JPS626905B2

JPS626905B2 -

Info

Publication number: JPS626905B2
Application number: JP54155948A
Authority: JP
Inventors: Minoru Miura
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1987-02-14
Also published as: JPS5677072A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、作業能率の向上を図り、かつ、低
希釈溶接法として活用を可能ならしめるTIG溶接
法およびその装置に関する。

従来、TIG溶接においては、溶接速度を大にす
るため大電流例えば400Amp以上の電流を用いて
行なうことは、殆んど不可能であつた。

これは、大電流を用いると、アーク力が大とな
りアンダーカツト・ビードやハンピング・ビード
などの欠陥溶接ビードが生ずるためである。

従つて、大電流溶接を可能にするためにはアー
ク力を軽減させれば良いわけで、従来種々の対策
が考えられているが、満足な溶接結果は得られて
いなかつた。

そこで、電極先端部に電極軸方向の孔を有する
ことを特徴とするタングステン電極が提案された
（特開昭52―144345）。この発明の電極によればア
ークが孔のまわりにリング状に均一に分散して得
られ、アーク力の軽減された安定したアークが得
られ、大電流での高速溶接は可能となるが、溶加
材（フイラーワイヤー）の送給が従来の方法と同
じであるため、ワイヤー供給装置は溶接トーチと
は別に設置する必要があり、取り扱いにくく現地
溶接等に不向きであり汎用性に欠けるという問題
があつた。

この発明は、上記欠点の解消を目的としたTIG
溶接法およびその装置を提案するものである。

この発明は、軸方向に貫通した孔を有するTIG
溶接用タングステン電極を使用し、該電極内に溶
接ワイヤーを送給して行なうTIG溶接法におい
て、前記電極の孔径より小径で、かつ表面に電気
的絶縁体を塗付又は被覆した溶接ワイヤーを該電
極の孔から被溶接部に供給し、該電極の孔と溶接
ワイヤーとで形成する隙間から有害排ガスを強制
的に吸引しながら溶接を行なうことを特徴とする
TIG溶接法である。

以下、この方法を実施するための装置の一例を
第１図にもとづいて説明する。

図に示すごとく、この装置は、ノズル１と、該
ノズル１に不活性ガス供給用の円筒空隙２をもつ
て内設され給電源３に接続された外筒４と内筒５
よりなるコレツトと、該コレツトに把持され、か
つ中心軸方向に溶接ワイヤー６を遊嵌し得る貫通
孔７―１を穿設したタングステン電極７と、該タ
ングステン電極７上端に該貫通孔７―１と孔８―
１を連通して設置され、外周に多数の長孔８―２
を穿設されたスリーブ８と、前記コレツト内筒５
を押圧する円筒部９―１、ノズル１に穿設された
有害排ガス吸引用の通路１―１とスリーブ８内を
連通する孔９―２、および溶接ワイヤー６の挿通
し得る中心軸方向の孔９―３とを有しノズル１上
部に螺着するキヤツプ９と、該キヤツプ９の円筒
部９―１内上面とスリーブ８上面との間に介在さ
れるスプリング１０および中心に溶接ワイヤー６
の挿通する小孔１１―１を有するシール弁１１と
により構成される。

なお、ノズル１は、ノズル本体に耐熱性材から
成る先端部を螺合して構成されている。またコレ
ツト内筒５の下半分は軸方向に複数のスリツトが
入つており先端が複数の爪となつている。上記シ
ール弁１１はキヤツプ９の円筒部９―１内上部に
介在されているが、その位置に限定するものでは
なく、キヤツプ９の孔９―３の上端または下端に
設けてもよい。

上記装置において、溶接ワイヤー６は、その表
面に電気的絶縁体、例えばエナメル、ポリエステ
ル、ポリプロピレン、ビニール、その他の塗料を
10〜50μ塗付又は被覆したものを使用する。これ
は、溶接ワイヤーに裸線を使用すると、そのワイ
ヤーに導電性があるためタングステン電極７の貫
通孔７―１を通過する際に電極７と短絡し、電極
７から突出したワイヤー先端から被溶接物にアー
クが発生し、孔付タングステン電極７の特徴が失
なわれるばかりでなく、アークが不安定となり欠
陥の発生を来たす原因となるからである。

上記電気的絶縁体は、溶接時に溶融又は燃焼し
て気体を発生するが、一般に該気体は溶接部の欠
陥の原因となる。従つて、タングステン電極７の
貫通孔７―１と溶接ワイヤー６との隙間から該有
害排ガスを強制的に吸引排出して溶接部の欠陥を
防止する必要がある。該タングステン電極７の貫
通孔７―１と溶接ワイヤー６との隙間は有害排ガ
スの吸引可能な幅があれば良く、溶接時に使用す
る溶接ワイヤー６の径によりタングステン電極７
を取り変えて常にその幅を保持する。

該タングステン電極７の取り変え時、コレツト
内筒５と該内筒５内を貫通した該電極７とを、コ
レツト外筒４内に上方から挿入し、スリーブ８、
シール弁１１、スプリング１０、キヤツプ９を順
次、ノズル１内に上方より装入し、該キヤツプ９
をノズル１上部に螺着して溶接可能な状態に戻
す。この際、コレツト内筒５はキヤツプ９の円筒
部９―１に押圧されて該電極７を良好に把持する
が、該電極７は常に同位置に把持されるわけでは
なく、上下にずれを生じる。しかし、スリーブ８
の長孔８―２により多少上下のずれがあつても、
キヤツプ９の孔９―２を経てノズル１の有害排ガ
ス吸引用の通路１―１とスリーブ８内を連通す
る。また、シール弁１１はキヤツプ９の円筒部９
―１内のスリーブ８上方を完全にシールして有害
排ガスのスリーブ８上方への侵入を防止する。従
つて、有害排ガスは、該電極７の貫通孔７―１と
溶接ワイヤー６とで形成する隙間からスリーブ８
の孔８―１、長孔８―２、キヤツプ９の孔９―
２、ノズル１の有害排ガス吸引用の通路１―１を
経て良好に吸引排出される。なお、該吸引は0.5
〜5l／minが適当である。

この発明によれば、上記のごとく、溶接トーチ
とワイヤー供給装置を一致させたTIG溶接装置で
あるため、半自動MIG溶接と同等の作業性、能率
が得られ、かつ、装置は小型化される。また、溶
接ワイヤーを電気的に絶縁し、かつ、該電気的絶
縁体の溶接時に溶融又は燃焼して発生する有害排
ガスを強制的に吸引しながら溶接するため、孔付
タングステン電極の効果、つまり、アーク力を低
下させ、欠陥のない溶接条件範囲を拡大する効
果、及び母材から溶接金属中への希釈を低下させ
る効果を発揮し、肉盛溶接、クラツド材の溶接
等、低希釈溶接法としても活用が可能である。
又、溶接ワイヤー自体に絶縁処理を施して絶縁す
る方法によれば、絶縁材は常に溶接ワイヤーと共
に新しい状態でワイヤー表面に被覆されて供給さ
れるため、絶縁性が極めて優れ信頼性が高く、保
守等が不要となる。

次に、この発明の実施例について説明する。

〔実施例１〕第２図に示すごときタングステン電極先端形状
で、電極径Ｄ＝８mm、円錐頂角θ＝90゜、円錐台
径W₁＝１mmの電極を用いて、従来のTIG溶接法
にて溶接を実施し、その溶接電流値（Amp）と
溶接可能速度（cm／min）を求め、実験結果を第
４図にＡ線で示した。また、第３図に示される電
極先端形状で、電極径Ｄ＝８mm、貫通孔径ｄ＝４
mm、円錐頂角θ＝60゜、貫通孔径ｄを形成する先
端リングの幅W₂＝0.5mmの貫通孔を有する電極を
用いて、この発明のTIG溶接法にて溶接を実施
し、同様にその溶接電流値（Amp）と溶接可能
速度（cm／min）を求め、実験結果を第４図Ｂ線
で示した。なお、溶接ワイヤーは1.6mmφのもの
を使用した。

第４図において、図中の曲線より上部は欠陥ビ
ードが発生する範囲であり溶接実施は好ましくな
い。同図において500Amp以上の大電流では従来
法（Ａ線）は溶接速度が殆んど静止状態でも欠陥
ビードが発生している。一方、この発明法（Ｂ
線）によれば、溶接電流500Ampで90cm／minの
高速溶接が可能であり、また800Amp程度の大電
流でも10cm／minの速度で溶接ができ、明らかに
この発明法の方が従来法に比較して健全な溶接ビ
ードの得られる溶接条件範囲の広いことがわか
る。

〔実施例２〕 JISのSS41鋼板を母材とし、1.6mmφの10％Ni
―Cuワイヤ（キユプロニツケルワイヤ）を使用
し、溶接電流350Amp、溶接速度10cm／minでこ
の発明のTIG溶接法および従来法にて肉盛溶接を
実施した。第５図は、その溶接金属中へのFeへ
の希釈率（希釈率＝母材の溶けた部分の体積／
（溶着金属の体積＋母材の溶けた部分の体積）×
100）と、溶着量との関係を示したもので、Ｃ線
がこの発明法、Ｄ線が従来法の実験結果をあらわ
している。同図より明らかなように、この発明法
（Ｃ線）の方が従来法（Ｄ線）に比較してはるか
に母材の希釈率が小さいことがわかる。従つて、
この発明法によれば、肉盛溶接等の低希釈溶接が
可能であり、高能率でかつ低希釈溶接法であるこ
とから積層数が少なくて高品質肉盛溶接部が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例装置を示す縦断
正面図、第２図は従来のTIG溶接用電極の先端形
状を示す正面図、第３図はこの発明のTIG溶接用
電極の先端形状の一実施例を示す縦断正面図、第
４図はこの発明法および従来法で溶接を実施した
結果の溶接電流と溶接可能速度の関係を示すグラ
フ、第５図はこの発明法および従来法にて肉盛溶
接を実施した結果の溶着量と希釈率の関係を示す
グラフである。図中１…ノズル、２…円筒空隙、３…給電源、
４…コレツト外筒、５…コレツト内筒、６…溶接
ワイヤー、７…タングステン電極、７―１…貫通
孔、８…スリーブ、８―１，９―２，９―３…
孔、８―２…長孔、９…キヤツプ、９―１…円筒
部、１０…スプリング、１１…シール弁、１―１
…通路、Ｄ…電極径、ｄ…貫通孔径、θ…円錐頂
角、W₁…円錐台径、W₂…先端リングの幅。

Claims

【特許請求の範囲】１軸方向に貫通した孔を有するタングステン電
極を用い、該電極内に溶接ワイヤーを送給して行
なうTIG溶接法において、前記電極の孔径より小
径で、かつ表面に電気的絶縁体を塗布又は被覆し
た溶接ワイヤーを用い、該溶接ワイヤーと電極の
孔とで形成される隙間から有害排ガスを強制的に
吸引しながら溶接を行なうことを特徴とするTIG
溶接法。２ノズルと、該ノズルに不活性ガス供給用の円
筒空隙をもつて内設され給電源に接続された外筒
と内筒よりなるコレツトと、該コレツトに把持さ
れ、かつ中心軸方向に溶接ワイヤーを遊嵌し得る
貫通孔を穿設したタングステン電極と、該タング
ステン電極上端に該貫通孔と孔を連通して設置さ
れ、外周に多数の長孔を穿設されたスリーブと、
前記コレツト内筒を押圧する円筒部、ノズルに穿
設された有害排ガス吸引用の通路とスリーブ内を
連通する孔および、溶接ワイヤーの挿通し得る中
心軸方向の孔とを有しノズル上部に螺着するキヤ
ツプと、該キヤツプの円筒部内上面とスリーブ上
面との間に介在されるスプリングおよび中心に溶
接ワイヤーの挿通する小孔を有するシール弁とに
より構成されることを特徴とするTIG溶接装置。