JPH10193122A - アーク溶接用コンタクトチップ - Google Patents

アーク溶接用コンタクトチップ

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JPH10193122A
JPH10193122A JP35111996A JP35111996A JPH10193122A JP H10193122 A JPH10193122 A JP H10193122A JP 35111996 A JP35111996 A JP 35111996A JP 35111996 A JP35111996 A JP 35111996A JP H10193122 A JPH10193122 A JP H10193122A
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JP
Japan
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ceramic
contact tip
cylindrical body
tip
ceramics
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JP35111996A
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English (en)
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Shinji Motomura
伸二 本村
Keiji Kawasaki
啓治 川崎
Yoshimitsu Fushimi
義光 伏見
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MIZUHO SANGYO KK
NGK Insulators Ltd
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MIZUHO SANGYO KK
NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスシールドアーク溶接時における輻射熱に
よるセラミック製載頭円錐状円筒体の溶解、芯線の溶
損、セラミックと金属部材との結合部の熱膨張係数の差
によるズレや脱落を防止するとともに、長時間のガス溶
接にも対応することができるアーク溶接用コンタクトチ
ップを提供する。 【解決手段】 ガスシールドアーク溶接用の金属製コン
タクトチップ7の先端部3にセラミック製載頭円錐状円
筒体1が嵌入されている。セラミック製載頭円錐状円筒
体1が、基部金属部材4の先端部3に嵌入され且つ先端
部3を除き基部金属部材4に外周を包囲されたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、炭酸ガス等の不
活性ガスによってシールドするアーク溶接用トーチのコ
ンタクトチップの先端部にセラミック部材を使用して性
能を向上させたアーク溶接用コンタクトチップに関す
る。
【0002】
【従来の技術】 図4は、従来のガスシールドアーク溶
接用トーチの一例の断面概要図である。ここで、溶接用
トーチ8は、コンタクトチップ7と円筒状のノズル9と
からなり、コンタクトチップ7は支持部材10の内面に
接合したガスディフューザ11に接合されている。コン
タクトチップ7の中心部には軸方向に穴13が貫通して
おり、溶接用芯線5はこの穴13を通ってトーチ8の先
端から外部に送り出される構造となっている。
【0003】 ガスディフューザ11には複数の穴14
が設けられており、CO2等の不活性ガスは、ガスディ
フューザ11の内部からこの穴14を経て、ノズル9と
コンタクトチップ7の間を通過してトーチ8の先端部か
ら噴出する。一方、コンタクトチップ7にはガスディフ
ューザ11を介して、溶接用芯線5に電流が流されて溶
接が行われる。
【0004】 上記したコンタクトチップとしては従来
からクロム銅のような金属製のものが用いられてきた
が、近年、金属製部材の一部を耐摩耗性に優れたセラミ
ックに置き換えたものが数多く提案されるようになり、
例えば、特開昭62−38771号公報のように(図3
参照)、金属製コンタクトチップ7の先端部にセラミッ
ク体12を取り付け、消耗の大きいコンタクトチップ7
の先端部穴面の消耗を防止したものが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】 上記の如く、コンタ
クトチップ7の穴13の内面は、溶接用芯線5との高温
下での接触によって連続的に摩耗される。摩耗は、溶接
用芯線5がカールしているため、特に穴13の先端部が
偏摩耗し、楕円形となる。このため、溶接狙い位置を外
れるので、比較的短期間でコンタクトチップ7を交換す
ることを余儀なくされており、能率の低下をきたすとい
う問題があった。この欠点を改善するため、前記した特
開昭62−38771号公報のように、コンタクトチッ
プの先端部にセラミックを用いたものも提案されている
が、確かに先端部の摩耗特性は向上されるが、溶接時の
輻射熱により、セラミックの熱伝導率の低さからセラミ
ック部が蓄熱し、セラミックの溶解やセラミック部分で
の芯線の溶損等の不具合いを起こすだけでなく、セラミ
ックと金属部材との結合部が、熱膨張係数の差によりズ
レたり、脱落したりといった問題があった。
【0006】 また、セラミックと金属部材の結合部の
結合を確実にするためにセラミック体を長くすると、ア
ーク発生位置とコンタクトチップ内の給電位置までの距
離が広がり、溶接用芯線とコンタクトチップとが通電不
良を起こす等の問題があった。
【0007】 本発明は上記した従来の課題に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、溶接時に
おけるセラミック製載頭円錐状円筒体の溶解、芯線の溶
損、セラミックと金属部材との結合部の熱膨張係数の差
によるズレや脱落を防止するとともに、長時間のガス溶
接にも耐用することができるアーク溶接用コンタクトチ
ップを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】 本発明によれば、ガス
シールドアーク溶接用の金属製コンタクトチップであっ
て、その先端部にセラミック製載頭円錐状円筒体を嵌入
するとともに、該セラミック製載頭円錐状円筒体が、基
部金属部材の先端部に嵌入され且つ先端部を除き基部金
属部材に外周を包囲されたことを特徴とするアーク溶接
用コンタクトチップが提供される。
【0009】 また、セラミック製載頭円錐状円筒体
が、コンタクトチップの先端外径に対するセラミック面
の比率が、10〜60%であって、且つコンタクトチッ
プ全長に対するセラミック長の比率が、5〜20%であ
ることが好ましく、セラミック製載頭円錐状円筒体のテ
ーパ角が、5〜45度であることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】 本発明のアーク溶接用コンタク
トチップは、ガスシールドアーク溶接用の金属製コンタ
クトチップであって、その先端部にセラミック製載頭円
錐状円筒体を嵌入するとともに、該セラミック製載頭円
錐状円筒体が、基部金属部材の先端部に嵌入され且つ先
端部を除き基部金属部材に外周を包囲されたものであ
る。
【0011】 本発明のアーク溶接用コンタクトチップ
は、上記に示すような構成にすることにより、ガスシー
ルドアーク溶接時における輻射熱によるセラミック製載
頭円錐状円筒体の蓄熱を抑制することができることか
ら、セラミック製載頭円錐状円筒体の溶解や芯線の溶損
を防止することができる。
【0012】 また、セラミック製載頭円錐状円筒体を
基部金属部材が確実に包囲し、固定することにより、セ
ラミックと金属部材との結合部の、熱膨張係数の差によ
るズレや脱落等の不具合いを防止することができる。
【0013】 更に、摩耗の激しい先端部に耐摩耗性に
優れたセラミック製載頭円錐状円筒体を装着しているの
で、先端部穴部の摩耗を防止し、長時間のガス溶接にも
耐用することができる。
【0014】 以下、図面に基づき本発明を詳細に説明
する。図1は、本発明のアーク溶接用コンタクトチップ
の一例であり、(a)は、概略全体図、(b)は、
(a)の部分断面図である。
【0015】 図1に示すように、本発明のアーク溶接
用コンタクトチップは、その先端部にセラミック製載頭
円錐状円筒体1を嵌入してなるとともに、セラミック製
載頭円錐状円筒体1が、基部金属部材4の先端部に嵌入
され且つ先端部を除き基部金属部材4に外周を包囲され
たものである。
【0016】 このように、セラミック製載頭円錐状円
筒体1を圧入によりコンタクトチップ7の基部金属部材
4の先端部に内蔵し固定したので、セラミック製載頭円
錐状円筒体1の穴13aと、基部金属部材4の穴13b
との同軸が確保されている。また、圧入はネジ構造等に
比べ、各部材の加工等に手間がかからず、簡便に行える
ので経済的に優れている。
【0017】 更に、セラミック製載頭円錐状円筒体1
としては焼成状態のものを用いることが好ましい。これ
は、溶接用の芯線はφ0.6〜2mmと細く、コンタク
トチップ7の中心穴もこの程度の大きさとなるため、セ
ラミック製載頭円錐状円筒体1の中心穴を焼結後に設け
たり、中心穴を基準にセラミック製載頭円錐状円筒体1
の外径を加工したりして、セラミック製載頭円錐状円筒
体1の外径と中心穴の同軸精度を良くすることが困難で
あり、焼成前の状態で同等の精度の良い中心穴と外径を
設け、これを焼成後そのまま用いることが、中心穴の位
置精度を最も高めることができるからである。更に、基
部金属部材4との摩擦力が向上し、より確実に固定する
ことができる。
【0018】 なお、ここでいう嵌入とは、金属を常温
あるいは加熱して、その内側にセラミックを挿入するし
まりばめのことで、圧入、焼きばめ等を指す。嵌入する
セラミック製載頭円錐状円筒体と金属部材の位置精度を
高めるには、嵌入にセラミックと金属の間にクリアラン
スを生じない、圧入を用いることが好ましい。
【0019】 また、本発明では、コンタクトチップ7
の基部金属部材4の先端部に、セラミック製載頭円錐状
円筒体1の円錐部20の端面Sが、コンタクトチップ7
の先端部の一部になるように配置し、それ以外のセラミ
ック製円錐円柱体1を、基部金属部材4で包囲すること
が好ましい。
【0020】 このように、セラミック製載頭円錐状円
筒体1の円錐部20の端面S以外を基部金属部材4で包
囲することにより、セラミック端露出面積(端面S)を
最小限にすることができ、溶接時のセラミック製載頭円
錐状円筒体1への熱輻射を減じることができるため、セ
ラミック製載頭円錐状円筒体1の蓄熱を抑制することが
できる。これにより、溶接時におけるセラミック製載頭
円錐状円筒体1の溶解や芯線の溶損を防止することがで
きる。
【0021】 更に、本発明では、溶接時に生じるセラ
ミック製載頭円錐状円筒体1の蓄熱を抑制するために、
セラミック製載頭円錐状円筒体1の熱容量(体積)を必
要最小限にコントロールした。
【0022】 その詳細は、セラミック製載頭円錐状円
筒体1が、コンタクトチップ7の先端外径dに対するセ
ラミック面Dの比率が、10〜60%であって、且つコ
ンタクトチップ7全長Lに対するセラミック長kの比率
が、5〜20%であることが好ましい。
【0023】 これは、コンタクトチップ7の先端外径
dに対するセラミック面Dの比率が、60%を超える
と、溶接時の熱がセラミック製載頭円錐状円筒体1に蓄
熱され、セラミック製載頭円錐状円筒体1の溶解や芯線
の溶損が生じ、10%未満では、セラミック製載頭円錐
状円筒体1の肉厚が薄くなり、嵌入等での破損が発生す
るからである。
【0024】 また、コンタクトチップ7の全長Lに対
するセラミック長kの比率が、20%を超えると、アー
ク発生位置からコンタクトチップ内給電位置までの距離
が広がり、溶接電流・電圧がばらつき、良好な溶接が困
難となる。又、セラミック部の蓄熱が大きくなり、コン
タクトチップ内部で芯線が溶損してしまう。そして、5
%未満では、圧入による保持力が小さく、セラミック製
載頭円錐状円筒体1にずれが生じてしまう。
【0025】 なお、コンタクトチップの先端外径に対
するセラミック面Dの比率[%]及びコンタクトチップ
全長に対するセラミック長の比率[%]は、以下の式に
より定義され、算出されたものである。
【0026】 (コンタクトチップの先端外径に対する
セラミック面の比率[%])=(D2π/4−h2π/
4)/(d2π/4) D:セラミック製載頭円錐状円筒体の最大外径 d:コンタクトチップの先端外径 h:芯線穴径
【0027】 (コンタクトチップ全長に対するセラミ
ック長の比率)=(k/L) k:セラミック製載頭円錐状円筒体の全長 L:コンタクトチップの全長
【0028】 本発明のアーク溶接用コンタクトチップ
で用いたセラミック製載頭円錐状円筒体1は、図2に示
すように、円錐部20と円筒部22の2つの形状を有す
るものである。そして、セラミック製載頭円錐状円筒体
1の円錐部20のテーパ角θを、5〜45度にすること
により、セラミック端露出面積(端面S)を最小限にす
ることができ、セラミック製載頭円錐状円筒体1の蓄熱
を抑制することができる。これにより、溶接時における
セラミック製載頭円錐状円筒体1の溶解や芯線の溶損を
防止することができる。
【0029】 又、コンタクトチップ7の基部金属部材
4の先端部に、セラミック製載頭円錐状円筒体1の円錐
部20の端面Sが、コンタクトチップ7の先端部の一部
になるように配置し、それ以外のセラミック製円錐円柱
体1を、基部金属部材4で包囲する場合、セラミック製
載頭円錐状円筒体1の円錐部20のテーパ部21が、グ
リップの役割を果たし、セラミック製載頭円錐状円筒体
1を基部金属部材4が確実に包囲し、固定することがで
きる。これにより、セラミックと金属部材との結合部
の、熱膨張係数の差によるズレや脱落等の不具合いを防
止することができる。更に、この目的のためには、セラ
ミック製載頭円錐状円筒体1の外周部に溝や穴等の凹部
を設け、かしめ等の手段により金属部材を凹部に食い込
ませるといった手段を用いることもできる。
【0030】 本発明のセラミック製載頭円錐状円筒体
1に使用するセラミックの材質としては、窒化珪素、炭
化珪素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア等である
が、特に、耐熱衝撃性に優れる窒化珪素、炭化珪素、サ
イアロンのような材料を使用することが好ましい。
【0031】
【実施例】 以下、本発明を実施例に基づいて、更に詳
細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるも
のではない。
【0032】 (実施例1〜8、比較例1〜4) [チップの製作]窒化珪素粉末に所定量のバインダーを
添加・混合・造粒した原料を用い、金型プレスにて成形
を行い、焼成し、テーパ角10度である長さ2mmの円
錐部を有し、中心にφ1.4mmの貫通穴を持つφ4m
m×長さ5mmの窒化珪素製の載頭円錐状円筒体を得
た。
【0033】 一方、φ10mm×長さ50mmのクロ
ム銅製棒の長手方向に、φ1.3mmの貫通穴を設け、
クロム銅製棒の一端に内径φ4×深さ7mmの穴を加工
し、更に溶接機取付用ネジ等を所定形状に加工し、クロ
ム銅製コンタクトチップ本体を製作した。
【0034】 そして、治具にクロム銅製コンタクトチ
ップ本体および窒化珪素製のセラミック載頭円錐状円筒
体を取付け、プレス機により圧入した。また、クロム銅
製コンタクトチップ本体の先端に治具を取付け、プレス
機により先端クロム銅部をセラミック載頭円錐状円筒体
のテーパ部に隙間なく沿わせるように変形させた。 更
に、変形した余分なクロム銅部を切断し、図1の形状に
なるように仕上げた。
【0035】 同様にして、セラミック載頭円錐状円筒
体の外径(D)を2.3〜5.5mm、セラミック載頭
円錐状円筒体の長さ(L)を2.3〜15mmに調製し
たコンタクトチップをそれぞれ製作した。
【0036】[溶接実機試験]製作したコンタクトチッ
プを溶接ロボット(ダイヘン製350A溶接機)にセッ
トし、φ1.2mmの溶接用芯線で、混合ガス(CO2
等)を流しながら、28V×260Aの溶接条件にて、
溶接サイクル:300mm/サイクル、溶接速度:35
0mm/min、溶接時間:300minの連続溶接試
験を実施した。試験結果を表1および表2に示す。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】 (比較例5,6)図3に示すような、セ
ラミック体をクロム銅製コンタクトチップ本体に、圧入
のみにより嵌合したコンタクトチップを製作し、実施例
1〜8および比較例1〜4と同様の溶接試験を実施し
た。その結果を表3および表4に示す。
【0040】
【表3】
【0041】
【表4】
【0042】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明のアーク
溶接用コンタクトチップによれば、セラミック製載頭円
錐状円筒体が、基部金属部材の先端部に嵌入され且つ基
部金属部材に包囲されることにより、ガスシールドアー
ク溶接時における輻射熱によるセラミック製載頭円錐状
円筒体の蓄熱が抑制され、セラミック製載頭円錐状円筒
体の溶解や芯線の溶損を防止することができる。
【0043】 又、セラミック製載頭円錐状円筒体を基
部金属部材が確実に包囲し、固定することにより、セラ
ミックと金属部材との結合部の、熱膨張係数の差による
ズレや脱落等の不具合いを防止することができる。
【0044】 更に、摩耗の激しい先端部に耐摩耗性に
優れたセラミック製載頭円錐状円筒体を装着しているの
で、先端部穴部の摩耗を防止し、長時間のガス溶接にも
耐用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアーク溶接用コンタクトチップの一例
であり、(a)は、概略全体図、(b)は、(a)の部
分断面図である。
【図2】本発明のアーク溶接用コンタクトチップに用い
たセラミック製載頭円錐状円筒体の一例の断面図であ
る。
【図3】従来のアーク溶接用コンタクトチップの一例で
あり、(a)は、概略全体図、(b)は、(a)の部分
断面図である。
【図4】従来のガスシールドアーク溶接用トーチの一例
の断面概要図である。
【符号の説明】
1 セラミック製載頭円錐状円筒体 3 コンタクトチップの先端 4 基部金属部材 5 溶接用芯線 7 コンタクトチップ 8 ガスシールドアーク溶接用トーチ 12 セラミック体 13 コンタクトチップの穴 20 円錐部(セラミック製載頭円錐状円筒体) 21 テーパ部(セラミック製載頭円錐状円筒体) 22 円筒部(セラミック製載頭円錐状円筒体)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伏見 義光 静岡県志太郡大井川町高新田485−1

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスシールドアーク溶接用の金属製コン
    タクトチップであって、その先端部にセラミック製載頭
    円錐状円筒体を嵌入するとともに、該セラミック製載頭
    円錐状円筒体が、基部金属部材の先端部に嵌入され且つ
    先端部を除き基部金属部材に外周を包囲されたことを特
    徴とするアーク溶接用コンタクトチップ。
  2. 【請求項2】 セラミック製載頭円錐状円筒体が、コン
    タクトチップの先端外径に対するセラミック面の比率
    が、10〜60%であって、且つコンタクトチップ全長
    に対するセラミック長の比率が、5〜20%である請求
    項1記載のアーク溶接用コンタクトチップ。
  3. 【請求項3】 セラミック製載頭円錐状円筒体のテーパ
    角が、5〜45度である請求項1又は2記載のアーク溶
    接用コンタクトチップ。
JP35111996A 1996-12-27 1996-12-27 アーク溶接用コンタクトチップ Withdrawn JPH10193122A (ja)

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JP35111996A JPH10193122A (ja) 1996-12-27 1996-12-27 アーク溶接用コンタクトチップ

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