JPH10225771A - Shield structure of welding torch - Google Patents

Shield structure of welding torch

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Publication number
JPH10225771A
JPH10225771A JP2892197A JP2892197A JPH10225771A JP H10225771 A JPH10225771 A JP H10225771A JP 2892197 A JP2892197 A JP 2892197A JP 2892197 A JP2892197 A JP 2892197A JP H10225771 A JPH10225771 A JP H10225771A
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JP
Japan
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gas
arc
welding
electrode
welding torch
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Pending
Application number
JP2892197A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Uchida
圭亮 内田
Akira Izumi
章 泉
Tokujiro Konishi
徳次郎 小西
Masato Asai
正人 浅井
Mitsuhiro Ogiwara
充広 荻原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To raise the density of input heat against a welding objective member, to improve the exactness of arc and to highly speedily execute arc welding by providing a gas introducing means to respectively guide a 1st gas and a 2nd gas nearby the top end of an electrode, supplying both side gases in an arbitrary ratio, and composing to use them for welding. SOLUTION: A 1st gas G1 (Ar gas) with a 1st gas introducing means 4a, a 2nd gas G2 (He gas) with a 2nd gas introducing means 4b, these are guided respectively at the same time nearby the top end 20 of an electrode 2. Then, both side gases are made in a mixture gas and it shields the circumference of an arc (a). In this time, because an Ar is made rich in an upper generating range a10 and the current density is made large, so the pressure of the arc a is made high and the exactness of the arc a can be kept. In the lower generating range all, the He is rich, a fan like spreading of the arc a can be restricted a few in a proper degree, the shape of the arc a is made like a hanging bell, and the input heat density can be raised.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電極式アーク溶接に用
いられる溶接トーチのシールド構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shield structure of a welding torch used for electrode type arc welding.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電極式アーク溶接に用いられる溶
接トーチは、アークを発生させる正、負の2つの電極
を、母材としてのワーク(溶接対象部材)と電極とで形
成し、この両者をアークの高熱で溶融して融合し溶接す
る機能を備えている。ここで、図8に示す従来の溶接ト
ーチ1Dを用い、溶接対象部材として2つの金属板を用
いたワーク60d、60dを水平に突合せ溶接する場合
には、図略のガス供給源から供給されたガスGが供給筒
40dに供給される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a welding torch used for electrode-type arc welding has two positive and negative electrodes for generating an arc, which are formed by a workpiece (member to be welded) as a base material and an electrode. Has the function of fusing with the high heat of the arc and fusing and welding. Here, when the conventional welding torch 1D shown in FIG. 8 is used to horizontally butt-weld workpieces 60d, 60d using two metal plates as members to be welded, the workpieces are supplied from a gas supply source (not shown). The gas G is supplied to the supply cylinder 40d.

【0003】供給筒40dに供給されたガスGは、噴出
孔45dから噴出され、供給筒40dと同軸状に配設さ
れたハイアンカップ47dによって電極2の先端部20
に案内され、かつアークa発生領域を取り囲んで外気と
遮断し、外気に触れることによる悪影響を防ぐ、いわゆ
るシールド作用をなす。
[0003] The gas G supplied to the supply cylinder 40d is ejected from an ejection hole 45d, and a high-impedance cup 47d coaxially arranged with the supply cylinder 40d provides a gas G at the distal end portion 20 of the electrode 2.
, And surrounds the arc a generation region to shut off the outside air, thereby preventing a bad influence caused by touching the outside air.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
溶接トーチ1Dは、その構造上、アークaの周囲に案内
されるシールド用のガスGとして予め選択された1種類
を用いる方式であるため、以下に示すような場合に、改
善の余地がある。すなわち、溶接トーチ1Dを用い、溶
接対象部材を製造ラインなどにおいて、例えば、効率よ
く溶接し製造コストを低減するために、通常のアーク溶
接速度(アルミニュウムの場合、ほぼ600mm/分)
よりも速い高速アーク溶接速度(アルミニュウムの場
合、ほぼ1500mm/分)で溶接する場合には、溶接
対象部材に対し入熱密度を高める(電流密度を高めるこ
とによって入熱密度を高める)必要があること、および
アークの硬直性(アークのふらつきにくさ、いわゆるア
ーク安定性)を向上させる必要がある。
However, the conventional welding torch 1D is of a type in which one kind is selected in advance as a shielding gas G guided around the arc a due to its structure. In the following cases, there is room for improvement. That is, using the welding torch 1D, in a production line or the like, for example, in order to efficiently weld and reduce the production cost, a normal arc welding speed (in the case of aluminum, approximately 600 mm / min.)
When welding at a faster arc welding speed (in the case of aluminum, approximately 1500 mm / min.), It is necessary to increase the heat input density (increase the current density by increasing the current density) for the member to be welded. In addition, it is necessary to improve the rigidity of the arc (hardness of arc fluctuation, so-called arc stability).

【0005】しかしながら、従来の溶接トーチ1Dのシ
ールド用のガスとして、例えば、He(ヘリウム)を用
いた場合には、アークaの形状がほぼ垂直な柱状(図8
の矢印a1参照)となるため、入熱密度を高めることが
できるが、この反面、アークの硬直性が低い。また、A
r(アルゴン)を用いた場合には、アークの形状がワー
ク60dに向かって、末広がり状(図8の矢印a2参
照)となるため、アークの硬直性に優れるが、入熱密度
を高めることができない。
[0005] However, when He (helium) is used as a shielding gas of the conventional welding torch 1D, for example, the shape of the arc a is substantially vertical (see FIG. 8).
(See arrow a1), the heat input density can be increased, but the rigidity of the arc is low. Also, A
When r (argon) is used, the arc shape becomes divergent toward the workpiece 60d (see the arrow a2 in FIG. 8), so that the arc is excellent in rigidity, but the heat input density can be increased. Can not.

【0006】なお、前記入熱密度は、例えばArの場合
を1として仮定し比較すると、Heの場合では約3倍と
なる。また前記アークの硬直性は、例えばArの場合を
1とし仮定し比較する(硬直性はアーク圧力に比例する
ため、アーク圧力で比較する)と、Heの場合では約1
/3となる。従って、従来の溶接トーチ1Dでは、例え
ば前記ArあるいはHeのみの1種類のシールド用のガ
スを用いる方式のものであるため、高速溶接に必要とす
る前記条件を満たすことができず、かつ高速溶接を行う
ことができない。
The heat input density is, for example, about 3 times in the case of He, assuming that the case of Ar is assumed to be 1. The rigidity of the arc is assumed to be, for example, 1 in the case of Ar and compared (the rigidity is proportional to the arc pressure; therefore, the arc is compared with the arc pressure).
/ 3. Therefore, in the conventional welding torch 1D, for example, the above-described condition required for high-speed welding cannot be satisfied because the above-described method uses only one kind of shielding gas such as Ar or He. Can not do.

【0007】本発明は、前記事情に鑑みなされたもの
で、溶接対象部材に対し入熱密度を高めることができる
とともに、アークの硬直性(アークのふらつきにくさ)
を向上でき、高速でアーク溶接できる溶接トーチのシー
ルド構造を提供することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to increase the heat input density with respect to a member to be welded and to obtain the rigidity of an arc (the difficulty of arc wobbling).
It is an object of the present invention to provide a welding torch shield structure which can improve the welding speed and can perform arc welding at high speed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の溶接トーチのシ
ールド構造は、電極と、供給される第1ガスを該電極の
先端近傍に案内する第1ガス誘導手段と、供給される第
2ガスを該電極の先端近傍に案内する第2ガス誘導手段
とを備え、該第1ガスと該第2ガスとを任意の割合で供
給して溶接に用いるように構成されたことを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided a shield structure for a welding torch, comprising: an electrode; first gas guide means for guiding a supplied first gas to a vicinity of a tip of the electrode; And a second gas guiding means for guiding the first gas and the second gas at an arbitrary ratio to be used for welding.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】第1ガス誘導手段および第2ガス
誘導手段は、互いに内径を異にする筒状体を同軸状に設
けたものや、大きな内径の筒状体とこの筒状体の孔内に
突出する電極を中心として所定の間隔を隔てて円周方向
に位置された複数個の小径の筒状体(中空管)とを組み
合わせた構成を備えたものを用いることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The first gas guide means and the second gas guide means are provided with a cylindrical body having an inner diameter different from each other coaxially, or a cylindrical body having a large inner diameter and a cylindrical body having a large inner diameter. It is possible to use one having a configuration in which a plurality of small-diameter cylindrical bodies (hollow tubes) are circumferentially located at predetermined intervals around an electrode protruding into the hole.

【0010】前記第1ガス誘導手段は第1ガスを、第2
ガス誘導手段は第2ガスを、それぞれ電極の先端近傍に
案内する。電極の先端近傍に案内された第1ガスと第2
ガスとは、任意の割合で供給してアーク溶接に用いられ
る。前記第1ガスと第2ガスとは、高速でのアーク溶接
に必要とする入熱密度およびアークの硬直性を得ること
ができるように、ガスの種類毎に異なる特性を有効に利
用できる混合割合として用いることが望ましい。
The first gas guiding means supplies the first gas with the second gas.
The gas guiding means guides the second gas to the vicinity of the tip of the electrode. The first gas and the second gas guided near the tip of the electrode
The gas is supplied at an arbitrary ratio and used for arc welding. The first gas and the second gas are mixed in such a manner that different characteristics can be effectively used for each type of gas so that the heat input density and arc rigidity required for high-speed arc welding can be obtained. It is desirable to use as.

【0011】例えば、第1ガスとしてArを用い、第2
ガスとしてHeを用いた場合には、電極の先端部に近い
側のアーク発生部分領域(以下、上方発生領域と称す)
でArがリッチとなり、溶接対象部材に近い側のアーク
発生部分領域(以下、下方発生領域と称す)でHeがリ
ッチとなるように設定される。この理由としては、アー
クの上方発生領域でArがリッチな混合ガスを存在させ
てアーク圧を大きなものとすることでアークの硬直性
(アークのふらつきにくさ)を向上でき、下方発生領域
でHeがリッチな混合ガスを存在させて溶接対象部材へ
の入熱密度を高めるさせることができるため、高速での
アーク溶接ができるからである。
For example, Ar is used as the first gas,
When He is used as the gas, the arc generating partial region near the tip of the electrode (hereinafter, referred to as the upper generating region)
Is set so that Ar becomes rich, and He becomes rich in an arc generation part region (hereinafter, referred to as a lower generation region) closer to the member to be welded. The reason for this is that by making the mixture gas rich in Ar exist in the upper generation region of the arc to increase the arc pressure, the rigidity of the arc (hardness of arc fluctuation) can be improved, and the He generation in the lower generation region. This is because high-speed arc welding can be performed because the heat input density to the member to be welded can be increased by the presence of a rich mixed gas.

【0012】また、第1ガスおよび第2ガスとしては、
前記Ar、Heの他に、例えばCO 2 、H2 、O2 、N
eなどのガスや、これらを適時混合した混合ガスを、溶
接対象部材(ワーク)および電極の材質に対応して選択
し用いることができる。なお、第1ガスと第2ガスとを
任意の割合で混合して溶接に用いる場合、それぞれ1種
類(別々の種類)のガスを第1ガス誘導手段および第2
ガス誘導手段により電極の近傍に案内させることや、第
1ガス誘導手段と第2ガス誘導手段との一方あるいは両
方から混合ガス(予め、複数種類のガスを目的とする混
合割合に調整済のガス)を電極の近傍に案内させること
ができる。
Further, as the first gas and the second gas,
In addition to the above-mentioned Ar and He, for example, CO Two, HTwo, OTwo, N
e or a mixed gas obtained by mixing these at appropriate times.
Select according to the contact target member (work) and electrode material
Can be used. Note that the first gas and the second gas are
When mixing at an arbitrary ratio and using for welding, one type for each
Gas (separate types) to the first gas guide means and the second gas
It can be guided near the electrode by gas guiding means,
One or both of the first gas guiding means and the second gas guiding means
From the side of the gas mixture
(Adjusted gas in proportion) to the vicinity of the electrode
Can be.

【0013】なお、本発明の溶接トーチのシールド構造
は、ティグ溶接、ミグ溶接に適用できる。
The shield structure of the welding torch of the present invention can be applied to TIG welding and MIG welding.

【0014】[0014]

【実施例】【Example】

(実施例1)本発明、溶接トーチのシールド構造の実施
例1を図1に示す溶接トーチ1Aに適用するとともに、
溶接トーチ1Aを鉛直方向に保持し、溶接対象部材とし
て2つの金属板を用いたワーク60、60を、水平に突
合せ溶接する場合に適用して説明する。
(Embodiment 1) While applying Embodiment 1 of the present invention, a shield structure of a welding torch, to a welding torch 1A shown in FIG.
A description will be given of the case where the welding torch 1A is held in the vertical direction and the workpieces 60, 60 using two metal plates as welding target members are horizontally butt-welded.

【0015】溶接トーチ1Aは、電極2と、筒状トーチ
本体3と、第1ガス誘導手段4aと、第2ガス誘導手段
5aと、からなる。電極2は、タングステンから成る電
極で、コレット31(コンタクトチップ)の案内孔31
0の内周面に接触して例えばプラスに電荷され、マイナ
スに電荷された溶接対象のワーク60との間に発生させ
たアークaの高熱によりワーク60を溶融し、溶接済部
61を形成するものである。
The welding torch 1A comprises an electrode 2, a cylindrical torch main body 3, first gas guiding means 4a, and second gas guiding means 5a. The electrode 2 is an electrode made of tungsten and has a guide hole 31 of a collet 31 (contact tip).
The workpiece 60 is melted by the high heat of the arc a generated between the workpiece 60 to be positively charged and the negatively charged workpiece 60 to be welded in contact with the inner peripheral surface of the workpiece 60 to form a welded portion 61. Things.

【0016】筒状トーチ本体3は、電導性金属製の筒状
体である。この筒状トーチ本体3は、内部に電極2を挿
通させる孔30と、コレット31を先端に着脱可能に装
着する先端取り付け部32をもつ。コレット31は、銅
製のもので、先端が先細りの筒状体で中心部分に案内孔
310をもち、案内孔310に電極2を挿通するととも
に、トーチ本体3から伝達された電流を電極2に供給す
るものである。
The cylindrical torch main body 3 is a cylindrical body made of conductive metal. The tubular torch main body 3 has a hole 30 through which the electrode 2 is inserted, and a tip attachment portion 32 to which a collet 31 is detachably attached at the tip. The collet 31 is made of copper, is a cylindrical body having a tapered tip, has a guide hole 310 at a center portion, inserts the electrode 2 into the guide hole 310, and supplies a current transmitted from the torch body 3 to the electrode 2. Is what you do.

【0017】第1ガス誘導手段4aは、筒状トーチ本体
3の外周面33に所定の間隔を隔てて同軸状に取り囲む
ように順に装着された第1シールドガス供給用の供給筒
40と、絶縁筒状体41と、スリーブ42と、第1ガス
供給源P1に連通する送給通路46と、コレット31よ
りワーク60側に突出する部分の電極2の周囲に同軸状
に配置されたセラミック製の第1ガス誘導用ハイアンカ
ップ(以下、カップと称す)47aと、からなる。
The first gas guiding means 4a includes a supply tube 40 for supplying a first shield gas, which is mounted on the outer peripheral surface 33 of the cylindrical torch body 3 so as to coaxially surround it at a predetermined interval, and an insulating tube. A cylindrical body 41, a sleeve 42, a supply passage 46 communicating with the first gas supply source P <b> 1, and a ceramic-made ceramic coaxially arranged around a portion of the electrode 2 protruding from the collet 31 toward the work 60. A first gas guiding high-an cup (hereinafter, referred to as a cup) 47a.

【0018】供給筒40は、その内周面43と筒状トー
チ本体3の外周面33との間に形成された第1ガス供給
通路44およびコレット31に近い閉鎖端部400側で
円周方向に複数個形成された第1ガス噴出孔45をも
つ。送給通路46は、第1ガス供給源P1から送給され
る第1ガスG1の流量および圧力などを制御する図略の
制御部をもつ。
The supply cylinder 40 has a first gas supply passage 44 formed between its inner peripheral surface 43 and the outer peripheral surface 33 of the cylindrical torch body 3 and a closed end 400 near the collet 31 in the circumferential direction. Has a plurality of first gas ejection holes 45 formed therein. The supply passage 46 has a control unit (not shown) for controlling the flow rate and pressure of the first gas G1 supplied from the first gas supply source P1.

【0019】カップ47aには、供給筒40の第1ガス
噴出孔45から噴出した第1ガスG1を、電極2の先端
20近傍に案内しやすくするための形状として小径の先
端案内部470が形成されている。第2ガス誘導手段5
aは、第2ガス供給源P2に連通する送給通路50と、
前記カップ47aに所定の間隔を隔てて同軸状に取り囲
む第2ガス誘導用ハイアンカップ(以下、カップと称
す)52と、よりなる。
A small-diameter tip guide portion 470 is formed in the cup 47a as a shape for facilitating the guide of the first gas G1 ejected from the first gas ejection hole 45 of the supply cylinder 40 to the vicinity of the tip 20 of the electrode 2. Have been. Second gas guiding means 5
a is a supply passage 50 communicating with the second gas supply source P2;
A second gas guiding high-angular cup (hereinafter, referred to as a cup) 52 surrounding the cup 47a coaxially at a predetermined interval.

【0020】送給通路50は、第2ガス供給源P2から
送給される第2ガスG2の流量および圧力などを制御す
る図略の制御部をもつ。カップ52は、前記送給通路5
0に連通するとともに、ワーク60側に対向して開口し
第2ガスG2を噴出する複数個の噴出孔51をもち、前
記カップ47aの外周面472との間に、前記噴出孔5
1からの第2ガスG2を電極2の先端20近傍に案内す
る第2ガス供給通路53を形成する。
The supply passage 50 has a control unit (not shown) for controlling the flow rate and pressure of the second gas G2 supplied from the second gas supply source P2. The cup 52 is connected to the feeding passage 5.
0, and has a plurality of ejection holes 51 which are opened to face the work 60 side and eject the second gas G2, and are provided between the ejection holes 5 and the outer peripheral surface 472 of the cup 47a.
A second gas supply passage 53 for guiding the second gas G2 from 1 to the vicinity of the tip 20 of the electrode 2 is formed.

【0021】ここで、前記溶接トーチ1Aは、カップ4
7aとカップ52とにおけるガス流出部断面積比率を、
1:8に設定するとともに、第1ガスG1としてのAr
の流量を2リットル/分、第2ガスG2としてのHeの
流量を24リットル/分と設定する。このように構成さ
れた溶接トーチ1Aは、第1ガス供給源P1から第1ガ
スG1が供給され、かつこれと同じタイミングで第2ガ
ス供給源P2から第2ガスG2が供給される。
Here, the welding torch 1A is a cup 4
The gas outflow portion cross-sectional area ratio between the cup 7a and the cup 52 is
1: 8 and Ar as the first gas G1
Is set at 2 liters / minute, and the flow rate of He as the second gas G2 is set at 24 liters / minute. In the welding torch 1A thus configured, the first gas G1 is supplied from the first gas supply source P1, and the second gas G2 is supplied from the second gas supply source P2 at the same timing.

【0022】すなわち、第1ガス供給源P1からの第1
ガスG1は、送給通路46を介して第1ガス誘導手段4
aの第1ガス供給通路44に送給された後、第1ガス噴
出孔45から噴出されるとともに、カップ47aによっ
て電極2の先端20近傍に案内される。一方、これと同
時に、第2ガス供給源P2からの第2ガスG2は、第2
ガス誘導手段5aの送給通路50を介して第2ガス噴出
孔51から噴出されるとともに、カップ52およびカッ
プ47aとで形成された第2ガス供給通路53によって
電極2の先端20近傍に案内される。
That is, the first gas from the first gas supply source P1
The gas G1 is supplied to the first gas guiding means 4 through the supply passage 46.
After being supplied to the first gas supply passage 44a, the gas is ejected from the first gas ejection hole 45 and is guided to the vicinity of the tip 20 of the electrode 2 by the cup 47a. On the other hand, at the same time, the second gas G2 from the second gas supply source P2 is
The gas is ejected from the second gas ejection hole 51 through the supply passage 50 of the gas guiding means 5a, and is guided to the vicinity of the tip 20 of the electrode 2 by the second gas supply passage 53 formed by the cup 52 and the cup 47a. You.

【0023】そして、第1ガスG1と第2ガスG2と
は、混合ガスとなってアークaの周囲をシールドする。
このとき、混合ガスは、上方発生領域a10(図1参
照)でArがリッチ(Arが90%以上:Heが10%
未満)となり、下方発生領域a11(図1参照)でHe
がリッチ(Arが10%未満:Heが90%以上)とな
る。この理由としては、上方発生領域a10では第1ガ
スG1と第2ガスG2とが十分に混合されていないた
め、第1ガスG1に近い組成のガスとなるのに対し、下
方発生領域a11(図1参照)ではブラズマ気流により
第1ガスG1と第2ガスG2とが十分に混合されるため
である。
Then, the first gas G1 and the second gas G2 become a mixed gas and shield around the arc a.
At this time, the mixed gas is rich in Ar (90% or more of Ar: 10% of He) in the upper generation region a10 (see FIG. 1).
And He in the lower generation area a11 (see FIG. 1).
Is rich (Ar is less than 10%; He is 90% or more). The reason is that the first gas G1 and the second gas G2 are not sufficiently mixed in the upper generation region a10, so that the gas has a composition close to the first gas G1, whereas the lower generation region a11 (FIG. This is because the first gas G <b> 1 and the second gas G <b> 2 are sufficiently mixed by the plasma stream.

【0024】そして上方発生領域a10では、Arがリ
ッチなことによって電流密度が大きくなることから、ア
ークaの圧力が高く、アークaの硬直性を保ち得る。ま
た、下方発生領域a11では、Heがリッチなことによ
ってアークaの末拡がりを適度に小さく抑えることがで
き、アークa形状が略釣鐘状となり、入熱密度を高める
ことができる。
In the upper generation region a10, the current density is increased due to the rich Ar, so that the pressure of the arc a is high and the rigidity of the arc a can be maintained. Further, in the lower generation region a11, the divergent spread of the arc a can be appropriately suppressed due to the rich He, and the shape of the arc a becomes substantially bell-shaped, so that the heat input density can be increased.

【0025】このように実施例1の溶接トーチ1Aのシ
ールド構造によれば、高速でアーク溶接する場合に必要
とするワーク60への入熱密度を高くすることができ、
かつ入熱密度を高くした状態であってもアークaの硬直
性を保持できる。従って、高速でアーク溶接できる溶接
条件を満たすことができるため、溶接済領域61にビー
トずれを発生させることなく、アルミニュウムの場合、
ほぼ1500mm/分以上の高速でアーク溶接すること
ができ、かつ良好な溶接品質を得ることができる。
As described above, according to the shield structure of the welding torch 1A of the first embodiment, it is possible to increase the heat input density to the workpiece 60 required for high-speed arc welding.
In addition, even when the heat input density is high, the rigidity of the arc a can be maintained. Therefore, since welding conditions that enable high-speed arc welding can be satisfied, the beat is not generated in the welded area 61, and in the case of aluminum,
Arc welding can be performed at a high speed of about 1500 mm / min or more, and good welding quality can be obtained.

【0026】なお、前記実施例1の場合には、第1ガス
誘導手段4aに誘導される第1ガスG1としてArを用
い、第2ガス誘導手段5aに誘導される第2ガスG2と
してHeとを用い、アークaでArとHeとが混合さ
れ、上方発生領域a10でArがリッチな混合ガスと
し、下方発生領域a11でHeがリッチな混合ガスとし
た場合を示したが、これに限定されるものではなく、第
1ガスG1と第2ガスG2として用いるガスの種類およ
びそれらの混合割合を、目的により種々設定することが
できる。例えば、第1ガスG1として、予め30%未
満:70%以上の割合で混合されたHeとArとよりな
り、Arをリッチとしたものを用いることができる。
In the case of the first embodiment, Ar is used as the first gas G1 guided to the first gas guide means 4a, and He is used as the second gas G2 guided to the second gas guide means 5a. In the above, the case where Ar and He are mixed in the arc a, and a mixed gas in which Ar is rich in the upper generation region a10 and a mixed gas in which He is rich in the lower generation region a11 is shown. Instead, the types of gases used as the first gas G1 and the second gas G2 and the mixing ratio thereof can be variously set depending on the purpose. For example, as the first gas G1, a mixture of He and Ar mixed in a ratio of less than 30%: 70% or more in advance and having a rich Ar can be used.

【0027】(変形例)前記実施例1の溶接トーチ1A
のカップ47aに前記先端案内部470を形成する代わ
りに、その変形例として図2に示す溶接トーチ1Bのよ
うに、第2ガス誘導手段5bのカップ52bの先端側に
小径に絞られた形状の先端案内部520を形成してもよ
い。
(Modification) Welding torch 1A of Embodiment 1
Instead of forming the tip guide portion 470 on the cup 47a, as a modified example, a shape in which the diameter is narrowed down to the tip side of the cup 52b of the second gas guiding means 5b as in a welding torch 1B shown in FIG. A tip guide 520 may be formed.

【0028】〔実験例〕前記実施例1の溶接トーチ1A
を用いた場合の効果を確認するため、非消耗電極式アー
ク溶接法により以下に示す条件で高速でアーク溶接した
場合の実験例を示す。 (実験例でのアーク溶接条件) タングステン電極2:φ3.2mm、先端頂角45°、
2%La2 3 入り(タングステン電極2は新品のもの
を用い、かつその先端を実験開始時に先立ち円錐状に研
磨して前記先端頂角45°とした。) 矩形波交流パルス:f=10Hz 平均電流:150A(アンペア) アーク長:5mm 溶接速度:70cm/分 シールド用のガス:第1ガス誘導手段4aから第1ガス
G1としてArが2リットル/分、第2ガス誘導手段5
aから第2ガスG2としてHeが24リットル/分をそ
れぞれアークaの近傍に案内するとともに、混合ガス
(ArとHeとの混合割合が1:12)を形成した。
[Experimental Example] The welding torch 1A of the first embodiment.
In order to confirm the effect of using the method, an experimental example in which arc welding is performed at high speed by the non-consumable electrode type arc welding method under the following conditions will be described. (Arc welding conditions in experimental example) Tungsten electrode 2: φ3.2 mm, tip apex angle 45 °,
2% La 2 O 3 containing (Tungsten electrode 2 is new and its tip is polished in a conical shape at the beginning of the experiment to make the tip apex angle 45 °.) Square wave AC pulse: f = 10 Hz Average current: 150 A (ampere) Arc length: 5 mm Welding speed: 70 cm / min Shielding gas: Ar is 2 liter / min as the first gas G1 from the first gas guide means 4a, and the second gas guide means 5
He guided 24 liters / min as the second gas G2 from a to the vicinity of the arc a, and formed a mixed gas (mixing ratio of Ar and He was 1:12).

【0029】試験片形状:図3、図4に示す材質がAD
C12で中心に楕円孔(長径80mm×短径50mm)
をもつ長方形の厚板(縦110mm×横70mm×厚さ
16mm)63と、材質が3003、厚さ2mmの楕円
パイプ(長径80mm×短径50mm×長さ200m
m)64とを用いた。 (実験結果)前記アーク溶接条件により、前記厚板63
の前記楕円孔内周面630の深さ8mm位置に、前記楕
円パイプ64の端部との境界65全周をアーク溶接する
実験をくり返して、タングステン電極2の損耗によりビ
ードずれが発生するまでの使用回数および厚板63の溶
け込み深さdさ(図5参照)と下記のビードずれ発生率
を確認し、その結果を表1に示すとともに、図6に同じ
試験片形状を用いた図略の従来のトーチによりアーク溶
接した場合との結果を比較して示す。 実験の結果、実施例1の溶接トーチ1Aにより前記混合
割合のArとHeとの2種類のシールド用ガスを用いて
アーク溶接された試験片によるビードずれが発生しない
溶け込み深さdは0.9〜1.4mmであった。
Test piece shape: The material shown in FIGS. 3 and 4 is AD
Elliptical hole in the center at C12 (major axis 80 mm x minor axis 50 mm)
Rectangular plate (length 110 mm x width 70 mm x thickness 16 mm) 63 and an oval pipe with a material of 3003 and thickness 2 mm (major axis 80 mm x minor axis 50 mm x length 200 m)
m) 64 was used. (Experimental result) The thick plate 63 was changed according to the arc welding conditions.
The experiment of arc welding the entire circumference of the boundary 65 with the end of the elliptical pipe 64 at a depth of 8 mm of the inner peripheral surface 630 of the elliptical hole was repeated until the bead slip occurred due to the wear of the tungsten electrode 2. The number of times of use, the penetration depth d of the thick plate 63 (see FIG. 5), and the following bead displacement occurrence rate were confirmed. The results are shown in Table 1, and FIG. The results obtained by arc welding with a conventional torch are shown in comparison. As a result of the experiment, the penetration depth d at which bead displacement does not occur in a test piece arc-welded with the welding torch 1A of Example 1 using the two kinds of shielding gases of Ar and He in the above mixing ratio is 0.9. 〜1.4 mm.

【0030】これに対し、Arのみの1種類をシールド
用ガスとして用いて、平均電流:180A(アンペア)
としたこと以外は、前記溶接トーチ1Aと同じ実験条件
でアーク溶接された試験片によるビードずれが発生しな
い溶け込み深さdは、0.4〜0.7mmであり、実施
例1の溶接トーチ1Aの場合によると、溶け込みを深く
でき、より確実に溶接がなされていることが判明した。
On the other hand, an average current of 180 A (ampere) was obtained by using one kind of Ar alone as a shielding gas.
Except that the penetration depth d of the test piece arc-welded under the same experimental conditions as the welding torch 1A does not cause a bead deviation, is 0.4 to 0.7 mm, and the welding torch 1A of Example 1 According to the case, it was found that the penetration was deep and the welding was performed more reliably.

【0031】なお、アークにより溶け込む深さを同じ程
度とした条件で、シールド用ガスとしてそれぞれ特性を
異にするArとHeとの2種類を用いてアーク溶接した
実施例1の場合と、シールド用ガスとしてArのみの1
種類を用いてアーク溶接した従来の場合との溶接限界回
数は、図6に示されるように10回分上回る。また、平
均電流を図6に示すように実施例1では従来の180A
を用いずに150Aに下げることができ、かつ平均電流
を15%程度下げることができ、タングステン電極2の
寿命をほぼ40%程度延ばすことができた。
It should be noted that the arc welding was performed using two types of gas, Ar and He, each having different characteristics as the shielding gas under the condition that the depth of melting by the arc was the same. 1 with only Ar as gas
The limit number of times of welding in the conventional case where arc welding is performed using the type is greater by 10 times as shown in FIG. In addition, as shown in FIG.
, The average current could be reduced by about 15%, and the life of the tungsten electrode 2 could be extended by about 40%.

【0032】(実施例2)本発明、溶接トーチのシール
ド構造の実施例2を図7に示す溶接トーチ1Cに適用し
て説明する。溶接トーチ1Cは、前記実施例1の溶接ト
ーチ1Aの第1ガス誘導手段4aおよび第2ガス誘導手
段5aの代わりに、第1ガス誘導手段4cおよび第2ガ
ス誘導手段5cを用いたこと以外は、実施例1と同じで
ある。
(Embodiment 2) A shield structure of a welding torch according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to a welding torch 1C shown in FIG. The welding torch 1C is different from the welding torch 1A of the first embodiment in that a first gas guide 4c and a second gas guide 5c are used instead of the first gas guide 4a and the second gas guide 5a. , And the same as in the first embodiment.

【0033】第1ガス誘導手段4cは、カップ47aを
もたないこと以外は第1ガス誘導手段4aの構成と同じ
である。第2ガス誘導手段5cは、第2ガス供給源P2
に接続する送給通路50と、実施例1の第1ガス誘導手
段4aのカップ47aと同じように、第1ガスG1を電
極2の先端20近傍に案内する機能を果たす第2ガス誘
導ハイアンカップ(以下、カップと称す)52cと、送
給通路50に連通するとともに、電極2と同軸状でその
円周方向に配置された状態で、カップ52cに取り付け
られた複数個の中空管51cと、よりなる。
The structure of the first gas guiding means 4c is the same as that of the first gas guiding means 4a except that the first gas guiding means 4c does not have the cup 47a. The second gas guiding means 5c includes a second gas supply source P2
And a second gas guide high-impedance cup which functions to guide the first gas G1 to the vicinity of the tip end 20 of the electrode 2 as in the case of the cup 47a of the first gas guide means 4a of the first embodiment. (Hereinafter, referred to as a cup) 52c, and a plurality of hollow tubes 51c connected to the cup 52c in a state of being coaxial with the electrode 2 and arranged in the circumferential direction thereof while being in communication with the feed passage 50. , Consisting of.

【0034】この中空管51cは、先端に第2ガス供給
源P2からの第2ガスG2を噴出する噴出孔510をも
つとともに、噴出孔510を電極2の先端20近傍に向
け屈曲した形状に形成された先端案内部511を備えて
いる。この実施例2の溶接トーチ1Cによると、前記実
施例1の溶接トーチ1Aおよび変形例の溶接トーチ1B
と同じ効果を得ることができる。
The hollow tube 51c has an ejection hole 510 at the tip for ejecting the second gas G2 from the second gas supply source P2, and the ejection hole 510 is bent toward the vicinity of the tip 20 of the electrode 2. The end guide section 511 is provided. According to the welding torch 1C of the second embodiment, the welding torch 1A of the first embodiment and the welding torch 1B of the modified example are described.
The same effect can be obtained.

【0035】なお、前記実施例1、2では、溶接トーチ
のシールド構造として、非消耗電極式アーク溶接トーチ
に適用した場合を示したが、これに限定されるものでは
なく、消耗電極式アーク溶接トーチに適用することもで
きる。
In the first and second embodiments, the case where the shield structure of the welding torch is applied to a non-consumable electrode type arc welding torch is shown. However, the present invention is not limited to this. It can also be applied to torches.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明、溶接トーチのシールド構造によ
れば、第1ガス誘導手段により第1ガスを、第2ガス誘
導手段により第2ガスを、それぞれ電極の先端近傍に案
内するとともに、第1ガスと第2ガスとを任意の割合で
供給して溶接に用いる。このため、入熱密度を高くで
き、かつ入熱密度を高くしてもアークの硬直性を保持で
き、高速でアーク溶接する場合に必要とする溶接条件を
満たすことができ。
According to the shield structure of the welding torch of the present invention, the first gas guide means guides the first gas and the second gas guide means guides the second gas to the vicinity of the tip of the electrode. The first gas and the second gas are supplied at an arbitrary ratio and used for welding. Therefore, the heat input density can be increased, the rigidity of the arc can be maintained even when the heat input density is increased, and the welding conditions required for high-speed arc welding can be satisfied.

【0037】従って、溶接ビートずれを発生させること
なく、高速でアーク溶接することができ、かつ良好な溶
接品質を得ることができる。
Therefore, arc welding can be performed at a high speed without generating a welding beat deviation, and good welding quality can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1の電極式アーク溶接トーチを部分的に
断面してその要部を示す部分断面図。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a main part of an electrode-type arc welding torch according to a first embodiment of the present invention;

【図2】図1における電極式アーク溶接トーチの変形例
を示す部分断面図。
FIG. 2 is a partial sectional view showing a modification of the electrode-type arc welding torch in FIG.

【図3】図1における電極式アーク溶接トーチを用い
て、高速で溶接する場合の使用例の溶接対象部材を示す
斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing a member to be welded in a usage example when welding is performed at a high speed using the electrode-type arc welding torch in FIG. 1;

【図4】図3におけるAーA線断面矢視図。FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 3;

【図5】図4におけるY矢視部分の溶接後の状態を拡大
して示す拡大部分断面図。
FIG. 5 is an enlarged partial cross-sectional view showing, in an enlarged manner, a state after welding of a portion viewed from the arrow Y in FIG. 4;

【図6】実施例1の電極式アーク溶接トーチと、従来の
電極式アーク溶接トーチとの溶接限界回数を比較して示
す比較図。
FIG. 6 is a comparative diagram showing a comparison between welding limits of the electrode-type arc welding torch of Example 1 and a conventional electrode-type arc welding torch.

【図7】実施例2の電極式アーク溶接トーチを部分的に
断面してその要部を示す部分断面図。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a main part of the electrode-type arc welding torch according to the second embodiment by partially cross-sectional view;

【図8】従来の電極式アーク溶接トーチを部分的に断面
して示す部分断面図。
FIG. 8 is a partial sectional view showing a conventional electrode-type arc welding torch in a partially sectional view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A、1B、1C…電極式アーク溶接トーチ 2…電極 3…トーチ本体 31…コレット(コンタク
トチップ) 4a…第1ガス誘導手段 47…第1ガス誘導用ハイア
ンカップ G1…第1ガス(Ar) 5a…第2ガス誘導手段 52…第1ガス誘導用ハイア
ンカップ G2…第2ガス(He) 60…ワーク(溶接対象部材) 61…溶接済部 a…アーク a10…電極の先端部に近い側のアーク発生部分領域 a11…溶接対象部材に近い側のアーク発生部分領域
1A, 1B, 1C ... Electrode arc welding torch 2 ... Electrode 3 ... Torch main body 31 ... Collet (contact tip) 4a ... First gas guide means 47 ... High gas cup for first gas guide G1 ... First gas (Ar) 5a ... Second gas guide means 52 ... High gas cup for first gas guide G2 ... Second gas (He) 60 ... Work (member to be welded) 61 ... Welded part a ... Arc a10 ... Arc near the tip of the electrode Generated partial area a11 ... Arc generated partial area on the side closer to the welding target member

フロントページの続き (72)発明者 浅井 正人 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 荻原 充広 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Masato Asai 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Mitsuhiro Ogihara 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電極と、供給される第1ガスを該電極の先
端近傍に案内する第1ガス誘導手段と、供給される第2
ガスを該電極の先端近傍に案内する第2ガス誘導手段と
を備え、 該第1ガスと該第2ガスとを任意の割合で供給して溶接
に用いるように構成されたことを特徴とする溶接トーチ
のシールド構造。
An electrode; a first gas guiding means for guiding a supplied first gas to a vicinity of a tip of the electrode;
A second gas guiding means for guiding a gas to the vicinity of the tip of the electrode, wherein the first gas and the second gas are supplied at an arbitrary ratio and used for welding. Welding torch shield structure.
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