JP4619810B2

JP4619810B2 - アーク溶接用ガスノズル

Info

Publication number: JP4619810B2
Application number: JP2005037413A
Authority: JP
Inventors: 美利千吉良
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2025-02-15
Also published as: WO2006087887A1; KR101258467B1; EP1854574A1; KR20070105988A; CN100519038C; EP1854574A4; JP2006224110A; EP1854574B1; CN101119825A

Description

本発明は、例えば消耗電極式アーク溶接機の溶接トーチに装着されるアーク溶接用ガスノズルに関する。

例えば、ＭＩＧ溶接のような消耗電極式アーク溶接においては、図６に概略断面図で示すような溶接トーチ２１が使用されている。この溶接トーチ２１は、絶縁性のトーチヘッド２２の先端部２２ａに、消耗電極である溶接ワイヤ２３を供給するための金属製のコンタクトチップ２４を着脱自在に螺着すると共に、このコンタクトチップ２４を囲むように金属製のガスノズル２５の基端部２５ａが着脱自在に螺着して構成される。そして、溶接ワイヤ２３をプラス側の電極、被溶接材であるワークＷをマイナス側の電極とし、ガスノズル２５内にシールドガスとしてアルゴンガス等の不活性ガスを送気しながら、溶接ワイヤ２３とワークＷとの間にアークを発生させ、その熱で溶接ワイヤ２３を溶かしてワークＷとＷを溶接するものである。

このような溶接トーチ２１を用いるアーク溶接においては、溶接時に溶融金属の小粒子であるスパッタＳが多量に飛散して、その一部がガスノズル２５のガス吐出側となるノズル先端部２５ｂや内周面２５ｃに付着堆積する。このガスノズル２５に付着堆積したスパッタＳによってシールドガスの流れが阻害されて溶接時のシールド性が悪くなり溶接箇所にブローホールやピット等のポロシティが発生し、溶接品質が低下することが懸念される。

また、スパッタＳがコンタクトチップ２４の表面にも付着堆積して、ガスノズル２５に付着したスパッタＳとつながり、これによりコンタクトチップ２４とガスノズル２５とがスパッタＳを介して電気的に接続されて、ガスノズル２５のノズル先端部２５ｂがワークＷに接触した際にショートしてスパークが生じ、溶接トーチ２１が焼損したり、ワークＷに傷等が発生することが懸念される。

この溶接トーチ２１へのスパッタＳの付着を軽減するものとして、例えば、ガスノズル２５をセラミック製としたり（例えば、特許文献１参照）、コンタクトチップ２４の表面にセラミック被覆層を形成したり（例えば、特許文献２参照）、あるいはコンタクトチップ２４の表面に融点２５００℃以上の高融点金属被覆を形成したり（例えば、特許文献３参照）するものが知られている。

また、ガスノズル２５とワークＷとのショートを防止するため、電極チップ２４の表面および／またはガスノズル２５の内壁面を耐熱性の絶縁性樹脂で覆ったものも知られている（例えば、特許文献４参照）。

特開昭６１−１１１７８３号公報特開昭６１−２９６９６９号公報実開昭６３−６６５７７号公報実開平５−５２７２号公報

しかしながら、特許文献１に開示のように、ガスノズル２５をセラミック製とする構成にあっては、ガスノズル２５が高価になることが懸念され、特許文献２や特許文献３に開示のように、コンタクトチップ２４の表面にセラミック被覆や高融点金属被覆を形成する構成にあっては、コンタクトチップ２４の製造に際して被覆処理の工数が増えるため、コンタクトチップ２４が高価になることが懸念される。

また、特許文献４に開示のように、コンタクトチップ２４の表面および／またはガスノズル２５の内周面を耐熱性の絶縁性樹脂で覆う構成にあっては、スパッタＳを介してのコンタクトチップ２４とガスノズル２５との電気的接続は防止できても、コンタクトチップ２４やガスノズル２５へのスパッタＳの付着防止効果は期待できない。このため、スパッタＳの付着堆積によるシールドガス流の阻害によって、溶接箇所にポロシティが生じて溶接品質が低下することが懸念される。また、この溶接品質の低下を防止するには、ガスノズル２５等を頻繁に清掃して付着したスパッタＳを除去する必要があるため、溶接作業性が低下することが懸念される。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、簡単かつ安価にできて、スパッタの付着を低減でき、溶接品質および溶接作業性を向上できるアーク溶接用ガスノズルを提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載のアーク溶接用ガスノズルの発明は、溶接トーチのトーチヘッド先端部に、溶接ワイヤを供給するためのコンタクトチップを囲むように着脱自在に装着されるアーク溶接用のガスノズルにおいて、少なくともガス吐出側のノズル先端部を、スパッタの付着により炭化してスパッタとともにその炭化部分が落ちる素材からなることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１のアーク溶接用ガスノズルにおいて、上記ガスノズルの全体を上記素材により形成したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２のアーク溶接用ガスノズルにおいて、上記素材が板紙であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のアーク溶接用ガスノズルにおいて、上記素材に油を含浸させたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のアーク溶接用ガスノズルにおいて、上記トーチヘッド先端部に基端部が着脱自在に装着される金属製の基端側ノズルと、基端部が上記基端側ノズルの先端部に着脱自在に装着される上記素材からなる先端側ノズルと、を備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によると、溶接中に飛散したスパッタが少なくともガスノズルのノズル先端部に付着すると、その付着した部分はスパッタの熱によって炭化してスパッタとともにその炭化部分が落ちるので、スパッタのガスノズルへの付着堆積を確実に低減することができる。したがって、従来の付着堆積したスパッタによってシールドガスの流れが阻害される等の不具合がなくなり、シールドガスによるシールド性が確保されて溶接箇所にポロシティの発生がなくなり、溶接品質の向上が図れる。また、スパッタの付着により炭化してスパッタとともに炭化部分が落ちる素材としては、紙状素材、例えば段ボール等に使用される板紙や、木質繊維、不織布、合成紙等を用いて形成できるので、簡単かつ安価にできると共に、スパッタの付着による炭化部分が多くなった場合には、新しいものと交換すればよいので、ガスノズルの清掃作業を省略することができ、溶接作業性が大幅に向上する。

請求項２の発明によると、ガスノズル全体がスパッタの付着により炭化してスパッタとともにその炭化部分が落ちる素材によって形成されることから、ガスノズル全体へのスパッタの付着堆積が低減され、溶接品質および溶接作業性の更なる向上が期待できる。

請求項３の発明によると、素材として板紙を使用することによって、ガスノズルを簡単かつ安価にできる。

請求項４の発明によると、素材に油を含浸させることで、油によってスパッタの付着および炭化がより効果的に低減され、ガスノズルの長寿命化が図れる。

請求項５の発明によると、スパッタが付着し易いガス吐出側先端部を形成する先端側ノズルのみスパッタの付着により炭化してスパッタとともに炭化部分が落ちる素材によって形成され、スパッタの付着堆積が効率よく低減されると共に、先端側ノズルのみの交換が可能になり、より簡単かつ安価にできる。

以下、本発明によるアーク溶接用ガスノズルの実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係るガスノズルを装着した溶接トーチの概略断面図である。

この溶接トーチ１は、トーチヘッド２の先端部２ａに、消耗電極である溶接ワイヤ３を供給するための金属製のコンタクトチップ４が着脱自在に螺着されると共に、このコンタクトチップ４を囲むように基端部５ａ側からガス吐出側となるノズル先端部５ｂにわたり円筒状に形成されたガスノズル５が、その基端部５ａをトーチヘッド２の先端部２ａに螺着することで着脱自在に装着されている。

そして、溶接ワイヤ３をプラス側の電極とし、被溶接材であるワークＷをマイナス側の電極として、ガスノズル５内にアルゴンガス、ＣＯ_２等の不活性ガスをシールドガスとして送気しながら、溶接ワイヤ３とワークＷとの間にアークを発生させ、その熱で溶接ワイヤ３を溶かしてワークＷとＷを溶接するものである。

本実施の形態では、ガスノズル５の全体を、スパッタの付着により炭化してスパッタとともにその炭化部分が落ちる素材である板紙によって形成する。

このように、ガスノズル５の全体を板紙によって形成することにより、溶接中に、スパッタＳがガスノズル５のノズル先端部５ｂや内周面５ｃ等に付着すると、そのスパッタＳが付着した部分はスパッタＳの熱によって炭化してスパッタＳとともにその炭化部分が剥がれ落ちるので、ガスノズル５全体へのスパッタＳの付着堆積を確実に低減することができる。

したがって、スパッタＳがガスノズル５のノズル先端部５ｂや内周面５ｃに付着堆積することが回避でき、従来のようなスパッタＳによりシールドガスの流れが阻害されることがなくなる。したがって、シールドガスによるシールド性が確保されて溶接箇所にブローホール、ピンホール、ピット等のポロシティが生じることがなく、溶接品質の向上が得られる。

また、ガスノズル５全体が板紙によって形成されているので、ガスノズル５が簡単かつ安価に形成できると共に、スパッタＳの付着により炭化した部分が多くなった場合には、新しいものと交換すればよいので、ガスノズル５の清掃作業を省略することができ、溶接作業性が大幅に向上する。

例えば、本実施の形態に係るガスノズル５を装着した溶接トーチ１と、図６に示した従来の金属製のガスノズル２５を装着した溶接トーチ２１とを用い、シールドガスとしてＣＯ_２、溶接ワイヤ３および２３の直径１．２ｍｍ、溶接電流１９０Ａ、溶接電圧２２Ｖの条件で、厚さ２．０ｍｍ〜２．３ｍｍのワークＷとＷを溶接したところ、従来の金属製のガスノズル２５を装着した溶接トーチ２１では、溶接長９．４ｍでガスノズル２５の清掃が必要になるのに対して、本実施の形態に係るガスノズル５を装着した溶接トーチ１では、２倍の溶接長１８．８ｍまでガスノズル５を清掃することなく使用することができた。

（第２実施の形態）
図２は、本発明の第２実施の形態に係るガスノズルを装着した溶接トーチの概略断面図である。

本実施の形態は、第１実施の形態において、ガスノズル５を、トーチヘッド２の先端部２ａに基端部６ａが着脱自在に螺着される円筒状の金属製の基端側ノズル６と、該基端側ノズル６の先端部６ｂの端面６ｃに基端部７ａが着脱自在に接着され、かつスパッタＳの付着により炭化してスパッタＳとともにその炭化部分が落ちる素材である板紙からなり、基端部７ａ側からガス吐出側となるノズル先端部７ｂにわたり円筒状に形成された先端側ノズル７とにより構成したもので、その他は溶接トーチ１の構成は図１と同様であるので、同一構成要素には同一参照符合を付して説明を省略する。なお、先端側ノズル７の軸方向長さＬは、例えば３０ｍｍ程度とする。

このように、ガスノズル５のスパッタＳが付着し易いガス吐出側のノズル先端部７ｂを形成する先端側ノズル７のみを、スパッタＳの付着により炭化してスパッタＳとともにその炭化部分が落ちる素材である板紙とすれば、スパッタＳの付着堆積を効率よく低減できるのでシールドガスによるシールド性が確保でき、第１実施の形態と同様に溶接品質および溶接作業性を向上することができる。また、スパッタＳの付着により炭化した部分が多くなった場合には、金属製の基端側ノズル６はそのままとして、先端側ノズル７のみを新しいものと交換すればよく、より簡単かつ安価にできる。

（第３実施の形態）
図３は、本発明の第３実施の形態に係るガスノズルを装着した溶接トーチの概略断面図である。

本実施の形態は、第２実施の形態において、先端側ノズル７の基端部７ａを、基端側ノズル６の先端部６ｂの内周面６ｄに挿脱可能に接着したもので、その他の溶接トーチ１の構成は図２と同様であり、図２と対応する部分に同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略する。

本実施の形態によれば、第２実施の形態と同様の効果が得られる他、第２実施の形態のように先端側ノズル７を基端側ノズル６の先端面６ｃに接着する場合に比べて、先端側ノズル７の挿着がより容易になり、その交換作業をスムーズに行うことができ、メンテナンスの簡素化が得られる。

（第４実施の形態）
図４は、本発明の第４実施の形態に係るガスノズルを装着した溶接トーチの概略断面図である。

本実施の形態は、第２実施の形態において、基端側ノズル６の先端部６ｂの外周面６ｅに先端側ノズル７の基端部７ａを挿脱可能に挿着し、その外周をバンド８により締め付け固定するようにしたもので、その他の溶接トーチ１の構成は図２と同様であり、図２と対応する部分に同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略する。

本実施の形態によれば、第２実施の形態と同様の効果が得られる他、先端側ノズル７をバンド８により基端側ノズル６の先端部６ａの外周面６ｅに締め付け固定するので、第３実施の形態の場合と比較して、その交換作業をより確実にかつスムーズに行うことができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、第１実施の形態において板紙によって形成されたガスノズル５の全体あるいは少なくともガス吐出側となるノズル先端部５ｂに油を含浸させることもできる。また、定期的、例えば溶接作業の３回に１回は、ガスノズル５の少なくともノズル先端部５ｂを、図５に示すように容器１１内に収容された油１２内に、浸漬させて油を含浸させたり、あるいは油を含んだミストを吹き付けて油を含浸させたりすることもできる。このように、油を含浸させれば、油によってスパッタＳの付着およびスパッタＳの付着による炭化をより効果的に低減でき、ガスノズル５の長寿命化が図れる。なお、図５では、図１に示す溶接トーチ１を示したが、図２、図３および図４に示す先端側ノズル７の場合も同様である。

また、スパッタの付着により炭化してスパッタとともにその炭化部分が落ちる素材は板紙に限らず、木質系繊維、不織布や合成紙等のスパッタの付着により炭化してスパッタとともに剥がれ落ちる素材で形成することもできる。

さらに、本発明に係るガスノズルは、少なくともガス吐出側のノズル先端部が板紙等のスパッタの付着により炭化してスパッタとともにその炭化部分が落ちる素材からなり、その部分が絶縁性を呈するので、このガスノズルを用いれば、コンタクトチップおよびガスノズルを保持するトーチヘッドを、絶縁性あるいは導電性の任意の材質で形成できる利点もある。

本発明の第１実施の形態に係るガスノズルを装着した溶接トーチの概略断面図である。同じく、第２実施の形態に係るガスノズルを装着した溶接トーチの概略断面図である。同じく、第３実施の形態に係るガスノズルを装着した溶接トーチの概略断面図である。同じく、第４実施の形態に係るガスノズルを装着した溶接トーチの概略断面図である。本発明に係るガスノズルを装着した溶接トーチの使用態様の一例を説明するための図である。従来の溶接トーチの概略断面図である。

符号の説明

１溶接トーチ
２トーチヘッド
３溶接ワイヤ
４コンタクトチップ
５ガスノズル
５ｂノズル先端部
６基端側ノズル
６ａ基端部
６ｂ先端部
７先端側ノズル
７ａ基端部
７ｂノズル先端部
８バンド
１１容器
１２油
Ｗワーク
Ｓスパッタ

Claims

溶接トーチのトーチヘッド先端部に、溶接ワイヤを供給するためのコンタクトチップを囲むように着脱自在に装着されるアーク溶接用のガスノズルにおいて、
少なくともガス吐出側のノズル先端部を、スパッタの付着により炭化してスパッタとともにその炭化部分が落ちる素材からなることを特徴とするアーク溶接用ガスノズル。
上記ガスノズルの全体を上記素材により形成したことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接用ガスノズル。
上記素材が板紙であることを特徴とする請求項１または２に記載のアーク溶接用ガスノズル。
上記素材に油を含浸させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク溶接用ガスノズル。
上記トーチヘッド先端部に基端部が着脱自在に装着される金属製の基端側ノズルと、基端部が上記基端側ノズルの先端部に着脱自在に装着される上記素材からなる先端側ノズルと、を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーク溶接用ガスノズル。