JP4094141B2

JP4094141B2 - 活性金属の溶接に使用する溶接補助装置

Info

Publication number: JP4094141B2
Application number: JP32453898A
Authority: JP
Inventors: 誠篠原; 芳男炭矢
Original assignee: Takada Corp
Current assignee: Takada Corp
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2018-10-28
Also published as: JP2000135562A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不活性ガスの雰囲気内でアーク溶接を行う活性金属の溶接に使用する溶接補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、チタン、ジルコニウム等の活性金属の溶接を行う場合、例えば特開平５−１６１９７４号公報に記載されているように、活性金属管の軸方向に溶接トーチの両側に跨がって半割れのボックスを合わせて活性金属管の全周に配置し、ボックスの内側面及び活性金属管表面側に、溶接の際に不活性ガスをオリフィス管から流出させて、溶接部周辺のシールドガス雰囲気を形成するための焼結金属板を設け、オリフィス管から流出した不活性ガスが乱流とならないようにガス流を整流するようにしたものが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例では、次に述べるような問題があった。
（１）シールドガス雰囲気を形成するための焼結金属板は、ガス流を整流するために多孔質にしてあるが、活性金属管の全周を覆うボックスの内側面及び活性金属管に開口する部分の形状に合わせて製作するため、特別に注文となると共に、焼結金属であるため、焼結金属素材の精製、錬成、焼成など多くの工程が必要であり、製作費用が高く、多くの加工時間がかかっていた。
（２）活性金属管の円周方向の溶接をするとき、ボックスを活性金属管の全周に配置しているので、ボックスの製作費が高くなると共に、ボックスの取付け取外しに多くの時間ががかり、更に不活性ガスを活性金属管の全周にわたって充填するため、多量の不活性ガスを消費していた。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、不活性ガスを整流するための整流部材として耐熱性金属を使用して製作費用を安価にすると共に、不活性ガスの消費量が少なく、作業性のよい活性金属の溶接に使用する溶接補助装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る活性金属の溶接に使用する溶接補助装置は、活性金属のパイプからなる被溶接物を溶接線に沿って覆い、溶接トーチをトーチ固定部材を介して取付ける溶接トーチ固定部が設けられ、下面が前記パイプの外周に沿って円弧状に形成されているシールドカバーと、
前記溶接トーチ固定部の後方の前記シールドカバー内に分散配置され、底部をステンレス鋼からなるメッシュによって支持されたステンレス鋼からなる繊維又はワイヤ片の集合からなる整流部材と、
前記整流部材中に延在して、該整流部材中に不活性ガスを充填し、前記底部のメッシュから該不活性ガスを放出するガス放出管と、
前記シールドカバー及びこれに取付けられた前記溶接トーチを前記溶接線に沿ってガイドするガイド部材とを有する活性金属の溶接に使用する溶接補助装置であって、
前記シールドカバーの後方端部には前記パイプの表面に接触する空気遮断クロスが設けられ、
前記ガイド部材は、前記パイプに巻き付けた状態で、その両端部をワンタッチ着脱可能な留め具によって連結可能となって、前記溶接線を中央に位置するようにして配置される対となるチェーンを有し、該チェーンの側面には複数個長手方向に等間隔で突出し、前記シールドカバーの外側面に設けられたガイド溝に摺動可能に係合する係合ピンを有する。
このような構成により、シールドカバー内には、ステンレス鋼からなる耐熱性金属繊維又は耐熱性金属ワイヤ片の集合からなる整流部材を分散配置しているので、アルゴンガス等の不活性ガスは整流部材の中を通過する途中で整流される。また、シールドカバー内に分散配置された整流部材によって整流された不活性ガスにより溶接ビードからの熱が伝達され易くなり、シールドカバー内が空洞の場合に比べて溶接部全体の冷却効果が大きく、溶接直後の溶接ビードの酸化防止効果を向上させることができる。
また、整流部材の素材は市販のステンレス鋼の材料を用いることができ、材料・工数とも安価にすることがでる。
【０００５】
ここで、前記被溶接物がパイプからなって、前記シールドカバーの下面を前記パイプの外周に沿って円弧状に形成しているので、シールドカバーの下面から余分の不活性ガスが流出するのを防ぎ不活性ガスの消費量を少なくすると共に、外部からの空気の巻き込みを防ぎ、安定したアークを発生させることができる。
また、前記ガイド部材は前記溶接線が中央に位置する対となるチェーンからなって、該チェーンを前記パイプに巻き付けた状態で、その両端部をワンタッチ着脱可能な留め具によって連結可能としているので、ガイド部材をパイプに簡単に取付けることができ、溶接トーチを溶接線に沿ってガイドし、溶接トーチとパイプとの間の間隔を一定に維持して溶接することができ、安定した溶接ビードを得ることができる。
また、手溶接等で手ぶれによる空気の巻き込みを防ぐことができると共に、シールドカバーの両側に設けたガイド部材によってシールドカバーの下面からの空気の巻き込みを遮断する。
また、前記溶接トーチはＴＩＧ溶接用のトーチであって、前記シールドカバーの溶接トーチ固定部に、ワンタッチで着脱自在に取付けるようにしてもよい。
この場合、例えば溶接トーチをウィービングさせるときに、簡単に溶接トーチにウィービング装置を取付け取外しができ、溶接トーチの作業性を高めることができる。
更に、前記シールドカバーの溶接トーチ固定部より前方に不活性ガスの溜まり部を設けてもよい。この場合、溶接直前の溶接部分を不活性ガスで覆うことができるので、溶接直前の溶接部分の酸化を防止することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る活性金属の溶接に使用する溶接補助装置の正断面図、図２は同平断面図である。
【０００７】
図１及び図２に示すように、本発明の実施の形態に係る活性金属の溶接に使用する溶接補助装置においては、チタン又はジルコニウム等の活性金属からなる被溶接物であるパイプ１０を溶接線１１に沿って覆うシールドカバー３０を設けている。シールドカバー３０の一方にはアルゴンガス等の不活性ガスＧを使用するＴＩＧ溶接用の溶接トーチ２０を装着する略円形に切り抜いた溶接トーチ固定部３１を設けている。溶接トーチ固定部３１の近傍に溶接トーチ２０をワンタッチで着脱自在で、取付け位置をネジ機構等により調整可能に取付けるトーチ固定部材２１を設けている。シールドカバー３０の溶接トーチ固定部３１より前方には溶接線１１の両側に沿って形成した壁面を有する不活性ガスＧの溜まり部３２を設けている。シールドカバー３０の下面はパイプ１０の外周に沿って円弧状に形成している。シールドカバー３０の後方端部３３にはパイプ１０の表面に接触するように垂らしたガラステープ等の耐熱繊維からなる空気遮断クロス３４を取付けて、シールドカバー３０下面とパイプ１０との間からの空気の侵入を防いでいる。また、溶接トーチ２０とシールドカバー３０との間には溶接トーチ２０のウイービングや位置の調整のために隙間を開けてあるので、シールドカバー３０の溶接トーチ２０に対面する部分に溶接トーチ２０に接触するように、空気遮断クロス３４Ａを取付けて溶接トーチ２０とシールドカバー３０との間からの空気の侵入を防いでいる。溶接トーチ固定部３１の後方のシールドカバー３０内には、空気や焼結金属よりも熱伝導率の高いステンレス鋼等の耐熱性金属繊維又は耐熱性金属ワイヤ片の集合からなる整流部材５０を分散配置し、整流部材５０が溶接トーチ２０の側面に対面する前側部５１及び底部５２を多孔質又は網状耐熱性金属からなるメッシュ４０によって覆い、整流部材５０を支持している。
【０００８】
整流部材５０中にはシールドカバー３０内に開口させたガス供給管６１から溶接線１１の伸びる方向に沿って延在させたガス放出管６０を設けている。ガス放出管６０には複数個の放出口６２を設け、放出口６２から不活性ガスＧを放出して、整流部材５０中に不活性ガスＧを充填し、メッシュ４０から不活性ガスＧを溶接トーチ２０及びパイプ１０の表面に向かって均一な流れで放出するようにしている。シールドカバー３０の外側面には溶接線１１の伸びる方向に沿ってガイド溝３５を設け、シールドカバー３０の両側にはガイド溝３５に係合し、シールドカバー３０及びこれに取付けられた溶接トーチ２０を溶接線１１に沿ってガイドするガイド部材７０を設けている。ガイド部材７０は溶接線１１が中央に位置する対となるチェーン７１と、チェーン７１の側面に複数個、長手方向に等間隔で突出し、ガイド溝３５に摺動可能に係合する係合ピン７２とを有しており、チェーン７１はリンクチェーン又はローラーチェーン等の一平面上で自由に屈曲でき、側面方向に屈曲しないチェーン材を用いている。また、チェーン７１はパイプ１０に巻き付けた状態で、その両端部をトッグル機構によってワンタッチ着脱可能な留め具７３によって連結可能にしている。
【０００９】
次に、溶接トーチ２０をパイプ１０の溶接線１１に沿って移動させ、溶接する動作について説明する。
（１）パイプ１０の溶接線１１を洗浄してＴＩＧ溶接が可能な状態にした後、溶接線１１に溶接トーチ２０の先端が合うようにシールドカバー３０を配置する。
（２）シールドカバー３０の両側にガイド部材７０を配置し、係合ピン７２をガイド溝３５に係合させ、チェーン７１をパイプ１０に巻付け、留め具７３によって両端を連結する。
（３）不活性ガスＧをガス放出管６０から放出して、整流部材５０中に不活性ガスＧを充填し、前側部５１及び底部５２のメッシュ４０から不活性ガスＧをパイプ１０の表面及び溶接トーチ２０に向かって均一に流すと共に、パイプ１０の内部にバックシールドのためのガス放出管（図示しない）から不活性ガスＧを供給する。
（４）溶加材１２を溜まり部３２の上方から溶接線１１付近に近づけ、パイプ１０に対して相対的にシールドカバー３０をガイド部材７０に沿って移動させながら、溶接トーチ２０からアークを発生させて溶加材１２を溶融させ、溶接線１１に沿って溶接ビードを形成する。１回の溶接の溶接ビードの長さは３０ｍｍ程度が望ましい。
（５）溶接ビード上を整流部材５０から流れた不活性ガスＧによって冷却し、溶接ビードが常温に近づいた状態で、次の溶接ビードの形成作業を続ける。
【００１０】
このような構成により、シールドカバー３０内には、ステンレス鋼等からなる耐熱性金属繊維又は耐熱性金属ワイヤ片の集合からなる整流部材５０を分散配置しているので、溶接ビードから伝達された熱は整流部材５０を介してシールドカバー３０から放散し易くなり、シールドカバー３０内が空洞の場合に比べて冷却効果が大きくなる。
また、被溶接物がパイプ１０からなって、シールドカバー３０の下面がパイプ１０の外周に沿って円弧状に形成されているので、シールドカバー３０の下面から余分の不活性ガスＧが流出するのを防ぐと共に、外部からの空気の巻き込みを防ぐことができる。
また、ガイド部材７０は溶接線１１が中央に位置する対となるチェーン７１からなって、チェーン７１をパイプ１０に巻き付けた状態で、その両端部をワンタッチ着脱可能な留め具７３によって連結しているので、ガイド部材７０をパイプ１０に簡単に取付けることができると共に、溶接トーチ２０を溶接線１１に沿ってガイドし、溶接トーチ２０とパイプ１０との間の間隔を一定に維持して、安定したアークによって溶接することができる。また、ガイド部材７０によってシールドカバー３０の下面からの空気の巻き込みを遮断することもできる。
また、溶接トーチ２０は、シールドカバー３０の溶接トーチ固定部３１にトーチ固定部材２１を介して、ワンタッチで着脱自在に取付けるようにしているので、例えば溶接トーチ２０をウィービングさせるときに、簡単に溶接トーチ２０に図示しないウィービング装置を取付け取外しでき、溶接トーチ２０の作業性を高めることができる。
更に、シールドカバー３０のトーチ固定部３１より前方に不活性ガスＧの溜まり部３２を設けているので、溶接直前の溶接部分をシールドカバー３０の前側部５１及び溶接トーチ２０から流出する不活性ガスＧによって覆うことができ、溶接直前の溶接部分の酸化を防止することができる。
なお上記実施の形態の説明では、ＴＩＧ溶接について説明したが、ＭＩＧ溶接にも適用できる。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１〜３記載の活性金属の溶接に使用する溶接補助装置においては、活性金属からなる被溶接物を溶接線に沿って覆い、一方には溶接トーチ固定部が設けられたシールドカバーと、前記溶接トーチ固定部の後方の前記シールドカバー内に分散配置され、底部を耐熱性金属からなるメッシュによって支持された耐熱性金属繊維又は耐熱性金属ワイヤ片の集合からなる整流部材と、前記整流部材中に延在して、該整流部材中に不活性ガスを充填し、前記底部のメッシュから該不活性ガスを放出するガス放出管と、前記シールドカバー及びこれに取付けられた溶接トーチを前記溶接線に沿ってガイドするガイド部材とを備えている。
従って、シールドカバー内には、空気や焼結金属よりも熱伝導率の高いステンレス鋼からなる耐熱性金属繊維又は耐熱性金属ワイヤ片の集合からなる整流部材を分散配置しているので、溶接ビードから伝達された熱は整流部材を介してシールドカバーから放散し易く、シールドカバー内が空洞の場合に比べて冷却効果が大きくなり、溶接直後の溶接ビードの酸化防止効果を高めることができる。
また、整流部材の素材は市販のステンレス鋼の材料を用いることができ、材料・工数とも安価にすることがでる。
そして、前記被溶接物がパイプからなって、前記シールドカバーの下面が前記パイプの外周に沿って円弧状に形成されているので、シールドカバーの下面から余分の不活性ガスが流出するのを防ぎ不活性ガスの消費量を少なくすると共に、外部からの空気の巻き込みを防ぎ、安定したアークを発生させることができる。
【００１２】
また、前記ガイド部材は前記溶接線が中央に位置する対となるチェーンからなって、該チェーンを前記パイプに巻き付けた状態で、その両端部をワンタッチ着脱可能な留め具によって連結可能としているので、ガイド部材をパイプに簡単に取付けることができ、溶接トーチを溶接線に沿ってガイドし、溶接トーチとパイプとの間の間隔を一定に維持して溶接することができる。また、ガイド部材によってシールドカバーの下面からの空気の巻き込みを遮断し、安定したアークを発生させることもできる。
請求項２記載の活性金属の溶接に使用する溶接補助装置においては、前記溶接トーチはＴＩＧ溶接用のトーチであって、前記シールドカバーの溶接トーチ固定部に、ワンタッチで着脱自在に取付けるようにしているので、例えば溶接トーチをウィービングさせるときに、簡単に溶接トーチにウィービング装置を取付け取外しができ、溶接トーチの作業性を高めることができる。
請求項３記載の活性金属の溶接に使用する溶接補助装置においては、前記シールドカバーの溶接トーチ固定部より前方に不活性ガスの溜まり部を設けているので、溶接直前の溶接部分を不活性ガスで覆うことができ、溶接直前の溶接部分の酸化を防止して高い品質の溶接ビードを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る活性金属の溶接に使用する溶接補助装置の正断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る活性金属の溶接に使用する溶接補助装置の平断面図である。
【符号の説明】
１０パイプ１１溶接線
１２溶加材２０溶接トーチ
２１トーチ固定部材３０シールドカバー
３１溶接トーチ固定部３２溜まり部
３３後方端部３４空気遮断クロス
３４Ａ空気遮断クロス３５ガイド溝
４０メッシュ５０整流部材
５１前側部５２底部
６０ガス放出管６１ガス供給管
６２放出口７０ガイド部材
７１チェーン７２係合ピン
７３留め具Ｇ不活性ガス

Claims

活性金属のパイプからなる被溶接物を溶接線に沿って覆い、溶接トーチをトーチ固定部材を介して取付ける溶接トーチ固定部が設けられ、下面が前記パイプの外周に沿って円弧状に形成されているシールドカバーと、
前記溶接トーチ固定部の後方の前記シールドカバー内に分散配置され、底部をステンレス鋼からなるメッシュによって支持されたステンレス鋼からなる繊維又はワイヤ片の集合からなる整流部材と、
前記整流部材中に延在して、該整流部材中に不活性ガスを充填し、前記底部のメッシュから該不活性ガスを放出するガス放出管と、
前記シールドカバー及びこれに取付けられた前記溶接トーチを前記溶接線に沿ってガイドするガイド部材とを有する活性金属の溶接に使用する溶接補助装置であって、
前記シールドカバーの後方端部には前記パイプの表面に接触する空気遮断クロスが設けられ、
前記ガイド部材は、前記パイプに巻き付けた状態で、その両端部をワンタッチ着脱可能な留め具によって連結可能となって、前記溶接線を中央に位置するようにして配置される対となるチェーンを有し、該チェーンの側面には複数個長手方向に等間隔で突出し、前記シールドカバーの外側面に設けられたガイド溝に摺動可能に係合する係合ピンを有することを特徴とする活性金属の溶接に使用する溶接補助装置。
請求項１記載の活性金属の溶接に使用する溶接補助装置において、前記溶接トーチはＴＩＧ溶接用のトーチであって、前記シールドカバーの溶接トーチ固定部に、ワンタッチで着脱自在に取付けられていることを特徴とする活性金属の溶接に使用する溶接補助装置。
請求項１及び２のいずれか１項に記載の活性金属の溶接に使用する溶接補助装置において、前記シールドカバーの溶接トーチ固定部より前方に不活性ガスの溜まり部を設けたことを特徴とする活性金属の溶接に使用する溶接補助装置。