JP2020015048A - 狭窄ノズルを備えるｔｉｇ溶接用トーチ - Google Patents

Abstract

【課題】良質且つ安定したアークプラズマの生成が可能となる狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチを提供する。【解決手段】トーチボディ２内を通って来たシールドガスＧをタングステン電極棒３とワークとの間に発生したアークの周囲に放出するシールドノズル６と、シールドノズル６内に設けられ、シールドガスＧを均質に拡散させて層流化するガスレンズ７と、タングステン電極棒３の先端部周囲にタングステン電極棒３と同心状に配置され、タングステン電極棒３との間に環状の高速ガス通路８ｄを形成すると共に、当該高速ガス通路８ｄからシールドガスＧをアークの周囲にシールドノズル６から放出されるシールドガスＧよりも高速で噴射させる狭窄ノズル８と、ガスレンズ７の下流側位置で且つシールドノズル６と狭窄ノズル８との間に設けられ、ガスレンズ７により層流化されたシールドガスＧを均質に拡散させて層流化する第２フィルター９と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、主にステンレス、鉄、銅、アルミ等の金属薄板の端部同士を突合せ溶接するＴＩＧ溶接において使用されるＴＩＧ溶接用トーチに係り、特に、シールドガスを内側と外側に流し且つ内側のシールドガスを外側のシールドガスよりも高速で噴射させるようにした狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチの改良に関するものである。

従来、狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチとしては、本件発明者が先に開発した特許第５６０２９７４号公報（特許文献１）及び特許第５８８７４４５号公報（特許文献２）に開示されたものが知られている。

図５は従来の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ２０の一例を示し、当該狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ２０は、シールドガスＧを通すトーチボディ２１と、トーチボディ２１に電極コレット（図示省略）を介して挿着されたタングステン電極棒２２と、トーチボディ２１の先端部に設けられ、トーチボディ２１内を通って来たシールドガスＧをタングステン電極棒２２とワークＷとの間に発生したアークａの周囲に放出するシールドノズル２３と、シールドノズル２３内に設けられ、シールドガスＧを均質に拡散させて層流化するフィルター２４ａを有するガスレンズ２４と、タングステン電極棒２２の先端部周囲にタングステン電極棒２２と同心状に配置され、タングステン電極棒２２との間に環状の高速ガス通路２５ａを形成する狭窄ノズル２５等を備えている。

前記狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ２０は、トーチボディ２１内に供給されたシールドガスＧが、ガスレンズ２４のフィルター２４ａを通って狭窄ノズル２５とシールドノズル２３の間を流れる外側のシールドガスＧ１と、ガスレンズ２４のフィルター２４ａを通らずに狭窄ノズル２５の内側を流れる内側のシールドガスＧ２とに分流され、内側のシールドガスＧ２が外側のシールドガスＧ１よりも高速となって噴射されるようになっている。

このような狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ２０は、次のような優れた効果を奏することができる。
（１）アークプラズマの緊縮を促進し、それによってアークプラズマの中心部の温度を上 昇させる。
（２）ガス流量が上昇することによりプラズマ気流の流速を上昇させる。
（３）電流経路をアークプラズマの中心部に集中させる効果があり、その効果は溶接電流 が大きい領域において大きくなる。
（４）矩形波形のパルス電流を用いた場合、ピーク電流時とベース電流時とにおける熱流 速の差が、狭窄ノズルを備えないＴＩＧ溶接トーチに比較して大きくなり、パルス溶 接の特性をより強める効果を生み出す。
（５）タングステン電極棒の周囲にシールドガスを高速で流しているため、タングステン 電極棒の温度上昇が抑えられ、また、狭窄ノズルの先端から放出される高速整流ガス により溶融プール内から発生する蒸発金属等がタングステン電極棒の先端部に付着す るのを防止できるため、タングステン電極棒の長寿命化を図れる。
（６）アークプラズマ及び母材への入熱はタングステン電極棒先端角度の変化によって変 化するが、タングステン電極棒先端部への蒸発金属等の付着を減少させることによ り、アークプラズマ及び母材への入熱の変化を抑え、安定したプラズマ及び母材への 入熱を維持することができる。

図５に示す狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ２０は、上記のような優れた性能を発揮し得るが、更なる性能の向上が望まれている。

ところで、前記ＴＩＧ溶接用トーチ２０を用いるＴＩＧ溶接においては、溶接時に溶接部等をシールドガス（アルゴンガスやヘリウムガス、アルゴンガスとヘリウムガス等の混合ガス）により保護することが行われている。

前記シールドガスは、溶融金属、アーク、タングステン電極棒を大気（空気）から保護すると共に、アークを安定的に維持し、持続し続けさせる働きをする。よって、シールドガスは、アークそのものの素材になると言う重要な機能を担っている。

即ち、シールドガスは、溶融金属及びアーク等を大気から遮断し、溶着金属及び溶融部の酸化や窒化を防止し、ブローホール等の溶接欠陥を無くす働きをする。また、シールドガスは、電離することによってアークとなるため、アークそのもののベースであり、シールドガスの成分はアークの状態を大きく作用することになる。

このように、シールドガスは、アークそのものの素材になると言う重要な機能を担っている。

そこで、本件発明者は、前記シールドガスに着目し、シールドガスの流れをより安定化することによって、良質で且つ安定したアークプラズマの生成が可能となり、溶接ビードの外観、溶接品質（金属組織）の改善を図れることを知得した。

特許第５６０２９７４号公報 特許第５８８７４４５号公報

本発明は、上記従来の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチを改良することによって、性能を更に向上させる、狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチを提供することを主たる目的とする。

本発明の請求項１に記載の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチは、シールドガスを内側と外側に流し且つ内側のシールドガスを外側のシールドガスよりも高速で噴射させる狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチであって、シールドガスを通すトーチボディと、トーチボディに挿着され、タングステン電極棒を着脱自在に保持する電極コレットと、トーチボディの先端部に設けられ、トーチボディ内を通って来たシールドガスをタングステン電極棒とワークとの間に発生したアークの周囲に放出するシールドノズルと、シールドノズル内に設けられ、シールドガスを均質に拡散させて層流化するガスレンズと、タングステン電極棒の先端部周囲にタングステン電極棒と同心状に配置され、タングステン電極棒との間に環状の高速ガス通路を形成すると共に、当該高速ガス通路からシールドガスをアークの周囲にシールドノズルから放出されるシールドガスよりも高速で噴射させる狭窄ノズルと、ガスレンズの下流側位置で且つシールドノズルと狭窄ノズルとの間に設けられ、ガスレンズを通過したシールドガスを均質に拡散させて層流化する第２フィルターと、を少なくとも備えていることに特徴がある。

本発明の請求項２に記載の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチは、請求項１に記載の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチにおいて、前記第２フィルターは、ガスレンズから所定距離だけ隔てた位置に設けられており、第２フィルターとガスレンズとの間に環状の空間を形成したことに特徴がある。

本発明の請求項３に記載の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチは、請求項１又は請求項２に記載の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチにおいて、前記第２フィルターは、積層された複数枚の環状の金網から成ることに特徴がある。

本発明の請求項４に記載の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチは、請求項１、請求項２又は請求項３の何れかに記載の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチにおいて、前記第２フィルターと前記ガスレンズとの間に、第２フィルターをシールドノズルの先端側へ付勢し、第２フィルターの外周縁部を先端部が縮径したシールドノズルの内周面傾斜部に当接保持させる圧縮コイルスプリングを介設したことに特徴がある。

本発明に係る狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチは、シールドガスを層流化するガスレンズの下流側位置に同じくシールドガスを均質に拡散させて層流化する第２フィルターを設け、当該第２フィルターとガスレンズとの間に環状の空間を形成しているため、シールドガスがガスレンズ、環状の空間及び第２フィルターを順次通過し、シールドガス流が環状の空間及び第２フィルターによって、より緩やか且つ均一になり、その結果、良質で且つ安定したアークプラズマの生成が可能となり、溶接ビードの外観、溶接品質（金属組織）の改善を図ることができ、性能を更に引き上げることが可能となる。

また、本発明に係る狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチは、第２フィルターを設けることによって、シールドガス流が安定化して良質なアークプラズマの生成が可能になるうえ、狭窄ノズルとの相乗効果で溶融プール内の金属組織が改善されて溶接品質が向上することになる。

更に、本発明に係る狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチは、第２フィルターを設けることによって、シールドガス流がより緩やか且つ均一になるので、金属蒸気が微細化し、タングステン電極棒の偏摩耗が減少すると共に、タングステン電極棒の長寿命化を図れ、溶接能率の向上を図ることができる。

更に、本発明に係る狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチは、第２フィルターがガスレンズの下流側位置で且つシールドノズルと狭窄ノズルとの間に設けられているため、シールドノズルを取り外すことにより第２フィルターの取り付け及び取り外しを簡単且つ容易に行うことができ、第２フィルターの交換、着脱も容易となる。

本発明の一実施形態に係る狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチの縦断面図である。 同じく狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチの要部の拡大縦断面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図１〜図３に示す狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチのガス流速のイメージ図である。 従来の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチの要部の拡大縦断面図である。 従来の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチのガス流速のイメージ図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３は本発明の一実施形態に係る狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ１を示し、当該狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ１は、ステンレス、鉄、銅、アルミ等の金属薄板の端部同士を突合せ溶接する際に用いるものである。

即ち、前記狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ１は、図１〜図３に示す如く、内部にアルゴンガスやヘリウムガス等のシールドガスＧを通す筒状のトーチボディ２と、トーチボディ２内にトーチボディ２の軸線方向へ移動可能且つ回転可能に挿着され、タングステン電極棒３を着脱自在に保持する電極コレット４と、電極コレット４の上端部に取り付けられ、電極コレット４を正逆回転させてトーチボディ２の軸線方向へ移動させるコレットハンドル５と、トーチボディ２の先端部に設けられ、トーチボディ２内を通って来たシールドガスＧをタングステン電極棒３とワークＷとの間に発生したアークａの周囲に放出するシールドノズル６と、シールドノズル６内に設けられ、シールドガスＧを均質に拡散させて層流化するガスレンズ７と、タングステン電極棒３の先端部周囲にタングステン電極棒３と同心状に配置され、タングステン電極棒３との間に環状の高速ガス通路８ｄを形成すると共に、当該高速ガス通路８ｄからシールドガスＧをアークａの周囲にシールドノズル６から放出されるシールドガスＧよりも高速で噴射させる狭窄ノズル８と、ガスレンズ７の下流側位置で且つシールドノズル６と狭窄ノズル８との間に設けられ、ガスレンズ７を通過したシールドガスＧを均質に拡散させて層流化する第２フィルター９と、第２フィルター９とガスレンズ７との間に介設され、第２フィルター９をシールドノズル６の先端側へ付勢し、第２フィルター９の外周縁部を先端部が縮径したシールドノズル６の内周面傾斜部６ｂに当接保持させる圧縮コイルスプリング１０と、を備えている。

尚、図１に於いて、１１はトーチボディ２に設けられ、電極コレット４に適宜の回動抵抗を与えて電極コレット４を調整位置に保持する加圧調整ネジ、１２はトーチボディ２に固定された電極・メインガス管接続金具、１３はトーチボディ２とコレットハンドル５との間をシールするＯリング、１４はトーチボディ２とガスレンズ７との間に介設したガスシール用のゴムリング、１５はトーチボディ２とシールドノズル６との間に介設したプラスチック製の調整リングである。

前記トーチボディ２は、図１に示す如く、アルミ合金等の金属材により形成された角筒部及び角筒部の上端に連設された円筒部とから成り、角筒部の周壁には、電極・メインガス管接続金具１２と加圧調整ネジ１１が挿入固定されている。尚、電極・メインガス管接続金具１２には、図示していないが、メインガス供給管及びパワーケーブルがそれぞれ接続されている。

また、トーチボディ２の上端部開口の内周面には、タングステン電極棒３を保持する電極コレット４が上下動自在に螺挿される雌ネジ２ａが形成され、トーチボディ２の下端部開口の内周面には、シールドガスＧを層流化するガスレンズ７が着脱自在に螺着される雌ネジ２ｂが形成されている

前記電極コレット４は、図１に示す如く、先端部に半割り状のチャック部を備えた細長い筒状に形成され、外周面の一部にトーチボディ２の上端部側の雌ネジ２ａに上下動自在に螺着される雄ネジ４ａを形成した銅製のコレット本体４′と、コレット本体４′のチャック部の外周面に着脱自在に螺着され、チャック部を締め付けてコレット本体４′に挿通されたタングステン電極棒３を固定する銅製の筒状の固定具４″とを備えている。

この電極コレット４は、トーチボディ２内へ上方側から螺挿されており、コレット本体４′の上端部に固定したコレットハンドル５を回転させることによりトーチボディ２内で上下動するようになっている。

前記シールドノズル６は、図１及び図２に示す如く、セラッミク材により先端部が縮径した筒状に形成されており、その内周面の一部には、後述するガスレンズ７の保持筒部７ｄの雄ネジ７ｃに着脱自在に螺着される雌ネジ６ａが形成されている。

このシールドノズル６は、その雌ネジ６ａをガスレンズ７の保持筒部７ｄの雄ネジ７ｃにねじ込むことによりガスレンズ７の外周面に取り付けられており、ガスレンズ７のフィルター７″を通過して層流化されたシールドガスＧをタングステン電極棒３の先端部周囲に放出するようになっている。

前記ガスレンズ７は、トーチボディ２の下端部に着脱自在に取り付けられる銅材製の筒状構造のホルダー７′と、ホルダー７′に取り付けた金属製のフィルター７″とを備えている。

具体的には、ホルダー７′は、図１及び図２に示す如く、中心部にガス通路７ａを形成した筒状体に形成されており、上端部外周面には、トーチボディ２の下端部側の雌ネジ２ｂに着脱自在に螺着される雄ネジ７ｂが形成されている。

また、ホルダー７′の下端部には、外周面にシールドノズル６が着脱自在に螺着される雄ネジ７ｃを形成した筒状の保持筒部７ｄと、保持筒部７ｄの中心に位置してその内周面に狭窄ノズル８が着脱自在に螺着される雌ネジ７ｅを形成した支持筒部７ｆとがそれぞれ形成されている。

更に、ホルダー７′の保持筒部７ｄと支持筒部７ｆとの間の空間は、環状のガス室７ｇとなっており、支持筒部７ｆの基端部近傍に形成した複数のガス流通孔７ｈ及びホルダー７′のガス通路７ａを介してトーチボディ２内に連通されている。

一方、フィルター７″は、環状に打ち抜かれた金網を複数枚積層することにより形成されており、その内周縁部をホルダー７′の支持筒部７ｆに、また、その外周縁部をホルダー７′の保持筒部７ｄにそれぞれ嵌め込むことによりホルダー７′に取り付けられている。尚、支持筒部７ｆの外周面及び保持筒部７ｄの内周面には、図２に示す如く、フィルター７″の上方への移動を規制する段差部がそれぞれ形成されている。

本実施形態においては、フィルター７″には、６００メッシュのステンレス鋼製の金網３枚と３００メッシュのステンレス鋼製の金網２枚を組み合せたものが使用されている。

尚、上記の実施形態においては、ガスレンズ７をホルダー７′とフィルター７″とから形成したが、他の実施形態においては、ガスレンズ７をフィルター７″のみから形成しても良い。

前記狭窄ノズル８は、図１及び図２に示す如く、タングステン電極棒３の先端部周囲に配設されてタングステン電極棒３の先端部外周面との間に環状の高速ガス通路８ｄを形成するものであり、トーチボディ２内からガスレンズ７のホルダー７′のガス通路７ａ内に流れるシールドガスＧの一部を前記高速ガス通路８ｄ内に流してシールドノズル６から狭窄ノズル８の周囲に流れる層流化したシールドガスＧ１よりも速い高速整流ガスＧ３とし、当該高速整流ガスＧ３をアークａの周囲に流すようにしたものである。

即ち、前記狭窄ノズル８は、電導性及び強度性等に優れた銅材（ベリリウム銅）により筒状体に形成されており、図１〜図３に示す如く、タングステン電極棒３の先端部周囲にタングステン電極棒３と同心状に配置され、タングステン電極棒３の先端部外周面との間に環状の高速ガス通路８ｄを形成する筒状のノズル本体８ａと、ノズル本体８ａの内周面に円周方向へ所定の間隔をおいて突出形成され、タングステン電極棒３をノズル本体８ａの中心位置に保持するノズル本体８ａの長手方向に沿う複数の位置決め用突条８ｂと、複数の位置決め用突条８ｂ間に形成され、ノズル本体８ａの長手方向に平行に延びて高速ガス通路８ｄ内を流れるシールドガスＧを整流化する複数のガス整流溝８ｃと、を備えている。

具体的には、ノズル本体８ａは、先端部（下端部）外周面が先細り状に形成されており、その基端部（上端部）外周面には、ガスレンズ７のホルダー７′の支持筒部７ｆに着脱自在に螺着される雄ネジ８ｅが形成されている。

このノズル本体８ａは、その雄ネジ８ｅを支持筒部７ｆにねじ込むことによりガスレンズ７の先端面中央位置に取り付けられる。このとき、ノズル本体８ａは、タングステン電極棒３の先端部周囲にタングステン電極棒３及びシールドノズル６と同心状に配置されてタングステン電極棒３の先端部外周面との間に環状の高速ガス通路８ｄを形成する。

また、位置決め用突条８ｂ及びガス整流溝８ｃは、それぞれノズル本体８ａの内周面に円周方向へ等角度ごとに配置されており、ノズル本体８ａの先端開口から高速整流ガスＧ３をアークａの周囲に均等に流せるようになっている。

更に、位置決め用突条８ｂ及びガス整流溝８ｃは、ノズル本体８ａの先端から離れた位置に形成され、また、位置決め用突条８ｂ及びガス整流溝８ｃの下流側に位置する高速ガス通路８ｄの内径は、位置決め用突条８ｂ及びガス整流溝８ｃの上流側に位置する高速ガス通路８ｄの内径よりも大きく形成されている。

その結果、高速ガス通路８ｄ内に流入したシールドガスＧは、ガス整流溝８ｃを通過して整流化されて高速整流ガスＧ３となり、高速ガス通路８ｄの下流側部分で安定化してからノズル本体８ａの先端開口から放出されることになる。

尚、狭窄ノズル８の形状及び構造は、上記の実施形態に係るものに限定されるものではなく、アークａの周囲に高速整流ガスＧ３を流すことができれば、如何なる形状及び構造ものであっても良い。

前記第２フィルター９は、ガスレンズ７の下流側位置で且つシールドノズル６と狭窄ノズル８との間に設けられており、ガスレンズ７により層流化されたシールドガスＧ１を更に均質に拡散させて層流化するものである。

即ち、第２フィルター９は、環状に打ち抜かれた金網を複数枚積層することにより形成されており、その内周縁部を狭窄ノズル８の外周面に嵌め込むと共に、その外周縁部をシールドノズル６の内周面傾斜部６ｂに当接させることにより、シールドノズル６と狭窄ノズル８との間に設けられている。

また、第２フィルター９は、ガスレンズ７のフィルター７″から所定距離だけ隔てた位置に設けられており、第２フィルター９とガスレンズ７のフィルター７″との間に環状の空間１９を形成するようになっている。

本実施形態においては、第２フィルター９には、６００メッシュのステンレス鋼製の金網を５枚積層したものが使用されている。尚、第２フィルター９を形成する金網のメッシュ及び使用枚数は、前記実施形態のものに限定されるものではなく、ガスレンズ７のフィルター７″を通過したシールドガス流をより緩やか且つ均一にすることができれば、如何なるメッシュ及び枚数であっても良い。

前記圧縮コイルスプリング１０は、ガスレンズ７と第２フィルター９との間に介設されており、第２フィルター９をシールドノズル６の先端側へ付勢し、第２フィルター９の外周縁部を先端部が縮径したシールドノズル６の内周面傾斜部６ｂに当接保持させるものである。

この圧縮コイルスプリング１０により第２フィルター９の浮き上がりが防止され、第２フィルター９は、所定の位置に保持されことになる。

而して、上述した狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ１を用いた溶接においては、シールドノズル６及び狭窄ノズル８からアルゴンガス等のシールドガスＧをワークＷへ向って流しつつ、電源（図示省略）を操作してタングステン電極棒３とワークＷとの間に電圧を印加すると、シールドガスＧの雰囲気中でタングステン電極棒３の先端とワークＷとの間にアークａが発生する。

この実施形態では、前記溶接は、電源に直流を使用し、タングステン電極棒３を直流溶接機の負極に接続して溶接を行う正極性（棒マイナス）となっている。

トーチボディ２内に供給されたシールドガスＧは、ガスレンズ７のホルダー７′のガス通路７ａ内を流下し、その一部が複数のガス流通孔７ｈから環状のガス室７ｇ内に流入し、また、残りがガス通路７ａから狭窄ノズル８の高速ガス通路８ｄ内に流入する。

環状のガス室７ｇに流入したシールドガスＧは、ガスレンズ７のフィルター７″を通過して均質に拡散され、環状の空間１６に流入した後、第２フィルター９を通過して均質に拡散され、層流ガスＧ１となってシールドノズル６からアークａの周囲に放出される。

一方、高速ガス通路８ｄに流入したシールドガスＧは、その速度を増して高速ガスＧ２となると共に、複数のガス整流溝８ｃを通過することにより整流され、高速整流ガスＧ３となってノズル本体８ａの先端開口からアークａの周囲に直線状に放出される。

尚、ガス整流溝８ｃを通過した高速整流ガスＧ３は、位置決め用突条８ｂ及び複数のガス整流溝８ｃがノズル本体８ａの先端から離れた位置に形成されているため、高速ガス通路８ｄの下流側部分で安定化し、安定した状態でノズル本体８ａの先端開口から放出される。

そして、タングステン電極棒３の先端とワークＷとの間に発生したアークａは、図２に示す如く、タングステン電極棒３からワークＷへ向って広がっているため、アークａの内部圧力はタングステン電極棒３の方がワークＷよりも高くなっている。

その結果、シールドガスＧの一部がアークａ内に引き込まれ、プラズマ気流と呼ばれる高速のガス流が発生する。このプラズマ気流は、ワークＷの溶け込み形成に大きく影響し、また、アークａの指向性及び硬直性（アークａがその形状を保持する性質）にも影響を与えるものであり、その速度が速くなればなる程、アークａの指向性及び硬直性を高めることができる。更に、発生したアークａは、狭窄ノズル８から放出される高速整流ガスＧ３によるサーマルピンチ効果により絞られてエネルギー密度の高い安定したアークａとなる。

上述した狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ１は、ガスレンズ７の下流側位置に第２フィルター９を設け、ガスレンズ７と第２フィルター９との間に環状の空間１６を形成しているため、シールドガスＧの流れが前記環状の空間１６及び第２フィルター９によって、より緩やかで且つ均一になり、溶接中においても陰極点（アークの発生点）が安定したアークプラズマを維持し、溶接ビードの外観、溶接品質（金属組織）の改善を図ることができる。

また、狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ１は、第２フィルター９によりシールドガス流が安定化して良質なアークプラズマの生成が可能になるうえ、狭窄ノズル８との相乗効果で溶融プール内の金属組織が改善されて溶接品質が向上することになる。

更に、狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ１は、第２フィルター９によりシールドガス流がより緩やか且つ均一になるので、金属蒸気が微細化し、タングステン電極棒３の偏摩耗が減少すると共に、タングステン電極棒３の長寿命化を図れ、溶接能率の向上を図ることができる。

更に、狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ１は、第２フィルター９がガスレンズ７の下流側位置で且つシールドノズル６と狭窄ノズル８との間に設けられているため、シールドノズル６を取り外すことにより第２フィルター９の取り付け及び取り外しを簡単且つ容易に行うことができ、第２フィルター９の交換、着脱も容易となる。

図４は本発明の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ１のガス流速のイメージ図を示し、また、図６は従来の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ１のガス流速のイメージ図を示すものであり、第２フィルター９を設けた本発明の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ１の方がシールドガス流（点線で示した部分）を緩やかで且つ均一にすることができる。

１はＴＩＧ溶接用トーチ
２はトーチボディ
３はタングステン電極棒
４は電極コレット
６はシールドノズル
６ｂは肩部
７はガスレンズ
８は狭窄ノズル
８ｄは高速ガス通路
９は第２フィルター
１０は圧縮コイルスプリング
１６は環状の空間
ａはアーク
Ｇはシールドガス
Ｇ１は層流ガス
Ｇ２は高速ガス
Ｇ３は高速整流ガス
Ｗはワーク

本発明の請求項１に記載の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチは、シールドガスを内側と外側に流し且つ内側のシールドガスを外側のシールドガスよりも高速で噴射させる狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーであって、シールドガスを通すトーチボディと、トーチボディに挿着され、タングステン電極棒を着脱自在に保持する電極コレットと、トーチボディの先端部に設けられ、トーチボディ内を通って来たシールドガスをタングステン電極棒とワークとの間に発生したアークの周囲に放出するシールドノズルと、シールドノズル内に設けられ、シールドガスを均質に拡散させて層流化するガスレンズと、タングステン電極棒の先端部周囲にタングステン電極棒と同心状に配置され、タングステン電極棒との間に環状の高速ガス通路を形成すると共に、当該高速ガス通路からシールドガスをアークの周囲にシールドノズルから放出されるシールドガスよりも高速で噴射させる狭窄ノズルと、ガスレンズの下流側位置で且つシールドノズルと狭窄ノズルとの間に設けられ、ガスレンズを通過したシールドガスを均質に拡散させて層流化する第２フィルターと、を少なくとも備え、前記第２フィルターは、積層された複数枚の環状の金網から成ることに特徴がある。

本発明の請求項３に記載の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチは、請求項１又は請求項２に記載の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチにおいて、前記第２フィルターと前記ガスレンズとの間に、第２フィルターをシールドノズルの先端側へ付勢し、第２フィルターの外周縁部を先端部が縮径したシールドノズルの内周面傾斜部に当接保持させる圧縮コイルスプリングを介設したことに特徴がある。

また、第２フィルター９は、ガスレンズ７のフィルター７″から所定距離だけ隔てた位置に設けられており、第２フィルター９とガスレンズ７のフィルター７″との間に環状の空間１６を形成するようになっている。

Claims (4)

1. シールドガス（Ｇ）を内側と外側に流し且つ内側のシールドガス（Ｇ）を外側のシールドガス（Ｇ）よりも高速で噴射させる狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ（１）であって、シールドガス（Ｇ）を通すトーチボディ（２）と、トーチボディ（２）に挿着され、タングステン電極棒（３）を着脱自在に保持する電極コレット（４）と、トーチボディ（２）の先端部に設けられ、トーチボディ（２）内を通って来たシールドガス（Ｇ）をタングステン電極棒（３）とワーク（Ｗ）との間に発生したアーク（ａ）の周囲に放出するシールドノズル（６）と、シールドノズル（６）内に設けられ、シールドガス（Ｇ）を均質に拡散させて層流化するガスレンズ（７）と、タングステン電極棒（３）の先端部周囲にタングステン電極棒（３）と同心状に配置され、タングステン電極棒（３）との間に環状の高速ガス通路（８ｄ）を形成すると共に、当該高速ガス通路（８ｄ）からシールドガス（Ｇ）をアーク（ａ）の周囲にシールドノズル（６）から放出されるシールドガス（Ｇ）よりも高速で噴射させる狭窄ノズル（８）と、ガスレンズ（７）の下流側位置で且つシールドノズル（６）と狭窄ノズル（８）との間に設けられ、ガスレンズ（７）を通過したシールドガス（Ｇ）を均質に拡散させて層流化する第２フィルター（９）と、を少なくとも備えていることを特徴とする狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ。
2. 前記第２フィルター（９）は、ガスレンズ７から所定距離だけ隔てた位置に設けられており、第２フィルター（９）とガスレンズ（７）との間に環状の空間（１６）を形成したことを特徴とする請求項１に記載の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ。
3. 前記第２フィルター（９）は、積層された複数枚の環状の金網から成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ。
4. 前記第２フィルター（９）と前記ガスレンズ（７）との間に、第２フィルター（９）をシールドノズル（６）の先端側へ付勢し、第２フィルター（９）の外周縁部を先端部が縮径したシールドノズル（６）の内周面傾斜部（６ｂ）に当接保持させる圧縮コイルスプリング（１０）を介設したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の何れかに記載の狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接用トーチ。

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