JP7228556B2

JP7228556B2 - Ｔｉｇ溶接方法

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Publication number: JP7228556B2
Application number: JP2020183860A
Authority: JP
Inventors: 勝則和田
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2023-02-24
Anticipated expiration: 2040-11-02
Also published as: JP2022073707A

Description

本発明は、ＴＩＧ溶接方法に関する。

金属や非鉄金属などを母材として用いた構造物（被溶接物）の溶接には、従来よりＴＩＧ溶接（Tungsten Inert Gas welding）又はプラズマアーク溶接等のＧＴＡＷ（Gas Tungsten Arc welding）と呼ばれる非消耗電極式のガスシールドアーク溶接が用いられている。

ＴＩＧ溶接では、非消耗電極と、トーチノズルと、トーチボディとを備えるＴＩＧ溶接用トーチを使用し、非消耗電極（－）と被溶接物（＋）との間でアークを発生させて、このアークの熱により被溶接物を溶かして溶融池（プール）を形成しながら溶接が行われる。また、溶接中は電極の周囲を囲むトーチノズルからシールドガスを放出し、このシールドガスで大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。

また、ＴＩＧ溶接用トーチには、冷却液（水）の循環によりトーチボディ等を冷却する冷却機構（チラー）が設けられている。一方、ＴＩＧ溶接用トーチでは、非消耗電極のアーク熱による消耗を抑制するために、この非消耗電極を冷却する必要がある。また、非消耗電極の冷却効果を上げるためには、この非消耗電極の先端と、冷却液（水）が循環される流路との距離をできるだけ短くする必要がある。

これに対して、非消耗電極の冷却性能を向上させたＴＩＧ溶接用トーチが提案されている（例えば、下記特許文献１を参照。）。

特許第６５７８０７８号公報

上述したＴＩＧ溶接用トーチでは、非消耗電極に対する冷却効果によって、この非消耗電極の先端から発生するアークのエリアを小さくし、アークの力が増大するため、深い溶け込みが得られる。したがって、このＴＩＧ溶接用トーチを用いて、キーホールと呼ばれる貫通孔を形成しながら、被溶接物の表側だけでなく裏側にも溶接ビードを形成するキーホール溶接を行うことも可能である。

上記ＴＩＧ溶接用トーチを用いた溶接方法は、キーホール溶接でより大きな効果が発揮される。一方、非キーホール溶接に用いる場合は、まだ改善の余地がある。すなわち、キーホール溶接だけでなく、非キーホール溶接においても、溶接後に気孔（ブローホール）や融合不良などの内部欠陥をより抑制することができるＴＩＧ溶接方法が求められている。

本発明は、内部欠陥の発生を抑制することを可能としたＴＩＧ溶接方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕被溶接物との間でアークを発生させる非消耗電極と、
前記非消耗電極を内側に挿入した状態で支持するコレットと、
前記非消耗電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持すると共に、アークによって生じた被溶接物の溶融池に向かって第１のシールドガスを放出するセンターノズルと、冷却液が循環される流路とが設けられたコレットボディと、
前記コレットボディが取り付けられるトーチボディと、
前記非消耗電極の周囲を囲んだ状態で前記トーチボディに取り付けられると共に、アークによって生じた被溶接物の溶融池に向かって第２のシールドガスを放出するトーチノズルと、
前記コレットボディと熱的に接続された状態で取り付けられると共に、前記コレットの先端側と接触した状態で、その先端から前記非消耗電極を突出させる中心孔が設けられた冷却チップとを備えたＴＩＧ溶接用トーチを用いて、非キーホール溶接を行う際に、
前記第１のシールドガスとして、ヘリウムを用い、
前記第１のシールドガスの流量を１～５Ｌ／ｍｉｎとすることを特徴とするＴＩＧ溶接方法。
〔２〕前記第１のシールドガスの流量を２．５～３．５Ｌ／ｍｉｎ、溶接電圧を１９～３５Ｖ、溶接電流を２５０Ａ以上とすることを特徴とする前記〔１〕に記載のＴＩＧ溶接方法。
〔３〕前記第１のシールドガス中におけるヘリウムの割合が１００％であることを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載のＴＩＧ溶接方法。
〔４〕前記被溶接物の裏側からバックシールドガスの放出を行わずに溶接を行うことを特徴とする前記〔１〕～〔３〕の何れか一項に記載のＴＩＧ溶接方法。
〔５〕前記被溶接物に対して両面溶接を行うことを特徴とする前記〔１〕～〔４〕の何れか一項に記載のＴＩＧ溶接方法。

以上のように、本発明によれば、内部欠陥の発生を抑制することを可能としたＴＩＧ溶接方法を提供することが可能である。

本実施形態において用いられるＴＩＧ溶接用トーチの構成を示す断面斜視図である。図１に示すＴＩＧ溶接用トーチの要部を拡大した断面斜視図である。被溶接物に対する溶接部の状態を示し、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）はその断面斜視図である。実施例１において両面溶接を行った後の溶接部の断面を示す写真である。実施例２において両面溶接を行った後の溶接部の断面を示す写真である。実施例３において両面溶接を行った後の溶接部の断面を示す写真である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らないものとする。

（ＴＩＧ溶接用トーチ）
先ず、本発明の一実施形態に係るＴＩＧ溶接方法において好適に用いられるＴＩＧ溶接用トーチ５０について、図１及び図２を参照しながら説明する。
なお、図１は、ＴＩＧ溶接用トーチ５０の構成を示す断面斜視図である。図２は、図１に示すＴＩＧ溶接用トーチ５０の要部を拡大した断面斜視図である。

本実施形態のＴＩＧ溶接用トーチ５０は、図１及び図２に示すように、被溶接物（図示せず。）との間でアークを発生させる非消耗電極５１と、非消耗電極５１を内側に挿入した状態で支持するコレット５２と、非消耗電極５１を先端側から突出させた状態でコレット５２を内側に保持すると共に、冷却液（水）Ｌが循環されるウォータージャケット（流路）５３が設けられたコレットボディ５４と、コレットボディ５４が取り付けられるトーチボディ５５と、非消耗電極５１の周囲を囲んだ状態でトーチボディ５５に取り付けられると共に、アークによって生じた被溶接物の溶融池に向かって第１のシールドガスＧ１及び第２のシールドガスＧ２を放出するトーチノズル５６と、コレットボディ５４と熱的に接続された状態で取り付けられると共に、その先端から非消耗電極５１を突出させる中心孔５７ａが設けられた冷却チップ５７とを概略備えている。

非消耗電極５１は、例えばタングステンなどの融点の高い金属材料を用いて形成された長尺状の電極棒からなる。また、非消耗電極５１には、タングステンの他に、例えば酸化トリウムや酸化ランタン、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物を添加したものを用いることができる。

コレット５２は、例えば銅又は銅合金などの電気伝導性及び熱伝導性に優れた金属材料を用いて形成された概略円筒状の部材からなる。コレット５２は、軸線方向に貫通する貫通孔５２ａを有し、この貫通孔５２ａの内側に挿入された非消耗電極５１を軸線方向にスライド可能に支持する。コレット５２の先端側には、複数のスリット５２ｂが周方向に並んで設けられている。複数のスリット５２ｂは、コレット５２の先端から軸線方向の中途部に亘って直線状に切り欠かれている。これにより、各スリット５２ｂの間の先端部分５２ｃが縮径方向に弾性変形可能となっている。また、コレット５２の先端部には、漸次縮径されたテーパー部５２ｄが設けられている。

コレットボディ５４は、例えば銅又は銅合金などの電気伝導性及び熱伝導性に優れた材料を用いて形成された概略円筒状の部材からなる。コレットボディ５４は、軸線方向に貫通する貫通孔５４ａを有し、この貫通孔５４ａの基端側から挿入されたコレット５２を内側に保持する。

コレットボディ５４の先端側には、貫通孔５４ａを介して供給された第１のシールドガスＧ１を放出するセンターノズル５４ｂが設けられている。また、コレットボディ５４の側面には、貫通孔５４ａに向けて第１のシールドガスＧ１を供給するガス供給口（図示せず。）が設けられている。一方、コレットボディ５４の後端側には、貫通孔５４ａの後端側を閉塞するトーチキャップ５８が螺合により着脱自在に取り付けられている。トーチキャップ５８には、第１のシールドガスＧ１を貫通孔５４ａに向けて供給するガス供給口５８ａが設けられている。

トーチボディ５５は、例えば軟鋼やステンレス鋼などの鋼材又は真鍮等を用いて概略円筒状に形成された外筒部材５９と、絶縁樹脂を用いて概略円筒状に形成された絶縁部材６０とを有している。

外筒部材５９は、非消耗電極５１に電力を供給する給電部を形成している。また、外筒部材５９の内側に形成された貫通孔５９ａは、その中心に非消耗電極５１を配置すると共に、非消耗電極５１の周囲からコレットボディ５４の貫通孔５４ａに向けて第１のシールドガスＧ１を供給する流路を形成している。

一方、コレットボディ５４は、貫通孔５９ａの内側に挿入された状態で、外筒部材５９に対して螺合により着脱自在に取り付けられている。また、外筒部材５９は、コレットボディ５４の外周面との間で第２のシールドガスＧ２が流れる流路を形成している。

絶縁部材６０は、コレットボディ５４の外周部を覆うと共に、貫通孔５９ａの内側に挿入された状態で、外筒部材５９に対して螺合により着脱自在に取り付けられている。

コレットボディ５４と外筒部材５９との間には、冷却液Ｌが循環されるウォータージャケット（流路）６１が設けられている。ウォータージャケット６１は、外筒部材５９の内周面を周方向に切り欠くリング状の溝部５９ｂと、コレットボディ５４の外周面とによって構成されている。また、ウォータージャケット６１を構成するコレットボディ５４と外筒部材５９との間は、Ｏリング６２によって液密に封止（シール）されている。Ｏリング６２は、ウォータージャケット６１を挟んだ軸線方向の両側にそれぞれ配置されている。

ウォータージャケット５３，６１は、冷却液Ｌの循環によりコレットボディ５４を冷却する冷却機構（チラー）（図示せず。）と接続されている。これにより、コレットボディ５４は、ウォータージャケット５３，６１を流れる冷却液Ｌにより冷却されることになる。

トーチノズル５６は、例えば耐熱性に優れたセラミックなどを用いて概略円筒状に形成されたノズル形状を有している。トーチノズル５６は、コレットボディ５４の外周面との間で第２のシールドガスＧ２が流れる流路を形成すると共に、外筒部材５９の外周面に螺合により着脱自在に取り付けられている。また、トーチノズル５６は、その先端側が漸次縮径されたノズル形状を有している。

冷却チップ５７は、概略円筒状に形成されて、コレットボディ５４の先端側からコレットボディ５４の内側に挿入された状態で、コレットボディ５４に対して螺合により着脱自在に取り付けられている。また、冷却チップ５７は、その先端側が絞り込まれたテーパー形状を有している。

冷却チップ５７の中心孔５７ａは、非消耗電極５１と接触した状態で、その先端から非消耗電極５１を突出させている。また、冷却チップ５７の先端には、拡径方向に突出したフランジ部５７ｂが設けられている。冷却チップ５７は、このフランジ部５７ｂがコレットボディ５４の先端に当接した状態で取り付けられている。

冷却チップ５７は、コレット５２と接触している。具体的に、中心孔５７ａの内側には、コレット５２のテーパー部５２ｄが当接される縮径部５７ｃが設けられている。縮径部５７ｃは、非消耗電極５１を貫通させる程度に縮径されている。これにより、冷却チップ５７の先端部からは、中心孔５７ａを貫通した非消耗電極５１のみを突出させることが可能となっている。

また、冷却チップ５７は、コレットボディ５４と共に、ウォータージャケット５３の一部を構成している。このため、ウォータージャケット５３を構成するコレットボディ５４と冷却チップ５７との間は、Ｏリング６３によって液密に封止（シール）されている。これにより、冷却チップ５７は、コレットボディ５４と共に、ウォータージャケット５３を流れる冷却液Ｌにより冷却されることになる。

以上のような構成を有するＴＩＧ溶接用トーチ５０は、電源装置（図示せず。）と接続されている。電源装置は、ＴＩＧ溶接用トーチ５０と溶接ケーブル（図示せず。）を介して接続されて、ＴＩＧ溶接用トーチ５０への電力並びに第１及び第２のシールドガスＧ１，Ｇ２の供給を行う。

電源装置では、図示を省略するものの、マイナス(－)端子側にトーチ側ケーブルを介して非消耗電極５１が電気的に接続され、且つ、プラス(＋)端子側に母材側ケーブルを介して被溶接物Ｓが電気的に接続されている。

これにより、非消耗電極５１と被溶接物との間でアークを発生させて、このアークの熱により被溶接物を溶かして溶融池（プール）を形成しながら溶接が行われる。また、溶接中は非消耗電極５１の周囲を囲むトーチノズル５６から第１及び第２のシールドガスＧ１，Ｇ２を放出し、これらのシールドガスＧ１，Ｇ２により大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。

本実施形態のＴＩＧ溶接用トーチ５０では、上述した冷却チップ５７がコレットボディ５４及びコレット５２と熱的に接続された状態で取り付けられると共に、冷却液Ｌの循環によりコレットボディ５４及び冷却チップ５７を冷却している。また、冷却チップ５７の中心孔５７ａから非消耗電極５１の先端を突出させた状態で、この非消耗電極５１が冷却チップ５７と接触している。

すなわち、本実施形態のＴＩＧ溶接用トーチ５０では、冷却液Ｌの循環により冷却される冷却チップ５７と非消耗電極５１が熱的に接続された状態となっている。これにより、非消耗電極５１の冷却効果を上げることができ、この非消耗電極５１のアークの熱による消耗を抑制することが可能である。また、冷却チップ５７の交換も容易である。

（ＴＩＧ溶接方法）
次に、本発明の一実施形態に係るＴＩＧ溶接方法について、図３（Ａ），（Ｂ）を参照しながら説明する。
なお、図３は、被溶接物Ｓに対する溶接部の状態を示し、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）はその断面斜視図である。

本実施形態では、上記ＴＩＧ溶接用トーチ５１を用いて、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、互いの端面同士を突き合わせた一対の鋼板（以下、「被溶接物Ｓ」とする。）の突合せ部Ｔに対して両面溶接を行う。なお、突合せ部Ｔには、例えばＩ開先やＹ開先、Ｖ開先などの開先を設けてもよい。

具体的には、被溶接物Ｓの一面に対して、被溶接物Ｓと非消耗電極５１との間でアークＡを発生させると共に、このアークＡによって生じた被溶接物Ｓの溶融池（プール）Ｐに向かって第１のシールドガスＧ１及び第２のシールドガスＧ２を放出しながら、突合せ部Ｔに沿って溶接を行う。これにより、溶接後の被溶接物Ｓの一面には、突合せ部Ｔに沿って溶接ビードＢが形成される。また、被溶接物Ｓの一面を溶接した後は、被溶接物Ｓの他面に対しても同様に溶接を行う。

本実施形態のＴＩＧ溶接方法は、上記ＴＩＧ溶接用トーチ５０を用いて、上記被溶接物Ｓに対して溶接を行う際に、第１のシールドガスＧ１として、ヘリウム（Ｈｅ）を用い、この第１のシールドガスＧ１の流量を１～１０Ｌ／ｍｉｎとすることを特徴とする。

本実施形態のＴＩＧ溶接方法では、上記ＴＩＧ溶接用トーチ５０を用いることで、非消耗電極５１に対する冷却効果により、この非消耗電極５１の先端から発生するアークのエリアを小さくし、アークの力（アーク圧力）が増大するため、深い溶け込みが得られる。

一方、本実施形態のＴＩＧ溶接方法では、上記ＴＩＧ溶接用トーチ５０を用いて非キーホール溶接を行う場合でも、Ｈｅガス（第１のシールドガスＧ１）によりアークの力が低減するため、ほどよいアーク圧力によって溶融池Ｐの堀り下がった形状を安定して維持することができる。また、第１のシールドガスＧ１にＨｅガスを用いた場合、アークＡ（ＴＩＧ溶接用トーチ５０）が移動しても、この溶融池Ｐの堀り下がった形状を維持することが可能である。

以上のように、本実施形態のＴＩＧ溶接方法では、上述した第１のシールドガスＧ１にＨｅガスを用いることによって、アークＡの電圧が上昇する（電位経度が大きくなる）ため、入熱量が増大し、溶融池Ｐでの溶け込みが良くなる。また、第１のシールドガスＧ１中におけるヘリウム（Ｈｅ）の割合を１００％とすることが好ましい。

これにより、未溶融部（溶け残り）の発生を抑制し、掘り下げた溶融池Ｐの形状が安定することから、溶接後の溶接ビードＢに気孔（ブローホール）や融合不良などの内部欠陥が発生することを防ぐことが可能である。

また、本実施形態のＴＩＧ溶接方法では、上述した第１のシールドガスＧ１の流量が１Ｌ／ｍｉｎ未満であると、Ｈｅガスによる内部欠陥を抑制する効果が不十分となる。一方、第１のシールドガスＧ１の流量が１０Ｌ／ｍｉｎを超えると、アーク圧力の上昇により溶融池Ｐの堀り下がった形状を維持することが困難となる。また、Ｈｅガスは比較的高価であるため不経済となる。

したがって、第１のシールドガスＧ１の流量は、１～１０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましく、より好ましくは１～５Ｌ／ｍｉｎであり、更に好ましくは２～５Ｌ／ｍｉｎであり、最も好ましくは２．５～３．５Ｌ／ｍｉｎである。

第２のシールドガスＧ２については、アルゴン（Ａｒ）又はＡｒと水素（Ｈ_２）との混合ガスを用いることができる。また、第２のシールドガスＧ２の流量については、特に限定する必要はなく、この第２のシールドガスＧ２で大気（空気）を遮断するように適宜調整を行えばよい。

また、本実施形態のＴＩＧ溶接方法では、被溶接物Ｓの裏側からバックシールドガスの放出を行わずに溶接を行うことが可能である。

溶接電圧は、１９～３５Ｖであることが好ましく、より好ましくは２０～３０Ｖであり、更に好ましくは２１～２５Ｖである。これにより、アークＡの電圧が上昇する（電位経度が大きくなる）ため、入熱量が増大し、溶融池Ｐでの溶け込みが良くなる。

また、本実施形態のＴＩＧ溶接方法では、特に限定を行わないものの、溶接電流については、２５０Ａ以上であることが好ましく、より好ましくは３００Ａ以上である。また、溶接速度については、１５ｃｍ／ｍｉｎ以上であることが好ましく、より好ましくは１９ｃｍ／ｍｉｎ以上である。また、被溶接物Ｓの厚みは、鋼板の場合、５ｍｍ以上であることが好ましい。

なお、被溶接物Ｓの材質については、本発明のＴＩＧ溶接方法が適用可能なものであればよく、例えば、ステンレス鋼や二相ステンレス鋼、ニッケル合金、炭素鋼などが挙げられる。

また、本発明のＴＩＧ溶接方法は、上述した両面溶接に好適に用いられるものの、片面溶接に適用することも可能である。また、本発明のＴＩＧ溶接方法では、溶加材である溶接ワイヤー（フィラーとも言う。）を溶融池Ｐに供給しながら、不足する溶接金属を補うことも可能である。その場合、溶接ワイヤーの送給を自動で行いながら、半自動のＴＩＧ溶接を行うことが可能である。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

〔第１の実施例〕
第１の実施例では、実際に本発明のＴＩＧ溶接方法を用いて、実施例１～３の溶接条件により被溶接物に対して溶接を行った際の溶接部の状態について検査を行った。

（実施例１）
実施例１では、実際に本実施形態のＴＩＧ溶接方法を用いて、以下の溶接条件により被溶接物に対して両面溶接を行った。また、溶接を行った後の溶接部の断面の写真を図４に示す。

＜溶接条件＞
・被溶接物：材質：ＳＵＳ３０４、厚み１０ｍｍ
・突合せ部：Ｉ開先
（両面同じ溶接条件）
・センターガス（第１のシールドガス）：Ｈｅガス（組成：Ｈｅ１００％、流量：３Ｌ／ｍｉｎ）
・アウターガス（第２のシールドガス）：Ａｒガス(組成：Ａｒ１００％、流量２０Ｌ／ｍｉｎ）
・非消耗電極径：φ６．４ｍｍ、酸化ランタン
・溶接電流：４７０Ａ
・溶接速度：２５ｃｍ／ｍｉｎ

実施例１では、図４に示すように、本実施形態のＴＩＧ溶接方法を用いることによって、溶接後の溶接ビードに気孔（ブローホール）や融合不良などの内部欠陥を発生させることなく、良好な両面溶接を行うことが可能である。

（実施例２）
実施例２では、実際に本実施形態のＴＩＧ溶接方法を用いて、以下の溶接条件により被溶接物に対して両面溶接を行った。また、溶接を行った後の溶接部の断面の写真を図５に示す。

＜溶接条件＞
・被溶接物：材質：ＳＵＳ３０４、厚み９ｍｍ
・突合せ部：Ｖ開先（深さ５ｍｍ、開き角９０°、ルート面４ｍｍ）
（表面の溶接条件）
・シールドーガス：ＡｒとＨ_２の混合ガス(組成：Ｈ_２７％、残部Ａｒ、流量２０Ｌ／ｍｉｎ）
・非消耗電極径：φ３．２ｍｍ、酸化ランタン
・溶接電流：３５０Ａ
・溶接速度：２５ｃｍ／ｍｉｎ
・溶接ワイヤー：Ｙ３０８φ１．２（送給速度６．５ｃｍ／ｍｉｎ）
（裏面の溶接条件）
・センターガス（第１のシールドガス）：Ｈｅガス（組成：Ｈｅ１００％、流量：３Ｌ／ｍｉｎ）
・アウターガス（第２のシールドガス）：Ａｒガス(組成：Ａｒ１００％、流量２０Ｌ／ｍｉｎ）
・非消耗電極径：φ６．４ｍｍ、酸化ランタン
・溶接電流：４３０Ａ
・溶接速度：２０ｃｍ／ｍｉｎ
・溶接ワイヤー：Ｙ３０８φ１．２（送給速度０．５ｃｍ／ｍｉｎ）

実施例２では、図５に示すように、本実施形態のＴＩＧ溶接方法を用いることによって、溶接後の溶接ビードに気孔（ブローホール）や融合不良などの内部欠陥を発生させることなく、良好な両面溶接を行うことが可能である。

（実施例３）
実施例３では、実際に本実施形態のＴＩＧ溶接方法を用いて、以下の溶接条件により被溶接物に対して両面溶接を行った。また、溶接後の被溶接物の断面写真を図６に示す。

＜溶接条件＞
・被溶接物：材質：ＳＵＳ３０４、厚み６ｍｍ
・突合せ部：Ｖ開先（深さ４ｍｍ、開き角９０°、ルート面２ｍｍ）
（表面の溶接条件）
・シールドーガス：ＡｒとＨ_２の混合ガス(組成：Ｈ_２７％、残部Ａｒ、流量２０Ｌ／ｍｉｎ）
・非消耗電極径：φ３．２ｍｍ、酸化ランタン
・溶接電流：３５０Ａ
・溶接速度：２５ｃｍ／ｍｉｎ
・溶接ワイヤー：Ｙ３０８φ１．２（送給速度６．５ｃｍ／ｍｉｎ）
（裏面の溶接条件）
・センターガス（第１のシールドガス）：Ｈｅガス（組成：Ｈｅ１００％、流量：３Ｌ／ｍｉｎ）
・アウターガス（第２のシールドガス）：Ａｒガス(組成：Ａｒ１００％、流量２０Ｌ／ｍｉｎ）
・非消耗電極径：φ４．８ｍｍ、酸化ランタン
・溶接電流：３２０Ａ
・溶接速度：３０ｃｍ／ｍｉｎ
・溶接ワイヤー：Ｙ３０８φ１．２（送給速度０．５ｃｍ／ｍｉｎ）

実施例３では、図６に示すように、本実施形態のＴＩＧ溶接方法を用いることによって、溶接後の溶接ビードに気孔（ブローホール）や融合不良などの内部欠陥を発生させることなく、良好な両面溶接を行うことが可能である。

〔第２の実施例〕
第２の実施例では、実施例４及び比較例１，２について、溶接電流を３００～５００Ａの範囲で５０Ａ毎に変更しながら被溶接物に対して溶接を行った際の溶接電圧の変化について測定を行った。

（実施例４）
実施例４では、上記実施例１と同じ溶接条件により、溶接電流を変更しながら被溶接物の表面に対して溶接を行った際の溶接電圧をそれぞれ測定した。その測定結果を下記表１に示す。

（比較例１）
比較例１では、センターガス（第１のシールドガス）にＡｒガス（組成：Ａｒ１００％、流量：１Ｌ／ｍｉｎ）、アウターガス（第２のシールドガス）：Ａｒガス(組成：Ａｒ１００％、流量２０Ｌ／ｍｉｎ）を用いた以外は、実施例４と同じ溶接条件により、溶接電流を変更しながら被溶接物の表面に対して溶接を行った際の溶接電圧をそれぞれ測定した。その測定結果を下記表１に示す。

（比較例２）
比較例２では、センターガス（第１のシールドガス）にＡｒとＨ_２との混合ガス（組成：Ｈ_２７％、残部Ａｒ、流量：１Ｌ／ｍｉｎ）、アウターガス（第２のシールドガス）：Ａｒガス(組成：Ａｒ１００％、流量２０Ｌ／ｍｉｎ）を用いた以外は、実施例４と同じ溶接条件により、溶接電流を変更しながら被溶接物の表面に対して溶接を行った際の溶接電圧をそれぞれ測定した。

表１に示すように、実施例４は、比較例１，２よりも溶接電圧が高くなっている。これにより、入熱量が増大し、溶融池での溶け込みが良くなるため、溶融池の堀り下がった形状を維持することができる。その結果、溶接後の溶接ビードに気孔（ブローホール）や融合不良などの内部欠陥が発生することを防ぐことが可能である。

５０…ＴＩＧ溶接用トーチ５１…非消耗電極５２…コレット５３…ウォータージャケット（流路）５４…コレットボディ５４ｂ…センターノズル５５…トーチボディ５６…トーチノズル５７…冷却チップ５８…トーチキャップ５９…外筒部材６０…絶縁部材６１…ウォータージャケット６２，６３…ＯリングＧ１…第１のシールドガスＧ２…第１のシールドガスＬ…冷却液（水）Ｓ…被溶接物Ａ…アークＰ…溶融池Ｔ…突合せ部Ｂ…溶接ビード

Claims

被溶接物との間でアークを発生させる非消耗電極と、
前記非消耗電極を内側に挿入した状態で支持するコレットと、
前記非消耗電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持すると共に、アークによって生じた被溶接物の溶融池に向かって第１のシールドガスを放出するセンターノズルと、冷却液が循環される流路とが設けられたコレットボディと、
前記コレットボディが取り付けられるトーチボディと、
前記非消耗電極の周囲を囲んだ状態で前記トーチボディに取り付けられると共に、アークによって生じた被溶接物の溶融池に向かって第２のシールドガスを放出するトーチノズルと、
前記コレットボディと熱的に接続された状態で取り付けられると共に、前記コレットの先端側と接触した状態で、その先端から前記非消耗電極を突出させる中心孔が設けられた冷却チップとを備えたＴＩＧ溶接用トーチを用いて、非キーホール溶接を行う際に、
前記第１のシールドガスとして、ヘリウムを用い、
前記第１のシールドガスの流量を１～５Ｌ／ｍｉｎとすることを特徴とするＴＩＧ溶接方法。
前記第１のシールドガスの流量を２．５～３．５Ｌ／ｍｉｎ、溶接電圧を１９～３５Ｖ、溶接電流を２５０Ａ以上とすることを特徴とする請求項１に記載のＴＩＧ溶接方法。
前記第１のシールドガス中におけるヘリウムの割合が１００％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＴＩＧ溶接方法。
前記被溶接物の裏側からバックシールドガスの放出を行わずに溶接を行うことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載のＴＩＧ溶接方法。
前記被溶接物に対して両面溶接を行うことを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載のＴＩＧ溶接方法。