JP2532281B2 - ア―ク溶接におけるハインドガス包囲方法及びその実施装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、溶接シームのルートを外部から送られてく
る保護ガス、すなわちハインドガスで大気から隔離する
方法とそのために使用するハインドガス装置とに関す
る。

この種の方法及びハインドガス装置は、例えば、西ド
イツ特許第881,561号明細書に記載されている。容器が
ルートの側部上の溶接接合部を覆う状態で置かれる。容
器は被溶接ワークの表面に対してルートを介して着座し
ており、概ね閉鎖構造の空間が形成される。溶接中（典
型的な例では、非鉄金属及びステンレス鋼のTIG溶接又
はGTAW溶接の間）、アルゴンガスや窒素系ガス混合物
（西ドイツでは約90％の窒素と約10％の水素からなる合
成ガス）が過圧状態で空間に供給され、それにより、保
護ガスが空間内の大気空気を排出する。空気と保護ガス
は、溶接接合部と、場合によつてはそれ以外の漏れ口と
を通過して空間から流出する。上記特許明細書からは、
容器をどの様にして被溶接ワークに固定するのかが明ら
かでない。

類似した種類の別の技術も公知であり、それによる
と、容器が被溶接ワークに対して締め付けトングにより
固定される。この方法は、パイプの端部同士を溶接する
場合や、掴める縁がないような四角形及び筒状の容器、
あるいは、板からなる部品のいずれでも、大形のワーク
では実施できない。材料の磁気特性のために、容器用の
磁力式保持部を使用することも不可能である。

ステンレス鋼板（これまで及びこれ以後も指定被覆板
ならびにシートとして使用される板）の溶接に代えて、
従来、溶接シームのルートを研磨して酸化層を除去する
ことが行われてきた。研磨は有効な手段であるが、研磨
表面にある程度の精度が常に要求されるので、高価な方
法である。更に、例えば容器などの鋭利な内側隅部を研
磨工具で効果的に研磨することは不可能である。

これらの不具合は、従来技術の別の実施例により、50
0mmまでの内径のパイプ又はチユーブについては回避で
きる。その様な従来技術は、1984年刊行のデンマークの
グロストラツプ（Glostrup）のデンマーク溶接学会の刊
行物のPalle Aasterup及びPer Arpによる「Svejsning a
f rustfast stl med gasdoekming pgsiden（後側で
ガス包囲を行う状態でのステンレス鋼の溶接）」に記載
されている。この場合に、２個のシールデイスクが両者
間のロツドにより連結された状態で使用されており、デ
イスク及び（又は）ロツドに保護ガス用の供給開口と排
出開口とが設けてある。デイスクは弾性材料で作られて
おり、パイプ又はチユーブ内の環状弾性シール手段によ
り圧縮状態で強固に固定されている。デイスクは溶接点
の両側に配置されており、この様にして閉鎖された空間
を通して保護ガスが噴出させられる。

寸法の大きいパイプやチユーブを溶接する場合、機器
の製造価格が高くなり、使用しにくいとともに、多量の
保護ガスが処理のために必要である。従つて、室セグメ
ント（室部分）を使用することもでき、この室セグメン
トも上記刊行物に記載されており、その室セグメントに
おいて、円弧状接合部の一部がハインドガスにより包囲
される。室セグメントは、そこからパイプ又はチユーブ
の対向する内面側まで延びるロツドにより固定される。
ところが、パイプ又はチユーブに対する気密着座のため
に、室セグメントの半径を、ハインドガスにより包囲さ
れるパイプ又はチユーブの直径と同じにする必要があ
る。

本発明の目的は評価な説明の欄の最初に記載したよう
な形式の方法及びハインドガス装置において、被溶接ワ
ークを大部分かつより広い範囲にわたつてハインドガス
で包囲したり、従来技術よりも単純な方法で実施できる
方法及び装置を提供することを目的としている。別の目
的は、広範囲にわたる様々な形状及び様々な材料の被溶
接ワークについて、ハインドガス装置をワークに密着嵌
合状態で取り付けることのできる方法を提供することに
ある。

上記目的は、上述の形式の方法において、ハインドガ
ス装置が被溶接ワークに対して、ハインドガス装置内の
１個以上の別の室に負圧を形成することにより保持さ
れ、上記室が被溶接ワークの表面を一方の側部とし、室
の複数の壁部を他方の側部とすることを特徴とする方法
により達成できる。

本発明による方法では、サブプレツシヤーを使用し、
それにより、被溶接ワークに対してガス気密空間の壁部
を着座状態に維持し、寸法の大きいワークの場合でも、
ハインドガス装置を、その磁気特性に依存することな
く、使用できるようになつている。

本発明によるハインドガス装置は、装置の複数の壁部
が、負圧源に接続することのできる手段を備えた少なく
とも１個の室に接続しており、上記室に、被溶接ワーク
の表面に着座できるシール手段が設けてある。本発明に
よるハインドガス装置では、数多くの解決策が可能であ
り、それらには、技術的適応性、柔軟性、生産価格につ
いて従来技術に優る効果がある。

本発明によれば、ハインドガス装置を構成し、具体的
には、各側部毎に設けられる合計２個の室を保護ガスの
流通空間に沿つて配置し、各室のシール手段を室の壁部
の内側に配置し、上記壁部の縁を、縁に対向するワーク
を案内するのに適した構造にすると、室の壁部の縁が互
いに溶接される複数のワークを案内するので、装置を溶
接作業中の固定部として利用できる。装置の実施例によ
つては、ワークの２個の板状ピースを互いに傾斜状態で
溶接されるように案内することもできる。

また、本発明によれば、保護ガス流通用空間と、シー
ル手段を備えた室とが、被溶接ワーク用の共通の係合表
面を有している。係合表面は平坦な形状であり、空間の
端部に接続する状態で、第１シール手段に接合する別の
シール手段を有する保護ガス流通用の別の空間が設けて
ある。シール手段を備えた他方の空間は、ワークに係合
するための第２の表面を、第１の係合表面に対して傾斜
した状態で有している。これにより、溶接シームが、そ
れに対して傾斜した状態で配置される壁部まで延びてい
る場合でも、溶接シームをハインドガスで包囲すること
ができる。典型的な例としては、容器などの内側隅部が
あげられる。

装置には、少なくとも、負圧室として使用する第１部
分と、保護ガス流通用として使用する第２部分とを備え
たウエブを設け、第１及び第２の部分が互いに対向する
横方向縁で相互に接続されるようにすることが好まし
い。これにより、ある種のモジユール型システムが実現
され、それによると、少数の基本的部品を使用していく
つかの具体的な装置を製造することができ、又、異なる
装置及び部品の保管量を最小にできる。

本発明に使用するハインドガス装置によればウエブの
第１及び第２の部分の間の相互接続部に、スリツトを備
えた部分的に筒状の中空部と、各部分上における概ね同
一円筒直径の部分筒状の外側表面を設け、中空部と外側
表面との円筒軸が横方向縁と平行に延び、第１及び第２
の部分が互いに組み立てられ、又、押し出し成形部品で
構成され、上記組み立てが、外側円筒形表面を中空部に
挿入することにより行われるようになつている。この組
立構造では、スリツトの寸法を適当に設定することによ
り、第１及び第２の部分のある程度の角度的な運動が許
容され、非同一平面上の複数の表面に対してハインドガ
ス装置を着座させ得るようになる。

また、本発明によれば、第１部分に、その２個の横方
向縁のそれぞれに沿う部分円筒形の中空部が設けてあ
り、中空部のスリツトが異なる方向を向く構成となつて
おり、これによると、平坦な板同士を平面的に組み立て
る場合、及び、直角に組み立てる場合のように、被溶接
ワーク間の角度が少なくとも２種類にわたつて異なるよ
うな用途にハインドガス装置を使用できるようになる。

例えば、端部ピースを円筒形タンクに溶接する場合の
ように、１回又は２回にわたつて湾曲している表面を有
する大形の被ワークの溶接に本発明を使用できるように
するため、本発明によれば、細長い板ピースを設け、該
ピースにその縦方向軸に対して交差して互いに平行に延
びる複数の波部を設け、更に該ピースの長手方向に延び
る円弧部を形成することが好ましい。円弧部は、被溶接
ワークに対して着座するための装置側部から離れるよう
に延びている。円弧部の下側において、保護ガス流通用
の空間が設けられ、上記板ピースの非円弧状部分に、装
置の縦軸に沿つて互いに連続するように配置された１個
以上の負圧室が設けてある。本発明のこの実施例による
と、装置は長い帯状体として構成でき、下側の複数の負
圧室の間に保護ガス流通用の１個以上の空間を配置する
ことができる。それにより、本発明による装置は、円筒
形容器や大形パイプのシエルの側部に吸引室を固定で
き、機械的な柔軟性が向上する。それによると、他方の
側から溶接し、同時に、シームのルートのハインドガス
包囲を行うことが可能となる。

本発明に使用するハインドガス装置は、具体的には、
保護ガス流通用の空間に、１個以上のデイフユーザ部材
からなるデイフユーザを設け、溶接中のシームのルート
へ保護ガスを供給する時に、デイフユーザを通して保護
ガスを強制的に供給できるようにし、又、デイフユーザ
は装置のほぼ全長にわたつて延びるように構成すること
が好ましい。

デイフユーザ部材は、保護ガス流通用空間に交差して
延びる多孔要素で構成できる。その材料は強じん又は剛
直又は柔軟なものを使用でき、具体的には、それを使用
するハインドガス装置の形態によつて決定される。

ハインドガス装置に使用される別のデイフユーザ部材
は、螺旋状に巻いた金属ストリツプ（帯状片）からなる
ホース状ダクトで構成できる。この形態は、柔軟形態の
ハインドガス装置に特に適している。

次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

〔実施例〕

本発明による第１実施例の装置は、互いに直角に位置
する２個の平坦な板同士を溶接する時に固定及びハイン
ドガス包囲を行うためのもので、２個の３角形の端部ピ
ース３を備えており、それらの間を３個の平行な板ピー
ス５、７が延びている。装置にはシールストリツプ９、
10が設けてある。ストリツプ９、10は、シリコンゴムや
その他の耐熱性シール部材で形成することが好ましく、
ストリツプ９の一部分が２個の吸引室11、13を形成し、
ストリツプ９、10の一部分がハインドガス包囲用空間15
を形成している。

保護ガスの供給は分配空間18まで延びるパイプ枝管17
を介して行うことができる。分配空間18は装置のほぼ全
長にわたつて広がつており、空間15に面する側部がデイ
フユーザ19となつている。デイフユーザ19はステンレス
焼結金属、すなわち、ステンレス鋼の破砕粉又は切削粉
を圧縮した凝縮多孔体で形成されている。デイフユーザ
19は、目の細かいワイヤーネツト又はワイヤーゲージで
製作してもよい。他方の側と端壁部は中実構造であり、
そこをガスが透過することは不可能である。

大気空気と保護ガスは、外側がデイフユーザ23に開口
する開口21を介して空間から排出される。室11、13にサ
ブプレツシヤーを形成できるようにするために、真空ポ
ンプなどに接続するパイプ枝管25が設けてある。

装置を使用する場合、２個の板状ワークがシール手段
９、10に沿つて置かれ、板が３角形の端部ピース３の直
角の点27で合うように配置される。これにより装置とワ
ークの頂部側との間に室11、13が形成され、この状態
で、それらの室からパイプ枝管25により空気が排出され
る。これにより板はその位置に保持され、シール手段９
が平坦な状態に押し付けられるとともに、ワークの突出
縁部が装置の縁部29に対して案内される状態となる。溶
接前に、空間15は保護ガスを噴出させて洗浄され、その
場合、例えば、１分半ないし２分間に30のアルゴンを
噴出させる。その後、アルゴンの流量を一定値まで減少
させた状態で、溶接を行う。

無論、本発明によると、別の種類の保護ガスを使用す
ることもでき、例えば、前述の窒素系保護ガス混合物を
使用することもできる。

第４図には本発明の別の実施例として類似したハイン
ドガス装置が示されている。この装置は突合せ溶接（端
部同士を対向させた溶接）において概ね平坦な板同士を
溶接するためのもので、両ワークは、端部ピース103の
間を延びる板ピース105、107と平行な同一平面上に並ん
でいる。形状は異なるが、構造は第１実施例と全く同じ
であり、シール手段109と吸引室111、113、ハインドガ
ス包囲用空間115、供給パイプ技管117、分配室118、デ
イフユーザ119、吸引パイプ枝管125を備えている。この
実施例でも保護ガスは先の例と同様に頂部側の中央部で
供給され、又、排出は端部ピース103の開口121を通して
行える。

第５図に示す第３実施例では、本発明によるハインド
ガス装置が第４図と概ね同様に構成されているが、端部
ピース204が変更されているとともに、空間115に最も近
いシール手段109の延長上において、端部ピース204上に
シール手段209が設けられている点が異なつている。こ
れに対応してデイフユーザ119は端部ピース204と同一平
面上又はそれと平行に延長部分219を有している。ガス
用出口開口221は端部ピース204に配置されている。それ
により、空間115と直角に保護ガスを流すための空間215
が形成されており、それにより内側の直角隅部（例えば
矩形容器のＴ形接合部）までハインドガスによる包囲を
行うことが可能となる。無論、本発明によるハインドガ
ス装置の別の実施例も、板の所要組立角度及び板の形状
に応じて採用することができる。

例えば、丸みのあるフランジ・ソケツトのように円形
シームを溶接する場合に使用するためには、本発明によ
るハインドガス装置を第６図及び第７図に示すように構
成することができる。円形空間250にはパイプ枝管252を
介して保護ガスを供給できる。同心に配置された２個の
円形シールストリツプ254、256が両者間に吸引室258を
形成している。室258内の空気はパイプ枝管260を介して
吸い出すことができる。

本発明によるハインドガス装置を直線的溶接シームに
関する用途に使用する場合、第８図及び第９図に示すよ
うにモジユール化された部材で装置を組み立てることが
好ましい。第８図に示す空洞部材301と第９図に示す側
部部分314は、例えばアルミニウム合金の押し出し成形
品で形成でき、以下に説明する如く、別のハインドガス
装置を構成する場合にも使用できる。空洞部材301は中
空部310と、２個の対称に配置されたスリツト311と、２
個の対称に配置されたブラケツト状のＣ形突起312とを
有している。側部部分314は２対のフラツプ321を設けた
平坦なウエブ320で構成されており、該フラツプ321はウ
エブ320側に向いた鋸歯状突起322を有している。更にウ
エブ320は２個のブラケツト状のＣ形突起323を有してい
る。突起323の内径は突起312の外径に対応している。一
方の突起323はフランジ324の端部に取り付けてあり、他
方の突起323は、Ｃ形の開口をフランジ324側へ僅かに傾
斜させた状態でウエブ320に直接取り付けてある。

第10図に示す実施例は、互いに直角に配置された２個
の板を溶接する時に使用するためのハインドガス装置で
ある。この実施例では、突起312を備えた空洞部材301が
側部部分314上の突起323に挿入されている。部材301と
部分314はねじ330により複数の端部板331（１個のみ図
示）に固定されている。大形の突起323ではプラスチツ
ク製のブツシユ332がねじ330を固定するために端部に配
置してある。スリツト311には焼結金属板333で形成され
たデイフユーザ部材が挿入されており、中空部310を閉
鎖している。溶接時に保護ガスを供給するためのパイプ
枝管334が端部板331に配置してある。ガスの排出はデイ
フユーザ付きのパイプ枝管から行うことができ、該パイ
プ枝管は、図示されていない反対側の端部板に設けてあ
る。各対のフラツプ321の間には、耐熱性材料からなる
シールストリツプ335が配置してある。上記耐熱性材料
は、例えば、260℃までの温度に耐えるシリコンゴム又
は特殊ゴムである。端部板331では、シールストリツプ3
35がその周囲を通過して吸引室336を形成しており、シ
ールストリツプ335の周囲の通過を許容するために、対
向するフラツプ321の端部部分337が折り曲げられてい
る。パイプ枝管339により室336を吸引源に接続すること
ができる。端部板331の縁部338は、図示の実施例のよう
に覆われない構造にしてもよく、又、別の実施例では、
大気空気の侵入を防止するために、リツプ型のシールス
トリツプなどを設けてもよい。縁部338の密封は、被溶
接ワークに対してハインドガス装置を位置決めした後
に、縁部338と被溶接ワークとの間に帯状の接着テープ
を設けるだけで実施できる。

本発明によるハインドガス装置の更に別の実施例は、
被溶接ワークが互いに同一平面上に配置されているか、
又は、平面から僅かにずれて小さい角度を形成している
ような接合部に使用されるものであり、その実施例が第
11図に示されている。この実施例では、側部部分314の
フランジ324の他方の突起323が、空洞部材301の突起312
に対して押し付けられている。第12図に示す如く、突起
312及び323は寸法形状が適当に設定されており、部材30
1と部分314とをある程度まで相互に運動させ得るように
なつている。この構造を利用するために、この実施例で
は、一方の端部板340にいくつかの孔341が設けてあり、
それにより、側部部分314の空洞部材301に対する角度的
な位置決め、及び、それに対応する他方の側部部分314
に対する位置決めを行えるようになつている。それによ
り、板同士が平面に対して小さい感度を形成した状態
で、板同士を溶接することができ、又、大形の円筒形ワ
ークをそれらの円筒形中心線（例えば、容器のシエル）
に沿つて溶接することができる。第11図に示す如く、ハ
インドガスの供給は部材301の頂部上のパイプ枝管342で
行われる。

比較的厚さの大きい板を溶接する場合のようなある状
況の下では、シールストリツプ335が過度の熱に晒され
る可能性がある。これを回避するために、第10図及び第
11図に示す如く、ハインドガス装置には破線で示す複数
の銅棒350のような熱吸収手段を設けてもよい。第10図
に示す如く、複数の棒350はそれらの間の横方向ロツド3
51により互いに固定できる。第11図に示す如く、板ばね
部材352を側部部分314のウエブ320と棒350との間に配置
し、それにより、銅棒350がワークに対して押し付けら
れ、ワークの溶接熱が銅棒350に吸収されるようにでき
る。

第11図に示す更に別の変形構造の実施例では、側部部
分314のウエブ320には、空気抜き孔354がフランジ324の
近傍かつフラツプ321と突起323との間に設けてある。こ
れによると、残留空気がフラツプ321とウエブ320との間
の隅に留まることを回避できる。孔354は焼結金属によ
り覆われてガスを均等に排出できるようになつており、
又、部分314の縦方向において均等な間隔で配置してあ
る。

本発明によるハインドガス装置の更に別の実施例は、
湾曲した表面上を延びる溶接シームのハインドガス包囲
に使用するためのもので、具体的な例としては、容器の
シエル又はパイプやチユーブのピースをシエルの円筒軸
と交差する方向で互いに溶接する場合に使用するように
なつており、そのような例が第13図〜第15図に示してあ
る。この実施例では、ハインドガス装置401が、好まし
くはステンレス鋼である比較的薄い鋼のバンド又は鋼の
板からなるウエブ403で構成されており、そこに、複数
の平行な波部405が連続的にプレス成形されている。波
部405を所定の形状にした後、ウエブ403の中央部に円弧
部407が成形される。円弧部407は装置の全長にわたつて
波部405を延びている。ウエブ405と円弧部407は、必須
ではないが、互いに直角な向きにすることが好ましい。
ウエブ403には２個の端部ピース409、411が設けてあ
り、又、シールストリツプ415により形成された吸引室4
13が設けてある。ウエブ405とストリツプ415の間に全く
孔が生じないような状態でストリツプ415をウエブ403に
取り付ける構造は、ストリツプ415とウエブ403の間に流
動性のあるシリコンゴムを塗り付けることにより実施で
き、流動性のあるゴム接着剤は最終的には硬化して中実
弾性体416となる。室413の上側のウエブ403上には、室4
13の空気を吸い出すための継手417が設けられる。

装置401に対する保護ガスの供給は、端部ピース409の
パイプ枝管419から１個以上のテイフユーザ部材421、42
3を介して行うことができる。部材421は、電力ケーブル
などの公知の補強用ホースと同様に、螺旋形に巻いた金
属ストリツプのホースで形成できる。ホース421での圧
力損失により、円弧部407の下側の空間への保護ガスの
流量はパイプ枝管419の近傍で最大となり、そこでは、
保護ガス及び残留大気空気用の主出口が他方の端部ピー
ス411に配置された時には、ある種のフラツシユ効果が
達成され、下記の構成と対象的になる。ホース421の拡
散効果を補足するために、焼結金属網423の形態の別の
デイフユーザ部材をホース421の下側に広げることが好
ましい。焼結金属網423は柔軟であり、ガスの緩やかな
にじみ出しを許容する。保護ガスの排出は反対側の端部
ピース411のデイフユーザ425で行うことができ、その場
合、ウエブの隆起部405の下側かつシールストリツプ415
とウエブ403との間のシリコン体を貫通するパイプ形開
口427で補足的に排出することもできる。開口427はウエ
ブ403の側縁に沿つて約30cmの間隔で分散させることが
好ましい。

湾曲した溶接シームに関連させて使用するためのハイ
ンドガス装置の別の実施例が第16図に示してある。この
実施例は、基本的には第13図〜第15図に示す実施例と同
じであるが、複数の室413の１つが除去され、ウエブ403
が被溶接ワーク430の表面まで延ばされている。この実
施例は、特に、圧力容器のシエル431上に湾曲端部ピー
ス430を溶接する場合に適している。溶接点の回りでの
大気空気による汚染を防止するために、ワーク430に着
座するウエブ403の下縁にはシール手段433を設けてもよ
い。

以上に説明した実施例の個々の要素や詳細構造は、本
発明の範囲から逸脱することなく、上述の構成以外の方
法で組み合わせることもできる。更に、本発明は特許請
求の範囲内において、上記以外の構成を採用することも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるハインドガス装置の第１実施例を
下側から見た図、第２図は第１図の装置を上側から見た
図、第３図は第２図のIII−III断面図、第４図は本発明
によるハインドガス装置の第２実施例の断面図、第５図
は本発明の第３実施例の斜視図、第６図は本発明による
装置の第４実施例の一部を下側から見た図、第７図は第
６図の装置を側方から見た図、第８図は本発明による装
置において空洞部材として使用するための部材の形状を
端部側から見た図、第９図は本発明による装置において
側部部材として使用するための部材の形状を端部側から
見た図、第10図は本発明の第５実施例の断面図、第11図
は本発明の第６実施例の断面図、第12図は組立状態にあ
る空洞部材と側部部分との相対角度的移動が可能な状態
を示す図、第13図は本発明による装置の第７実施例の斜
視図、第14図は第13図の装置を下側から見た図、第15図
は第14図のXV−XV断面図、第16図は被溶接ワーク上に置
かれる本発明の第８実施例の断面図である。 9,10……シールストリツプ、11,13……室、15……空
間、19……デイフユーザ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接シームの後ろ側すなわちルート側にハ
   インドガス装置を置くことにより大気空気からルートが
   隔離されるようにアーク溶接でのルートをハインドガス
   で包囲する包囲方法であって、上記装置が、１個又は複
   数個の被溶接ワークの表面とともにほぼ閉鎖構造の空間
   を形成する複数の壁部を有しており、上記空間が、溶接
   シームのルートを包むとともに、溶接処理中に上記空間
   からハインドガスとしての保護ガスが導入されるように
   なっている方法において、負圧を形成することにより被
   溶接ワークに対して上記ハインドガス装置が保持される
   １個又は複数個の別の室を上記ハインドガス装置に形成
   させ、その際、被溶接ワークの表面と前記壁部とでその
   室の側面が形成されていることを特徴とするアーク溶接
   におけるハインドガス包囲方法。
2. 【請求項２】アーク溶接におけるハインドガス包囲方法
   を実施するために使用するハインドガス装置であって、
   その装置は、溶接シームのルートを覆う状態で空間を形
   成するために、１個又は複数個の被溶接ワークに対して
   着座できる複数の壁部を備え、又、保護ガス用の供給口
   を有しており、装置の複数の壁が、負圧源に接続するこ
   とのできる手段を備えた少なくとも１個の室に接続して
   おり、上記室に、被溶接ワークの表面に着座できるシー
   ル手段が設けてあることを特徴とするハインドガス装
   置。