JP5471066B2 - Ｔｉｇ溶接用のトーチ及び補修溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＴＩＧ溶接用のトーチ及び溶接部に欠陥が有った場合の補修溶接方法に関するものである。

溶接を実施した場合、Ｘ線検査、超音波検査等の非破壊検査方法により溶接部を検査し、欠陥が有った場合は、欠陥を含む周辺部を削除し、補修溶接を実施して欠陥を除去する様にしている。

従来の補修溶接方法として、特許文献１に示されるものがあり、図４〜図６により従来の補修溶接方法を説明する。尚、特許文献１はＴＩＧ溶接法による補修溶接方法を示している。

溶接部に欠陥が発見された場合、欠陥部を含む様に所要範囲を削除し、母材１に舟形形状の凹部２を形成する。該凹部２の大きさは、溶接機のトーチ先端部３が挿入され、該トーチ先端部３が移動できる程度となっている。又、前記凹部２の周縁迄前記母材１を溶融する様、アーク４を発生させる為の電極５は、前記トーチ先端部３の中心から偏心した位置に設けられ、フィラーメタル６は前記トーチ先端部３の中心に対して偏心して供給される様になっている。

上記した従来の補修溶接方法では、欠陥が深い位置に有る場合、前記凹部２の体積は大きくなり、該凹部２を形成するのに加工時間が長くなり、補修時間が長くなる。又、多くのフィラーメタル６を必要とし、溶接時間が長くなると共に溶接時の熱による変形が大きくなる。

更に、アーク４が形成される位置とフィラーメタル６の供給位置がずれており、溶融池の中心にフィラーメタル６を供給できない為、溶接性が悪い等の問題があった。

特開昭６１−２５３１８１号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、欠陥を除去する為の凹部の体積をできるだけ小さく、又凹部の形状を円筒形状とし、凹部形成の加工性の向上を図ると共に溶接体積を減少させ、溶接時の入熱量を低減して熱変形を減少させ、更に、溶融池の中心又は中心近傍にフィラーメタルの供給を可能とし、溶接性の向上を図ろうとするものである。

本発明は、ＴＩＧ溶接用のトーチに於いて、電極とフィラーメタルとがトーチの中心線と平行に配置され、前記電極と前記フィラーメタルとが前記トーチの中心線を中心に一体に回転可能に支持され、少なくとも前記電極は前記中心線に対して偏心した位置にあり、前記電極の下端は先端が壁面に向う様、斜めに切断されたＴＩＧ溶接用のトーチに係るものである。

又本発明は、前記フィラーメタルの中心は、前記電極の下端に形成される楕円の長軸に対し所定距離外れた位置となっているＴＩＧ溶接用のトーチに係るものである。

又本発明は、前記電極と前記フィラーメタルとは円筒の電極保持体に保持され、該電極保持体に対して同心にシールドガスノズルが設けられ、該シールドガスノズルと前記電極保持体との間からシールドガスが噴出されるＴＩＧ溶接用のトーチに係るものである。

又本発明は、前記電極と前記フィラーメタルとは円筒の電極保持体に保持され、該電極保持体の下端面は斜めに形成され、該下端面を鏡面とすると共に該下端面に対向して撮像装置が設けられ、前記下端面を介して前記撮像装置によりアークの発生を確認可能としたＴＩＧ溶接用のトーチに係るものである。

又本発明は、前記ＴＩＧ溶接用のトーチを用いた補修溶接方法に於いて、欠陥を含む様、円筒形に切除して凹部を形成し、前記電極を前記凹部に挿入し、フィラーメタルを供給しない状態でアークを発生させつつ少なくとも１回転する前処理工程を含む補修溶接方法に係るものである。

又本発明は、前処理工程後、アークを発生させ、溶融池を形成して、該溶融池にフィラーメタルを供給して本溶接を行う工程を有する補修溶接方法に係るものである。

又本発明は、前記溶融池が前記凹部の中心部から壁面に掛渡って形成される様、アークを発生させる補修溶接方法に係るものである。

更に又本発明は、前記アークを回転させつつ上昇させ、前記凹部の下端から上端に至る迄、螺旋状に連続した肉盛り溶接する補修溶接方法に係るものである。

本発明によれば、ＴＩＧ溶接用のトーチに於いて、電極とフィラーメタルとがトーチの中心線と平行に配置され、前記電極と前記フィラーメタルとが前記トーチの中心線を中心に一体に回転可能に支持され、少なくとも前記電極は前記中心線に対して偏心した位置にあり、前記電極の下端は先端が壁面に向う様、斜めに切断されたので、溶融池が偏心した位置に形成され、前記フィラーメタルを前記溶融池の中心、又は中心に近づけて供給でき、溶接効率が向上し、又隅部の溶接が前記トーチを傾けることなく行える。

又本発明によれば、前記フィラーメタルの中心は、前記電極の下端に形成される楕円の長軸に対し所定距離外れた位置となっているので、アークの発生に影響を与えることなく、前記溶融池の適正な位置に前記フィラーメタルの供給が可能となる。

又本発明によれば、前記電極と前記フィラーメタルとは円筒の電極保持体に保持され、該電極保持体に対して同心にシールドガスノズルが設けられ、該シールドガスノズルと前記電極保持体との間からシールドガスが噴出されるので、ガスシールドする範囲が少なく而も良好なガスシールドが可能となる。

又本発明によれば、前記電極と前記フィラーメタルとは円筒の電極保持体に保持され、該電極保持体の下端面は斜めに形成され、該下端面を鏡面とすると共に該下端面に対向して撮像装置が設けられ、前記下端面を介して前記撮像装置によりアークの発生と溶接状況を確認可能としたので、アークの発生不良等や溶込み不良等の確認が可能となり、欠陥の発生を未然に防止できる。

又本発明によれば、前記ＴＩＧ溶接用のトーチを用いた補修溶接方法に於いて、欠陥を含む様、円筒形に切除して凹部を形成し、前記電極を前記凹部に挿入し、フィラーメタルを供給しない状態でアークを発生させつつ少なくとも１回転する前処理工程を含むので、前記凹部底面のエッジ部等がなくなり、欠陥の発生を防止できる。

又本発明によれば、前処理工程後、アークを発生させ、溶融池を形成して、該溶融池にフィラーメタルを供給して本溶接を行う工程を有するので、肉盛り時の欠陥の発生を防止できる。

又本発明によれば、前記溶融池が前記凹部の中心部から壁面に掛渡って形成される様、アークを発生させるので、アークを回転させることで、前記凹部底面の全域に亘って溶接が可能となる。

更に又本発明によれば、前記アークを回転させつつ上昇させ、前記凹部の下端から上端に至る迄、螺旋状に連続した肉盛り溶接するので、一度の工程で穴埋め溶接が可能となり、溶接作業性が向上すると共に溶接品質が向上する等の優れた効果を発揮する。

本発明が実施されるＴＩＧ溶接用のトーチ先端部の断面図である。 図１のＡ−Ａ矢視図である。 本発明の他の実施例を示すＴＩＧ溶接用のトーチ先端部の説明図である。 従来例を示す断面図である。 図４のＢ−Ｂ矢視図である。 図４のＣ−Ｃ矢視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明に用いられるＴＩＧ溶接用のトーチの一例の先端部を示している。尚、図１中、図４中で示したものと同等のものには同符号を付してある。

８は電極５を保持する円筒の電極保持体であり、前記電極５は前記電極保持体８の軸心と平行に保持されており、又前記電極保持体８の内部からフィラーメタル６が前記電極５と平行に供給される様になっている。

前記電極５は、図２に見られる様に前記電極保持体８の中心から偏心した位置に配置されている。前記電極５の先端は斜めに切断されており、切断の方向は切断面９（楕円形状となる）の延長が前記電極５の下方で前記フィラーメタル６と交差する様になっており、前記切断面９（楕円）の長軸１０は、前記電極５の中心と前記フィラーメタル６の中心とを結ぶ直線に対して平面に投影した状態で、所要角度、例えば３０°傾斜している。尚、傾斜角度は３０゜に限定されるものではなく、前記長軸１０が前記フィラーメタル６から所定距離外れ、アーク４の発生に影響を与えない様になっていればよい。

前記フィラーメタル６は、前記電極保持体８の中心に対して偏心し、更に前記電極５に対して所定距離離反しており、前記アーク４の中心から外れ、又前記フィラーメタル６の中心は前記アーク４によって形成される溶融池１１内に位置する様に設定されている。

前記電極保持体８は、シールドガスノズル１２内に収納されており、該シールドガスノズル１２と前記電極保持体８との間には円筒状の空間１３が形成され、該空間１３は図示しないシールドガス供給源に接続され、該空間１３よりシールドガス１４が噴出される様になっている。

又、前記電極保持体８は該電極保持体８の軸心を中心として回転可能となっており、或は前記シールドガスノズル１２と前記電極保持体８とが一体に、該電極保持体８の軸心を中心として回転可能となっている。尚、前記電極５と前記フィラーメタル６とが一体に回転できれば、特に構造は限定されない。

以下、作用について説明する。

溶接部を非破壊検査し、溶接部内部に欠陥があるかどうかが検査され、欠陥が有る場合は、前記欠陥を除去する様に、欠陥部を含む円柱状の凹部２をドリルやエンドミル等により穿設する。該凹部２の直径は、前記電極５、前記フィラーメタル６が挿入され、回転可能な空間となっていればよい。

前記シールドガスノズル１２からシールドガス１４を噴出し、前記凹部２内部及びその周辺をシールドガス１４雰囲気とする。該シールドガス１４は前記シールドガスノズル１２と前記電極保持体８との間から噴出されるので、ガスシールドする範囲が少なくても良好なガスシールドが可能となる。

シールドガス１４を噴出した状態で、前記電極５に通電して前記母材１と前記電極５間にアーク４を発生させる。該アーク４は前記電極５の下端と前記母材１間で最も距離の短い（抵抗の少ない）方向、即ち前記電極５の下端と前記凹部２の底面間に発生する。更に、前記電極５の先端は斜めに切断され、結果的に先端が前記凹部２の壁面側に偏心した状態となっており、前記アーク４は前記フィラーメタル６の先端を含む様に壁面側に偏心して発生する。

本溶接の前処理として、前記アーク４を発生した状態で、前記フィラーメタル６を供給しない状態で、前記電極保持体８を１回転し、前記凹部２の底面を全面に亘って溶融する。前処理として、前記アーク４を発生させた状態で複数回、回転させてもよい。

前記凹部２の底面を溶融させることで、ドリル加工した場合に形成される、前記凹部２底面中央の円錐状の窪み、底面周縁のエッジ部が滑らかになる。

次に、本溶接として、アーク４を発生させ、前記母材１を溶かして前記溶融池１１を形成し、前記フィラーメタル６が前記溶融池１１に挿入される様に供給される。前記フィラーメタル６は、先端部から溶融し、前記凹部２の内部に肉盛りされていく。更に、前記電極保持体８を回転することで、前記凹部２の底面全域を肉盛り溶接することができる。

又、形成される前記溶融池１１の形状及び大きさを、前記凹部２の中心部から壁面に掛渡る形状とすることで、前記電極保持体８を１回転することで前記凹部２の底面全域に亘って肉盛りが可能となる。

従って、前記電極保持体８を回転しながら、トーチ先端部３を上方に移動させることで、前記凹部２の底面から上端に亘り、螺旋状に連続した肉盛り溶接することができ、前記凹部２全体の穴埋め溶接を行える。又、前記前処理を実行することで、エッジ部が解消されるので、本溶接で肉盛りした際の欠陥の発生を防止できる。

尚、前記アーク４は前記凹部２の内部で発生しており、前記シールドガスノズル１２を供給することで、前記シールドガス１４が前記凹部２を充満し、良好なシールド状態が実現される。

又、前記アーク４は前記フィラーメタル６側に偏って発生するので、前記フィラーメタル６の下方に前記溶融池１１が形成され、前記フィラーメタル６が前記溶融池１１の中心近くに挿入され、前記フィラーメタル６は効率よく溶融し、溶接性が向上する。

本発明によれば、欠陥部分のみを含む縦穴の凹部を形成すればよく、切削は容易であり、又凹部の体積は小さく、溶着金属量が少なく、又入熱量が少ないので、溶接変形を抑制できると共に溶接時間を短縮でき、作業効率が向上する。

本発明では、アーク４は前記凹部２の内部に発生するので、外部からアーク４を観察することはできない。

図３は凹部２の内部で発生しているアーク４の状態を観察可能とした他の実施例を示している。

電極保持体８の下端を斜めに切断し、好ましくは４５°に切断し、下端面を鏡面仕上げ、或はアルミ、クロームメッキして鏡面１５とする。該鏡面１５に対向し水平な光軸を有するＣＣＤカメラ等の撮像装置１６を配設する。又、図中、１７は該撮像装置１６で得られた画像を表示する表示装置である。

前記アーク４の状態は、前記鏡面１５を介して前記撮像装置１６によって撮像され、更に前記表示装置１７に表示される。又、該表示装置１７に表示される画像は、前記アーク４の直上からの像であり、前記凹部２が小径で、深い場合も、確実に前記アーク４の状態を確認することができる。

１ 母材
２ 凹部
３ トーチ先端部
４ アーク
５ 電極
６ フィラーメタル
８ 電極保持体
９ 切断面
１０ 長軸
１１ 溶融池
１２ シールドガスノズル
１３ 空間
１４ シールドガス
１５ 鏡面
１６ 撮像装置
１７ 表示装置

Claims (7)

1. ＴＩＧ溶接用のトーチに於いて、電極とフィラーメタルとがトーチの中心線と平行に配置され、前記電極と前記フィラーメタルとが前記トーチの中心線を中心に一体に回転可能に支持され、少なくとも前記電極は前記中心線に対して偏心した位置にあり、前記電極の下端は先端が壁面に向う様、斜めに切断され、前記フィラーメタルの中心は、前記電極の下端に形成される楕円の長軸に対し所定距離外れた位置となっていることを特徴とするＴＩＧ溶接用のトーチ。
2. 前記電極と前記フィラーメタルとは円筒の電極保持体に保持され、該電極保持体に対して同心にシールドガスノズルが設けられ、該シールドガスノズルと前記電極保持体との間からシールドガスが噴出される請求項１のＴＩＧ溶接用のトーチ。
3. 前記電極と前記フィラーメタルとは円筒の電極保持体に保持され、該電極保持体の下端面は斜めに形成され、該下端面を鏡面とすると共に該下端面に対向して撮像装置が設けられ、前記下端面を介して前記撮像装置によりアークの発生を確認可能とした請求項１のＴＩＧ溶接用のトーチ。
4. 請求項１に係るＴＩＧ溶接用のトーチを用いた補修溶接方法に於いて、欠陥を含む様、円筒形に切除して凹部を形成し、前記電極を前記凹部に挿入し、フィラーメタルを供給しない状態でアークを発生させつつ少なくとも１回転する前処理工程を含むことを特徴とする補修溶接方法。
5. 前処理工程後、アークを発生させ、溶融池を形成して、該溶融池にフィラーメタルを供給して本溶接を行う工程を有する請求項４の補修溶接方法。
6. 前記溶融池が前記凹部の中心部から壁面に掛渡って形成される様、アークを発生させる請求項４又は請求項５の補修溶接方法。
7. 前記アークを回転させつつ上昇させ、前記凹部の下端から上端に至る迄、螺旋状に連続した肉盛り溶接する請求項６の補修溶接方法。

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