JP5795506B2 - プラズマ溶接方法 - Google Patents
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Description
図9を参照するに、プラズマ溶接法では、電極101とセンターノズル102の間にパイロットアークを発生させ、その後、電流の流れを被溶接物104に切り替えることで溶接を行う。
始めに、高周波発生器(パイロットアーク発生装置105に組み込まれている機器)を用いて、電極101(タングステン電極)と水冷されたセンターノズル102との間に低電流のアーク(「パイロットアーク」という)を発生させる。
したがって、特許文献1記載の溶接トーチを用いてプラズマ溶接を行う場合、図9に示す高価なパイロットアーク発生装置105が必要となるので、プラズマ溶接に要するコストが増加してしまうという問題があった。
図1は、本発明の実施の形態に係る溶接トーチの概略構成を示す断面図である。
図1を参照するに、本実施の形態の溶接トーチ10は、インナー部材11と、アウター部材12と、固定部13と、駆動部14と、を有する。
インナー部材11は、耐熱絶縁部材15と、コレットボディ16と、トーチヘッド18と、トーチキャップ21と、コレット22と、電極24と、を有する。
コレットボディ16は、筒状とされた部材であり、耐熱絶縁部材15内に挿入されている。コレットボディ16は、先端部16Aと、第2の係合部16Bと、第3の係合部16Cと、パイロットガス通過用孔16aと、を有する。
上記構成とされたコレットボディ16は、耐熱絶縁部材15内において、その位置が規制されている。
第4の係合部18Aは、トーチヘッド18の下端内壁に設けられており、コレットボディ16の第3の係合部16Cと係合している。
パイロットガス導入口18Bは、トーチヘッド18の上部側壁を貫通するように設けられている。パイロットガス導入口18Bは、図示していないパイロットガス供給装置と接続されている。パイロットガス導入口18Bには、該パイロットガス供給装置からパイロットガスが供給される。また、パイロットガス導入口18Bから導入されたパイロットガスは、トーチヘッド18内に供給される。第5の係合部18Cは、トーチヘッド18の上端内壁に設けられている。
キャップ本体36は、筒状部材35の一方の開放端である上端を塞ぐように設けられている。
突出部22Aは、トーチキャップ21の筒状部材35によりコレット22が押圧され、先端部16Aによりコレット22の下端が変形した際、コレット22内に配置された電極24と接触することで、軸方向Aにおける電極24の位置を規制する。
上記構成とされたコレット22は、電極24の先端部24Aを露出するように、電極24の外周に配置され、軸方向Aに対する電極24の位置を規制している。
トーチボディ26は、インナー部材11(具体的には、耐熱絶縁部材15)を収容する筒状空間26Aと、冷却水用管路26Bと、シールドガス導入孔26aと、を有する。
シールドガス導入孔26aは、図示していないシールドガス供給装置と接続されている。シールドガス導入孔26aには、該シールドガス供給装置からシールドガスが供給される。
筒状部27Aの両端(上端及び下端)は、開放端とされている。先端面27a側に位置する筒状部27Aの下端は、電極24の先端24aを先端面27aから下方に突出させる際に電極24の先端部24Aが通過する部分である。
シールドガス流路33は、センターノズル27及びセンターノズル押さえ29とアウターノズル31との間に形成されている。シールドガス流路33には、シールドガス導入孔26a及びメッシュ32を通過したシールドガスが供給される。シールドガス流路33は、電極24の先端24aに供給されるパイロットガスを囲むように、シールドガスを案内する。
ピニオン47は、ラック46と係合すると共に、回転可能な状態で、ピニオン支持部44に設けられている。
なお、ピニオン47は、手動で回転させてもよいし、自動で回転させてもよい。
さらに、従来のTIG溶接では、深い溶け込みを得るためにシールドガスとしてヘリウム(その他電位傾度の高いガス)を用いることが行われていたが、本発明では、シールドガスとしてアルゴン単体を用いた場合でも、シールドガスとしてヘリウムを用いた従来のTIG溶接と比較して、同等以上の深い溶け込みを得ることができる。
図4に示すように、センターノズル27の先端面27aから電極24の先端24aを突出させ、GMA溶接(ガスメタルアーク溶接)と組み合わせることで、TIG・MIG溶接を行うことができる。
また、図5に示すように、センターノズル27内に電極24の先端24aを収容させ、GMA溶接と組み合わせることで、プラズマMIG溶接を行うことができる。
図6は、実施例1の溶接を行う際のセンターノズルの先端面と電極の先端との位置関係を説明するための図である。図6では、図1に示す溶接トーチ10の構成要素のうち、電極24及びセンターノズル27のみを図示する。
図7は、実施例2の溶接を行う際のセンターノズルの先端面と電極の先端との位置関係を説明するための図である。図7では、図1に示す溶接トーチ10の構成要素のうち、電極24及びセンターノズル27のみを図示する。
従来のTIG溶接用トーチを用いて、被溶接物(具体的には、厚さの薄い板材)の本溶接を行った。このとき、TIG溶接機を用いると共に、電流を200A、溶接速度を30cm/min、100%アルゴン(流量が10L/min)として、板厚が5mmとされたSUS304板(被溶接物51)の溶接を行った。
比較例の溶接後の被溶接物の断面写真、及び溶け込み深さを図8に示す。
図8を参照するに、溶接ガスとして100%アルゴンガスを用い、かつ同一の電流で溶接を行った場合、実施例1の方が、比較例よりも1.4mm程度溶け込み深さが深いことが確認できた。
Claims (1)
- パイロットガスが供給される先端部を含む電極、及び該電極の先端部を露出するように前記電極の外周に配置され、かつ前記電極の軸方向に対する前記電極の位置を規制するコレットを有するインナー部材と、
前記電極の先端部のうち、少なくとも一部を収容するセンターノズル、該センターノズルから離間するように前記センターノズルの外側に配置されたアウターノズル、及び前記センターノズルと前記アウターノズルとの間に形成され、前記センターノズルの先端に向かうようにシールドガスを案内するシールドガス流路を有すると共に、前記インナー部材の外周部の一部を囲むように配置されたアウター部材と、
前記電極の軸方向に対して、前記インナー部材及び前記アウター部材を相対的に移動させる駆動部と、を含み、
前記電極の先端が、前記インナー部材及び前記アウター部材が前記電極の軸方向に対して相対的に移動することで、前記センターノズルの先端面から突出、或いは前記センターノズルの先端面から軸方向内側に収容された溶接トーチを用いたプラズマ溶接方法であって、
前記センターノズルの先端面から前記電極の先端を突出させ、前記パイロットガスを流すことで、該電極の先端と被溶接物との間にアークを発生させる工程と、
前記アークを発生させた後、前記電極の先端を前記センターノズル内に収容し、シールドガスを流すことで、前記被溶接物を溶接する工程と、
を含むことを特徴とするプラズマ溶接方法。
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