JP4327153B2

JP4327153B2 - Arc constriction shield nozzle

Info

Publication number: JP4327153B2
Application number: JP2005337936A
Authority: JP
Inventors: 彰久村田
Original assignee: 彰久村田
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2025-11-24
Also published as: JP2007144427A

Description

本発明は、主に厚みが０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度のステンレス鋼板や電磁鋼板等の極薄金属板の端部同士を突合せ溶接するＧＴＡ溶接法（ＴＩＧ溶接法）に用いるＧＴＡ溶接用トーチ（ＴＩＧ溶接用トーチ）に使用されるものであり、ＧＴＡ溶接用トーチの先端部に取り付けられてアークのエネルギー密度を高められると共に、アルゴンガス等のシールドガスによる溶接部のシールド効果の向上を図れるようにしたアーク狭窄シールドノズルに関するものである。 The present invention is a torch for GTA welding mainly used in a GTA welding method (TIG welding method) in which ends of ultra-thin metal plates such as stainless steel plates and electromagnetic steel plates having a thickness of about 0.05 mm to 0.2 mm are butt-welded. It is used for (TIG welding torch) and can be attached to the tip of a GTA welding torch to increase the energy density of the arc and to improve the shielding effect of the welding portion by a shielding gas such as argon gas. The present invention relates to the arc constriction shield nozzle.

従来、厚みの薄い金属板を突合せ溶接する溶接法としては、例えば特開平１１−３４７７９２号公報、特開２００１−４７２８１号公報及び特開２００２−３３６９６４号公報等に開示されたＴＩＧ溶接用トーチを用いるＴＩＧ溶接法や、特開平３−４２１８５号公報及び特開２００５−１１１５３９号公報等に開示されたプラズマ溶接用トーチを用いるプラズマ溶接法が一般的に知られている。 Conventionally, as a welding method for butt welding a thin metal plate, for example, a TIG welding torch disclosed in JP-A-11-347792, JP-A-2001-47281, JP-A-2002-336964, and the like is used. A TIG welding method to be used and a plasma welding method using a plasma welding torch disclosed in JP-A-3-42185 and JP-A-2005-111539 are generally known.

図８はＴＩＧ溶接法に用いる従来のＴＩＧ溶接用トーチの一例を示し、当該ＴＩＧ溶接用トーチは、絶縁材製のトーチボディ（図示省略）内にタングステン電極棒２０を保持固定する銅製のコレット２１を着脱自在に挿着すると共に、トーチボディの先端にアルゴンガス等のシールドガスＧを放出するセラミック製のシールドノズル２２を取り付けた構造になっており、タングステン電極棒２０がその先端をシールドノズル２２から数ｍｍ突出させた状態でコレット２１に保持固定されている。 FIG. 8 shows an example of a conventional TIG welding torch used in the TIG welding method. The TIG welding torch is a copper collet 21 that holds and fixes a tungsten electrode rod 20 in an insulating torch body (not shown). And a ceramic shield nozzle 22 for releasing a shield gas G such as argon gas is attached to the tip of the torch body, and the tungsten electrode rod 20 is attached to the shield nozzle 22 at the tip. It is held and fixed to the collet 21 in a state where it protrudes several millimeters.

而して、前記ＴＩＧ溶接用トーチを用いたＴＩＧ溶接法は、金属板Ｍの端部同士を銅製のバックバー２３上で突き合わせ、所定の間隔をもって対向せしめた左右の銅製のクランプ２４によって前記金属板Ｍの突合せ部の近傍部分を上方よりバックバー２３上に押圧固定した後、シールドノズル２２からアルゴンガス等のシールドガスＧを金属板Ｍの突合せ部へ向って流し、シールドガスＧの雰囲気中でタングステン電極棒２０と金属板Ｍとの間にアークＡを発生させ、そのアークＡの熱で金属板Ｍの突合せ部を溶融させて接合するようにした溶接法である。 Thus, in the TIG welding method using the TIG welding torch, the ends of the metal plates M are abutted on the copper back bar 23, and the metal is clamped by the left and right copper clamps 24 facing each other at a predetermined interval. After a portion near the butt portion of the plate M is pressed and fixed on the back bar 23 from above, a shield gas G such as argon gas is flowed from the shield nozzle 22 toward the butt portion of the metal plate M, and the atmosphere of the shield gas G is reached. In this welding method, an arc A is generated between the tungsten electrode rod 20 and the metal plate M, and the butt portion of the metal plate M is melted and joined by the heat of the arc A.

又、図９はプラズマ溶接法に用いる従来のプラズマ溶接用トーチの一例を示し、当該プラズマ溶接用トーチは、タングステン電極棒２０の先端部の外側に水冷式の銅製のインサートチップノズル２５を配設すると共に、インサートチップノズル２５の外側にシールドノズル２６を配設した二重ノズル構造になっており、インサートチップノズル２５内がアルゴンガス等のプラズマ用ガスＧａ（動作ガス）を流通させるプラズマ用ガス通路２７になっていると共に、インサートチップノズル２５とシールドノズル２６との間がアルゴンガス等のシールドガスＧを流通させるシールドガス通路２８となっている。 FIG. 9 shows an example of a conventional plasma welding torch used in the plasma welding method. The plasma welding torch has a water-cooled copper insert tip nozzle 25 disposed outside the tip of the tungsten electrode rod 20. In addition, it has a double nozzle structure in which a shield nozzle 26 is disposed outside the insert tip nozzle 25, and a plasma gas in which a plasma gas Ga (operating gas) such as argon gas is circulated in the insert tip nozzle 25. In addition to the passage 27, a shield gas passage 28 through which a shield gas G such as argon gas is circulated between the insert tip nozzle 25 and the shield nozzle 26.

而して、前記プラズマ溶接用トーチを用いたプラズマ溶接法は、金属板Ｍの端部同士を銅製のバックバー２３上で突き合わせ、所定の間隔をもって対向せしめた左右の銅製のクランプ２４によって前記金属板Ｍの突合せ部の近傍部分を上方よりバックバー２３上に押圧固定した後、タングステン電極棒２０と金属板Ｍ（又はインサートチップノズル２５）との間にアークを飛ばし、このアークの中にアルゴンガス等のプラズマ用ガスＧａを流してプラズマアークＡ′を発生させ、このプラズマアークＡ′を水冷式のインサートチップノズル２５のノズル孔２５ａで絞ることによりサーマルピンチ効果を与えてエネルギー密度を高めたプラズマアークＡ′として金属板Ｍに到達させ、エネルギー密度の高いプラズマアークＡ′の熱で金属板Ｍの突合せ部を溶融させて接合すると共に、インサートチップノズル２５とシールドノズル２６との間に形成したシールドガス通路２８から溶接部（溶融池）へアルゴンガス等のシールドガスＧを流して溶接部を大気からシールドするようにした溶接法である。 Thus, in the plasma welding method using the plasma welding torch, the ends of the metal plate M are butted on the copper back bar 23 and the left and right copper clamps 24 face each other at a predetermined interval. After a portion near the butting portion of the plate M is pressed and fixed on the back bar 23 from above, an arc is blown between the tungsten electrode rod 20 and the metal plate M (or the insert tip nozzle 25), and argon is inserted into the arc. A plasma arc A ′ is generated by flowing a plasma gas Ga such as a gas, and the plasma arc A ′ is squeezed by the nozzle hole 25a of the water-cooled insert tip nozzle 25 to give a thermal pinch effect to increase the energy density. It reaches the metal plate M as a plasma arc A ′, and the heat of the plasma arc A ′ having a high energy density causes the metal plate M to The welded portion is melted and joined, and a shield gas G such as argon gas is allowed to flow from the shield gas passage 28 formed between the insert tip nozzle 25 and the shield nozzle 26 to the welded portion (molten pool) to bring the welded portion into the atmosphere. It is a welding method that shields from.

ところで、厚みが０．２ｍｍ以下の極薄金属板の端部同士を突合せ溶接する際には、極薄金属板の突合せ部の近傍部分をバックバー２３上へ押圧固定する左右のクランプ２４の幅を０．５ｍｍ〜１．０ｍｍと極力狭くし、溶接時にアークＡの熱で生じる熱歪を最小限に食い止める必要がある。
又、溶接時に発生するアークＡのエネルギー密度を高めて安定したアークＡを形成し、且つ溶融池の酸化を防止するためにアルゴンガス等のシールドガスＧによるシールド効果を高める必要がある。 By the way, when the ends of the ultrathin metal plates having a thickness of 0.2 mm or less are butt welded, the width of the left and right clamps 24 that press and fix the vicinity of the butt portion of the ultrathin metal plate onto the back bar 23 Must be as narrow as possible to 0.5 mm to 1.0 mm to minimize thermal strain caused by the heat of arc A during welding.
Further, in order to increase the energy density of the arc A generated during welding to form a stable arc A and to prevent oxidation of the molten pool, it is necessary to enhance the shielding effect by the shielding gas G such as argon gas.

上述したＴＩＧ溶接法に於いては、極薄金属板の端部同士を突合せ溶接する際に左右のクランプ２４の幅を狭くしてもタングステン電極棒２０が細いため、アークＡ長が０．３ｍｍ〜０．５ｍｍになるようにタングステン電極棒２０の先端を極薄金属板に接近させることができる。
しかし、ＴＩＧ溶接法に用いるＴＩＧ溶接用トーチでは、図８に示すように比較的内径の大きいシールドノズル２２の先端からアルゴンガス等のシールドガスＧを拡散放出するだけであるため、アークＡ周辺のシールドガスＧの濃度が低下し、エネルギー密度の高いアークＡが得られず、不安定なアークＡになると云う問題があった。特に、表面にセラミック被膜や絶縁被膜等を形成した電磁鋼板を突合せ溶接する際には、セラミック被膜や絶縁被膜等によってアークＡがより不安定になり、突合せ溶接を安定して行えないと云う問題があった。
又、ＴＩＧ溶接用トーチでは、シールドノズル２２の先端からアルゴンガス等のシールドガスＧを拡散放出するだけであるため、シールドガスＧにより溶融池への空気の進入を完全に遮断し難く、溶接の仕上がり状態が悪化する等の問題を生じることがあった。 In the TIG welding method described above, the arc electrode length is 0.3 mm because the tungsten electrode rod 20 is thin even if the widths of the left and right clamps 24 are narrowed when the ends of the ultrathin metal plates are butt welded. The tip of the tungsten electrode rod 20 can be brought close to the ultrathin metal plate so as to be ˜0.5 mm.
However, in the TIG welding torch used in the TIG welding method, the shield gas G such as argon gas is only diffused and released from the tip of the shield nozzle 22 having a relatively large inner diameter as shown in FIG. There is a problem that the concentration of the shielding gas G is lowered, and the arc A having a high energy density cannot be obtained, resulting in an unstable arc A. In particular, when butt welding a magnetic steel sheet having a ceramic coating or insulating coating formed on the surface, the arc A becomes more unstable due to the ceramic coating or insulating coating, and the butt welding cannot be performed stably. was there.
In addition, since the TIG welding torch only diffuses and discharges the shielding gas G such as argon gas from the tip of the shielding nozzle 22, it is difficult to completely block the entry of air into the molten pool by the shielding gas G. In some cases, the finished state deteriorates.

一方、プラズマ溶接法に於いては、図９に示すように水冷式のインサートチップノズル２５のノズル孔２５ａからプラズマガスが噴出するので、サーマルピンチ効果によりプラズマアークＡ′が絞られ、ＴＩＧ溶接よりもエネルギー密度の高いプラズマアークＡ′が得られる。
しかし、プラズマ溶接法に用いるプラズマ溶接用トーチでは、極薄金属板の端部同士を突合せ溶接する際にインサートチップノズル２５とシールドノズル２６との間に形成したシールドガス通路２８が溶融池から離れるため、アルゴンガス等のシールドガスＧによる溶融池のシールド効果が低下し、溶融池への空気の進入を遮断し難くなり、ピンホールやブローホール等の溶接欠陥を生じ易いと云う問題があった。
特開平１１−３４７７９２号公報特開２００１−４７２８１号公報特開２００２−３３６９６４号公報特開平３−４２１８５号公報特開２００５−１１１５３９号公報 On the other hand, in the plasma welding method, as shown in FIG. 9, since plasma gas is ejected from the nozzle hole 25a of the water-cooled insert tip nozzle 25, the plasma arc A 'is narrowed down by the thermal pinch effect. As a result, a plasma arc A ′ having a high energy density can be obtained.
However, in the plasma welding torch used for the plasma welding method, the shield gas passage 28 formed between the insert tip nozzle 25 and the shield nozzle 26 is separated from the molten pool when the ends of the ultrathin metal plates are butt welded. Therefore, the shielding effect of the molten pool by the shielding gas G such as argon gas is lowered, it becomes difficult to block the ingress of air into the molten pool, and there is a problem that welding defects such as pinholes and blowholes are likely to occur. .
Japanese Patent Laid-Open No. 11-347792 JP 2001-47281 A JP 2002-336964 A Japanese Patent Laid-Open No. 3-42185 JP 2005-111539 A

本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、アークのエネルギー密度を高められると共に、アルゴンガス等のシールドガスによる溶接部のシールド効果の向上を図れるようにしたアーク狭窄シールドノズルを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to increase the energy density of the arc and to improve the shielding effect of the welded portion by a shielding gas such as argon gas. An arc constriction shield nozzle is provided.

上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、対向せしめたクランプによりバックバー上に押圧固定された極薄金属板の突合せ部へ向って筒状のシールドノズルからシールドガスを流し、シールドガスの雰囲気中でシールドノズルの中心位置に配設したタングステン電極棒と極薄金属板との間にアークを発生させ、そのアークの熱で極薄金属板の突合せ部を溶融させて接合するようにしたＧＴＡ溶接のＧＴＡ溶接用トーチに取り付けられるアーク狭窄シールドノズルであって、前記アーク狭窄シールドノズルは、シールドノズルの先端部に同心状に取り付けられ、シールドノズルよりも小径に形成されて発生したアークの周囲にシールドガスを集中的に流す先窄まり状の筒状のアーク狭窄ノズルと、アーク狭窄ノズルに取り付けられ、溶接直後の溶接ビード部分にアフターシールドガスを流して余熱のある溶接ビード部分をシールドするアフターシールドノズルとから構成したことに特徴がある。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 of the present invention provides a shield gas from a cylindrical shield nozzle toward a butt portion of an ultra-thin metal plate pressed and fixed on a back bar by clamps opposed to each other. The arc is generated between the tungsten electrode rod placed at the center position of the shield nozzle and the ultrathin metal plate in the atmosphere of the shield gas, and the butt of the ultrathin metal plate is melted by the heat of the arc. An arc constriction shield nozzle attached to a GTA welding torch for GTA welding to be joined, wherein the arc constriction shield nozzle is concentrically attached to the tip of the shield nozzle and is formed with a smaller diameter than the shield nozzle. A constricted cylindrical arc constriction nozzle that circulates shielding gas around the generated arc and attached to the arc constriction nozzle. It is characterized by being configured from a after-shield nozzle to shield the weld bead portion to the weld bead portion by flowing after shielding gas with residual heat immediately after welding.

本発明の請求項２の発明は、ＧＴＡ溶接用トーチのシールドノズルの先端部にアーク狭窄ノズルを着脱自在に取り付けると共に、当該アーク狭窄ノズルにアフターシールドノズルを着脱自在に取り付けたことに特徴がある。 The invention of claim 2 of the present invention is characterized in that the arc constricting nozzle is detachably attached to the tip of the shield nozzle of the GTA welding torch and the aftershield nozzle is detachably attached to the arc constricting nozzle. .

本発明の請求項３の発明は、アフターシールドノズルが、極薄金属板の溶接直後の溶接ビード部分にアフターシールドガスを流す下面が開放された細長いボックス部を備えており、ボックス部の内部に極薄金属板の溶接ビード部分に吹き付けられるアフターシールドガスを均質拡散させて層流化する金属製フィルターを装着したことに特徴がある。 According to a third aspect of the present invention, the aftershield nozzle includes an elongated box portion having an open bottom surface for allowing aftershield gas to flow in a weld bead portion immediately after welding of an ultrathin metal plate, and the inside of the box portion. It is characterized in that it is equipped with a metal filter that uniformly diffuses the aftershield gas sprayed onto the weld bead portion of the ultrathin metal plate to make it laminar flow.

本発明の請求項１のアーク狭窄シールドノズルは、ＧＴＡ溶接用トーチのシールドノズルの先端部に同心状に取り付けられ、シールドノズルよりも小径に形成された先窄まり状の筒状のアーク狭窄ノズルと、アーク狭窄ノズルに取り付けられ、アフターシールドガスを流すアフターシールドノズルとから成り、先窄まり状のアーク狭窄ノズルの先端からアークの周囲へシールドガスを集中的に流すと共に、アフターシールドノズルから溶接直後の溶接ビード部分にアフターシールドガスを流して余熱のある溶接ビード部分をシールドするようにしている。その結果、本発明の請求項１のアーク狭窄シールドノズルは、次のような優れた効果を奏することができる。
（１）即ち、本発明の請求項１のアーク狭窄シールドノズルは、先窄まり状のアーク狭窄ノズルの先端からアークの周囲にシールドガスを集中的に流すようにしているため、アーク周辺のシールドガスの濃度が高められ、発生したアークがシールドガスによるサーマルピンチ効果により絞られてエネルギー密度の高い安定したアークとなると共に、溶融池周辺のシールド効果も高められて溶融池への空気の進入を確実に遮断することができる。その結果、板厚が０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの極薄金属板の突合せ溶接を安定して行える。特に、表面にセラミック被膜や絶縁被膜等が形成された電磁鋼板を突合せ溶接する場合であっても、エネルギー密度の高い安定したアークによってセラミック被膜や絶縁被膜等を焼き切ることができるため、電磁鋼板の突合せ溶接を安定して行うことができる。
（２）本発明の請求項１のアーク狭窄シールドノズルは、先窄まり状のアーク狭窄ノズルによりアークのエネルギー密度を高められるため、ビード幅が狭くて深い溶け込みの高品質の安定した溶接を行える。
（３）本発明の請求項１のアーク狭窄シールドノズルは、エネルギー密度の高い安定したアークが得られるため、従来のＴＩＧ溶接の溶接速度（６００ｍｍ／ｍｉｎ〜１２００ｍｍ／ｍｉｎ）に比較して溶接速度を速くすることができ、溶接速度が２０００ｍｍ／ｍｉｎ〜６０００ｍｍ／ｍｉｎの高速溶接を行える。
（４）本発明の請求項１のアーク狭窄シールドノズルは、タングステン電極棒の周囲のシールドガス（アルゴンガス等の不活性ガス）の濃度が高くなるため、タングステン電極棒の寿命が従来のＴＩＧ溶接の場合に比較して５倍以上長くなり、タングステン電極棒の長命化を図れる。
（５）本発明の請求項１のアーク狭窄シールドノズルは、先窄まり状のアーク狭窄ノズルによりシールドガスを絞って放出しているため、シールドガスの使用量が従来のＴＩＧ溶接に使用するシールドガスの使用量の１／２〜１／５以下で良く、シールドガスの使用量が少なくなってコスト低減を図れる。
（６）本発明の請求項１のアーク狭窄シールドノズルは、ビード幅が狭い突合せ溶接を行えるため、極薄金属板の熱の影響を受ける部分も狭くなり、溶接部の強度の向上を図れる。
（７）本発明の請求項１のアーク狭窄シールドノズルは、アーク狭窄ノズルに取り付けたアフターシールドノズルから溶接直後の溶接ビード部分にアフターシールドガスを流して余熱のある溶接ビード部分をシールドするようにしているため、溶接部の酸化を防止することができる。 The arc constriction shield nozzle according to claim 1 of the present invention is concentrically attached to the tip of the shield nozzle of the GTA welding torch, and is a conical cylindrical arc constriction nozzle having a smaller diameter than the shield nozzle. And an after-shield nozzle that is attached to the arc constriction nozzle and flows after-shield gas. Concentrated flow of shield gas from the tip of the constricted arc constriction nozzle to the periphery of the arc and welding from the after-shield nozzle After welding gas is allowed to flow immediately after the weld bead portion, the weld bead portion with residual heat is shielded. As a result, the arc constriction shield nozzle according to claim 1 of the present invention can exhibit the following excellent effects.
(1) That is, since the arc constriction shield nozzle according to claim 1 of the present invention is configured to cause a shield gas to flow intensively around the arc from the tip of the tapered arc constriction nozzle, the shield around the arc. The gas concentration is increased, and the generated arc is throttled by the thermal pinch effect of the shielding gas to become a stable arc with high energy density, and the shielding effect around the molten pool is also enhanced, so that air enters the molten pool. It can be reliably shut off. As a result, butt welding of an ultrathin metal plate having a plate thickness of 0.05 mm to 0.2 mm can be stably performed. In particular, even when a magnetic steel sheet having a ceramic film or insulating film formed on its surface is butt-welded, the ceramic film or insulating film can be burned out by a stable arc with high energy density. Butt welding can be performed stably.
(2) Since the arc confinement shield nozzle according to the first aspect of the present invention can increase the energy density of the arc by the constricted arc constriction nozzle, high quality and stable welding with a narrow bead width and deep penetration can be performed. .
(3) Since the arc narrowing shield nozzle according to claim 1 of the present invention can obtain a stable arc with high energy density, the welding speed is higher than the welding speed of conventional TIG welding (600 mm / min to 1200 mm / min). And high speed welding with a welding speed of 2000 mm / min to 6000 mm / min can be performed.
(4) In the arc confinement shield nozzle according to claim 1 of the present invention, the concentration of the shielding gas (inert gas such as argon gas) around the tungsten electrode rod becomes high, so that the life of the tungsten electrode rod is conventional TIG welding. Compared with the case of the above, it becomes longer by 5 times or more, and the life of the tungsten electrode rod can be extended.
(5) Since the arc constriction shield nozzle according to claim 1 of the present invention discharges the shielding gas by the constricted arc constriction nozzle, the shield gas is used in the conventional TIG welding. The amount of gas used may be 1/2 to 1/5 or less, and the amount of shielding gas used can be reduced to reduce the cost.
(6) Since the arc constriction shield nozzle according to claim 1 of the present invention can perform butt welding with a narrow bead width, the portion affected by the heat of the ultrathin metal plate is also narrowed, and the strength of the welded portion can be improved.
(7) The arc constriction shield nozzle according to claim 1 of the present invention is configured to shield the weld bead portion having residual heat by flowing an after shield gas from the after shield nozzle attached to the arc constriction nozzle to the weld bead portion immediately after welding. Therefore, oxidation of the welded portion can be prevented.

本発明の請求項２及び請求項３のアーク狭窄シールドノズルは、上記効果に加えて更に次のような効果を奏することができる。
即ち、本発明の請求項２のアーク狭窄シールドノズルは、ＧＴＡ溶接用トーチのシールドノズルの先端部にアーク狭窄ノズルを着脱自在に取り付けると共に、当該アーク狭窄ノズルにアフターシールドノズルを着脱自在に取り付ける構成としているため、既存のＴＩＧ溶接用トーチにもアーク狭窄シールドノズルを取り付けることができ、既存のＴＩＧ溶接用トーチであっても、高速で高品質の突合せ溶接を行える。
又、本発明の請求項２のアーク狭窄シールドノズルは、アーク狭窄ノズルとアフターシールドノズルの二つの部品から成り、アーク狭窄ノズルとアフターシールドノズルを着脱自在としているため、例えば、アーク狭窄ノズルのみが焼損した場合、アーク狭窄ノズルのみを新しいアーク狭窄ノズルに交換するだけで良い。その結果、一部分が焼損した場合でも、全体を交換する必要がなく、全体を交換する場合に比較してコスト低減を図れる。 In addition to the above effects, the arc confinement shield nozzles according to the second and third aspects of the present invention can further exhibit the following effects.
That is, the arc constriction shield nozzle according to claim 2 of the present invention is configured such that the arc constriction nozzle is detachably attached to the tip of the shield nozzle of the GTA welding torch and the aftershield nozzle is detachably attached to the arc constriction nozzle. Therefore, an arc constriction shield nozzle can be attached to an existing TIG welding torch, and even an existing TIG welding torch can perform high-quality butt welding at high speed.
The arc constriction shield nozzle according to claim 2 of the present invention is composed of two parts, an arc constriction nozzle and an after shield nozzle, and the arc constriction nozzle and the after shield nozzle are detachable. When burned out, only the arc constriction nozzle needs to be replaced with a new arc constriction nozzle. As a result, even if a part is burned out, it is not necessary to replace the whole, and the cost can be reduced as compared with the case where the whole is replaced.

本発明の請求項３のアーク狭窄シールドノズルは、アフターシールドノズルが極薄金属板の溶接ビード部分にシールドガスを流す下面が開放された細長いボックス部を備え、当該ボックス部の内部に極薄金属板の溶接ビード部分に吹き付けられるアフターシールドガスを均質拡散させて層流化する金属製フィルターを装着する構成としているため、溶接ビード部分をより確実且つ良好にシールドすることができる。
又、本発明の請求項３のアーク狭窄シールドノズルは、長さの異なるアフターシールドノズルを複数個用意しておけば、溶接速度が変化した場合には、溶接速度に応じた長さのアフターシールドノズルと交換することによって、溶接ビード部分のシールドを確実且つ良好に行える。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an arc confinement shield nozzle comprising an elongated box portion having an open lower surface through which a shielding gas flows to a weld bead portion of an ultrathin metal plate, and the ultrathin metal inside the box portion. Since the metal filter for laminarizing the aftershield gas sprayed on the weld bead portion of the plate is uniformly diffused, the weld bead portion can be shielded more reliably and satisfactorily.
In the arc constriction shield nozzle according to claim 3 of the present invention, if a plurality of after-shield nozzles having different lengths are prepared, when the welding speed changes, the after-shield having a length corresponding to the welding speed. By replacing with a nozzle, the welding bead can be shielded reliably and satisfactorily.

図１及び図２は本発明の実施の形態に係るアーク狭窄シールドノズル１を取り付けたＧＴＡ溶接用トーチＴを示し、当該ＧＴＡ溶接用トーチＴは、主にステンレス鋼板や電磁鋼板等の極薄金属板Ｗの端部同士を突合せ溶接するＧＴＡ溶接法（ガスタングステンアーク溶接法：非消耗性のタングステン電極棒５と母材の間にアークＡを発生させ、アルゴンガス等の不活性ガスにより溶融金属を空気から遮断し、母材を溶融接合するアーク溶接法）に用いるものであり、角筒状に形成された絶縁材製のトーチボディ４と、トーチボディ４の内方へ上方側から着脱自在にねじ込み挿着され、タングステン電極棒５を着脱自在に保持する上下動自在な銅製の電極コレット（図示省略）と、電極コレットの上端部に取り付けられ、電極コレットを正逆回転させてトーチボディ４に対して上下動させるコレットハンドル６と、トーチボディ４の下端部にタングステン電極棒５を囲繞する状態で着脱自在に取り付けられ、トーチボディ４の内部を通して流入して来たアルゴンガス等のシールドガスＧを流す下端部（先端部）が少し絞られた筒状のセラミック製のシールドノズル７等から構成されている。
このＧＴＡ溶接用トーチＴを構成する各部材（トーチボディ４、電極コレット、コレットハンドル６及びシールドノズル７等）は、従来公知ものと同様構造に構成されているため、ここではその詳細な説明を省略する。 1 and 2 show a GTA welding torch T to which an arc constriction shield nozzle 1 according to an embodiment of the present invention is attached. The GTA welding torch T is mainly an ultrathin metal such as a stainless steel plate or an electromagnetic steel plate. GTA welding method (gas tungsten arc welding method: arc A is generated between the non-consumable tungsten electrode rod 5 and the base metal, and molten metal is melted by an inert gas such as argon gas. Arc welding method in which the base metal is cut off from the air and the base material is melt-bonded), and the insulating torch body 4 formed in a rectangular tube shape is detachable from the upper side to the inside of the torch body 4 A copper electrode collet (not shown) that is screwed into and attached to the tungsten electrode rod 5 so as to be detachable and attached to the upper end of the electrode collet. A collet handle 6 that moves up and down with respect to the torch body 4 and an argon that is detachably attached to the lower end of the torch body 4 so as to surround the tungsten electrode rod 5 and flows in through the inside of the torch body 4 It is composed of a cylindrical ceramic shield nozzle 7 or the like with a slightly lower end (front end) through which a shielding gas G such as gas flows.
Each member (the torch body 4, the electrode collet, the collet handle 6, the shield nozzle 7 and the like) constituting the GTA welding torch T has the same structure as a conventionally known one. Omitted.

尚、図１に於いて、４ａはトーチボディ４の上端部外周面に形成され、電極コレットの昇降量を示すネジ目盛、６ａはコレットハンドル６の下端部外周面に形成され、コレットハンドル６の回転量を示すネジ目盛、８はトーチボディ４に設けられ、電極コレットに適宜の回動抵抗を与えて電極コレットを調整位置に保持する加圧調整ネジ、９はトーチボディ４に固定ネジ１０により固定された電極・メインガス管接続金具、１１は電極・メインガス管接続金具９に接続されたパワーケーブル、１２は電極・メインガス管接続金具９に接続されたメインガス供給管である。 In FIG. 1, 4 a is formed on the outer peripheral surface of the upper end portion of the torch body 4, and is a screw scale indicating the lifting amount of the electrode collet, and 6 a is formed on the outer peripheral surface of the lower end portion of the collet handle 6. A screw scale indicating the amount of rotation, 8 is provided on the torch body 4, a pressure adjusting screw for applying an appropriate rotation resistance to the electrode collet and holding the electrode collet in the adjustment position, and 9 is a fixing screw 10 on the torch body 4. A fixed electrode / main gas pipe connection fitting 11, a power cable 11 connected to the electrode / main gas pipe connection fitting 9, and a main gas supply pipe 12 connected to the electrode / main gas pipe connection fitting 9.

又、タングステン電極棒５には、従来公知の純タングステン電極棒やトリウム入りタングステン電極棒、ランタン入りタングステン電極棒、セリウム入りタングステン電極棒等が使用されており、その先端は溶接する母材の材質、板厚、継手形状及び溶接条件等に応じて適宜の形状（例えば、シャープな円錐形状、裁頭円錐形状或いは表面が鏡面に研磨された半球形状等）に形成されている。
この実施の形態に於いては、タングステン電極棒５には、例えば直径が１．６ｍｍのランタン入りタングステン電極棒が使用されており、その先端はアークＡが集中するようにシャープな円錐状（先端の角度が２０°に設定された円錐状）に形成されている。このランタン入りタングステン電極棒は、各種電極棒の中でも長寿命化を図れる電極棒である。 The tungsten electrode rod 5 is a conventionally known pure tungsten electrode rod, thorium-containing tungsten electrode rod, lanthanum-containing tungsten electrode rod, cerium-containing tungsten electrode rod, or the like, and the tip thereof is made of a base material to be welded. Depending on the plate thickness, joint shape, welding conditions, etc., it is formed into an appropriate shape (for example, a sharp conical shape, a truncated conical shape, or a hemispherical shape whose surface is polished to a mirror surface).
In this embodiment, the tungsten electrode rod 5 is a tungsten electrode rod with a lanthanum having a diameter of 1.6 mm, for example, and the tip thereof is a sharp conical shape (tip) so that the arc A is concentrated. Is formed in a conical shape whose angle is set to 20 °. This lanthanum-containing tungsten electrode rod is an electrode rod capable of extending the life among various electrode rods.

そして、本発明の実施の形態に係るアーク狭窄シールドノズル１は、図１に示す如く、ＧＴＡ溶接用トーチＴのシールドノズル７の先端部に同心状で且つ着脱自在に取り付けられ、シールドノズル７よりも小径に形成された先窄まり状の筒状のアーク狭窄ノズル２と、アーク狭窄ノズル２に着脱自在に取り付けられたアフターシールドノズル３とから構成されており、先窄まり状のアーク狭窄ノズル２の先端からタングステン電極棒５の先端部周囲及びアークＡの周囲へシールドガスＧを流して溶融池をシールすると共に、アフターシールドノズル３から溶接直後の溶接ビード部分にアフターシールドガスＧ′を流して余熱のある溶接ビード部分をシールドするようにしたものである。 The arc constriction shield nozzle 1 according to the embodiment of the present invention is concentrically and detachably attached to the tip of the shield nozzle 7 of the GTA welding torch T as shown in FIG. The constricted cylindrical arc constricting nozzle 2 having a small diameter and the after-shield nozzle 3 detachably attached to the arc constricting nozzle 2, the constricted arc constricting nozzle 2, shield gas G is flowed from the tip of 2 to the periphery of the tungsten electrode rod 5 and arc A to seal the molten pool, and aftershield nozzle 3 is caused to flow after weld gas G ′ to the weld bead immediately after welding. In this way, the weld bead portion with residual heat is shielded.

具体的には、前記アーク狭窄ノズル２は、電導性及び強度性等に優れた銅材（ベリリウム銅）により筒状に形成されており、図６及び図７に示す如く、シールドノズル７の先端部の内径よりも大径に形成され、シールドノズル７の先端部内面に内方側から着脱自在に係止される上方が拡がったラッパ状の係止部２ａと、係止部２ａの下端に連設され、外周面に雄ネジ２ｄを形成した筒部２ｂと、筒部２ｂの下端に連設され、シールドノズル７の先端から外方へ突出してシールドノズル７の先端部の内径よりも小径に形成された先窄まり状の筒状のテーパ部２ｃとから成る。
このアーク狭窄ノズル２は、トーチボディ４の下端部から取り外したシールドノズル７の内方へテーパ部２ｃから挿入し、ラッパ状の係止部２ａをシールドノズル７の先端部内面へ係止させることによって、シールドノズル７の先端部に取り付けられており、アーク狭窄ノズル２を挿着したシールドノズル７をトーチボディ４の下端部に取り付けたときには、筒部２ｂの一部分及びテーパ部２ｃがシールドノズル７の下端から外方へ突出すると共に、タングステン電極棒５の円錐状の先端がテーパ部２ｃの先端に形成したノズル孔２ｅから外方へ１．２ｍｍ〜２．０ｍｍ程度突出するようなっている。 Specifically, the arc constricting nozzle 2 is formed in a cylindrical shape from a copper material (beryllium copper) excellent in electrical conductivity and strength, and as shown in FIGS. 6 and 7, the tip of the shield nozzle 7 is formed. A trumpet-shaped locking portion 2a which is formed larger than the inner diameter of the portion and is detachably locked to the inner surface of the tip of the shield nozzle 7 from the inner side; and a lower end of the locking portion 2a A cylindrical portion 2b that is continuously provided and has a male screw 2d formed on the outer peripheral surface thereof, is provided continuously to the lower end of the cylindrical portion 2b, protrudes outward from the tip of the shield nozzle 7, and has a smaller diameter than the inner diameter of the tip portion of the shield nozzle 7. And a tapered tapered portion 2c having a tapered shape.
The arc constricting nozzle 2 is inserted from the tapered portion 2 c inward of the shield nozzle 7 removed from the lower end portion of the torch body 4, and the trumpet-shaped locking portion 2 a is locked to the inner surface of the distal end portion of the shield nozzle 7. When the shield nozzle 7 with the arc constricting nozzle 2 inserted is attached to the lower end portion of the torch body 4, a part of the cylindrical portion 2 b and the taper portion 2 c are attached to the shield nozzle 7. The conical tip of the tungsten electrode bar 5 protrudes outward from the nozzle hole 2e formed at the tip of the tapered portion 2c by about 1.2 mm to 2.0 mm.

尚、この実施の形態に於いては、アーク狭窄ノズル２の全長は１１ｍｍに、係止部２ａの外径は１０ｍｍに、筒部２ｂの外径は８ｍｍに、筒部２ｂの内径は４ｍｍに、テーパ部２ｃの先端の外径は３ｍｍに、テーパ部２ｃのノズル孔２ｅの内径は２．０ｍｍ〜２．６ｍｍに夫々設定されている。 In this embodiment, the total length of the arc constricting nozzle 2 is 11 mm, the outer diameter of the locking portion 2a is 10 mm, the outer diameter of the cylindrical portion 2b is 8 mm, and the inner diameter of the cylindrical portion 2b is 4 mm. The outer diameter of the tip of the tapered portion 2c is set to 3 mm, and the inner diameter of the nozzle hole 2e of the tapered portion 2c is set to 2.0 mm to 2.6 mm.

一方、前記アフターシールドノズル３は、アルミ合金材に形成されており、図３乃至図７に示す如く、下面が開放された細長いボックス状に形成された横長水平姿勢のボックス部３ａと、ボックス部３ａの先端に連設され、アーク狭窄ノズル２の筒部２ｂの外周面に形成した雄ネジ２ｄに着脱自在に螺着される雌ネジ３ｃを形成した板状の取付け部３ｂとから成る。
又、アフターシールドノズル３のボックス部３ａの天井部分には、ボックス部３ａ内へアルゴンガス等のアフターシールドガスＧ′を供給するアフターシールドガス供給管１３が継手１４を介して接続されていると共に、ボックス部３ａと取付け部３ｂの境界部分には、ボックス部３ａ内へ供給されたアフターシールドガスＧ′の一部分をアーク狭窄ノズル２側へ流すための傾斜状のガス通路３ｄが形成されている。
更に、アフターシールドノズル３のボックス部３ａ内には、アフターシールドガス供給管１３及び継手１４によりボックス部３ａ内に供給されたアフターシールドガスＧ′を均質拡散させて層流化してから極薄金属板Ｗの溶接ビード部分に吹き付けるための金属製フィルター１５が積層状態で装着されている。この金属製フィルター１５には、金網フィルターを積層したものが使用されている。
そして、アフターシールドノズル３は、その取付け部３ｂに形成した雌ネジ３ｃをアーク狭窄ノズル２の筒部２ｂに形成した雄ネジ２ｄに螺着することによって、アーク狭窄ノズル２に取り付けられており、アーク狭窄ノズル２をＧＴＡ溶接用トーチＴのシールドノズル７に取り付けたときには、横長水平姿勢のボックス部３ａが極薄金属板Ｗの突合せ部の上方に位置して突合せ部と平行になるようになっている。 On the other hand, the aftershield nozzle 3 is formed of an aluminum alloy material, and as shown in FIGS. 3 to 7, a horizontally long box portion 3a formed in an elongated box shape having an open bottom surface, and a box portion It comprises a plate-like mounting portion 3b provided with a female screw 3c that is connected to the tip of 3a and is detachably screwed to a male screw 2d formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 2b of the arc constricting nozzle 2.
Further, an aftershield gas supply pipe 13 for supplying an aftershield gas G ′ such as argon gas into the box portion 3 a is connected to the ceiling portion of the box portion 3 a of the aftershield nozzle 3 through a joint 14. An inclined gas passage 3d is formed at the boundary between the box portion 3a and the mounting portion 3b to allow a part of the aftershield gas G ′ supplied into the box portion 3a to flow toward the arc constricting nozzle 2 side. .
Further, in the box part 3a of the aftershield nozzle 3, the aftershield gas G 'supplied into the box part 3a by the aftershield gas supply pipe 13 and the joint 14 is uniformly diffused to form a laminar flow, and then an ultrathin metal. A metal filter 15 for spraying the weld bead portion of the plate W is mounted in a laminated state. The metal filter 15 is a laminate of wire mesh filters.
The aftershield nozzle 3 is attached to the arc constricting nozzle 2 by screwing a female screw 3c formed in the attachment portion 3b to a male screw 2d formed in the cylindrical portion 2b of the arc constricting nozzle 2. When the arc constricting nozzle 2 is attached to the shield nozzle 7 of the GTA welding torch T, the horizontally long box portion 3a is positioned above the butting portion of the ultrathin metal plate W and becomes parallel to the butting portion. ing.

次に、上述したアーク狭窄シールドノズル１を取り付けたＧＴＡ溶接用トーチＴを用いて極薄金属板Ｗの端部同士を突合せ溶接により接合する場合について説明する。 Next, a case where the ends of the ultrathin metal plate W are joined by butt welding using the GTA welding torch T to which the arc constriction shield nozzle 1 is attached will be described.

尚、極薄金属板Ｗには、厚みが０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度のステンレス鋼板や電磁鋼板等が使用されており、この実施の形態では、厚みが０．２ｍｍのステンレス鋼板等の極薄金属板Ｗが使用されている。又、溶接電流、アークＡの長さ、溶接速度、シールドガスＧ及びアフターシールドガスＧ′の供給量、タングステン電極棒５の先端形状等の溶接条件は、極薄金属板Ｗの材質、板厚等に応じて最適の条件下に設定されていることは勿論である。 Note that a stainless steel plate or electromagnetic steel plate having a thickness of about 0.05 mm to 0.2 mm is used for the ultrathin metal plate W. In this embodiment, an extremely thin metal plate such as a stainless steel plate having a thickness of 0.2 mm is used. A thin metal plate W is used. The welding conditions such as welding current, arc A length, welding speed, supply amount of shield gas G and aftershield gas G ′, tip shape of the tungsten electrode rod 5, etc. are the material and thickness of the ultrathin metal plate W. Of course, the optimum conditions are set according to the above.

先ず、ＧＴＡ溶接用トーチＴのシールドノズル７にアーク狭窄シールドノズル１を取り付けると共に、タングステン電極棒５を保持固定した電極コレットをトーチボディ４内に挿着し、タングステン電極棒５の円錐状の先端がアーク狭窄ノズル２の先端から突出した状態になるようにタングステン電極棒５の突出長さを設定する。この実施の形態では、タングステン電極棒５の先端は、アーク狭窄ノズル２の先端から１．２ｍｍ突出した状態となっている。 First, the arc constriction shield nozzle 1 is attached to the shield nozzle 7 of the GTA welding torch T, and an electrode collet holding and fixing the tungsten electrode rod 5 is inserted into the torch body 4, and the conical tip of the tungsten electrode rod 5 is inserted. The protruding length of the tungsten electrode rod 5 is set such that the protruding portion protrudes from the tip of the arc constricting nozzle 2. In this embodiment, the tip of the tungsten electrode rod 5 is in a state of projecting 1.2 mm from the tip of the arc constricting nozzle 2.

尚、ＧＴＡ溶接用トーチＴは、水平方向へ往復移動自在に配設されたトーチ用走行台（図示省略）に昇降自在に支持されており、サーボモータ等から成るトーチ上下動駆動装置（図示省略）により作業用テーブル（図示省略）の上面に載せた極薄金属板Ｗに対して高さ調整されるようになっている。 The GTA welding torch T is supported by a torch traveling platform (not shown) that can be moved back and forth in the horizontal direction so as to be movable up and down, and a torch vertical drive device (not shown) composed of a servo motor or the like. ), The height is adjusted with respect to the ultrathin metal plate W placed on the upper surface of the work table (not shown).

次に、極薄金属板Ｗの端部同士を作業用テーブルの上面側に配設した銅製のバックバー１６上で突き合わせると共に、作業用テーブルの上方位置に所定の間隔をもって対向せしめた左右の銅製のクランプ１７により極薄金属板Ｗの突合せ部近傍部分を上方からバックバー１６上に押圧固定する。 Next, the ends of the ultra-thin metal plates W are abutted on the copper back bar 16 disposed on the upper surface side of the work table, and the left and right sides are opposed to each other at a predetermined interval above the work table. A portion near the butted portion of the ultrathin metal plate W is pressed and fixed onto the back bar 16 from above by a copper clamp 17.

尚、バックバー１６は、極薄金属板Ｗを突合せ溶接する際に余分な熱を吸収してビードの溶け落ちや穴あき等を防止すると共に、極薄金属板Ｗの突合せ部の裏側にアルゴンガス等のシールドガスＧを流して溶接部の酸化を防止するものである。このバックバー１６は、左右に二分割されており、左右に分割されたバックバー１６間にシールドガスＧが流れるスリット状のガス通路１６ａが形成されている。この実施の形態では、ガス通路１６ａの間隔は、１．０ｍｍに設定されている。
又、左右のクランプ１７は、主にアークＡの拡がりを遮断して極薄金属板Ｗの突合せ部にアークエネルギーを集中的に与えるためのものであり、作業用テーブルの上方位置に昇降自在に配設されている。この左右のクランプ１７間の間隔は、突合せ溶接する金属板の厚みに応じて調整されており、この実施の形態では、１．０ｍｍに設定されている。
更に、極薄金属板Ｗの端部同士は、バックバー１６のガス通路１６ａ上で突き合わされ、左右のクランプ１７とバックバー１６とにより挾持固定されている。 The back bar 16 absorbs excess heat when butt welding the ultrathin metal plate W to prevent the beads from being melted or perforated, and the back bar 16 has argon on the back side of the butt portion of the ultrathin metal plate W. A shield gas G such as gas is flowed to prevent oxidation of the weld. This back bar 16 is divided into left and right parts, and a slit-like gas passage 16a through which the shield gas G flows is formed between the back bars 16 divided into left and right parts. In this embodiment, the interval between the gas passages 16a is set to 1.0 mm.
The left and right clamps 17 are mainly for interrupting the spread of the arc A to concentrate the arc energy on the abutting portion of the ultrathin metal plate W, and can be raised and lowered to the upper position of the work table. It is arranged. The interval between the left and right clamps 17 is adjusted according to the thickness of the metal plate to be butt welded, and is set to 1.0 mm in this embodiment.
Furthermore, the ends of the ultrathin metal plate W are abutted on the gas passage 16 a of the back bar 16 and are clamped and fixed by the left and right clamps 17 and the back bar 16.

極薄金属板Ｗの突合せ部近傍部分を左右のクランプ１７によりバックバー１６上に押圧固定したら、ＧＴＡ溶接用トーチＴを極薄金属板Ｗの突合せ部の一端部上方位置に位置させると共に、ＧＴＡ溶接用トーチＴに保持されたタングステン電極棒５の先端と極薄金属板Ｗの距離を設定値に調整する。例えば、厚さが０．２ｍｍの極薄金属板Ｗを突合せ溶接する場合には、タングステン電極棒５の先端と極薄金属板Ｗとの距離を０．５ｍｍに設定する。このとき、アフターシールドノズル３は、極薄金属板Ｗの突合せ部の斜め上方位置に突合せ部と平行になるように配置される。 When the portion near the butted portion of the ultrathin metal plate W is pressed and fixed onto the back bar 16 by the left and right clamps 17, the GTA welding torch T is positioned above one end of the butted portion of the ultrathin metal plate W, and the GTA The distance between the tip of the tungsten electrode rod 5 held on the welding torch T and the ultrathin metal plate W is adjusted to a set value. For example, when butt welding a very thin metal plate W having a thickness of 0.2 mm, the distance between the tip of the tungsten electrode rod 5 and the ultra thin metal plate W is set to 0.5 mm. At this time, the aftershield nozzle 3 is disposed at a position obliquely above the butting portion of the ultrathin metal plate W so as to be parallel to the butting portion.

その後、ＧＴＡ溶接用トーチＴのシールドノズル７に挿着したアーク狭窄ノズル２からアルゴンガス等のシールドガスＧを流しつつ、電源（図示省略）を操作してタングステン電極棒５と極薄金属板Ｗとの間に電圧を印加してシールドガスＧの雰囲気中でタングステン電極棒５の先端と極薄金属板Ｗとの間にアークＡを発生させる。又、アーク狭窄ノズル２に取り付けたアフターシールドノズル３のボックス部３ａ内へアフターシールドガス供給管１３からアルゴンガス等のアフターシールドガスＧ′を供給し、アフターシールドノズル３のボックス部３ａから極薄金属板Ｗへ向ってシールドガスＧを流す。更に、バックバー１６のガス通路１６ａから極薄金属板Ｗの突合せ部の裏面側へ向ってアルゴンガス等のシールドガスＧを流す。
このとき、アーク狭窄ノズル２から放出するシールドガスＧの量とアフターシールドノズル３から放出するアフターシールドガスＧ′の量の比率は、１：３〜１：５としている。 Thereafter, the tungsten electrode rod 5 and the ultrathin metal plate W are operated by operating a power source (not shown) while flowing a shielding gas G such as argon gas from the arc constricting nozzle 2 inserted into the shielding nozzle 7 of the GTA welding torch T. And an arc A is generated between the tip of the tungsten electrode rod 5 and the ultrathin metal plate W in the atmosphere of the shield gas G. Further, aftershield gas G ′ such as argon gas is supplied from the aftershield gas supply pipe 13 into the box portion 3 a of the aftershield nozzle 3 attached to the arc constricting nozzle 2 and is extremely thin from the box portion 3 a of the aftershield nozzle 3. A shield gas G is allowed to flow toward the metal plate W. Further, a shielding gas G such as argon gas is flowed from the gas passage 16 a of the back bar 16 toward the back side of the butted portion of the ultrathin metal plate W.
At this time, the ratio of the amount of the shielding gas G discharged from the arc constricting nozzle 2 and the amount of the after-shielding gas G ′ discharged from the aftershield nozzle 3 is set to 1: 3 to 1: 5.

そして、上述した状態でトーチ用走行台及びこれに支持されたＧＴＡ溶接用トーチＴを所定の速度で極薄金属板Ｗの突合せ部に沿って走行移動させる。そうすると、タングステン電極棒５の先端と極薄金属板Ｗとの間に発生したアークＡの熱によって極薄金属板Ｗの突合せ部が溶融して接合され、極薄金属板Ｗが突合せ溶接されることになる。 Then, in the state described above, the torch traveling platform and the GTA welding torch T supported by the torch are moved and moved along the abutting portion of the ultrathin metal plate W at a predetermined speed. Then, the butt portion of the ultrathin metal plate W is melted and joined by the heat of the arc A generated between the tip of the tungsten electrode rod 5 and the ultrathin metal plate W, and the ultrathin metal plate W is butt welded. It will be.

このとき、先窄まり状に形成したアーク狭窄ノズル２の先端のノズル孔２ｅからアークＡの周囲にシールドガスＧを集中的に流しているため、アークＡ周辺のシールドガスＧの濃度が高められ、発生したアークＡがシールドガスＧによるサーマルピンチ効果により絞られてエネルギー密度の高い安定したアークＡとなると共に、溶融池周辺のシールド効果も高められて溶融池への空気の進入を確実に遮断することができる。又、アーク狭窄ノズル２に取り付けたアフターシールドノズル３のボックス部３ａから溶接直後の溶接ビード部分にアフターシールドガスＧ′を流し、余熱のある溶接ビード部分をシールドガスＧによりシールドするようにしているため、溶接部の酸化を防止することができる。その結果、極薄金属板Ｗであっても、高品質な突合せ溶接を安定して行える。特に、表面にセラミック被膜や絶縁被膜等が形成された電磁鋼板を突合せ溶接する場合であっても、エネルギー密度の高い安定したアークＡによってセラミック被膜や絶縁被膜等を焼き切ることができるため、電磁鋼板の突合せ溶接を安定して行うことができる。
更に、先窄まり状のアーク狭窄ノズル２によりエネルギー密度の高い安定したアークＡが得られるため、ビード幅が狭くて深い溶け込みの高品質の安定した溶接を行えると共に、溶接速度が２０００ｍｍ／ｍｉｎ〜６０００ｍｍ／ｍｉｎの高速溶接を行える。特に、ビード幅が狭い突合せ溶接を行えるため、極薄金属板Ｗの熱の影響を受ける部分が狭くなり、溶接部分の強度の向上を図れる。
そのうえ、先窄まり状のアーク狭窄ノズル２によりシールドガスＧを絞って放出しているため、タングステン電極棒５周囲のシールドガスＧの濃度が高くなってタングステン電極棒５の寿命が従来のＴＩＧ溶接に比べて５倍以上に延びると共に、シールドガスＧの使用量が従来のＴＩＧ溶接に使用するシールドガスＧの使用量の１／２〜１／５以下で良く、シールドガスＧの使用量が少なくなってコスト低減を図れる。
加えて、アフターシールドノズル３のボックス部３ａの内部に極薄金属板Ｗの溶接ビード部分に吹き付けられるアフターシールドガスＧ′を均質拡散させて層流化する金属製フィルター１５を装着しているため、極薄金属板Ｗの溶接ビード部分をより確実且つ良好にシールドすることができ、溶接部の酸化をより確実に防止することができる。 At this time, since the shielding gas G is circulated around the arc A from the nozzle hole 2e at the tip of the arc constricting nozzle 2 formed in a tapered shape, the concentration of the shielding gas G around the arc A is increased. The generated arc A is narrowed down by the thermal pinch effect by the shielding gas G to become a stable arc A with a high energy density, and the shielding effect around the molten pool is also enhanced to reliably block the entry of air into the molten pool can do. In addition, aftershield gas G ′ is caused to flow from the box portion 3 a of the aftershield nozzle 3 attached to the arc constricting nozzle 2 to the weld bead portion immediately after welding, and the weld bead portion having residual heat is shielded by the shield gas G. Therefore, oxidation of the welded portion can be prevented. As a result, even with the ultra-thin metal plate W, high-quality butt welding can be stably performed. In particular, even when a magnetic steel sheet having a ceramic coating or insulating coating formed on the surface is butt welded, the ceramic coating or insulating coating can be burned out by a stable arc A having a high energy density. The butt welding can be stably performed.
Furthermore, since the tapered arc constricting nozzle 2 provides a stable arc A with high energy density, high-quality stable welding with a narrow bead width and deep penetration can be performed, and a welding speed of 2000 mm / min. High-speed welding at 6000 mm / min can be performed. In particular, since butt welding with a narrow bead width can be performed, the portion of the ultrathin metal plate W that is affected by heat is narrowed, and the strength of the welded portion can be improved.
In addition, since the shielding gas G is squeezed and discharged by the tapered arc constriction nozzle 2, the concentration of the shielding gas G around the tungsten electrode rod 5 is increased, and the life of the tungsten electrode rod 5 is increased by conventional TIG welding. The amount of shield gas G used may be 1/2 to 1/5 or less of the amount of shield gas G used for conventional TIG welding, and the amount of shield gas G used is small. This makes it possible to reduce costs.
In addition, a metal filter 15 is installed inside the box portion 3a of the aftershield nozzle 3 for laminarizing the aftershield gas G 'sprayed on the weld bead portion of the ultrathin metal plate W by homogeneous diffusion. The weld bead portion of the ultrathin metal plate W can be shielded more reliably and satisfactorily, and oxidation of the welded portion can be more reliably prevented.

本発明の実施の形態に係るアーク狭窄シールドノズルを取り付けたＧＴＡ溶接用トーチの一部切欠正面図である。It is a partial notch front view of the GTA welding torch which attached the arc constriction shield nozzle which concerns on embodiment of this invention. 同じくアーク狭窄シールドノズルを取り付けたＧＴＡ溶接用トーチの一部切欠側面図である。It is the partially cutaway side view of the GTA welding torch which similarly attached the arc constriction shield nozzle. アーク狭窄シールドノズルの拡大縦断面図である。It is an enlarged vertical sectional view of an arc constriction shield nozzle. アーク狭窄シールドノズルを分解した状態の拡大正面図である。It is an enlarged front view of the state which decomposed | disassembled the arc constriction shield nozzle. アーク狭窄シールドノズルを分解した状態の拡大底面図である。It is an enlarged bottom view of the state which decomposed | disassembled the arc constriction shield nozzle. アーク狭窄シールドノズルの使用状態を示す拡大縦断面図である。It is an expanded longitudinal cross-sectional view which shows the use condition of an arc constriction shield nozzle. アーク狭窄シールドノズルの使用状態を示し、アーク狭窄ノズル部分の拡大縦断面図である。FIG. 5 is an enlarged vertical sectional view of an arc constricting nozzle portion, showing a use state of an arc constricting shield nozzle. 従来のＴＩＧ溶接用トーチを用いたＴＩＧ溶接法の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the TIG welding method using the conventional TIG welding torch. 従来のプラズマ溶接用トーチを用いたプラズマ溶接法の概略説明図ある。It is a schematic explanatory drawing of the plasma welding method using the conventional plasma welding torch.

Explanation of symbols

１はアーク狭窄シールドノズル、２はアーク狭窄ノズル、３はアフターシールドノズル、５はタングステン電極棒、７はシールドノズル、１５は金属製フィルター、１６はバックバー、１７はクランプ、Ａはアーク、Ｇはシールドガス、Ｇ′はアフターシールドガス、ＴはＧＴＡ溶接用トーチ、Ｗは極薄金属板。 1 is an arc constriction shield nozzle, 2 is an arc confinement nozzle, 3 is an after shield nozzle, 5 is a tungsten electrode rod, 7 is a shield nozzle, 15 is a metal filter, 16 is a back bar, 17 is a clamp, 17 is an arc, G Is a shield gas, G 'is an aftershield gas, T is a GTA welding torch, and W is an ultra-thin metal plate.

Claims

A shield gas (G) is flowed from the cylindrical shield nozzle (7) toward the butting portion of the ultrathin metal plate (W) pressed and fixed on the back bar (16) by the clamp (17) opposed to the shield. An arc (A) is generated between the tungsten electrode rod (5) disposed at the center position of the shield nozzle (7) and the ultrathin metal plate (W) in the atmosphere of the gas (G), and the arc (A The arc constriction shield nozzle (1) attached to the GTA welding torch (T) of GTA welding in which the butted portion of the ultrathin metal plate (W) is melted and joined by the heat of The shield nozzle (1) is concentrically attached to the tip of the shield nozzle (7), and has a smaller diameter than the shield nozzle (7), and the shield gas (G) is concentrated around the generated arc (A). Shed A constricted cylindrical arc constricting nozzle (2) and an arc constricting nozzle (2) are attached, and after welding gas (G ') is passed through the weld bead portion immediately after welding to shield the weld bead portion with residual heat. An arc confinement shield nozzle characterized by comprising an after shield nozzle (3).

The arc constriction nozzle (2) is detachably attached to the tip of the shield nozzle (7) of the GTA welding torch (T), and the aftershield nozzle (3) is detachably attached to the arc constriction nozzle (2). 2. The arc confinement shield nozzle according to claim 1, wherein

The aftershield nozzle (3) includes an elongated box portion (3a) having an open lower surface through which the aftershield gas (G ′) flows in a weld bead portion immediately after welding of the ultrathin metal plate (W). A metal filter (15) for uniformly laminating aftershield gas (G ') sprayed on the weld bead portion of the ultrathin metal plate (W) is installed in the interior of 3a). Item 3. The arc constriction shield nozzle according to item 1 or 2.