JPS59130686A - ア−ク溶接法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアーク溶接法に関し、更番て詳しくは消耗電極
軸心まわりに非消耗電極アークを周回させながら行なう
回転ＴＩＧアーク溶接法に関する。

イナートガスアーク溶接法として広く利用されているＭ
ＩＧ溶接或いはＴＩＧ溶接はそれぞれ一長一短があり、
例えばＭＩＧ溶接では溶接ワイヤの送給を行なうのでア
ークが不安定になりやすく、スパッタの発生や溶接欠陥
の発生のほか、シールドガスとしてアーク安定の目的で
酸素を微量なりとも含んだ不活性ガス、例えばアルゴン
を用いる必要があるので、溶接対象として高い低温衝撃
値を要求される高級鋼Ｃ９％Ｎｉ鋼やステンレス鋼）あ
るいは非鉄金属材料への適用が制限されるなどの問題が
あり、一方ＴＩＧ溶接ではシールドガスとして純アルゴ
ンなど酸素添加の無いガスを使用できて対象鋼種も広い
利点はあるものの、溶接の能率が低いという根本的な欠
点がある。

本発明は従来のアーク溶接法の欠点を無くして、スパッ
タの発生を防止し、高級鋼向けに純アルゴンなど酸素無
添加のシールドガスを使用でき、ワイヤ溶融速度の向上
、つまり溶接能率を高めることが可能なＴＩＧアーク溶
接法を提供することを目的としている。

すなわち本発明のアーク溶接法は、イナートガスのシー
ルド内でＴＩＧ電極によるアークを周回させ、同時に前
記ＴＩＧアーク周回中心に溶接ワイヤを送給して、該ワ
イヤに前記ＴＩＧ電極と並列に溶接電圧を印加すること
によりワイヤ先端にＭＩＧアークを併存せしめながら溶
接することを特徴とするものである。

本発明のアーク溶接法では、中心に定速で送給される溶
接ワイヤが位置してＭＩＧ溶接がなされ、その周囲を安
定したＴＩＧアークが周回しつつ、このＴＩＧアークに
よる予熱効果により溶接ワイヤの溶融を促進することに
なり、云わばＴＩＧ溶接でありながら周回ＴＩＧアーク
の中心でＭＩＧ溶接を行なうという独特の溶接方式とな
っている。

このため本発明のアーク溶接法によれば、シールドガス
に酸素を添加せずともＴＩＧアークによるワイヤの予熱
効果で安定したＭＩＧアークが形成できる。またＴＩＧ
アークとＭＩＧアークとの双方でワイヤを溶融するので
その溶融速度を大幅に高めることができ、高能率の溶接
が達成できるものである。さらにＴＩＧ了−りが周回す
るので、溶接の進行に伴って螺旋軌跡を画き、この結果
了−りの広がりが得られるので良好な扁平ビードが形成
でき、開先溶接に特に好適である。

本発明を図面と共に詳述すれば以下の通りである。

第１図は本発明のアーク溶接法を説明するための溶接電
極構造の一例を模式的に示す斜視図で、電極ノズル（１
）はギヤ（２＞　（３）を介してモータ（４）により定
速で軸回りに回転されるようになされ、その周囲をシー
ルドガスノズル（５）が取り巻いている。電極ノズル（
１）の下部には、その軸心から偏った位置にＴＩＧｔｌ
ｌｉＱ（６）が平行に取付けられており、ノズル（１）
の回転によってＴ　Ｉ　Ｇｉ極（６）が軸心まわりに周
回されるようになっている。電極ノズル（１）の軸心に
は溶接ワイヤ（８）の通るノズル孔（７）が設けられ、
このノズル孔（７）に通された溶接ワイヤ（８）がノズ
ル（１）を介してＴＩＧ電極（６）と共に通電を受けつ
つ図示しない送給機構によって定速で送給されるように
なされている。（９）は溶接母材であり、この母材の溶
接部（１０）との間に、ＴＩＧ電極（６）によるＴＩＧ
アーク（１１）と、ワイヤ（８）によるＭＩＧアークα
カとが発生されている。これらのアークはシールドガス
ノズル（５）から噴射されるアルゴン等のイナートガス
のシールド内で発生されることは述べるまでもない。

本発明において、前記電極ノズル（１）は、第２図に示
すようにその先端部にて溶接ワイヤ（８）の突出長を別
に誌整するための絶縁体製のスリーブ状アダプタ０３）
を摺動可能に備えていてもよい。また、ＴＩＧ電極は、
第３図に示すように、高抵抗合金０４からなる円筒状の
金属を介して固定されてもよく、これにより、ＴＩＧと
ＭＩＧ両アーク負荷の発生条件範囲をひろげることもで
きる。

第４図は本発明に係るアーク溶接の電気接続を示す回路
図で０９は定電流形直流溶接電源である。

溶接電源としては交流電源の使用も可能である。

直流電源の場合の極性は図示の電極（−）すなわち正極
性にて用いる さて、本発明のアーク溶接法においては、Ｔ■Ｇｉ極（
６）のアーク長＜ｌａ　）を一定にし、溶接ワイヤ（８
）を定速（Ｖ、ｆ）で送給したときに両アーク（ＩＩ）
（１２）が安定に共存するように溶接条件を定める必要
がある。これを第５図の特性図と共に説明すれば、第５
図において曲ｆ？（Ｔ）はアーク長Ｃ１ａ　）一定にお
けるＴＩＧ電極（６）で＋７）ＴＩＧ７　　、ｌ＞特性
、（Ｍｏ）はワイヤ送給速度（Ｖｆ）およびワイヤ突出
長（７ｅｘ：第４図）一定におけるワイヤ（８）でのＭ
ＩＧ負荷特性であり、ＴＩＧアーク特性（Ｔ）は図示す
るようにアーク長（７ａ　）の大小によって上下に平行
移動し、ＭＩＧ負荷特性はワイヤ送給速度（Ｖｆ）の上
昇またはワイヤ突出長（ｌｅＸ）の減少によって図の右
方へ、（Ｖｆ）の低下または（ＡｅＸ　）の増加によっ
て左方へ平行移動する傾向を持っている。（８）はＭ　
Ｉ　Ｇアークの安定域であり、動作点がこの領域（Ｓ）
よりの高電圧側もしＸは低電圧側になるとスパッタが多
発し、安定なアークが得られない。

今、ＴＩＧ電極（６）のアーク長（７ａ）が成る一定値
で特性（Ｔ）上の成る動作点（ＤＴ）でのＴＩＧ電極（
６）に流れる電流を（ＩＴＯ）とし、その時のアーク電
圧（Ｖ）を（■０）とする。ＭＩＧ負荷特性はワイヤ送
給速度（Ｖｆ）とワイヤ突出長（Ａ！ｅＸ　）で定まる
から、仮りに特性（ＭＯ）が選ばれているとすれば、電
圧（ｖＯ）でのワイヤ電流は（ＩＭＯ）である。従って
第４図の電源（１５１かも流れる電流（Ｉ）はＩ　＝　
ＩＴＯ＋ＩＭＯである。すなわち第５図の特性図から判
るように、ＴＩＧアーク電流がＩＴＯのとき、ＭＩＧア
ーク電流がＩＭＯとなるＭＩＧ動作点（ＯＭ）は一点の
み存在し、従って両アークの共存は安定である。

ＭＩＧ動作点（ＯＭ　）を安定域（８）に入れるための
調整は、第５図からも判るようにワイヤ送給ｍ１ｌＶｆ
）ないしワイヤ突出長（Ａ？ｅＸ　）を変えることで行
なえばよく、これはＴＩＧ電極側とは独立して行なえる
ことである。

このようｌ／ｒして本発明ではワイヤ（８）でのＭＩＧ
アークが一般的な安定域（Ｓ）に入るような並列Ｔ　Ｉ
　Ｏ溶接東件を与え、両アークの相補的な作用で〜ｊ能
能率安定した溶接を果すものである。

本発明においてＴｌＧ１［＆（６）としては一般的なＴ
ＩＧ溶接用力ものと同様に２％トリウム入りのタングス
テン′＃Ｊｆ　Ｈｏの１Ｕ径２．０〜４．　Ｏｖｒｍφ
程度のものを用いれはよく、また溶接ワイヤ（８）とし
ては通常のＭＩＧ溶接用の細径（直径０．８〜１．６酊
φ）のものを用いればよい。ＴＩＧ電極（６）の周回速
度すなわち電極ノズル（１）の回転数は、実験の結果で
では毎秒１回転から約百回転までの広範囲で安定なアー
クが形成される。

実際の溶接に際しては、アーク長（）ａ）および電極ノ
ズル回転数を一定にして、先ず全溶接電流（Ｉ）を定め
、先ずＴＩＧ電極（６）からアークを発生させ、周回す
るこのＴＩＧアーク中に溶接ワイヤ（８）を送り込む。

はじめはワイヤ（８）がＴＩＧアークで溶けはじめ、次
いでワイヤ先端からＭＩＧアークが出はじめ、ワイヤ送
給速度を徐々に（Ｖｆ　）に向けて上げるにつれて、ワ
イヤ（８）がスパッタ状態から安定Ｍ、　Ｉ　Ｇアーク
状態に移行し、共存の安定動作点へ達することになる。

以上に述べたように本発明によれは高能率で安定したＴ
ＩＧ溶接が果せ、シールドガスに酸素を添加する必要が
なく、高級鋼や非鉄金属に対しても高じん性で安定した
溶接品質の良好なビード溶接が高能率で達成できるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアーク溶接法に使用する溶接電極の構
造例を示す斜視図、第２図はその変形例を示す部分断面
図、第３図はさらに別の変形例を示す要部の部分断面図
、第４図は電気接続を示す回路図、第５図はアーク特性
線図である。 （１）＝電極ノズル、（４）：モータ、（５）　：シー
ルドガス・′ズル、（６）　：　Ｔ　Ｉ　Ｇ電極、（７
）：ノズル孔、（８）：溶ｍワイヤ、（９）：溶接母材
、ａＯ）：溶接部、（ＩＩ）：’ｒＩＧアーク、（１２
１：　Ｍ　Ｉ　Ｃ＋アーク、（１３１：アダプタ、Ｏａ
：高抵抗体、α５１：溶接電源。 代理人　弁理士　　木　村　三　朗 ＝４８３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. イナートガスのシールド内でＴＩＧ電極によるアークを
   周回させ、同時に前記ＴＩＧアーク周回中心に溶接ワイ
   ヤを送給して、該ワイヤに前記ＴＩＧ電極と並列に溶接
   電圧を印加することによりワイヤ先端にＭＩＧアークを
   併存せしめながら行なうアーク溶接法。