JPS59179287A - 水中ア−ク溶接または切断用金属電極および装置 - 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、電流源の一方の極に拌°続されて水中アーク
溶接またはアーク切断に用いられる金践電極に関するも
のである。

また、本発明は、必要に応じて補助月利が設けられた上
述の金属電極と、この電極を加工片に対して相対的に動
かす装置と、電極を電流源に接続する装置とを具える水
中アーク溶接またはアーク切断装置に関するものである
。

溶接は圧力溶接と溶融溶接との二つに大別される。溶融
溶接においては、金属は溶融状態にあシ、溶接による接
合は圧力または衝合力を用いないで得られる。溶融溶接
にはガス溶接とアーク溶接とがある。アーク溶接におい
ては、熱源が電極と加工片との間に生じる電弧すなわち
アークである。

電極は電流源の一方の極に接続され、加工片は他方の極
に接続される。電極としてフラックスのような補助材料
が被覆された金楓線拐が用いられ、この電極から填料と
なる溶融金属とフラックスとがアークの作用によって溶
接継目に移送される。

アーク溶接はまたシールドガス中で行なわれ、この場合
、アークが無終端電極と加工片との開に生じる。適尚な
不活性ガスまたは混合ガスを溶接点に吹きつけることに
よって溶接区域は雰囲気の影響から保護される。金属ｉ
ｉまだガスオたはアーク切断のような溶接に関連する切
断方法によって切断することができる。アーク切断にお
いては、金属を切断するためにアークが用いられる。電
気的手段による切断は炭素または金属電極を用いて行な
うことができる。切断効果を向上させるため、酸素ガス
が電極による作用を助けるために用いられ、この酸素ガ
スは電極に貫通した孔または特定のノズルを経て切断点
に吹きつけられる。これがため、酸素アーク切断におい
ては、アークが熱源として用いられ、溶融金札は酸素ガ
スジェットによって除去される。切断用電極は、通常、
保調被膜が被覆された管状電極であシ、この切断方法は
水中アーク切断を行なうに特に不利である。

本発明の目的は、水中アーク溶接またはアーク切断に用
いて水中アーク溶接およびアーク切断を従来に比べ迅速
かつ確実に行ない得る金属電極を供提しようとするもの
である。

、′−！だ、本発明の目的は、上述した金属電極を用い
て、構造が従来のものに比べて簡単で、極めて困難な水
中条件下においても所定位置での溶接を行なうに好適な
水中アーク溶接またはアーク切断装置を提供しようとす
るものである。これがため、本発明の目的は、水中アー
ク溶接およびアーク切断を行うためのアーク溶接または
アーク切断装置を提供しようとするものである。さらに
また、装置の作動を極めて容易かつ簡単に自動化される
。

本発明の主なる特徴は特許請求の範囲に記載されている
。

本発明によれば、従来既知の棒状電極の代シに回転可能
の敵を溶接または切断に際して消耗される電極として用
い、この叛の外周を加工片に刻して対向させ板をこれに
対して直角をなす軸線の周シに回転して加工片に沿って
移動させる。

圧力溶接法の一つである抵抗溶接、％にスポット溶接に
おいては、棒を極の代シに円販状電極を用いることが既
知である。この抵抗溶接は連続電流および連続的に回転
する円板を用いて行なわれ、あるいはまた、電流を間歇
的に遮断するも、しかし、円板状電極を連続的に回転し
、または、電極の動きをもｔた間歇的に行なわせる。こ
れがため、ディスク溶接においては、−個の円板が電極
として用いられ、溶接すべき継目の両仰ｌにそれぞれ１
個の円依を移動させている。ディスク溶接においては、
円板は電流導体としてのみ作用し、これＶＣよって継目
を加熱している。溶接継目は、金属が加熱されてば一ス
ト状になった際に加えられる圧力または衝合力によって
影響される。

これに反し、本発明においては、回転可能の円板は電流
導体としてばかりでなく、浴融金属を形成するためのも
のとしても用いられ、これがため、アーク溶接またはア
ーク切断の進行にしたがって円板は消耗される。

本発明によるアーク溶接用電極は、一体の連続した金属
填料の円板が少なくとも一側に補助材料層を有し、所要
に応じ保＝＝Ｕ相層を設けたもので構成することができ
る。一体の連１６ｒ、　シた金属填料の円板の代シに、
多数の半径方向または切線方向に延長した填料の棒を用
いることができ、この棒に沿って電流が加工片に導かれ
、この場合、補助材料は棒間に設けられる。４り（１の
方向における金属棒の幅を外周に向かうに従って大きく
することができ、この場合には、円板を外周に向かうに
したがって先細として棒の断面積を一定に維持するよう
にするのが有利である。本発明による水中アーク溶接用
電極は金に填料の網と、この網のメツシュ内に設けられ
た補助材料と、必要に応じて設けられる保蝕層とによっ
て構成することもできる。

また、金属填料として粒状のものを用いることもでき、
この場合には、円板を粒状填料と補助材料との混合物で
形成し、必要に応じ、その外仰；を保護材料で被咎する
ことができる。

本発明による円板状電極には、円板の中心から外周に延
びる多数の通路を設けてシールドガスまたはアーク切断
に用いられる圧縮空気または酸素を加工片に向けて配向
された通路を経で加工片に指向きせるようにすることも
できる。この場合には、少ガくとも７個の隣接する通路
に短かい第一通路をそれぞれ接続し、これらの短かい通
路の端が円板の外周に位置するようにする。円板状電極
における通路を一個の附加的材料の層間に波形シートを
介挿することによって形成することかできる。

水中アーク切断に好適な円敵状電極においては、通路を
少なくとも一部がアルミニウム、および黄銅ならびに酸
化鉄である混合物によって造シ、燃焼に際して、この混
合物がいわゆるテルミット燃焼によって高熱を生するよ
うにする。このテルミット燃焼によって生ずる高温ガス
および溶融金属は圧縮空気によって円板の通路に沿って
加工片に吹きつけられる。

本発明による水中アーク溶接または切断装置においては
、上述した円板状電極が回転軸に取付けられ、この回転
軸がモータに取付けられてモータが回転軸を回転し、ま
た回転軸が電気導体奈良に連結されて円板状電極を電流
源に接続しでいる。

次に、本発明を図面につき詳細に説明する。

第１および一回に示すように、本発明による水中アーク
溶接またはアーク切断装檻゛は長さ方向ｌ１ｉＩ１１線
の周シに回転し得る軸−を有し、アーク溶接またはアー
ク切断中に外周から消耗される交換可能の円敵状電＆／
が軸コに取付けられ、軸コおよびこれに取付けられた交
換可能の電極ｌが軸コの一端に設けられたモータ６によ
って回転されるよう構成されている。芒らに、軸−には
導体グが取付けられ、この導体ダは電流源（図示せず）
の一方の極に接続されていて電流を軸−を経て電極／に
通じ、電極ｌの外周／／と電流源の他方に接続されてい
る加工片ｇとの間にアークを生じるよう構成されている
。アークの発生によって、円板状電極／は外周／／から
溶解し、これによシ溶接溝りに填料を充填する。同様に
、本発明による装置はアーク切断装置として用いること
ができ、この場合には、軸−を中空として、第１り〜、
２／図に示すように円板状電極／に設けられた通路内に
圧縮空気または酸素を通すよう構成している。

電極／およびモータ６を取付けた劃−は水中アーク溶接
またはアーク切断装置の機枠に回動可能に取付けられ、
この機枠は第１および２図には図示されていない、機枠
を水中アーク溶接またはアーク切断作業時に前進させ得
る車輪付トロリーで構成することもでき、この場合、軸
コは霜、極ｌの外周／／が消耗するにしたがって下降は
せ得るようトロリーに取付けられる。

回転軸コ上には、電極／とモータ６との間にプラスチッ
クその他の電気的絶縁材料で造った旋回継手５を設ける
のが好ましく、これにょシ第２図に示すような位置での
溶接を行なうことが可能である。

本発明による水中アーク溶接またはアーク切断装置は自
動作動し得るよう容易に訓整することができる。厚い加
工片の場合でも、溶接溝を一回の走行によって次項する
ことができ、極めて迅速に作業することができる。また
、本発明による円板状電極は従来の溶接棒のようにひん
ばんに交換する必要がない。アーク切断においては、従
来の切断方法に比べろθチ高い切断効率で切断すること
ができる。

第３および４図は、水中アーク溶接に用いるに好適な本
発明による円板状電極／の７例を示している。図示のよ
うに、電極／の中心には軸コを取付けるための孔１０が
設けられている。第４図に詳細に示すように、電極／は
一体の金窟填科による円板ｌコとこの両側に設けられた
補助材料層１３とで構成されている。

アークを発生させるに必要な電流は孔ｌθを経て金属填
料円板１．２に沿って円板状電極ｌの外周／ｌに導かれ
る。アークは円依状を極ｌの外周ｌｌと加工片との間に
生じ、これによって生ずる高い熱によシ外周／／におけ
る金ｉ　ｊＪＲ料円＆　／−と両側の補助材料層／３が
融解する。融Ｗイした填料は溶接溝を充填し、補助材料
は溶接継目上にスラグ層を形成し、融ｊｌ／ｌｌ填料の
冷却速度を低下ζせ、溶接継目が酸化するのを保睦する
ばかりでなく、継目から発生する有害ガスを吸収する作
用を行なう。

補助材料層／３は金紅石、セルローズまたは酸化鉄のよ
うなアルカリ性被覆で形成され、できれば、保護層で被
紛するのがよい。

第５および６図は水中アーク溶接用円板状電極／の他の
例を示し、図示の霜、極は数個のシート、すなわち、燃
焼をおくらゼる材料による中心シート１５と、この中心
シートｉｓの両側ｌに位置する金８横料のシートｌ−と
、外側の補助材料層で被短された支持シート／りを組合
せて構成されている。これらのシート／コ〜ｌＳは一緒
にプレスされて一体のアーク溶接用円板状電極／を形成
しており、金塊填料シート／−の厚場は充填すべき溶接
継目に応じて変えることができる。

連続した一体の金属填料円板状電極の代シに、水中アー
ク溶接用円叛状電、極を金跣填相によ不半径方向または
切線方向に延びる複数の（η−１２で措゛成することが
でき、これらの砕を仁沿って電流を円叛状電極ｌの中心
孔１０から外周ｌ／に導くようにするａ第２図の下半部
は金塊填料の押ｌコを電極／の保護層７６間に切線方向
に延長してを付けた例を示し、この場合には、衿ｌコ間
に補助月利１３が設けられている。シフ図の下半部は金
属填料の棒ｌ−を半径方向に延長して設けた例を示す。

第３図に示す例では、填料棒／コが単一層を形成し、こ
れに反し、第７図に示す例１では、填刺杼ｌコが補助材
料Ｎ７３内Ｋ　）ｐＡ次に並Ｘ７で増付けられている。

金属填料粋の代シに、例えば、中空溶接棒から容易に製
造し２得る円筒体を用い得ること勿論であるａ第７図の
上半部に示すように金属埴料棒ｌ−を切線方向に延長し
て設けることによって、円板状電＆／の外周と加工片と
の間に生ずるアークの方向によい影響を与えることがで
きる。

第１Ｏ〜／Ｑ図は金属ル料棹の神々の例を示し、図示の
ように、金＆場料棒の形状および４俗を用途に応じて捗
々に変えることができる。

金属項１、・料粋／コは内金状電極ｌを横切る癲１線の
方向に見て電極ｌの外周に向けて幅広となることによっ
て、円板状電極／の断面積を第１５図に示すようＶＣ外
［／／に向けて先細にすることかでき、金＃４チコ料ｈ
／−の断面積は全長にわたシ実質的に一定に維持される
。

第１６〜Ｉｇ図は水中烙接用円軟状電極ｌの袖々の他の
実施例を示し、これらの例では、金ＰＡ’Ｉｔｓ料ｌ−
を網形状として補助月利１３内に埋設し、両側１に保峻
層／６を被核している。

ｆｇｉ６図に示すように、網の針金の太さ、メツシュお
よび模様を本発明の岬、曲内で椋々に変えることができ
る。第７６図には６種類の線模様を示しておシ、左上半
部には針金を普通に交叉させ網を示し、左下半部には数
本の針金で編んだ網を示し、右上手部には波状針金で編
んだ網を示し、右下半部には針金を双曲線状に曲げたも
のを示している。

第７７および１ｇ図に示すように、利−々の異なる模様
の網の針金が円板状電＋＊／の外周／／に異なる形状で
現れ、これがため、溶接結果に影響か生じる。

第１９−２／図は水中の金りも構造物をアーク切断する
に特に好適な種々の水中アーク切断用円シ状電極を示す
。第１９図は一つの異なる実施例を示してお）、下半部
に示すアーク切断用円ｌｉ状電極は２個の保ｉ！Ｍ相料
層／６１１１Ｊ１に補助材ｆ１の円後状層／ｇを有し、
この補助材料中に複数の管状通路ｌりが中心孔１０から
外周／／に向けて半径方向に延長して設けられている。

第１？図の上半部に示すように、半径方向に延びる通路
７７間に短かい通路／７′を設けて隣接する通路１７を
互に接続することができる。

アーク切断用円板状電極はテルミットで形成するのが好
ましく、この場合、極めて高温のテルミット燃焼を生せ
しめるために、テルミットの一部をアルミニウムまたは
黄銅とする。テルミット燃焼によって生ずる病源ガスお
よび溶融物は圧縮空気または酸素によって電極／内の通
路１７．／り′を経て切断すべき加工片に対し吹きつけ
られる。

圧縮空気または酸素は円依状＠極／を支持する中空軸を
経て通路／７．／７’に送られ、これらの通路はそれぞ
れ予定の時点で加工片に向けて配向される。

第一〇および、２／図は棟々の通路の形状を示す。

第一／図の上半部に示す例では、通路／７を波形金属シ
ー）／？を用いて形成【７ておシ、この波形全縮シート
は保険材料ｌ乙の層と融解物となる附加的材料の層／ｇ
との間に介挿されている。

第２−図に示す水中アーク溶接またはアーク切断装置は
細長い９．１０．：ｌを有し、この版の外周に案内され
る無終端チェーン１０／が設けられ、鈑１０コを加工片
７０７に接触させた状態に支持して動かすとともにチェ
ーン１０／を枦ＩＯ−の外周に沿って移動させる装置１
０３が設けられている。チェーン１０／を金Ｍ場料で造
る場合には、装置をアーク溶接に用いることかでき、そ
うでない場合には、水中アーク切断に用いられ、連続的
に移動するチェーンによって全ての融解金籾を切断区域
から確実に除去することかできる。装置１０３は、ざら
に、チェーン１０／および加工片１０ダを電流源１０１
．に接続する装置１０Ｓを有する。

第２３図は往ゆ動う′る細長い板コ０／によって水中ア
ーク切断を行なう他の実施例を示す。細長板コθｌの外
周部分を加工片２０ダに接触させて往復運動はせること
によって溶融金ｒ）の全てを切断区域から確実に除去す
ることができ息。

第２コおよび２３図に示す板状部材／θｌおよびコＯ７
は周シの水によって効果的に冷却される。

図示していないが、装置には後に溶接する目的で切断区
域に従来既知のゼリー状保り剤を供給する装置を設ける
ことができる。

本発明によるアーク切断方法は、耐融金属を切断区域か
ら除去するためにガスジェットを必要トせず、電極自身
の回転または往復運動によって溶Ｍｉ金鵜の除去を行な
い得るので竹に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１および２図は本発明による水中アーク溶接またはア
ーク切断装置を異なる作動位置で示す側面図、 第３図は本発明による水中アーク溶接用円板状電極の側
面図、 第弘図は第３図に示す円板状電極の縦断面図、第５図は
本発明による水中アーク溶接用円板状電極の他の実施例
を示す側面図、 第６図は第５図に示す円板状電極の複数の層を分離して
示す正面図、 第７図は本発明による水中アーク溶接用電極の異なる実
施例を一部を断面として示す倶１面図、第ｇ−／ダ図は
第７図に示す水中アーク溶接用電極の種々の実施例を一
部を断面として示す正面図、 第ｉｓ図は第７図に示す水中アーク溶接用’に＆の縦断
面図、 第７６図は本発明による水中アーク溶接用円板状電極の
ダつの異なる実施例を示す側面図、第１７およびｉｇ図
は第７６図に示す電極の正面図、 第１９図は本発明による水中アーク切断用電極の異なる
実施例を一部を断面として示す側面図、第一０図は第１
９図に示す水中アーク切断用電極の正面図、 第、２７図は水中アーク切断用電極の異なる実施例を示
す正面図、 第一一図は本発明による水中アーク溶接または切断装置
の他の実施例を示す側面図および正面図、第一３図は本
発明による水中アーク切断装置の好適実施例の１ｌｌ１
面図および正面図を示す。 １０８１円板状電極　　コ６１０回転軸ｑ、８．導体　
　　　　Ｓ１０．継手 ６００．モータ　　　　ｇｏｌ、加工片９３９．溶接溝
　　　ｌθ６０．孔 ｉｉ、、、外周 Ｒｇ、２２ 手続補正書（方式） 昭和５９年４月１３日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５９年　特許願　第　５３６４９　　号２、発明の
名称 水中アーク＠接または切断用金属電極および装置３、補
正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　　　フィンランド国、コリア（ｌｒｌｌｉｉ　ｌ
のＩｌｌ！表示ない氏　名　　　　二一二ヴアーラ・ク
ビ第４、代理人 〒１０５住所　東京都港区西新橋１丁目１番１５号物産
ビル別館　電話（５９１）　０２６１明　　細　　書 ６、補正の内容 別紙の通り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　電流源の一方の極［接続されて水中アーク溶接また
   は切断に用いられる金１８％に、（１）が回転可能の円
   板で形成され、この円板の外周（ｌ／）を加工片（ｇ）
   に対向して位置させて円依をその横軸線の周シに回転し
   ながら加工片に沿って移動きせるよう栴成してなること
   をや徴とする水中アーク溶接または切断用金属筒、極。 ユ　一体の金属填料円板（ｌコ）と、この円板の少なく
   とも一側に設けられた補助材料層（／３）と、所要に応
   じ設けられる保８Ｎ（／６）とを組合し、てなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の水中アーク溶
   接用電極。 ３　半径方向または切線方向に延びる複数の金ＦＡ有料
   の棒（ｌコ）と、これらの棒間に少なくとも設けられた
   補助材料（１３）と、所要に応じ設けられる保設層（１
   ６）とよｈｙｂ、削記棒に沿って電流が加工片（ｇ）に
   導かれるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲Ｍ
   １１項に記載の水中アーク溶接用電極。 ダ　金属棒（ｌ））の幅が外周に向うにしたがって大き
   く、回転軸の方面に見て円敵（／　）が外周に向は先細
   であることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   水中アーク溶接用電極。 左　金属填料の網（／２）と、網メツシュ内に設けられ
   た補助材料（１３〕と、所要に応じ設けられる保論層（
   １６）七よシなることを特徴とする特許請求の範囲第７
   項に記載の水中アーク溶接用電極。 ム　加工片（ｇ）に向って配向された通路（／り）に沿
   って加工片（ｇ）に圧縮空気または酸素を指向させるよ
   う円板（１）の中心から外周（／／）に延びる通路（１
   ７）を有することを特徴とする水中アーク切断用電極。 ７　少なくとも７個の隣接する通路（１７）に接続され
   た短かい第一通路（／７’）を有することを特徴とする
   特許請求の範囲躯６項に記載の水中アーク切断用電極。 ｇ　波形シー）（／り）を少なくとも一個の附加的材料
   層（７ｇ）間に介挿して通路（１７）を形成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の水中アーク切
   断用電極。 ？　通路（／７，１７′）を形成する材料（ｔｇ）の少
   なくとも一部がサーミットでサーミット燃焼を生じ得る
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範、間第６，７
   または３項の埴づれか１項に記載の電極。 １０　　必要に応じて補助材料が設けられた金九電＆（
   １）と、ＴｆＬ＆（１）を加工片（ざ）に対して移動す
   る装置（，１，６）と、電極を電流源に接続する装置（
   ４Ｎとを具える水中アーク溶接または切断装置において
   、電極が実質的に円形の円板（１）で、電極を移動する
   装置が円板（１）を取付は得る回転軸（，２）と、この
   軸（−）を回転するモータ（６）とを具え、回転軸が電
   流導体装置（り）に接続されていることを特徴とする水
   中ア−り溶接または切断装置。 ／ｌ　　回転軸（−）が回動可能に連結（５）されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７０項に記載の装
   置。 ／ユ　円板（１）内の通路（ワ、７′）に圧縮空気また
   は酸素を送入し得るよう軸（コ）が中空であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１０または１１項のいづれか
   に記載の装置。 ／３．　　金ｐＡ電＆（１０／、１０コ）七、電極を加
   工片Ｃ１０’ｌ）に対して相対的に移動する装置（１０
   ３）と、電極（１０／、１０コ）を電流源（１０４）に
   接続する装置（ｌｏｓ　）とを具える水中アーク溶接ま
   たは切断装置において、電極が細長い板（１０：ｌ）と
   、この板（ｔｏ：ｌ　）の外周によって支持および案内
   される無終端チェーン（１０／）とを具え、このチェー
   ン（ｌＯｌ）が電流源（１０６）の一方の極に電気的に
   接続されかつチェーンを板（１０コ）の外周に沿ってま
   た加工片（１０’ｌ）に沿って移動するよう前記装置（
   １０，３）に作動的に連結されていることを特徴とする
   水中アーク溶接または切断装置。 ｌｌＡ　　金ハ電極（コｏｉ）と、この金へ〜、極を加
   工片（，１０ダ）に対して相対的に移動する装置（ｘＯ
   Ｊ）と、電極（−〇ｌ）を電汎源（λ０６）に接続する
   装置（ＪＯ３）とを具える水中アーク切断装置において
   、ｍＪ記電極が細長い板（−θ／）を具え、この叛の少
   なくとも外周部分が前記電流源（コ０６）の一方の極に
   電気的ＶＣ接続され、Ａｉｌ記板（２０／　）がその外
   周を加工片（コ０ＩＩ）に沿って移動させるよう前記装
   置（，２０３）に作動的に連結されていることを特徴と
   する水中アーク切断装置。 ｌＳ　　金属電極を用い、この電極を電流源の一方の極
   に接続し、他方の極に加工片を接続し、電極を加工片に
   対して相対的に移動することによって水中アーク溶接す
   る方法において、連続した外周表面を廟する金属電極を
   用い、前記外周表面を回転させることによって新しい溶
   接材料を連続的に供給することをや徴とする水中アーク
   溶接方法。 ｌム　金属電極を用い、この電、極を電流源の一方の極
   に接続し、他方の極に加工片を接続し、％Ｌ極を加工片
   に接触はせて移動して切断する水中アーク切断方法にお
   いて、電極として細長い板を用い、切断中板の周縁を移
   動することによって溶融金執を切断区域から除去するこ
   とを特徴とする水中アーク切断方法。 １２　　保設剤を溶接または切貼区域に供給することを
   ｊｐ！ｒ徴とする特許請求の範囲第１５項または第７６
   項のいづれかに記載の方法。