JPH06297155A - Tig溶接装置 - Google Patents

Tig溶接装置

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JPH06297155A
JPH06297155A JP8626193A JP8626193A JPH06297155A JP H06297155 A JPH06297155 A JP H06297155A JP 8626193 A JP8626193 A JP 8626193A JP 8626193 A JP8626193 A JP 8626193A JP H06297155 A JPH06297155 A JP H06297155A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接能力や溶接品質の向上、及び、アルミ溶
接の場合の能率向上などを図る。 【構成】 第一電極13の外周に第二電極27を設け
て、アークを第一アーク49と第二アーク50に分散さ
せるようにし、小容量の電源でも大容量の電源を用いた
のと同等の電流を流すことができるようにして、単に大
容量の電源を用いた場合のように、過大なアークが1点
に集中して部分的な深溶け込みが発生することをなく
し、全体が均等な深溶け込みとなる理想的な溶融プール
を得ることを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、TIG溶接装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来のTIG溶接装置は、図7に示すよ
うに、棒状の溶接電極1の外周に、溶融プール2の酸化
を防止するためのシールドガス3を噴射可能なシールド
ガスノズル4を配設し、溶接電極1と溶接母材5との間
にアーク6を発生させるための溶接電源7を接続したも
のである。
【0003】そして、溶接電源7によって溶接電極1と
溶接母材5との間に電圧を印加すると、溶接電極1と溶
接母材5の開先との間にアーク6が発生され、該アーク
6の熱により開先が加熱され、溶融プール2が形成され
た後開先に供給された図示しない溶接ワイヤが溶融され
るので、開先に沿って溶接電極1を移動させることによ
り溶接が進行される。
【0004】この時、シールドガスノズル4から開先へ
向けてシールドガス3を噴射することにより、溶融プー
ル2が外気から遮断され、溶融プール2が酸化すること
が防止される。
【0005】尚、表面に酸化被膜が形成され易いアルミ
を溶接母材5として使用する場合には、溶接電極1と溶
接母材5に通常の溶接の場合とは逆の極性(いわゆる逆
極性)を与えることによって酸化被膜を除去することが
できるので(いわゆるクリーニングアクション)、通常
の極性と逆極性を交互に与えられる交流電源を溶接電源
7に用いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のTIG溶接装置には、以下のような問題があった。
【0007】即ち、溶接速度を高速化したり、1回の肉
盛量を多くしたりするなど、溶接装置の能力向上を図る
には、大容量の溶接電源7を接続することが考えられる
が、大容量の溶接電源7を使用すると、過大なアーク6
が1点に集中して、図8に示すように、溶融プール2の
中心部のみに部分的に過大な深溶け込み8を生じさせて
しまい、図9に示すような、溶融プール2全体に均等に
広がる深溶け込みを得ることができないので、溶接欠陥
を発生するおそれがある。
【0008】又、図10に示すような、筒状の溶接母材
5に形成された開先に沿って周方向に全姿勢溶接を行う
場合、溶接電極1が頂部の点aから点bへ達するまで
は、重力の影響により溶融プール2の表面が凹状とな
り、点bから点cを通って点dに達するまでは、重力や
直下部の溶融プール2の影響により、溶融プール2の表
面が凸状となる傾向にあるが、溶接装置の能力向上を図
るために大容量の溶接電源7を接続すると、前記したよ
うに溶融プール2の中心部にのみ部分的に過大な深溶け
込み8ができてしまうため、特に点d近傍において、実
線で示すように深溶け込み8を生じた溶融プール2の中
央部分がたれてしまうおそれがある。
【0009】更に、アルミを溶接するために、交流の溶
接電源7を用いた場合、逆極性となって酸化被膜を除去
している間は溶け込み深さが激減するので、作業能率が
著しく低下するという問題があった。
【0010】本発明は、上述の実情に鑑み、溶接能力や
溶接品質の向上、及び、アルミ溶接の場合の能率向上な
どを図り得るようにしたTIG溶接装置を提供すること
を目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、棒状の第一電
極の外周に、溶融プールの溶込みを制御するための制御
ガスを噴射可能な筒状の第二電極を配設し、第二電極の
外周に、溶融プールの酸化を防止するためのシールドガ
スを噴射可能なシールドガスノズルを配設したことを特
徴とするTIG溶接装置にかかるものである。
【0012】
【作用】本発明の作用は以下の通りである。
【0013】第一電極の外周に第二電極を設けて、アー
クを第一アークと第二アークに分散させることにより、
小容量の電源でも大容量の電源を用いたのと同等の大き
な下りが得られ、しかも略均等なアーク圧力が得られる
ので、単に大容量の電源を用いた場合のように、過大な
アークが極部的に集中して部分的な深溶け込みが発生す
ることがなくなり、全体が均等な深溶け込みとなる理想
的な溶融プールを得ることが可能となる。
【0014】このように、理想的な溶融プールを得るこ
とができると、溶接欠陥を発生させることなく、溶接速
度を上げたり、1回の肉盛量を増やすことが可能となる
ので、溶接能力を向上することができる。
【0015】この時、制御ガスを筒状の第二電極から第
一アークの周囲へ噴射させることにより、第一アークを
冷却して、ピンチ効果により第一アークを集束させ第一
アークを制御することができる。
【0016】又、シールドガスをシールドガスノズルか
ら第二アークの周囲へ噴射させることにより、溶融プー
ルを外気から遮断して、溶融プールが酸化するのを防止
することができる。
【0017】更に、溶接母材がアルミの場合、第二電極
と溶接母材との間に交流電源を接続することにより、第
二電極側で酸化被膜を除去させ、同時に第一電極側で溶
接を進行させることが可能となるので、作業効率を向上
することができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。
【0019】図1〜図4は、本発明の一実施例である。
【0020】図3中上下方向へ延びるほぼ円柱状のイン
ナートーチブロック9に、その軸心部を貫通する制御ガ
ス通路10を形成し、該制御ガス通路10下端の周方向
数箇所の位置に下端側へ進むに従い縮径するテーパ面を
有する第一電極コレット操作片11を突設し、且つ、イ
ンナートーチブロック9の上端部近傍に制御ガス通路1
0と連通する制御ガス入口流路12を形成する。
【0021】棒状の第一電極13を挿通可能な第一電極
コレット14を形成し、該第一電極コレット14を前記
制御ガス通路10の上端側から挿入して、第一電極コレ
ット14下端に形成した先細りのスリット部15を前記
第一電極コレット操作片11に係止させ、更に、制御ガ
ス通路10の上端側から第一電極固定キャップ16を挿
通して、第一電極固定キャップ16の下端を第一電極コ
レット14の上端に係止させると共に、第一電極固定キ
ャップ16の外周に取付けられたOリングなどのシール
部材17によって制御ガス通路10の制御ガス入口流路
12接続部よりも上方の部分をシールさせ、更に、第一
電極固定キャップ16の上端部近傍に形成されたネジ部
18を制御ガス通路10の上端部に形成されたネジ部1
9に螺着することにより、第一電極固定キャップ16で
第一電極コレット14先端のスリット部15を第一電極
コレット操作片11へ押付けさせ、スリット部15を縮
径させて第一電極コレット14で第一電極13を把持さ
せる。
【0022】尚、20はインナートーチブロック9に形
成されたインナートーチブロック用冷却液入口、21は
インナートーチブロック用冷却液出口である。
【0023】そして、上下方向へ延びるほぼ円柱状のア
ウタートーチブロック22を設け、該アウタートーチブ
ロック22にその軸心部を貫通する貫通穴23を形成す
ると共に、該貫通穴23の上端側を拡径してインナート
ーチブロック取付空間24を形成し、該インナートーチ
ブロック取付空間24に、絶縁材25を介在させて、前
記インナートーチブロック9の下半部を挿入固定する。
【0024】更に、アウタートーチブロック22の貫通
穴23の下端側を拡径して第二電極取付空間26を構成
し、該第二電極取付空間26に前記貫通穴23と連通
し、且つ、第一電極13を包囲可能な筒状の第二電極2
7及び、該第二電極27を挿通可能な、第二電極コレッ
ト28を配設し、該第二電極コレット28を包囲する筒
状の第二電極固定部材29のネジ部30を前記第二電極
27取付空間26に形成したネジ部31に螺着して、第
二電極固定部材29に形成した下方へ進むに従い縮径す
るテーパ面状のアウターコレット操作部32で第二電極
コレット28の下端に形成した先細りのスリット部33
を縮径させ、第二電極コレット28で第二電極27を把
持させる。
【0025】更に、アウタートーチブロック22に第二
電極取付空間26と連通するシールドガス入口流路34
を形成し、アウタートーチブロック22の下端に、シー
ルドガスパッキン35を介して、第二電極27を包囲す
るシールドガスノズル36を取付け、更に、第二電極コ
レット28の上端とアウタートーチブロック22との間
にOリングなどのシール部材37を取付けると共に、第
二電極固定部材29のアウターコレット操作部32に、
第二電極取付空間26及び第二電極固定部材29内周部
とシールドガスノズル36との間を連通するシールドガ
ス用貫通孔38を形成する。
【0026】尚、39は第二電極固定部材29の外周に
一体に取付けられ、且つ、シールドガスノズル36の内
周面に螺着されたリング状のガスフィルター、40はア
ウタートーチブロック22に形成されたアウタートーチ
ブロック用冷却液入口、41はアウタートーチブロック
用冷却液出口である。
【0027】又、41はヘリウムなどの、溶融プールの
溶込みを制御するための制御ガス、42はアルゴンなど
の、溶融プールの酸化を防止するためのシールドガスで
ある。
【0028】そして、図1に示すように、第一電極13
と溶接母材43との間に第一電源44を接続し、第二電
極27と溶接母材43との間に第二電源45を接続し、
第一電源44と第二電源45を制御装置46に接続す
る。第一電源44は直流とし、第二電源45は通常の溶
接を行う場合には直流、アルミ溶接を行う場合には交流
とする。
【0029】又、溶接ワイヤ47と溶接母材43との間
にワイヤ予熱用電源48を接続する。
【0030】尚、図中、49は第一電極13から発生さ
れる第一アーク、50は第二電極27から発生される第
二アークである。
【0031】次に、作動について説明する。
【0032】制御装置46から第一電源44及び第二電
源45に信号を送って、第一電極13と溶接母材43と
の間、及び、第二電極27と溶接母材43との間に電圧
を印加させる。
【0033】すると、図4に示すように、第一電極13
と溶接母材43間に第一アーク49が発生され、且つ、
第二電極27と溶接母材43間に第二アーク50が発生
されて、第一アーク49の熱により溶接母材43の開先
の中央部が、又、第二アーク50の熱により前記の周辺
部が溶融されて溶融プールが形成される。
【0034】この時、インナートーチブロック9の制御
ガス入口流路12にヘリウム、水素、アルゴン、又はこ
れらの混合ガスである制御ガス41を供給して、制御ガ
ス41を、インナートーチブロック9軸心部の制御ガス
通路10、アウタートーチブロック22軸心部の貫通穴
23、第二電極27内部と順に通して、筒状の第二電極
27から第一アーク49の周囲へ噴射させることによ
り、第一アーク49を冷却して、ピンチ効果により第一
アーク49を集束させ、第一アーク49を制御させる。
【0035】又、アウタートーチブロック22のシール
ドガス入口流路34にアルゴンなどのシールドガス42
を供給して、シールドガス42を、第二電極取付空間2
6、第二電極固定部材29と第二電極コレット28との
間、シールドガス用貫通孔38、ガスフィルター39と
順に通して、シールドガスノズル36から第二アーク5
0の周囲へ噴射させることにより、溶融プールを外気か
ら遮断して、溶融プールが酸化するのを防止させる。
【0036】本発明によれば、第一電極13の外周に第
二電極27を設けて、アークを第一アーク49と第二ア
ーク50に分散させることにより、小容量の電源44,
45でも大容量の電源を用いたのと同等の大きなアーク
が得られ、しかも、プールの全域にわたり略均等なアー
ク圧力が得られるので、単に大容量の電源を用いた場合
のように、過大なアークが1点に集中して部分的な深溶
け込みが発生することがなくなり、全体が均等な深溶け
込みとなる理想的な溶融プールを得ることが可能とな
る。
【0037】このように、理想的な溶融プールを得るこ
とができると、溶接欠陥を発生させることなく、溶接速
度を上げたり、1回の肉盛量を増やすことが可能となる
ので、溶接能力を向上することができる。
【0038】又、図10に示すような全姿勢溶接を行う
場合でも、点dにおいて、仮想線で示すように溶融プー
ル2が均等に深溶け込みを生じることとなるので、溶融
プール2のたれが防止される。
【0039】更に、アルミ溶接を行う場合に、第二電源
45を交流電源とすることにより、第二アーク50で溶
接とクリーニングアクションを交互に行わせつつ、第一
アーク49で溶け込みを制御しながら溶接を進行するこ
とができるので、作業能率を向上することができる。
【0040】尚、特に通常の溶接の場合には、ワイヤ予
熱用電源48によって溶接ワイヤ47と溶接母材43と
の間に電圧を印加し、溶接ワイヤ47を予熱させること
により、溶接ワイヤ47が溶融し易くなるので、溶接能
力や作業能率をより向上することができる。
【0041】図5は、本発明の第二の実施例であり、第
二電極27の先端を斜めにカットして、先端に第二アー
ク発生点51を形成したものである。
【0042】このようにすることにより、第二アーク発
生点51を1点に集中することができ、且つ、少ない電
流で第二アーク50を発生させることができる。
【0043】上記以外は、前記実施例と同様の構成を備
えており、同様の作用・効果を得ることができる。
【0044】図6は、本発明の第三の実施例であり、第
二電極27の先端をV字状にカットして、先端に2つの
第二アーク発生点52,53を形成したものである。
【0045】上記以外は、前記各実施例と同様の構成を
備えており、同様の作用・効果を得ることができる。
【0046】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、第二電極27の先端に放射状にスリ
ットを入れるなどにより第二アーク発生点を多数設ける
ようにしても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であ
る。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のTIG溶
接装置によれば、溶接能力や溶接品質の向上、及び、ア
ルミ溶接の場合の能率向上などを図ることができるとい
う優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例の概略全体系統図であ
る。
【図2】図1の溶接装置の外面図である。
【図3】図2をIII−III方向から見た部分断面図
である。
【図4】溶接電極の先端部分の拡大図である。
【図5】本発明の第二の実施例の第二電極先端部分の拡
大図である。
【図6】本発明の第三の実施例の第二電極先端部分の拡
大図である。
【図7】従来例の概略系統図である。
【図8】大容量の溶接電源を接続した場合の溶融プール
の状態を示す図である。
【図9】理想的な溶融プールの状態を示す図である。
【図10】全姿勢溶接を行う場合の溶融プールの状態を
説明する図である。
【符号の説明】
13 第一電極 27 第二電極 36 シールドガスノズル 41 制御ガス 42 シールドガス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 棒状の第一電極の外周に、溶融プールの
    溶込みを制御するための制御ガスを噴射可能な筒状の第
    二電極を配設し、第二電極の外周に、溶融プールの酸化
    を防止するためのシールドガスを噴射可能なシールドガ
    スノズルを配設したことを特徴とするTIG溶接装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006136938A (ja) * 2004-10-13 2006-06-01 Babcock Hitachi Kk 非消耗電極溶接トーチと該トーチを備えた溶接ヘッド
JP2012139704A (ja) * 2010-12-28 2012-07-26 Akihisa Murata 狭窄ノズル及びこれを用いたtig溶接用トーチ
JP2016163903A (ja) * 2015-03-06 2016-09-08 東芝プラントシステム株式会社 狭開先用トーチノズルおよび溶接方法

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