JPH03142074A - ２重ガス被包アーク溶接方法 - 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】 技術分野 本発明は２重ガス被包アーク溶接方法の改良に関するも
のである。

従来技術 ガス被包アーク溶接において炭酸ガス（Ｃｏ□）にアル
ゴン、ヘリウム等の不活性ガスを混合した被包ガスが用
いられる。斯る不活性ガスを混入した被包ガスを用いれ
ば溶接ビードの外観スパッタの発生量、溶接速度、溶接
スラグの発生量、溶接金属の靭性等のそれぞれにおいて
優れた効果が得られる反面、不活性ガスが高価であるた
め溶接コストが高くなる不都合がある。

これに対し、外側ノズルから放出された外側被包ガスと
その外側ノズルの内側に位置する内側ノズルから放出さ
れた内側被包ガスとにより２重に被包された状態で、内
側ノズルの内側に位置する電極チップから送出した溶接
ワイヤと被溶接部材との間にアークを発生させることに
より、その被溶接部材を溶接する２重ガス被包アーク溶
接方法が提案されている。斯る溶接方法によれば、内側
ノズルから吐出される内側被包ガスの吐出量が比較的少
量であっても溶接ワイヤの先端部（溶接部）が効率的に
被包される特徴がある。

発明が解決すべき課題 しかしながら、斯る従来の２重ガス被包アーク溶接方法
においては、内側ノズルの形状、内側ノズルと電極チッ
プの相対位置関係、および内側被包ガスの吐出量の相互
関係により、溶接アークが不安定となって溶接品質が安
定に得られない欠点があった。

本発明者等は以上の事情を背景として種々検討を重ねる
うち、溶接ワイヤの径りに対して軸方向寸法および径方
向寸法がそれぞれ所定の範囲内の内側吐出口を、電極チ
ップとの間の距離ｄを所定の範囲内で隔てた状態で上記
内側ノズルの先端部に設けるとともに、内側被包ガスの
吐出量を、上記距離ｄに関連した所定の範囲内に維持し
つつアーク溶接を施すと、溶接アークが安定することに
より溶接品質が安定に得られる事実を見い出した。

本発明は以上の知見に基づいて為されたものである。

課題を解決するための手段 すなわち、本発明の要旨とするところは、外側ノズルか
ら放出された外側被包ガスとその外側ノズルの内側に位
置する内側ノズルから放出された内側被包ガスとにより
２重に被包された状態で、内側ノズルの内側に位置する
電極チップから送出した溶接ワイヤと被溶接部材との間
にアークを発生させることにより、その被溶接部材を溶
接する２重ガス被包アーク溶接方法において、前記溶接
ワイヤの径りよりも大きい軸方向寸法を有し且つその溶
接ワイヤの径りの３乃至１０倍の範囲の直径を有する内
側吐出口を、前記電極チップとの間に３乃至７ｍｍの距
離ｄを隔てた状態で前記内側ノズルの先端部に設けると
ともに、３乃至１２＜１／ｎ＋ｉｎ）の範囲内であって
３ｄ−１２乃至３ｄ−３（ｉ、／ｗｉｎ）の範囲内であ
る流量で前記内側被包ガスを上記内側ノズルから放出す
ることにある。

作用および発明の効果 このようにすれば、前記電極チップとの間に一定の距離
３乃至７＋＋＋ｍ（＝ｄ）を隔てた状態で前記内側ノズ
ルの先端部に設けられた、前記溶接ワイヤの径りよりも
大きい軸方向寸法を有し且つその溶接ワイヤの径りの３
乃至１０倍の範囲の直径を有する内側吐出口を通じて、
３乃至１２　（１／ｍｊｎ且つ３ｄ−１２乃至３　ｄ−
−３（ｌ／ｍｉｎ）を満たす一定の範囲内の流量で前記
内側被包ガスが放出される。このように、内側ノズルの
形状、内側ノズルと電極チップの相対位置関係、および
内側被包ガスの吐出量の相互関係が好適に維持された状
態においてアーク溶接が施されるため、比較的少量の内
側被包ガスのガス流が溶接ワイヤの先端部を安定に被包
し得る層流とされる。したがって、溶接アークが比較的
少量の不活性ガスにも拘わらず安定に得られるので高い
溶接品質が得られるのである。

実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図は、本発明の２重ガス被包アーク溶接方法に使用
される溶接トーチの縦断面を示している。

本体１０と円筒状の外側ノズル１２とは円筒状の外周中
間スリーブ１４および絶縁筒１６を介して連結されてお
り、その内側には内側ノズル１８が円筒状の内周中間ス
リーブ２０および接続スリーブ２２を介して本体ｌＯに
連結されている。したがって、外周中間スリーブ１４．
絶縁筒１６および外側ノズル１２と内周中間スリーブ２
０．接続スリーブ２２および内側ノズル１８との間には
外側ノズル１２の外側吐出口２４に連通ずる円筒状の空
間が形成されており、本体１０の側面に螺着された外側
被包ガス用ニンプル２６と外側吐出口２４とが上記空間
を介して連通させられている。

また、後述の溶接ワイヤ３６を案内するための中心孔を
備えた案内ロッド２８が本体１０の上端部から差し込ま
れており、その案内ロッド２８の下端部は内周中間スリ
ーブ２０および接続スリーブ２２を通して内側ノズル１
８内に到達させられている。そして、案内ロッド２８の
先端部には溶接ワイヤ３６に接触してそれに給電するた
めの電極チップ３０が連結されている。したがって、内
周中間スリーブ２０．接続スリーブ２２および内側ノズ
ル１８とその内側に差し込まれた案内ロッド２８との間
には円筒状の空間が形成されており、本体】０の側面に
螺着された内側被包ガス用ニップル３２と内側ノズル１
８の内側吐出口３４とが上記空間を介して連通させられ
ている。

第２図に示されるように、内側吋出口３４は外側吐出口
２４の径（１６乃至２０ｍｍφ）に対して小径（５ｍｍ
φ程度）且つ溶接ワイヤの径Ｄ　（１，２＋ｎｍφ）よ
りも大きい軸方向寸法であって、外側吐出口２４の中心
に位置するように内側ノズル１日の先端部に設けられて
いる。内側ノズル１８は先端に接近するほど小径となっ
ており、内側吐出口３４との間に所定の間隙ｄを軸方向
に隔てて前記電極チップ３０を収容する。なお、図中Ｒ
は放電長さである。また、溶接ワイヤ３６の径りは１．
２ｍｍφであり、内側吐出口３４の径Ａは５１ＩＩＩＩ
Ｉφであるので内側吐出口３４の径Ａは溶接ワイヤ３６
の径りに対して４．０１倍とされているが、溶接ワイヤ
３６の径りに対する内側吐出口３４の径Ａの比率（倍率
）αは３乃至１０倍の範囲内の寸法が溶接ビードの断面
を好適に維持し、かつ、溶接スパッタの付着による影響
および内側被包ガスの消費量を抑制する上において望ま
しい。

被溶接部材３８に溶接を施すに際しては、溶接ワイヤ３
６が電極チップ３０を貫通する送出孔３５に案内されて
、内側吐出口３４を通して被溶接部材３日に向かって突
出長さＬだけ直線的に送り出されることにより、溶接ワ
イヤ３６と′＃１溶接部材３８との間にアークが発生さ
せられる。この時、外側被包ガスニップル２６から供給
される炭酸ガス等の外側被包ガスが外側吐出口２４から
被溶接部材３８に向かって放出されるとともに、内側被
包ガスニップル３２から供給されるアルゴン等（不活性
ガス）の内側被包ガスが、３乃至１２（ｆ／５ｉｎ）且
つ３ｄ−１２乃至３ｄ−３（／！／ｍ１ｎ）の範囲内で
ある流量で、内側吐出口３４から被溶接部材３８に向か
って放出されており、２重に被包された状態でアーク溶
接が行われるようになっている。

本実施例によれば、上記内側ノズル１８の内側吐出口３
４と、電極チップ３０の端部との間隙ｄは３乃至７ｍｍ
の範囲内の寸法とされているため、比較的少量の内側被
包ガスに拘わらず、溶接アークおよび溶接品質が安定化
されている。すなわち、溶接アークにおいては、たとえ
ば炭酸ガス雰囲気中においては小電流になるに従って短
絡移行となり、大電流となるに伴ってグロビュール移行
となる。また、炭酸ガスにアルゴンが混入された雰囲気
中においては小電力となるほど短絡移行となるが、大電
流となるほどスプレー移行となることが知られている。

それ故、被包ガスの雰囲気変動によって溶接アークにお
ける溶滴移行が影響されるので、従来の場合には高価な
内側被包ガスの流量が抑制されるほど溶接ワイヤ３６の
先端における雰囲気が不安定となり易く、それに伴って
溶接アークにおける溶滴の移行状態が変動し、溶接品質
が不安定となっていたのである。これに対し、本発明者
の実験によれば、第３図に示されるように、内側ノズル
１８の内側吐出口３４と電極チップ３０の端面との間隙
ｄが３１ＩＩＩ１１乃至７ｍｍの範囲内の寸法とされる
と溶接アークにおける溶滴状態が安定し、好ましい溶接
品質が得られるのである。図において、Ｏ印は溶接アー
クにおける溶滴が安定である状態を示し、×印は不安定
である状態を示し、Δ印は比較的安定である状態を示す
。

さらに詳しく言えば、アークの安定度は内側吐出口３４
から吐出される被包ガス流量ｆにも影響される。すなわ
ち、第３図において、内側被包ガス流量ｆが３　（ｆ／
ａ＋ｉｎ）以下である場合には吐出力が弱くなって溶接
ワイヤ３６の先端部が不活性ガスによって十分に被包さ
れ得す、また内側被包ガス流量ｆが１２　（ｊ！　／１
Ｉｉｎ）以上である場合には吐出力が強すぎて乱流とな
り、溶接ワイヤ３６の先端部における不活性ガスの被包
状態が不安定となるのである。これに対し、本実施例で
は内側被包ガス流量ｆが３乃至１２　（１／ｗ＋ｉｎ）
の範囲内に設定されているため、不活性ガスの被包状態
が安定し、好ましい溶接品質が得られる。また、アーク
の安定状態は内側被包ガス流量ｆと間隙ｄとの相対条件
によっても影響される。すなわち、次式（１）および（
２）に挟まれた範囲内においてアークが安定するのであ
る。

ｆ、＝３６−３　　　　　　　（１） ｆ、＝３ｄ−１２（２） したがって、上記式（１）および（２）と、ｆ＝３およ
び「−１２と、ｄ＝３およびｄ＝７とによって囲まれた
領域内においてアーク溶接が施される本実施例の２重ガ
ス被包アーク溶接方法によれば、溶接アークが好適に安
定させられるのである。

更に本実施例においては、内側吐出口３４が溶接ワイヤ
の径りよりも大きい軸方向寸法を有しているため、内側
被包ガスの拡散が好適に抑制されてアークの安定性が一
層好適に得られる。

また、本実施例においては内側被包ガスにスパッタ付着
防止剤が混合されているので比較的小径の内側吐出口３
６のスパッタ付着による溶接アークへの影響が防止され
ている。すなわち、第４図に示されるスパッタ付着防止
剤混合装置が内側被包ガス源から前記ニップル３２への
回路に介挿されている。その混合装置はフィルタ５ｏと
減圧弁５２とミキサ５４とが直列に連結されて構成され
る。ミキサ５４は空圧機器に供給される空気内に潤滑油
をミスト状に混入させる所謂オイラーと同様に構成され
ており、ξキサ５４の入力ボートと出力ポートとの差圧
によって少量ずつ押上げられた液状のスパッタ付着防止
剤がその入力ボートと出力ポートとを連通ずるノズルを
通過する高速ガスによってミスト状に噴霧させられ、か
つ混合されるのである。

したがって、従来においては、トーチの先端をグリス状
のスパッタ付着防止剤中に突き入れてその先端部にスパ
ッタ付着防止剤を付着させつつ溶接が行われていたので
、スパッタ付着防止剤が多量に消費されるのみならず、
スパッタ付着防止剤によって特に内側吐出口３４のガス
流が阻害され、溶接品質が影響されていたのである。ま
た、トーチ先端部へのスパッタ付着防止剤の付着を定期
的に行うのが面倒であり、その付、Ｑ作業が楔怠される
とスパッタが内側吐出口３４に付着してガス流が阻害さ
れる虞れもあったのである。これに対し、本実施例によ
れば液状のスパッタ防止剤がミスト状に適量にかつ連続
的に混入されるので、スパッタ防止剤の消費量が大幅に
抑制されるとともに、スパッタ付着防止剤をトーチ先端
に付着させる作業が解消され、かつ溶接品質が安定する
のである。

なお、上記スパッタ付着防止剤混入装置は２重ガス被包
溶接用トーチのみならず、単一の被包ガスを用いる溶接
トーチにも適用されるものである。

以上、本発明の一実施例を示す図面に基づいて説明した
が本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２重ガス被包アーク溶接方法に使用さ
れる溶接トーチを示す縦断面図である。 第２図は第１図の要部を示す部分断面図であって、溶接
状態を示す図である。第３図は本発明の詳細な説明する
図である。第４図は第１図の実施例に用いられるスパッ
タ付着防止剤混入装置を示す図である。 １２：外側ノズル　　　１８：内側ノズル２４：外側吐
出口　　　３ｏ：電極チップ３４：内側吐出口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外側ノズルから放出された外側被包ガスと該外側ノズル
   の内側に位置する内側ノズルから放出された内側被包ガ
   スとにより２重に被包された状態で、該内側ノズルの内
   側に位置する電極チップから送出した溶接ワイヤと被溶
   接部材との間にアークを発生させることにより、該被溶
   接部材を溶接する２重ガス被包アーク溶接方法において
   、前記溶接ワイヤの径Ｄよりも大きい軸方向寸法を有し
   且つ該溶接ワイヤの径Ｄの３乃至１０倍の範囲の直径Ａ
   を有する内側吐出口を、前記電極チップとの間に３乃至
   ７ｍｍの距離ｄを隔てた状態で前記内側ノズルの先端部
   に設けるとともに、３乃至１２（ｌ／ｍｉｎ）の範囲内
   であって３ｄ−１２乃至３ｄ−３（ｌ／ｍｉｎ）の範囲
   内である流量で前記内側被包ガスを該内側ノズルから放
   出することを特徴とする２重ガス被包アーク溶接方法。