JPS5920429B2 - イナ−トガスア−ク溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、被溶接母材が水分で濡れたままの状態でも
良好な溶接を行うことができるイナートガスアーク溶接
装置の改良、特にアルミニウムあるいはその合金など水
分に敏感に反応して溶接部が不健全となクやすい金属の
溶接に適したイナートガスアーク溶接装置に関する。

イナートガスアーク溶接方法は、アルゴン、ヘリウムな
どの不活性ガス（イナートガス）を溶接部に吹きつけな
がら溶接を行う溶接法であり、これには、溶接用ワイヤ
を電極とするミグ溶接と、タングステンを代表とした消
耗しにくい金属を電極とするテイグ溶接とが一般に知ら
れている。

そしてまた、このようなイナートガスアーク溶接にあつ
ては、不活性ガスふん囲気の中で溶接を行うことから、
溶接部に対する空気中の酸素の影響をなくすことができ
、プロ−ホールなどの欠陥の少ない溶接を行うことがで
きるという利点があることが知られている。ところが、
そのような利点があるイナートガスアーク溶接方法では
あるが、これをアルミニウムあるいはその合金など水分
に敏感に反応して溶接部が不健全となりやすい金属の溶
接に適用し、それを野外において溶接施工する場合には
、被溶接部材側の水分の影響が避けがたい、という問題
がある。

この問題は、雨天下において重ねすみ肉溶接を行う場合
に特に顕著である。この点を、従来例を示す第１図を参
照してより具体的に説明すると、イナートガスアーク溶
接トーチ１は電極２の囲わに不活性ガス吹きつけ孔３を
もつが、その吹きつけ孔３から吹き出す不活性ガス４に
よつては被溶接母材５１、５２の表面や両母材５１、５
２の重なり部６に付着した水分を完全には除去すること
ができない。そうした水分が完全に除去され、ない状態
のまま溶接を行つた場合、その水分の影響により溶接部
７にブローホールなどの溶接欠陥を発生することになつ
てしまうのである。ヘー したがつてそのような溶接欠陥発生の問題を避けるため
、従来一般には、雨天時の溶接を見合わせて｝ジ、その
ため梅雨期などには野外溶接施工の工程取うができず、
ただ晴天を待つて溶接を行うという方法を採らざるを得
なかつた。

これに対し、鉄鋼のイナートアーク溶接にあつては、従
来既に水中での溶接が行われている。

それは、第２図イに示すように、イナートガスアーク溶
接トーチ１の外側に、その溶接トーチ１を取ｖ囲むリン
グ状の圧空ノズル８を設け、この圧空ノズル８から吹き
出す圧力空気８ａの内側に水が入らぬようにし、しかも
前記したと同様、吹きつけ孔３からの不活性ガスによつ
て電極２を空気からシールして溶接を行う方法である。
そこで、この鉄鋼に対し行われている水中溶接の技術を
、前記した水分の影響を受けやすい金属の溶接に適用す
ることを考え、種々実験を行つたところ、鉄鋼での方法
そのままでは、第２図口に示すように圧力空気８ａの外
側の表面水分は矢印Ｐのように吹き飛ばすことができる
が、圧力空気８ａの内側の水分は矢印ｑで示すように逆
に電極２からのアークの周囲に集まジ、さらには母材５
１，５２が重なつたすきま部（重なｖ部）６では矢印ｒ
で示すように外側からも水分が集まる傾向があう、結果
的に溶接部７は水分の影響により不健全になることが判
明した。

この発明は以上の検討結果を考慮してなされたもので、
被溶接部材がたとえ水分によつて濡れていてもその水分
の影響をなくし、溶接欠陥のない健全な重ねすみ肉溶接
部を得ることができ、したがつて雨天下でも自由に溶接
を行うことができる改良されたイナートガスアーク溶接
装置を提供するものである。

以下、添付の第３図〜第７図を参照しながら、この発明
の内容について詳細に説明する。

まず、この発明の特徴について述べると、この発明によ
るイナートガスアーク溶接装置にあつては、不活性ガス
の吹きつけ孔をもつイナートガスアーク溶接トーチの外
側に、その溶接トーチを取）囲んで不活性ガスの吹きつ
け孔の周りで末広が）となるリング状のノズルを設け、
しかも、その溶接トーチの進行方向前方側に、直線状の
ノズルを設け、この直線状のノズル卦よび前記リング状
のノズルの両方から圧力ガスを噴出させるようにつし、
かつ直線状のノズルから噴出させる圧カガスシよびリン
グ状のノズルから噴出させる圧力ガスは、少なくともい
ずれか一方が不活性ガスよシも高い温度の加熱ガスであ
ることを特徴とする。

すなわち、この発明では前記２つのノズルからの噴出ガ
スによつて溶接部完全に除水するようにしているのであ
り、この場合２つのノズルのうち、溶接トーチを取り囲
むリング状のノズルは、被溶接部材の露出表面の除水｝
よび外部ふん囲気のしや断を主としてなし、また溶接ト
ーチの進行方向前方側の直線状のノズルは、被溶接部材
の重なシ部の除水を主としてなす。こうした点に訃いて
、前者のリング状のノズルが不活性ガスの吹きつけ孔の
周うで末広がｖとなつていることは、溶接作業部周りの
水分を全て外方に飛ばして効果的な除水を行なう上で、
またノズルからの圧力ガスが不活性ガスふん囲気中に混
入することを防いで確実な外部ふん囲気のしや断を行な
う上できわめて有利である。ちなみに、このリング状の
ノズルが末広がジでなく単なるストレートのものであつ
た場合には、溶接作業部周υの水分が内方に押し入れら
れる卦それがあり、しかもノズルからの圧力ガスが不活
性ガスふん囲気中に混入する｝それがあつて、外部ふん
囲気の確実なしや断を行なうことができない。一方、後
者の直線状のノズルについては、被溶接部材の重なり部
に対し斜め上方から圧力ガスを噴出させるようにし、重
なり部からの除水をよシ効果的に行わくるようにするこ
とが好ましい。また、除水ということには乾燥という意
味もあるので、リング状卦よび直線状いずれのノズルに
あつても、そこから噴出させる圧力ガスとして加熱ガス
（少なくとも不活性ガスよりも高い温度のガス）を用い
るのがよい。勿論この場合、リング状あるいは直線状の
ノズルの少なくとも一方に加熱ガスを用いることもｔき
る。な｝、その加熱ガスとしては、コストの点あるいは
使用しやすい点などからすると空気が最適であるが、窒
素あるいはアルゴンなどを利用することもできる。第３
図は以上のような特徴をもつこの発明の溶接装置の一例
を示す。それに示すように、ここでのイナートガスアー
ク溶接トーチ１はレール９上を走る走行装置９ａに支持
されているが、その点卦よび溶接トーチ１の本体自身は
前記した公知のものと同様である。しかし、ここでの溶
接トーチ１には、その溶接トーチ１を取り囲むリング状
のノズル８と、このノズル８の一側に位置する直線状の
ノズル１０とが設けられて卦り、さらにはそれに付随し
て圧力ガス供給系１１が設けられている。圧力ガス供給
系１１はリング状｝よび直線状の両ノズル８，１０に圧
力ガスを供給するためのもので、図示しないコンプレツ
サからの圧力ガスＧを配管１２ａを通して電気加熱装置
１３に導入し、その電気加熱装置１３に卦いて圧力ガス
Ｇを加熱し、その加熱された圧力ガスＧを配管１２ｂを
通して前記両ノズル８，１０に供給するように構成され
ている。次に、この発明の実施例について述べる。

溶接条件は溶接電流２００Ａ、溶接速度６００ｍｍ／Ｍ
ｕ、電極２の芯線径１．６ｍｍφ、被溶接部材５１，５
２の材料はＪＩＳＡ−５０５２Ｐ１その板厚３ｍｍであ
り、それら被溶接部材５１，５２の濡れ条件については
、第４図に示すように上側の板５１の下面より△ｌ（−
０．５ｍｍ）の高さまで水がある状態とした。また、両
ノズル８，１０から噴出させる圧力ガスとしては空気を
用い、その圧力をともに１．５ｋν柚２とし、また溶接
トーチ１の不活性ガス吹きつけ孔３からはアルゴンガス
を流量３０１／Ｍｍで吹きつけた。そしてこのとき、比
較のため直線状のノズル１０のない場合とある場合とに
ついてそれぞれ検討したが、ノズル１０のない場合の圧
力ガスＧの温度は１２０℃、ノズル２０のある場合のそ
れは７０〜８０℃であつた。さらは、溶接トーチ１｝よ
び直線状のノズル１０については、第５図イ卦よび口に
示すように、溶接すべき接手部に対しある角度θ１，Ｑ
，２０，θ３だけ傾けてセツトしたが、各θ１〜θ３は
１０〜１ずに設定した。こうした溶接条件での溶接結果
については、溶接部の透過Ｘ線写真によつて調べたが、
ノズル１０のあることによる効果は顕著であつた。第６
図｝よび第７図は透過Ｘ線写真の一例であり、第６図が
ノズル１０のある場合、第７図がノズル１０のない場合
であり、ノズル１０がある場合にはノズル１０がない場
合のような溶接欠陥はほとんど見られないことが判る。
以上のように、この発明によれば、不活性ガスの吹きつ
け孔の回勺で未広がりとなるリング状のノズル卦よび直
線状のノズルの両方から圧力ガスを噴出させながら溶接
を行うようにしているため、雨天下でのイナートガスア
ーク溶接が可能となね、工期を短縮し、しかも工程取シ
の自由度を増し、溶接の野外施工能力を上げることがで
き、またその結果、溶接工事のコスト低減を図ることも
できるという優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はイナートガスアーク溶接の従来例を説明するた
めの構成図、第２図はイナートガスアーク溶接の他例を
説明するための図で、イが構成図、口が水分の移動を示
す作用図、第３図はこの発明による溶接装置の一例を示
す斜視図、第４図卦よび第５図はこの発明の実施例に卦
ける溶接条件を示す図で、第４図が被溶接部材の濡れ状
態を示す図、第５図イ，口が溶接トーチ｝よびノズルの
セツト状態を示す図、第６図訃よび第７図はこの発明の
効果を説明するための溶接部の透過Ｘ線写真を示す図で
ある。 １・・・イナートガスアーク溶接トーチ、３・・・不活
性ガスの吹きつけ孔、５１，５２・・・被溶接部材、６
・・・重なシ部、８・・・リング状のノズル、１０・・
・直線状のノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 不活性ガスの吹きつけ孔をもつイナートガスアーク
   溶接トーチの外側に、その溶接トーチを取り囲んで不活
   性ガスの吹きつけ孔の周りで未広がりとなるリング状の
   ノズルを設け、しかも、その溶接トーチの進行方向前方
   側に、直線状のノズルを設け、この直線状のノズルおよ
   び前記リング状のノズルの両方から圧力ガスを噴出させ
   るようにし、かつ直線状のノズルから噴出させる圧力ガ
   スおよびリング状のノズルから噴出させる圧力ガスは、
   少なくともいずれか一方が不活性ガスよりも高い温度の
   加熱ガスであることを特徴とするイナートガスアーク溶
   接装置。