JPH0230380A - ガス―金属―アーク溶接方法 - Google Patents
ガス―金属―アーク溶接方法Info
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- JPH0230380A JPH0230380A JP1148224A JP14822489A JPH0230380A JP H0230380 A JPH0230380 A JP H0230380A JP 1148224 A JP1148224 A JP 1148224A JP 14822489 A JP14822489 A JP 14822489A JP H0230380 A JPH0230380 A JP H0230380A
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Classifications
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- B23K35/383—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area mainly containing noble gases or nitrogen
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- B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、垂直下方へ向かう溶接デポジットビード（ｗ
ｅｔｄ ｄｃｐ６ｓｉｔ ｂｅａｄ）−を形成すること
が゛（・きるガス−金・属−アーク溶接方法にｌＩＩす
る。この方法は、消耗即ち溶融される電極ワイヤーを溶
接デポジット箇所へ向は玉連続的に供給し、この電極の
端部及びアーク空隙の周囲にシールドガスを流して、空
隙内にプラズマフィールド（ｐｌａｓｍａｆｉｅｌｄ）
を形成するようになづのである。この方法は、プラズマ
・フィール下を制御して適当に位置決めし、そしてワイ
ヤ−電極から一金属が１、溶接１−ル即ちデポジット箇
所にデポジット即ら付着するように粒状フリーフライト
移動（、ｏｌｏｂｕｌａｒ ｆｒｅｃ−ｆｌｉＱｈｔ
ｔｒａｎｓｆｅｒ）を引き起こすことによって、ｍ力に
Ｊこる溶融金属の流れ落らを生じさせないで、下方へ向
、かう溶接を、可能にする、叩ら、溶、接ワイヤ、−を
下方へ移動できるようにするのである。
ｅｔｄ ｄｃｐ６ｓｉｔ ｂｅａｄ）−を形成すること
が゛（・きるガス−金・属−アーク溶接方法にｌＩＩす
る。この方法は、消耗即ち溶融される電極ワイヤーを溶
接デポジット箇所へ向は玉連続的に供給し、この電極の
端部及びアーク空隙の周囲にシールドガスを流して、空
隙内にプラズマフィールド（ｐｌａｓｍａｆｉｅｌｄ）
を形成するようになづのである。この方法は、プラズマ
・フィール下を制御して適当に位置決めし、そしてワイ
ヤ−電極から一金属が１、溶接１−ル即ちデポジット箇
所にデポジット即ら付着するように粒状フリーフライト
移動（、ｏｌｏｂｕｌａｒ ｆｒｅｃ−ｆｌｉＱｈｔ
ｔｒａｎｓｆｅｒ）を引き起こすことによって、ｍ力に
Ｊこる溶融金属の流れ落らを生じさせないで、下方へ向
、かう溶接を、可能にする、叩ら、溶、接ワイヤ、−を
下方へ移動できるようにするのである。
従来の技術
従来、大体垂直り向に配向される溶接ビードに於いては
、この溶接を行う方法は金属を上方へ向かってデボジ、
ット即ら付着させていた５、即ら、溶接材料が基体の上
に付与され、溶＠材料がその溶接ヒートの「棚Ｊ （ｓ
ｈｅｌｆ）即ちその上端部の上に付与されることで、ビ
ードが上方へ向かって進展形成されるようになされてい
た。従来の装・置は速度が比較的涯く、品質及び、連番
プ込み（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）に係わる問題を生じ
ている。従って本発明は、はぼ直立する即ち垂直方向の
溶接部を形成するための従来の上方へ向かって溶接を行
う溶接装置を改善するものである。
、この溶接を行う方法は金属を上方へ向かってデボジ、
ット即ら付着させていた５、即ら、溶接材料が基体の上
に付与され、溶＠材料がその溶接ヒートの「棚Ｊ （ｓ
ｈｅｌｆ）即ちその上端部の上に付与されることで、ビ
ードが上方へ向かって進展形成されるようになされてい
た。従来の装・置は速度が比較的涯く、品質及び、連番
プ込み（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）に係わる問題を生じ
ている。従って本発明は、はぼ直立する即ち垂直方向の
溶接部を形成するための従来の上方へ向かって溶接を行
う溶接装置を改善するものである。
一般的な方法、即ち、４種類のガスを混合して成るシー
ルドガスを使用し、消耗される、ワイヤー電極を使用す
るとともに、ホットブラズ・マフイールドを形成上で、
このブラ、ズマフィールドの内部で溶接金属の移動（ｔ
ｒａｎｆｅｒ）が行われるよ・うになす方法は、１９８
４年７月３１日付けで付与された「溶接装置」と題する
本、出願人の先の米国特許第４．４６３，２４３Ｑに記
載されてい・る。この方法は、１９８６年２月２５日付
【プで付与された「ガス−金属−アーク溶接方法」と題
する本出願人の引き続く米国５ｆｆ許第４，５７２．９
４２号に付加的に且つ更に一説明されている。更に、こ
の方法は溶接ガンを使用することができる。溶接ガンは
、例えば、１９８４年８月７日付けでシコン・ジー・チ
ャーチ及びエマーソン・ジー・マＯ−ンに許可された「
ガンデイフユーザ−及び外部冷甜尋管」と題する本出願
人の先の米国特許第４，４６４．５６０号に記載されて
いるようなＷｊ接ガンとされることができる。更に、適
当なガン及びこの形式の方法は、１９８５年７月１６日
付けでジョン−クルード・レベルに付与された「ガス−
金属−アーク溶接方法」と題する米国特許第４，５２９
．８６３号に記載されている。
ルドガスを使用し、消耗される、ワイヤー電極を使用す
るとともに、ホットブラズ・マフイールドを形成上で、
このブラ、ズマフィールドの内部で溶接金属の移動（ｔ
ｒａｎｆｅｒ）が行われるよ・うになす方法は、１９８
４年７月３１日付けで付与された「溶接装置」と題する
本、出願人の先の米国特許第４．４６３，２４３Ｑに記
載されてい・る。この方法は、１９８６年２月２５日付
【プで付与された「ガス−金属−アーク溶接方法」と題
する本出願人の引き続く米国５ｆｆ許第４，５７２．９
４２号に付加的に且つ更に一説明されている。更に、こ
の方法は溶接ガンを使用することができる。溶接ガンは
、例えば、１９８４年８月７日付けでシコン・ジー・チ
ャーチ及びエマーソン・ジー・マＯ−ンに許可された「
ガンデイフユーザ−及び外部冷甜尋管」と題する本出願
人の先の米国特許第４，４６４．５６０号に記載されて
いるようなＷｊ接ガンとされることができる。更に、適
当なガン及びこの形式の方法は、１９８５年７月１６日
付けでジョン−クルード・レベルに付与された「ガス−
金属−アーク溶接方法」と題する米国特許第４，５２９
．８６３号に記載されている。
これらの従来の特許に記載されている方法は、高速度で
溶接材料のデポジット即ち付着を行わせ、溶接材料が速
やかに高品質の溶接ビードを形成するようになしている
。金属の付着速度、ビードの形成速度及びビードの品質
の全てが初１＃１の溶接方法に比較して実質的に改善さ
れているのである。
溶接材料のデポジット即ち付着を行わせ、溶接材料が速
やかに高品質の溶接ビードを形成するようになしている
。金属の付着速度、ビードの形成速度及びビードの品質
の全てが初１＃１の溶接方法に比較して実質的に改善さ
れているのである。
しかしながら、１９８８年５月４日付けで出１１された
「高速度で付着するガス、−金属−アーク溶接方法」
（旧ｇｈ Ｒａｔｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｇａｓ−
Ｍｅｔａｌ−＾「ＣＷｅｌｄｉｎｏ Ｐｒ０ＣＯ３ｔ＋
）と題する本出願人の米国特許順第１９０．３０９号は
、大体同じであるが、溶接ビードの形成に関して実質的
に高い速度を達成した方法を記載している。
「高速度で付着するガス、−金属−アーク溶接方法」
（旧ｇｈ Ｒａｔｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｇａｓ−
Ｍｅｔａｌ−＾「ＣＷｅｌｄｉｎｏ Ｐｒ０ＣＯ３ｔ＋
）と題する本出願人の米国特許順第１９０．３０９号は
、大体同じであるが、溶接ビードの形成に関して実質的
に高い速度を達成した方法を記載している。
本願に於いては、下・方へ向かう溶接ビードを比較的高
いデポジット速度で形成する方法、即ち、上方向への垂
直な形式の溶接を行うために使用される従来技術の方法
に較べて下方向へ溶接ワイヤーを溶接ガンにより移！ｌ
Ｉさせて下方へ向かう溶接ビードを比較的高いデポジッ
ト速度で形成する方法、を発明者は発見した。この本発
明による下方へ向かう方法によれば、良好な溶１」込み
による高品質の溶接、そして従来の上方へ向けて形成さ
れるビードに於いて従来達成された以上に格段に１ｉい
ビード形成速度、を達成Ｊるのである。
いデポジット速度で形成する方法、即ち、上方向への垂
直な形式の溶接を行うために使用される従来技術の方法
に較べて下方向へ溶接ワイヤーを溶接ガンにより移！ｌ
Ｉさせて下方へ向かう溶接ビードを比較的高いデポジッ
ト速度で形成する方法、を発明者は発見した。この本発
明による下方へ向かう方法によれば、良好な溶１」込み
による高品質の溶接、そして従来の上方へ向けて形成さ
れるビードに於いて従来達成された以上に格段に１ｉい
ビード形成速度、を達成Ｊるのである。
発明の概要
本発明は、下方へ向４Ｊて溶接ビードを形成する方法を
考慮する。即ち、下方への移動経路に沿ってビード金属
のデポジット即ら付着を行って「垂直」即ち直立した溶
接ビードを形成する方法を考慮するのである。この方法
は、消費されるワイヤー電極の使用を含む。このワイヤ
ー電極は溶接基体に対して大体水平に配置される。又、
ワイヤー電極はその回りを基体へ向けて流される４種類
のガスの混合ガスによって包囲されるのである。電極に
対して十分な電圧及び電流が与えられ、１ｍ端部と基体
との間のアーク空隙内にホットプラズマフィールド（ｈ
ｏｔ ｐｌａｓｍａ ｆｉｅｌｄ）を形成するようにな
される。このプラズマフィールドは大体円錐形の形状と
され、常に電極ワイヤーの軸線と同軸的に位置される。
考慮する。即ち、下方への移動経路に沿ってビード金属
のデポジット即ら付着を行って「垂直」即ち直立した溶
接ビードを形成する方法を考慮するのである。この方法
は、消費されるワイヤー電極の使用を含む。このワイヤ
ー電極は溶接基体に対して大体水平に配置される。又、
ワイヤー電極はその回りを基体へ向けて流される４種類
のガスの混合ガスによって包囲されるのである。電極に
対して十分な電圧及び電流が与えられ、１ｍ端部と基体
との間のアーク空隙内にホットプラズマフィールド（ｈ
ｏｔ ｐｌａｓｍａ ｆｉｅｌｄ）を形成するようにな
される。このプラズマフィールドは大体円錐形の形状と
され、常に電極ワイヤーの軸線と同軸的に位置される。
金属は、電極から基体へ向けて粒状フリーフライト移１
１＋（ｏｌｏｂｕｌａｒ ｆｒｅｅ−ｆｌｉｏｈｔ ｔ
ｒａｎｓｆｅｒ）によって移動される。この粒状フリー
フライト移動に於いては、金属粒体は円錐形のプラズマ
フィールドの軸線に沿って電極ワイヤーと同軸的に移動
を行うのである。この間、円錐形のプラズマフィールド
のベースは、電圧並びにアーク空隙の長さを調整するこ
とによつ−（、形成されるビードの幅と横方向にＩｒＩ
Ｊ延となるように位置決めされる。従って、粒体はプラ
ズマフィールドの軸線に沿って正確に方向法めされるの
である。又、基体に到達することにより、粒体はその上
に均等に拡がり、即ち分散されて、基体に付着するので
ある。
１＋（ｏｌｏｂｕｌａｒ ｆｒｅｅ−ｆｌｉｏｈｔ ｔ
ｒａｎｓｆｅｒ）によって移動される。この粒状フリー
フライト移動に於いては、金属粒体は円錐形のプラズマ
フィールドの軸線に沿って電極ワイヤーと同軸的に移動
を行うのである。この間、円錐形のプラズマフィールド
のベースは、電圧並びにアーク空隙の長さを調整するこ
とによつ−（、形成されるビードの幅と横方向にＩｒＩ
Ｊ延となるように位置決めされる。従って、粒体はプラ
ズマフィールドの軸線に沿って正確に方向法めされるの
である。又、基体に到達することにより、粒体はその上
に均等に拡がり、即ち分散されて、基体に付着するので
ある。
内部でワイヤー電極をＷＩｌ！！する溶接ガンは、溶融
されて失われた粒体の岱を補うために必要な市の金属を
与えるのに十分な速度で、ワイヤーｔｌＲ＆を軸線方向
に繰り出す。更に、溶接ガンは、ビードの中心軸線と整
合され且っビードの両縁から等距離に位置されている経
路に沿って、ト方向へ移動される。これにより、アーク
空隙の長さ並びに粒体の連続的な流れが一定に維持され
る。又、円錐形のプラズマフィールドのベースはビード
の幅と同紙に保゛持されるのである。この結果として、
金属の高速度なデポジット即ち付着が達成されるのであ
る。これに於いては、金属は重力によって流れ落ちるこ
となく付着されるのである。完成されたビードは、従来
技術の上方へ向かう溶接にて達成された品質より：ｂ一
般に高品質のビードとなる。更に、より一層良好な溶は
込みパターン及び溶は込み深さがこの改善された方法に
よって達成されるのである。
されて失われた粒体の岱を補うために必要な市の金属を
与えるのに十分な速度で、ワイヤーｔｌＲ＆を軸線方向
に繰り出す。更に、溶接ガンは、ビードの中心軸線と整
合され且っビードの両縁から等距離に位置されている経
路に沿って、ト方向へ移動される。これにより、アーク
空隙の長さ並びに粒体の連続的な流れが一定に維持され
る。又、円錐形のプラズマフィールドのベースはビード
の幅と同紙に保゛持されるのである。この結果として、
金属の高速度なデポジット即ち付着が達成されるのであ
る。これに於いては、金属は重力によって流れ落ちるこ
となく付着されるのである。完成されたビードは、従来
技術の上方へ向かう溶接にて達成された品質より：ｂ一
般に高品質のビードとなる。更に、より一層良好な溶は
込みパターン及び溶は込み深さがこの改善された方法に
よって達成されるのである。
本発明の１つの目的は、大体型ｉに配向されたビード、
即ち大体直立された溶接ビード、の形成速度、品質並び
に溶は込み特性を実質的に向上させる方法を提供するこ
とである。この目的は、現在人手できる器具を使用（ハ
Ｈつ、現在の熟練した溶接作業員によって達成できるの
であり、溶接及びその速度の改善に係わるコスト１：昇
は発生しない。寧ろ単位長さ当たりのコストは低減され
るのである。何故ならば、この溶接方法ではアーク発生
時間が短縮されるからである。
即ち大体直立された溶接ビード、の形成速度、品質並び
に溶は込み特性を実質的に向上させる方法を提供するこ
とである。この目的は、現在人手できる器具を使用（ハ
Ｈつ、現在の熟練した溶接作業員によって達成できるの
であり、溶接及びその速度の改善に係わるコスト１：昇
は発生しない。寧ろ単位長さ当たりのコストは低減され
るのである。何故ならば、この溶接方法ではアーク発生
時間が短縮されるからである。
本発明の他の目的は、■方向へ溶接する装置によって安
価に高品質の溶接を行うことである。
価に高品質の溶接を行うことである。
本発明の更に他の目的は形状及び横断面が正確且つ均一
な溶接ビードを１行稈（ｏｎｅ ｐａｔｈ）によって形
成することであり、この溶接は、上方へ向かう溶接形式
で従来達成されていた速度よりも一閣速い速度にて通常
の重力作用に抗して行われるのである。
な溶接ビードを１行稈（ｏｎｅ ｐａｔｈ）によって形
成することであり、この溶接は、上方へ向かう溶接形式
で従来達成されていた速度よりも一閣速い速度にて通常
の重力作用に抗して行われるのである。
本発明のこれらの及びその他の目的及び利点は以下の説
明を読むことによって明白となろう。添付図面は以下の
説明の一部をなしている。
明を読むことによって明白となろう。添付図面は以下の
説明の一部をなしている。
好ましい実施例の詳細な説明
第１図は−Ｆ述した本出願人の米国特許第４，４６４．
５６０号に記載されている形式の、消耗されるワイヤー
を使用するガス−金属−アーク溶接ガン１０を横断面で
示している。このガンはワイヤー電極１１を使用して溶
接を行うのに使用される。このガンはセラミックノズル
即ちスリーブ１４の中をワイヤーが挿通される。
５６０号に記載されている形式の、消耗されるワイヤー
を使用するガス−金属−アーク溶接ガン１０を横断面で
示している。このガンはワイヤー電極１１を使用して溶
接を行うのに使用される。このガンはセラミックノズル
即ちスリーブ１４の中をワイヤーが挿通される。
このディフュ−ザーは拡大ヘッド１５を有している。こ
の拡大ヘッド１５はノズル内部に密接に嵌合されている
。このノズルは適当なセットスクリュー１６によってヘ
ッドに不動に取りイ・１けられている。デイフユーザ−
は中央孔１７を有し、この中央孔１７を通してワイヤー
電極がスライドできるようになされている。更に、ヘッ
ド１５は拡大された段ぐり１８を形成されている。
の拡大ヘッド１５はノズル内部に密接に嵌合されている
。このノズルは適当なセットスクリュー１６によってヘ
ッドに不動に取りイ・１けられている。デイフユーザ−
は中央孔１７を有し、この中央孔１７を通してワイヤー
電極がスライドできるようになされている。更に、ヘッ
ド１５は拡大された段ぐり１８を形成されている。
環状のチップＰ［ｌＩ４２０がデイフユーザ−の中央孔
１７の中に嵌合されている。このチン１部材は中央開口
２１を有している。この中央開口２１はワイヤー電極の
直径よりも僅かに大きな内径を有し、この中央開口がワ
イヤーを挿通して給送するガイドを形成しているのであ
る。
１７の中に嵌合されている。このチン１部材は中央開口
２１を有している。この中央開口２１はワイヤー電極の
直径よりも僅かに大きな内径を有し、この中央開口がワ
イヤーを挿通して給送するガイドを形成しているのであ
る。
リング状のスペーサー２４がデイフユーザ−１５の拡大
された段ぐり１８の中に挿入されている。このスペーサ
ーリングは多数の半径方向外方へ突出りるフィン２５を
有している。このようにして、リングの外側の回りで且
つツインの間に空間が形成されている。これらの空間は
デイフユーザ−のヘッド１５にドリル加工された角度を
付された通路２７と連通されている。
された段ぐり１８の中に挿入されている。このスペーサ
ーリングは多数の半径方向外方へ突出りるフィン２５を
有している。このようにして、リングの外側の回りで且
つツインの間に空間が形成されている。これらの空間は
デイフユーザ−のヘッド１５にドリル加工された角度を
付された通路２７と連通されている。
ねじ端部３１を有する銅製チューブ３０が、段ぐり１８
内部にねじソケットを形成するねじ３２によってデイフ
ユーザ−ヘッドに取り付けられている。冷却液のための
チューブ３４が銅製チューブを取り巻いており、銅製チ
ューブとデイフユーザ−との間の連結部の近くのループ
３５にて終端している。冷ｆＪＩ水は、通常のポンプ及
びバルブ装置を使用して冷却液チューブを通して循環さ
れる。
内部にねじソケットを形成するねじ３２によってデイフ
ユーザ−ヘッドに取り付けられている。冷却液のための
チューブ３４が銅製チューブを取り巻いており、銅製チ
ューブとデイフユーザ−との間の連結部の近くのループ
３５にて終端している。冷ｆＪＩ水は、通常のポンプ及
びバルブ装置を使用して冷却液チューブを通して循環さ
れる。
これらのポンプ及びバルブは市取されており、入手でき
る。
る。
スリーブ３６は銅製チューブ及び冷却液チューブを取り
巻き、溶接作業員のためのハンドグリップを形成してい
る。このスリーブ及び更に外側のスリーブ即らグリップ
は従来と同様のものである。
巻き、溶接作業員のためのハンドグリップを形成してい
る。このスリーブ及び更に外側のスリーブ即らグリップ
は従来と同様のものである。
溶接ガンは水平に配向されるか、或いは、僅かな角度で
下方へ向けられて、電極先端部らチップを面４０へ向け
られる。即ち、デポジット、プール即ち溶接が行われる
基体へ、向けられる。このようにして、アーク空隙４１
がデツプ３９と溶接面４０との間に維持されるのである
。
下方へ向けられて、電極先端部らチップを面４０へ向け
られる。即ち、デポジット、プール即ち溶接が行われる
基体へ、向けられる。このようにして、アーク空隙４１
がデツプ３９と溶接面４０との間に維持されるのである
。
溶接装置の作動の間、粒体４２が電楡のチップに形成さ
れる。形成される粒体と電極端部との間の連結は次第に
細くなって、遂には粒体が解放される。この解放された
粒体４３はフリーフライト移動によって溶接ビード即ち
デポジット箇所４４へ移動され、そのデポジット箇所内
に吸収される。
れる。形成される粒体と電極端部との間の連結は次第に
細くなって、遂には粒体が解放される。この解放された
粒体４３はフリーフライト移動によって溶接ビード即ち
デポジット箇所４４へ移動され、そのデポジット箇所内
に吸収される。
この装置に於いては、４種類のガスによる混合ガスで構
成されたガス流４６がｔｊＡ製デユープ３０を通してリ
ング状スペーサー２４のフィン間の空間内へ流される。
成されたガス流４６がｔｊＡ製デユープ３０を通してリ
ング状スペーサー２４のフィン間の空間内へ流される。
このガスの流れは引き続きデイフユーザ−ヘッド１５に
形成されている角度を付された通路２７を通して流され
る。しかる後点線で示すようにこのガスはノズル１３の
内面に対して角度を有して狗突し、そしてワイヤーの中
心線へ向けて反（ト）されるのである。このガス流の一
部は、ワイへ７−”ｆｆｉ極軸線と溶接面４０との交差
位置に向けて収束される。又、ガス流の一部はｌ！！ｉ
流として溶接面へ向かって流され、その溶接面から偏向
されるのである。
形成されている角度を付された通路２７を通して流され
る。しかる後点線で示すようにこのガスはノズル１３の
内面に対して角度を有して狗突し、そしてワイヤーの中
心線へ向けて反（ト）されるのである。このガス流の一
部は、ワイへ７−”ｆｆｉ極軸線と溶接面４０との交差
位置に向けて収束される。又、ガス流の一部はｌ！！ｉ
流として溶接面へ向かって流され、その溶接面から偏向
されるのである。
このガスの流れは、適当な電圧並びに電流をワイヤー電
極に付与することによって、アーク空隙内にプラズマフ
ィールド４７を発生させる。このプラズマフィールドは
中央にホットなプラズマ領域４８を形成する。このプラ
ズマ領域はほぼ円錐形の形状をしている。
極に付与することによって、アーク空隙内にプラズマフ
ィールド４７を発生させる。このプラズマフィールドは
中央にホットなプラズマ領域４８を形成する。このプラ
ズマ領域はほぼ円錐形の形状をしている。
電圧並びにアーク空隙の長さを適当に調整することによ
って、ホットプラズマ領域の円錐形部分４８に於ける円
形のベースは溶接面上に位置決めされ、これにより溶接
面の全幅にわたって拡がるようになされる。即ち、この
円錐形部分を溶接ビード又はそのビードが形成される基
体の幅部分の中心線上に中心法めすることによって、こ
の円錐形部分のベースは該幅部分の横方向幅を端から端
迄横方向に延在することができるようになされるのであ
る。しかる優、溶接向へ向かうワイヤー電極の繰り出し
が調整されて、溶接チップから粒体が溶融されて失われ
るにも拘わらずにアーク空隙の良さを維持するようにな
される。同時に、電極はビードの中心軸線、即ちそのビ
ードが形成される表面の狭い幅部分に於ける側縁から等
距離の位置、に整合されて下方向へ移動される。このよ
うにして、円錐形部分はワイヤー軸線に対して安定状態
に制御されるのであり、又、粒体はワイヤー軸線に沿っ
て移動するのである。
って、ホットプラズマ領域の円錐形部分４８に於ける円
形のベースは溶接面上に位置決めされ、これにより溶接
面の全幅にわたって拡がるようになされる。即ち、この
円錐形部分を溶接ビード又はそのビードが形成される基
体の幅部分の中心線上に中心法めすることによって、こ
の円錐形部分のベースは該幅部分の横方向幅を端から端
迄横方向に延在することができるようになされるのであ
る。しかる優、溶接向へ向かうワイヤー電極の繰り出し
が調整されて、溶接チップから粒体が溶融されて失われ
るにも拘わらずにアーク空隙の良さを維持するようにな
される。同時に、電極はビードの中心軸線、即ちそのビ
ードが形成される表面の狭い幅部分に於ける側縁から等
距離の位置、に整合されて下方向へ移動される。このよ
うにして、円錐形部分はワイヤー軸線に対して安定状態
に制御されるのであり、又、粒体はワイヤー軸線に沿っ
て移動するのである。
粒体は、溶接プールに到達すると、全方向へ拡がって溶
接プールに付着し、この溶接プール内に粒体は吸収され
るのである。この結果、溶融粒体の流れ落ちを発生する
ような重力作用に拘わらすに、下方へ向かって形成され
る溶接ビードに対して粒体が良好に付着されるのである
。
接プールに付着し、この溶接プール内に粒体は吸収され
るのである。この結果、溶融粒体の流れ落ちを発生する
ような重力作用に拘わらすに、下方へ向かって形成され
る溶接ビードに対して粒体が良好に付着されるのである
。
溶接電極を下方向へ移動させる作動は第２図に概略的に
示されている。第２図は一対の交差するプレート５０及
び５１を示し、又、これらの２枚のプレートの隅即ち交
差部に形成された隅肉溶接部（ｆｉｌｌｅｔ ｗｅｌｄ
） ５２を示シテイル。Ｉｔ 路内１．： 示されてい
るように、この隅肉溶接部は符号５３で示１位置にて両
プレートに深く溶は込みを生じ、非常に大雑把に表現し
てＴ形断面を形成している。
示されている。第２図は一対の交差するプレート５０及
び５１を示し、又、これらの２枚のプレートの隅即ち交
差部に形成された隅肉溶接部（ｆｉｌｌｅｔ ｗｅｌｄ
） ５２を示シテイル。Ｉｔ 路内１．： 示されてい
るように、この隅肉溶接部は符号５３で示１位置にて両
プレートに深く溶は込みを生じ、非常に大雑把に表現し
てＴ形断面を形成している。
この状態は良好な品質の、強度に優れたクラック発生に
抵抗する溶接部を形成しているのである。
抵抗する溶接部を形成しているのである。
第３図はビードの軸線方向に下方へ向かって電極が移動
される状態を示している。ｍＪｋチップの粒体４２は解
放され、移動中の粒体４３は電極及びプラズマ円錐形部
分の軸線に沿って溶接面へ向かって自由移動する。
される状態を示している。ｍＪｋチップの粒体４２は解
放され、移動中の粒体４３は電極及びプラズマ円錐形部
分の軸線に沿って溶接面へ向かって自由移動する。
第４図は従来技術の溶接方法を示してＪ３す、この方法
では溶接部はワイヤー電極を上方向へ移動させて行われ
る。この装置に於いては、プレート５５が基体として使
用されており、この基体の１に上方へ向けて形成された
溶接ビード５６が付着されるのである。電極ワイヤー１
１はイのチップに粒体４２を形成させる。しかしながら
、この粒体はショートサーキット溶接移動（ｓｈｏｒｔ
ｃｉｒｃｕｉｔｗｅｌｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｒｅｒ）
によって移動される。即ち、粒体は、上方へ向かって形
成されたビード５６の上端部に形成されている棚状部分
５７の溶接プールに接触することで、移動されるのであ
る。
では溶接部はワイヤー電極を上方向へ移動させて行われ
る。この装置に於いては、プレート５５が基体として使
用されており、この基体の１に上方へ向けて形成された
溶接ビード５６が付着されるのである。電極ワイヤー１
１はイのチップに粒体４２を形成させる。しかしながら
、この粒体はショートサーキット溶接移動（ｓｈｏｒｔ
ｃｉｒｃｕｉｔｗｅｌｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｒｅｒ）
によって移動される。即ち、粒体は、上方へ向かって形
成されたビード５６の上端部に形成されている棚状部分
５７の溶接プールに接触することで、移動されるのであ
る。
第６図に示されるように、本発明の方法により形成され
たビードは、健全な深い溶は込みを形成する。これに反
して、上方へ向かうビードが形成される従来技術の方法
は、第７図に誇張して示すように空隙５９を形成するよ
うにして不完全な溶接を生じる傾向を見せるのである。
たビードは、健全な深い溶は込みを形成する。これに反
して、上方へ向かうビードが形成される従来技術の方法
は、第７図に誇張して示すように空隙５９を形成するよ
うにして不完全な溶接を生じる傾向を見せるのである。
ワイヤー電極は組成及び直径を様々とされる。
例えば、市販されて入手可能な電極は０．４０６〜１．
５７５ａｍ（０，０１６〜０．０６２ｉｎ）の間の直径
とされている。好ましい直径は約０．８８９〜１１ ’
、 ４３ ｍ （０、０３５〜０．４５ｉｎ）の範囲と
される。ワイヤーの組成は溶接及びその望まれる結果の
特性に依存して変化される。このような組成は公知であ
り、市販されて入手可能である。
５７５ａｍ（０，０１６〜０．０６２ｉｎ）の間の直径
とされている。好ましい直径は約０．８８９〜１１ ’
、 ４３ ｍ （０、０３５〜０．４５ｉｎ）の範囲と
される。ワイヤーの組成は溶接及びその望まれる結果の
特性に依存して変化される。このような組成は公知であ
り、市販されて入手可能である。
従来の給送機構及び電′ｒ＆並びに電圧の付与装置は市
販されて入手可能であり、公知である。従って、これら
の詳細はこの説明に含まれない。
販されて入手可能であり、公知である。従って、これら
の詳細はこの説明に含まれない。
本発明の方法を実施する上で、大雑把に西って約２０〜
４０ボルトの間の電圧を使用Ｊるのが好ましい。良好な
満足の行く電圧はその中央イ１近の電圧であり、即らは
ぼ２９〜３０ボルトである。
４０ボルトの間の電圧を使用Ｊるのが好ましい。良好な
満足の行く電圧はその中央イ１近の電圧であり、即らは
ぼ２９〜３０ボルトである。
０００アンペ？／ｉｎ２）の電流密度が発生されるア
？
ｏｏ、ｏｏｏアンペｐ／ｉｎ２）迄高イ’１ｆｆｔｔ［
、！：されるのが好ましい。
、！：されるのが好ましい。
電極ワイヤーの露出部分の長さ及びアー“りの良さは特
定の溶接目的に関して試行錯誤的に変化される。例えば
、「スティック−アウトＪ （５ｔｉｃｋ−ｏｕｔ）
、即らチューブ２０のチップとセラミックノズル１３と
の聞に於けるワイヤー長さ、は約７ 、９４ｍ （５／
１６ｉｎ）とされる。次にコノワイヤーは約１２．７
ｍｍ （１／２ ｉｎ）だけノズル端部から外方へ出て
おり、７−り空隙は約１２．７ｍ（１／２ ｉｎ）とさ
れる。しかしながらこれらの寸法は説明のためのもので
、上述したように状況に応じて変化されるのである。
定の溶接目的に関して試行錯誤的に変化される。例えば
、「スティック−アウトＪ （５ｔｉｃｋ−ｏｕｔ）
、即らチューブ２０のチップとセラミックノズル１３と
の聞に於けるワイヤー長さ、は約７ 、９４ｍ （５／
１６ｉｎ）とされる。次にコノワイヤーは約１２．７
ｍｍ （１／２ ｉｎ）だけノズル端部から外方へ出て
おり、７−り空隙は約１２．７ｍ（１／２ ｉｎ）とさ
れる。しかしながらこれらの寸法は説明のためのもので
、上述したように状況に応じて変化されるのである。
この粒状移動を行う装置を使用し、下方向へ電極を移動
させて達成されるデポジット即ち付着の速度は、上方へ
向かって溶接する方法に較べて大体５倍である。例えば
、１時間当り４．５４〜５．４５に９（１０〜１２１ｂ
Ｓ）の付着が本発明による下方へ向かう溶接で達成され
るのに対し、従来技術の対応する垂直方向上方へ向かう
溶度方法によれば付＠速度は約１．３６に５Ｆ（３１ｂ
ｓ ）Ｔ’ある。このような速い付着速度にも拘わらず
に、溶融粒体は形成される溶接ど−ドに容易に付着して
、４゜ 予想されるような重力の影響による流れ落ちは生じない
のである。
させて達成されるデポジット即ち付着の速度は、上方へ
向かって溶接する方法に較べて大体５倍である。例えば
、１時間当り４．５４〜５．４５に９（１０〜１２１ｂ
Ｓ）の付着が本発明による下方へ向かう溶接で達成され
るのに対し、従来技術の対応する垂直方向上方へ向かう
溶度方法によれば付＠速度は約１．３６に５Ｆ（３１ｂ
ｓ ）Ｔ’ある。このような速い付着速度にも拘わらず
に、溶融粒体は形成される溶接ど−ドに容易に付着して
、４゜ 予想されるような重力の影響による流れ落ちは生じない
のである。
本発明は、特許請求の範囲の欄に記載された範囲内で史
に発展させることができる。従って、本発明の作動的な
実施例を完全に説明して、特許請求の範囲の欄に請求す
るのである。
に発展させることができる。従って、本発明の作動的な
実施例を完全に説明して、特許請求の範囲の欄に請求す
るのである。
第１図は、溶接ガン及び溶接作業を概略的に示す立面断
面図。 第２図は、下方へ向けて溶接ビードを形成する状態を示
す概略的な斜視図。 第３図は、下方向へ溶接Ｏラドを移動させ、フリーフラ
イト移動によって粒体を付与する状態を示す拡大した概
略的な側面図。 第４図は、溶接ワイヤー電極のチップから溶融金属がシ
コートサーキット移動される方法を使用して、ビードが
垂直方向上方へ向けて形成される従来技術の方法を示す
概略図。 第５図は、下方へ向りて溶接する方法を使用して一対の
交差するプレートに対して隅肉溶接を行う状態を示す概
略的な平面図。 第６図は、隅肉形式の溶接によって達成される溶は込み
を示す概略的な平面図。 第７図は、上方へ向かう溶接によって形成された従来技
術の溶接部を概略的に示し、又、この形式の溶接に於い
てしばしば発生する空・隙１１１１ら欠陥を示す概略図
。 轡曇→孝唾哄 １０・・・溶接ガン、 １１・・・ワイヤー電極、 １３・・・セラミックノズル、 １４・・・デイフユーザ− １５・・・ヘッド、 １７・・・中央孔、 ２０・・・チューブ状のチップ部Ｈ１ ２１・・・中央開口、 ２４・・・スペーサー ２５・・・フィン、 ２７・・・通路、 ３０・・・銅製チューブ、 ３４・・・冷却液デユープ、 ３６・・・スリーブ、 ３９・・・チップ、 ４ｏ・・・溶接面、 ４１・・・アーク空隙、 ４２．４３・・・粒体、 ４７・・・プラズマフィールド、 ４８・・・ホットプラズマ領域、 ５０．５１・・・プレート、 ５２・・・隅肉溶接部、 ５６・・・ビード、 ５９・・・空隙。
面図。 第２図は、下方へ向けて溶接ビードを形成する状態を示
す概略的な斜視図。 第３図は、下方向へ溶接Ｏラドを移動させ、フリーフラ
イト移動によって粒体を付与する状態を示す拡大した概
略的な側面図。 第４図は、溶接ワイヤー電極のチップから溶融金属がシ
コートサーキット移動される方法を使用して、ビードが
垂直方向上方へ向けて形成される従来技術の方法を示す
概略図。 第５図は、下方へ向りて溶接する方法を使用して一対の
交差するプレートに対して隅肉溶接を行う状態を示す概
略的な平面図。 第６図は、隅肉形式の溶接によって達成される溶は込み
を示す概略的な平面図。 第７図は、上方へ向かう溶接によって形成された従来技
術の溶接部を概略的に示し、又、この形式の溶接に於い
てしばしば発生する空・隙１１１１ら欠陥を示す概略図
。 轡曇→孝唾哄 １０・・・溶接ガン、 １１・・・ワイヤー電極、 １３・・・セラミックノズル、 １４・・・デイフユーザ− １５・・・ヘッド、 １７・・・中央孔、 ２０・・・チューブ状のチップ部Ｈ１ ２１・・・中央開口、 ２４・・・スペーサー ２５・・・フィン、 ２７・・・通路、 ３０・・・銅製チューブ、 ３４・・・冷却液デユープ、 ３６・・・スリーブ、 ３９・・・チップ、 ４ｏ・・・溶接面、 ４１・・・アーク空隙、 ４２．４３・・・粒体、 ４７・・・プラズマフィールド、 ４８・・・ホットプラズマ領域、 ５０．５１・・・プレート、 ５２・・・隅肉溶接部、 ５６・・・ビード、 ５９・・・空隙。
Claims (12)
- （１）消耗されるワイヤー電極を使用して下方へ向かう
幅の狭い細長い溶接ビードを形成するガス−金属−アー
ク溶接方法であつて、基本的に、大体水平に配置された
消耗される薄いワイヤー電極を、その自由端が溶接デポ
ジット面から隔てられて両者間に空隙が形成されるよう
に、位置決めし、 電極に電圧を印加し、又、その電極に比較的高い電流密
度を発生させるのに十分な電流を該電極に与え、 主なる量のアルゴン及びヘリウムと、僅かな量の二酸化
炭素及び酸素とを混合して形成されたガスを連続的に、
且つ、電極の自由端及びアーク空隙に沿つて同軸的に、
前記溶接デポジット面へ向けて流して、前記空隙内に同
軸的に大体円錐形のホットプラズマフィールドを形成さ
せるようになし、 アーク空隙の長さ及び電極に印加される電圧を調整して
、円錐形のホットプラズマフィールドのベースを、溶接
デポジット面上に且つ溶接ビードの幅を横断して実質的
に同延的に重なり合うように、位置決めし、 電極から溶製金属粒体が空隙を横断して溶接デポジット
面へ向けて粒状フリーフライト移動を生じるようになし
、 電極先端からの粒体の溶融移動速度と相関関係を有する
速度で電極を長手方向へ溶接デポジット面へ向けて繰り
出して、アーク空隙の長さを一定に維持するようになし
、 粒状移動によつて付着された下方へ向かう溶接ビードの
中心線に整合させ且つ電極先端からの粒体の溶融速度と
相関関係を有する速度で電極を下方へ移動させて、下方
へ向かつて実質的に均一な溶接ビードを形成させるよう
になす、 諸段階を包含したことを特徴とするガス−金属−アーク
溶接方法。 - （２）前記ガスが、約４０〜７０容積％のアルゴン、約
２５〜６０容積％のヘリウム、約３〜１０容積％の二酸
化炭素、約０．１〜２容積％の酸素、を含んで成る特許
請求の範囲第１項に記載の方法。 - （３）大体２０〜４０ボルトの範囲の電圧を印加させる
段階を含んで成る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 - （４）ワイヤー電極の横断面に於る電流密度が少なくと
も約６２０アンペア／ｍｍ＾２（４００，０００アンペ
ア／ｉｎ＾２）とされた特許請求の範囲第２項に記載の
方法。 - （５）溶接デポジット面上にほぼ垂直下方向へ向かつて
細長い溶接ビードをデポジット即ち形成させるためのガ
ス−金属−アーク溶接方法であつて、本質的に、 （ａ）消耗される薄いワイヤー電極を幅の狭いほぼ垂直
な細長い帯状の溶接デポジット基体へ向けて大体水平方
向へ連続的に繰り出し、この間、電極先端と前記基体と
の間に実質的に均一な長さのアーク空隙を維持し、 （ｂ）電極に比較的高い電圧を印加し、又、電極に高い
電流密度を発生させるのに十分な電流を与え、 （ｃ）主なる量のアルゴン及びヘリウムと僅かな量の二
酸化炭素及び酸素とにより形成された混合ガスを溶接デ
ポジット面へ向けて連続的に且つ電極先端及びアーク空
隙に沿つて同軸的に流し、 （ｄ）アーク空隙内に同軸的に大体円錐形のホットプラ
ズマフィールドを形成し、 （ｅ）アーク空隙の長さ及び電極に印加される電圧を調
整することによつて、円錐形のプラズマフィールドのベ
ースを帯状の溶接デポジット基体の幅と実質的に横方向
に同延となるように位置決めし、 （ｆ）電極先端から溶接デポジット基体へ向けて電極及
びプラズマフィールドの軸線に沿つて溶融金属が粒状フ
リーフライト移動を生じるのを維持し、 （ｇ）電極先端から金属が溶融する速度と相関関係を有
する速度で電極を基体へ向けて繰り出して、アーク空隙
の長さ並びに粒体の移動速度を一定に維持するようにな
し、 （ｈ）移動粒体によつて形成されるビード形成速度と相
関関係を有する速度で、ビードの側縁間の中心のビード
軸線に整合させて電極を下方向へ移動させる、 諸段階を包含したことを特徴とするガス−金属−アーク
溶接方法。 - （６）前記ガスが、約４０〜７０容積％のアルゴン、約
２５〜６０容積％のヘリウム、約３〜１０容積％の二酸
化炭素、約０．５〜２容積％の酸素、を含んで成る特許
請求の範囲第５項に記載の方法。 - （７）大体２０〜４０ボルトの範囲の電圧を印加させる
段階を含んで成る特許請求の範囲第６項に記載の方法。 - （８）約２９〜３０ボルトの電圧を維持する段階を含ん
で成る特許請求の範囲第７項に記載の方法。 - （９）電極ワイヤーの横断面に於る電流密度が少なくと
も６２０アンペア／ｍｍ＾２（４００，０００アンペア
／ｉｎ＾２）とされた特許請求の範囲第７項に記載の方
法。 - （１０）金属デポジット面に溶接ビードを下方向へ形成
するガス−金属−アーク溶接方法であつて、（ａ）金属
デポジット面へ向けて消耗される薄いワイヤー電極を連
続的に繰り出し、この間、電極の自由端と金属デポジッ
ト面との間に実質的に均一な長さのアーク空隙を維持し
、 （ｂ）電極に対して約２０〜４０ボルト程度の比較的高
い電圧を印加し、 （ｃ）電極の横断面に於いて約６９８アンペア／ｍｍ＾
２（４５０，０００アンペア／ｉｎ＾２）を越える高い
電流密度を発生させるに十分な比較的高い電流を電極に
与え、 （ｄ）主なる量のアルゴン及びヘリウムと僅かな量の二
酸化炭素及び酸素とにより形成された混合ガスを、金属
デポジット面へ向けて連続的に且つ電極の端部及びアー
ク空隙に沿つて同軸的に流し、 （ｅ）ほぼ円錐形のホットプラズマフィールドをアーク
空隙内に同軸的に形成するとともに、そのプラズマフィ
ールドのベースを金属デポジット面上に維持して、プラ
ズマフィールドが溶接デポジットにより形成された溶接
金属ビードの上に同軸的に整合され且つ又円錐形のプラ
ズマフィールドのベースがビードの幅と横方向に同延に
維持されるようになし、 （ｆ）電極端部から金属デポジット面へ向かう溶融金属
粒体が実質的に粒状フリーフライト移動するのを維持し
、 （ｇ）ビードの軸線でその両側縁の間の中央に位置され
た軸線に整合させて、且つ、電極端部からの粒体の溶融
速度と相関関係を有する速度で、ビードの軸線長さ方向
に沿つて電極を繰り出して、アーク空隙の長さを実質的
に一定に維持するようになし、 （ｈ）電極の溶融速度に相関関係を有する速度で電極を
下方向へ移動させて、電極端部が金属デポジツト面と実
質的に平行に且つ金属デポジット面から均一な間隔に維
持されるようになす、諸段階を包含することを特徴とす
るガス−金属−アーク溶接方法。 - （１１）前記ガスが、約４０〜７０容積％のアルゴン、
約２５〜６０容積％のヘリウム、約３〜１０容積％の二
酸化炭素、約０．１〜２容積％の酸素、を含んで成る特
許請求の範囲第１０項に記載の方法。 - （１２）プラズマフィールドのベースを位置決めするた
めの電圧及び空隙長さの相関関係を定めて、プラズマフ
ィールドの直径が溶接ビードの幅と本質的に同じとなる
ように、又、該ベースが帯状の溶接デポジットビードの
横幅と実質的に重なり合うようになす段階を含む特許請
求の範囲第１１項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/204,826 US4843210A (en) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Downward gas-metal-arc welding process |
| US204826 | 1988-06-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0230380A true JPH0230380A (ja) | 1990-01-31 |
Family
ID=22759603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1148224A Pending JPH0230380A (ja) | 1988-06-10 | 1989-06-09 | ガス―金属―アーク溶接方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4843210A (ja) |
| JP (1) | JPH0230380A (ja) |
| KR (1) | KR960010441B1 (ja) |
| CA (1) | CA1307563C (ja) |
| GB (1) | GB2219544B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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