JPH0275472A - アーク溶接用電極チップの先端形状 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アーク溶接用電極チップの先端形状に関し、
特に、スパッターがチップ先端面に付着しにくい形状と
して寿命を伸ばすことができるアーク溶接用電極チップ
の先端形状に関する。

従来の技術 アーク溶接法は最も汎用的な溶接法であり、溶接局所の
シールド法の違いなどによって類別される。そこで、消
耗電極式ガスシールドアーク溶接法を第９図及び第１０
図に基づいて説明すると、この溶接法はアルゴン（Ａｒ
）や炭酸ガス（ＣＯ，）などのシールドガス中でアーク
を発生させて溶接するもので、中空円筒状のトーチｌｌ
内に配設された電極チップ１′の中心部を貫通するワイ
ヤ送給路２によって導かれてチップ先端面３から突出し
たワイヤ１２を陽極とし、母材１３を陰極としてトーチ
ｌｌ先端から矢印で示したシールドガス１４を溶接部に
供給しながら破線で示したアーク１５を発生させて溶接
する。ワイヤ送給路２内をワイヤ送給ローラ１６によっ
て送給されるワイヤ１２への電極チップ１′からの給電
は、ワイヤ送給路２の内壁とワイヤ１２の外壁とが接触
してなされ、従って、ワイヤ送給路２の直径り、はワイ
ヤ１２の直径ｄよりやや大きい程度で、たとえばｄ＝１
．２ｘｍのワイヤに対してはチップ１′を使用している
。そして、電極チップ１′の先端部は熱容量を確保する
ための肉厚を大きくとることに力点がおかれており、た
とえばｄ＝１．２ｘｍのワイヤに対しては通常チップ先
端面直径Ｄ１が６〜８ｊＩｊＩの電極チップを使用して
いる。

なお、第１Ｏ図に示したように従来のアーク溶接用電極
チップの先端形状では、ワイヤ送給路２の開口部外周側
に広い平坦面が形成されており、電極チップ１′の先端
直径Ｄ０はチップ先端面直径Ｄ１と一致している。

上述したアーク溶接用電極チップの先端形状によれば、
先端部の熱容量が大きいためアーク熱を受けても高温に
なりにくく、先端部が高温となって軟化するまでの時間
が長くなる。このため、送給されるワイヤ１２と接触し
ているワイヤ送給路２の直径り、が摩耗によって拡大し
、ワイヤ１２の先ぶれが大きくなって導通不良や溶接不
良を発生するまでの時間、すなわち電極チップ１′の寿
命は長くなる。なお、ｄ＝１．２ｚｇのワイヤに使用さ
れるワイヤ送給路２の直径は通常Ｄ＊＝　１．３ｘｇか
ら１．５ｘｍ程度まで摩耗拡大して寿命となる。

発明が解決しようとする課題 ところで、電極チップの寿命は、前述したワイヤ送給路
の摩耗拡大に加えてスパッター付着の影響を強く受けて
いる。発明者の試験によれば、ワイヤ送給路が摩耗拡大
して寿命となる前に、アーク移行中に発生したスパッタ
ーがチップ先端面を直撃して付着し、ワイヤ送給路から
供給されたワイヤとチップ先端面とがチプ先端面に付着
したスパッターを介して溶着してワイヤ送給不良となる
ことが確認されている。これは、従来の電極チップの先
端形状が、先端部の肉厚を大きくすることによって熱吸
収量を確保し、先端部の軟化を防ぐことに力点をおいた
ためで、結果的に平坦面の広いチップ先端面が形成され
ていた。このため、発生したスパッターは広いチップ先
端面の外周側から付着を始めて徐々に内側へ進み、最初
に付着したスパッターの上に徐々に積って大きな塊に成
長する。そして、ついにはワイヤとチップ先端面とが大
きな塊に成長したスパッターを介して溶着してしまい、
ワイヤ送給不良となって電極チップを交換していた。

そこで、本発明は、チップ先端面にスパッターが付着し
にくいアーク溶接用電極チップの先端形状を開発し、電
極チップの寿命を大巾にのばすことを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、前述の課題を解決するもので、中心部を貫通
するワイヤ送給路が円形のチップ先端面に開口している
アーク溶接用電極チップの先端形状において、前記チッ
プ先端面の直径をワイヤ直径の１．５〜１．９倍の範囲
に設定すると共に、前記チップ先端面の外周側にスパッ
ターがはね返される角度の傾斜面を形成したことを特徴
とするアーク溶接用電極チップの先端形状である。

作用 前述の手段によれば、チップ先端面の平坦部は狭くなり
、しかも、その外周側にはスパッターをはね返す角度の
傾斜面が形成されている。このため、広い平坦部を有す
る従来のチップ先端面の外周側から付着を始めて成長し
ていたスパッターは、平坦なチップ先端面ではなく傾斜
面に当ってはね返されることになり、付着・成長がしに
くくなる。

実施例 本発明の一実施例を第１図ないし第８図に基づいて説明
すると、略円柱状の電極チップ１には中心を貫通させて
ワイヤ送給路２を設けてあり、その一端は円形のチップ
先端面３に開口している。

このチップ先端面３の外周側には破線で示したチップ先
端の角部４を面取りしてスパッターがはね返る角度の傾
斜面５を形成してあり、電極チップ１の面取り前の先端
直径をり。、チップ先端面３の直径をり８、ワイヤ送給
路２の直径をり２、図示省略のワイヤ直径をｄ１傾斜面
５の角度をαとすると、各種試験の結果、ワイヤ直径ｄ
に対するチップ先端面直径り、の最適直径比Ｒ（Ｄ　、
／ｄ）を１．５ないし１．９の範囲とし、かつ傾斜面５
の角度αを４５度とした電極チップの先端形状が最も長
寿命となる。

ところで、前述したように電極チップｌの寿命はワイヤ
送給路２の摩耗による直径拡大やチップ先端部へのスパ
ッター付着によって短かくなる。

そこで、スパッターの付着がない場合の最適先端形状を
知るために、Ｄｏ＝６ｍｍ、Ｄ＋＝２ｘｘ、Ｄ。

＝１．３ａｍの電極チップの傾斜面角度αを変化させ、
スパッターを除去しなからｄ　＝１．２１ＪＩのワイヤ
を送給して溶接し、第２ａ図及び第２ｂ図に示す如く、
１．３ａｍのワイヤ送給路直径り、が楕円長軸り、′−
１，５ｘｘに摩耗拡大するまでのワイヤ通過長りを測定
して第３図に示している。この試験結果によれば、傾斜
面角度αが小さい程ワイヤ通過長しは長くなっており、
すなわち、電極チップｌの寿命は傾斜面角度αが小さい
程長いことを示している。

次に、Ｄ　ｏ＝　６　ｚｘ、　Ｄ　ｔ＝　１．３ｊｌｘ
　、α＝４５度の電極チップの゛先端面直径Ｄ１を変化
させて同様の測定を行うと、第４図に示す如く、Ｄｌが
大きい程電極チップ１の寿命は長くなっている。これら
第３図及び第４図の試験結果からは、チップ先端部の肉
厚が大きい程熱吸収量も大となり、高温となって軟化す
るまでの時間を要して寿命が長くなっていることが分か
る。しかし、スパッターの除去をやめて同様の試験をす
ると、第５図に示す如く、傾斜面角度αは４５度、チッ
プ先端面直径り、は２Ｈの場合のワイヤ通過長しが最も
長く、寿命の長いアーク溶接用電極チップの先端形状で
あることを示している。しかも、この場合のワイヤ通過
長りは、いずれの試験結果を見てもスパッターを除去し
ながら試験した第３図及び第４図の値より短くなってお
り、このことは、ワイヤ送給路２の直径り、が摩耗拡大
して寿命に至る以萌にスパッター付着に起因するワイヤ
とチップ先端との溶着が生じていることを示している。

最後に、ワイヤ直径ｄとチップ先端面直径Ｄ１との最適
直径比Ｒを試験によって定める。第６図は通常使用され
ている４種類のワイヤ直径ｄに適用可能なチップ先端面
直径ＤＩをＯ印で示してあり、各々５回の試験の平均値
をワイヤ通過長しとして第７図に示している。この試験
結果に基づいて、４種類のワイヤ直径ｄごとにワイヤ通
過ｉＬが最大となったチップ先端面直径を最適チップ先
端面直径り、とじ、最適直径比Ｒ１すなわちＤ　、／ｄ
を計算して第８図に示しである。この結果、最適直径比
Ｒが１．５すいし１．９の範囲でかつ傾斜面角度αが４
５度の電極チップ先端形状とすれば、寿命の長い電極チ
ップとなる。

上述した電極チップの先端形状によれば、チップ先端部
の肉厚は従来に比べてかなり薄くなり、熱容量も低下し
ている。しかし、第５図に示した試験結果からも明らか
なように、実際には摩耗による寿命に至る前にスパッタ
ー付着に起因するワイヤとチップ先端面との溶着が発生
しており、電極チッ・ブの寿命をのばすためにはスパッ
タ一対策が重要であることが分かる。そして、チップ先
端部へのスパッター付着は、外周部から始まって徐々に
内側へ進み、最初に付着したスパッターの上に徐々に積
りで大きな塊に成長することが知られているが、本発明
による電極チップの先端形状はこのようなスパッターの
付着特性を考慮し、チップ先端面３の直径Ｄ１を極力小
さくして最適直径比Ｒを１．５ないし１．９の範囲にす
ると共に、チップ先端面３の外周側にスパッターをはね
返して付着しにくい角度、好適には４５度の角度の傾斜
面５を形成してスパッター付着による電極チップの寿命
低下を防止している。なお、本発明による電極チップの
先端形状をガスシールドアーク溶接法に適用した場合に
は、傾斜部５がシールドガスのガス流によって効果的に
冷却されるため、肉厚の大きい従来形状の電極チップと
比較してワイヤ送給路２の耐摩耗性に大差のない試験結
果が得られた。

発明の効果 前述の本発明によれば、電極チップの先端部にスパッタ
ーが付着しにくくなり、ワイヤとチップ先端部とが成長
したスパッターを介して溶着するワイヤ送給不良に至る
までのワイヤ通過長が長くなり、電極チップの寿命が大
巾に向上する。このことは第５図に示した試験結果から
も明らかで、傾斜面角度αが４５度でしかもチップ先端
面直径り、が２ｗｙｔの本発明による電極チップのワイ
ヤ通過長しが約７０！であるのに対して、実質的に従来
例と同じ先端形状である傾斜面角度αが０度の電極チッ
プではワイヤ通過長しが約４２ｍとなっており、２倍に
近い寿命の向上が確認されている。なお、スパッターの
付着はパイプなどの上向溶接時に特に発生しやすく、従
って、本発明による電極チップの先端形状を上向溶接に
適用すればより一層の効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電極チップの先端形状を示す断面
図、第２ａ図及び第２ｂ図は第１図のＵ−■線に沿って
見た図で、第２ａ図は摩耗前のワイヤ送給路を示す図、
第２ｂ図は摩耗拡大したワイヤ送給路を示す図、第３図
及び第４図はスパッターを除去しながら溶接した場合に
１．３ｉｘのワイヤ送給口直径り、が１．５ｚｘの楕円
長軸り、′に摩耗拡大するまでのワイヤ通過長りを示し
、第３図は傾斜面角度αを変化させた場合を示す図、第
４図はチップ先端面直径り、を変化させた場合を示す図
、第５図はスパッター除去をやめて溶接した場合に１　
、３ｚｘのワイヤ送給口直径り、が１，５ｘｘの楕円長
軸り、′に摩耗拡大した時のワイヤ通過長りを示す図、
第６図はワイヤ直径ｄに対して適用可能なチップ先端面
直径ＤＩを示した図、第７図はスパッター除去やめた場
合のチップ先端面直径Ｄ１とワイヤ通過長しとの関係を
ワイヤ直径ｄごとに示した図、第８図はワイヤ直径ｄご
とに最適直径比Ｒを計算して示した図、第９図は消耗電
極式ガスシールドアーク溶接法の概要を示す図、第１０
図は従来の電極チップの先端形状を示す断面図である。 ｌ・・電極チップ、２・・ワイヤ送給路、３・第４図 第２α図　　　　第２ｂ図 第３図 第４図 第５図 第す図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　中心部を貫通するワイヤ送給路が円形のチップ先端面
   に開口しているアーク溶接用電極チップの先端形状にお
   いて、前記チップ先端面の直径をワイヤ直径の１．５〜
   １．９倍の範囲に設定すると共に、前記チップ先端面の
   外周側にスパッターがはね返される角度の傾斜面を形成
   したことを特徴とするアーク溶接用電極チップの先端形
   状。