JP4005877B2 - アーク溶接用コンタクトチップのためのガイドブッシュおよびそれを用いたアーク溶接用コンタクトチップ - Google Patents
アーク溶接用コンタクトチップのためのガイドブッシュおよびそれを用いたアーク溶接用コンタクトチップ Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク溶接用コンタクトチップおよびガイドブッシュに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のアーク溶接用コンタクトチップは、銅、クロム銅合金などからなり、溶接用ワイヤを押し出すための中心孔を有している。そして、溶接用ワイヤを押し出す時の摩擦により、アーク溶接用コンタクトチップの中心孔部および先端部が摩耗して拡大し、自動溶接工程では溶接の芯ズレを発生するため、特開2002−11578号公報ではコンタクトチップ本体2の先端に耐摩耗性に優れた窒化珪素セラミックスからなるガイドブッシュを装着したアーク溶接用コンタクトチップが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図3に示す特開2002−11578号公報に記載されたガイドブッシュ20を備えたアーク溶接用コンタクトチップ21では、ガイドブッシュ20に連結するコンタクトチップ本体22の中心孔部分22aが摩耗してしまい、アーク放電に関与する電極の状態が変化して、ワイヤへの電流供給が不安定になる結果、放電されるアークの状態が変動して安定した溶接が行えないという問題があった。
【0004】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、長期間にわたって安定した溶接が可能なアーク溶接用コンタクトチップのためのガイドブッシュおよびそれを用いたアーク溶接用コンタクトチップを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題に対しガイドブッシュの特性について検討した結果、ガイドブッシュの表面に前記ガイドブッシュの内壁面の先端と後端に端子を当てて測定した抵抗値が500Ω以下の硬質被覆膜を配設することによって、ガイドブッシュそのものをアーク放電の電極として機能させることができる結果、コンタクトチップ本体の中心孔部分が摩耗した場合でもアーク放電の状態を変化させることなく安定して良好なアーク溶接が可能となることを知見した。
【0006】
すなわち、本発明のアーク溶接用コンタクトチップのためのガイドブッシュは、コンタクトチップ本体と、該コンタクトチップ本体の先端部に装着されるガイドブッシュとを具備するものであって、前記ガイドブッシュが基体の表面に、(M Iz M II1−z )(C x N y )(ただし、M I はTi、V、CrおよびTaの群から選ばれる少なくとも1種、M II はAlおよび/またはSi、0≦x≦1、0≦y≦1、0.2≦z<1)で表される硬質材料からなり、前記ガイドブッシュの内壁面の先端と後端に端子を当てて測定した抵抗値が500Ω以下の硬質被覆膜を形成した部材からなることを特徴とするものである。
【0007】
ここで、前記硬質被覆膜が、(MIzMII1−z)(CxNy)(ただし、MIはTi、V、CrおよびTaの群から選ばれる少なくとも1種、MIIはAlおよび/またはSi、0≦x≦1、0≦y≦1、0.2≦z<1)で表される硬質材料からなることが重要である。
【0008】
また、前記硬質被覆膜の熱伝導率が20W/m・K以上であること、前記ガイドブッシュの熱膨張係数が5×10-6/℃以上であることが望ましい。
【0009】
また、前記硬質被覆膜は複数層形成してもよい。
【0010】
さらに、本発明のアーク溶接用コンタクトチップは、コンタクトチップ本体と、該コンタクトチップ本体の先端部に装着された前記ガイドブッシュとを具備するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明のアーク溶接用コンタクトチップおよびガイドブッシュについて、アーク溶接用コンタクトチップの一例についての概略断面図である図1およびガイドブッシュの模式図である図2を基に説明する。
【0012】
図1によれば、アーク溶接用コンタクトチップ1は、コンタクトチップ本体2と、コンタクトチップ本体2の先端部に装着されたガイドブッシュ3とからなる。また、コンタクトチップ本体2は、例えば銅または銅合金等の導体からなり、中心に溶接用ワイヤ5を供給し、ワイヤ5の径よりもわずかに大きな径の中心孔4を有するとともに、先端部に装着されるガイドブッシュ3がかしめられた状態となっている。
【0013】
また、図1のガイドブッシュ3は例えば断面が概略五角形の環状部材からなり、内壁3aの後端側がテーパ面7となっている。なお、テーパ面7はコンタクトチップ1の後端側に向かって拡径している。
【0014】
本発明によれば、ガイドブッシュ3が基体9の表面に、(M Iz M II1−z )(C x N y )(ただし、M I はTi、V、CrおよびTaの群から選ばれる少なくとも1種、M II はAlおよび/またはSi、0≦x≦1、0≦y≦1、0.2≦z<1)で表される硬質材料からなり、ガイドブッシュ3の内壁面の先端と後端に端子を当てて測定した抵抗値が500Ω以下、特に100Ω以下、さらには10Ω以下の硬質被覆膜10を形成した部材からなることが大きな特徴であり、これによって、ガイドブッシュ3そのものをアーク放電の電極として機能させることができることから、長時間の使用によってコンタクトチップ本体2の中心孔4が摩耗によって寸法が変化した場合であっても放電されるアークの状態に変動を生じることなく、安定して良好なアーク放電および溶接が可能となる。なお、本発明におけるガイドブッシュ3の抵抗値とはガイドブッシュ3の内壁面の先端と後端に端子を当てて測定した抵抗値を指す。
【0015】
ここで、硬質被覆膜10はコンタクトチップ本体2よりも高硬度な部材であればよいが、特にJISR1431に基づくビッカース硬度が1000GPa以上、特に1300GPa以上の高硬度部材からなることが望ましく、特に、ガイドブッシュ3の耐熱性、耐溶着性、耐摩耗性の点では、硬質被覆膜10が(MIzMII1−z)(CxNy)(ただし、MIはTi、V、CrおよびTaの群から選ばれる少なくとも1種、MIIはAlおよび/またはSi、0≦x≦1、0≦y≦1、0.2≦z<1)で表される硬質材料からなることが重要であり、特にTizAl1−zN(ただし、0.2≦z<1)からなることが望ましい。また、基体9と硬質被覆膜10との間に上述した硬質材料またはAl2O3等からなる中間膜(図示せず)を形成してもよい。
【0016】
一方、ガイドブッシュ3の基体9はコンタクトチップ本体2と同じ材質からなるものであってもよいが、ガイドブッシュ3の塑性変形による摩耗を防止するためにはコンタクトチップ本体21よりも高硬度部材からなることが望ましく、例えば、Al2O3、Si3N4、cBN、SiCおよびAlNの群から選ばれるセラミックスや、超硬合金、サーメット、ダイヤモンドのいずれか、特に耐熱衝撃性およびコストの点で、Al2O3、Si3N4および超硬合金のいずれかからなることが望ましい。
【0017】
また、硬質被覆膜10は基体9の少なくとも内壁3a表面に形成されればよいが、図2に示すように基体9の全面を覆うものであってももちろんよい。なお、基体9表面に硬質被覆膜10を形成する方法としては、接着剤を用いて基体9表面に硬質被覆膜10を接着してもよいが、均質性および付着力向上の点でCVD法やPVD法等の公知の薄膜形成法によってコーティングする方法を採用することが望ましい。
【0018】
さらに、ガイドブッシュ3の放熱性を高めてガイドブッシュ3の耐久性を高めるためには、硬質被覆膜10の熱伝導率が20W/m・K以上であることが望ましい。
【0019】
さらにまた、熱サイクルによってコンタクトチップ本体2とガイドブッシュ3との間に熱疲労が生じることを防止してコンタクトチップ1の長寿命化を図る上では、ガイドブッシュ3の熱膨張係数が5×10-6/℃以上であることが望ましい。
【0020】
また、ガイドブッシュ3の内壁3aの軸方向長さは、0.5〜4mmであることが望ましく、これによって、ガイドブッシュ3の内壁面3aに安定した電圧を供給することができる。
【0021】
また、図1、2によれば、ガイドブッシュ3を強固に固定するために内壁3aの後端側はテーパ角θ=10〜80°のテーパ7を形成し、かつガイドブッシュ3の先端面の外周角部12にC面またはR面の面取りを施してコンタクトチップ本体2にてかしめた構造としている。
【0022】
また、ガイドブッシュ3の内壁面3aの径を、コンタクトチップ本体2の中心孔4の径とが同じであることが望ましく、これによって、コンタクトチップ本体2の中心孔4部分が摩耗してかすが出ること、およびワイヤ5表面がガイドブッシュ3の内壁3aにて局所的にこすれてワイヤかすが出ることを防止することができる。
【0023】
【実施例】
(実施例)
平均粒径2μmのSi3N4粉末に焼結助剤としてY2O3粉末とMgO粉末を添加、混合し、所定形状に成形、焼成してSi3N4焼結体からなるガイドブッシュの基体を作製した。得られた基体の表面にPVD法を用いてTiAlNを3μm−TiNを1μmからなる硬質被覆膜をコーティングしガイドブッシュを得た。なお、テスターを用いてガイドブッシュの表面(先端と後端)に端子を押し当てて抵抗値を測定したところ0.3Ωであった。また、ガイドブッシュの寸法は外周長さ3mm、内壁面の長さ1.5mm、テーパ角30°とした。
【0024】
得られたガイドブッシュを銅製のコンタクトチップ本体の先端に図1のように取り付けたコンタクトチップの中心孔に溶接用のワイヤを貫通させてアーク溶接を行ったところ良好に溶接でき、また、10時間以上使用しても良好に溶接できた。
【0025】
(比較例)
実施例のガイドブッシュの硬質被覆膜を形成せず、基体そのもの(体積固有抵抗値>1011Ω・m)をガイドブッシュとして使ったところ、5時間程度使用した頃にはアークの状態が変化して溶接条件(アーク電流)を変えなければならなくなった。
【0026】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、基体表面に、内壁面の先端と後端に端子を当てて測定した抵抗値が500Ω以下の硬質被覆膜を配設したガイドブッシュを用いることによって、ガイドブッシュそのものをアーク放電の電極として機能させることができる結果、アーク溶接用コンタクトチップ用のガイドブッシュを用いることによって、ガイドブッシュそのものをアーク放電の電極として機能させることができる結果、コンタクトチップ本体の中心孔部分が摩耗した場合でもアーク放電の状態を変化させることなく安定して良好なアーク溶接が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガイドブッシュを含むアーク溶接用コンタクトチップの概略断面図である。
【図2】図1のコンタクトチップのガイドブッシュの模式図である。
【図3】従来のアーク溶接用コンタクトチップの概略断面図である。
【符号の説明】
1 アーク溶接用コンタクトチップ
2 コンタクトチップ本体
3 ガイドブッシュ
3a 内壁面
4 中心孔
5 ワイヤ
7 テーパ面
9 基体
10 硬質被覆膜
12 面取り面
Claims (5)
- コンタクトチップ本体と、該コンタクトチップ本体の先端部に装着されるガイドブッシュとを具備するアーク溶接用コンタクトチップのためのガイドブッシュであって、前記ガイドブッシュが基体の表面に、(M Iz M II1−z )(C x N y )(ただし、M I はTi、V、CrおよびTaの群から選ばれる少なくとも1種、M II はAlおよび/またはSi、0≦x≦1、0≦y≦1、0.2≦z<1)で表される硬質材料からなり、前記ガイドブッシュの内壁面の先端と後端に端子を当てて測定した抵抗値が500Ω以下の硬質被覆膜を形成した部材からなることを特徴とするアーク溶接用コンタクトチップのためのガイドブッシュ。
- 前記硬質被覆膜の熱伝導率が20W/m・K以上であることを特徴とする請求項1記載のアーク溶接用コンタクトチップのためのガイドブッシュ。
- 前記硬質被覆膜を複数層形成したことを特徴とする請求項1または2記載のアーク溶接用コンタクトチップのためのガイドブッシュ。
- 前記ガイドブッシュの熱膨張係数が5×10−6/℃以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載のアーク溶接用コンタクトチップのためのガイドブッシュ。
- コンタクトチップ本体と、該コンタクトチップ本体の先端部に装着された請求項1乃至4のいずれか記載のガイドブッシュと、を具備することを特徴とするアーク溶接用コンタクトチップ。
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