JPS62192294A - Electrode bar for inert gas arc welding - Google Patents

Electrode bar for inert gas arc welding

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JPS62192294A
JPS62192294A JP3322186A JP3322186A JPS62192294A JP S62192294 A JPS62192294 A JP S62192294A JP 3322186 A JP3322186 A JP 3322186A JP 3322186 A JP3322186 A JP 3322186A JP S62192294 A JPS62192294 A JP S62192294A
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JP
Japan
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electrode
arc welding
inert gas
melting point
gas arc
Prior art date
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Pending
Application number
JP3322186A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideji Takaoka
秀嗣 高岡
Keiji Kokayu
小粥 啓志
Kazuto Kawai
和人 河合
Takeshige Shimazu
島津 雄滋
Masayoshi Kato
加藤 昌由
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0205Non-consumable electrodes; C-electrodes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a high current density at a substantially low working temp. and to decrease the consumption of an electrode by fixing the top end of the electrode formed by impregnating an easily electron radiating material to a porous high melting point metallic base body to one end of a metallic bar forming a conductive path thereby forming the electrode bar. CONSTITUTION:A hole is provided to the circular columnar base part of the top end 1 of the electrode of which the circular conical part is successively connected to the circular columnar part one end of the metallic bar forming the conductive path is fitted into the hole part and is fixed by high melting point brazing. The porous high melting point metallic base body at the top end 1 of the electrode is formed by molding tungsten powder with a pressed and calcining the molding in a vacuum or hydrogen atmosphere. An alkaline earth oxide and metallic oxide are impregnated as the electron radiating material to such porous tungsten base body, by which the top end 1 of the electrode is formed.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、アルゴンガス等を用いた不活性ガスアーク溶
接用の電極に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an electrode for inert gas arc welding using argon gas or the like.

(従来の技術) 不活性ガスアーク溶接法は、アルゴン、ヘリウムなどの
不活性ガス雰囲気中で電極と母材との間にアークを発生
させ、このアーク熱によって母材を溶融して接合する溶
接法である。
(Prior art) Inert gas arc welding is a welding method in which an arc is generated between an electrode and a base metal in an inert gas atmosphere such as argon or helium, and the base metal is melted and joined by the arc heat. It is.

第4図は、アルゴンアーク溶接装置の使用状態を示すブ
ロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing how the argon arc welding device is used.

電源および制御部44にはアルゴンガスボンベ41から
アルゴンガスが、また冷却水源43から冷却水が供給さ
れている。
The power supply and control unit 44 is supplied with argon gas from an argon gas cylinder 41 and cooling water from a cooling water source 43.

溶接作業時に電源および制御部44から溶接部45の方
に冷却水、電力、アルゴンガスが供給される。
During welding work, cooling water, electric power, and argon gas are supplied from the power supply and control section 44 to the welding section 45 .

第5図は従来の不活性ガスアーク溶接装置のト−チ先端
部(溶接部)の構成を原理的に示した略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the principle of the structure of the torch tip (welding part) of a conventional inert gas arc welding device.

溶接部45に設けられているトリエーテッドタングステ
ン電極45aはガスカップ45bで覆われており、電源
および制御部44から供給されたアルゴンガスはガスカ
ップ45bの下端の溝から外気に放出される。
A thoriated tungsten electrode 45a provided at the welding portion 45 is covered with a gas cup 45b, and argon gas supplied from the power supply and control unit 44 is released to the outside air from a groove at the lower end of the gas cup 45b.

このような不活性アーク溶接法は、以下のような特長を
備えるものであるから、広く利用されている。
This inert arc welding method is widely used because it has the following features.

(1)大気中の窒素、酸素などの悪影響が除去されるた
め、溶接部の外観、性能が非常に良い。
(1) The appearance and performance of welded parts are very good because the harmful effects of nitrogen and oxygen in the atmosphere are removed.

(2)  はとんどすべての金属3合金の溶接ができ、
また、異種金属の溶接や同種あるいは異種合金の肉盛り
が可能である。
(2) Can weld almost all three metal alloys,
It is also possible to weld dissimilar metals and build up the same or dissimilar alloys.

(3)熱集中が非常によいため、高速度溶接ができ、薄
板の場合でも歪の発生が少なく、良好な溶接結果が得ら
れる。
(3) Since heat concentration is very good, high-speed welding is possible, and good welding results can be obtained with little distortion even in the case of thin plates.

(4)下向きだけでなく、上向き、立向きなどの全姿勢
溶接が可能で、非常に広範囲な分野に通用できる。
(4) It is possible to weld not only downward, but also in all positions, such as upward and vertical, and can be used in a very wide range of fields.

(5)各種溶接法のうちで、もっとも広範囲の板厚に通
用できる。
(5) Among the various welding methods, this method can be applied to the widest range of plate thicknesses.

(発明が解決しようとする問題点) 前述の不活性ガスアーク溶接においては、アークプラズ
マを生成するための溶接電流は通常10〜300Aの大
電流を必要とする。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above-mentioned inert gas arc welding, a large welding current of usually 10 to 300 A is required to generate arc plasma.

そのため、電極の損傷が多く、電極の寿命が短く頻繁に
交換をしなくてはならないという問題がある。
Therefore, there are problems in that the electrodes are frequently damaged and have a short lifespan, requiring frequent replacement.

これらの電極の熱的、電気的性質あるいはその形状が大
きくその寿命に影響を与えるが、特に重要なのは熱電子
放射特性である。
Thermal and electrical properties of these electrodes, as well as their shapes, greatly affect their lifetimes, but thermionic emission characteristics are particularly important.

この熱電子放射特性を向上させるために、タングステン
に数%の酸化物を添加することが行われている。
In order to improve this thermoelectron emission characteristic, several percent of oxide is added to tungsten.

その中で現在タングステンに2重量%の酸化トリラムを
添加したトリエーテッドタングステンが広く用いられて
いる。
Among these, thoriated tungsten, in which 2% by weight of trilam oxide is added to tungsten, is currently widely used.

しかし、これらの電極でも十分な電流密度が得られにく
いために動作温度が必然的に高くなり、電極が短時間の
うちに消耗、変形し安定なアーク溶接が維持できないと
いう問題があった。
However, even with these electrodes, it is difficult to obtain a sufficient current density, so the operating temperature inevitably becomes high, and the electrodes wear out and deform within a short period of time, making it impossible to maintain stable arc welding.

本発明の目的は電極の熱電子放射特性を向上させること
により前記問題を解決する不活性ガスアーク溶接用の電
極棒を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an electrode rod for inert gas arc welding that solves the above problems by improving the thermionic emission characteristics of the electrode.

(問題を解決するための手段) 前記目的を達成するために本発明による不活性ガスアー
ク溶接用の電極棒は、多孔質の高融点金属基体に易電子
放射物質を含浸させた先端部を、導電路を形成する金属
棒の一端に固定して構成されている。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the electrode rod for inert gas arc welding according to the present invention has a porous high-melting point metal base impregnated with an electron-emissive substance, and the tip is conductive. It is constructed by being fixed to one end of a metal rod that forms a channel.

(実施例) 以下図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する。(Example) The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings and the like.

第1図は本発明による不活性ガスアーク溶接用の電極棒
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an electrode rod for inert gas arc welding according to the present invention.

円錐部が円柱部に連接されている電極先端部1の円柱部
の基部には穴が設けられており、この穴部に導電路を形
成する金属棒2の一端を嵌入高融点ろう付は固定しであ
る。
A hole is provided at the base of the cylindrical part of the electrode tip part 1 in which the conical part is connected to the cylindrical part, and one end of the metal rod 2 forming a conductive path is inserted into this hole and fixed by high melting point brazing. It is.

電極先端部1と金属棒2は高融点ろう付けのみにより、
また圧入だけで固定しても良い。
The electrode tip 1 and the metal rod 2 are connected only by high melting point brazing.
Alternatively, it may be fixed only by press fitting.

電極先端部1の多孔質の高融点金属基体は平均粒径が2
μm〜8μmのタングステン粉末をプレス形成加工し、
真空中または水素雰囲気中で焼成したものである。
The porous high melting point metal substrate of the electrode tip 1 has an average particle size of 2
Press forming tungsten powder of μm to 8 μm,
It is fired in vacuum or in a hydrogen atmosphere.

空孔率を10〜35%の範囲にした理由は、10%以下
では含浸剤の充填量が少なく、また存在する空孔の連結
が完全でなくなり、このため含浸剤の供給が十分行われ
ないので、電子放射特性が不十分になる可能性があるた
めである。
The reason why the porosity is set in the range of 10 to 35% is that if the porosity is less than 10%, the amount of impregnating agent filled will be small and the existing pores will not be completely connected, so the impregnating agent will not be supplied sufficiently. This is because the electron emission characteristics may become insufficient.

35%以上では逆に含浸剤は十分売場されるが、空孔が
多いために含浸剤の蒸発が極端に大きくなり、寿命を短
かくする可能性があることによる。
On the other hand, if it is 35% or more, the impregnating agent will be sold well, but the evaporation of the impregnating agent will be extremely large due to the large number of pores, which may shorten the service life.

この多孔質タングステン基体に電子放射物質としてアル
カリ土類酸化物と金属酸化物を含浸させることにより電
極先端部1が形成される。
The electrode tip 1 is formed by impregnating this porous tungsten base with an alkaline earth oxide and a metal oxide as electron emitting substances.

この実施例では、B a O: Ca O: A (1
203が4、、 : 1 : 1のものを含浸させた。
In this example, B a O: Ca O: A (1
203 was impregnated with 4:1:1.

次に実施例の各部の寸法等を示す。Next, the dimensions of each part of the example will be shown.

電極先端部1 直径(d+)      1.4mm 円柱部長さくL+)  2.0mm 先端角度(θ)  45° (0,48ステラジアン)
空孔率       22% 導電路を形成する金属棒2 材料    タングステン(W) 直径(d2)      1.0mm 長さ (j!2)     120mm前記実施例の性
能を試験するために、比較の対象として、外形寸法が同
一で電極先端部1をトリエーテッドタングステン(Th
022ffift%)を用いたものを用意した(以下従
来例)。
Electrode tip 1 Diameter (d+) 1.4mm Cylinder length L+) 2.0mm Tip angle (θ) 45° (0.48 steradian)
Porosity: 22% Metal rod 2 forming a conductive path Material: Tungsten (W) Diameter (d2): 1.0 mm Length (j!2): 120 mm The dimensions are the same, and the electrode tip 1 is made of thoriated tungsten (Th
022ffifft%) was prepared (hereinafter referred to as conventional example).

以下の条件で実施例電極と従来例電極の電極先端部の損
傷を比較した。
Damage to the electrode tip of the example electrode and the conventional example electrode was compared under the following conditions.

電極間距離   3mm 水冷銅陽極 アルゴンシールドガス(流it 10 ft / mi
n )溶接電流 オン(4OA  5分間)−オフ(1
0分間)の繰り返し 第2図は、前述した繰り返しを70回行う前後の両電極
の電極先端部の形状を撮影した拡大写真をスケッチした
ものである。
Distance between electrodes: 3mm Water-cooled copper anode Argon shielding gas (Flow rate: 10 ft/mi
n) Welding current On (4OA 5 minutes) - Off (1
Figure 2 is a sketch of enlarged photographs of the shapes of the electrode tips of both electrodes before and after the above-described repetition was performed 70 times.

第2図(A)(B)はそれぞれ、従来例の前記繰り返し
放電前後の形状を示し、同図(C)(D)はそれぞれ、
実施例の前記繰り返し放電前後の形状を示している。
FIGS. 2(A) and 2(B) respectively show the shapes of the conventional example before and after the repeated discharge, and FIGS. 2(C) and 2(D) respectively show the shapes before and after the repetitive discharge.
The shape before and after the said repeated discharge of an Example is shown.

従来例は前記70回のオン−オフテストで電極先端がか
なり消耗し、使用が不可能な状態になっている。
In the conventional example, the tip of the electrode was considerably worn out during the 70 on-off tests, and it became unusable.

実施例電極は、同様の70回のオン−オフを繰り返して
も電極の基本的な形状を維持している。
The example electrode maintains its basic shape even after being turned on and off 70 times.

同様な放電を繰り換えし150回のオン−オフを繰り返
しても使用可能な形状を維持していた。
Even after repeating the same discharge and turning on and off 150 times, it maintained a usable shape.

第3図に実施例電極と従来例電極の電極温度と電流密度
を比較して示したグラフである。
FIG. 3 is a graph comparing the electrode temperature and current density of the example electrode and the conventional electrode.

このグラフから実施例電極は従来例に比較して、低い温
度で、高い電流密度が得られている。
This graph shows that the electrode of the example achieves a higher current density at a lower temperature than the conventional example.

すなわち本発明による電極は低い温度で、高い電流密度
が得られるから、同一の放電電流を得るために低い温度
で動作させることができることを示している。
That is, since the electrode according to the present invention can obtain a high current density at a low temperature, it shows that it can be operated at a low temperature to obtain the same discharge current.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明による不活性ガスアーク溶
接用の電極棒は、多孔質の高融点金属基体に易電子放射
物質を含浸させた電極先端部を導電路を形成する金属棒
の一端に固定して構成されている。
(Effects of the Invention) As explained above, the electrode rod for inert gas arc welding according to the present invention has a porous high-melting point metal base impregnated with an electron-emissive substance, and the tip of the electrode is connected to a metal forming a conductive path. It is fixed to one end of a rod.

したがって、従来の電極に比較して消耗が非常に少ない
Therefore, there is very little wear and tear compared to conventional electrodes.

実施例電極は、第3図に示すようにトリエーテッドタン
グステンに比べて十分低い動作温度において高電流密度
が得られるために電極の消耗が極めて少なくなると考え
られる。
As shown in FIG. 3, the electrode of the example is considered to have extremely low wear and tear because a high current density can be obtained at a sufficiently lower operating temperature than that of thoriated tungsten.

その結果、長期にわたって安定にアーク溶接が可能とな
った。
As a result, stable arc welding has become possible over a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明による不活性ガスアーク溶接用電極棒
の側面図である。 第2図は、本発明による不活性ガスアーク溶接用電極棒
と従来の不活性ガスアーク溶接用電極棒との消耗の程度
を比較した略図である。 第3図は、本発明による不活性ガスアーク溶接用電極棒
と従来の不活性ガスアーク溶接用電極棒との電極温度と
電流密度を比較して示したグラフである。 第4図は、不活性ガスアーク溶接装置の使用例を示すブ
ロック図である。 第5図は従来の不活性ガスアーク溶接装置の溶接部の構
成を原理的に示した略図である。 ■・・・電極先端部 2・・・導電電極
FIG. 1 is a side view of an electrode rod for inert gas arc welding according to the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram comparing the degree of wear between an electrode rod for inert gas arc welding according to the present invention and a conventional electrode rod for inert gas arc welding. FIG. 3 is a graph comparing the electrode temperature and current density of the inert gas arc welding electrode according to the present invention and the conventional inert gas arc welding electrode. FIG. 4 is a block diagram showing an example of use of the inert gas arc welding device. FIG. 5 is a schematic diagram showing the principle of the structure of a welding section of a conventional inert gas arc welding device. ■... Electrode tip 2... Conductive electrode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)不活性ガスアーク溶接用の電極棒において、多孔
質の高融点金属基体に易電子放射物質を含浸させた電極
先端部を導電路を形成する金属棒の一端に固定して構成
したことを特徴とするアーク溶接用電極棒。
(1) An electrode rod for inert gas arc welding is constructed by fixing the tip of the electrode, which has a porous high-melting point metal base impregnated with an electron-emitting substance, to one end of the metal rod forming a conductive path. Characteristic electrode rod for arc welding.
(2)前記多孔質の高融点金属基体は平均粒径が2μm
〜8μmの高融点金属粉末をプレス形成後に真空中また
は水素雰囲気中で焼成し10〜35%の空孔率を有する
多孔質タングステン基体または多孔質モリブデン基体で
ある特許請求の範囲第1項記載の不活性ガスアーク溶接
用電極棒。
(2) The porous high melting point metal substrate has an average particle size of 2 μm.
A porous tungsten substrate or a porous molybdenum substrate having a porosity of 10 to 35% is obtained by press-forming a high melting point metal powder of ~8 μm and then firing in a vacuum or hydrogen atmosphere. Electrode rod for inert gas arc welding.
(3)前記易電子放射物質は、アルカリ土類酸化物と金
属酸化物から形成されている特許請求の範囲第1項記載
の不活性ガスアーク溶接用電極棒。
(3) The electrode rod for inert gas arc welding according to claim 1, wherein the electron-emissive substance is formed from an alkaline earth oxide and a metal oxide.
(4)前記アルカリ土類酸化物は、BaO、CaO、金
属酸化物はAl_2O_3である特許請求の範囲第3項
記載の不活性ガスアーク溶接用電極棒。
(4) The electrode rod for inert gas arc welding according to claim 3, wherein the alkaline earth oxide is BaO or CaO, and the metal oxide is Al_2O_3.
(5)前記多孔質の高融点金属基体を支持する金属棒は
タングステン、モリブデン、タンタル、レニウムの高融
点金属である特許請求の範囲第1項記載の不活性ガスア
ーク溶接用電極棒。
(5) The electrode rod for inert gas arc welding according to claim 1, wherein the metal rod supporting the porous high-melting point metal base is a high-melting point metal such as tungsten, molybdenum, tantalum, or rhenium.
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