JPS61229479A - Ｔｉｇ溶接および切断装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明ａ、ＴＩＧ溶接（アークスポット溶接を含む）お
よび切断装置に係わり、より具体的にいえば、溶接（ま
たは切断）アークの消弧後も引続き所定時間送給される
不活性ガスのアフター７ｃ１−に関するものである。

〔従来技術〕

アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰圧気中で、非消
耗式電極（タングステン、ジルコニウム、ハフニウムそ
の他）と母材（アルミニウム、マグネシウム、ステンレ
ス鋼、銅、黄ｍ、チタニウム等）との間にアークを発生
させて、溶接（または切断）を行なうこの種のいわゆる
ＴＩＧ溶接（ｉたは切断）法においては、アークの点弧
前および消弧後、すなわち、アーク発生中以外のその前
後においても、電極を酸化から防ぐとともに、溶接の始
点部または終点部に欠陥が発生するのを防止するため、
それら不活性ガス（以後シールドガスあるいは単にガス
という）をそれぞれ所定時間供給せしめるようにしてお
シ、公知のように、このアーク点弧前に流されるものは
プリフロー、消弧後に流されるものはアフターフロー（
ｔたはボスト７０−）と呼ばれている。

ところで上記したシールドガスのいわゆるプリフローに
ついては、その供給方法または装置などについて、従来
から種々の改良、提案がなされている（たとえば、実公
昭ｔｏ−ｉｒ’ｐ４ｔなど）。

しかしながら、他方のアフターフローに関しては、現在
までのところ、はとんどなんらの提案、改良、考案もな
されていないようである。

すなわち、アーク発生中には、非消耗式電極（タングス
テン）は、４０００°Ｃ近くまで昇温しているため、消
弧と同時に、もしシールドガスの供給が断たれると、当
該電極は非常な高温のままで、空気に触れることになる
ため急激に酸化され、発煙状態を呈しながら著しぐ消耗
する、したがって、かかる酸化などから電極を保護する
ため、消弧後も、既述したように、引続きシールドガス
を所定時間送給することが従来から一般に広く行われて
いる。

なおガスフローの開始、停止は、手動弁を介して行われ
ることもあるが、通常は第１図（ａ）。

缶）に例示したように、電磁弁の作動によって行われて
いる。ところで、上記アフターフローの流量は、従来は
アーク発生中に供給するガス流量がそのまま維持され、
しかも、非消耗式電極を少なくとも３００ｏＣ以下にま
で冷却するため、その送給時間は！ないしコＯ秒程度に
設定されて、グはシールドガス源、！は流量制御弁であ
る。

ところで、ＴＩＧ溶接（ま九は切断）法におけるシール
ドガスの使用目的は、よく知られているように、 ａ）　タングステンなど非消耗式電極の保護、（２）　
アークの保護、 （３）　　溶接部（溶融金属およびその周辺）の保護、 の３つく大別することができる。しかしながら、消弧後
には、アークは存在しないから、上記（２）のアーク保
護のためのシールドガスは必要ない筈である。

また、アークを切った時点で、ビードの形成など溶接の
実際的な機能は終了し、ビード終端部（クレータ）は急
速に凝固する。この時上記クレータ周辺のシールドガス
の存在状態は、該クレータ表面の酸化の度合に影響する
が、それはあくまでも溶接終了後のビード表面だけのこ
とであって、ビード内部には関係ないから、溶接部が劣
化するなどの欠陥につながるようなことはあり得ない、
　ＴＩＧ溶接の場合、たとえ消弧と同時に電磁弁が閉じ
、シールドガス源との連通が遮断されたとしても、この
電磁弁とトーチ頭部間にあるホース内に残存するガスは
、その圧力が大気圧になるまで、慣性的に暫時流出する
（第２図参照）ことから、上記クレータ周辺のシールド
ガスの存在が瞬時に零になってしまうようなことはない
、この残存慣性流出ガスの存在は、当該クレータの保護
に結構役立っており、そのおかげでクレータ表面の酸化
も溶接に悪影響を与えない程度まで大きく緩和されてい
る。この事実からも、消弧後は特別に余分なガスの供給
を考慮しなくても、なんら差支えないことがわかる。

このむとは、消弧後は電極の保ｉＦ！ｔ−特に必要とし
ないＭＩＧ溶接（消耗式の電極線自身が溶加材になる不
活性ガスアーク溶接）においては、消弧後のアフター７
０−機構を特別に設けなくても、シールドガスの送給ホ
ース中の残存慣性流出ガスのみによって、クレータの保
護が行われ、十分く満足な溶接結果がえられるという事
実からも、きわめて容易に説明できる。

したがって、ＴＩＧ溶接においても「クレータ保護のた
めに、シールドガスを消弧後も必ず供給しなければなら
ない」ということにはならないのである、たまたまＴＩ
Ｇ溶接の場合は、「非消耗式電極の保護のため、消弧後
もシールドガスの供給が必須不可欠である」関係上、こ
れをクレータの保護に利用しているのである。

その結果、該クレータに対する酸化および窒化の防止効
果の増大に役立つことになることはいうまでもない。

以上のととから、消弧後は上記目的（３）の溶接部保護
のためのシールドガスの送給は、クレータ表面の酸化お
よび窒化を完全に防止したいという特別な事情がある場
合を除き、不必要である、といえる。

上述したことから、ＴＩＧ溶接（または切断）において
は、消弧後は、゛上記目的（１）の非消耗式電極の保護
に必要なだけのシールドガス流量があれば十分であるこ
とがわかる。

またＴＩＧ溶接ではアーク発生中における所要のガス送
給量は、一般に （１）　　ガスノズル先端からの電極突出長さく支））
風速 （３）　　アークの長さ く４）　　アーク電流値 （５）被溶接材料の檻類 （６）母材における溶融金属の溶融径（ビードの幅） ０６つの要素を勘案して、その適正値が決定される。こ
れら要素のうち、（１）〜（４）および（６）はいずれ
もその値が大きくなるにしたがって、シールドガスの所
要流量を増加させる性質がある。

なお要素（５）Ｋついていえば、たとえば、アルン合金
に対しては、ステンレス鋼の場合よシも増加させる必要
があるといったように、材料の種類に対応して、所要流
量は考慮されなければならない。

このようにして、アーク発生中におけるシールドガスの
適正な所要送給量は、設定されるが、消弧後におけるそ
の所要流量は、要素（６）とは多少関係があるといえる
としても、要素０）〜（６）とは無関係であるというこ
とができる６以上要するに、消弧後の所要流量は、実際
のところ、電極保護に著しい影響のある要素（１）およ
びＱ）だけが密接に関係しているのである。

しかるに、従来はこの事実が当業者達によって看過され
、もしくは十分に、または正当に認識されておらず、要
するに、消弧後も、上記要素（１）〜（６）のすべてが
関係していると誤認あるいは錯覚せられているためか、
消弧後もアーク発生中におけると同量のシールドガスｔ
アフターフローとして送給するというプラクチスがなん
らの疑念も持たれることなく採用、実施されているのが
実情である。

上記に関連して銘記されなければならないことは、　Ｔ
ＩＧ溶接におけるシールドガスの適正な所要流量は、ト
ーチのノズル内径によって大きく左右されるということ
である。溶接（アーク発生）中良好なガスシールド作用
を発揮させるために考慮されるべき要素はシールドガス
の流速と、ノズル内径とであって、流量はガス流速×ノ
ズル出口面積で表わされる。

したがって、ガス流速が同じであれば、ガス流量は、ノ
ズル内径の二乗に比例して増大する、ｓ３図はいくつか
の代表的な内径（６〜１６ｏｘｍ）を有するノズルにお
ける流量−流速関係図である。との図を利用すれば、所
望の流速が与えられると、使用するノズルの内径に対応
して必要な流量が簡単に求められ、シールドガスの管理
を一層合理的に行なうことが可能となる。

消弧後の電極保護のために送給されるシールドガスにお
いては、特に当該電極の周囲を流れるガスの流速が問題
となるのであって、ノズル内径の実用範囲内における差
異は実質上表んら問題にならない、ガスの適正な流速が
設定されれば、アーク発生中におけるシールド効果を収
めるため、それと同時に選定したノズル内径との関連に
よって、所要の流量は従属的に決まるだけである。

上記の理由から、シールドガスの使用条件を、ガスの流
速で表示するようにすれば、ノズル内径とは無関係にガ
スの使用条件の比較がきわめて簡単、容易にできるとい
う利点があるので、以後本発明の説明では、必要に応じ
て、ガスの使用条件をガス流速によって表示することに
する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すでに指摘したように、ＴＩＧ溶接（または切断〕法に
おいては、消弧後所定時間引続いて送給するシールドガ
スは、アーク発生中とは異なり、はとんど専ら非消耗式
電極に対する保護機能さえ十分に発揮してぐれればよい
筈である。

したがって、消弧後もシールドガスは、アーク発生中に
おけると同等の流量で供給する必要があるとされている
従来の考えには、技術的にみて。

正当な根拠、理由がなく、換言すれば、消弧後における
ガスの送給量はアーク発生中よシも相当程度減少させて
も、なんらの支障、不都合も生じないのではないかとの
推論に到達した。

ところで、消弧後におけるシールドガスの使用状況は、
職種によって当然に異なるけれども、ＴＩＧ溶接を常用
している多くの現場では、溶接装置ｌセットにつき１日
に平均１００回程度はアークの点弧、消弧が行われてお
夛、また仮付は溶接の多い職種ではそれが１０００回以
上に達している事例も珍らしくない。

そこで、たとえば、消弧後毎回１０秒間シールドガスが
送給される場合を考えると、 ｉｏｏ回／日のときは１ｏｏｏ秒／日、し九がって、１
月に３４０００秒、すなわち、！θ０分間も消弧後にガ
スは流されていることになる。

ここで、その送給量ｆ　　１０１／ｒｎＬｎと仮定する
と、／月当ｊｌ）　　１０ＩＸ！００＝６０００１−ｊ
ｍ”のシールドガスが消弧後に流されていることになる
。これはＴＩＧ溶接装置ｌセットが稼働しているとして
の計算であるから、その事業所がもしｉｏ上セツト装置
を稼働させていたとすれば、該事業所ではｌ夕月間に！
θ立方米という相当に多量のガスが消費されていたこと
になる。

ここにおいて、前述のｒ　ＴＩＧ溶接（または切断）法
では、消弧後に送給するガス流量はアーク発生中よシも
相当程度減少させることが許容され、合理的に可能では
なかろうか」とする発明者の疑念、推論を解明する意義
、必要性が大きくクローズアップされてくる。すなわち
、も合経費の低減に役立ち、その経済性の向上、改善に
貢献させることができるだけでなく、最近真剣に求めら
れている省エネルギー、省資源の要望にも応えることが
できるという、きわめて重大な問題に対面するにいたっ
た。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は、この問題点に注目してなされたもので、上記
の疑念、推論が誤シでなかったことを立証、確認し、非
消耗式電極の保護が所望どおシ達成され、かつクレータ
などに溶接欠陥を生じさせることなしに、許容される消
弧後におけるシールドガスの所望送給量の下限値を求め
るとともに、それによって直接的には、高価なシールド
ガスの消費節減を介してＴＩＧ溶接（または切断）原価
の一段の低減を可能とし、さらには、その浪費防止によ
り貴重なエネルギー資源の保護にも著しく貢献できるＴ
ＩＧ溶接および切断装置の提供を目的とするものである
。

そのため、発明者は種々の実験を行ない、たとえば、第
７図に例示したように１それぞれ累々る風速下における
電極突出長さの変化に対し、アーク発生中および消弧後
においてそれぞれ必要と認められるシールドガス流速の
下限値を求めた。ただし、同図に結果が示されている実
験で採用した溶接条件は、ノズル内径が１０ｍｍ　Ｓア
ーク長さがｊｍｍ　、アーク電流値は交流１００　Ａで
あった。９の第７図をみれば、風速がθ〜コｍ／ｓｅａ
の間では、アーク発生中の必要下限流速Ｆｉ　／　〜ｊ
　ｍ／ｓ＠ｅ　、消弧後ではＱ　／　％　ｉ　３　ｍ／
ａ　ｅ　ｃ程度であれば十分その目的を達成させうろこ
とがわかる。そして最も一般的な溶接条件、すなわち、
電極の突出長さ４ｔｍｍ、風速／ｍ／ｓｅｅ前後におい
ては、ガス流速はアーク発生中で／、ｊｍ／ｓｅａ、消
弧後で４７ｍ／ａｅｃあればよいことがきわめて容易に
理解、指摘される。

したがって、最も標準的な通常の条件下では、消弧後に
おけるシールドガスの所要流速（流量）はアーク発生中
における流速（流量）のはぼし５で差支えないことが明
瞭に示されている。これは最も一般的な場合に見られる
一例であるが、溶接条件を色々変化させて実験を行なっ
た綜合結果から、消弧後の流速はアーク発生中における
流速の少なくとも１／２以下までは落しても差支えない
ことが確紹された。

上記したように、消弧後に訃ける電極保護のために必要
なシールドガスの送給量は、アーク発生中におけるもの
に比較して大幅に減少できることが判明、立証されたの
で、発明者は引続き実験によシ、送給するガス量の減少
が電極の冷却効果に及ぼす影響の度合について調査した
。

第！図は直径２ｍｍのタングステン電極棒について行な
った実験結果の一例であって、縦軸には電極温度（ＯＣ
）、横軸には消弧後におけるガスの供給時間（ｓｅｅ　
）がとっである。

図中実線で示す曲線（Ｄはアーク発生中におけると同じ
流量（／Ｑｌ／ｍｉｎ　）　ｔ−そのまま継続して、他
方の破線で示す曲線（幻は上記アーク発生中のガス流量
の１１５　（，２１／ｍ１ｎ）ｅ、それぞれ消弧後に流
した場合の、電極温度と供給時間との関係を示す冷却曲
線である。

この図面を一見すると、当該電極が常温に達するまでに
それぞれ要した時間には、（ｄ）の如く、相当の開きの
あることが認められる。したがって、消弧後は送給する
ガス流量を上記したように従来に比べて減少させること
が可能であるとしても電極が常温になるまでガスを流し
てやるとすれば、ガスの単位時間当シの流量は少ないが
、その供給時間を（Φだけ長くしなければならなくなる
ことから、結局最終的にはガスの節約効果は得られず、
なんらのメリットもないのではないかとの疑念が一応生
じるかも知れない。

しかし、かかる疑念は次のことから容易に解消される。

すなわち、タングステン電極の酸化開始温度を調べたと
とる、それは大体ｍｏｏｃ位からであって、それ以下の
温度では酸化の心配はほとんどないことがわかった。

したがって、タングステン電極は、その温度が６θθＱ
Ｃ程度以上にあるときはシールドガスで保護してやる必
要があるけれども、ｔｏｏ０ｃ以下になればその必要は
なくなるからである。しかし、従来は一般にタングステ
ンは、その酸化防止のためには、好ましくは、常温にな
るまで冷却するのがよいというのが常識とされていたの
で套る。

ところで、この乙０００Ｃ前後の温度域にまでタングス
テン電極の温度が降下するに要する時間は、第５図にみ
られる曲線ＣＩ）と（１）とを対比すれば明らかなよう
に、はとんど差異がなく、要するに、この１０υＯＣＫ
冷却されるまでの時間差は（ｅ）で示されているように
、きわめて僅少であシ、問題にならないことがわかる。

ＴＩＧ溶接（″または切断）においては、アーク発生中
はタングステン電極は４０θ００　Ｃ前後にまで温度が
上昇しているが、消弧後は急速に温度は降下する。　ｉ
、ｏｏｏＯｃ位に低下するまでは、電極周辺ガスの流速
の大小（たとえば、４２〜２ｍ／５ｅｅ）に関係なく、
電極の冷却速度はほとんど同一であり、それからｔｏｏ
Ｏｃ位になるまでも両者の所要冷却時間には微差（ｅ）
シか認めることができない、なおｊｏｏｏＣ−５Ｏ°Ｃ
１での下降範囲においては、温度が低温域へ移行するほ
ど電極の冷却速度に周辺の流速が影響してくることがわ
かった。

したがって、「消弧後はシールドガスの流速をアーク発
生中に比べて激減させることが可能であるとしても、流
量の減少に比例して電極の冷却速度も減少するため、電
極の冷却に必要なガス送給時間が長くなることから、結
局ガスの総使用量の節約においてなんらのメリットも得
られない」とする従来の一般常識は全く誤りであって、
従来の流量による場合と実質的に同一といえる供給時間
内でタイゲステン電極の酸化による消耗を有効に防止で
きることが発明者の行なった実験から明確に立証され九
、この事実は消弧後送給すべき所要ガスはその流速（流
量）を制御するととＫより、従来の消費量の豹〜１／）
程度Ｋｉで減少させてもなんらの不都合が生じないこと
を裏付けている。

また消弧後におけるシールドガス流量の減少は溶接ビー
ドのクレータ保護に支障を与えるおそれがあるのではな
いかとの不安、疑念については、前述において、それが
全く紀憂に過ぎないことを説明したが、この点について
さらに説明を補足すると、実験の観察結果によれば、消
弧後には、アーク自体が存在しないため、プラズマフロ
ーによる空気の巻込み現象がな（なること、および流速
の減少に伴い、シールドガスは一段と層流状態を維持し
やすくなることに加たガスホース中の残存慣性流出ガス
と消弧後の流量を減少させたガスとの合計量で、クレー
タ部に対する保護は十分に達成されうろことが確認せら
れた。

以上に詳述したような調査および実験結果による知見に
基づき、本発明に係るＴＩＧ溶接および切断装置はその
目的を達成するため、溶接または切断用アークの消弧後
引続き所定時間送給するシールドガスの流量を上記アー
クの発生中における流量よりも減少せしめるためのシー
ルドガス回路が設けられているとともに、消弧後に送給
する上記シールドガスの流量はアーク発生中における送
給量の１７２以下にするかまたはガスノズル先端におけ
るシールドガスの流速がコＯ〜１００　ｃｍ／　ｓｅｅ
の範囲に低下せしめられるようにしであることに顕著な
特徴がある。

〔実施例〕

次に本発明装置の要部をなす消弧後におけるシールドガ
ス送給量の減少手段について説明する。

そのための機構ないしは方式としては種々のものが考え
られるが、その代表的なものとして、３つの方式につい
て述べる。

第６図（ａ）　、　（ｂ）および（ｅ）は、前出の第１
図（ａ）および（ｂ）　Ｋ示した従来公知のそれぞれ異
なる２種類のシールドガス回路に、本発明を適用したも
ので、消弧後のガス７０−制御用の電磁弁６と流量制御
弁７または圧力調整器付流量調整器３１とを直列に備え
てなる減光量機構ユニットをいずれも並列に連結、付設
せしめるようＫした第■の方式に属するものである。

その新設バイパス回路が第１図（ａ）に見られる従来の
回路における電磁弁２の入口側と出口側とを連結するよ
うＫせられている第６図（ＪＬ）の場合では、溶接作業
にかかる前の準備として、電磁弁６を閉、電磁弁２を開
としてガス源グからシールドガスを流し、アーク発生中
に必要とする所定流量に圧力調整器付流量調整器３によ
って調整する０次に電磁弁コを閉、電磁弁６を開とし、
流量制御弁２によって、消弧後ガス流量が減少させた所
定値になるように調整する。そして本番の溶接にあたっ
ては、アーク発生中は電磁弁コは開、他方の電磁弁６は
閉にして、シールドガスを←トーチｌに送給し、消弧後
は直ちに電磁弁コは閉、電磁弁６は開にして、予め設定
しである所定流量で消弧後ガスを所定時間流すようにす
る。

また第、ｒＩＡ（ｂ）に例示した従来のシールドガス供
給回路におけるガス流量制御弁！の入口側と電磁弁コの
出口側とを連結するように、その新設バイパス回路が設
けられている第６図６）の場合には、溶接着手前の準備
として、電磁弁乙は閉、電磁弁コは開にして、ガス源グ
内からシールドガスを流出させ、アーク発生中に対応す
る所要流量に圧力調整器付流量調整器３および流量制御
弁！によって調整する０次に電磁弁コは閉、電磁弁乙は
開にして、流量制御弁７ｔ−操作し、消弧後送給される
ガス流量を所定値に調整、設定する。

かくして本番の溶接に際しては、アーク発生中は電磁弁
コは開、電磁弁６は閉にして、ガスを流し、消弧後は電
磁弁コは閉、電磁弁乙は開として、所定流量Ｖｃｖ４整
された消弧後ガスを所定時間ガ＝ス＝トーチｌへ供給す
る。

また第６図（ｃ）は、第１図（荀に例示した従来公知の
シールドガス回路における圧力調整器付流量調整器３の
入口側と電磁弁コの出口側と金連結するように、上記減
流量機構ユニットを付設し念ものである。この場合には
、溶接着手前の準備としては、第６図（＆）におけると
同様に、電磁弁６は閉、電磁弁Ｊは開として、ガス源グ
内のシールドガスを流出させ、アーク発生中に対応する
所要流量に圧力調整器付流量調整器３によって調整し、
次に電磁弁コは閉、電磁弁６は開にして、圧力調整器付
流量調整器３１ヲ操作し、消弧後送給されるガス流量を
所定値に調整、設定する。かくして本番の溶接に当って
は、アーク発生中は電磁弁コは開、電磁弁６は閉にして
ガスを流し、消弧後電磁弁コは閉、電磁弁≦は開とされ
る。

なお上述した第６図（ａ）　、　（ｂ）および（Ｃ）の
いずれの場合においても、消弧後の７０−中に再点弧が
行なわれたときは、直ちに電磁弁コは開、電磁弁乙に閉
とな〕、アーク発生時に対応する設・ｆコ は閉、そして、消弧後は、それと反対に、電磁弁コが閉
、電磁弁６が開となシ、同回路中に設けられている図示
しない遅延タイマーによって設定時間後に電磁弁６は閉
となって、か＾トーチｌに対するシールドガスの供給は
停止されるようになっている。

第７図（ＩＬ）および（ｂ）は、第１図（ａ）　Ｋ例示
した従来公知のシールドガス回路における圧力調整器付
流量調整器３の出口側と電磁弁コの入口側との間に、後
記するよう表一種類の減流量機構ユニットをどちらも直
列に挿入、付設するようにした第１の方式に属するもの
である。

すなわち、そのうちの第７図（ａ）　においては、減流
量機構ユニットを構成する消弧抜用のガス流量制御弁！
を流量切換弁！で切換え操作することにより、アーク発
生中の流量を消弧後の流量に変えることができるように
なっている。

また上記減流量機構二品ットが並列に連結した電磁弁６
と流量制御弁２とで構成せしめである第７図（ｂ）Ｋ例
示の場合は、溶接前の準備として、電磁弁ｔおよびコを
開にし、アーク発生中の所要流量を圧力調整器付流量調
整器３によって調整する。

次に電磁弁コを開、電磁弁ｔを閉にして、消弧後送給さ
れるガス流量を流量制御弁７によって調整する０本番の
溶接におｈては、アーク発生中は電磁弁コおよび６全開
にして、アーク発生中の所要流量のガスが電磁弁乙、流
量制御弁７および電磁弁コを通って流れ、消弧後は電磁
弁６は閉、電磁弁コは開とし、所要流量の消弧後ガスが
流量制御弁７と電磁弁コを通って、トーチ／に供給され
るようＫしである。なおこの場合には、アーク発生中に
流れるガス流量が上記した如く、溶接前の準備作業で予
め設定した流量よりはごく僅かだけ多くなることがある
が、その増加量は、無視できる程度のきわめて微量にす
ぎない、なぜならば、電磁弁乙が当該全ガス回路中にお
いて占めるガス流抵抗値は僅かなものであって、電磁弁
≦と流量制御弁７とによって構成される合成抵抗、すな
わち、上記減流量機構ユニット部によるガス流抵抗は、
電磁弁６単独の場合よりも僅かに少くなるとはいえ、全
回路が有する全抵抗値に影響を与える程のものではない
からである。

第２図は従来公知のガス回路中に別のガス源からの減流
回路を連結付設するようにした第■の方式に属するもの
である。すなわち、アーク発生中の７０−用と消弧後の
フロー用として、互いに独立した一個のガス源ダと９を
備え、各ガス源に対して圧力調整器付流量調整器３．３
１および電磁弁コ、乙がそれぞれ設けられている。そし
て、この方式による場合は、電磁弁コおよび乙の切換操
作【よって、アーク発生時用のガスと消弧抜用のガスと
がそれぞれ予め設定された流量値でトーチ／に供給され
るようになっている。

なお本発明の実施に好適なその他の方式としては、たと
えば、従来公知の第１図（ａ）に示す回路における電磁
弁コまたは圧力調整器付流量調整器３あるいは第１図（
′ｂ）に示す回路における流量制御弁夕を、２膜作動式
のものに改め、その７段においてはアーク発生中、２段
目に切換えると消弧後に、それぞれ対応する流量で、シ
ールドガスがトーチｌへ送られるように構成したものな
どが考えられる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上に説明したように構成されているので、
この発明によれば、下記の如き特有の効果を期待するこ
とができる。

（１）いま、たとえば、板厚ｊｍｍのアルミ合金板をア
ルゴン流量１０１／ｍｌユでＴＩＧ溶接全行なっておシ
、消弧後のフロータイムは７０秒に設定されている場合
を考えると、点弧、消弧回数がｉｏｏ回／日であると仮
定すれば、従来公知の方式によれば、 消弧後のアルゴンフロータイムは ｉｏ秒×／θθ冨ｉｏｏθ秒＋１７分／日であるから、 消弧後におけるアルゴン流出総量は １０１Ｘ１７＝／７０１／日トナル。

これに対し、本発明によれば、消弧後の流量をアーク発
生中の所要流量の１１５、すなわち、コ’／ｍｉｎに絞
るようにした場合を考えると、 コＩＸ／７＝３４ｔｌ／日で十分に事足シることになる
ため、従来の方式による場合に比べて、アルゴンガスは ／７０−ｊグ＝／３６１７日の節約が可能となる。

ＴＩＧ溶接サイクル（１回あたシの溶接時間］Ｋ対応し
て、アークの点弧、消弧回数は当然に異なってくるが、
各種の職場における点弧、消弧回数ｆ　１００〜１００
０回／日の範囲内圧あるものと仮定して、この点弧、消
弧回数７日の相違によるアルゴンガスの節約量を上記と
同一条件の下で求めてみると、下表のようになる・ （２）　　消弧後供給するシールドガス流量を非消耗式
電極の保護のため必要とされるぎシぎシの下限まで減少
せしめるととにより、従来は全く予想できなかった意外
な効果がえられる。

この点くついて具体的に説明すると、消弧後の流量を電
極保護が保証されるぎシぎシの線にしておくと、予想風
速の僅かな増加によっても、上記保護用のシールドガス
中に外気がまき込まれるため、電極先端は僅かな酸化を
受けるととＫなる。その結果、当該電極先端部の仕事関
数が減少し、電子が飛び出し易くなるため、点弧能力が
著しく改善され、したがって溶接作業が容易になるとい
うことである。なおここで仕事関数は、絶対零度におい
て固体から電子１個を取出すに必要なエネルギーであっ
て、固体が電子に及ぼす引力の大小を表わす量として、
電子放出にとって重要な物質の固有定数である。

ところで、Ｔ工Ｇ溶接では、純タングステン電極はアー
クスタートに難があるため、それを改善する目的から近
来では仕事関数が低く電子の飛び出しやすい酸化トリウ
ム（トリャ〕を数多含有させ次いわゆるトリャ入シタン
グステンが多用されている。

当業者には周知のように、一般に、シールドガスで完全
に保護された状態に：する電極を母材にタッチさせずに
、高周波電圧などの力をかシてアークをスタートさせる
と、最初の数回は比較的順調にアークスタートを行なう
ことができるが、以後は次第に点弧が困難となり、遂に
は点弧しなくなる。

この現象は溶接電流が小さくなる程顕著に起るものであ
り、特に純タングステン電極の場合には、直流正極性ア
ークのとき満足にアークスタートができるのは最初の１
回位だけである。

したがって、直流アーク時はトリャ入シのタングステン
電極を使用することが現在では常識、慣用手段となって
いる。これは電極先端の表面に最初存在していた酸化皮
膜とかトリャなどのような仕事関数が低く、アークスタ
ート金容易ならしめている物質が何回かの点弧によって
消滅し、その部分の仕事関数が上昇するためであると説
明されている。

アークがスタートしにくくなると、電極の先端を研磨し
、トリャを露出させることで電極の点弧能力を改善、回
復せしめるという方法、手段が従来から一般に広く行な
われているが、これは厄介で、手間を要するだけでなく
、電極を著しく消耗させるという不都合がある。

ところが、本発明にしたがい、消弧後におけるシールド
ガスの流量を、上述したように、その許容可能な限界近
くまで減少させておくと、風速の変化とか、トーチの急
激表移動などによって、当該電極の先端部が適度の酸化
を受け、点弧能力を常にほとんど最高の状態に維持して
おくことができるようになっていることがわかった。

そのため、電極先端部を従来のように点弧能力改善のた
め頗繁に加工しなければならないという手間、労力が省
け、かつ電極の消耗度も軽微な酸化によるものであるか
ら、グクインダー加工などによる場合に比べて、きわめ
て僅かであり、したがって、電極の寿命も大幅に増大す
るという利益かえられる。

以上の説明から明白なように、本発明によれは、電極お
よび母材の溶接部に対しなんらの不都合をも与えること
なしに、 ｌ　貴重で高価なシールドガスの浪費を防ぎ、消費を大
幅に節約することができる。

２　本発明の実施のために必要となる付加的な設備、機
器はきわめて安価であるから、ガスの節約で得られる利
益によって、短期間に、その償却が可能であシ、それ以
後はガスの消費節約から生じる利益によって、溶接原価
の低減が確実に期待できる。

３　アークスタートの能力が改善される。

べ　非消耗式電極の消耗が著しく少なくなる。

よ　溶接の作業性が改善され、作業時間の短縮が達成さ
れる。

などの、従来の方式、装置で社到底実現不可能な、格別
な種々の効果、利益が得られる。

なお以上には、主としてＴＩＧ溶接について述べたが、
ＴＩＧ切断においても、はぼ同様のことがいえるととは
いうまでもない。ちなみに、ＴＩＧ切断の場合は溶接の
場合とは異なシ、母材の切断部に対するガスによる保護
は考慮する必要がなく、ただタングステンなど非消耗式
電極の保護だけを問題にすればよいから、消弧後ガスの
送給量を大幅に減少させるという、本発明の新規でかつ
合理的な着想、技術的思想の適用、実施は一層問題なく
行われ、優れた効果を発揮することができると考える。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）はＴＩＧ　ｇ接および切断装
置において従来公知のシールドガス送給用回路図、第２
図は消弧時のガス遮断弁の閉操作に伴うガス送給ホース
中の残存慣性流出ガスの流量の変化状態を示す説明図、
ＩＩＦＩ３図は種々の内径を有するガスノズルにおける
流量と流速の関係を示す線図、第７図は異なる風速下に
おける電極突出長さに対するアーク発生中および消弧後
にそれぞれ必要と認められるシールドガス流速の下限値
を示す必要下限流速と電極突出長さとの関係図、第５図
は消弧後にシールドガスをアーク発生中における流量お
よびそのＡに相当する流量で、それぞれ流した場合の、
タングステン電極の冷却速度を示す曲線図、第６図ない
し第を図は本発明に係る消弧後におけるシールドガス送
給量のそれぞれ異なる実施例としての減少機構が設けら
れた回路図である。 ｌ：か藷トーチ、２：電磁弁３．３１　：圧力調整器付
流量調整器、４ｔ：シールドガス源、Ｓ：流量制御弁、
ご：電磁弁、？：流量制御弁、？＝流量切換弁、９＝シ
ールドガス源。 ４　ンールＶガχち偉。 一一一−−−−−−−−−→−噛１．ネ蜀！唯６ｄ；］
シ之　（弁ｔＲン５　　　　　　ｔｏ　　　　　ｔｓ　
　　　　２０−一一一啼綺閏（切

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接または切断用アークの消弧後引続き所定時間
   送給するシールドガスの流量を上記アークの発生中にお
   ける流量よりも減少せしめるためのシールドガス回路が
   設けられていることを特徴とするＴＩＧ溶接および切断
   装置。
2. （２）消弧後に送給する上記シールドガスの流量がアー
   ク発生中における送給量の１／２以下に制御せしめられ
   るようにしてあることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のＴＩＧ溶接および切断装置。
3. （３）消弧後はガスノズル先端におけるシールドガスの
   流速が２０〜１００ｃｍ／ｓｅｃの範囲に低下せしめら
   れるようにしてあることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のＴＩＧ溶接および切断装置。