JPH0137832Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は狭開先溶接に適用される溶接トーチに
関し、詳細にはいわゆる鞍形状のＩ形狭開先の溶
接等の如き曲り溶接線狭開先溶接に適用されるガ
スシールド性能の高い溶接トーチに関するもので
ある。 圧力容器等の厚肉管にノズルを溶接する場合に
は、第１図（要部断面概略説明図）に示す様に、
厚肉管ａとノズルｂの溶接部にいわゆる鞍形状の
Ｉ形狭開先継手ｃを形成せしめた後、該継手を略
下向姿勢でガスシールドアーク溶接している。従
つてこの様な特異な狭開先溶接に適用される溶接
トーチとしては、性能上、特に下記，の要件
を満足することが求められる。 溶接トーチは、鉛直上方から狭開先内に挿入
することが溶接装置の安定設置上から望まし
い。しかし溶接線は鞍形状であるから、溶接ト
ーチを鉛直方向に配置すると、上り又は下り姿
勢部では溶接線に対する溶接トーチの配置は相
対的に前傾又は仰向き配置と変化し、そのまま
ではガスシールド性能が低下する。そこで前記
の如く前傾又は仰向き配置に変化してもガスシ
ールド性能を十分良好に維持できるものである
こと。 様々な曲率半径Ｒを有する鞍形状溶接線に対
応する為に、夫々の曲率に対応したトーチを予
め複数個準備して鞍形溶接を行なうということ
は極めて不経済である為、曲率半径の変化に追
従して自由に曲ることのできる様な構造である
こと。 上記の２要件を満足する溶接トーチとして本考
案者等は先に一連の出願（実開昭53−113228号、
同56−160675号、同56−169979号）を行なつてい
る。即ち上記の要求に対して電極保持部の溶接
進行方向に沿つた前方及び後方に夫々シールドガ
スノズルを添設すると共に該ノズルにいわゆる２
重シールド機構を施してなる構造で応え、の要
求に対してはそれらのシールドガスノズルを電極
保持部に対して独立に回転且つ着脱自在とするよ
うな構造で応え、それらによつてガスシールド性
能を向上させると共に比較的小径で且つ様々な寸
法の曲率半径に対しても十分適用可能な溶接トー
チを提供することができた。 しかしその後の性能確認実験により第１図に示
すノズルｂの形状や、厚肉管ａへの溶着位置等に
よつては、溶接線の下り傾斜が水平より約10゜を
越える場合があり、この場合上記した様な２重シ
ールド機構を有する溶接トーチにおいては、ガス
シールド性能が急激に低下し、溶接部にブローホ
ール等の欠陥が発生する場合もあることを見い出
した。又従来の２重シールド機構では、アーク発
生点に向かうシールドガス流を形成する為の部材
と、外部からの空気の混入を防止する為の、即ち
エアカーテンを形成する為の部材とを別個に製作
し且つそれらを連結して構成していたので製作に
手間がかかり、その為製作コストも上昇し、更に
シールドガスを分散噴出させる際の方向と量の変
化に対する融通性が良くないという欠点も残して
いた。また実開昭53−113228号に示した様に、噴
出口へのスパツタの付着を防止するため、該噴出
口より突出させて突起部材を設ける場合、前述の
如く傾斜度のある溶接線に対して該突起部材が溶
接母材に接触しない様に配置すると、かえつてガ
スシールド効果が低減することも分かつた。 そこで本考案者等はこうした事情に着目し、か
かる欠点をすべて排除し得る様な溶接トーチの開
発を目指して更に実験・検討を重ねた末、上記溶
接線の下り傾斜度が従来の３倍近く、即ち約30゜
近くに及んでもガスシールド性能が低下せず、し
かも製作が容易で且つ経済的な２重シールド機構
を有してなる溶接トーチに達し、ひき続きここに
提供するものである。なお本考案の溶接トーチの
適用は単に前述の特殊な狭開先溶接線のみに限定
されるものではなく、溶接トーチと溶接線が相対
的に直角配置から外れる溶接線でも同様に有効で
あり、更には直角配置の溶接線においてもシール
ド性能を改善するものである。 しかしてこの様な本考案の溶接トーチとは、電
極保持部（消耗電極送給ガイドあるいは非消耗電
極保持部）を挾んで溶接進行方向の前後に独立回
動自在に添設された各シールドガスノズル下部の
シールドガス噴出口の最先端より内側であつて、
該噴出口を前後方向に見たとき溶接電極より遠い
位置に、シールドガスを溶接進行方向の前方側及
び後方側に分流する為の分流用棧部材を夫々配設
した点に要旨が存在する。 以下実施例図面に基づき本考案の構成及び作用
効果を説明するが、下記実施例は単に一代表例を
示すに過ぎず、前・後記の趣旨に沿つてシールド
ガス棧部材の断面形状やシールドガス噴出口への
取付位置等を適宜変更して実施することも本考案
の技術的範囲に含まれる。更に以下消耗電極を使
用する溶接トーチについて具体例を示すが、本考
案は溶接部のガスシールド性能に関するものであ
るから、非消耗電極を使用するガスシールド溶接
用トーチも本考案の技術的範囲に含まれる。 第２図は本考案に係る溶接トーチの要部断面説
明図、第３図はその平面図、溶接トーチ１は、そ
の全体が保持アーム２の先端で挾圧的に保持さ
れ、且つ消耗電極送給ガイド（以下単に「電極ガ
イド」という）３を挾んでその両側に、シールド
ガスノズル（以下単に「ガスノズル」という）
４，４を電極ガイド３に対して夫々独立回動自在
に添設されるが、これらの構成は、従来の溶接ト
ーチの基本的構成と共通する。そして本考案の溶
接トーチは、ガスノズル４，４下部の構成にその
特徴がある。即ちガスノズル４，４の下部のシー
ルドガス噴出口（以下単に「ガス噴出口」とい
う）５，５の内側に、シールドガス分流用の桟部
材６，６を電極ガイド３から夫々離れる方向に寄
せて配設している。 この様に構成された溶接トーチを使用して狭開
先溶接をするに当つてはガスノズル４，４の上部
のガス導入口７，７より夫々シールドガスを導入
し下部のガス噴出口５，５より電極９下方の溶接
部へ向かつた噴出せしめる。このときガスは翼状
の桟部材６，６によつて分けられ、電極９下方の
アーク発生点に向かう流れとアーク発生点とは反
対方向に向かう流れが夫々形成される。従つて溶
接トーチが鞍形状溶接線に対して前傾又は仰向き
姿勢となつたときのシールドガス流の形成状態
は、第４図に示す様にアーク発生点方向へのシー
ルドガス流(イ)、(ロ)が確実且つ安定となるのは勿論
のこと、空気混入防止ガス流(ハ)、(ニ)のうち特に問
題になり易い(ハ)についても溶接線Ｌに至るまで十
分確保されることになる。これは上記２つのガス
流が翼状の棧部材６，６によつてガス噴出口５，
５が絞られる状態になつて流速が高まると共に、
いずれも斜向流となり、垂直流の場合に比べてア
ーク発生点付近のシールドガス濃度が高くなると
共に、いわゆるエアカーテンがより強力に形成さ
れるからである。また翼状の棧部材がノズル下端
に配置されていることにより、ガス導入口７，７
より棧部材直上までのノズル内の空間をガス留め
及び整流部として機能されることができ、翼状の
棧部材に至るガス流が効率良く整流化されると共
に、噴出口直前まで偏向させることにより効率良
く斜向流が得られる。この様なシールドガス流の
形成状態は溶接トーチが溶接線に対して約30゜の
傾斜姿勢に至るまではほぼ良好に維持される。従
つて実施例トーチを鉛直方向に配置したときの溶
接線の傾斜度が水平より約30゜前後の範囲内では
ガスシールド性能が低下することはない。尚上記
棧部材６，６においてはアーク発生側にスパツタ
の付着が予想されるが、シールドガスの分流に支
障をきたすまでに至ることはなく、また上記桟部
材６はガス噴出口５の端縁より内側に形成される
ので、該噴出口５端縁と溶接母材の間隙は十分に
保持され、シールドガスはスムーズに流されてガ
スシールド効果を発揮する。一方、第１図に示す
ノズルｂの形状や、厚肉管への溶着位置等によつ
ては、溶接線の下り傾斜が水平より約10゜を越え
る場合があり、又かかる場合に生じる不都合を解
決することを目的として本考案がなされたことは
前述の通りであるが、反面厚肉管にノズルを溶接
する際に形成される溶接線の下り傾斜度が30゜を
越える場合には溶接作業の経済性を考慮して異な
つた溶接工法が採用されるので、本考案の溶接ト
ーチが上記範囲を越える場合の実施可能性の有無
を特に考慮する必要はない。 尚ガス噴出口５，５におけるシールドガス分流
用棧部材６，６の配設位置として必要な位置を調
べる為、下記の如く実験を行なつたところ、上記
実施例の如く電極ガイド３から夫々離れる方向に
寄せて配設した場合には、より優れたガスシール
ド性質が得られることを確認した。 〈実験例〉 条件：溶接装置 TWIST傾斜姿勢溶接用実験機 溶接用電源 1000AmP・容量、直流垂下特性
電源 供試ワイヤ TWS−50（2.0×2.0） シールドガス 80％Ar−CO₂（50／min） 供試鋼板材質 SM50 トーチ 第５図Ａ，Ｂ，Ｃに示す様に棧部材
６，６の配設位置の異なる３種のトーチを使用 分析 溶着金属の全Ｎ定量分析 結 果 上記実験により下記第１表の結果が得られた。

【表】 この結果から、棧部材６，６を夫々アーク発生
点より離れる方向で、ガス噴出口の前後方向に見
て溶接電極９から遠ざかる位置に配置した場合に
は、溶接トーチのガスシールド性能が向上するこ
とが分かる。 更に変形例として第５図Ｄに示す様にガスノズ
ル４，４の外壁下部縁を切欠いたトーチを使用し
て同様の実験を行なつたところ、溶着金属の全Ｎ
分析値（wt％）は15゜上り姿勢部では0.0038，15゜
下り姿勢部では0.0040となつて、より一層のガス
シールド効果が得られた。即ち本考案に係る溶接
トーチにおけるガスノズルの外壁下部縁を若干延
長することによりいわゆるエアカーテン流の噴出
口を溶接部に近づけてカーテン流の安定化をはか
るとともに、若干の切欠部を設けてカーテン流の
斜向性を高めるようにすれば、本考案の効果をよ
り助長せしめて実施することも可能であり、かか
る実施も本考案の技術的範囲に含まれることは言
うまでもない。 本考案は以上の如く構成したので下記に要約す
る効果を得ることができる。 いわゆる鞍形状のＩ形狭開先継手を略下向姿
勢で連続溶接する場合のように、溶接継手に対
して溶接トーチが如何に前傾又は仰向きに変化
してもガスシールド性能を十分良好に維持する
ことができる。 本考案に係る２重シールド機構はガスノズル
下部におけるガス噴出口の適正部位にシールド
ガス分流用棧部材を配設するだけの簡単な機構
であるから、従来の２重シールド機構に比べて
その製作の手間（材料、時間、労力等）を相当
省くことができ、その分製作コストが安くな
り、更にシールドガスを分流させる際の方向と
量の変化に対する調整を容易に行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は厚肉管にノズルを溶接する際に形成さ
れるいわゆる鞍形状のＩ形狭開先継手の要部断面
概略説明図、第２図は本考案に係る溶接トーチの
要部断面説明図、第３図はその平面図、第４図は
上り又は下り姿勢にある溶接トーチにおけるシー
ルドガス流の形成状態説明図、第５図Ａ〜Ｄは実
験に使用した各トーチのガス噴出口形状を示す説
明図である。 １…溶接トーチ、３…消耗電極送給ガイド、
４，４…シールドガスノズル、５，５…シールド
ガス噴出口、６，６…シールドガス分流用棧部
材、７，７…シールドガス導入口、９…電極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電極保持部の溶接進行方向に沿つた前方及び後
   方にシールドガスノズルを取付け、狭開先溶接線
   をガスシールドアーク溶接しつつ移行する溶接ト
   ーチにおいて、シールドガスを溶接進行方向に見
   て前方側及び後方側に分流するシールドガス分流
   用桟部材を、前記各シールドガスノズル下部のシ
   ールドガス噴出口最先端縁より内側であつて、且
   つ前記シールドガス噴出口を前後方向に見たとき
   溶接電極から見てより遠い側の位置に、夫々設け
   てなることを特徴とする狭開先溶接用溶接トー
   チ。