JP3589556B2 - イナートガスアーク溶接法および溶接トーチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イナートガスアーク溶接法および溶接トーチに関する。本発明は、宇宙、航空および原子力などの工業分野の大部分に適用され、自動溶接システムによく利用される。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
ＴＩＧ溶接法においては、固定耐熱性電極と溶接すべき二つの金属部品との間にアークが発生する。こうして金属部品の材料へのアークエネルギーの伝達によって、溶融浴の形成が得られる。アークおよび溶融浴は不活性雰囲気によって保護される。金属部品の溶接は、静止のアークに対して金属部品を移動させるか、または金属部品を固定しておき、金属部品に対してアークを前進させることによって行われる。しかしながら、金属部品に対するアークの相対的前進作用下では、溶融浴は、溶接の欠陥を引き起こす可能性のある温度の分散（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｄｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ）を示す。これらの欠陥は、溶接中に閉じ込められるガスによって構成される気泡巣、または溶接ビードの表面不良状態であり得る。気泡巣は、溶接部を脆くする多孔質（ｐｏｒｏｓｉｔｅｓ）を作り出すので、溶接部の機械的耐性のためには特に不都合である。これらの溶接部の欠陥は、異なった材料からなる金属部品を溶接する場合、および厚さが大きな金属部品の場合には、さらに重要になる。
【０００３】
本発明の目的は、これらの問題を解決して、溶接部の品質を改良し、気泡巣を除去し、厚さが大きな金属部品または異なる材料からなる金属部品の溶接を容易にすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明は、ＴＩＧ溶接作業中、耐熱性電極（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｒｅｆｒａｃｔａｉｒｅ）をそれ自体を軸にして回転させることからなる。この回転は、電極の先端に生ずるアークがそれ自体を軸にして回転し、溶融浴の表面を局部的かつ連続的にかく拌することができるように溶接中、連続的に維持される。
【０００５】
したがって、それ自体を軸にして回転するアークによってかく拌される溶融浴は、溶接点のレベルで均一の温度を有し、これによって溶接部の品質とその表面状態を改善することが可能になる。同様に溶融浴のかく拌によって、ガスを排出させ、気泡巣を除去することができる。
【０００６】
本発明によれば、溶接トーチ本体に取り付けられた耐熱性電極と溶接すべき二つの金属部品との間にアークを発生させると共に、溶接すべき金属部品に対して相対的にアークを移動させるイナートガスアーク溶接法は、溶接作業中、溶接トーチを軸方向に固定したまま耐熱性電極をそれ自体の軸のまわりに回転させることを特徴とする。
【０００７】
本発明はまた、長手軸ＸＸ’をもつトーチ本体と、溶接すべき二つの金属部品の間にアークを発生させるべく長手軸ＸＸ’に沿ってトーチ本体に取り付けられた耐熱性電極とを備えるイナートガスアーク溶接トーチに関し、このトーチは更に、軸受を介してトーチ本体に長手方向に取り付けられており、電極の軸のまわりを回転する伝動シャフトを備えており、この軸のまわりを回転する伝動シャフトは、トーチ本体が軸方向に固定されたままの状態で電極と連動することを特徴とする。
【０００８】
本発明のその他の特徴と利点は、添付の図面を参照して行う非限定例の説明によって明確に理解されよう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
タングステン電極を有するイナートガス溶接（ＴＩＧ溶接と呼ぶ）用の溶接トーチは、不活性ガス噴出ノズル２によって溶接面に近い一端に延長された円筒形トーチ本体１を含む。溶接ビードを形成するのに適した耐熱性電極３は、トーチの長手軸ＸＸ’に沿って本体中に取り付けられており、締付ホルダ４によって適所に保持されている。電極３はアークの発生を可能にする先端５で終わっており、この電極は、溶接すべき二つの金属部品間に溶融浴を発生させる。
【００１０】
電極は、軸受７を介してトーチ本体に長手方向に取り付けられており、電極の軸のまわりを回転する伝動シャフト６にしっかりと固定されている。伝動シャフト６は、トーチ本体の外部に出た端部８を含み、この端部８は、図示されていない回転駆動手段に連結されるように構成されている。溶接作業が始まると、伝動シャフト６がその軸のまわりに回転し、電極もその軸のまわりに回転させる。電極のみが軸のまわりを回転運動してトーチ本体は軸方向に静止（固定）されたままである。
【００１１】
そこで、電極の回転は溶接作業の終了まで連続的に維持される。それ自体の軸のまわりを回転する電極の端部で連続的に発生するアークは、得られた溶融浴の表面を局部的かつ連続的にかく拌（ｂｒａｓｓｅｒ）する自転アークである。
【００１２】
そこで、溶融浴の表面は、溶融浴の毛管現象（ｃａｐｉｌｌａｒｉｔｅ）を助長する回転状態にあり、溶融ゾーンの均質性を向上させ、溶融浴のガス抜きを促進する。得られた溶接ビードの表面状態あるいは表面組織（ｅｔａｔ ｄｅ ｓｕｒｆａｃｅ）は一定しており、溶接された金属部品の金属溶融ゾーンの結合が進行する。
【００１３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。特に、軸のまわりを回転駆動される溶接トーチと電極とのアセンブリを想定することは可能であるが、トーチとトーチが連結される溶接装置との間の電気接続に関する問題、およびトーチへの不活性ガスおよび冷却用流体の供給に関する問題が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による溶接トーチの構成例を示す図である。
【図２】本発明による溶接トーチの内部構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ トーチ本体
２ 不活性ガス噴出ノズル
３ 耐熱性電極
４ 締付ホルダ
５ 電極先端
６ 伝動シャフト
７ 軸受
８ トーチ本体端部

Claims (3)

1. トーチ本体に取り付けられた耐熱性電極と溶接すべき二つの金属部品との間にアークを発生させると共に、溶接すべき金属部品に対して相対的にアークを移動させるイナートガスアーク溶接法であって、
   前記耐熱性電極が前記トーチ本体の長手軸上に位置する先端を有しており、溶接作業中、該耐熱性電極の先端に生じるアークがそれ自体を軸にして回転して溶融浴の表面を撹拌するように、前記トーチ本体を軸方向に固定したまま前記耐熱性電極をそれ自体の軸のまわりで一方向に且つ連続的に回転させることを特徴とする溶接法。
2. 長手軸ＸＸ’をもつトーチ本体（１）と、溶接すべき二つの金属部品間にアークを発生させるべく前記長手軸ＸＸ’に沿ってトーチ本体（１）に取り付けられた耐熱性電極（３）とを備えるイナートガスアーク溶接トーチであって、
   軸受（７）を介してトーチ本体（１）に長手方向に取り付けられており、電極（３）の軸のまわりを回転する伝動シャフト（６）を備えており、
   前記耐熱性電極が前記トーチ本体の長手軸上に位置する先端を有しており、
   前記軸のまわりを回転する伝動シャフト（６）は、前記トーチ本体が軸方向に固定されたままの状態で電極（３）と連動し、溶接作業中、前記耐熱性電極の先端に生じるアークがそれ自体を軸にして回転して溶融浴の表面を撹拌するように、前記トーチ本体を軸方向に固定したまま前記耐熱性電極をそれ自体の軸のまわりで一方向に且つ連続的に回転させることを特徴とする溶接トーチ。
3. 電極（３）をその軸のまわりに回転させる伝動シャフト（６）が、トーチ本体（１）の外部に出る端部（８）を含んでおり、該端部（８）を軸のまわりに回転させる駆動手段に連結されるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の溶接トーチ。

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