチ３１８の中に保持される非消耗タングステン電極３１９と溶融池３２２との間に形成されるような方法で電力を供給する。従来のＴＩＧ溶接工程の場合と同様に、一次溶接ワイヤ３１４の先端３２０と加工物の溶接対象部分の両方を溶融させることによって溶融池３２２を形成するのに十分な電力が一次電源３２６によって供給される。この図にさらに示されているように、シールドガス供給部３２４からの不活性シールドガスが任意選択により溶接トーチ３１８に供給され、溶融池３２２を、それが固化した時に保護する。

本発明によれば、３３０で概して示されるホットワイヤアセンブリが、選択された有害元素を溶融池３２２に別途、すなわち溶接ワイヤ３１４とは別々に供給するために提供される。このホットワイヤアセンブリは、図２に関連して上で示したホットワイヤアセンブリ２３０と基本的に同じ構造を有し、基本的に同じように動作する。それゆえ、ホットワイヤアセンブリ３３０は、ホットワイヤ３３４をホットワイヤトーチ３３６に供給するためのホットワイヤ供給部３３２及び電力をホットワイヤトーチ３３６に供給するためのホットワイヤ電源３３８を含む。図２のホットワイヤアセンブリ２３０の場合と同様に、ホットワイヤトーチ３３６もまた、ホットワイヤ３３４の先端３４０が好ましくは、非消耗タングステン電極３１９と加工物３１２との間に形成される電気アーク内にない位置でのみ溶融池３２２と接触するように動作し、その一方で、ホットワイヤ電源３３８は、このホットワイヤの先端３４０の温度が抵抗加熱によってその融点又はその付近までのみ上昇されるように動作する。

その結果、ホットワイヤ３３４の先端３４０のうち大気中に蒸発するものはほとんどなく、なぜなら、それが非消耗タングステン電極３１９と溶融池３２２との間に形成された溶接アークの好悪から基本的に完全に遮断されるからである。全体的な結果として、ホットワイヤ３３４を形成する成分のうち、この溶接工程によって発生する溶接ヒューム中へと蒸発するのは、あったとしても非常にわずかな部分にすぎない。その結果、図２の本発明の溶接工程と同様に、ここではこの特徴を利用して、このアーク溶接工程により発生する溶接ヒューム中に漏れ出す有害元素の量を極少化し、それと同時に、最終的に生成される溶着物中のこれらの有害物質の濃度を好ましい程度に高く保つことが、これらの有害元素をホットワイヤ３３４の中へと選択的に分けることにより可能となる。

これに関連して、ＴＩＧ溶接システムを高強度電源として使用した時に、ホットワイヤ溶接法を採用することがすでに知られている。この従来のＴＩＧ／ホットワイヤ溶接工程は、一次溶接ワイヤ３１４が使用されない点以外、図３に関連して上述した本発明の溶接工程と同様である。

この従来のＴＩＧ／ホットワイヤ溶接工程にはまた、溶接ヒューム中の有害金属の濃度を極少化できるとう利点もあり、なぜなら、溶融池に供給される有害金属のすべてがホットワイヤによって供給され、したがって、図３の本発明の工程と同様の方法で、溶接ヒューム中への蒸発がほとんど防止されるからである。しかしながら、この従来のＴＩＧ／ホットワイヤ溶接工程で使用されるホットワイヤの過剰な加熱は、その成分の蒸発を防止するために回避しなければならない。その結果、この溶接工程を実行できる速度は本質的に制限される。

この点で、溶接業界において、非自生溶接により加工物に形成される溶着物のほとんどが工程で使用される消耗溶接電極から得られることがよく理解されている。これは、上述のような従来のＴＩＧ／ホットワイヤ溶接工程において、この工程を実行できる最大速度が、工程内で使用されるホットワイヤが蒸発せずに溶融する最大速度により限定されることを意味する。この最大速度は、工程の非消耗タングステン電極に供給される熱合エネルギーを増大させることによって高めることができず、それは、アークがホットワイヤの先端に形成され、それがホットワイヤ中の有害元素を蒸発させてしまうからである。それゆえ、この工程中でホットワイヤが蒸発せずに溶融する最大速度は、この工程を実行できる最大速度を制御する律速段階である。

しかしながら、図３の本発明の工程において、この制約は、一次溶接電極３１４を使って、溶融池３２２を形成する金属の実質的な量を供給することによって回避される。この目的のために、非消耗タングステン電極３１９により供給される熱エネルギーの量は、上述の従来のＴＩＧ／ホットワイヤ溶接工程で供給される量に関して増大され、この追加された熱の量は、加工物３１２の溶接対象部分に加えて一次溶接ワイヤ３１４の先端３２０を溶融させるのに十分である。全体的な結果として、図３の本発明の工程は、従来のＴＩＧ／ホットワイヤ溶接工程より高速で実行でき、それは、より多くの熱エネルギーを使うことにより、一定時間に溶着池を形成するための金属をより多く加熱できるからである。それでもなお、溶接部を形成するのに必要な有害元素はホットワイヤによって供給されるため、これらの有害元素の溶接ヒューム中への蒸発も依然として回避される。

図４は、本発明のホットワイヤ溶接法を採用する非酸素燃料溶接工程がレーザ溶接工程である、本発明の他の実施形態を示している。この図に示されるように、概して４１０で示される従来のレーザ溶接アセンブリは加工物４１２内に溶接部を形成するために使用される。この目的のために、一次溶接ワイヤ４１４が、その先端４２０が溶融池４２２に接近するような方法で、一次溶接ワイヤ供給部４１６からトーチ４１８を通じて送り出される。レーザ４４４は、一次溶接ワイヤ４１４の先端４２０と加工物の溶接対象部分を溶融させることによって溶融池４２２を形成するのに十分なレーザエネルギーを、レーザビーム４４５を通じて供給する。希望に応じて、図示されていない手段を通じて任意選択の不活性シールドガスを供給し、溶融池４２２を、それが固化した時に保護することができる。

本発明によれば、概して４３０で示されるホットワイヤアセンブリが、選択された有害元素を溶融池４２２に別途、すなわち一次溶接ワイヤ４１４とは別々に供給するために提供される。このホットワイヤアセンブリは、図２及び３に関連して上で示したホットワイヤアセンブリ２３０及び３３０と基本的に同じ構造を有し、基本的に同じ方法で動作する。それゆえ、ホットワイヤアセンブリ４３０は、ホットワイヤ４３４をホットワイヤトーチ４３６に供給するためのホットワイヤ供給部４３２及び電力をホットワイヤトーチ４３６に供給するためのホットワイヤ電源４３８を含む。図２及び３のホットワイヤアセンブリ２３０及び３３０と同様の方法で、ホットワイヤトーチ４３６もまた、ホットワイヤ４３４の先端４４０が好ましくは、レーザビーム４４５が直接当たらない位置においてのみ溶融池４２２と接触するように動作し、その一方で、ホットワイヤ電源４３８は、このホットワイヤの先端４４０の温度が抵抗加熱によりその融点又はその付近までのみ上昇されるように動作する。

その結果、ホットワイヤ４３４の先端４４０のうち大気中に蒸発するものはほとんどなく、これは、それがレーザビーム４４５により生成される高熱から基本的に遮断されるからである。全体的な結果として、ホットワイヤ４３４を形成する成分のうち、この溶接工程により発生する溶接ヒューム中に蒸発するのは、あったとしても非常にわずかな部分にすぎない。その結果、図２及び３の本発明の溶接工程と同様に、ここではこの特徴を利用して、この溶接工程により発生する溶接ヒューム中に漏れ出す有害元素の量を極少化し、それと同時に、最終的に生成される溶着物中のこれらの有害物質の濃度を保つことが、これらの有害元素をホットワイヤ４３４中へと選択的に分けることにより可能となる。

図３の本発明の工程の場合と同様に、図４の本発明の工程は、ホットワイヤ溶接をレーザ溶接と組み合わせるための工程とは、本発明のレーザ／ホットワイヤ工程が一次溶接ワイヤ４１４を使用するのに対し、従来のレーザ／ホットワイヤ工程がそうしないという点で異なる。その結果、図３の本発明の溶接工程の場合と同様に、図４の本発明の溶接工程はまた、従来のレーザ／ホットワイヤ溶接工程より高速で実行され、それと同時に、形成される溶着物中の有害元素の溶接ヒューム中への蒸着が極少化される。

図５は、本発明のホットワイヤ溶接法を採用する非酸素燃料溶接工程が改良型ハイブリッドレーザ溶接工程である、本発明のまた別の実施形態を示す。この図に示されているように、５１０で概して示されている従来のハイブリッドレーザ溶接アセンブリは、加工物５１２の中に溶接部を形成するために使用される。この目的のために、シールドガス供給部５２４、一次溶接ワイヤ供給部５１６、及びハイブリッド電源５２６が、それぞれシールドガス、一次溶接ワイヤ５１４、及び電力を溶接トーチ５１８に供給する。これに加えて、レーザ５４４はレーザエネルギーを、レーザビーム５４５を介して、溶接部形成箇所へと供給する。従来のハイブリッドレーザ溶接の場合と同様に、一次溶接ワイヤ５１４の先端５２０及び加工物の溶接対象部分の両方を溶融させることによって溶融池５２２を形成するのに十分な電力がハイブリッド電源５２６及びレーザ５４４により供給される。

本発明によれば、概して５３０で示されるホットワイヤアセンブリが、選択された有害要素を溶融池５２２に別途、すなわち一次溶接ワイヤ５１４とは別々に供給するために提供される。このホットワイヤアセンブリは、図２、３、及び４に関連して上で示したホットワイヤアセンブリ２３０、３３０、及び４３０と基本的に同じ構造を有し、基本的に同じ方法で動作する。それゆえ、ホットワイヤアセンブリ５３０は、ホットワイヤ５３４をホットワイヤトーチ５３６に供給するためのホットワイヤ供給部５３２及び電力をホットワイヤトーチ５３６に供給するためのホットワイヤ電源５３８を含む。図２、３、及び４のホットワイヤアセンブリの場合と同様に、ホットワイヤトーチ５３６もまた、ホットワイヤ５３４の先端５４０が好ましくは、レーザビーム５４５が直接衝突せず、一次溶接ワイヤ５１４の先端５２０と加工物５１２との間に形成される電気アークに直接曝されない位置においてのみ溶融池５２２と接触するように動作し、その一方で、ホットワイヤ電源５３８は、このホットワイヤの先端５４０の温度が抵抗加熱によってその融点又はその付近までのみ上昇されるように動作する。

その結果、ホットワイヤ５３４の先端５４０のうち大気中に蒸発するものはほとんどなく、これは、レーザビーム５４５により生成される極めて高い温度と、一次溶接ワイヤ５１４の先端５２０と溶融池５２２との間に形成される電気アークに曝されないようにされているからである。全体的な結果として、ホットワイヤ５３４を形成する成分のうち、この溶接工程により発生する溶接ヒューム中に蒸発するのは、あったとしても非常にわずかな部分にすぎない。その結果、図２、３、及び４の本発明の溶接工程と同様に、ここではこの特徴を利用して、この溶接工程により発生する溶接ヒューム中に漏れ出す有害元素の量を極少化し、それと同時に、最終的に生成される溶着物の中のこれらの有害物質の濃度を好ましい程度に高く保つことが、これらの有害元素をホットワイヤ５３４の中へと選択的に分けることにより可能となる。

図６は、本発明のホットワイヤ溶接法を採用する非酸素燃料溶接工程が改良型ハイブリッドＴＩＧ溶接工程である、本発明のまた別の実施形態を示している。この図に示されているように、概して６１０で示されているハイブリッドＴＩＧ溶接アセンブリは、加工物６１２内に溶接部を形成するために使用される。この目的のために、シールドガス供給部６２４、一次溶接ワイヤ供給部６１６、及びハイブリッド電源６２６が、それぞれシールドガス、一次溶接ワイヤ６１４、及び電力を溶接トーチ６１８に供給する。これに加えて、ＴＩＧ電源６２７は電力をＴＩＧ溶接トーチ６１７に、溶接トーチ６１７の中に保持される非消耗タングステン電極６１９と溶融池６２２との間に電気アークが形成されるような方法で供給する。一次溶接ワイヤ６１４の先端６２０と加工物の溶接対象部分の両方を溶融させることによって溶融池６２２を形成するのに十分な電力が、ハイブリッド電源６２６及びＴＩＧ電源６２７によって供給される。

本発明によれば、６３０で概して示されるホットワイヤアセンブリが、選択された有害元素を溶融池６２２に別途、すなわち一次溶接ワイヤ６１４とは別々に供給するために提供される。このホットワイヤアセンブリは、本発明の前述の実施形態において示されたホットワイヤアセンブリと基本的に同じ構造を有し、基本的に同じ方法で動作する。それゆえ、ホットワイヤアセンブリ６３０は、ホットワイヤ供給部６３２、ホットワイヤトーチ６３６、及びホットワイヤ電源６３８を含む。本発明の前述の実施形態のホットワイヤアセンブリの場合と同様に、ホットワイヤトーチ６３６もまた、ホットワイヤ６３４の先端６４０が好ましくは、一方で加工物６１２と、他方で一次溶接ワイヤ６１４の先端及びタングステン電極６１９との間に形成された電気アークに直接曝されない位置においてのみ溶融池６２２と接触するように動作する。これに加えて、ホットワイヤ電源６３８は、このホットワイヤの先端６４０の温度が抵抗加熱によってその融点又はその付近までのみ上昇されるように動作する。

その結果、この溶接工程で発生する溶接ヒューム内へと蒸発する有害元素の量は、前述の本発明のその他の実施形態において実現されたのと同様の方法で、最終的に作られる溶着物の中のこれらの有害元素の濃度が望ましい程度に高く保たれたとしても、極少化される。

上述の図面は、本発明のホットワイヤ溶接工程をどのように実現できるかのわずかな具体的な例を提供するにすぎない。しかしながら、当技術分野でよく理解されているように、ホットワイヤ溶接は、アーク溶接、レーザ溶接、及び電子ビーム溶接を含む様々な他の種類の非酸素燃料溶接工程に関連して、様々な方法で実現できる。例えば、ホットワイヤ溶接は、わずかな例を挙げれば、ガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）、フラックスコアアーク溶接（ＦＣＡＷ）、ガスシールドフラックスコアアーク溶接（ＦＣＡＷ−Ｇ）、セルフシールドフラックスコアアーク溶接（ＦＣＡＷ−Ｓ）、サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）、レーザ溶接、及びハイブリッドレーザ溶接にも使用可能である。

これらのホットワイヤ溶接工程のすべてを特徴付ける重要な特徴は、使用される溶接技術の具体的な種類に関係なく、溶接を実現するために必要な電気エネルギーの実質的に大部分が高強度電源（又は、図５に示されるハイブリッドレーザ溶接工程又は図６に示されるハイブリッドＴＩＧ溶接工程等のハイブリッド溶接工程の場合は、このような高強度電源とハイブリッド電源との組合せ）により供給されることである。本開示において、この高強度電源は「一次」電源又は供給部と呼ばれる。他の特許及び公開文献の中で、この高強度電源は「高強度」電源、「高エネルギー」電源又は供給部、レーザ電源又は供給部、ＧＭＡＷ電源又は供給部、及び／又はＴＩＧ電源又は供給部と呼ばれることがある。

これらのホットワイヤ溶接工程のすべてを特徴付ける他の重要な特徴は、少なくとも１つの溶接フィラワイヤ、すなわち「ホットワイヤ」が、このホットワイヤの先端を溶接工程の高強度、すなわち「一次」電源により生成される極めて高い温度まで加熱するのを回避するような方式によって溶接箇所に供給されることである。これは、このホットワイヤの先端が高強度電源により生成される高温には一切曝されない、とういうことではない。むしろ、これが意味するのは、ホットワイヤの先端がこれらの高温に曝される時間の長さが、実際に曝された場合に、確実に所望の最小値に保たれ、それによってホットワイヤを形成する成分が完全にこれらの極めて高い温度まで加熱されないようにするための方策がとられる、ということである。当技術分野でよく知られているように、この目的のために様々な方策が使用可能で、これらの方策には、わずかな例を挙げれば、ホットワイヤを抵抗加熱するために使用される電力を制御すること、溶接アーク及び／又はレーザビームを生成するための一次電源に供給される電力を制御すること、ホットワイヤの先端が溶接箇所へと送り出される速度を制御すること、及びホットワイヤの先端が電極アーク及び／又はレーザビームに関して溶接箇所へと送り出される位置を制御すること、が含まれる。

何れの場合も、当然のことながら、本開示の文脈において、ホットワイヤの加熱が、それを高強度（一次）電源により生成される極めて高い温度に曝すことなく実現されるとの表現は、この曝露が完全に回避されることを意味しているのではない。むしろ、これは、ホットワイヤの先端がこれらの温度に曝される時間の長さが、実際に曝された場合に、確実に所望の現実的な最小値に保たれるようにするための方策がとられることを意味する。

ホットワイヤ溶接は、多くの特許や公開文献の中に記載されており、その例には、（特許文献４）、（特許文献５）、（特許文献３）、（特許文献６）、（特許文献７）、及び（特許文献８）が含まれる。これらの特許及び公開文献はすべて、その全体が参照によって本願に援用され、当然のことながら、これらの特許及び公開文献の各々の中で開示されているホットワイヤ溶接を、本発明の非酸素燃料溶接工程を実行するために使用できる。

最後に、本発明のホットワイヤ溶接工程を特徴付けるまた別の重要な特徴は、少なくとも２つの消耗溶接電極が使用される点である。上述のように、ホットワイヤ溶接をＴＩＧ溶接と、並びにレーザ溶接と組み合わせることはすでに知られている。先にさらに詳しく述べたように、これらの組合せの１つの結果は、溶融池へと運ばれる場合がある有害金属の蒸発が、本発明の場合とほとんど同じ方法で極少化されることである。しかしながら、これらのホットワイヤ工程は、１つの溶接電極、すなわちホットワイヤしか使用しないため、速度の点で本来的に限定される。

本発明によれば、少なくとも２つの溶接電極、すなわち１つ又は複数の一次電極と少なくとも１つのホットワイヤを使用する。この方式では、溶融池を形成する金属の実質的な量を、有害成分をほとんど、又はまったく含まないように構成された一次電源により供給できる。したがって、これらの溶接電極を、溶接アーク及び／又はレーザビームにより生成された極めて高い温度に曝し、その際、有害成分を溶融池中に蒸発させることがないようにすることができる。これによって、溶接作業中により大量の熱エネルギーを加工物に付与することができ、ひいては、溶接部形成の速度を、ホットワイヤだけしか使用しない工程と比較して、実質的に高めることができる。その結果、溶接ヒューム中へと蒸発する有害成分の量が極少化され、それと同時に、溶接速度が実質的に高速化できる。

ちなみに、上記の説明は本発明のホットワイヤ溶接工程が１つのみのホット溶接ワイヤで実現されるが、当然のことながら、２、３、又はそれ以上のホットワイヤも希望に応じて使用できる。

電極の化学特性
予備的事項として、溶接業界においては、特定の溶接電極の化学特性とは、これらが作る希釈されていない溶着物の化学特性という意味を指すのが通例であると理解するべきである。すなわち、特定の溶接電極の化学特性とは、それが溶融し、固化した時に、非溶接工作物等の他の発生源からの汚染を一切受けずに生成される溶着物の化学的組成という意味を指すのが通例である。この慣習を本開示の中でも踏襲する。

次に本題に関して、溶接電極の化学特性（すなわち、成分）は溶接対象となる特定の合金ごとに、その特定の合金を溶接するのに適当な特定の溶接電極の特定の化学特性がよく知られているという意味で、高度に発展した分野である。

例えば、異なる種類のステンレススチールを溶接するための、「Ｔｅｃｈａｌｌｏｙ３０８／３０８Ｌ」と称する、本開示の譲受人が販売する従来の溶接電極は、かなりの量のクロム、ニッケル、及びマンガンを含む希釈されていない溶着物を形成し、これらの３つはすべて、特定のステンレススチールを溶接するのに必要であり、これら３つはすべて、健康に有害であることがわかっている。本発明によれば、相補的な溶接電極ペアが提供され、これは、本発明の工程の中で一緒に使用されると、この従来の電極により生成されるものと基本的に同じ化学的組成を有する希釈されていない融着物を生成しながら、同時に、発生する溶接ヒュームにはこれらの有害元素が最小限の量しか含まれない。

これが以下の表１に示されており、これは３種類の溶接電極により生成される希釈されていない溶着物の組成を示す。これらの溶接電極の１つ目は従来のＴｅｃｈａｌｌｏｙ３０８／３０８Ｌ溶接電極である。２つ目は、本発明により作製された一次溶接電極であり、３つ目は、同様に本発明により作製された相補的ホットワイヤ溶接電極である。これらの本発明の溶接電極はどちらも、同量で一緒に使用された場合に、これらがこの表の最後の欄に記されている全体としての希釈されていない溶着物の組成を生成するように構成されており、これは表からわかるように、従来のＴｅｃｈａｌｌｏｙ３０８／３０８Ｌ溶接電極により生成されるものと基本的に同じ化学的組成を有する。この文脈において、「同量」とは、ある質量（重量）の金属が各電極から溶着物内に蓄積される速度が同じであることを意味する。

この表から、従来のＴｅｃｈａｌｌｏｙ３０８／３０８Ｌ電極により生成される希釈されていない溶着物の有害なクロム、ニッケル、及びマンガンのすべてが本発明のホットワイヤ電極中に提供され、その一方で、これらの有害元素の何れも本発明の一次電極中には提供されていないことがわかるであろう。しかしながら、これらの電極が同量で一緒に使用された場合に生成される全体としての希釈されていない溶着物の化学的組成は、この従来の電極が単独で使用された時に生成される希釈されていない溶着物の化学的組成と基本的に同じである。これは、この本発明の電極の相補的ペアを使って、従来のＴｅｃｈａｌｌｏｙ３０８／３０８Ｌ電極と基本的に同じ化学的組成を有する溶着物を生成し、それと同時に、クロム、ニッケル、又はマンガンを基本的にまったく含まない溶接ヒュームを発生させることができることを意味するが、それは、溶接中にこれらの有害元素の蒸発が基本的に完全に回避されるからである。

表１に示される特定の実施形態において、有害なクロム、ニッケル、及びマンガンのすべてが一次溶接ワイヤから除去され、これらの有害元素の全量が、本発明の相補的なホットワイヤ溶接電極により溶融池に供給される。他の実施形態において、これらの有害元素を一部残して一次電極から除去できる。例えば、本発明の１つの実施形態において、本発明の工程によりステンレススチールの溶接に使用するのに特に適した一次溶接電極は、最大で５ｗｔ．％のクロム、最大で５ｗｔ．％のニッケル、及び最大で１ｗｔ．％のマンガンを含むことができる。他の実施形態において、このような一次溶接電極は、より少ない量のこれらの元素、例えば、３ｗｔ．％、２ｗｔ．％、又はさらには１ｗｔ．％以下のクロム、３ｗｔ．％、２ｗｔ．％、又はさらには１ｗｔ．％以下のニッケル、及び０．８ｗｔ．％、０．７ｗｔ．％、又はさらには０．６ｗｔ．％以下のモリブデンを含むように構成できる。

さらに別の実施形態において、本発明の一次及びホットワイヤ電極は、これらの相補的溶接電極を異なる量だけ使用した時、すなわち、本発明の工程において使用される各電極によってある質量（重量）の金属が溶融池に供給される速度（以下、電極の「質量供給速度」という）が相互に異なる時に、所望の全体としての希釈されていない溶着物を生成するように構成できる。

例えば、表１に関連して上で示した本発明の工程を、一次電極をホットワイヤ電極の質量供給速度より約５０％速い質量供給速度で溶融池に送給することによって変更したい場合、使用される特定のホットワイヤの中の有害元素の量を相応に増やす必要がある。具体的には、使用される特定のホットワイヤ溶接電極中のＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、及びＳｉの濃度は、各成分が溶融池に供給される速度を同じに保つために、表１のホットワイヤのこれらの同じ成分の濃度より２５％高くする必要がある。それゆえ、表１の同じ一次電極がまた使用されると仮定すると、０．０１ｗｔ．％のＣ、約４９ｗｔ．％のＣｒ、約２４ｗｔ．％のＮｉ、約０．５ｗｔ．％のＭｏ、約４．３ｗｔ．％のＭｏ、及び約０．９ｗｔ．％のＳｉを含むホットワイヤが使用されるであろう。

本発明のいくつかの実施形態において、一次電極を溶融池に、ホットワイヤ電極のそれよりはるかに速い質量供給速度で送給し、有害成分のすべてが１つのホットワイヤでは供給されないようにすることが望ましい場合がある。例えば、表１の一次電極を、単独のホットワイヤのそれの２．５倍の供給速度で溶融池に送給し、依然として表１と同じ全体としての希釈されていない溶着物を生成することは不可能であり、それは、この単独のホットワイヤの中に含める必要のある成分の量が１００％を超えてしまうからである。

そのため、この例において、単独のホットワイヤの使用が望ましい場合、これらの有害元素の少なくともいくつかは一次電極によって供給する必要があり、これは溶接ヒュームがこれらの有害元素により汚染される可能性があるため、不利である。本発明のまた別の実施形態によるよりよい方法は、２つ以上のホットワイヤを同時に使用することであり、これらがまとまって必要な有害元素のすべてを提供する。例えば、表１の組成の２つのホットワイヤを同時に使用すると、両方を表１の一次溶接電極の質量供給速度の半分の速さで溶融池に送給して、この表にある、同じ全体としての希釈されていない溶着物を生成することができる。

したがって、複数のホットワイヤの使用により、異なる溶接電極が供給される質量供給速度を、ホットワイヤ溶接工程の異なる動作方式に対応するように変化させることができるという別の利点がもたらされる。

何れの場合も、本発明のすべての実施形態により、非酸素燃料溶接工程によって発生する溶接ヒューム中に見られる有害元素の量を、これらの有害元素を本発明の工程で使用されるホットワイヤ溶接電極の中へと分けることによって減らし、最終的に生成される溶着物中のこれらの有害元素の濃度を相応に低下させないようにすることができる。

これらの有害元素を本発明の工程で使用されるホットワイヤの中に分けるべき程度は様々でありえ、基本的にどの程度でも分けることができる。したがって、例えば、本発明の工程で使用される一次電極（又は、複数の一次電極が使用され場合は複数の一次電極）は、すべての溶接電極から特定の溶着物に供給される各有害元素の総量の４５ｗｔ．％以下、４０ｗｔ．％以下、４５ｗｔ．％、３０ｗｔ．％以下、２５ｗｔ．％、２０ｗｔ．％以下、１５ｗｔ．％、１０ｗｔ．％以下、５ｗｔ．％以下、２ｗｔ．％以下、及びさらには１ｗｔ．％以下だけ含むように構成できる。これに対応して、ホットワイヤ（又は、複数のホットワイヤが使用される場合は複数のホットワイヤ）は、すべての溶接ワイヤにより特定の溶着物に供給される各有害元素の総量の少なくとも５５ｗｔ．％、少なくとも６０ｗｔ．％、少なくとも６５ｗｔ．％、少なくとも７０ｗｔ．％、少なくとも７５ｗｔ．％、少なくとも８０ｗｔ．％、少なくとも８５ｗｔ．％、少なくとも９０ｗｔ．％、少なくとも９５ｗｔ．％、少なくとも９８ｗｔ．％、又はさらには少なくとも９９ｗｔ．％だけ含むように構成できる。

しかしながら、本発明により得られる、溶接ヒュームから有害元素を排除するという点でのメリットの大きさは、これらの有害元素をどの程度、一次電極から離してホットワイヤへと分けるかに直接比例するため、本発明の一次溶接電極ではこれらの有害元素をできるだけ少なく保つことに意味がある。

この点において、溶接業界では、溶接電極を形成するために使用される材料から有害元素を完全に排除することは非常にコスト高となりえ、現実問題として不可能でさえある場合があることがよく理解されている。したがって、本発明の工程を実行する中で、有害元素を一次電極から排除する程度は、工程全体が不経済になるほど大きくするべきではない。むしろ、これらの有害元素を排除すべき最大程度は通常、一次電極内の有害元素の濃度をさらに下げることによって得られるメリットを、これをさらに削減する費用と比較する費用便益分析に基づく。

そのため、例えば、上の表１において例として示される本発明の相補的な電極ペアにおいて、一次電極中のマンガンとシリコンの量をゼロ又は略ゼロまで減らされず、これは、得られる可能性のあるメリットが、そのようにするためのコストに見合わないからである。事実上、これが意味することは、本発明の特定の実施形態を実施するために使用される一次電極中に、その最大のメリットを実現するために含められる、又は含められるべき特定の有害元素の最低量が主として経済性に基づくもので、この最低量は本発明の工程が不経済となるほど高くない、ということである。当業者であれば、このような経済性を容易に判断できるはずである。

換言すれば、当業者であれば、溶接ヒューム中の有害元素の極少化が関わるかぎり、一次溶接電極の中でこれらの有害元素を減らすことのできる量が多いほどよいことが容易に理解できるであろう。しかしながら、従来の合金元素（Ｍｎ及びＳｉ）のすべてを溶接電極から削減するためのコストが大幅なコスト増につながる。さらに、すべての有害元素をすべての電極から取り除いたとしても、これらの元素のいくつかは、母材（溶接対象部品）にこれらの同じ元素が含まれる可能性がある（その中の一部が溶接アークから蒸発する）という事実により、溶接ヒューム中に依然として存在する可能性がある。そのため、これらの有害元素を溶接電極から完全に除去するための余分なコストは正当化されない。

このために、上の表１の本発明の例の一次電極の溶着物の化学特性は、合理的に低いレベルのマンガン及びシリコンを示しているが、一次溶接電極のコストが増大するほど低くはない。

以上、本発明のわずかな実施形態のみを説明したが、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、多くの改良を加えることができる。これらの変更はすべて、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲に含められるのとする。

１１２加工物
１１４溶接ワイヤ
１１６溶接ワイヤ供給部
１１８溶接トーチ
１２０先端
１２２溶融池
１２４シールドガス供給部
１２６電源
２１２加工物
２１４一次溶接ワイヤ
２１６一次溶接ワイヤ供給部
２１８溶接トーチ
２２０一次溶接ワイヤの先端
２２２溶融池
２２４シールドガス供給部
２２６一次電源
２３０ホットワイヤアセンブリ
２３２ホットワイヤ供給部
２３４ホットワイヤ
２３６ホットワイヤトーチ
２３８ホットワイヤ電源
２４０ホットワイヤの先端
３１０ＴＩＧ溶接アセンブリ
３１２加工物
３１４溶接ワイヤ
３１６一次溶接ワイヤ供給部
３１８溶接トーチ
３１９非消耗タングステン電極
３２０一次溶接ワイヤの先端
３２２溶融池
３２４シールドガス供給部
３２６一次電源
３３０ホットワイヤアセンブリ
３３２ホットワイヤ供給部
３３４ホットワイヤ
３３６ホットワイヤトーチ
３３８ホットワイヤ電源
３４０ホットワイヤの先端
４１０レーサ溶接アセンブリ
４１２加工物
４１４一次溶接ワイヤ
４１６一次溶接ワイヤ供給部
４１８トーチ
４２０一次溶接ワイヤの先端
４２２溶融池
４３０ホットワイヤアセンブリ
４３２ホットワイヤ供給部
４３４ホットワイヤ
４３６ホットワイヤトーチ
４３８ホットワイヤ供給部
４４０ホットワイヤの先端
４４４レーザ
４４５レーザビーム
５１０ハイブリッドレーザ溶接アセンブリ
５１２加工物
５１４一次溶接ワイヤ
５１６一次溶接ワイヤ供給部
５１８溶接トーチ
５２０一次溶接ワイヤの先端
５２２溶融池
５２４シールドガス供給部
５２６ハイブリッド電源
５３０ホットワイヤアセンブリ
５３２ホットワイヤ供給部
５３４ホットワイヤ
５３８ホットワイヤ供給部
５４０ホットワイヤの先端
５４４レーザ
５４５レーザビーム
６１０ハイブリッドＴＩＧ溶接アセンブリ
６１２加工物
６１４一次溶接ワイヤ
６１６一次溶接ワイヤ供給部
６１７ＴＩＧ溶接トーチ
６１８溶接トーチ
６１９非消耗タングステン電極
６２０一次溶接ワイヤの先端
６２２溶融池
６２４シールドガス供給部
６２６ハイブリッド電源
６２７ＴＩＧ電源
６３０ホットワイヤアセンブリ
６３２ホットワイヤ供給部
６３４ホットワイヤ
６３６ホットワイヤトーチ
６３８ホットワイヤ電源
６４０ホットワイヤの先端

Claims

非酸素燃料溶接工程により発生する溶接ヒューム中の有害元素の量を、前記非酸素燃料溶接工程により生成される溶着物中の前記有害元素の濃度を下げずに削減する方法において、前記非酸素燃料溶接工程は、少なくとも１つの一次エネルギー源を使って、前記溶接工程を実行するための高熱を供給し、この高熱は、前記溶着物に供給される成分の少なくとも一部を蒸発させることによって溶接ヒュームを発生させるのに十分であり、
（ａ）前記溶着物を形成する前記成分のいくつかが、前記少なくとも１つの一次エネルギー源により生成される前記高熱に曝される一次溶接電極により供給され、前記溶着物を形成する前記成分の残りが、前記少なくとも１つの一次エネルギー源により生成される前記高熱に曝されずに溶融される少なくとも１つのホットワイヤ溶接電極により供給されるホットワイヤ溶接法によって前記非酸素燃料溶接工程を実行するステップと、
（ｂ）前記少なくとも１つのホットワイヤ溶接電極によって前記溶着物に前記有害元素の５０％超を供給するステップであって、この割合が、すべてのフィラワイヤにより前記溶着物に供給されるこの有害元素の総量に基づくステップと、
を含むことを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法において、前記非酸素燃料溶接工程が、アーク溶接、レーザ溶接、及び電子ビーム溶接からなる群から選択されることを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法において、前記溶着物に供給される前記有害元素の７５％超が前記少なくとも１つのホットワイヤ溶接電極により供給されることを特徴とする方法。
請求項３に記載の方法において、前記溶着物に供給される前記有害元素の９５％超が前記少なくとも１つのホットワイヤ溶接電極により供給されることを特徴とする方法。
請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法において、単独のホットワイヤ溶接電極だけが前記非酸素燃料溶接工程で使用されることを特徴とする方法。
請求項５に記載の方法において、前記一次溶接電極及び前記少なくとも１つのホットワイヤ溶接電極が溶融池を形成し、これが固化して前記溶着物を形成し、さらに、前記一次溶接電極及び前記単独のホットワイヤ溶接電極が同じ質量供給速度で前記溶融池に送給されることを特徴とする方法。
請求項５に記載の方法において、前記一次溶接電極及び前記少なくとも１つのホットワイヤ溶接電極が溶融池を形成し、これが固化して前記溶着物を形成し、さらに、前記一次溶接電極が前記溶融池に送給される質量供給速度が前記単独のホットワイヤ溶接電極が前記溶融池に送給される質量供給速度より速いことを特徴とする方法。
請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法において、複数のホットワイヤ溶接電極が前記非酸素燃料溶接工程で使用されることを特徴とする方法。
請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法において、前記非酸素燃料溶接工程がアーク溶接工程であることを特徴とする方法。
請求項６に記載の方法において、前記アーク溶接工程がガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）工程であることを特徴とする方法。
請求項９に記載の方法において、前記アーク溶接工程がタングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接工程であることを特徴とする方法。
請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法において、前記溶接工程がレーザ溶接工程であることを特徴とする方法。
請求項１２に記載の方法において、前記レーザ溶接工程がハイブリッドレーザ溶接工程であることを特徴とする方法。
請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法において、前記有害元素がマンガン、クロム、ニッケル、カドミウム、及び鉛のうちの少なくとも１つであることを特徴とする方法。
請求項１４に記載の方法において、前記有害元素がマンガンであることを特徴とする方法。
溶接工程により発生する溶接ヒューム内の有害元素の量を、最終的に生成される溶着物中のこの有害元素の濃度を下げずに削減する方法において、前記溶接工程は、アーク溶接、レーザ溶接、及び電子ビーム溶接からなる群から選択され、
（ａ）前記溶接工程を、前記溶着物を構成する元素の一部が、前記溶接工程の前記電気アーク、レーザビーム、又は電子ビームにより生成される高熱により溶融される一次溶接電極により供給され、前記溶着物を形成する前記元素の残りは少なくとも１つのホットワイヤ溶接電極により供給され、これはこの電気アーク、レーザビーム、又は電子ビームにより生成される前記高熱に前記ホットワイヤ溶接電極を曝すことなく溶融するホットワイヤ溶接法により実行するステップと、
（ｂ）この有害元素の５０％超を、前記少なくとも１つのホットワイヤ溶接電極によって前記溶着物に供給するステップであって、この割合がすべてのフィラワイヤにより前記溶着物に供給されるこの有害元素の総量に基づくステップと、
を含むことを特徴とする方法。