JPH1029062A - ホットワイヤ溶接装置及びホットワイヤ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィラワイヤの酸化が防止できるホットワイ
ヤ装置及びホットワイヤ溶接方法を提供する。 【解決手段】 フィラワイヤ５を案内するワイヤガイド
管９の途中に減圧調整弁２１を介して不活性ガス圧力容
器２０と接続された不活性ガス供給部材１９を設け、不
活性ガス供給部材１９によりセラミックチップ１４の孔
３０内に不活性ガスを送り込み、孔３０内を不活性ガス
で充満させて酸化を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホットワイヤを用
いたアーク溶接装置に係り、特にホットワイヤの酸化を
防止するホットワイヤ溶接装置及びホットワイヤ溶接方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に、ホットワイヤＴＩＧ溶接法と
して従来から一般的に用いられている溶接装置の全体構
成を示す。

【０００３】ホットワイヤＴＩＧ溶接法は、ＴＩＧ溶接
トーチ１１の中のタングステンからなる非消耗電極２と
母材１にアーク電源３を接続し、アルゴン・シールドガ
スによるシールドガス雰囲気４内でアーク２５を形成す
る溶接法である。

【０００４】溶接用のフィラワイヤ５は、フィラワイヤ
送給装置６からコンジット７で保護されたワイヤガイド
管９を通過し、ワイヤトーチ１３内でワイヤガイド管９
と連結されたコンタクトチップ８を通って、アーク形成
部に導かれて母材１に接触させる。クロム−銅合金など
からなる導電性のコンタクトチップ８と母材１の間にワ
イヤ加熱電源１０を接続し、直流または交流電流をフィ
ラワイヤ５に流してジュール熱を発生させ、それにより
フィラワイヤ５の溶融速度を高めている。

【０００５】ワイヤトーチ１３は、フィラワイヤ５の通
電加熱区間となるエクステンション２６、即ちコンタク
トチップ８の先端と母材１の間をシールドするために、
シールド用ノズル１２が取り付けられている。エクステ
ンション２６の距離が長くなるので、フィラワィヤ５を
ガイドするためのセラミックチップ１４を取り付け、フ
ィラワイヤ５の曲がり癖によるフィラワイヤ５の先端の
位置ずれが少なくなるようガイドしている。なお、図
中、符号１６は不活性ガス導管、１８はワイヤ入口をそ
れぞれ示す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１１は従来のワイヤ
トーチの一例を示す図であり、同図のワイヤトーチ１３
は図１０のワイヤトーチ１３からノズル１２とセラミッ
クチップ１４を取り除いており、フィラワイヤ５のエク
ステンション２６がＴＩＧ溶接トーチ１１のシールドガ
ス雰囲気４に入っている状態を示している。

【０００７】フィラワイヤ５の高温部は、ＴＩＧ溶接ト
ーチ１１のシールドガス雰囲気４の範囲内にあるために
加熱されていても酸化されない。しかし、シールドガス
雰囲気４にエクステンション２６を全て入れようとする
と、エクステンション２６を短くする必要があり、その
結果、ワイヤ加熱のため大きな電流が必要となり、アー
クの磁気吹きが強くなり、溶接作業を難しくする問題が
ある。

【０００８】図１２は、その対策を施したもので、ＴＩ
Ｇ溶接トーチ１１のシールドガス雰囲気４に入っていな
い状態を示す。

【０００９】エクステンション２６が長くとれるので、
フィラワイヤ５の加熱のためには小さな電流でよくな
り、磁気吹きが少なくなるなどの効果がある。しかし、
エクステンション２６が長いので、フィラワイヤ５の曲
がり癖のためフィラワイヤ５の挿入位置が定まり難い。
またフィラワイヤ５の高温部がＴＩＧ溶接トーチ１１の
シールドガス雰囲気４に収まらない場合には、酸化する
問題がある。

【００１０】図１３は、図１２に示すワイヤトーチ１３
にシールド用ノズル１２を取り付け、それにシールドガ
スを流すようにした構造を示す。

【００１１】フィラワイヤ５のエクステンション２６が
長くても、シールドガスによってフィラワイヤ５の高温
部が保護されているので酸化はしない。しかし、フィラ
ワイヤ５の挿入点が定まらない問題がある。

【００１２】図１４は、フィラワイヤ５の挿入位置の変
動をより少なくするために、コンタクトチップ８の先端
部にワイヤガイド用のセラミックチップ１４を取り付け
たものである。

【００１３】シールド用ノズル１２の内側は、ガス管１
６よりシールドガスがセラミックチップ１４に沿って流
れるようにしており、セラミックチップ１４及びその先
端から母材１までに至るヤィラワイヤ５は、シールドガ
ス雰囲気４中に置かれている。ところが、このようにし
てもなおフィラワイヤ５が酸化し、ブローホールや割れ
など発生して、溶接結果に悪影響を与えることが生じ
た。

【００１４】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解
消し、フィラワイヤの酸化が有効に防止できるホットワ
イヤのシールド用装置及びホットワイヤによる溶接方法
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第１の本発明は、フィラワイヤ送給装置から送り出
されたフィラワイヤをアーク側に案内する、例えばワイ
ヤガイド管、コンタクトチップ、セラミックチップなど
から構成されるガイド管状体内のフィラワイヤとの隙間
に、例えばアルゴンガスなどのシールドガスを供給する
シールドガス供給手段を設けて、ガイド管状体内を不活
性雰囲気にすることを特徴とするものである。

【００１６】前記目的を達成するため、第２の本発明
は、フィラワイヤ送給装置から送り出されたフィラワイ
ヤを、例えばワイヤガイド管、コンタクトチップ、セラ
ミックチップなどから構成されるガイド管状体内を通し
てアーク側に案内するとともに、そのガイド管状体の一
部を構成するコンタクトチップに通電し、そのコンタク
トチップ内を通過するフィラワイヤを加熱してアーク側
に送給するホットワイヤ溶接方法において、前記ガイド
管状体内のフィラワイヤとの隙間に、例えばアルゴンガ
スなどのシールドガスを供給して、ガイド管状体内を不
活性雰囲気にすることを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体例を説明する
前に、従来例の不具合に対する分析結果について述べ
る。

【００１８】ブローホールや割れなどが発生して溶接結
果に悪影響を与える原因について詳しく検討したとこ
ろ、図１０に示したワイヤ送給装置６のワイヤ入口１８
からフィラワイヤ５に引きずられて、空気がワイヤガイ
ド管９、コンタクトチップ８及びセラミックチップ１４
の孔内に引き込まれており、一方、非導電性のセラミッ
クチップ１４の孔内のフィラワイヤ５はジュール熱によ
り高温になっているので、その結果、フィラワイヤ５の
表面は酸化されながらセラミックチップ１４から送り出
されていることが判った。

【００１９】また、しばしばセラミックチップ１４の孔
内に、フィラワイヤ５の銅メッキが酸化して蓄積し、塊
状になって一時的に送出することがあることも判った。

【００２０】さらに、溶接が終了し、フィラワイヤ５の
送給も停止され、セラミックチップ１４が十分冷却され
た後、フィラワイヤ５の送給を再開しようとすると、セ
ラミックチップ１４の孔内でワイヤ詰まりを生じること
がある。そしてその原因は、銅メッキされたフィラワイ
ヤ５のメッキの酸化屑が蓄積し、一部溶融してセラミッ
クチップ１４の孔内で凝固するためであることも判っ
た。

【００２１】このようにして、フィラワイヤ５の表面に
形成された酸化物が溶着金属に溶け込み、気孔や割れの
発生、あるいは継手の靱性など著しく溶接の性能を劣化
させ、またセラミックチップ１４の孔内で酸化物が蓄積
して、フィラワイヤ５がセラミックチップ１４内に詰ま
りを起こすことが判った。

【００２２】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
アーク溶接装置の要部を示す構成図である。アーク溶接
装置のうち、特に、ワイヤガイド管９、ワイヤトーチ１
３部分が示されており、本実施の形態では、ワイヤガイ
ド管９の途中に不活性ガス供給部材１９を装備してい
る。図２は図１のＤ−Ｄ断面図で、セラミックチップ１
４の断面を示し、フィラワイヤ５とセラミックチップ１
４の内径の隙間、即ち、セラミックチップ孔３０の状態
を示している。

【００２３】不活性ガス圧力容器２０からの不活性ガス
（例えばアルゴンガス）は、減圧調整弁２１で圧力と流
量を調整して不活性ガス導管１６を通り、不活性ガス供
給部材１９に供給される。不活性ガスの流量は、フィラ
ワイヤ送給装置６のワイヤ入口１８、及びセラミックチ
ップ１４の先端から不活性ガスの流出が検出されること
を目安としたガス量であればよく、本実施の形態では、
不活性ガスとしてアルゴンガスを用い、１リッタ／分程
度の少量のガスを流すだけでよい。

【００２４】この結果、セラミックチップ１４内は不活
性ガスで充満され、フィラワイヤ５の表面に酸化物が生
成することがなく、酸化物が溶着金属に溶け込んで、気
孔や割れを発生したりすることがなく、継手の靱性など
が劣化することも解消された。また、セラミックチップ
１４の孔３０内で酸化物が蓄積してフィラワイヤ５の詰
まりを起こすこともなくなった。

【００２５】なお、セラミックチップ１４先端より露出
したフィラワイヤ５を、ＴＩＧ溶接トーチ１１から流出
するシールドガス雰囲気４内に入れることができる場合
には、本実施の形態の装置を採用するとワイヤトーチ１
３の先端部の構造を単純、小型化、軽量化できる。

【００２６】図３は、本発明の第２の実施の形態に係る
アーク溶接装置のワイヤトーチ、セラミックチップ近傍
の縦断面図である。

【００２７】ワイヤトーチ１３にシールド用ノズル１２
が設けられ、不活性ガスで充満されているシールド用ノ
ズル１２の中にあるワイヤガイド管９の出口付近に通気
穴１７を形成し、シールド用ノズル１２の中に充満して
いる不活性ガスをセラミックチップ１４の孔３０内に導
くことにより、セラミックチップ１４の孔３０内を不活
性ガスで充満させたものである。

【００２８】このようにした結果、セラミックチップ１
４内は不活性ガスで充満され、フィラワイヤ５の表面に
酸化物が生成されることがなく、酸化物が溶着金属に溶
け込んで、気孔や割れを発生したり、継手の靱性などが
劣化することも解消された。また、セラミックチップ１
４の孔３０内で酸化物が蓄積してフィラワイヤ５の詰ま
りを起こすこともない。本実施の形態の装置を採用する
と、特別なシールド用の部材は不要である。

【００２９】図４は、本発明の第３の実施の形態に係る
アーク溶接装置のシールド用ノズル、セラミックチップ
近傍の一部縦断面構成図である。図５は図４のＡ−Ａ断
面図であり、コンタクトチップ８に形成した通気穴１７
の状態を示す図である。

【００３０】通気穴１７付きコンタクトチップ８を用い
ており、シールド用ノズル１２の中に充満されている不
活性ガスを、この通気穴１７を通してセラミックチップ
１４の孔３０内に導くことにより、セラミックチップ１
４の孔３０内を不活性ガスで充満させたものである。

【００３１】このようにした結果、セラミックチップ１
４の孔３０内は不活性ガスで充満され、フィラワイヤ５
の表面に酸化物が形成されることがなくなり、酸化物が
溶着金属に溶け込んで気孔や割れを発生したり、あるい
は継手の靱性など著しく溶接の性能を劣化させたりする
ことがなくなった。詰まりを起こすこともない。

【００３２】図６は、本発明の第４の実施の形態に係る
アーク溶接装置のセラミックチップ近傍の一部縦断面構
成図である。不活性ガスで充満されている雰囲気中にあ
るチップ継手２２に通気穴２７を設け、コンタクトチッ
プ８とセラミックチップ１４の継ぎ目に空隙２８を形成
し、その雰囲気の中にある不活性ガスを、チップ継手２
２に設けた通気穴２７からセラミックチップ１４の孔３
０に取り込むようにしている。

【００３３】図７は図６のＢ−Ｂ断面図であり、コンタ
クトチップ８とチップ継手２２を締め付けた状態を示し
ている。当て板２３は、止めネジ２４により、コンタク
トチップ８とチップ継手２２を押して、摩擦力により滑
らないようにしている。

【００３４】図８は図６のＣ−Ｃ断面図であり、通気穴
２７の状態を示している。シールド用ノズル１２の中に
充満れている不活性ガスがこの通気穴２７を通ってセラ
ミックチップ１４の孔３０内に引き込まれ、フィラワイ
ヤ５の酸化を防止している。このことで、フィラワイヤ
５の表面に形成された酸化物が溶着金属に溶け込み、気
孔や割れの発生、あるいは継手の靱性など著しく溶接の
性能を劣化させ、またセラミックチップ１４の孔３０内
で酸化物が蓄積してフィラワイヤ５の詰まりを起こすこ
とがなくなる。

【００３５】図９は、本発明の第５の実施の形態に係る
アーク溶接装置のセラミックチップ近傍の一部縦断面構
成図である。この例は、不活性ガスで充満された雰囲気
のない場合で、例えば図４のノズル１２がない場合を示
している。

【００３６】図示していないが、ワイヤガイド管９とコ
ンタクトチップ８はネジ込みにより接続されている（図
１４参照）。またコンタクトチップ８とセラミックチッ
プ１４は、図９に示すようにチップ継手２２によって繋
いでいるが、より強く繋ぐために、止めネジの当たる所
に溝を設け、滑らないようにしている。チップ継手２２
に通気穴２９を設け、不活性ガス導管１６を取り付け、
コンタクトチップ８とセラミックチップ１４の繋ぎ目の
空隙２８に不活性ガスを供給している。

【００３７】このようにした結果、セラミックチップ１
４の孔３０内は不活性ガスで充満され、フィラワイヤ５
の表面に酸化物が形成されることがなくなり、酸化物が
溶着金属に溶け込んで、気孔や割れを発生したり、ある
いは継手の靱性など著しく溶接の性能を劣化させたりす
ることがない。

【００３８】また、セラミックチップ１４の孔３０内で
酸化物が蓄積してフィラワイヤ５の詰まりを起こすこと
もなくなった。シールド用ノズル１２を用いない場合、
本実施の形態の装置を採用すると、第１の実施の形態の
場合と比較してシールドガスの流量が０．２リッタ／分
程度の少量で済む。

【００３９】このように本発明の各実施の形態によれ
ば、コンタクトチップ８通過後に通電加熱され高温にな
ったフィラワイヤ５は、セラミックチップ１４の孔３０
内が不活性ガス雰囲気となっているので、セラミックチ
ップ１４の孔３０内で酸化することがなくなる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ィラワイヤ送給装置から送り出されたフィラワイヤをア
ーク側に案内するガイド管状体内のフィラワイヤとの隙
間にシールドガスを供給して、ガイド管状体内を不活性
雰囲気にすることにより、ホットワイヤ法を採用して
も、フィラワイヤがガイド管状体内で酸化されるのが防
止できるので、フィラワイヤの表面の酸化物が溶融池の
中に入って気孔や割れが発生するようなことが防止でき
る。またガイド管状体内でフィラワイヤが酸化屑等によ
って詰まることもないなどの特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアーク溶接装
置の要部を示す構成図である。

【図２】図１のＤ−Ｄ断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係るアーク溶接装
置のワイヤトーチ、セラミックチップ近傍の縦断面構成
図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係るアーク溶接装
置のシールド用ノズル、セラミックチップ近傍の一部縦
断面構成図である。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態に係るアーク溶接装
置のセラミックチップ近傍の一部縦断面構成図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ断面図である。

【図８】図６のＣ−Ｃ断面図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態に係るアーク溶接装
置のセラミックチップ近傍の一部縦断面構成図である。

【図１０】一般的に使用されているホットワイヤＴＩＧ
溶接装置の基本構成図である。

【図１１】従来使用されているワイヤトーチの説明図で
ある。

【図１２】従来使用されているワイヤトーチの説明図で
ある。

【図１３】従来使用されているワイヤトーチの説明図で
ある。

【図１４】従来使用されているワイヤトーチの説明図で
ある。

【符号の説明】

５ フィラワイヤ ８ コンタクトチップ ９ ワイヤガイド管 １４ セラミックチップ １９ 不活性ガス供給部材 ２０ 不活性ガス圧力容器 ２１ 減圧調整弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィラワイヤ送給装置から送り出された
   フィラワイヤをアーク側に案内するガイド管状体内のフ
   ィラワイヤとの隙間にシールドガスを供給するシールド
   ガス供給手段を設けて、ガイド管状体内を不活性雰囲気
   にすることを特徴とするホットワイヤ溶接装置。
2. 【請求項２】 フィラワイヤ送給装置から送り出された
   フィラワイヤをガイド管状体内を通してアーク側に案内
   するとともに、そのガイド管状体の一部を構成するコン
   タクトチップに通電し、そのコンタクトチップ内を通過
   するフィラワイヤを加熱してアーク側に送給するホット
   ワイヤ溶接方法において、 前記ガイド管状体内のフィラワイヤとの隙間にシールド
   ガスを供給して、ガイド管状体内を不活性雰囲気にする
   ことを特徴とするホットワイヤ溶接方法。