JPH06285645A - 溶接用コンタクトチップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性に優れた長寿命の溶接用コンタクト
チップを提供する。 【構成】 溶接用コンタクトチップ１００を、コンタク
トチップ本体１１０の表面に耐熱性樹脂のコーティング
１１６が施されてなる構成とし、コンタクトチップ１０
０の表面にスパッタが付着しても、コーティング１１６
の介在によりスパッタからコンタクトチップ本体１１０
への熱伝導量を極く僅かに抑え、コンタクトチップ本体
１１０の硬さ低下を抑制する。これにより、コンタクト
チップ本体１１０の軟化→摺動による摩耗増大→給電点
Ｐ１の後方変位→溶接用ワイヤ１４の電気抵抗増加→電
圧上昇→スパッタの発生率増大→スパッタ付着量の増大
→コンタクトチップ本体１１０の軟化、という悪循環に
より被溶接部材１２の溶接部に所期の溶接ビードを形成
できなくなる、すなわちコンタクトチップ１００の寿命
が尽きてしまう、のを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接機の先端部に設け
られる溶接用コンタクトチップに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６に示すように、溶接用コンタクトチ
ップ１０は、溶接機２０の先端部に設けられ、被溶接部
材１２にアーク溶接を施すための溶接用ワイヤ１４に給
電するとともに、溶接位置のガイドをする部材である。
このため、コンタクトチップ１０は、一般に、溶接用ワ
イヤ１４を挿通させる挿通孔１６が内部に形成されてお
り、この挿通孔１６の先端面開口部から溶接用ワイヤ１
４を送り出し可能とされている。

【０００３】コンタクトチップ１０は、高い導電性を必
要とすることはもちろんであるが、これ以外にも、溶接
部からの輻射熱や該コンタクトチップ１０に付着したス
パッタからの吸熱により軟化したり、高温腐食の進行が
著しいものであってはならないという条件がある。

【０００４】このような条件の下、銅−クロム、銅−ク
ロム−ジルコニウム等の高導電耐熱銅合金からなるコン
タクトチップが、従来から多く用いられている（古川電
工時報（昭和４３年１１月発行）参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のコンタクトチップでは、スパッタの付着による軟化
の問題をまだ十分に解決することができない。図７は、
銅−クロム製コンタクトチップに対してマイクロビッカ
ース高温硬さ試験を行った結果を示すグラフである。こ
のグラフから、摂氏４５０度を超えるあたりから硬さが
著しく低下することが分かる。また、図８から明らかな
ように、コンタクトチップの先端面に近い部位ほどスパ
ッタの付着量が多くなるため、スパッタの付着による軟
化の程度が著しくなっている。

【０００６】このようにコンタクトチップが軟化してし
まうと、コンタクトチップは、溶接用ワイヤとの摺動に
よる摩耗が著しくなり、その寿命が短くなってしまう、
という問題がある。

【０００７】このコンタクトチップの摩耗とその寿命と
の関係について詳述すると、以下の通りである。

【０００８】すなわち、図６において、溶接用ワイヤ１
４は溶接部に順次送り出されるが、この溶接用ワイヤ１
４は導電効率を高めるため横からの力（ワイヤの変形弾
性力＋バネ押付け力）でコンタクトチップ１０に押え付
けられている。これにより、溶接用ワイヤ１４は、挿通
孔１６の先端および後端の角部の点Ｐ１、Ｐ２において
コンタクトチップ１０と接触し、そして、これらの点Ｐ
１、Ｐ２がコンタクトチップ１０から溶接用ワイヤ１４
への給電点となる。上記溶接用ワイヤ１４は一般に硬い
（ビッカース硬さＨｖ（０．２）３５０程度）ので、相
対的に軟らかいコンタクトチップ１０が、溶接用ワイヤ
１４の送出しの際の該溶接用ワイヤ１４との摺動により
摩耗することとなる。

【０００９】コンタクトチップ１０は軟化すると上記摺
動による摩耗が著しくなるが、この摩耗により、コンタ
クトチップ１０から溶接用ワイヤ１４への給電点Ｐ１、
Ｐ２のうち被溶接部材１２に近いＰ１はコンタクトチッ
プ１０の先端から後端側へ変位するので、被溶接部材１
２の溶接部と上記給電点Ｐ１との距離が長くなる。この
距離が長くなれば、溶接用ワイヤ１４の電気抵抗が増加
し、十分な電流が溶接部に供給されなくなるので、溶接
ビードが不安定になる。すなわち、溶接ビードが細くな
って、溶接部の強度が低下する。さらに、コンタクトチ
ップ１０先端部の摩耗により、溶接ワイヤ１４先端の位
置が狙った溶接点を外れてしまうため、著しい溶接不良
を引き起こすこととなる。

【００１０】これに対し、上記電流値を一定に維持する
ために電圧を上げると、スパッタの発生率が高くなり、
コンタクトチップ１０へのスパッタ付着量も多くなる。
このスパッタ付着による軟化で摩耗が一層発達し、つい
には電圧調整では上記電流値を一定に維持しきれなくな
り、その結果、被溶接部材１２に所期の溶接ビードを形
成することができなくなる。このように所期の溶接ビー
ドを形成できなくなったということは、コンタクトチッ
プとしての寿命が尽きたことを意味する。

【００１１】つまり、コンタクトチップは、溶接用ワイ
ヤとの摺動による摩耗が著しくなると、その寿命も著し
く短くなってしまうこととなる。

【００１２】特に、自動車用鋼板等のように表面処理が
施された材料を溶接する場合には、合金となったスパッ
タが発生するが、上記合金は主としてＦｅ−Ｚｎであ
り、低融点であるため、コンタクトチップ１０へのスパ
ッタ付着が生じやすく、上記摩耗による短寿命化が大き
な問題となっている。

【００１３】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、耐摩耗性に優れた長寿命の溶接用コン
タクトチップを提供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶接用コン
タクトチップは、コンタクトチップ本体の先端部外面に
耐熱性樹脂のコーティングを施すことにより、上記目的
達成を図るようにしたものである。

【００１５】すなわち、請求項１に記載したように、溶
接用ワイヤを挿通させる挿通孔が内部に形成され、該挿
通孔の先端面開口部から前記溶接用ワイヤを送り出し可
能とされた溶接用コンタクトチップにおいて、前記溶接
用コンタクトチップが、コンタクトチップ本体の先端部
外面に耐熱性樹脂のコーティングが施されてなる、こと
を特徴とするものである。

【００１６】上記「耐熱性樹脂のコーティング」は、コ
ンタクトチップ本体の先端部外面にのみ施すようにして
もよいし、コンタクトチップ本体のそれ以外の表面にも
施すようにしてもよい。

【００１７】

【発明の作用および効果】上記構成に示すように、請求
項１記載の発明によれば、スパッタの付着量が多くなる
コンタクトチップ本体の先端部外面に耐熱性樹脂のコー
ティングが施されているので、輻射熱の断熱効果とスパ
ッタが付着し難くなることにより該先端部の硬さ低下を
抑制することができ、これにより、コンタクトチップ本
体の軟化→摺動による摩耗増大→給電点の後方変位→溶
接用ワイヤの電気抵抗増加→電圧上昇→スパッタの発生
率増大→スパッタ付着量の増大→コンタクトチップ本体
の軟化、という悪循環により被溶接部材の溶接部に所期
の溶接ビードを形成できなくなる、すなわちコンタクト
チップの寿命が尽きてしまう、のを抑制することができ
る。

【００１８】したがって、本発明によれば、耐摩耗性に
優れた長寿命の溶接用コンタクトチップを得ることがで
きる。

【００１９】上記「耐熱性樹脂」は、耐熱性を有する樹
脂であれば、特定の樹脂に限定されるものではないが、
特に耐熱性に優れたフッ素系樹脂が好ましく、さらに、
シロキサン系無機ポリマを含有するフッ素系樹脂が好ま
しい。これは、シロキサン系無機ポリマを含有させるこ
とにより耐熱性が高くなり、その結果コーティング上に
スパッタが付着しにくくなるという効果が得られるから
である。

【００２０】この場合、請求項２に記載したように、シ
ロキサン系無機ポリマの含有率は３０〜７０重量％とす
るのが好ましい。ここに、３０〜７０重量％としたの
は、３０重量％未満の含有率ではスパッタ付着抑制効果
が十分でなく、一方、７０重量％を超える含有率では耐
熱性樹脂を塗布しにくくなるからである。

【００２１】また、上記「耐熱性樹脂」に、請求項３に
記載したように、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ およびＳｉＣ
のうち少なくとも１種を含有させて、いわゆるセラミッ
ク分散型の耐熱性樹脂とすることが好ましい。これらの
セラミック粉末を含有することにより耐熱性が高くな
り、その結果コーティング上にスパッタが付着しにくく
なるという効果が得られるからである。

【００２２】この場合、請求項４に記載したように、上
記セラミックの含有率は２〜１０体積％とするのが好ま
しい。ここに、２〜１０体積％としたのは、２体積％未
満の含有率ではスパッタ付着抑制効果が十分でなく、一
方、１０体積％を超える含有率では、耐熱性樹脂の粘度
が上がりすぎて塗布しにくくなるからであり、また、コ
ーティングの表面が荒れてスパッタが付着しやすくなる
からである。

【００２３】さらに、上記「耐熱性樹脂」のコーティン
グの膜厚は、請求項５に記載したように、１０〜３０μ
ｍとするのが好ましい。ここに、１０〜３０μｍとした
のは、１０μｍ未満の膜厚ではスパッタ付着抑制効果が
十分でなく、一方、３０μｍを超える膜厚ではダレが発
生して耐熱性樹脂を塗布しにくくなるからである。

【００２４】上記「耐熱性樹脂」のコーティング後の表
面粗さは、請求項５に記載したように、中心線平均粗さ
で０．５μｍ以下でかつ最大高さの粗さで２μｍ以下と
するのが好ましい。このような限定を加えるのは、コー
ティングの表面が粗くなるほどアンカ効果によりスパッ
タが付着しやすくなるので、これを防止するためであ
る。

【００２５】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例について説明する。

【００２６】図１は、本発明に係る溶接用コンタクトチ
ップの一実施例を示す側断面図である。

【００２７】この溶接用コンタクトチップ１００の基本
的構成は、図６に示す従来の溶接用コンタクトチップ１
０と同様であるので、その詳細についての説明は省略す
るが、本実施例のコンタクトチップ１００は、コンタク
トチップ本体１１０の先端部外面１１２および外周面１
１４に耐熱性樹脂のコーティング１１６が施されてなっ
ている。

【００２８】上記構成により、コンタクトチップ１００
の表面にスパッタが付着しても、コーティング１１６の
介在によりスパッタからコンタクトチップ本体１１０へ
の熱伝導量は極く僅かとなるため、コンタクトチップ本
体１１０の硬さ低下を抑制でき、これにより、コンタク
トチップ本体１１０の軟化→摺動による摩耗増大→給電
点Ｐ１の後方変位→溶接用ワイヤ１４の電気抵抗増加→
電圧上昇→スパッタの発生率増大→スパッタ付着量の増
大→コンタクトチップ本体１１０の軟化、という悪循環
により被溶接部材１２の溶接部に所期の溶接ビードを形
成できなくなる、すなわちコンタクトチップ１００の寿
命が尽きてしまう、のを抑制することができる。

【００２９】したがって、本実施例によれば、耐摩耗性
に優れた長寿命の溶接用コンタクトチップを得ることが
できる。

【００３０】表１および図２、３は、本実施例に係る溶
接用コンタクトチップ１００の効果を確認するために、
６種類のコーティングを施したコンタクトチップについ
て行った実験の内容を示すデータである。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１に示すように、番号１、２は本実施例
に係るコンタクトチップであり、番号０、３、４、５、
６は比較例であって、番号０は、コーティングが施され
ていないコンタクトチップであり、番号３、４、５、６
は、その他の耐熱性樹脂以外の材料のコーティングが施
されているコンタクトチップである。

【００３３】図２は、上記各コンタクトチップを用いて
溶接を行ったときの時間当たりの穴径変化量を示すグラ
フであって、１２時間アーク溶接を行った後に挿通孔１
６の先端の径（外径）および後端の径（中径）の各々の
変化量（μｍ）を１２で割って得た値を合計したグラフ
である。なお、外径の原寸は１．４６ｍｍであり、中径
の原寸は１．３０ｍｍである。

【００３４】図２から明らかなように、本実施例に係る
コンタクトチップ（番号１、２）は、他のコンタクトチ
ップに比して穴径変化量が小さい。特に、給電点Ｐ１の
後方変位の原因となる外径変化量が小さい。このこと
は、本実施例に係るコンタクトチップが耐摩耗性に優れ
ていることを示すものである。

【００３５】図３は、本実施例に係るコンタクトチップ
（番号１、２）の先端面の表面性状を、番号３、４のコ
ンタクトチップの先端面の表面性状と比較した測定結果
である。

【００３６】図３から明らかなように、本実施例に係る
コンタクトチップ（番号１、２）が、中心線平均粗さ
（Ｒａ）で共に０．５μｍ以下であり、かつ、最大高さ
の粗さ（Ｒｍａｘ）で共に２μｍ以下あるいは２μｍを
僅かに超える程度であるのに対し、番号３、４のコンタ
クトチップは、いずれも、中心線平均粗さ（Ｒａ）が
０．５μｍより大幅に大きく、かつ、最大高さの粗さ
（Ｒｍａｘ）も２μｍより大幅に大きくなっている。こ
のことは、本実施例に係るコンタクトチップは優れた表
面性状を有していることを示すものであり、コンタクト
チップにスパッタが付着しにくいことを示すものであ
る。

【００３７】図４は、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 粉末の体積含有率と溶
接可能時間との関係を示すグラフである。なお、この実
験に用いられたコンタクトチップは、コンタクトチップ
本体の先端部外面および外周面に、シロキサン系無機ポ
リマを５０重量％含有するフッ素系樹脂のコーティング
を膜厚２０μｍとなるように施したものである。

【００３８】図４から明らかなように、Ｓｉ₃ Ｎ₄ の粒
子径は０．１〜０．３μｍが好ましく、また、その含有
率は２〜１０体積％とするのが好ましい。

【００３９】図５は、コーティングの膜厚と溶接可能時
間との関係を示すグラフである。なお、この実験に用い
られたコンタクトチップは、コンタクトチップ本体の先
端部外面および外周面に、シロキサン系無機ポリマを５
０重量％含有するフッ素系樹脂（９４体積％）に粒子径
０．３μｍのＳｉ₃ Ｎ₄ 粉末（６体積％）を含有させて
なる耐熱性樹脂である。

【００４０】図５から明らかなように、コーティングの
膜厚は１０〜３０μｍが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶接用コンタクトチップの一実施
例を示す側断面図

【図２〜５】上記実施例の作用を示す実験データ

【図６】従来例を示す、図１と同様の図

【図７〜８】従来例の作用を示す実験データ

【符号の説明】

１２ 被溶接部材 １４ 溶接用ワイヤ １６ 挿通孔 １００ コンタクトチップ １１０ コンタクトチップ本体 １１２ 先端面 １１４ 外周面 １１６ コーティング Ｐ１、Ｐ２ 給電点

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年３月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 砂本 健市 広島県広島市安芸区船越南２−６−３ あ かね鉄工有限会社内 (72)発明者 多賀谷 邦弘 広島県広島市西区商工センター６−４−11 株式会社コンセック内 (72)発明者 上本 珠樹 広島県山県郡千代田町新氏神35 新ダイワ 工業株式会社内 (72)発明者 升本 秀治 広島県東広島市高屋町大字高屋東116−31 辰栄工業株式会社内 (72)発明者 小井川 好輝 広島県安芸郡府中町新地１−14 デルタ工 業株式会社内 (72)発明者 大藪 英雄 広島県広島市安芸区船越南１−６−１ 株 式会社日本製鋼所内 (72)発明者 石川 伸英 広島県広島市南区出島１−33−64 協和レ ジナス株式会社内 (72)発明者 古賀 千春 広島県広島市安佐南区長束３−44−17−８ 広島アルミニウム工業株式会社内 (72)発明者 中本 正直 広島県広島市安芸区中野東４丁目６番１号 三葉工業株式会社内 (72)発明者 黒木 英憲 広島県東広島市西条町大字下見 (72)発明者 市来崎 哲雄 広島県広島市西区観音新町四丁目６−22 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 河迫 康男 広島県広島市安佐南区中筋四丁目11番14号 広島シンター株式会社内 (72)発明者 森下 強 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接用ワイヤを挿通させる挿通孔が内部
   に形成され、該挿通孔の先端面開口部から前記溶接用ワ
   イヤを送り出し可能とされた溶接用コンタクトチップに
   おいて、 前記溶接用コンタクトチップが、コンタクトチップ本体
   の先端部外面に耐熱性樹脂のコーティングが施されてな
   る、ことを特徴とする溶接用コンタクトチップ。
2. 【請求項２】 前記耐熱性樹脂が、シロキサン系無機ポ
   リマを３０〜７０重量％含有するフッ素系樹脂からな
   る、ことを特徴とする請求項１記載の溶接用コンタクト
   チップ。
3. 【請求項３】 前記耐熱性樹脂が、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、Ａｌ₂
   Ｏ₃ およびＳｉＣのうち少なくとも１種を含有してい
   る、ことを特徴とする請求項１または２記載の溶接用コ
   ンタクトチップ。
4. 【請求項４】 前記Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ およびＳｉ
   Ｃのうち少なくとも１種の含有率が２〜１０体積％であ
   る、ことを特徴とする請求項３記載の溶接用コンタクト
   チップ。
5. 【請求項５】 前記耐熱性樹脂のコーティングの膜厚が
   １０〜３０μｍである、ことを特徴とする請求項１、
   ２、３または４記載の溶接用コンタクトチップ。
6. 【請求項６】 前記耐熱性樹脂のコーティング後の表面
   粗さが、中心線平均粗さで０．５μｍ以下でかつ最大高
   さの粗さで２μｍ以下である、ことを特徴とする請求項
   １、２、３、４または５記載の溶接用コンタクトチッ
   プ。