JP3748636B2 - ガスシールドアーク溶接ノズル用素材およびその製造方法 - Google Patents
ガスシールドアーク溶接ノズル用素材およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3748636B2 JP3748636B2 JP26306096A JP26306096A JP3748636B2 JP 3748636 B2 JP3748636 B2 JP 3748636B2 JP 26306096 A JP26306096 A JP 26306096A JP 26306096 A JP26306096 A JP 26306096A JP 3748636 B2 JP3748636 B2 JP 3748636B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- copper
- outer diameter
- core material
- brass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスシールドアーク溶接用トーチに用いられるノズルを製造するためのガスシールドアーク溶接用ノズル用素材およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図３に例示するようなガスシールドアーク溶接用トーチが知られている。すなわち図３のトーチは、トーチボディ５６と、トーチボディ５６の先端に上端をねじ入れて取り付けられたチップボディ５５と、チップボディ５５の下端に嵌着されたコンタクトチップ５４と、チップボディ５５の外面に大径部を螺合して取り付けられた絶縁カバー５３と、絶縁カバー５３の小径部外面に螺合して取り付けられたオリフィス５２と、絶縁カバー５３の大径部外面に上端を螺合してコンタクトチップ５４と同心に取り付けられたノズル５１とを備えている。
【０００３】
このように構成されたトーチでは、図示しない電極ワイヤにより、トーチボディ５６からチップボディ５５を介してコンタクトチップ５４へ電流が供給され、トーチボディ５６からチップボディ５５およびオリフィス５２を介してシールドガスが供給される。そして、コンタクトチップ５４に供給された電流によりアーク溶接を行うことができる。
【０００４】
ところが、この種のガスシールドアーク溶接用トーチは、溶接中常に高温雰囲気に曝され、溶接により飛散する高温のスパッタがノズル５１の内面やコンタクトチップ５４の外面に付着する。これらの部材には、従来から純銅やクロム銅が用いられており、スパッタが付着するとそのスパッタが合金化し、ノズル５１等に溶着していた。この溶着が激しくなるとシールドガスの正常な流れが妨げられ、溶接不良が生じる可能性がある。そこで、スパッタが溶着する毎にトーチを分解し、各部品を研磨してスパッタを除去することが行われていた。しかしながら、スパッタの除去を頻繁に繰り返すと、部品の変形や早期摩耗の原因となり、トーチの寿命を縮めてしまう。
【０００５】
そこで、例えば特公平３−７１９４３号公報に記載のように、ノズル５１の内外面にセラミックスをライニングしてスパッタの溶着を抑制することが考えられている。ところが、この技術では、トーチの製造に手間とコストがかかるばかりでなく、ライニングされたセラミックスがスパッタ除去の際に割れてしまう可能性もある。また、特公平３−４４８７３号公報に記載のように、ノズル５１をカーボンで製造することも考えられているが、この場合、ノズル５１が割れ易く高価になる上に、溶接中にスパッタが溶接部に落下する可能性がある。スパッタが落下した場合、溶接部近傍が腐食する等の問題が発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、ノズル５１を分散強化銅で製造することが考えられる。分散強化銅は、高温に曝されても軟化せず、スパッタに対して濡れ性の悪い性質を有している。従って、ガスシールドアーク溶接用トーチのノズル５１として使用した場合、スパッタが溶着してガスの流れを妨げることが少なく、スパッタが付着しても容易に除去することができる。また、分散強化銅はスパッタと適度に馴染むので、溶接時にはスパッタが落下せず、研磨の際にのみスパッタを落下させることができる。更に、分散強化銅は耐熱性，耐摩耗性にも優れているので、スパッタの除去によっても変形し難く、ノズル５１の寿命が非常に長くなる。また、耐熱性に優れているのでノズル５１の肉厚も薄くすることができる。
【０００７】
しかしながら、分散強化銅は、従来、セラミックス粒子を均一に分散させたり内部酸化を均一にするために、粉末材料から熱間押出等によって製造されている。このため、分散強化銅は棒材の形で供給されており、ノズル５１を製造するためには棒材の中央を切削してくり抜く必要があった。分散強化銅は、強固であるためこの切削作業には多大な手間とコストがかかる。
【０００８】
そこで、本発明は、分散強化銅製のノズルを容易に製造することのできるガスシールドアーク溶接ノズル用素材を提供することを目的としてなされた。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、
ガスシールドアーク溶接用トーチに用いられるノズルを製造するための素材であって、
銅または黄銅からなり、上記ノズルの内径に対して５０％以上１００％未満の外径を有する柱状またはパイプ状の芯材と、
０．０５〜１．７重量％のアルミナを含み残部が銅と不可避不純物からなるアルミナ分散強化銅により、上記芯材を中心として形成され、上記ノズルの外径と同一またはそれより大きい外径を有する分散強化銅部と、
を備えたことを特徴とするガスシールドアーク溶接ノズル用素材を要旨としている。
【００１０】
このように構成された本発明では、分散強化銅部の中心に、ノズルの内径に対して５０％以上１００％未満の外径を有する銅または黄銅製の芯材を有している。そこで、この芯材を周囲の分散強化銅と共にくり抜くことにより、ノズルの中空部を形成することができる。また、分散強化銅部はノズルの外径と同一またはそれより大きい外径を有しており、外周を必要に応じて切削することによりノズルの外周部を形成することができる。
【００１１】
ここで、銅および黄銅は、分散強化銅に比べてきわめて加工性に優れている。このため、上記素材の中心を切削してくり抜く作業はきわめて容易となる。なお、芯材の外径がノズルの内径に対して５０％未満であると、切削性を改善する効果が少ないと共に、高価な分散強化銅部が多量に無駄になる。また、芯材の外径がノズルの内径と同一かそれより大きい（１００％以上）と、完成品のノズル内面に銅または黄銅が残る。この場合、その銅または黄銅に従来のノズルと同様のスパッタが付着し、耐摩耗性の低下、スパッタの溶着等の問題が生じる。
【００１２】
これに対して、本発明では、芯材の外径をノズルの内径に対して５０％以上１００％未満としているので、切削性を良好に向上させると共に、材料のコストを低減することができ、更に、完成品のノズル内面に銅または黄銅が残留することもない。
【００１３】
また、分散強化銅部を構成するアルミナ分散強化銅のアルミナ含有量が、０．０５重量％未満であると、充分な耐摩耗性や耐スパッタ溶着性，耐熱性が得られない。更に、この種の素材は熱間押出等の加工法によって製造されるが、上記アルミナ含有量が１．７重量％を超えると、加工性が低下して素材自身の製造が困難になる。これに対して、本発明では、上記アルミナ含有量を０．０５〜１．７重量％としているので、素材自身の製造が容易であると共に、完成品のノズルに充分な耐摩耗性および耐スパッタ溶着性が得られる。
【００１４】
従って、本発明の素材を用いれば、変形し難く耐摩耗性および耐スパッタ溶着性に優れた分散強化銅製のノズルを容易に製造することができる。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成に加え、
上記芯材が、その芯材の外径に対して７０〜９８％の内径を有するパイプ状に構成されたことを特徴としている。
【００１５】
このように、本発明では、芯材としてパイプ状のものを使用しているので、ノズルの中空部を形成するための切削作業が一層容易となる。なお、芯材の内径がその外径に対して７０％未満であると、芯材をパイプ状にした効果が充分に現れず、柱状の芯材を使用した場合に比べて有意な切削性向上が見られない。また、芯材の内径が大きくなるにつれて芯材自身の強度が低下するが、内径が外径の９８％を超えると芯材を熱間押出等によって製造することが困難となる。
【００１６】
本発明では、芯材の内径を外径の７０〜９８％としているので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ノズルの製造を一層容易にすることができるといった効果が生じる。
請求項３記載の発明は、
請求項１または２記載のガスシールドアーク溶接ノズル用素材を製造する製造方法であって、
上記分散強化銅部の外径よりも大きい内径を有する銅または黄銅製の容器の内側に、該容器の内径より小さくかつ上記芯材の外径より大きい外径を有する銅または黄銅製の柱体またはパイプを配設し、
該柱体またはパイプと上記容器との間に、粉末状の上記アルミナ分散強化銅を充填してビレットとし、
該ビレットを熱間押出することを特徴とするガスシールドアーク溶接ノズル用素材の製造方法を要旨としている。
【００１７】
このように構成された本発明では、上記ビレットを熱間押出する際に粉末状のアルミナ分散強化銅が加圧され、上記分散強化銅部となる。また、このとき黄銅製の柱体またはパイプが縮径されて上記芯材となり、この結果、請求項１または２記載のガスシールドアーク溶接ノズル用素材が得られる。
【００１８】
このように、本発明では、請求項１または２記載のガスシールドアーク溶接ノズル用素材を、熱間押出によって容易に製造することができる。従って、本発明によって上記素材を製造し、続いてその素材からノズルを製造すれば、変形し難く耐摩耗性および耐スパッタ溶着性に優れた分散強化銅製のノズルをきわめて容易に製造することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は本発明が適用されたガスシールドアーク溶接ノズル用素材（以下単にノズル用素材と記載）１の構成を表す断面図である。図１（Ａ）に示すように、ノズル用素材１は、銅または黄銅によって円柱状に形成された芯材３と、その芯材３を中心として円柱状に形成された分散強化銅部（以下ＯＤＳ部という）５と、そのＯＤＳ部５の周囲に形成された外皮７とを備えている。なお、外皮７は、ノズル用素材１に必須の構成ではないが、次のような製造工程によって形成される。
【００２０】
ノズル用素材１の製造工程は以下の通りである。先ず、銅または黄銅製の円筒状容器の内側に、その容器の内径よりも小さい外径を有する銅または黄銅製の円柱体を配設する。続いて、その円柱体と容器との間にアルミナ分散強化銅の粉末を充填してビレットとする。このビレットを熱間押出することによりノズル用素材１が得られる。外皮７は、上記容器が縮径されたものである。なお、この外皮７は、上記熱間押出時にビレットのダイス通過を円滑にする作用を有する。
【００２１】
このようにして製造された図１（Ａ）のノズル用素材１には、芯材３およびその周囲のＯＤＳ部５をドリル等により破線９で示す位置までくり抜く加工と、外皮７およびその内側のＯＤＳ部５をバイト等により破線１１で示す位置まで切削する加工とが施される。この加工によって、図１（Ｂ）に示すノズル５１を製造することができる。こうして製造されたノズル５１は、図３に例示したようなガスシールドアーク溶接用トーチの部品として使用することができる。
【００２２】
ここで、銅または黄銅は分散強化銅に比べてきわめて加工性に優れている。このため、ノズル用素材１の中心をドリル等でくり抜く上記作業はきわめて容易となる。なお、芯材３の外径はノズル５１の内径（破線９の直径）に対して５０％以上１００％未満とした。
【００２３】
芯材３の外径がノズル５１の内径に対して５０％未満であると、切削性を改善する効果が少ないと共に、高価なＯＤＳ部５が多量に無駄になる。また、１００％以上であると、ノズル５１内面に銅または黄銅が残る。この場合、その銅または黄銅に従来のノズルと同様のスパッタが付着し、耐摩耗性の低下、スパッタの溶着等の問題が生じる。これに対して、ノズル用素材１では、芯材３の外径を上記範囲に設定しているので、切削性を良好に向上させると共に、材料のコストを低減することができ、更に、ノズル５１の内面に銅または黄銅が残留することもない。なお、芯材３を構成する材料としては、純銅と黄銅とでは、黄銅の方が加工性に優れており、切削性を一層良好に向上させることができる。
【００２４】
また、ＯＤＳ部５を構成する分散強化銅は、０．０５〜１．７重量％のアルミナを含み残部が銅と不可避不純物からなるアルミナ分散強化銅の粉末を、上記熱間押出により加圧して形成した。アルミナ分散強化銅のアルミナ含有量が、０．０５重量％未満であると、充分な耐摩耗性や耐スパッタ溶着性，耐熱性が得られない。一方、上記アルミナ含有量が１．７重量％を超えると、熱間押出における加工性が低下して素材自身の製造が困難になる。これに対して、ノズル用素材１では、アルミナ含有量を上記範囲に設定しているので、素材自身の製造が容易であると共に、完成品のノズル５１に充分な耐摩耗性および耐スパッタ溶着性，耐熱性が得られる。
【００２５】
従って、ノズル用素材１を用いれば、変形し難く耐摩耗性および耐スパッタ溶着性に優れた分散強化銅製のノズル５１を容易に製造することができる。
次に、図２（Ａ）は、本発明が適用された他のノズル用素材２１の構成を表す断面図である。このノズル用素材２１は、芯材２３が中空部２３ａを有するパイプ状に形成された点を除いて、ノズル用素材１と同様に構成されている。なお、図２（Ａ）では、ノズル用素材１と同様に構成された部分に図１で用いたものと同一の符号を使用し、構成の詳細な説明を省略する。また、ノズル用素材２１の製造工程は、ノズル用素材１の製造に用いた円柱体の代わりに銅または黄銅製のパイプを使用する点、および、熱間押出に当たってそのパイプを貫通する雄型マンドレルを使用する点において異なる。
【００２６】
このノズル用素材２１でも、芯材２３およびその周囲のＯＤＳ部５を破線９で示す位置までくり抜くと共に、外皮７およびその内側のＯＤＳ部５を破線１１で示す位置まで切削して、図２（Ｂ）に示すノズル５１を製造することができる。また、ノズル用素材２１では、芯材２３がパイプ状に形成されているので、中央をくり抜く切削作業が一層容易となる。
【００２７】
なお、ノズル用素材２１では、芯材２３の内径を外径に対して７０〜９８％としている。芯材２３の内径が外径に対して７０％未満であると、芯材２３をパイプ状にした効果が充分に現れず、有意な切削性向上が見られない。また、芯材２３の内径が大きくなるにつれて芯材２３自身の強度が低下するが、内径が外径の９８％を超えると芯材２３を熱間押出によって製造することが困難となる。ノズル用素材２１では、芯材２３の内径を上記範囲に設定したので、ノズル５１の製造をきわめて容易にすることができる。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明の作用・効果を検証するため、次のようにして種々のノズル用素材を実際に製造し、更にそのノズル用素材からノズル５１を製造した。なお、以下に述べるように、完成品のノズル５１は全て同じ規格とした。
【００２９】
［実施例１］
粒径１４９μｍ以下のＣｕ−０．４重量％Ａｌ合金粉末を３５０℃で１時間大気中に保持し、粉末表面を酸化させた。これをＡｒガス雰囲気中で８５０℃×３時間加熱保持することにより粉末表面の酸素を粉末内部に拡散させ、Ｃｕ中のＡｌを酸化させてアルミナとし、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持して粉末表面の過剰な酸素を除去した。この粉末をＣＩＰ（冷間静水圧プレス）により密度８０％まで固化成形し、黄銅（７３黄銅）製のφ１５０mmの棒を中央に配置した隣脱酸銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）にＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ２８mmに熱間押出し、抽伸によりφ２２mmの棒（ノズル用素材１）とした。この芯材３の外径は１５mmであり、ＯＤＳ部５のアルミナ量は０．７重量％であった。この素棒からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を、外側はバイトによる旋盤加工、内側はドリルによる１回の穴通し加工により成形した。
【００３０】
［実施例２］
粒径７４μｍ以下のＣｕ−０．２重量％Ａｌ合金粉末を４００℃×１時間大気中で酸化させた。これを窒素ガス雰囲気中で９００℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で５００℃×１時間加熱保持した。この粉末を黄銅製のφ１１５mmの棒を中心にして黄銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）と上記棒との間に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ６０mmに熱間押出し、圧延および抽伸によりφ２２mmの棒（ノズル用素材１）とした。この芯材３の外径は１２mmであり、ＯＤＳ部５のアルミナ量は０．３重量％であった。この素棒からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３１】
［実施例３］
粒径７４μｍ以下のＣｕ−０．７重量％Ａｌ合金粉末を４００℃×１時間大気中で酸化させた。これを窒素ガス雰囲気中で９００℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を黄銅製のφ１１５mm×φ９５mmのパイプを中心にして黄銅（６４黄銅）製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）と上記パイプとの間に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ９０mm×φ１３mmに熱間押出し、圧延および抽伸によりφ２２mm×φ９mmの管（ノズル用素材２１）とした。この芯材２３の外径は１０．５mmであり、ＯＤＳ部５のアルミナ量は１．３重量％であった。この素管からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３２】
［実施例４］
粒径７４μｍ以下のＣｕ−０．４重量％Ａｌ合金粉末を４００℃×１時間大気中で酸化させた。これを窒素ガス雰囲気中で９００℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を黄銅製のφ１１５mm×φ９５mmのパイプを中心にして無酸素銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）と上記パイプとの間に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ９０mm×φ１３mmに熱間押出し、圧延および抽伸によりφ２２mm×φ９mmの管（ノズル用素材２１）とした。この芯材２３の外径は１０．５mmであり、ＯＤＳ部５のアルミナ量は０．７重量％であった。この素管からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３３】
［実施例５］
粒径７４μｍ以下のＣｕ−０．４重量％Ａｌ合金粉末を４００℃×１時間大気中で酸化させた。これを窒素ガス雰囲気中で９００℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を黄銅製のφ１１５mm×φ７０mmのパイプを中心にして黄銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）と上記パイプとの間に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ９０mm×φ３０mmに熱間押出し、圧延および抽伸によりφ２２mm×φ５．０mmの管（ノズル用素材２１）とした。この芯材２３の外径は８mmであり、ＯＤＳ部５のアルミナ量は０．７重量％であった。この素管からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３４】
［比較例１］
粒径１４９μｍ以下のＣｕ−０．４重量％Ａｌ合金粉末を３５０℃×１時間大気中で酸化させた。これをＡｒガス雰囲気中で８５０℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を、ＣＩＰにより密度比８０％まで固化成形し、黄銅製のφ７５mmの棒を中心にして無酸素銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）と上記棒との間に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ２８mmに熱間押出し、抽伸によりφ２２mmの棒とした。この芯材の外径は７．５mmであり、ＯＤＳ部のアルミナ量は０．７重量％であった。この素棒からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３５】
［比較例２］
粒径１４９μｍ以下のＣｕ−０．４重量％Ａｌ合金粉末を３５０℃×１時間大気中で酸化させた。これをＡｒガス雰囲気中で８５０℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を、ＣＩＰにより密度比８０％まで固化成形し、黄銅製のφ１９０mmの棒を中心にして隣脱酸銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）と上記棒との間に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ２８mmに熱間押出し、抽伸によりφ２２mmの棒とした。この芯材の外径は１６．２mmであり、ＯＤＳ部のアルミナ量は０．７重量％であった。この素棒からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３６】
［比較例３］
粒径７４μｍ以下のＣｕ−０．０２重量％Ａｌ合金粉末を３５０℃×１時間大気中で酸化させた。これをＡｒガス雰囲気中で８５０℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を、黄銅製のφ１５０mmの棒を中心にしてゴム型と上記棒との間に充填し、ＣＩＰにより密度比７７％まで固化成形し、黄銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）にＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ２８mmに熱間押出し、抽伸によりφ２２mmの棒とした。この芯材の外径は１０．５mmであり、ＯＤＳ部のアルミナ量は０．０４重量％であった。この素棒からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３７】
［比較例４］
粒径７４μｍ以下のＣｕ−１．０重量％Ａｌ合金粉末を４００℃×１時間大気中で酸化させた。これをＡｒガス雰囲気中で９００℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を、ＣＩＰにより密度比８０％まで固化成形し、黄銅製のφ１５０mmの棒を中心にして隣脱酸銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）にＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ２８mmに熱間押出したところ、Ｖ字形の割れが多発したので製造を中止した。
【００３８】
［比較例５］
従来は中央に芯材を設けず、銅製缶に分散強化銅粉末を入れるだけで作製されており、ノズルに切削する場合、中央のＯＤＳ部を多量に切削除去せねばならず切削効率が悪いと共に、高価なＯＤＳ部が多く無駄になっていた。この比較例は、芯材を設けないその製造方法である。
【００３９】
粒径１４９μｍ以下のＣｕ−０．４重量％Ａｌ合金粉末を３５０℃×１時間大気中で酸化させた。これをＡｒガス雰囲気中で８５０℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を、ＣＩＰにより密度比８０％まで固化成形し、隣脱酸銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ２８mmに熱間押出し、抽伸によりφ２２mmの棒とした。このＯＤＳ部のアルミナ量は０．７重量％であった。この素棒からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００４０】
上記実施例および比較例の方法によって製造したノズル用素材からノズル５１を成形するのに要した切削時間、および、成形されたノズル５１の寿命を表１に示す。なお、表１では、切削時間およびノズル寿命を、従来材である比較例５を１とした比で表した。また、表１には、ノズル５１の内径に対する芯材３，２３の外径の割合（Ｘ％）を併せて記載し、パイプ状の芯材２３を使用したものについては、その外径に対する内径の割合（Ｙ％）をも併せて記載した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
表１に示すように、Ｘ％が５０％未満である比較例１では、切削時間が０．９と長く、切削性を改善する効果が余り見られなかった。また、高価なＯＤＳ部が多量に無駄になるという問題も生じた。Ｘ％が１００％以上である比較例２では、ノズル５１内面に黄銅部が残留した。このため、比較例２によって製造されたノズル５１には、残留した黄銅部にスパッタが付着した。ＯＤＳ部のアルミナ含有量を０．０５重量％未満とした比較例３では、ノズル寿命比が０．２と短く、充分な耐摩耗性や耐スパッタ溶着性が得られなかった。また、上記アルミナ含有量が１．７重量％を超えている比較例４では、押出時に割れが発生してノズル用素材自身の製造が困難であった。
【００４３】
これに対して、実施例１〜５では、Ｘ％を５０％以上１００％未満としているので、切削性を良好に向上させると共に、材料のコストを低減することができ、更に、ノズル５１の内面に銅または黄銅が残留することもなかった。また、上記アルミナ含有量を０．０５重量％〜１．７重量％としているので、素材自身の製造が容易であると共に、完成品のノズル５１に充分な耐摩耗性および耐熱性，耐スパッタ溶着性が得られた。
【００４４】
更に、パイプ状の芯材２３を使用した実施例３〜５同士を比較すると、Ｙ％を７０％未満とした実施例５では、芯材２３をパイプ状にした効果が充分に現れず、有意な切削性向上が見られない。また、Ｙ％が９８％を超えると、芯材２３の熱間押出による製造が困難となることが予想される。実施例３，４では、Ｙ％を７０〜９８％としたので、切削時間が０．３と、ノズル５１の製造をきわめて容易にすることができた。
【００４５】
なお、本発明では、芯材を銅または黄銅で構成しているが、例えばブロンズ等のように、分散強化銅よりも加工性の優れた銅合金を用いて芯材を構成しても本発明と同様の作用・効果が得られることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたノズル用素材の構成を表す断面図である。
【図２】本発明が適用された他のノズル用素材の構成を表す断面図である。
【図３】ガスシールドアーク溶接用トーチの構成を例示する断面図である。
【符号の説明】
１，２１…ガスシールドアーク溶接ノズル用素材 ３，２３…芯材
５…分散強化銅部 ７…外皮 ２３ａ…中空部 ５１…ノズル
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスシールドアーク溶接用トーチに用いられるノズルを製造するためのガスシールドアーク溶接用ノズル用素材およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図３に例示するようなガスシールドアーク溶接用トーチが知られている。すなわち図３のトーチは、トーチボディ５６と、トーチボディ５６の先端に上端をねじ入れて取り付けられたチップボディ５５と、チップボディ５５の下端に嵌着されたコンタクトチップ５４と、チップボディ５５の外面に大径部を螺合して取り付けられた絶縁カバー５３と、絶縁カバー５３の小径部外面に螺合して取り付けられたオリフィス５２と、絶縁カバー５３の大径部外面に上端を螺合してコンタクトチップ５４と同心に取り付けられたノズル５１とを備えている。
【０００３】
このように構成されたトーチでは、図示しない電極ワイヤにより、トーチボディ５６からチップボディ５５を介してコンタクトチップ５４へ電流が供給され、トーチボディ５６からチップボディ５５およびオリフィス５２を介してシールドガスが供給される。そして、コンタクトチップ５４に供給された電流によりアーク溶接を行うことができる。
【０００４】
ところが、この種のガスシールドアーク溶接用トーチは、溶接中常に高温雰囲気に曝され、溶接により飛散する高温のスパッタがノズル５１の内面やコンタクトチップ５４の外面に付着する。これらの部材には、従来から純銅やクロム銅が用いられており、スパッタが付着するとそのスパッタが合金化し、ノズル５１等に溶着していた。この溶着が激しくなるとシールドガスの正常な流れが妨げられ、溶接不良が生じる可能性がある。そこで、スパッタが溶着する毎にトーチを分解し、各部品を研磨してスパッタを除去することが行われていた。しかしながら、スパッタの除去を頻繁に繰り返すと、部品の変形や早期摩耗の原因となり、トーチの寿命を縮めてしまう。
【０００５】
そこで、例えば特公平３−７１９４３号公報に記載のように、ノズル５１の内外面にセラミックスをライニングしてスパッタの溶着を抑制することが考えられている。ところが、この技術では、トーチの製造に手間とコストがかかるばかりでなく、ライニングされたセラミックスがスパッタ除去の際に割れてしまう可能性もある。また、特公平３−４４８７３号公報に記載のように、ノズル５１をカーボンで製造することも考えられているが、この場合、ノズル５１が割れ易く高価になる上に、溶接中にスパッタが溶接部に落下する可能性がある。スパッタが落下した場合、溶接部近傍が腐食する等の問題が発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、ノズル５１を分散強化銅で製造することが考えられる。分散強化銅は、高温に曝されても軟化せず、スパッタに対して濡れ性の悪い性質を有している。従って、ガスシールドアーク溶接用トーチのノズル５１として使用した場合、スパッタが溶着してガスの流れを妨げることが少なく、スパッタが付着しても容易に除去することができる。また、分散強化銅はスパッタと適度に馴染むので、溶接時にはスパッタが落下せず、研磨の際にのみスパッタを落下させることができる。更に、分散強化銅は耐熱性，耐摩耗性にも優れているので、スパッタの除去によっても変形し難く、ノズル５１の寿命が非常に長くなる。また、耐熱性に優れているのでノズル５１の肉厚も薄くすることができる。
【０００７】
しかしながら、分散強化銅は、従来、セラミックス粒子を均一に分散させたり内部酸化を均一にするために、粉末材料から熱間押出等によって製造されている。このため、分散強化銅は棒材の形で供給されており、ノズル５１を製造するためには棒材の中央を切削してくり抜く必要があった。分散強化銅は、強固であるためこの切削作業には多大な手間とコストがかかる。
【０００８】
そこで、本発明は、分散強化銅製のノズルを容易に製造することのできるガスシールドアーク溶接ノズル用素材を提供することを目的としてなされた。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、
ガスシールドアーク溶接用トーチに用いられるノズルを製造するための素材であって、
銅または黄銅からなり、上記ノズルの内径に対して５０％以上１００％未満の外径を有する柱状またはパイプ状の芯材と、
０．０５〜１．７重量％のアルミナを含み残部が銅と不可避不純物からなるアルミナ分散強化銅により、上記芯材を中心として形成され、上記ノズルの外径と同一またはそれより大きい外径を有する分散強化銅部と、
を備えたことを特徴とするガスシールドアーク溶接ノズル用素材を要旨としている。
【００１０】
このように構成された本発明では、分散強化銅部の中心に、ノズルの内径に対して５０％以上１００％未満の外径を有する銅または黄銅製の芯材を有している。そこで、この芯材を周囲の分散強化銅と共にくり抜くことにより、ノズルの中空部を形成することができる。また、分散強化銅部はノズルの外径と同一またはそれより大きい外径を有しており、外周を必要に応じて切削することによりノズルの外周部を形成することができる。
【００１１】
ここで、銅および黄銅は、分散強化銅に比べてきわめて加工性に優れている。このため、上記素材の中心を切削してくり抜く作業はきわめて容易となる。なお、芯材の外径がノズルの内径に対して５０％未満であると、切削性を改善する効果が少ないと共に、高価な分散強化銅部が多量に無駄になる。また、芯材の外径がノズルの内径と同一かそれより大きい（１００％以上）と、完成品のノズル内面に銅または黄銅が残る。この場合、その銅または黄銅に従来のノズルと同様のスパッタが付着し、耐摩耗性の低下、スパッタの溶着等の問題が生じる。
【００１２】
これに対して、本発明では、芯材の外径をノズルの内径に対して５０％以上１００％未満としているので、切削性を良好に向上させると共に、材料のコストを低減することができ、更に、完成品のノズル内面に銅または黄銅が残留することもない。
【００１３】
また、分散強化銅部を構成するアルミナ分散強化銅のアルミナ含有量が、０．０５重量％未満であると、充分な耐摩耗性や耐スパッタ溶着性，耐熱性が得られない。更に、この種の素材は熱間押出等の加工法によって製造されるが、上記アルミナ含有量が１．７重量％を超えると、加工性が低下して素材自身の製造が困難になる。これに対して、本発明では、上記アルミナ含有量を０．０５〜１．７重量％としているので、素材自身の製造が容易であると共に、完成品のノズルに充分な耐摩耗性および耐スパッタ溶着性が得られる。
【００１４】
従って、本発明の素材を用いれば、変形し難く耐摩耗性および耐スパッタ溶着性に優れた分散強化銅製のノズルを容易に製造することができる。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成に加え、
上記芯材が、その芯材の外径に対して７０〜９８％の内径を有するパイプ状に構成されたことを特徴としている。
【００１５】
このように、本発明では、芯材としてパイプ状のものを使用しているので、ノズルの中空部を形成するための切削作業が一層容易となる。なお、芯材の内径がその外径に対して７０％未満であると、芯材をパイプ状にした効果が充分に現れず、柱状の芯材を使用した場合に比べて有意な切削性向上が見られない。また、芯材の内径が大きくなるにつれて芯材自身の強度が低下するが、内径が外径の９８％を超えると芯材を熱間押出等によって製造することが困難となる。
【００１６】
本発明では、芯材の内径を外径の７０〜９８％としているので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ノズルの製造を一層容易にすることができるといった効果が生じる。
請求項３記載の発明は、
請求項１または２記載のガスシールドアーク溶接ノズル用素材を製造する製造方法であって、
上記分散強化銅部の外径よりも大きい内径を有する銅または黄銅製の容器の内側に、該容器の内径より小さくかつ上記芯材の外径より大きい外径を有する銅または黄銅製の柱体またはパイプを配設し、
該柱体またはパイプと上記容器との間に、粉末状の上記アルミナ分散強化銅を充填してビレットとし、
該ビレットを熱間押出することを特徴とするガスシールドアーク溶接ノズル用素材の製造方法を要旨としている。
【００１７】
このように構成された本発明では、上記ビレットを熱間押出する際に粉末状のアルミナ分散強化銅が加圧され、上記分散強化銅部となる。また、このとき黄銅製の柱体またはパイプが縮径されて上記芯材となり、この結果、請求項１または２記載のガスシールドアーク溶接ノズル用素材が得られる。
【００１８】
このように、本発明では、請求項１または２記載のガスシールドアーク溶接ノズル用素材を、熱間押出によって容易に製造することができる。従って、本発明によって上記素材を製造し、続いてその素材からノズルを製造すれば、変形し難く耐摩耗性および耐スパッタ溶着性に優れた分散強化銅製のノズルをきわめて容易に製造することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は本発明が適用されたガスシールドアーク溶接ノズル用素材（以下単にノズル用素材と記載）１の構成を表す断面図である。図１（Ａ）に示すように、ノズル用素材１は、銅または黄銅によって円柱状に形成された芯材３と、その芯材３を中心として円柱状に形成された分散強化銅部（以下ＯＤＳ部という）５と、そのＯＤＳ部５の周囲に形成された外皮７とを備えている。なお、外皮７は、ノズル用素材１に必須の構成ではないが、次のような製造工程によって形成される。
【００２０】
ノズル用素材１の製造工程は以下の通りである。先ず、銅または黄銅製の円筒状容器の内側に、その容器の内径よりも小さい外径を有する銅または黄銅製の円柱体を配設する。続いて、その円柱体と容器との間にアルミナ分散強化銅の粉末を充填してビレットとする。このビレットを熱間押出することによりノズル用素材１が得られる。外皮７は、上記容器が縮径されたものである。なお、この外皮７は、上記熱間押出時にビレットのダイス通過を円滑にする作用を有する。
【００２１】
このようにして製造された図１（Ａ）のノズル用素材１には、芯材３およびその周囲のＯＤＳ部５をドリル等により破線９で示す位置までくり抜く加工と、外皮７およびその内側のＯＤＳ部５をバイト等により破線１１で示す位置まで切削する加工とが施される。この加工によって、図１（Ｂ）に示すノズル５１を製造することができる。こうして製造されたノズル５１は、図３に例示したようなガスシールドアーク溶接用トーチの部品として使用することができる。
【００２２】
ここで、銅または黄銅は分散強化銅に比べてきわめて加工性に優れている。このため、ノズル用素材１の中心をドリル等でくり抜く上記作業はきわめて容易となる。なお、芯材３の外径はノズル５１の内径（破線９の直径）に対して５０％以上１００％未満とした。
【００２３】
芯材３の外径がノズル５１の内径に対して５０％未満であると、切削性を改善する効果が少ないと共に、高価なＯＤＳ部５が多量に無駄になる。また、１００％以上であると、ノズル５１内面に銅または黄銅が残る。この場合、その銅または黄銅に従来のノズルと同様のスパッタが付着し、耐摩耗性の低下、スパッタの溶着等の問題が生じる。これに対して、ノズル用素材１では、芯材３の外径を上記範囲に設定しているので、切削性を良好に向上させると共に、材料のコストを低減することができ、更に、ノズル５１の内面に銅または黄銅が残留することもない。なお、芯材３を構成する材料としては、純銅と黄銅とでは、黄銅の方が加工性に優れており、切削性を一層良好に向上させることができる。
【００２４】
また、ＯＤＳ部５を構成する分散強化銅は、０．０５〜１．７重量％のアルミナを含み残部が銅と不可避不純物からなるアルミナ分散強化銅の粉末を、上記熱間押出により加圧して形成した。アルミナ分散強化銅のアルミナ含有量が、０．０５重量％未満であると、充分な耐摩耗性や耐スパッタ溶着性，耐熱性が得られない。一方、上記アルミナ含有量が１．７重量％を超えると、熱間押出における加工性が低下して素材自身の製造が困難になる。これに対して、ノズル用素材１では、アルミナ含有量を上記範囲に設定しているので、素材自身の製造が容易であると共に、完成品のノズル５１に充分な耐摩耗性および耐スパッタ溶着性，耐熱性が得られる。
【００２５】
従って、ノズル用素材１を用いれば、変形し難く耐摩耗性および耐スパッタ溶着性に優れた分散強化銅製のノズル５１を容易に製造することができる。
次に、図２（Ａ）は、本発明が適用された他のノズル用素材２１の構成を表す断面図である。このノズル用素材２１は、芯材２３が中空部２３ａを有するパイプ状に形成された点を除いて、ノズル用素材１と同様に構成されている。なお、図２（Ａ）では、ノズル用素材１と同様に構成された部分に図１で用いたものと同一の符号を使用し、構成の詳細な説明を省略する。また、ノズル用素材２１の製造工程は、ノズル用素材１の製造に用いた円柱体の代わりに銅または黄銅製のパイプを使用する点、および、熱間押出に当たってそのパイプを貫通する雄型マンドレルを使用する点において異なる。
【００２６】
このノズル用素材２１でも、芯材２３およびその周囲のＯＤＳ部５を破線９で示す位置までくり抜くと共に、外皮７およびその内側のＯＤＳ部５を破線１１で示す位置まで切削して、図２（Ｂ）に示すノズル５１を製造することができる。また、ノズル用素材２１では、芯材２３がパイプ状に形成されているので、中央をくり抜く切削作業が一層容易となる。
【００２７】
なお、ノズル用素材２１では、芯材２３の内径を外径に対して７０〜９８％としている。芯材２３の内径が外径に対して７０％未満であると、芯材２３をパイプ状にした効果が充分に現れず、有意な切削性向上が見られない。また、芯材２３の内径が大きくなるにつれて芯材２３自身の強度が低下するが、内径が外径の９８％を超えると芯材２３を熱間押出によって製造することが困難となる。ノズル用素材２１では、芯材２３の内径を上記範囲に設定したので、ノズル５１の製造をきわめて容易にすることができる。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明の作用・効果を検証するため、次のようにして種々のノズル用素材を実際に製造し、更にそのノズル用素材からノズル５１を製造した。なお、以下に述べるように、完成品のノズル５１は全て同じ規格とした。
【００２９】
［実施例１］
粒径１４９μｍ以下のＣｕ−０．４重量％Ａｌ合金粉末を３５０℃で１時間大気中に保持し、粉末表面を酸化させた。これをＡｒガス雰囲気中で８５０℃×３時間加熱保持することにより粉末表面の酸素を粉末内部に拡散させ、Ｃｕ中のＡｌを酸化させてアルミナとし、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持して粉末表面の過剰な酸素を除去した。この粉末をＣＩＰ（冷間静水圧プレス）により密度８０％まで固化成形し、黄銅（７３黄銅）製のφ１５０mmの棒を中央に配置した隣脱酸銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）にＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ２８mmに熱間押出し、抽伸によりφ２２mmの棒（ノズル用素材１）とした。この芯材３の外径は１５mmであり、ＯＤＳ部５のアルミナ量は０．７重量％であった。この素棒からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を、外側はバイトによる旋盤加工、内側はドリルによる１回の穴通し加工により成形した。
【００３０】
［実施例２］
粒径７４μｍ以下のＣｕ−０．２重量％Ａｌ合金粉末を４００℃×１時間大気中で酸化させた。これを窒素ガス雰囲気中で９００℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で５００℃×１時間加熱保持した。この粉末を黄銅製のφ１１５mmの棒を中心にして黄銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）と上記棒との間に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ６０mmに熱間押出し、圧延および抽伸によりφ２２mmの棒（ノズル用素材１）とした。この芯材３の外径は１２mmであり、ＯＤＳ部５のアルミナ量は０．３重量％であった。この素棒からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３１】
［実施例３］
粒径７４μｍ以下のＣｕ−０．７重量％Ａｌ合金粉末を４００℃×１時間大気中で酸化させた。これを窒素ガス雰囲気中で９００℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を黄銅製のφ１１５mm×φ９５mmのパイプを中心にして黄銅（６４黄銅）製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）と上記パイプとの間に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ９０mm×φ１３mmに熱間押出し、圧延および抽伸によりφ２２mm×φ９mmの管（ノズル用素材２１）とした。この芯材２３の外径は１０．５mmであり、ＯＤＳ部５のアルミナ量は１．３重量％であった。この素管からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３２】
［実施例４］
粒径７４μｍ以下のＣｕ−０．４重量％Ａｌ合金粉末を４００℃×１時間大気中で酸化させた。これを窒素ガス雰囲気中で９００℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を黄銅製のφ１１５mm×φ９５mmのパイプを中心にして無酸素銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）と上記パイプとの間に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ９０mm×φ１３mmに熱間押出し、圧延および抽伸によりφ２２mm×φ９mmの管（ノズル用素材２１）とした。この芯材２３の外径は１０．５mmであり、ＯＤＳ部５のアルミナ量は０．７重量％であった。この素管からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３３】
［実施例５］
粒径７４μｍ以下のＣｕ−０．４重量％Ａｌ合金粉末を４００℃×１時間大気中で酸化させた。これを窒素ガス雰囲気中で９００℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を黄銅製のφ１１５mm×φ７０mmのパイプを中心にして黄銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）と上記パイプとの間に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ９０mm×φ３０mmに熱間押出し、圧延および抽伸によりφ２２mm×φ５．０mmの管（ノズル用素材２１）とした。この芯材２３の外径は８mmであり、ＯＤＳ部５のアルミナ量は０．７重量％であった。この素管からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３４】
［比較例１］
粒径１４９μｍ以下のＣｕ−０．４重量％Ａｌ合金粉末を３５０℃×１時間大気中で酸化させた。これをＡｒガス雰囲気中で８５０℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を、ＣＩＰにより密度比８０％まで固化成形し、黄銅製のφ７５mmの棒を中心にして無酸素銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）と上記棒との間に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ２８mmに熱間押出し、抽伸によりφ２２mmの棒とした。この芯材の外径は７．５mmであり、ＯＤＳ部のアルミナ量は０．７重量％であった。この素棒からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３５】
［比較例２］
粒径１４９μｍ以下のＣｕ−０．４重量％Ａｌ合金粉末を３５０℃×１時間大気中で酸化させた。これをＡｒガス雰囲気中で８５０℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を、ＣＩＰにより密度比８０％まで固化成形し、黄銅製のφ１９０mmの棒を中心にして隣脱酸銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）と上記棒との間に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ２８mmに熱間押出し、抽伸によりφ２２mmの棒とした。この芯材の外径は１６．２mmであり、ＯＤＳ部のアルミナ量は０．７重量％であった。この素棒からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３６】
［比較例３］
粒径７４μｍ以下のＣｕ−０．０２重量％Ａｌ合金粉末を３５０℃×１時間大気中で酸化させた。これをＡｒガス雰囲気中で８５０℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を、黄銅製のφ１５０mmの棒を中心にしてゴム型と上記棒との間に充填し、ＣＩＰにより密度比７７％まで固化成形し、黄銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）にＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ２８mmに熱間押出し、抽伸によりφ２２mmの棒とした。この芯材の外径は１０．５mmであり、ＯＤＳ部のアルミナ量は０．０４重量％であった。この素棒からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００３７】
［比較例４］
粒径７４μｍ以下のＣｕ−１．０重量％Ａｌ合金粉末を４００℃×１時間大気中で酸化させた。これをＡｒガス雰囲気中で９００℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を、ＣＩＰにより密度比８０％まで固化成形し、黄銅製のφ１５０mmの棒を中心にして隣脱酸銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）にＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ２８mmに熱間押出したところ、Ｖ字形の割れが多発したので製造を中止した。
【００３８】
［比較例５］
従来は中央に芯材を設けず、銅製缶に分散強化銅粉末を入れるだけで作製されており、ノズルに切削する場合、中央のＯＤＳ部を多量に切削除去せねばならず切削効率が悪いと共に、高価なＯＤＳ部が多く無駄になっていた。この比較例は、芯材を設けないその製造方法である。
【００３９】
粒径１４９μｍ以下のＣｕ−０．４重量％Ａｌ合金粉末を３５０℃×１時間大気中で酸化させた。これをＡｒガス雰囲気中で８５０℃×３時間加熱保持し、更に、水素ガス雰囲気中で７００℃×１時間加熱保持した。この粉末を、ＣＩＰにより密度比８０％まで固化成形し、隣脱酸銅製容器（φ２５４mm×φ２３４mm×５００mmＬ）に充填し、ＴＩＧ溶接にて封入した。これをビレットとしてφ２８mmに熱間押出し、抽伸によりφ２２mmの棒とした。このＯＤＳ部のアルミナ量は０．７重量％であった。この素棒からφ２０mm×φ１６mm×７３mmＬのノズル５１を成形した。
【００４０】
上記実施例および比較例の方法によって製造したノズル用素材からノズル５１を成形するのに要した切削時間、および、成形されたノズル５１の寿命を表１に示す。なお、表１では、切削時間およびノズル寿命を、従来材である比較例５を１とした比で表した。また、表１には、ノズル５１の内径に対する芯材３，２３の外径の割合（Ｘ％）を併せて記載し、パイプ状の芯材２３を使用したものについては、その外径に対する内径の割合（Ｙ％）をも併せて記載した。
【００４１】
【表１】
表１に示すように、Ｘ％が５０％未満である比較例１では、切削時間が０．９と長く、切削性を改善する効果が余り見られなかった。また、高価なＯＤＳ部が多量に無駄になるという問題も生じた。Ｘ％が１００％以上である比較例２では、ノズル５１内面に黄銅部が残留した。このため、比較例２によって製造されたノズル５１には、残留した黄銅部にスパッタが付着した。ＯＤＳ部のアルミナ含有量を０．０５重量％未満とした比較例３では、ノズル寿命比が０．２と短く、充分な耐摩耗性や耐スパッタ溶着性が得られなかった。また、上記アルミナ含有量が１．７重量％を超えている比較例４では、押出時に割れが発生してノズル用素材自身の製造が困難であった。
【００４３】
これに対して、実施例１〜５では、Ｘ％を５０％以上１００％未満としているので、切削性を良好に向上させると共に、材料のコストを低減することができ、更に、ノズル５１の内面に銅または黄銅が残留することもなかった。また、上記アルミナ含有量を０．０５重量％〜１．７重量％としているので、素材自身の製造が容易であると共に、完成品のノズル５１に充分な耐摩耗性および耐熱性，耐スパッタ溶着性が得られた。
【００４４】
更に、パイプ状の芯材２３を使用した実施例３〜５同士を比較すると、Ｙ％を７０％未満とした実施例５では、芯材２３をパイプ状にした効果が充分に現れず、有意な切削性向上が見られない。また、Ｙ％が９８％を超えると、芯材２３の熱間押出による製造が困難となることが予想される。実施例３，４では、Ｙ％を７０〜９８％としたので、切削時間が０．３と、ノズル５１の製造をきわめて容易にすることができた。
【００４５】
なお、本発明では、芯材を銅または黄銅で構成しているが、例えばブロンズ等のように、分散強化銅よりも加工性の優れた銅合金を用いて芯材を構成しても本発明と同様の作用・効果が得られることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたノズル用素材の構成を表す断面図である。
【図２】本発明が適用された他のノズル用素材の構成を表す断面図である。
【図３】ガスシールドアーク溶接用トーチの構成を例示する断面図である。
【符号の説明】
１，２１…ガスシールドアーク溶接ノズル用素材 ３，２３…芯材
５…分散強化銅部 ７…外皮 ２３ａ…中空部 ５１…ノズル
Claims (3)
- ガスシールドアーク溶接用トーチに用いられるノズルを製造するための素材であって、
銅または黄銅からなり、上記ノズルの内径に対して５０％以上１００％未満の外径を有する柱状またはパイプ状の芯材と、
０．０５〜１．７重量％のアルミナを含み残部が銅と不可避不純物からなるアルミナ分散強化銅により、上記芯材を中心として形成され、上記ノズルの外径と同一またはそれより大きい外径を有する分散強化銅部と、
を備えたことを特徴とするガスシールドアーク溶接ノズル用素材。 - 上記芯材が、その芯材の外径に対して７０〜９８％の内径を有するパイプ状に構成されたことを特徴とする請求項１記載のガスシールドアーク溶接ノズル用素材。
- 請求項１または２記載のガスシールドアーク溶接ノズル用素材を製造する製造方法であって、
上記分散強化銅部の外径よりも大きい内径を有する銅または黄銅製の容器の内側に、該容器の内径より小さくかつ上記芯材の外径より大きい外径を有する銅または黄銅製の柱体またはパイプを配設し、
該柱体またはパイプと上記容器との間に、粉末状の上記アルミナ分散強化銅を充填してビレットとし、
該ビレットを熱間押出することを特徴とするガスシールドアーク溶接ノズル用素材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26306096A JP3748636B2 (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | ガスシールドアーク溶接ノズル用素材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26306096A JP3748636B2 (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | ガスシールドアーク溶接ノズル用素材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10109175A JPH10109175A (ja) | 1998-04-28 |
| JP3748636B2 true JP3748636B2 (ja) | 2006-02-22 |
Family
ID=17384302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26306096A Expired - Fee Related JP3748636B2 (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | ガスシールドアーク溶接ノズル用素材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3748636B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005334648A (ja) | 2004-04-21 | 2005-12-08 | Acushnet Co | 変移する中空タイプのゴルフクラブ |
| US7137903B2 (en) | 2004-04-21 | 2006-11-21 | Acushnet Company | Transitioning hollow golf clubs |
| CN107557602B (zh) * | 2017-10-18 | 2019-03-26 | 北京科技大学 | 一种石墨烯增强ods铜的制备方法 |
| JP7000145B2 (ja) * | 2017-12-21 | 2022-02-04 | 株式会社Uacj | 押出複合材の製造方法 |
| JP7008391B2 (ja) * | 2017-12-26 | 2022-02-10 | 株式会社Uacj | 押出複合材の製造方法 |
-
1996
- 1996-10-03 JP JP26306096A patent/JP3748636B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10109175A (ja) | 1998-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5262123A (en) | Forming metallic composite materials by urging base materials together under shear | |
| EP1287942B1 (en) | Production and use of welding filler metal | |
| EP0087911B1 (en) | Method of making a male resistance welding electrode | |
| JP2000117484A (ja) | 継目なしリング状ブレージング材及びその製造方法 | |
| EP1514630B1 (fr) | Electrode de soudage par résistance et son procédé de fabrication | |
| EP0460900B1 (en) | Forming composite materials | |
| JP3748636B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接ノズル用素材およびその製造方法 | |
| US4933141A (en) | Method for making a clad metal product | |
| JP5703414B1 (ja) | 白金族基合金の製造方法 | |
| JP2521940B2 (ja) | 継目無鋼管製造用プラグ | |
| US4958060A (en) | Clad metal electrode | |
| JP2742603B2 (ja) | 混練・押出成形装置用水冷ジャケット付き多軸シリンダおよびその製造方法 | |
| CA2939189C (en) | Brazing and soldering alloy wires | |
| RU2796343C1 (ru) | Пресс-форма по изготовлению прутков для аргонодуговой наплавки | |
| JPWO2004096468A1 (ja) | 複合棒およびその製造方法ならびに該複合棒よりなるアーク溶接用コンタクトチップおよび抵抗溶接用電極 | |
| JPS62166074A (ja) | 肉盛製スリ−ブの製造方法 | |
| JPH06262336A (ja) | 耐食性クラッドパイプの製造方法 | |
| CN113458412B (zh) | 一种薄壁管状构件的增材制造方法 | |
| CN112103122B (zh) | 一种薄壁异种金属复合接地触头及其制备方法 | |
| JPH10230362A (ja) | 溶接トーチ用部材およびその製造方法 | |
| JP3350768B2 (ja) | 管の製造方法 | |
| CN113664329A (zh) | 一种铸造铍铝合金氦弧焊的焊接方法 | |
| JP3098172U (ja) | 医薬用錠剤の成形金型 | |
| JP2001025855A (ja) | ダイカストマシン用プランジャスリーブ及びその製造方法 | |
| JPH05320813A (ja) | 強度，耐熱性に優れたモリブデン又はモリブデン合金部材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051005 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051108 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051129 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081209 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091209 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101209 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |