JPH07185801A - 宇宙アーク溶接・切断法及び高エネルギー密度アーク溶接法 - Google Patents
宇宙アーク溶接・切断法及び高エネルギー密度アーク溶接法Info
- Publication number
- JPH07185801A JPH07185801A JP33650693A JP33650693A JPH07185801A JP H07185801 A JPH07185801 A JP H07185801A JP 33650693 A JP33650693 A JP 33650693A JP 33650693 A JP33650693 A JP 33650693A JP H07185801 A JPH07185801 A JP H07185801A
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- Japan
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- arc
- arc welding
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- welding
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は宇宙空間での宇宙構造物や宇宙船の
建造物修理に適用できる溶接・切断法に係り、この宇宙
開発技術を一般工業製品に転用して、溶接工程の高能力
化と省エネルギー化に貢献しようとするものである。 【構成】 円筒形の非消耗中空電極を中心に保持し外方
に突設した筒状のノズルを、母材と所要距離をおいて対
向配置し、電極の中心孔及び電極の周辺にそって不活性
ガスを流出させながら、宇宙空間でアーク放電させ、こ
のアーク放電を持続させるに必要なガスイオンを電極先
端部周辺に閉じ込めることを特徴とする宇宙アーク溶接
・切断法。
建造物修理に適用できる溶接・切断法に係り、この宇宙
開発技術を一般工業製品に転用して、溶接工程の高能力
化と省エネルギー化に貢献しようとするものである。 【構成】 円筒形の非消耗中空電極を中心に保持し外方
に突設した筒状のノズルを、母材と所要距離をおいて対
向配置し、電極の中心孔及び電極の周辺にそって不活性
ガスを流出させながら、宇宙空間でアーク放電させ、こ
のアーク放電を持続させるに必要なガスイオンを電極先
端部周辺に閉じ込めることを特徴とする宇宙アーク溶接
・切断法。
Description
【０００１】〔発明の属する技術分野〕本発明は宇宙空
間での宇宙構造物や宇宙船の建造物修理に適用できる溶
接・切断法に係り、この宇宙開発技術を一般工業製品に
転用して、溶接工程の高能力化と省エネルギー化に貢献
しようとするものである。本発明の属する技術分野は溶
接工学・宇宙工学である。
間での宇宙構造物や宇宙船の建造物修理に適用できる溶
接・切断法に係り、この宇宙開発技術を一般工業製品に
転用して、溶接工程の高能力化と省エネルギー化に貢献
しようとするものである。本発明の属する技術分野は溶
接工学・宇宙工学である。
【０００２】
【従来の技術】宇宙空間のような低圧真空環境は、電気
的絶縁状態にあるために、アーク放電の発生・維持が困
難である。そのために旧ソ連は、宇宙溶接機の開発にあ
たって低圧真空中で溶接できる電子ビーム溶接法の研究
開発を進めているが、この溶接法は電子ビームの照射に
よってＸ線が発生するので、宇宙飛行士のＸ線被爆の問
題が生じ、また切断作業には不向きである。
的絶縁状態にあるために、アーク放電の発生・維持が困
難である。そのために旧ソ連は、宇宙溶接機の開発にあ
たって低圧真空中で溶接できる電子ビーム溶接法の研究
開発を進めているが、この溶接法は電子ビームの照射に
よってＸ線が発生するので、宇宙飛行士のＸ線被爆の問
題が生じ、また切断作業には不向きである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような状況から、
ＮＡＳＡの宇宙開発計画は宇宙空間で溶接技術が適用で
きないことを前提に計画されているので、開発経費は膨
大になり、開発期間も長くなる傾向にある。このような
理由から、もし宇宙空間で安全かつ確実に適用できる溶
接・切断法が発明・開発されれば、世界の宇宙開発に大
きな貢献ができる可能性がある。
ＮＡＳＡの宇宙開発計画は宇宙空間で溶接技術が適用で
きないことを前提に計画されているので、開発経費は膨
大になり、開発期間も長くなる傾向にある。このような
理由から、もし宇宙空間で安全かつ確実に適用できる溶
接・切断法が発明・開発されれば、世界の宇宙開発に大
きな貢献ができる可能性がある。
【０００４】一方、工業製品の製作に使用されている従
来のガスタングステンアーク溶接(ＴＩＧ溶接、ＧＴＡ
溶接とも呼ばれる )は、高品質の溶接継手が得られるも
のの溶込み深さが浅く、作業能率が低い点に問題があっ
て、溶接技術分野では、高能率化が望まれている。
来のガスタングステンアーク溶接(ＴＩＧ溶接、ＧＴＡ
溶接とも呼ばれる )は、高品質の溶接継手が得られるも
のの溶込み深さが浅く、作業能率が低い点に問題があっ
て、溶接技術分野では、高能率化が望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述のような課題を解決
するために、本発明は次の２点を主な目的に開発された
ものである。 (1)宇宙空間での安全かつ確実な溶接・切断法の開発 宇宙空間の低圧真空環境で、同じ機器で安全かつ確実に
溶接・切断の２つの作業ができる溶接・切断法を開発す
る。 (2)従来のガスタングステンアーク溶接法の高能率化 従来のガスタングステンアーク溶接に比べてエネルギー
密度が高く、高能率な溶接法を開発する。
するために、本発明は次の２点を主な目的に開発された
ものである。 (1)宇宙空間での安全かつ確実な溶接・切断法の開発 宇宙空間の低圧真空環境で、同じ機器で安全かつ確実に
溶接・切断の２つの作業ができる溶接・切断法を開発す
る。 (2)従来のガスタングステンアーク溶接法の高能率化 従来のガスタングステンアーク溶接に比べてエネルギー
密度が高く、高能率な溶接法を開発する。
【０００６】本発明は、円筒形の非消耗中空電極を中心
に保持し外方に突設した筒状のノズルを、母材と所要距
離をおいて対向配置し、電極の中心孔及び電極の周辺に
そって不活性ガスを流出させながら、宇宙空間でアーク
放電させ、このアーク放電を持続させるに必要なガスイ
オンを電極先端部周辺に閉じ込めることによって、宇宙
空間において、同一機器によってアーク溶接と切断の２
つの作業を可能としたことを特徴とする宇宙アーク溶接
・切断法にある。
に保持し外方に突設した筒状のノズルを、母材と所要距
離をおいて対向配置し、電極の中心孔及び電極の周辺に
そって不活性ガスを流出させながら、宇宙空間でアーク
放電させ、このアーク放電を持続させるに必要なガスイ
オンを電極先端部周辺に閉じ込めることによって、宇宙
空間において、同一機器によってアーク溶接と切断の２
つの作業を可能としたことを特徴とする宇宙アーク溶接
・切断法にある。
【０００７】本発明の他の目的とする所は、円筒形の非
消耗中空電極を中心に保持し、その先端を外方に突設し
た筒状のノズルを母材と所要距離をおいて対向配置し、
電極の中心孔及び電極周辺にそって不活性ガスを流出さ
せながら、大気中でアーク放電させ、このアーク放電を
持続させるに必要なガスイオンを電極周辺に閉じ込める
ことによって、高エネルギー密度のアーク溶接を行う高
エネルギー密度アーク溶接法を提供するにある。
消耗中空電極を中心に保持し、その先端を外方に突設し
た筒状のノズルを母材と所要距離をおいて対向配置し、
電極の中心孔及び電極周辺にそって不活性ガスを流出さ
せながら、大気中でアーク放電させ、このアーク放電を
持続させるに必要なガスイオンを電極周辺に閉じ込める
ことによって、高エネルギー密度のアーク溶接を行う高
エネルギー密度アーク溶接法を提供するにある。
【０００８】
【作用】従来のアーク溶接法は図１に示すように非消耗
性中実タングステン電極１を中心に電極保持体３で保持
し、その先端を外方に突設した筒状のノズル４を設け、
不活性ガス５を電極周辺にそって流し、電極１と母材８
との間にアーク６を形成するものであるが、従来のアー
ク溶接法では、電気的に絶縁状態にある宇宙空間のよう
な低圧真空中でアーク放電を発生・維持することが困難
である。またアークによる溶け込みも浅い。
性中実タングステン電極１を中心に電極保持体３で保持
し、その先端を外方に突設した筒状のノズル４を設け、
不活性ガス５を電極周辺にそって流し、電極１と母材８
との間にアーク６を形成するものであるが、従来のアー
ク溶接法では、電気的に絶縁状態にある宇宙空間のよう
な低圧真空中でアーク放電を発生・維持することが困難
である。またアークによる溶け込みも浅い。
【０００９】本発明では以上の難点を解決するために考
えたもので、非消耗電極２の中心に中心孔２Ａをもった
円筒形の非消耗性中空電極２とし、これをノズル４の中
心に電極保持体３（コレットボディ）により保持し、電
極２の中心孔２Ａ及び電極２を包囲する周辺部２Ｂより
不活性ガス５を流出させながら、真空中でアーク６を放
電させ、このアーク放電６を持続させるに必要なガスイ
オンを電極先端部周辺２Ｂに閉じこめるようにした宇宙
アーク溶接・切断法である。本発明では宇宙空間におい
て、同一機器によってアーク溶接と切断との２つの作業
を可能にしたものである。
えたもので、非消耗電極２の中心に中心孔２Ａをもった
円筒形の非消耗性中空電極２とし、これをノズル４の中
心に電極保持体３（コレットボディ）により保持し、電
極２の中心孔２Ａ及び電極２を包囲する周辺部２Ｂより
不活性ガス５を流出させながら、真空中でアーク６を放
電させ、このアーク放電６を持続させるに必要なガスイ
オンを電極先端部周辺２Ｂに閉じこめるようにした宇宙
アーク溶接・切断法である。本発明では宇宙空間におい
て、同一機器によってアーク溶接と切断との２つの作業
を可能にしたものである。
【００１０】すなわち、円筒形状をした非消耗中空電極
２の先端部の孔２Ａと電極２の周囲部２Ｂから不活性ガ
ス５を流出させると、アーク放電に必要なガスイオンを
電極先端部周辺に閉じ込めることができるので、低圧真
空中でもアーク放電を維持でき、金属を溶融・切断する
ことができる。また、不活性ガスの電極先端からの流出
によって、アークが絞られるなどの理由でエネルギー密
度が高くなるために従来のガスタングステンアーク溶接
法に比べて溶け込み深さが大きくなる。このような現象
の知見に基づき本発明を完成したものである。
２の先端部の孔２Ａと電極２の周囲部２Ｂから不活性ガ
ス５を流出させると、アーク放電に必要なガスイオンを
電極先端部周辺に閉じ込めることができるので、低圧真
空中でもアーク放電を維持でき、金属を溶融・切断する
ことができる。また、不活性ガスの電極先端からの流出
によって、アークが絞られるなどの理由でエネルギー密
度が高くなるために従来のガスタングステンアーク溶接
法に比べて溶け込み深さが大きくなる。このような現象
の知見に基づき本発明を完成したものである。
【００１１】上述の結果は、宇宙空間で安全かつ確実に
アーク溶接・切断を可能にするものであるが、また大気
中において本発明を適用すると溶け込み深さが大きいた
めに高能率溶接を実現でき、同時に溶接施工で問題とな
る溶接変形や溶接残留応力を低減する効果とエネルギー
節約が可能になる。
アーク溶接・切断を可能にするものであるが、また大気
中において本発明を適用すると溶け込み深さが大きいた
めに高能率溶接を実現でき、同時に溶接施工で問題とな
る溶接変形や溶接残留応力を低減する効果とエネルギー
節約が可能になる。
【００１２】図２は本発明の宇宙アーク溶接・切断法を
行うためのアーク溶接・切断器であり、２は中空タング
ステン電極、３は電極保持体（コレットボディー）、４
はノズル、５は不活性ガス、６はアーク、７は溶融金
属、８は母材を示す。
行うためのアーク溶接・切断器であり、２は中空タング
ステン電極、３は電極保持体（コレットボディー）、４
はノズル、５は不活性ガス、６はアーク、７は溶融金
属、８は母材を示す。
【００１３】図１は従来のガスタングステンアーク溶接
法を示したもので、中実タングステン電極１と母材８と
の間でアーク放電６を発生させてその熱エネルギーで母
材８を溶融する。大気中では溶融した金属が酸化、窒化
され劣化するために、中実タングステン電極１とノズル
４の間にＡｒ，Ｈｅなどの不活性ガスを流して酸化、窒
化を防止する。
法を示したもので、中実タングステン電極１と母材８と
の間でアーク放電６を発生させてその熱エネルギーで母
材８を溶融する。大気中では溶融した金属が酸化、窒化
され劣化するために、中実タングステン電極１とノズル
４の間にＡｒ，Ｈｅなどの不活性ガスを流して酸化、窒
化を防止する。
【００１４】図２は本発明を示したもので、図１の中実
タングステン電極１の代わりに中空タングステン電極２
を使用して、中空タングステン電極２とノズル４との間
にＡｒ，Ｈｅなどの不活性ガスを流すと同時に中空タン
グステン電極２の中心孔２Ａの先端からＡｒ，Ｈｅガス
を流す本発明の方法を示したものである。この発明によ
って、同一機器によって宇宙空間で安全かつ確実に溶接
・切断できるだけでなく、大気中での溶接に適用すると
従来法のガスタングステンアーク溶接法に比べて高能率
で溶け込みの深い溶接が可能になる。
タングステン電極１の代わりに中空タングステン電極２
を使用して、中空タングステン電極２とノズル４との間
にＡｒ，Ｈｅなどの不活性ガスを流すと同時に中空タン
グステン電極２の中心孔２Ａの先端からＡｒ，Ｈｅガス
を流す本発明の方法を示したものである。この発明によ
って、同一機器によって宇宙空間で安全かつ確実に溶接
・切断できるだけでなく、大気中での溶接に適用すると
従来法のガスタングステンアーク溶接法に比べて高能率
で溶け込みの深い溶接が可能になる。
【００１５】
【発明の効果】本発明に基づくアーク溶接・切断法は、
旧ソ連が開発中の電子ビーム溶接法のようにＸ線を発生
しないので、宇宙飛行士のＸ線被爆の問題を解決でき、
宇宙空間でも安全かつ確実にアーク溶接・切断技術を適
用することができる。したがって、今後の宇宙開発費の
低減と開発期間を短縮できる可能性を持っている工業上
大なる利益がある。
旧ソ連が開発中の電子ビーム溶接法のようにＸ線を発生
しないので、宇宙飛行士のＸ線被爆の問題を解決でき、
宇宙空間でも安全かつ確実にアーク溶接・切断技術を適
用することができる。したがって、今後の宇宙開発費の
低減と開発期間を短縮できる可能性を持っている工業上
大なる利益がある。
【００１６】また、大気中において、従来のガスタング
ステンアーク溶接法と同じ電気エネルギーを使用して、
本発明によるアーク溶接法と溶け込み深さを比較する
と、従来法に比べて1.5 〜2.0 倍の溶け込み深さを得る
ことができる。このことは、従来法に比べて高速度（高
能率）溶接が可能になることを示している。また従来法
に比べて少ない電気エネルギーで溶接できることを示し
ており、溶接変形などの熱による悪影響の低減や省エネ
ルギー化が可能になる工業上大なる利益がある。
ステンアーク溶接法と同じ電気エネルギーを使用して、
本発明によるアーク溶接法と溶け込み深さを比較する
と、従来法に比べて1.5 〜2.0 倍の溶け込み深さを得る
ことができる。このことは、従来法に比べて高速度（高
能率）溶接が可能になることを示している。また従来法
に比べて少ない電気エネルギーで溶接できることを示し
ており、溶接変形などの熱による悪影響の低減や省エネ
ルギー化が可能になる工業上大なる利益がある。
【図１】図１は従来のガスタングステンアーク溶接法の
概念図である。
概念図である。
【図２】図２は本発明のガスタングステンアーク溶接法
の概念図である。
の概念図である。
１ 中実タングステン電極 ２ 中空タングステン電極 ３ 電極保持体（コレットボディー） ４ ノズル ５ 不活性ガス ６ アーク ７ 溶接金属 ８ 母材
Claims (2)
- 【請求項１】 円筒形の非消耗中空電極を中心に保持し
外方に突設した筒状のノズルを、母材と所要距離をおい
て対向配置し、電極の中心孔及び電極の周辺にそって不
活性ガスを流出させながら、宇宙空間でアーク放電さ
せ、このアーク放電を持続させるに必要なガスイオンを
電極先端部周辺に閉じ込めることを特徴とする宇宙アー
ク溶接・切断法。 - 【請求項２】 円筒形の非消耗中空電極を中心に保持
し、その先端を外方に突設した筒状のノズルを母材と所
要距離をおいて対向配置し、電極の中心孔及び電極周辺
にそって不活性ガスを流出させながら、大気中でアーク
放電させ、このアーク放電を持続させるに必要なガスイ
オンを電極周辺に閉じ込めることによって、高エネルギ
ー密度のアーク溶接を行うことを特徴とする高エネルギ
ー密度アーク溶接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33650693A JPH07185801A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 宇宙アーク溶接・切断法及び高エネルギー密度アーク溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33650693A JPH07185801A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 宇宙アーク溶接・切断法及び高エネルギー密度アーク溶接法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07185801A true JPH07185801A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18299841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33650693A Pending JPH07185801A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 宇宙アーク溶接・切断法及び高エネルギー密度アーク溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07185801A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007229783A (ja) * | 2006-03-02 | 2007-09-13 | Toshiba Plant Systems & Services Corp | 真空中のアーク溶接装置および同溶接方法 |
| EP2829349A1 (de) * | 2013-07-26 | 2015-01-28 | Linde Aktiengesellschaft | Schweißbrenner und Schweißgerät mit Hohlelektrode und potentialfrei zugeführtem Schweißzusatzwerkstoff, Schweißverfahren und Verwendung eines Prozessgases |
| CN109454314A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-03-12 | 江苏科技大学 | 一种空心钨极高深熔tig焊接厚板焊接方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5527418A (en) * | 1978-08-16 | 1980-02-27 | Hitachi Ltd | Welding or cutting method |
| JPS6163378A (ja) * | 1984-09-04 | 1986-04-01 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 非消耗電極用溶接ト−チ |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33650693A patent/JPH07185801A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5527418A (en) * | 1978-08-16 | 1980-02-27 | Hitachi Ltd | Welding or cutting method |
| JPS6163378A (ja) * | 1984-09-04 | 1986-04-01 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 非消耗電極用溶接ト−チ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007229783A (ja) * | 2006-03-02 | 2007-09-13 | Toshiba Plant Systems & Services Corp | 真空中のアーク溶接装置および同溶接方法 |
| EP2829349A1 (de) * | 2013-07-26 | 2015-01-28 | Linde Aktiengesellschaft | Schweißbrenner und Schweißgerät mit Hohlelektrode und potentialfrei zugeführtem Schweißzusatzwerkstoff, Schweißverfahren und Verwendung eines Prozessgases |
| CN109454314A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-03-12 | 江苏科技大学 | 一种空心钨极高深熔tig焊接厚板焊接方法 |
| CN109454314B (zh) * | 2018-11-28 | 2021-03-02 | 江苏科技大学 | 一种空心钨极高深熔tig焊接厚板焊接方法 |
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