JPS5945084A - 溶接方式 - 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】 この発明は、アーク浴接にｉＡＬ、さらに詳述すると、
ガス金４−４−アーク（Ｇａｓ　Ｍｅｔａｌ−Ａｒｃ　
：ＧＭＡ）浴接として一般に知られた方法に係るもので
ある。

ＧＭＡ溶接は、％ｍ用の熱が溶極（ｃｏｎｓｕｍａｂｌ
ｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と離間した加工物との間を流れ
る電流によって発生される方法である。電極は溶接区域
へ連続的に送給されるにしたがって消耗されて溶加材料
となり、この溶加材料は基体材料と混合しまたは合金に
なって浴接ｇ＋を形成する。溶接パドルまたは浴融材料
は電極および溶接パドルを包囲するガス流からなるガス
シールドによって汚染から保護される。

この発明は浴接ガス、′電極直径およびｔ比流ｉ謬度の
独狩に組合せに関し、これにより既知のＧＭＡ溶接方法
で達成されるものよりも実質的に連い溶着速度で形成さ
れる俗接纒手が得られる。

彼でさらにす」もかになるように、この発明の浴３をガ
スシステムは、よりよい浴接形態、億黄無含有γＧ着物
、従来のシールドカス混合物に比較して大幅に改良され
た物理的性質、および突合せ継手のどちらか一方の側に
１つのビードを有しかつプレートの前処理を必要としな
いところのＡインチ厚さまでのグレートに良好溶融の１
００％浴接部を生成するのに十分な溶込みを生じる。

この発明の方法は低炭素軟鋼、中炭素鋼、尚炭素−鋼、
低合金尚力鋼の沿佐に特に有用でありかつステンレス鋼
、ｔｌｌｉ及び各梗合貧にも適用可能であって、すぐれ
た結果がイ↓１られる。

一般に、アーク特性及び金属が浴伶から加工物へ移行さ
れる方法によって是別される、３つのタイプのＧＭＡ　
浴接方法がある。

そのような金属移行方法の弔−のものはスプレィアーク
として知られており金へは浴融小開の０１しれ又は−続
きと７よってｉ乱倫の端から工作物又は溶融パドルへ移
行される。スズレイアークｏ　ｒｉは、従来比軟１１υ
に尚い電流°酷度ではあるが平方インチ当り（「ａ他横
断囲櫃）　１３０，０００アンペアを一般に越えないも
のとみなされかつ０．１２〜０３０ホント／分の浴着速
度を有するものにおいて起こる。典型的には、’Ｋｉｔ
ワイヤの直径は００３０インチから殉インチまで変わり
、電圧は１５ボルトから３６ボルトまで変わる。移行は
通常アルゴンまたはアルゴンリッチガス中で起こる。

次の方法はグロビュラ移行と呼ばれるものであり、比較
的に大きい溶滴が電極の端に形成しかつ爪刃が※※研東
塩※※※※※※※※※※※ｔ８　ｒ６４の表面張力に打
ち勝ったとぎ加工物へ落下する。湿部がアークな償切っ
て移行するとき、溶ン薗はアーク中の力を受けて不規則
な形状なとりかつ回転運ルｂをする。このために時々ｔ
６　ｔｍが電極及び基体と再結合しかつ短絡が起こって
アークを直ちに消す。グロビュラ移行はスプレィアーク
の場合よりも低い電流密度で起こりかつ独々のシールド
ガスで起こりうる。

第三の方法は短絡移行として知られるものであり、比較
的に低い移行熱のために、薄いセクションの浴接にＱ：
ｒに有用である。短絡移行においては献体るグ属の高γ
的が電極の端に形成しかつ仄第に卸１長くなつ又加工物
の方へ移動し、これと接触し℃短路を生する。金属移行
はやはり動力と表面張力によって起こる。電極と加工物
間のζ６ｉ同ブリツジがピンチ力によって破断されると
、アークは中断され、ついでアークが更新されてサイク
ルが朽び開始する。通常このタイプの移行は二酸化炭素
、アルボ／、二酸化炭素混合物又はヘリウム基シールド
ガス中で起こる。

尚電流密度および正規アーク電圧で使用される場合には
、この方法による金属移行は非常に激しいものになり、
溶加材料がスパッタを引起こして外観や形態が不満足な
溶接を生じるようになる。

３つの方法の金属移行９印性ｋｖ約すると下記の通りで
ある。

方　法　　　　　　　　材料移行 １　スゲレイアーク　　　　　　　　超　小　調（長ア
ーク）　　　　　　　　短絡なし２　グロビュラ　　　
　　　　　大部−ランダムな（長アーク）　　　　　　
　　　短絡超こりうる３　　短　　絡　　　　　　　　
　　小　簡（短アーク）　　　　　　短　絡 アルゴンとヘリウムは非鉄金属のガス金属−アーク＃接
に最もひんばんに使用される。

これらは完全に不活性である。２つのガスは同等に使用
されるが、それらは他の特性において異なっている。こ
れらの差異はアーク、溶融継手連込ろ、溶接形状、アン
ダカット、その他の浴接変数を介して金属移行に反映さ
れる。

ヘリウムはアルゴンよりも品い熱伝導度を有する。特定
のアーク長さ及び電流に対して、アーク電圧はアルゴン
シールドの場合よりもヘリウムシールドの方が茜い。し
たがって、特定電流においてヘリウムシールドの場合に
はアルゴンシールドの場合よりも多い熱が発生される。

したがって、ヘリウムは、アルミニウム及び銅付彼のよ
うな、市熱伝４≠度の厚い金属の沼巌に使用するのに特
に好ましい。

反対に、アルゴンは、発熱風が少ないために、低熱伝導
反の金属のれグいセクションの溶接に使用するのに好ま
しい。

余盛及びＩＧ込みバク−／はアルゴンシールドとヘリウ
ムシールド又は両者の混合物とでは異なる。ヘリウムで
作られる溶接部はアルゴンで作られるイ６接部よりも広
い余盛を有する。アルゴンで作りれるｄ接部はＤｉｇ　
Ｍ？ｅよりも中央部におい−（−Ｈ込みが鉋い。ヘリウ
ムは浴込みを増大すると共にアルゴンの望ましい金属移
行特性を保持するためにアルコ゛ンにイ６≦加ざ才じ〔
きた。

ビード形状と混込みは金属移行特性によって太き（影響
される。スズレイアーク移行は、プラズマジェット効呆
のために、浴接部の中心線にｃｄって比較的Ｖ＜−深い
浴込みを生じ、端縁に沿って比較的に浅い浴込みを生じ
るｌｌａ向がある。

グロビュン及び短絡移行はより広くかつより浅い溶込み
を生じる１頃向がある。

一戚しこ、スズレイアーク移イＩはヘリウムよりもアル
ゴンで容易に得られる。

細小油性カスはある柿の非鉄金太１４の溶接に使用する
のにしばしばに要又は好適であるが、鉄糸釜Ａ４の溶接
では段も満足すべき操作特性を必ずしも与えない。純ア
ルゴンシールドでは炭素鋼及び大部分の低合金鋼におけ
る７ｄ融線または止端から戴属が退去するあるいは溶接
線又は止端へ金属か？Ｊｉｔ、出しない１１１４向があ
る。さらに、金属移何は変動性でありかつスパッタを生
じやすい。ヘリウム又はアルゴン、ヘリウム混合物の使
用はこのｒｅ　＋２Ｍを改良することができない。

同様に、より重度に合金された鉄系金属を純不活性ガス
シールドで溶接するときには、金属移行は変動性であり
かつスパッタを生じやすい。

アルゴンに酸素又は二酸化炭素のような反応性ガスな麻
加すると、アークが安定化されかつ有利な霊属移行が促
進さ２れかつスパッタが最少にされる。同時に、そのよ
うな添加はｉ’ＪＩ　Ｗ部の横断面の形状を変更しかつ
炭素鋼及び低合金鋼における浴接部の端縁に沿った浴漸
金へのぬれ及び流れを促進する。反応性カスは又アンダ
カットを低減又は解消する。この慣〜を面変化、すなわ
ち浴込みの中央フィンガの低減は多孔性を低減する。

短絡金机移行でシールドに使用されるガスは落下移行で
シールドに使用されるガスとはしばしば異なる。例えは
、アルゴン・二酸化炭素混合物は短絡移行で鋼をシール
ドするためにひんほんに使用されるが、落下移行ではめ
ったに使用されない。アルゴン又はアルゴン・ヘリウム
混合物は大部分の非沃金か４をシールドするために使用
される。反応性ガス又は不活性ガスと反応性ガスの混合
物は’１ｉｌｉの接合に使用される。

多原子又は［高電圧（ｈｉｇｈ　ｖｏｌ　ｔｏｇｅ）ｊ
ガスはｓＡ入力ｆ　Ｊ’Ｕ太しかつぬれを改良するため
に短絡浴接において落−ト移行餅接よりもひんばんにシ
ールドガス混合ｗ中に使用される。反応１生カスの割合
は后釜的に有害であるカス、蛍縞反応を制御するために
ｆ！ｉｌｌ限されなければならない。アルゴン・二酸化
炭素イ昆合吻はステンレス鋼の７−ルドに艮好であるが
、浴接金縞の炭素言−ｈｉ′な増加しかつ特にマルチパ
ス７ｄ接において１ｌｔｌ」食性を低減する。９０’７
＝ヘリウムと７．５％アルゴンと２．５％二順化炭素の
シールド混合物は低反応性であり、醪接部の耐食性を進
切にしかつ酸化を低減するために使用されてぎた。この
シールド混合物において、ヘリウムと二酸化炭素は物足
の電υＩＣに対して熱入力を増加する。二４タ化炭素は
またアーク安定性を改良する。その結果として、より艮
好なぬれおよび浴接形状が得られる。

シールドガス混合物の効果の別の例として、シールドと
して二酸化炭素を使用するグロビュラ移行法においては
、移行は電極直径よりも大ぎい（通常は２倍）の浴關を
生じることを％徴とするが、俗調移行は変動性でありか
つ非軸方間である。アルゴンがシールドガスに添加され
ると、アルゴン添加二酸化炭素カスは溶ン丙のサイズを
電憾ツイヤの直径よりも小さいサイズに変えかつ浴を同
は屯毬と共軸に移行される。′＃Ｍ、磁力とポ■み合っ
たルカに突出材料移行を生じる。

アルゴンのＬｒｋを追加すると、俗ン薗のサイズが減小
し佛けて、短絡のないスプレィアーク移行が起こるよう
になる。

Ｍｅｔａｌｗｏｒｋｉｎｇ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　、
　　１９７５年、１月−２月号叫載の５品文において、
本発明者であるＪｏｈｎ　Ｃｈｕｒｃｈは彼が１９７１
年に開発したプラズマ浴接法の背景について記載してい
る。このプラズマｆｌｌ　ＪＮ法では、アルゴンと二酸
化炭素と酸素の３ガス混合物が使用されかつヘリウム又
は水糸のような他のガスを添加する可能性が示唆されて
いるが、仮の論文の時点ではこのようなガスの添加は行
なわれていなかった。このプラズマ浴做法以前には、３
ガス混合物は鋼の溶接には一般に使用されていなかった
。

本発明者は独を時に配合された４ガス混合物を発見しか
つこれから予期しない改良結果がイ４すられた。この発
見により、浴依品賀およびＹ６接速度に関してｔＷ接技
術が大きく進歩すると共に俗接費が低減された。

Ｗｏ　ｌ　ｆ　ｆらの米国特許第３，１３９，５０６号
は軽アークｍｊ妥に向けられ、７０体積大のＣＯ，と、
１〜１５体積％の０２と、残部のＡｒとからなる組成を
有する保護ガス混合物を記１或している。そのＥｌ１４
細■の最後の文において、Ｗｏｌｆｆらはヘリウム又は
ヘリウムとアルゴンの混合物がアルゴンの代わりに保護
ガス混付物中に使用されうろことを示１々している。こ
の特許はヘリウムとアルゴンのンＭ、付利子子について
は全く記載していない。

Ｗｏ　ｌ　ｆ　ｆらはまた本発明省によって利用される
ものをはるかに越えたＣＯ□および０２の体積範囲を［
剤７Ｊ＼している。

本発明の目的は浴着速度を実質的に増大すると共にυ丁
望浴接品賀及び′外殼を改良することである。本発明は
この所望結果を新規の電気アークガス金属浴援装置によ
って遅１−るものであり、この溶接’Ａ　ｌｉ’ｆは、
大いに改良された安全性を有する独特の溶接プラズマ乞
発生ずる独特の浴接ガスと組み台っだ、実質的に筒い電
び０缶度、゛電圧、電極直性を含む。浴接継手の吻埋的
性賀ケ改良すると共に、この新規方法はまた従来のスプ
レィアーク法の２倍の程度の溶層速度を達成する。

本発明の方法はスゲレイアーク法（秒当り多数のγ！ｒ
＋均）とグロビュラ移行法（大サイズｒｌ詞）のｔ９ｒ
望１１斤性’ｔ　イ￥　Ｌ、短絡現象を生じない。換自
。

すると、本発明の方法はスズレイアーク法の安定した溶
７Ｉｉ（ｉ６１ｉｉでグロビュラ移行法と同様の拡大ｆ
ぴ（（：Ａ）を達成する。【ａ極材料のグロビュラ（大
形浴ｉｉ＞ｌｊ　）移行は従来低ｉ４流密Ｂ［浴接と１
周糸づけられていたため、尚浴着蓮度は予期されないも
のである。さらに、従来型のシールドガス混合物で実現
されるような４償にオフセットされるｈ　（ｌ？８放出
ど（゛よ九なり、−貝した回：１ｑ１３の浴？薗放出が
達成される。軸方向浴温放出は、イ＼元す」の方法の非
スパッタ幼果にを与するものと偏じられる。この新規方
法の最も氷製な１ｆＩＩは、プラズマの犬ざさ及び形感
ン女全化Ｉ゛ることの地安住の認識及びこの効果な促進
しかつより１・、ムい′１１θ１ｔ・萬・贋及びより太
ぎい「α情すイズの使用を口」能にするところの浴」、
）ゎガス混合物の創造である。

川、１１バと加工物間の規則的又は断枕的短絡を含む溶
接法は、゛電流の中断のために、必然的にｍノ＋’Ｘ速
度、したがって、電極から加工物への金属移行速度を低
絨する。溶接材料のγｔｊ　′Ａ’Ｊおよび浴接継手の
品質は、電極から移行する金属の量、加工物継手の予熱
状態、及び浴融移行金檎流を浴接継手中に収容する能力
に直接に関廠でげられる。１笑１すると、高電流密度及
び電圧は電極金な４移行をＪ１１７大することが知られ
ているが、他の粂注がそのような移行金属を加工物上に
保持して所望の浴接継手を形成する能力を決定し、そＬ
？従来の最も連い溶着法では電ｂＩＬ密度を１３０．０
００アンペア／平方インチの範囲に維持してきブこ。

木兄ｙｉ４　ノ俗按方法においては、スプレィアーク移
行におけるような、溶融７１極材料の遊離飛行・非短絡
ｗｉ、と、グロビュラ移行法とＭ１１常関連する浴揃サ
イズとが組み合わせられて電極溶接材料の実質的に増大
した移ＣＩＪｉ４：を与える。同時に、新規の浴接ガス
混合物およびその独特なかつ訓１ｉ１４１８れたプラズ
マ場が、そのように増大した金属流の量を浴接継手中に
保持し、基体の大いに旨められた予熱によって粘子品質
及び溶込みを改良する。

本発明に１６いて利用される独特な１谷接ガス混合吻は
、３〜１０体）＊％の二酸化炭素と、０．１〜１体積％
のｌ友素ど、１体積部のヘリウムに対して０．５〜３．
５　　体積部のアルゴンの比率のヘリウムとアルゴンの
混合物とから本質的になるものである。

本発明は以ｆのｓ＋７ＩｉｌｌなＩ況１ル」及び図面を
余ハ（えすることによってさらに明Ｉｉ話に」、’ｉ！
　ｎｉされるであろう。

典型的なカス金属−アーク溶接装置の１晴図が第１図に
示されている。リール１０は浴接ツイヤ１２をワイヤ送
給装置謀１４へ供＃ｉｊＬ、この送袷装置番１ツイヤを
司・帰任４１肯］６を１１！Ｉシてづ中しΔ垣め、嗜８
・ｇｉ’　１６は電極保持器又は的接ガン１８で終わっ
ている。′戚力洪給ぶ２０は浴接ワイヤへ電υ１ｃを供
給しかつ正規電圧及び′亀流割ｔａＵ器を宮む。シール
ドガスタンク２２はガスを流斂制呻装置２４へ供給し、
この装置ｉｉ　２４はガスを導管１６及び浴接ガン１８
へ送給する。

本つも明で連成可能なタイプの浴接継手が第２図に乃く
され、水平プレート友ｊ、垂直プレートお及び溶接材料
加を含む。下記の名称が第２図の浴接継手に適用される
。

八　埋−のと厚 Ｂ　垂直脚 Ｃ水平脚 Ｄ　溶接ルート Ｉシ　止端 Ｆ　浴接表面 Ｇ　継手のルート 本発明の浴接は同等の長さの１ＩｉｌＢ、　Ｃ及び平坦
ないし軽度に凸状の表面下を生成するように計ｌｌ！ｌ
Ｉされている。従来の電電光密度及び高浴庸速度法では
、典型ｌｊりには、大きさがかなり不等の脚が生成され
、長い寿の脚が水平向上にあり、短い刀の脚が垂直面上
にある。

さらに、ｔ６接表面の断面形状は変動し、上端はしばし
はプレート中へなめらかに融合せずかつ止端Ｅのまわり
に垂直プレートのアンダカットがしばしば生じる。

第３図は典型的なスズレイアーク（イ）、グロビュラ（
１３）及び短絡（Ｑ移行法の略図をボす。最初にスプレ
ィアーク囚を参照すると、電極３２は基体又は加工物３
４かも垂直方向に陥間されかつ一連の分離した不溶γ１
ｉ４７３６を含み、これらの不溶ｉｔに」はアークＩＡ
ｆ、となって溶嵌バドル３８へ流れる。グロビュラ移行
（Ｂ）においては、大晦ｉＭ　４０が電極４２の端に形
成し、浴部に作用するル４力が電極と溶滴間の♂≧面シ
艮力を超えると、溶ン凶は溶接バドル４４へ（す下する
。短絡移行（ｑにおいては、゛祇極４６のシい４ｉか浴
融して浴融４８を形成し、この？ａ　ｉｎ　’ｔま垂力
の作用で細艮（なり、浴接バドル５０と接触して短絡な
杉成し、ついでＴ谷詞と電極間のブリッジが破断してア
ークを再生し、浴（同形成サイクルが書間される。

スズレイアーク移何は比較的に高い一流初度、しかし、
通常は１３０，０００アンペア／平方インチをｒＷえな
い一流密度で起こるから、この方法は比較的に尚い溶着
速度、例えば、０．１２〜０．３０ボ／ド／分を有する
。グロビュラおよびＭｉ絡移行はそれよりも低い電流■
テ度及び遅い溶着速度で起こる。

第４図は６０で示された浴接ガンの一部分の略図であり
かつ本発明の金ＩＡ移行方法を示す。溶接ガンノズル６
２はチップ６４を同情に包囲し、このチップなノ瓜して
浴接ワイヤすなわち゛厄憾関が込ｉ：ｊされる。１Ｅ力
源からの′縮流はチップも４のｊ９ｒで′屯４・沢６０
ＶＣ，々ｉ・入され、［戎極Ｑ−Ｌデーツブの端とノズ
ルの端との１川の距離Ｐにわたって予熱される。

シールドカスｔ）８はノズル０２中を辿って流れて電極
および加工物７２中の浴融バドル７０な包囲する。

溶接アークは７３で示されている。

′電極電流は溶接ガスのエネルギーレベルを少なくとも
内層をイオン化する程度に上げて、ノズルと加工物間の
′電極のまわりにプラズマジェット７４を発生して溶接
パドル７０を包囲する。

イオン化ガス又はプラズマは物理および熱力学の既知の
法則に従わないから、「物質の第四状ｍ　（ｆｏｕｒｔ
ｈ　５ｔａｔｅ　ｏｆ　ｍａｔｔｅｒ）ｊと呼ばれてき
た。プラズマは加熱目的のために普通のガスよりもすぐ
れた２つの主要利点、１−なわち、より尚い温圧及び他
物体へのよりよい熱移行を有する。明らかに、浴接にお
いては溶加材料を急速に加熱することがきわめて望まし
く、これはある柚のプラズマによって太いに促進される
。本発明においては、？ｂＩＩ御されたまたは安定化し
たプラズマが基体の予熱を大いに促進して溶込みを改良
することが見出されている。

プラズマの発生において、ガス原子はイオンと自由電子
に解爵されて帯′屯カス粒子を非常に商い温風、例えば
、１２，０００〜４０，０００　Ｆ（６，６４９〜２２
．２０４°Ｃ）の温度ゴで加熱する。このような高温ガ
ス粒子がアークを償切って移行するとき、蛍帖プラズマ
粒子はそれらの熱を放出して電極をｍ融しかつ蘭体を予
熱し、その後冷却ガス粒子かや）融合して原カスの分子
イＪ’４六乞ノ１幻戎する。

ある独のプラズマはアーク浴接に使用される大部分のシ
ールドガスで発生されるものと考えられるが、各そのよ
うなガス又はガス混合物は明確な物理的及び電気的特性
な翁する独特なプラズマを有する。共通に、プラズマ例
えば第４図の７４の熱は電極で発生される熱と結合して
電極を浴融するために利用できる総合熱を与える。

しかしながら、従来、（峰接品質及び溶着速度を改良す
るための手段としてそのようなプラズマの形状及び大き
さを制御又は安定化することの、！ｔｆ安性についての
認識がなかったようである。

次に、本発明のプラズマに関してさらに説明する。

本編イ」の発見の一部として、浴接アークとプラズマ間
の電位を制御、￥１し、これにより、溶加材料のスパッ
タを生じることなくかつ刀ｌ工物のアンダカソトを生じ
ること７ｎ　＜　ｔ６融′電極ソｉｌｉ子又は浴崗の制
御１４１された同軸移行を達成すると共に、浴接継手へ
の′ｔｄ極イ谷加材料の増加した鍼の、移イテを口」Ｉ
ＪヒにすΦことが必要である。

′亀？ｉＣは浴埃アークと電惚を包囲するプラズマの両
方に存在する。これらの゛喝υ１しは結合して電極を溶
融しかつ加工物を予熱するために利用できる４ふ付熱を
冗生ずる。グラズマ電位はアーク電圧とプラズマ′１Ｌ
圧間の差である。アルゴン又はアルゴンリッチシールド
ガスで典型的ナスズレイアーク法に）・５いて発生され
るプラズマの場合のように、電位差が比軟１Ｊに大ぎい
場合には、プラズマ力は「冑′１１↓０１ム街度におい
て金ＰＡ浴Ａｔ物を吹き出す傾（ＥｊＪを慣し、したか
つて、良好な浴接継手を維持するためにはＩＷ流を低減
して＋（４〕ｉイ速度を低減することが必要である。

本発明の市原方法においては、独特ムダラズマジェット
又はシュラウドが発生され、プラズマ１位（アーク電圧
とプラズマ電圧間の怪）は従来のスプレィアーク法の場
合よりも低（、これによりより市い電流密度か許容され
、溶Ｎ金属を吹き出す又はスパッタ″１−ることなく非
富に〕Ｈ加した電極材料を浴接継手へ移行することかで
ざる。

従来、ＧＭＡ溶接においては、使用されうる電流層に対
する１ｌｊｌＪ限のために殉インチよりも大きい直径？
督する電極を使用し、しかも所望の苗接継手形悪を加持
すること９よ一般に実施できなかった。そのような電流
は従来１００〜４００アンペア範囲又は１３０，０００
アンペア／平方インチ軛ν１」を超過しない′電流密度
に制限されてきた。

不発ゆＪ　ＶＣ、Ｉ’６いては、独特な溶接ガスが１１
００アンペアまでの範囲内の電流、４５０，０００アン
ペア／平方インチまでの範囲内の電流密度およびは径が
５Ａ２インチまでの電極の使用を可能にする。同時にガ
ス混名゛ｌ吻は、より高い′屯υｉｌ、”ｌｆｊ度を運
ぶためにより小さい直径のワイヤの使用を可（化にし、
ＶＩｊえば、０．０３０インチのワイヤが通常の１２０
．００ｏアンペア／平方インチよりも尚い３６０、００
０アンペア／′ト方イノチの′ＩＩｌ！、流密反を運ぶ
ことができ′る。浴接ガスのびし東は３５〜７０立方フ
イ一ト／時の一記囲内にある。

不発明の独特なプラズマを発生ずるために、その新規な
溶接カスは下記の組成範囲内のアルコン、ヘリウム、改
素および二酸化炭素の混名゛゛ｌ勿である。

アルゴン　　　４０％〜７０％ ヘリウム　　　２５％〜６０％ 二酸化炭素　　３％〜１０％ 酸　　素　　　　　０．１　％〜１％ 以下に説明されるように、特定ガス混合物ならびにＦｉ
ｇ流」ｄよびｈＬ圧レベルは浴接される金属又は金屑−
８−金及びｌプｒ望７１接吻の大ささと共に友史される
。

ＡｉＪ述したように、従来最も連い浴７１．ｉ速度はス
ズレイアーク移行法で迷）戎されてさた。

Ｉツ［屋の溶込みに応じて、この方法は゛通常アルゴン
と二酸化炭素又はアルゴンと酸累かもなるシールドガス
な必要としてさた。このようなシールドガスで達成され
る浴接継手と本発明の浴浴混会物で達成される重接＋Ｑ
、’ｈ手との比奴が第５〜１３図にボされている。合理
的な比較を達成するために、暴挙的に同一の溶按宋印か
設定され、−次汲数（工佼用されるシールドガス又はガ
ス混合物でＣヤ）つた０比戦試ｈ〈では、Ｔ継手を形成
するために垂直方向及び水平方向に間作づけりれた。　
２０１Ｊｌ　（０，８インチ）ゲージの、低炭素、軟鋼
板８２、潟が使用された。浴接電極はＯ，０５２インチ
直径のＥ７０Ｓ６およびＥ７０Ｓ’１４ワイヤであった
。使用電極は銅で被覆された又は被覆されないものであ
り、浴接結果には差異を生じなかった。６ｊ接品負の果
−の腺準は好ｉ接伯手＋７’）／レ−）Ｇから浴接ルー
トＤまでの溶込み〆さである。、浴込み深さの比較は第
５〜７図にノｒ、きれている。

最初に第５図を診照すると、従来最も有効なシールドガ
ス混曾匈とみなされてきた８５％アルゴンと１５％二改
化炭素のガス混＠物を使用したスゲレイアークＩＧ接謎
手が７ドされている。

Ｘでボされた溶込みは溶接継手σ）ル−トＧから溶接ル
ートＤまで垂直グレート中へ２．５０（ｏ、ｉｏインチ
）である。

第５図に示された浴接継手に対するＶδ接ノ（ラメータ
および結果は下記の通りである。

シールドガス　　　８５％アルゴン　１５％二酸化炭素
ワイヤ送給速度　　５３５インチ／分 浴融速度　　　　　１９ボンド／時 電　　流　　　　　４１０アンペア 電　　圧　　　　　　３３ボルト 溶接速度　　　　　　１９．フインチ／分＃ｌ※限はφ
※※び低※金鋼※対※※ホ発明の二酸化炭素シールドガ
スの使用は俗込みを改良するすることが知られている。

したがって、第６図は用０％二酸化炭素シールドガスな
使用した溶接継手を示す。この場合には浴込；’−ｙ　
ハ３．４　ｍ　（０，１３インチ）に増大している。

第６図に示された溶接継手に対する溶接パラメータおよ
び結果は下記の通りである。

シールドガス　　　　１００％二酸化炭素ワイヤ送給速
度　　　４８４インチ／分溶融速度　　　　　　　１８
ボンド／時電　　＊　　　　　　　３５０アンペア奄　
　圧　　　　　　　　３３ボルト 浴接速度　　　　　　１９．フインチ／分第７図の中お
よび低合金鋼に対して本発明の最も好適な溶接ガス混合
物を使用した浴接継手を示す。この場合には溶込み２は
５．４　ｍ　（０，２１インチ）である。第７図の浴接
継手に対する溶接パラメータおよび結果は下記の通りで
ある。

シールドガス　　　　６５．０％アルゴン；２６．５％
ヘリウム； ８．０％二酸化炭素； ０．５％酸素 ワイヤ送拾速度　　６３０インチ／分 溶　融　速　度　　　２２ボンド／時 電　　　　流　　　　　４００アンペア電　　　　圧　
　　　　　３７．５ボルト溶接　速度　　　　　３１．
５インチ／分上記個々の混合ガスのおのおのを最も好適
な値のプラス又はマイナス５％の範囲内で変えても本質
的に同一の改良結果が得られることが見出された。

従来のスズレイアーク法による、第５．６図の溶接法の
結果と、第７図の本発明の浴接法の結果とを比較すると
わがるように、不発り」の方法の浴込みは第５図のもの
よりも２１６％良好であり、第６図のものよりも１５９
％良好である。

第５．６図の方法の溶接速度したがって溶層速度は両方
とも１９．フインチ／分であり、これに対し本発明の浴
接速度は３１．５インチ／分であった。

挨１′すると、本発明のｄ着速度は同等の電流及び電圧
を使用するスズレイアーク法のものよりも１６０％速い
。

かくして、本祐明の浴少法は従来最もよく知られたスズ
レイアーク法の場合よりも良好な浴込み及び溶層速度を
達成１−る。

溶接継すの品賀を測・ポするための別の標準は溶加材料
の佼さくロックウェルＢ）と基体又は加工物の１１更さ
と比ＩＩＸすることである。理想（」′ｊには、溶加材
料の硬さと浴接継手のｆわりの基体又は加工ｑ勿の硬さ
とが同一であるならば浴接継手は最良である。しかしな
がら、従来溶加材料が加工物よりも通常硬いことが容認
されてきた。

しかしながら、第５．６図のスズレイアークｒｄ接と第
７図の本発明の浴接法とによる溶加材料及び加工物の硬
度の６１す足においＣ見られるように、本発明の溶接法
の溶加材料の硬さは加工物の硬さと本質的に同一である
。これらの結果は第８〜１０図にかされている。

第８〜川図において図囲上にボされた数値は、浴接；ｊ
、ｌ’ｌｉ＋のまわりの加工物上の４■々の点及び溶加
材料において取られたロックウェル硬さ数値（２２５ボ
ンドウエイトな使用した）である。

弔８図は８５％５％アルボ；１５％二酸化炭素からなる
シールドカスな使用した第５図の浴接継手（Ｃ対応する
。この場合には＃絨継手のまわりの加工物の硬さは６６
から７２まで変わり、溶加材料の硬さはほぼ９６である
。したがって、溶加材料は加工物よりも１４６％〜１３
４％硬い。

第９図は１００％の二酸化炭素かうなるシールドガスを
使用した弔６図の溶接継手に対応する。

この場合には、継手のまわりの加工物の硬さは６５から
ほぼ６７まで変わり、溶加材料の硬さはほぼμｓである
。したかつ”Ｃ１溶加材料は加工物よりも１３５〜１３
１％硬い。

第１０図は本発明の浴接ガスン使用した第７図の溶接継
手に対応する。この場合には、浴接継手のまわりの加工
物の硬さは８６から８７まで変わり、溶加材料の硬さは
ほぼ８６である。したがって、溶加材料の硬さは加工物
の硬さと本質的に同一である。

溶接継手に対するさらに別の試以として、加工物及び浴
〃ｎ材料の引張強さはできる限り同等であることが最も
望ましい。

そのような比較引張り強さが第１１〜１３図に示されて
いる。第１１〜１３図に示した数値は’ｔ／ｍｄで測定
した代表的引張強さである。

第１１図は８５％アルゴンと１５％二酸化炭素からなる
シールドガスを使用した第５図の溶接継手に対応する。

この場合には、加工物の引張強さはほぼ４３から４７ま
で変わり、溶加材料の引張強さはほぼ７５である。した
かつて、溶加材料の引張強さは加工物の引張強さよりも
ほぼ１７２％大きい。

第１２図は１００％二ば化炭素シールドガスな使用した
第６図の溶接継手に対応する。

この場合には、加工物の引張強さはほぼ４３であり、溶
加材料の引張強さは６４である。

したがって、溶加材料の引張強さは加工物の引張強さよ
りもほぼ１４９％太きい。

第１３図は本発明の浴接カスを使用した第７図の溶接イ
建手に対応する。この場付には、加工物の引張強さと＃
加材料の引張強さとはほぼ々ｔしく６１である。

別の標準工菓試峡はシャルピー衝撃試験として知られて
いるものである。この試験は特定温良において７Ｊｒ定
衝撃に耐える浴接部の能力を定貢する。比較目的のため
に、Ｈｏｂａｒｔ　ＢｒｏｔｈｅｒｓＣｏｍｐａｎｙか
ら１９７９年に出版されたＰｏｃｋｅｔ　Ｗｅｌｄｉｎ
ｇ　Ｇｕｉｄｅを参照する。その７４ページを参照する
と、ＡＷＳ　Ｅ７０Ｓ−６電極材料に対する、ＣＯ２シ
ールドガメを使用したシャルピー試験結果は０．０４５
インチワイヤに対して一２０？で２２ｆｔ・１ｂの衝ｓ
１直を示している。

別間の試験機栴で行われた比較試験では、前記Ｅ７０　
Ｓ　−６’ｉ４１：ｍ材料と本発明の前記中低合金鋼用
浴接カス混合物が使用され、−２０’Ｆで５　（ｉ＃の
試料に対して下記の範囲の結果が得られた。

試料　　　　衝撃値Ｆｔ　−Ｌｂ ｉ　　　　　　　１２０．０ ２　　　　　　　８５．０ ３　　　　　　１０４．０ ４　　　　　　　７５．０ ５　　　　　　　８３．０ 手順に従って、高（１２０，０）および低（７５，０）
結果を捨てて平均値をとるとほぼ９０ｆｔ・１ｂの衝撃
値が得られ、これは１（■記出版物に示されたものの３
〜４倍である。

この意外にすぐれた衝撃試験結果の原因を決定するため
に、同−試験機侮がサルファプリントの顕微鏡写真を含
む４事々の退加挾査を行なった結果、溶接部は硫黄を実
質的に含まないことが示された。かくして、大幅に改良
された衝撃試！次給来は本発明の方法およびガス混合物
によって得られる溶接部の清浄さ又は硫黄を含まない状
態に起因するものであることが決定された。

本発明の方法では、溶接パドルが商温度に加熱されかつ
大形電極ｆａｒ闇によって異常に高い速′度で衝撃され
て溶接継手を清浄するのに役立つ。

本発明によって達成される溶接の溶加材料及び溶接継手
の硬さ、引張強さの合致、改良されたＵ込みおよび大幅
に改良された衝撃強さは、木兄１月の方法で１シナもれ
る、基体の予熱を含む、実質的に商い熱によって引起こ
される溶加材料ノロよび基体材料の非常に改良された混
合または合＜１？’化に起因することが理論化される。

そのようなｉ？ｌ！Ｆ果はまた大量の大形浴ｆ両による
（存接継手の急、ｌ＄向本及び溶接部の硫黄を含有しな
いことに起因するものと信じられる。

か（して、不発り」の溶接方式は、衝撃強さ、浴込み、
浴着速度に関して実質的によりよいと共に４ＩＱさ及び
引張強さに関して溶加材料と加工物とが合致するところ
の溶接継手を与えるものでゐろＬ ’ｈｊ接帖朱が不発明によ−って太いに改良されるとこ
ろの、調の別の７％なカテゴリは低合金、焼入れ、現戻
し型のもの−Ｃある。このカテゴリに対する不発明の最
も好適な浴俵〕Ｊス混会′１必は下記の通りである。

アルゴン　　　４４．００％ ヘリウム　　　５２．００％ 二１λ化炭素　　　３，８２％ 酸水　　０．１８％ 上記浴接ガス混合物を使用して低台金炭入れ、υ６民し
う・１．−の一対の５Ｔインチ厚さのセクショ／な突付
せ７台接し、浴接継手の上部分（Ａ　１ｌｌｌｌ　）及
び下部分（Ｂ側）のＫのおのから取られた５個の１０π
１セクシヨンについて一ω″Ｆでシャルヒー衝りド試験
が行われ、下記の結果が得られた。

Ａ　ｉ１１リ　　　　　　　　　　　Ｂ側１　　　６８
ｆｔ、ｌｂ　　　　　　　　１　　１０３ｆｔ、１Ｉ）
２　　８１　　　＃　　　　　　　　　２　　１０１　
　　＃３　　１０２　　　　　’　　　　　　　　　　
３　　　９７．５　　〃４　　９３ｆｔ、１ｂ　　　　
　　４　６２ｆｔ、１ｂ５　１０３　　　＃　　　　　
　　　５　　６３．５’やはり高、低結果を除去すると
、平均働撃値はＡ副で９２　ｆｔ　、　ｌｂであり、Ｂ
側で８６　ｆｔ、１ｂであった。これらの結果は前記材
料の溶接の１Ｄｊｉ撃強さに対してこれまでに設定され
た最高標準よりもほぼ２倍良好である。

ステンレス鋼に対する本発明の最も好適な溶接カス混合
物は下記の通りである。

アルゴン　　４１．６６％ ヘリウム　　５５．００％ 二酸化炭素　　　３．２０％ 酸素　　０．１４％ 本発明以前には、ＧＭ　Ａ　ｆ（４接中形成されるプラ
ズマの特性、レリえは、形状、大きさおよび密度にはほ
とんど注意が払われなかった。

本発明によって達成される改良溶接を促進したものは不
発明のプラズマの独自性である。

従来、ガスは浴接継手を汚染から保映しくＬｅａｎｅｗ
ｉ　ｃｈらの米国特許第３，４９６，３２３号参照）、
溶込みを変更しくＷｏ　ｌ　ｆ　ｆらの米国％許第３，
１３９，５０６号参照）、アークを安疋化するＬｅｓｎ
ｅｗｉｃｈの米国特許第２，９１６，６０１号参照）目
的で選択され、これらはすべて車装な溶接要件である。

しかしながら、発生されるシールドガスプラズマはこれ
らの女性に偶然伴うものであった。従来知られたかつ好
適なガス混合物を使用して以下に説明されるように、得
られるプラズマは形状に関し−〔不規則又は無制御であ
りかつ時には溶液中消失する。

本発明者は醍接品質及び溶層速度を改良するためにはプ
ラズマを制御し安定化することが重要であることを発見
した。かくして、本発明の主目的は、電憾及び溶接パド
ル又は浴接継手を包囲するプラズマの形状、大きさ及び
密度を制御１１することである。プラズマの形状及び大
きさを制御し、さらに、プラズマを電極及び溶接区域に
局限することにより、プラズマ熱が集中されて、′颯極
材料を急速に浴融しかつ溶接区域を予熱し、これにより
浴込み、浴着速度及び溶接品質を茜める。

その独自性を実施するために、一連の高速（毎秒４，０
００こま）映画フィルムが作られ、本発す」のプラズマ
を他の２つのシールドガスのプラズマと比較した。特定
的には、他の２つのシールドカスは、（１）８５％アル
ゴンと１５％二酸化炭素の混合物及び（２）　１００％
二酸化炭素であった。これらのシールドガスを使用した
ｃｄ着速度および耐候品質は第５〜１３図に関連して比
較かつ説ｉ力さ　れプこ。

そのような同速フィルムのこまを特許図面に再生するこ
とは困馴であるため、近似的こま又は画１駅の図が第１
４〜２２図に表わされている。

第１４〜２２図のおのおのは１／４０００秒でとられた
写真を衣わしている。

アーク浴接工程中アルゴンを副加することによって発生
されるプラズマの場合には、そして高速映画のイ！７ｆ
死で明瞭に示されたように、シールドカスプラズマの形
状、寸法及び最も重接なものである方向＆″Ｌ浴接サイ
すル中ある程度まで連続的に変化する。換言すると、第
４図に７４で示されたプラズマは本発明のプラズマの瞬
間的表示であるが、他の瞬間にはプラズマの特性が愛化
する。しかしながら、第１４〜２２図を比較するとわか
るように、各種のシールドガスのプラズマは全体として
異なる物理的及び電気的特性を有し、その結果として浴
接特性が非常に異なる。

第１４〜２２図に示された高速フィルム研究においては
、電極ザイズは０．０３２インチであり、電圧は：う３
〜３８ボルトの範囲内にあり、電流は３５０〜４１０ア
ンペアの範囲内にあった。これらの電極サイズ、電圧お
よび電流は比較シールドガスすなわちアルゴン・二酸化
炭素および二酸化炭素のみで央際に使用ｉ」能な最大値
であった。

価］々のこまが第１４〜１６図に示されているところ０
・第一の高速映画において、シールドガスは８５％アル
ゴンと１５％二酸化炭素からなるものであった。この場
合には、プラズマ９ｏはチップ９４上方の電極９２を密
接に包囲しないで、チップにおいて開始するように見え
かつチップから落下する微細溶滴を吸込む。注目される
ように、微細溶１丙のおのおのは成極直径よりも実質的
に小さい　プラズマ９０は基体プ’Ｖ　−ト９６．９８
に突ぎ当り、第１４〜１６図に見られるように、溶接パ
ドル１００のまわりのほぼ０．２〜０．４インチの底幅
Ｗから無制御ｉｉ：ｌＩのまたはランダムなパターンを
なして上昇しかつ約０．４インチの一般的高さｈまで延
在−する。電流密度が特定値以下、一般に１３０ＤｏＯ
アンペア／平方インチ以下に維持されない限り、変動（
」′ｊ又は無料＜ａ１＋の性質のプラズマが延在して浴
」夛パドル１００から溶融金属を抗い出ず。′電極子、
−りとプラズマ間の電位差は明らかに両者がそれらの１
込エネルギーを効果的に結合して′屯１娼浴融及び基体
予熱効果な最大することを可能にしない１、フィルムは
また′電極の端からの溶滴１０２の犬ぎさが規則的パタ
ーンをなして電極を離れないところの微細スゲレイを生
じることを示している。むしろ、溶滴は電極チップの一
方の側から、ついで他方の側からランダムに分離する。

無ｉｆｆ制御のグラズム９０の性質及び電極からの溶滴
の不規則な分離のために、浴１独金属が浴接バドルから
抗い出される傾向を低減するために電流旨度馨制限する
ことが必要である。

＃−Ｍ速度比＋１ｆｆｌ　ＩＵ的のため、第一のフィル
ム（８５％アルゴン・１５％二酸化炭素）のパラメータ
は下記の辿りである。

ワイヤ速度　　　５４０インチ／分 浴　融速度　　　　　１７ボンド／時 俗接速度　　　　　１９インチ／分 １固々のこまが第１７〜１９図にボされているところの
、第二の高速映画フィルムにおいては、シールドガスは
用ロ％二酸化灰素からなる。この場合にも、プラズマ１
０４はチップ１０８上方の成極１０６をあまり包囲しな
いで、チップと溶接パドル１１０間を一般に延在しかつ
浴接パドル１１０のまわりのほぼ０．０８〜０．１２イ
ンチの非常に狭い幅及び約０，１インチのＡｊさを有す
る。この溶接工程中、プラズマは族１υＪ的に消失する
ように見えることが観察された。プラズマ全体がきわめ
て小さいことも注目されるべきである。フィルム上にｂ
ｌかれたオシログラフトレースは、１ｕ極俗？向１１２
が加工物１１４．１１６とｆ６臆しかつ溶接パドルに入
るときに起こる短絡に起因する変動性アーク４勧を確認
する。

第二のフィルム（ＩＬＩ１１％二咳化炭素）の７ｄ　篇
速度パラメータは下記の通りである。

ワイヤ速度　　　５００インチ／分 浴　融速夏　　　　１６ボンド／時 溶　速度反　　　　１９インチ／分 個々のこまが第四〜２２図に示されているところの、第
三の高速映画フィルムにおいては、１（４接カスは不発
明に１糸る６５〜７０　％アルゴン、５〜；３５％ヘリ
ウム、５〜１０％二酸化炭木酸化炭ｌ〜１酸紮の７１も
名物からなる。この場付には、プラズマ１２０は−Ｉ役
℃円錐Ｊじ状を有しかつ電イ柩１２４のチップ１２２の
上方がら溶ＪｇＥバドル１２６を包囲する。１玩部才で
シ止在しがつほぼ０．４インチの実質日ソに一定の）氏
幅及び０．３〜０．５インチの高さを維持する。前述し
たように、プラズマ１２００太きさ及び形状は溶接工程
中変動するが。プラズマは−ｊににその円錐形状を保持
しかつ電極及び溶接パドルに対する脣接包囲関降を維持
１−る。

「ｊｌ」記木兄ψ］の低灰索鋼用のシールドガス混合物
ヶ杖用した第三のフィル！・の浴着速度パラメータは下
記の、＋１’！Ｉりである。

ワイヤ速度　　　　６５０インチ／分 浴　融速度　　　　　２３ボンド／時 溶　速度度　　　　　３６インチ／分 第２０〜２２図に示された、不発明の方法の第三のフィ
ルムに見られるように、浴ｒＭ１２８の形成と関連して
プラズマ中で起こるパルス形作用があり、浴１’１Ｎ１
２８は電極から分離から分離する前には電極１１径より
もわずかにないし実質的に太さい。そのような大形溶滴
は毎秒８００個の割合で形成されたことも記録されてい
る。比較目的のために、典屋的な短絡又は短アーム法で
は電極＃揃は母秒叩個の割合で温液パドルへ移行するこ
とも注目されるべきである。本発明の方法の１６　滴は
スパッタする又は流れ出る１頃回なしに溶接パドルに入
ることもまた観察されている。

習つ妥に包囲するプラズマ１２０の持続性及び基体１３
０．１３２の実質的な予熱が溶接パドル中に溶ｉ同の保
持及びスパッタの回避に大きく寄与するものと信じしれ
る。

本発明の浴崗１２８は少なくとも電極Ｌ１径（０，０５
２インチ）の大きさ、実際には０．０５６〜０．１２６
インチの範囲内の大きさのものであったことも注目され
るべきである。第１４〜１６図に７１＜されたスプレィ
アーク移行方法の倣細溶ｊ１￥１０２は小さずぎて実際
の測定ができなか一つだ。−力、第１７〜］９図のＭ滴
１１２は通常短絡によって移行されたから、それらの大
ぎさを正確に決定することは実行不可能であったが、多
分電極の［は径に近いものであろう。

本発明の方法において、太形溶〆曲が毎秒４００〜１２
００個の筒車で形成されて温液パドル中へ移行すること
と関連するパルス形作用が、第５〜１３図に関連して説
明された改良溶接品質に寄与するものと信じられる。

前述したように、従来の尚溶層速度のＧＭＡｍ接法で使
用ＵＪ’能な最大値に等しい又は近〜・電儲ザイズ及び
′屯＆ｉｔ、　”ｔ’Ｂ　Ｉ先を利用することにより、
本発明は″汲置的に改良されたｍ尉速度及び品質を達成
した。例えば、シールドガスな除いては、頬似の操作パ
ラメータな使用した、第５〜１３図に関連して前述した
ように、本発明は、大いに改良されたｆｆｌ接継手品質
と共に、従来技術靜接法よりも１６０％速い７ｄ滝迎度
を性成する。

従来知られたシールドガス又はガス混合物で実際に有用
なものよりも実質的に大きい電極サイズ及び＋ｋ　ＵＩ
Ｌ＋　’ｍ度を使用することにより、不発明は大いに改
良された溶接継手品質及び溶層速度を達成した。別の例
として、本発明者は０．０５２インチ直径のｔＭ、極な
使用して軟鋼プレートを浴」妥し、そのパラメータ及び
結果は下記の通りであった。

シールドガス　　　　６５，０％アルゴン；２６．５％
ヘリウム； ８．０％二酸化炭素； ０．５％酸素 ワイヤ送給速度　　　　１３００インチ／分溶　融速度
　　　　４６．８ボンド／時戒　流　密　度　　　　　
４５０アンペア／平方インチ電　　　　　圧　　　　３
８〜４２　　ボルト上記Ａ６よび他のずべての好適浴接
ガス混合物において、アルゴンはヘリウムの１体積部当
り０．５〜３．５　体積部の光二で存在する。

本発明の方法で達成される別の独特の結果は捧インチ厚
さまでの銅板のｌＯＯ％洒接部な達成する能力である。

例えば、一対の藍合した捧イ／チ鋼板が当接端縁の前処
理を行なうことなく当接・整合姿勢に匣かれる。前述し
た、本発明の軟銅浴接ガス混合物を使用して、第一の溶
接継手又はビードが鋼板の片側で当接端縁の長さに沿っ
て作られ、ついで、第二のビードが銅板の反対側で当接
端縁の長さに沿って作られる。溶接継手の横断面は第一
および第二のビードが融合して１００％浴接部を形成し
たことを示す。本発明者の知る限りでは、竹インチ銅板
中のそのような１００％溶接部はどのガス金属−アーク
法でも達成されたことがない。

特許請求の範囲で規定された本発明の範囲内で他の改良
結果が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はガス金属−アーク溶接方式の略図である。 第２図は本発明で達成される理論的浴接継手の図である
。 第３図はガス金属−アーク移行法の３つの基本的タイプ
を示す略図である。 第４図は本発明によって実施されるガス溶接方式の１晴
図である。 第５〜１３図は不発す」の浴接ガスと比較した異なるシ
ールドガスで形成きれる（Ｓ接継中の図である。 第１４〜１６凶は８５％アルゴンと１５％二酸化炭素か
らなるシールドガスをして発生されたプラズマなボす高
速写真フィルムからのこまの表示である。 第１７〜１９図は１００％二酸化炭素からなるシールド
ガスを使用して発生されたプラズマを示す高速写真フィ
ルムからのこまの表示である。 第２０〜２２図は本発明の独特な浴接ガス混合物を使用
して発生されたプラズマを示す高速写真フィルムからの
こまの表示である。 １０　　・・・　リール １２　　・・・　溶接ワイヤ １４　　・・・　ワイヤ送給装置 １６　　・・・　導管 １８　　・・・　浴接ガン ２０　　・・・　′電力供給源 ２２　　・・・　シールドガスタンク Ｕ　・・・　流ｆｉｔ制御装置 ２６、路・・・グレート ３０　　・・・　溶接材料 ３２　　・・・　電極 ３４　　・・・　加工物 ３６　　・・・　溶滴 あ　・・・　溶接バドル ４０　　・・・　大形溶滴 ４２　　　・・・　　成極 １１４　　・・・　溶接パドル ４６　　・・・　電極チップ ４８　−・・　ｌ谷γ丙 ５０　　・・・　浴接バドル ω　・・・　溶接ガン ６２　　・・・　ノズル ６４　　・・・　チップ ６６　　・・・　−極 開　・・・　シールドガス ７０　　・・・　浴融バドル ７２　　・・・　加工物 ７３　　・・・　溶接アーク ｉ４　　・・・　プラズマジェット ８２．８４・・・鋼板 ９０　　・・・　プラズマ ９２　　・・・　電極 ９４　　・・・　チップ ２９．９８川）゛レート １００　　・・・　溶接パドル １０２　　・・・　溶滴 １０４　　・・・　プラズマ １０６　　・・・　電極 １０８　　・・・　チップ １１０　　・・・　溶接パドル １１２　　・・・　電極溶滴 １１４．１１６・・・加工物 １２０　　・・・　プラズマ １２２　　・・・　チップ １２４　　・・・　電極 １２６　　・・・　醪接パドル １２８　　・・・　溶滴

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　溶極受入れチップと、前記チップと同軸でありかつ
   環状ガス通路を形成するために前記チップから半径方向
   に離間したノズルとを有する溶接ガンを使用し、溶接さ
   れるべき金属継手に向って浴接電極を送給すること、前
   記亀イ爪のＯｉｌと金属継手との間に電気アークを発生
   するために前記電極に電流を通し、前記電流が前記電極
   の端部分を浴融して沼ｌ？ｉ！Ｉｌ厄極材料を浴接継手
   へ移行させてこれを溶加するようにすること、前記′電
   極と前記溶接継手間にアークプラズマを発生するために
   ノズルを通してカスを流すことを含む型の電気ガスｎｊ
   接方法であって、 （ａ）　　　０．０３０　〜０．１５６インチ（０，７
   ６２〜３．９６２４１Ｊｌ）の範囲内の直径を有する溶
   極； （ｂ）　　ｆｆ１ｉＪ記浴極を辿る１００〜１１００ア
   ンペアの範囲内の電極電流； （ｃ）　　＜１）　　４０％〜７０％のアルゴン（２）
   　　２５％〜６０％のヘリウム （３）３％〜１０％の二酸化炭素 （４）　　０．１０％〜１％の酸素 から本質的になる浴接ガス混合物； を官む改良を加えたことを％徴とする前記電気ガス溶接
   方法。 ２　溶極受入れチップと、前記チップと同軸でありかつ
   環状ガス通路を形成するために前記チップから半径方向
   に離間したノズルとを有する溶接ガンを使用し、溶接さ
   れるべき金属継手に向って浴接電極を送結すること、前
   記電極の端と金属継手との間に電気アークを発生するた
   めに前記電位に電流な通し、前記電流が前記電極の端部
   分を浴融して溶融電極材料を浴接継手へ移行させてこれ
   な溶加するようにすること、前記電極および前記溶接継
   手へプラズマを供給するためにノズルを通して溶接ガス
   を流すことを含む型の電気ガス溶接方法であって、 （ａ）　　（ｉ）　４０〜７０％ノア　＃　コニｙ（２
   ）　２５〜６０％のヘリウム （３）３％〜１０％の二酸化炭素 （４）　０．１０％〜１％の酸素 から本質的になる溶接ガス混合物； （ｂ）　　電極のチップに毎秒４００〜１２００個割合
   で溶滴を形成するだめの大きさの電流：を含む改良を加
   えたことを特徴とする前記電気ガス溶接方法。 ３　前記溶？１相が前記゛電極の直径と少な（とも同じ
   大きさの直径寸法を有する特許ＢＹＥ求の範囲第２項記
   載の電気ガス浴接方法。 ４　溶極受入れチップと、前記チップと同軸でアリかつ
   環状ガス通路を形成するために前記チン・プから半径方
   向にＮＩＩ間したノズルとを有する１？Ｉ接ガンを使用
   し、溶接されるべき金属継手に回って浴接電極を送給す
   ること、前記′電極の端と金属継手との間に電気アーク
   を発生するために電極に電流を通し、前記電流が前記′
   電極の端部分を溶融して溶融電極材料をｍ接継手へ移行
   させてこれを溶加するようにすること、前記電極と前記
   溶接継手間にアークプラズマを発生するためにノズルを
   通してガスを苑ずことを含む型の、軟鋼および低合金ゾ
   情の゛電気アーク溶接方法であって、（ａ）　　（１）
   　　６５．０％のアルゴン（２）　　　２６．５％のヘ
   リウム （３）　　８．０％の二酸化炭素 （４）０．５％の酸素 から本質的になる溶接ガス混合物； （ｂ）　　電極のチップに一秒４００〜１２００　個の
   割合で浴部を形成するための大きさの酸比； を含む改良を加えたことをｌ特徴とする前記電気アーク
   浴接方法。 ５　前記浴？闇がｉｆＪ記電極電極径と少な（とも同じ
   大きさの直径寸法を有するｌ特許請求の範囲第４項記載
   の′１比気アーク浴接方法。 ６　浴佐父入れチップと、前記チップと同軸でありかつ
   環状ガス通路を形成するために前記チップから半径方向
   に離間したノズルを有する溶接ガンを使用し、浴接され
   るべき金属継手へ向って浴接電極を送結すること、前記
   電極の端と金属継手との間に低熱アークを発生ずるため
   にＭ’ｉＪ記′屯物に電流を通し、前記電流が前記ｄ・
   高のＪ＋ｉａ部分を浴融して溶融電極材を浴接継手へ移
   行させてこれを溶加するようにすること、Ｍ記ｒＸＬ偽
   と前記ｔ６　ｍ継手間にアークプラズマをうＧ生ずるた
   めにノズルを通してガスを流すことを含む型の、低合金
   、貌入れ況戻し剛Ｉの電気アーク浴」並方法であって、
   （ａ）　　（１）　　４４．ｏ　ｏ％のアルゴン（２）
   　　５２．００％のヘリウム （３）　　３．８２％の二酸化炭素 （４）　　０．１８％の酸素 から不買Ｌｌ’Ｊになる浴接カス混合物；（ｂ）　　’
   Ｉｎ：４班のチップに毎秒４００〜１２００個の割合で
   倫摘馨形成するための大きさの屯θ１ｔ；ン含む改良を
   加えたことを特徴とする前記′電気アーク／ｉｊ接方法
   。 ７　前記溶滴が前記電極の直径と少なくとも同じ太ぎさ
   の直径寸法を有する軸杵ｄｒ＃求の範囲第６　、ｊＪ４
   記載の電気アーク浴接方法。 ８　溶極受入れチップと、前記チップと同軸でありかつ
   環状カス通路を形成するために前記チップから半径方向
   に離間したノズルとを有するγＧ接カンを使用し、溶接
   されるべき金属で鍵手に回って浴接祇極乞送糸ｊするこ
   と、ｂｉＪ記電憔の端と釜属継手との間に電気アークを
   発生ずるために６ｉｌ記亙極に電流を通し、前記′電流
   が前記亀俟の昂１部分を浴融して浴融′心積材料な溶接
   継手へ移行させてこれを溶加するようにすること、前記
   電極と前記溶接継手間にアークプラズマを発生するため
   にノズルを通してガスを流すことを含む型の、ステンレ
   ス鋼の電気アーク溶接方法であって、 （ａ）　　（１ン　４１．６６％のアルゴン（２）　　
   ５５．００％のヘリウム （３）　　　３．２０％の二酸化炭素 （４）　　　０．１４％の＃／、素 から本質的になる溶接ガス混合物； （ｂ）　　’ｔｌＺ極のチップに毎秒４００〜１２００
   個の割合で溶滴を形成するための大きさの電流：を含む
   改良を加えたことを７時機とする前記電気アーク浴接方
   法。 ９　前記浴部が前記電極の直径と少なくとも同じ大きさ
   の直径寸法を有する特許請求の範囲第８項記載の電気ア
   ーク浴接方法。 １０　　（ａ）　　４０％〜７０Ｌ１０のアルゴン（＋
   ））２５％〜６０％のヘリウム （ｃ）３％〜１０％の二酸化戻水 （ｄ）　　０．１０％〜　１％の酸素 かり奉賀１」′ツになる、゛電気アーク浴接方法で使用
   するためのガス混合物。 １１　　（ａ）　　６５．０％のアルゴン（１））　　
   ２６．５％のヘリウム （ｃ）　　　８．０％の二厳化炭素 （ｄ）　　　　０．５％の淑素 かも本質的になる、軟Ｑｌおよび低合金鋼の電気アーク
   浴接にυこ用するだめのガス混合物。 １２　　（ａ）　　４４．００％のアルゴン（ｂ）　　
   ５２．００％のヘリウム （ｃ）　　　３．８２％の二酸化炭素 （ｄ）　　　０．１８％の酸素 かも本質的になる、低曾宛、焼入れ、かε戻し鋼の１山
   気アークイ°１９按に使用するたべ）のガス混合９勿。 １３　　（ａ）　　４１．６６％のアルゴン（１））　
   　５５．００“々のヘリウム（ｃ）　　　３．２０％の
   二は化炭素 （ｔｌＪ　　　Ｏ，１４″１０のｊ抜水かも本壇、的に
   なる、ステンレス鋼の′１気アーク浴接に使用するため
   のガス混合物。 １４３〜１ｏ　ｉ；＼イ哀ゾ０の二削化炭糸と、０．１
   〜１体７［八％のＩ夜糸と、ヘリウムの１体＋λ部当り
   ０．５〜３．５１＋４ｉｔ部の比率のヘリウム及びアル
   ゴンとから本質的になる浴接ガス混合物。