JPH1058147A - Torch for plasma arc welding - Google Patents

Torch for plasma arc welding

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Publication number
JPH1058147A
JPH1058147A JP8214530A JP21453096A JPH1058147A JP H1058147 A JPH1058147 A JP H1058147A JP 8214530 A JP8214530 A JP 8214530A JP 21453096 A JP21453096 A JP 21453096A JP H1058147 A JPH1058147 A JP H1058147A
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JP
Japan
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nozzle
torch
plasma arc
gas
arc
Prior art date
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Application number
JP8214530A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Hisayoshi
孝行 久芳
Hirotsugu Inaba
洋次 稲葉
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1058147A publication Critical patent/JPH1058147A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torch for the plasma arc welding to perform the high- speed plasma welding with large current by providing a third nozzle between a first nozzle and a second nozzle with their axes coincided with each other to increase the critical current for generation of the series arc. SOLUTION: A third nozzle 4 is formed so that its tip part is tapered, and a small gap is demarcated between a connection nozzle member 20b to constitute a first nozzle 2 and a tip side tapered surface of a flange part 20d of a nozzle body 20c which is not brought into close contact with the connection nozzle member. The inert gas such as pure Ar and pure He is fed to the third nozzle 4 using a torch in which the third nozzle 4 is arranged between the first nozzle 2 and the second nozzle 3, the high-speed inert gas flow layer is formed on the surface of the nozzle body 20c to constitute the first nozzle 2 opposite to the material to be welded to surely prevent generation the series arc.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマアーク溶
接用トーチに係わり、より詳しくは、シリーズアーク防
止性能に優れたプラズマアーク溶接用トーチに関する。
The present invention relates to a torch for plasma arc welding, and more particularly, to a torch for plasma arc welding excellent in series arc prevention performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、プラズマアーク溶接は、図4に示
すようなトーチを用い、次のようにして行われている。
2. Description of the Related Art Normally, plasma arc welding is performed as follows using a torch as shown in FIG.

【0003】すなわち、タングステン製の電極1と、内
部に冷却水CWの循環通路2bを有する水冷構造の銅な
どからなる金属製の第1ノズル2との間にパイロットア
ークを飛ばし、このパイロットアーク中に純ArやAr
とH2 の混合ガスなどの動作ガスDGを流してプラズマ
アークを発生させる。
That is, a pilot arc is blown between a tungsten electrode 1 and a first nozzle 2 made of metal such as copper having a water-cooled structure having a circulation passage 2b for cooling water CW therein. Pure Ar or Ar
A plasma arc is generated by flowing an operating gas DG such as a mixed gas of H 2 and H 2 .

【0004】そして、このプラズマアークを第1ノズル
2の先端に穿設された小口径のオリフィス2aで絞るこ
とによりサーマルピンチ効果を与えてエネルギー密度を
高めた本アークとし、この本アークを被溶接材料(いず
れも図示省略)に到達させて溶融溶接する。
Then, the plasma arc is narrowed by a small-diameter orifice 2a formed at the tip of the first nozzle 2 to provide a thermal pinch effect to form a main arc having an increased energy density. The material (all not shown) is reached and welded.

【0005】この時、第1ノズル2の外側に軸心を一致
させて配置された第2ノズル3からArやHeあるいは
2 などのシールドガスSGを流して溶接部を大気から
シールドする。
At this time, a shield gas SG such as Ar, He, or N 2 flows from a second nozzle 3 which is arranged outside the first nozzle 2 with its axis aligned to shield the welded portion from the atmosphere.

【0006】上記の第1ノズル2は、通常、図4に示す
ように、基端ノズル部材20aと連結ノズル部材20b
とノズル本体20cとの3つの部材で構成されており、
ノズル本体20cが損傷した場合、その交換ができるよ
うになっている。
As shown in FIG. 4, the first nozzle 2 usually has a base nozzle member 20a and a connecting nozzle member 20b.
And a nozzle body 20c.
If the nozzle body 20c is damaged, it can be replaced.

【0007】すなわち、第1ノズル2を構成する基端ノ
ズル部材20aは、円筒体の肉厚中央の同心円上に軸長
方向に貫通する冷却水CWの循環通路2bが複数個穿設
されており、その先端部内面には段部が、外面には雄ね
じが形成されている。
More specifically, the base nozzle member 20a constituting the first nozzle 2 has a plurality of circulation passages 2b for the cooling water CW penetrating in the axial direction on a concentric circle at the center of the thickness of the cylindrical body. A step portion is formed on the inner surface of the tip portion, and a male screw is formed on the outer surface.

【0008】また、ノズル本体20cは、先細テーパ状
の円筒体であり、その先端部の外周には、外郭形状が二
段テーパの裁頭円錐状で、中心部に小口径のオリフィス
2aを備えるフランジ部分20dが形成されている。
The nozzle body 20c is a tapered cylindrical body, and has a frusto-conical shape with a two-stage taper on the outer periphery of the tip, and a small-diameter orifice 2a at the center. A flange portion 20d is formed.

【0009】さらに、連結ノズル部材20bは、その先
端部に上記ノズル本体20cのフランジ部分20dの基
端側のテーパ面に密接する先細テーパが形成された円筒
体で、その基端部の内面には雌ねじが形成されている。
Further, the connecting nozzle member 20b is a cylindrical body having a tapered taper formed at the distal end thereof in close contact with the tapered surface on the proximal end side of the flange portion 20d of the nozzle body 20c. Has an internal thread.

【0010】そして、ノズル本体20cの基端部を基端
ノズル部材20aの先端部内面の段部に気密に内嵌挿入
した後、連結ノズル部材20bを基端ノズル部材20a
に対して外嵌螺合締結することで一体化し、これにより
第1ノズル2を構成するようになっている。
After the base end of the nozzle body 20c is airtightly inserted into the step on the inner surface of the front end of the base nozzle member 20a, the connecting nozzle member 20b is connected to the base nozzle member 20a.
The first nozzle 2 is configured by being externally screwed and fastened to the first nozzle 2.

【0011】なお、第2ノズル3は、図示省略するが、
その基端部において連結ノズル部材20bと同様機構に
より、着脱自在となっている。
Although the illustration of the second nozzle 3 is omitted,
At its base end, it is detachable by the same mechanism as the connecting nozzle member 20b.

【0012】このプラズマアーク溶接法の特徴は、プラ
ズマアークの熱集中性を利用した溶接法で、片面貫通溶
接が可能な点であるが、溶接速度を速くすると、溶接部
の表裏面にアンダカットや溶融金属の余盛量不足などの
溶接欠陥が発生する。
A feature of this plasma arc welding method is that a single side penetration welding can be performed by a welding method utilizing the heat concentration of the plasma arc. However, when the welding speed is increased, the undercut is formed on the front and back surfaces of the welded portion. And welding defects such as insufficient amount of molten metal.

【0013】また、一般に、プラズマアーク溶接法で
は、電流値を高めるか、あるいは小口径のオリフィス2
aの口径を小さくするなどしてプラズマアークのエネル
ギー密度を高めることで高速溶接が可能になる。
Generally, in the plasma arc welding method, the current value is increased or the orifice 2 having a small diameter is used.
High-speed welding is possible by increasing the energy density of the plasma arc by reducing the diameter of a.

【0014】しかし、電流値を高めたり小口径のオリフ
ィス2aの口径を小さくすると、電極1からアーク電流
が分離し、分離したアーク電流が第1ノズル2(ノズル
本体20c)を通って被溶接材料に流れ、第1ノズル2
と被溶接材料との間に本アークとは別のアークが発生す
るという、いわゆるシリーズアークと称される異常放電
現象が生じる。
However, if the current value is increased or the diameter of the small-diameter orifice 2a is reduced, the arc current is separated from the electrode 1, and the separated arc current passes through the first nozzle 2 (nozzle body 20c) to be welded. And the first nozzle 2
An abnormal discharge phenomenon called a so-called series arc occurs in which an arc different from the main arc is generated between the workpiece and the material to be welded.

【0015】そして、溶接時に上記の異常放電現象が生
じると、本アークであるプラズマアークが緊縮アークと
しての機能を失い、溶接ビードの蛇行やキーホール形成
が困難になるなどして高速溶接を行なうことができなく
なる。
If the above-described abnormal discharge phenomenon occurs during welding, the plasma arc, which is the main arc, loses its function as a contraction arc, making it difficult to meander a weld bead or forming a keyhole, thereby performing high-speed welding. You will not be able to do it.

【0016】このため、従来から上記の異常放電現象を
防止する種々の方法が開発されており、例えば特開昭6
3−5882号公報には、磁場を利用して本アークの発
生方向を安定させ、かつ第1ノズルから出た後の本アー
ク径が大きくなるのを抑制することで異常放電現象、す
なわちシリーズアークの発生を防止するようにした方法
が提案されている。
For this reason, various methods for preventing the above abnormal discharge phenomenon have been conventionally developed.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-5882 discloses an abnormal discharge phenomenon, that is, a series arc, by stabilizing the direction in which the main arc is generated by using a magnetic field and suppressing an increase in the main arc diameter after exiting the first nozzle. There has been proposed a method for preventing the occurrence of the problem.

【0017】しかし、上記特開昭63−5882号公報
に示される方法では、より高速の溶接を行うべく、高電
流値化やオリフィス口径の小径化を図った場合、シリー
ズアークが発生するのを確実に防ぐことができないとい
う欠点があった。
However, according to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-5882, when a higher current value and a smaller orifice diameter are used in order to perform higher-speed welding, a series arc is not generated. There was a disadvantage that it could not be reliably prevented.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の実情
に鑑みなてされたもので、その課題は、高電流値化や小
口径のオリフィス径の小径化による高エネルギー密度プ
ラズマアーク発生時においても、確実にシリーズアーク
の発生を防止し得るプラズマアーク溶接用トーチを提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object the problem of generating a high-energy-density plasma arc due to a higher current value and a smaller orifice diameter. Another object of the present invention is to provide a plasma arc welding torch capable of reliably preventing the generation of a series arc.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次のプ
ラズマアーク溶接用トーチにある。
The gist of the present invention resides in the following torch for plasma arc welding.

【0020】中心部にタングステン電極が配置される一
方、先端部に動作ガスの噴出孔を有するプラズマアーク
拘束用の第1ノズルと、この第1ノズルと同軸で第1ノ
ズルの外周に配置されたシールドガス供給用の第2ノズ
ルを備えるプラズマアーク溶接用トーチであって、前記
第1ノズルと第2ノズルとの間にその軸心を一致させて
設けられ、第1ノズルの被溶接材料と対向する表面上に
不活性ガスの高速気流層を形成させる第3ノズルを備え
ることを特徴とするプラズマアーク溶接用トーチ。
A tungsten electrode is arranged at the center, a first nozzle for restraining plasma arc having a working gas ejection hole at the tip, and an outer periphery of the first nozzle coaxially with the first nozzle. What is claimed is: 1. A torch for plasma arc welding comprising a second nozzle for supplying a shielding gas, wherein the torch is provided between the first nozzle and the second nozzle so that their axes are aligned, and faces the material to be welded of the first nozzle. A torch for plasma arc welding, comprising a third nozzle for forming a high-speed gas flow layer of an inert gas on a surface to be heated.

【0021】本発明者らは、シリーズアークの発生原因
を究明すべく種々実験を行った。その結果、次のことを
知見し、本発明をなすにいたった。
The present inventors conducted various experiments to determine the cause of the series arc. As a result, they have found the following, and have accomplished the present invention.

【0022】すなわち、小口径のオリフィスを有する第
1ノズルの先端部表面上にノズル外周からノズル軸心に
向かう不活性ガスの高速気流層を形成させ、第1ノズル
の先端部表面近傍の放電空間に被溶接材料の溶接部から
発生する金属蒸気や酸素などの不純ガス、および第2ノ
ズルから供給されたシールドガスが滞留しないようにす
ると、シリーズアークが発生するのを確実に防止し得る
ことを知見した。
That is, a high-speed gas flow layer of inert gas is formed on the tip surface of the first nozzle having a small-diameter orifice from the outer periphery of the nozzle toward the nozzle axis, and a discharge space near the tip surface of the first nozzle is formed. If the impurity gas such as metal vapor or oxygen generated from the welded portion of the material to be welded and the shielding gas supplied from the second nozzle are not retained, it is possible to surely prevent the generation of a series arc. I learned.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明のプラズマアーク溶
接用トーチについて、図1および図2を参照して詳細に
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a torch for plasma arc welding according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

【0024】図1は本発明に係わるプラズマアーク溶接
用トーチの一例を示す模式的縦断面図、図2はその要部
の拡大縦断面図であり、従来のトーチと同様部材は同一
符号を付して示してある。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a torch for plasma arc welding according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of an essential part thereof. Is shown.

【0025】図1に示すように、本発明のトーチは、プ
ラズマアークの拘束用である第1ノズル2と、シールド
ガス供給用である第2ノズル3との間に、これら両ノズ
ルの軸心にその軸心を一致させて配置された円筒状の第
3ノズル4を備えている。
As shown in FIG. 1, the torch according to the present invention has an axial center between a first nozzle 2 for restraining a plasma arc and a second nozzle 3 for supplying a shielding gas. Is provided with a cylindrical third nozzle 4 arranged with its axis aligned.

【0026】第3ノズル4は、その先端部の形状が先細
テーパ状に形成されており、第1ノズル2を構成する連
結ノズル部材20bと密接することのないノズル本体2
0cのフランジ部分20dの先端側テーパ面との間に微
小間隙g(図2参照)を画成するようになっている。
The tip of the third nozzle 4 is formed in a tapered shape, and the nozzle body 2 does not come into close contact with the connecting nozzle member 20b constituting the first nozzle 2.
A minute gap g (see FIG. 2) is defined between the flange portion 20d and the front tapered surface of the flange portion 20d.

【0027】このように、第1ノズル2と第2ノズル3
との間に第3ノズル4を配置したトーチを用い、第3ノ
ズル4に純Arや純Heなどの不活性ガスを供給し、第
1ノズル2を構成するノズル本体20cの図示しない被
溶接材料と対向する表面上に不活性ガスの高速気流層を
形成させる場合は、シリーズアークの発生をより確実に
防ぐことができる。
As described above, the first nozzle 2 and the second nozzle 3
An inert gas such as pure Ar or pure He is supplied to the third nozzle 4 using a torch in which the third nozzle 4 is disposed between the first nozzle 2 and a to-be-welded material (not shown) of the nozzle body 20c constituting the first nozzle 2. When a high-speed airflow layer of an inert gas is formed on the surface opposite to the above, generation of a series arc can be prevented more reliably.

【0028】その理由は、次によると推定される。すな
わち、プラズマアーク溶接時には、その放電空間に被溶
接材料の溶融金属部分から発生した金属蒸気や酸素など
の不純ガスおよび第2ノズル3から供給された低濃度の
シールドガスが混入する。そのうち、低濃度のシールド
ガスは、高温状態下で容易に電離する。
The reason is presumed to be as follows. That is, at the time of plasma arc welding, an impurity gas such as metal vapor or oxygen generated from a molten metal portion of the material to be welded and a low-concentration shield gas supplied from the second nozzle 3 are mixed into the discharge space. Among them, the low-concentration shield gas is easily ionized under high-temperature conditions.

【0029】従って、従来のトーチでは、第1ノズル2
を構成するノズル本体20cの被溶接材料と対向する表
面上に、電離した金属蒸気や低濃度のシールドガスおよ
びO2 などの不純ガスが常時滞留する結果、シリーズア
ークが発生しやすくなる。
Therefore, in the conventional torch, the first nozzle 2
The ionized metal vapor, low-concentration shield gas, and impure gas such as O 2 always stay on the surface of the nozzle body 20c facing the material to be welded, which causes the series arc to be easily generated.

【0030】これに対し、本発明のノズルでは、第3ノ
ズル4から多量の不活性ガスを供給して第1ノズル2を
構成するノズル本体20cの被溶接材料と対向する表面
上に高速気流層を形成させる。このため、ノズル本体2
0cの被溶接材料と対向する表面上には、金属蒸気と低
濃度のシールドガスが滞留することがなく、これらが電
離した放電空間の存在しない絶縁層が常時形成される結
果、シリーズアークが発生しなくなるものと推定され
る。
On the other hand, in the nozzle of the present invention, a large amount of inert gas is supplied from the third nozzle 4 so that a high-speed airflow layer is formed on the surface of the nozzle body 20c constituting the first nozzle 2 facing the material to be welded. Is formed. For this reason, the nozzle body 2
On the surface facing the material to be welded, 0c, the metal vapor and the low-concentration shielding gas do not stay, and an insulating layer in which there is no ionized discharge space is always formed. As a result, a series arc is generated. It is estimated that it will not.

【0031】なお、第3ノズル4の先端部の形状は、第
1ノズル2を構成するノズル本体20cの被溶接材料と
対向する表面上に高速気流層を形成させ得ればどのよう
な形状でもよく、特に制限されない。しかし、その効果
を最大限に発揮させるためには、次に述べる形状寸法に
するのが好ましい。
The shape of the tip of the third nozzle 4 may be any shape as long as a high-speed airflow layer can be formed on the surface of the nozzle body 20c constituting the first nozzle 2 facing the material to be welded. Well, not particularly limited. However, in order to maximize the effect, it is preferable to adopt the following shape and dimensions.

【0032】すなわち、その先端部のテーパ角度θは、
第1ノズル2のノズル本体20cの先端部に形成された
フランジ部分20dの先端側の外面テーパ角度と同じと
し、両者間の微小間隙gを0.5mm程度とするのが好
ましい。
That is, the taper angle θ at the tip is
It is preferable that the outer surface taper angle on the distal end side of the flange portion 20d formed at the distal end portion of the nozzle main body 20c of the first nozzle 2 is the same, and the minute gap g between them is about 0.5 mm.

【0033】また、その先端部の内径dは、例えば第1
ノズル2のオリフィス2aの口径aが2〜4mmで、先
端の外径bが5mm程度の場合、ノズル本体20cのフ
ランジ部分20dの先端側テーパ部の最大径cよりも4
〜6mm程度小さい径とするのが好ましい。
The inner diameter d of the tip is, for example, the first
When the diameter a of the orifice 2a of the nozzle 2 is 2 to 4 mm and the outer diameter b of the tip is about 5 mm, the maximum diameter c of the tip side tapered portion of the flange portion 20d of the nozzle body 20c is 4
It is preferable to make the diameter smaller by about 6 mm.

【0034】一方、第3ノズル4に供給するガスとして
は、純Heや純ArおよびArとHeの混合ガスのうち
いずれのガスを供給してもよいが、より確実な絶縁層を
形成させるためには、純Arに比べて高温で電離しにく
い純Heを供給するのがより好ましい。また、上記微小
間隙gから噴射させるガス流量としては、15〜25N
(ノルマル)リットル/min程度とするのが好まし
い。
On the other hand, as the gas to be supplied to the third nozzle 4, any of pure He, pure Ar and a mixed gas of Ar and He may be supplied, but in order to form a more reliable insulating layer. It is more preferable to supply pure He that is less likely to be ionized at a higher temperature than pure Ar. Further, the gas flow rate injected from the minute gap g is 15 to 25 N
(Normal) It is preferable to be about liter / min.

【0035】第1ノズル2を構成する各部材は、通常、
熱伝導性の高いCu製とされるが、ノズル本体20cに
ついてはAgやAuなどの貴金属製としてもよく、連結
ノズル部材20bについては外的影響(O2 、金属蒸
気)をほとんど受けることがないのでステンレス鋼製と
してもよい。
Each member constituting the first nozzle 2 is usually
Although it is made of Cu having high thermal conductivity, the nozzle body 20c may be made of a noble metal such as Ag or Au, and the connecting nozzle member 20b is hardly affected by external influence (O 2 , metal vapor). Therefore, it may be made of stainless steel.

【0036】また、第2ノズル3は、通常、セラミック
ス製とされる。さらに、第3ノズル4は、第1ノズル2
と同様に熱伝導性の高いCu製とするのが好ましいが、
その口径dを大きくする場合には溶損性の観点から非導
電体であるセラミックス製とするのが好ましい。
The second nozzle 3 is usually made of ceramics. Further, the third nozzle 4 is connected to the first nozzle 2
It is preferable to be made of Cu having high thermal conductivity as in
When the diameter d is increased, it is preferable to use a non-conductive ceramic from the viewpoint of erosion.

【0037】なお、図示例の第1ノズル2は3つの部材
からなるが、これらの3つの部材を一体物として成形し
たものであってもかまわない。
Although the first nozzle 2 in the illustrated example comprises three members, these three members may be formed as an integral member.

【0038】[0038]

【実施例】外径34mm、肉厚3mmのSUS304の
ステンレス溶接鋼管を、最大電流が500Aの移行式プ
ラズマ溶接機を用い、溶接速度2.0m/minで溶接
製管するに当たり、図4に示す構成の従来トーチと図1
に示す構成の本発明トーチを使用した場合におけるシリ
ーズアークの発生限界電流値を調べ、シリーズアークが
発生した場合を「●」、発生しなかった場合を「○」で
評価した。
EXAMPLE A SUS304 stainless steel pipe having an outer diameter of 34 mm and a thickness of 3 mm was welded at a welding speed of 2.0 m / min using a transfer type plasma welding machine having a maximum current of 500 A, as shown in FIG. Conventional torch with configuration and Fig. 1
In the case where the torch of the present invention having the structure shown in Fig. 1 was used, the generation limit current value of the series arc was examined.

【0039】なお、従来トーチおよび本発明トーチとし
ては、先端の外径bが5mm、先端側テーパ部の最大径
cが20mmで、そのテーパ角度が35°であり、オリ
フィス2aの口径aを種々変化(1.6mm、2.0m
m、2.4mm、3.2mm)させたCu製のノズル本
体20cと、外径が4.8mmのタングステン製の電極
1を備える4種類の第1ノズル2を有するものを用い
た。また、本発明のトーチを構成する第3ノズル4とし
ては、先端部のテーパ角度θが35°、内径dが14m
mであり、微小間隙gを0.5mmとしたものを用い
た。
In the conventional torch and the torch of the present invention, the outer diameter b of the tip is 5 mm, the maximum diameter c of the tapered portion on the tip side is 20 mm, the taper angle is 35 °, and the diameter a of the orifice 2a is various. Change (1.6mm, 2.0m
m, 2.4 mm, 3.2 mm), and a nozzle body having four types of first nozzles 2 including a tungsten electrode 1 having an outer diameter of 4.8 mm. The third nozzle 4 constituting the torch of the present invention has a taper angle θ of 35 ° at the tip and an inner diameter d of 14 m.
m, and the minute gap g was set to 0.5 mm.

【0040】そして、従来トーチおよび本発明トーチと
も、オリフィス2aの口径aの大きさの如何にかかわら
ず、第1ノズル2から動作ガスDGとしてArとH2
を体積比で9:1の割合で混合したガスを0.33N
(ノルマル)リットル/min・mm2 一定の流速で供
給した。
In both of the conventional torch and the torch of the present invention, Ar and H 2 are used as the working gas DG at a ratio of 9: 1 by volume, regardless of the size of the diameter a of the orifice 2a. 0.33N gas mixed with
(Normal) liter / min · mm 2 It was supplied at a constant flow rate.

【0041】一方、従来のトーチについては、第2ノズ
ル3からArとHeの2種類のシールドガスSGを15
N(ノルマル)リットル/min一定の流速で供給し
た。これに対し、本発明のトーチについては、第2ノズ
ル3からAr1種類のみのシールドガスSGを15N
(ノルマル)リットル/min一定の流速で供給すると
ともに、第3ノズル4からArとHeの2種類のガスを
15N(ノルマル)リットル/min一定の流速で供給
した。なお、スタンドオフは、いずれの場合も2mm一
定とした。
On the other hand, in the case of the conventional torch, two kinds of shielding gas SG of Ar and He
It was supplied at a constant flow rate of N (normal) liter / min. On the other hand, in the torch of the present invention, the shielding gas SG of only Ar1 type was supplied from the second nozzle 3 by 15 N.
While supplying at a constant flow rate of (normal) liter / min, two gases, Ar and He, were supplied from the third nozzle 4 at a constant flow rate of 15 N (normal) liter / min. Note that the standoff was constant at 2 mm in each case.

【0042】従来のトーチを用いた場合の結果を表1
に、また本発明のトーチを用いた場合の結果を表2に示
すとともに、これらの結果をまとめて図3に示した。
Table 1 shows the results when the conventional torch was used.
Table 2 shows the results when the torch of the present invention was used, and FIG. 3 summarizes the results.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】表1、表2および図3に示す結果から明ら
かなように、本発明のトーチを用いた場合には、シリー
ズアークの発生限界電流が大幅に高くなている。特に、
第1ノズル2のオリフィス2aの口径aが大きい場合、
その効果が顕著である。
As is clear from the results shown in Tables 1 and 2 and FIG. 3, when the torch of the present invention is used, the generation limit current of the series arc is greatly increased. Especially,
When the diameter a of the orifice 2a of the first nozzle 2 is large,
The effect is remarkable.

【0046】なお、従来のトーチでは、第2ノズル3か
ら供給するシールドガスSGの種類によるシリーズアー
クの発生限界電流値にほとんど差がないのに対し、本発
明のトーチでは、第3ノズル4から供給するガス種によ
ってシリーズアークの発生限界電流値が大きく異なって
いる。これは、第1ノズル2の被溶接材料と対向する表
面上に金属蒸気が滞留存在する場合には、シリーズアー
クの発生有無が金属蒸気の電離に律速され、金属蒸気が
滞留存在しない場合には、ガス固有の電離度に律速され
るためと推定される。
In the conventional torch, there is almost no difference in the generation limit current value of the series arc depending on the type of the shield gas SG supplied from the second nozzle 3, whereas in the torch of the present invention, the third nozzle 4 The generation limit current value of the series arc greatly differs depending on the kind of gas supplied. This is because, when metal vapor remains on the surface of the first nozzle 2 facing the material to be welded, whether or not a series arc is generated is limited by the ionization of the metal vapor. It is presumed that the rate is limited by the ionization degree inherent to the gas.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明のトーチによれば、シリーズアー
クの発生限界電流を大幅に高くすることができ、大電流
による高速プラズマ溶接が可能となる。
According to the torch of the present invention, the generation limit current of the series arc can be greatly increased, and high-speed plasma welding with a large current can be performed.

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

【図1】本発明のプラズマアーク溶接用トーチの一例を
示す模式的縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a torch for plasma arc welding according to the present invention.

【図2】本発明のプラズマアーク溶接用トーチの要部を
示す拡大縦断面図である。
FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view showing a main part of the torch for plasma arc welding of the present invention.

【図3】実施例結果を示す図である。FIG. 3 is a view showing a result of an example.

【図4】従来のプラズマアーク溶接用トーチの一例を示
す模式的縦断面図である。
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a conventional torch for plasma arc welding.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:電極、 2:第1ノズル、 2a:オリフィス、 2b:冷却水の循環通路、 20a:基端ノズル部材、 20b:連結ノズル部材、 20c:ノズル本体、 20d:フランジ部分、 3:第2ノズル、 4:第3ノズル。 1: electrode, 2: first nozzle, 2a: orifice, 2b: cooling water circulation passage, 20a: base end nozzle member, 20b: connecting nozzle member, 20c: nozzle body, 20d: flange portion, 3: second nozzle 4: Third nozzle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】中心部にタングステン電極が配置される一
方、先端部に動作ガスの噴出孔を有するプラズマアーク
拘束用の第1ノズルと、この第1ノズルと同軸で第1ノ
ズルの外周に配置されたシールドガス供給用の第2ノズ
ルを備えるプラズマアーク溶接用トーチであって、前記
第1ノズルと第2ノズルとの間にその軸心を一致させて
設けられ、第1ノズルの被溶接材料と対向する表面上に
不活性ガスの高速気流層を形成させる第3ノズルを備え
ることを特徴とするプラズマアーク溶接用トーチ。
A first electrode for restraining a plasma arc having a tungsten electrode disposed at a central portion thereof and a jetting hole of an operating gas at a tip portion, and disposed on an outer periphery of the first nozzle coaxially with the first nozzle. A torch for plasma arc welding comprising a second nozzle for supplying a shielding gas, wherein the torch is provided between the first nozzle and the second nozzle so that their axes are aligned, and the material to be welded of the first nozzle is provided. A third nozzle for forming a high-speed gas flow layer of an inert gas on a surface opposed to the torch.
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