WO2023013386A1 - シールド治具及びガスシールドアーク溶接装置 - Google Patents

シールド治具及びガスシールドアーク溶接装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023013386A1
WO2023013386A1 PCT/JP2022/027859 JP2022027859W WO2023013386A1 WO 2023013386 A1 WO2023013386 A1 WO 2023013386A1 JP 2022027859 W JP2022027859 W JP 2022027859W WO 2023013386 A1 WO2023013386 A1 WO 2023013386A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
shield
outer shell
shielding
shell member
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/027859
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
朱耀 陳
瑛介 黒澤
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社神戸製鋼所 filed Critical 株式会社神戸製鋼所
Priority to EP22852810.5A priority Critical patent/EP4364878A1/en
Priority to CN202280054123.6A priority patent/CN117794674A/zh
Priority to US18/579,337 priority patent/US20240342820A1/en
Publication of WO2023013386A1 publication Critical patent/WO2023013386A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/24—Features related to electrodes
    • B23K9/28—Supporting devices for electrodes
    • B23K9/29—Supporting devices adapted for making use of shielding means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/24—Features related to electrodes
    • B23K9/28—Supporting devices for electrodes
    • B23K9/29—Supporting devices adapted for making use of shielding means
    • B23K9/291—Supporting devices adapted for making use of shielding means the shielding means being a gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/32—Accessories
    • B23K9/325—Devices for supplying or evacuating shielding gas

Definitions

  • the present invention relates to shield jigs and gas-shielded arc welding equipment.
  • Gas shielded arc welding in which a shield gas (inert gas) is supplied to the weld to shield the weld from the air and prevent oxidation.
  • a welding torch used for such gas-shielded arc welding is described in Patent Document 1, for example.
  • a shield gas passage provided in the welding torch and a control gas passage for controlling the cross-sectional shape of the weld bead are independent passages, and are symmetrical with respect to the welding progress direction around the welding arc portion. , the above passages are arranged in a vertical row. According to this, in the welding of a narrow gap, the cross-sectional shape and penetration of the welding bead are improved by providing a front shield gas flow path and a rear shield gas flow path to control the flow velocity of the gas. It is described in.
  • the shielding area covered by the shielding gas is narrow in the current shield jig, it also guarantees the gas shielding performance of the surrounding welding bead that becomes hot adjacent to the welding bead during lamination manufacturing. becomes difficult. Furthermore, depending on the direction in which welding proceeds, gas shielding may be insufficient, which may limit layered manufacturing using a manipulator.
  • an object of the present invention is to provide a shield jig and a gas-shielded arc welding apparatus that can always stably secure a wide range of gas-shielding properties during gas-shielded arc welding.
  • the present invention consists of the following configurations.
  • a shield jig attached to a welding torch for shield welding that melts and solidifies a metal filler material to form a weld bead, a first outer shell member that surrounds the welding torch and is arranged with a radial gap from the welding torch to define a first annular space having a first opening at the bottom; a first gas supply member disposed inside the first outer shell member so as to surround the welding torch and supplying shielding gas to the first annular space; a dispersing member disposed below the first gas supply member in the first annular space and dispersing the shielding gas;
  • a shield jig comprising a
  • a gas-shielded arc welding apparatus comprising the shield jig according to (1).
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas-shielded arc welding apparatus.
  • FIG. 2 is a perspective view of the shield nozzle at the tip of the welding torch and the shield jig of the first configuration example provided on the outer periphery of the shield nozzle.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of the shield nozzle.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of the shield jig of the first configuration example.
  • FIG. 5 is an explanatory view schematically showing the welding torch during welding and the flow of shield gas by the shield jig of the first configuration example.
  • FIG. 6A is a plan view schematically showing a weld bead formed using a shield jig.
  • FIG. 6B is a side view schematically showing a weld bead formed using a shield jig.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the oxygen content and the nitrogen content in the welding bead of each test example shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of the shield jig of the second configuration example.
  • FIG. 9 is an explanatory view schematically showing the welding torch during welding and the flow of shielding gas by the shielding jig of the second configuration example.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of a modified shield jig provided with a rectifying section for controlling the flow direction of the shield gas in the shield jig of the second configuration example.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of a modified shield jig provided with a rectifying section for controlling the flow direction of the shield gas in the shield jig of the second configuration example.
  • FIG. 11A is a partial cross-sectional view of the bottom portion of the shield jig for explaining the state of the shield gas jetted from the shield jig.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view of the formed gas curtain taken along line XI-XI shown in FIG. 11A, for explaining the state of the shield gas jetted from the shield jig.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas-shielded arc welding apparatus.
  • a gas-shielded arc welding apparatus 100 which is a laminate-molded article manufacturing apparatus, includes a welding robot 11, a robot drive unit 13, a filler material supply unit 15, a shield gas supply unit 17, a welding power supply unit 19, and a control unit. 21 and.
  • the welding robot 11 is an articulated robot, and a welding torch 23 is supported on the tip shaft.
  • the position and posture of the welding torch 23 can be arbitrarily set three-dimensionally within the range of degrees of freedom of the robot arm.
  • the welding torch 23 holds the filler material M continuously supplied from the filler material supply unit 15 in a state of protruding from the tip of the welding torch.
  • the shield gas supply unit 17 supplies inert gas to the welded portion.
  • argon, helium (or a mixed gas thereof), or a gas obtained by adding a small amount of active gas such as oxygen or carbon dioxide is used as a shielding gas.
  • MAG welding carbon dioxide gas or a mixed gas of argon and carbon dioxide gas is used as the shield gas
  • TIG welding argon gas is used.
  • nitrogen, argon, helium or the like is used as a shield gas.
  • the welding torch 23 is a welding torch for shield welding that melts and solidifies a metal filler material M to form a welding bead.
  • the welding torch 23 has a shield nozzle 25 that receives the shield gas supplied from the shield gas supply unit 17 (see FIGS. 2 to 5), and the shield gas is supplied from the shield nozzle 25 to the welding portion.
  • the arc welding method may be a consumable electrode type such as coated arc welding or carbon dioxide gas arc welding, or a non-consumable electrode type such as TIG welding or plasma arc welding, and is appropriately selected according to the layered product to be manufactured. be.
  • the heat source for melting the filler material M is not limited to the arc described above.
  • a heat source using other methods such as a heating method using both an arc and a laser, a heating method using plasma, a heating method using an electron beam or a laser, or the like may be employed.
  • the amount of heating can be more finely controlled, the state of the welding bead can be maintained more appropriately, and the quality of the laminate-molded product can be further improved.
  • the filler material is made of pure titanium or titanium alloy, for example, a welding wire for welding titanium and titanium alloys (see, for example, JIS Z 3331). If the filler material is pure titanium or a titanium alloy, proper welding can be performed even when the base metal for welding is a titanium-based material. In addition, the filler material is not limited to the above materials, and other materials may be used.
  • a shield jig 31 is attached to the outer circumference of the welding torch 23 .
  • the shielding jig 31 is supplied with the shielding gas from the shielding gas supply section 17 and injects the shielding gas toward the welding portion. Details of the shield jig 31 will be described later.
  • the robot drive unit 13 receives instructions from the control unit 21, drives each part of the welding robot 11, and controls the output of the welding power source as necessary.
  • the control unit 21 is composed of a computer device including a CPU, memory, storage, etc., and executes a drive program prepared in advance or a drive program created under desired conditions to drive each part such as the welding robot 11. As a result, the welding torch 23 is moved according to the driving program, and a plurality of layers of welding beads B are laminated on the base plate 29, thereby forming a layered article having a multilayer structure.
  • FIG. 2 is a perspective view of the shield nozzle 25 at the tip of the welding torch 23 and the shield jig 31 of the first configuration example provided on the outer periphery of the shield nozzle 25 .
  • the shield gas supply section 17 supplies shield gas to both the welding torch 23 and the shield jig 31 .
  • the shield nozzle 25 of the welding torch 23 protrudes the filler material M at the tip of the nozzle and jets the shield gas G0 supplied from the shield gas supply unit 17 toward the welded portion below.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of the shield nozzle 25.
  • the shield nozzle 25 shown here is of a consumable electrode type.
  • a contact tip 27 is arranged inside the shield nozzle 25, and the contact tip 27 holds a filler material M to which a melting current is supplied.
  • the welding torch 23 holds the filler material M and generates an arc from the tip of the filler material M in a shield gas atmosphere.
  • the filler material M is fed to the welding torch 23 by a feeding mechanism (not shown) attached to a portion of the welding robot 11 shown in FIG.
  • the continuously fed filler material M is melted and solidified to form a weld bead B, which is a melted and solidified body of the filler material M, on the base plate 29 .
  • the shield gas G0 supplied from the shield gas supply unit 17 is injected through the internal space S0 defined inside the shield nozzle 25, and is injected around the filler material M. gas shield.
  • a first gas supply pipe 33 is connected to the shield jig 31 shown in FIG.
  • the tip of the first gas supply pipe 33 penetrates the upper surface of the shield jig 31 and is inserted into the jig, and is connected to the annular first hollow pipe 35 .
  • the first hollow pipe 35 is arranged above the first annular space S1 inside the jig, and has a plurality of injection ports 35a formed at equal intervals along its entire circumference.
  • the shielding gas G1 supplied from the first gas supply pipe 33 is jetted upward from the injection port 35a of the first hollow pipe 35, and then directed downward in the first annular space S1.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of the shield jig 31 of the first configuration example.
  • the shield jig 31 is provided on the outer circumference of the shield nozzle 25 provided at the tip of the welding torch 23 .
  • the shield jig 31 includes a first outer shell member 32A, a first gas supply member 38A, and a dispersion member 41. As shown in FIG.
  • the first outer shell member 32A covers the periphery of the welding torch 23, is disposed outside the outer peripheral surface of the welding torch 23 with a radial clearance, and defines a first annular space S1 having a first opening 37A at the bottom. Define.
  • the first outer shell member 32A is composed of a sheet metal member having a substantially cylindrical outer peripheral surface. A hole is provided in the center of the upper surface of the first outer shell member 32A, and the shield nozzle 25 passes through this hole. fixed in some way.
  • the material, structure, etc. of the first outer shell member 32A are not particularly limited.
  • the first gas supply member 38A includes a first gas supply pipe 33 and a first hollow pipe 35.
  • the first gas supply pipe 33 is composed of a straight hollow pipe penetrating the upper surface of the first outer shell member 32A.
  • the first hollow pipe 35 is composed of an annular hollow pipe arranged in the first annular space S1, and has a plurality of injection ports 35a for supplying shielding gas on its upper surface. That is, the first gas supply member 38A is arranged in the first annular space S1 so as to surround at least the outer peripheral surface of the welding torch 23, and a plurality of injection ports 35a for supplying the shielding gas are provided with the injection direction facing upward. ing.
  • the shielding gas that has passed through the first gas supply pipe 33 is supplied to the first hollow pipe 35 and is uniformly injected over the entire circumference of the first hollow pipe 35 from the injection port 35a of the first hollow pipe 35 . After that, the injected shielding gas flows downward in the first annular space S1, passes through the dispersion member 41 supported by the holding member 42, and enters the first opening 37A formed in the bottom surface of the first annular space S1. reach.
  • the dispersing member 41 is arranged below the first gas supply member 38A in the first annular space S1 and serves to disperse the shielding gas supplied from the first gas supply member 38A in the first annular space S1. .
  • a hole is provided in the center of the dispersion member 41, and the shield nozzle 25 passes through this hole.
  • the outer periphery of the dispersion member 41 has a circular shape that contacts the inner peripheral surface of the first outer shell member 32A.
  • the dispersing member 41 is made of a fibrous member such as glass wool or steel wool, and disperses the shielding gas inside the first annular space S1.
  • the material of the dispersing member 41 may be a material other than the above, and is not particularly limited.
  • the holding member 42 can be composed of, for example, a mesh member made of stainless steel through which the shielding gas can pass, but the material, shape, and the like of the holding member 42 are not particularly limited. Further, the holding member 42 may have a mesh size of 0.1 mm to 1.0 mm, preferably 0.3 mm to 0.7 mm, for example, so as to have a gas rectifying function. In that case, the holding member 43 also functions as a distributing member.
  • the outer periphery of the holding member 42 is fixed to the inner peripheral surface of the first outer shell member 32A by welding or the like, and the dispersion member 41 is placed or attached on the upper surface of the holding member 42. Therefore, the holding member 42 can stably hold the dispersion member 41 in the first annular space S1.
  • the holding member 42 may directly join the outer periphery of the dispersion member 41 to the inner peripheral surface of the first outer shell member 32A, in which case the holding member 42 may be omitted.
  • the shield jig 31 configured as described above, the first hollow pipe 35 surrounding the welding torch 23 injects the shielding gas, and the dispersing member 41 disperses the shielding gas flowing through the first annular space S1. Therefore, according to this shield jig 31, the entire circumference of the welded portion can be gas-shielded in a wide range and evenly, as compared with a jig such as an after-shield jig that is generally used in welding.
  • the bottom of the first outer shell member 32A is formed with a narrowed portion 45 in which the radial distance of the first outer shell member 32A gradually decreases along the axial direction of the welding torch 23. It may be composed of a straight-shaped cylindrical body.
  • the outer diameter d 0 of the welding torch 23 (shield nozzle 25) and the outer diameter d 1 of the first outer shell member 32A have a relationship of d 1 >d 0 .
  • the flow velocity of the shielding gas injected from the first opening 37A which is the opening of the first annular space S1
  • Vout the flow velocity of the shielding gas supplied to the first annular space S1
  • Vin the first opening 37A is The flow velocity Vout of the shielding gas from is obtained by equation (1).
  • the shielding jig 31 is configured so that the flow velocity Vout of the shielding gas injected from below the first annular space S1 is 113.17 mm/sec or more, the velocity Vin of the source of the shielding gas, and the outer diameter d 0 , and the outer diameter d1 of the first outer shell member 32A is set.
  • the source plug velocity Vin of the shield gas corresponds to the gas velocity corresponding to the gas supply pressure from the shield gas supply section 17 .
  • the flow velocity Vout of the shielding gas injected from the first annular space S1 By setting the flow velocity Vout of the shielding gas injected from the first annular space S1 to 113.17 mm/sec or higher in this way, a necessary and sufficient amount of the shielding gas can flow forward in the welding progress direction. It is possible to effectively suppress entrainment of air, oxygen, nitrogen, etc. adhering to various members into the welded portion.
  • the outer diameter d1 of the first outer shell member 32A is set to a predetermined size or more, the weld bead, which is close to the weld bead being welded and can reach a high temperature, can be kept under the shielding gas atmosphere. becomes possible. Therefore, reliable gas shielding can be ensured.
  • the size (radial distance) of the first outer shell member 32A it is possible to suppress fluctuations in gas shielding properties due to the welding direction, and to improve the degree of freedom in modeling by the welding robot.
  • a high gas shield effect can be obtained by appropriately setting the inner and outer diameters of the first outer shell member 32A according to the flow rate of the shielding gas to be used. can.
  • the shielding gas G1 ejected from the first opening 37A forms a cylindrical curtain.
  • the first opening 37A has an annular shape continuous in the circumferential direction, the configuration is not limited to this, and many openings may be arranged in the circumferential direction, and the shape of the first opening 37A is not particularly limited.
  • FIG. 5 is an explanatory view schematically showing the welding torch 23 during welding and the shielding gas flow by the shielding jig 31 of the first configuration example.
  • a shield gas G0 is jetted from the shield nozzle 25 at the tip of the welding torch 23 .
  • the shield jig 31 also jets the shield gas G1 supplied to the first annular space S1 in an annular manner toward the base plate 29 from the entire circumference of the first opening 37A.
  • the shielding gas G1 injected from the first opening 37A forms a cylindrical gas curtain.
  • the shielding gas G1 confines the shielding gas G0 injected from the welding torch 23 inside the formed gas curtain, and has the effect of blocking the inflow of air Air from the outside.
  • the welding bead B being welded is effectively isolated from external air, oxygen, nitrogen, etc. adhering to other members, and impurities can be suppressed from entering the laminate-molded article W.
  • the injection direction of the shield gas G2 from the shield jig 31 approaches the welding torch 23 side due to the narrowed portion 45 at the bottom of the first outer shell member 32A.
  • the position where the shielding gas G0 from the welding torch 23 hits the welded portion and the position where the shielding gas G1 from the shield jig 31 hits the welded portion become closer, and it can be expected that the effect of retaining the shielding gas is enhanced.
  • FIG. 6A is a plan view schematically showing a weld bead formed using a shield jig.
  • FIG. 6B is a side view schematically showing a weld bead formed using a shield jig.
  • two types of shield jigs having an outer diameter d1 of ⁇ 100 mm (Test Example 1) and ⁇ 150 mm (Test Example 2) were prepared, and three rows of shielding jigs were placed on the base plate 29 under the following conditions. Three layers of welding bead B were formed.
  • Filler material Titanium wire (manufactured by Daido Steel Co., Ltd.) Welding speed: 20 cpm Filler feed rate: 6.2 mpm Shield gas: Argon gas Shield gas supply to welding torch: 20 L/min Amount of shield gas supplied to shield jig: 50 L/min Axial length of shield jig: 50mm Welding torch outer diameter: ⁇ 25mm Annular diameter of the first hollow pipe: ⁇ 80 mm Holding member: Stainless steel net with a mesh size of 0.5 mm spread
  • the order of formation of the welding beads B is indicated by numbers in FIG. 6B. Formation of the welding bead B was carried out by producing two samples for each of Test Examples 1 and 2, a total of four samples.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the oxygen content and the nitrogen content in the welding bead B of each test example shown in FIGS. 6A and 6B.
  • the intrusion of oxygen and nitrogen is kept low.
  • the oxygen content and the nitrogen content are lower than in test example 1. This is because, if the amount of shielding gas supplied to the shielding jig is constant, the smaller the outer diameter d1, the faster the flow rate of the gas jetted from the shielding jig, which improves the gas shielding property and reduces the air flow caused by the arc heat. This is thought to be due to the fact that the entrainment of the
  • the flow velocity of the shielding gas injected from the first opening 37A was 48.05 mm/sec in Test Example 1 and 113.17 mm/sec in Test Example 2. If the flow velocity is equal to or higher than that of Test Example 2, the intrusion of impurities can be suppressed more reliably, and good welding can be performed.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of the shield jig 31A of the second configuration example.
  • a shield jig 31A of this configuration includes a second outer shell member 32B and a second gas supply member 38B in addition to the configuration of the shield jig 31 of the first configuration example.
  • the second outer shell member 32B is arranged with a radial gap outside the outer peripheral surface of the first outer shell member 32A, and defines a second annular space S2 with the first outer shell member 32A.
  • the upper portion of the second annular space S2 is closed with a lid portion 39, and the bottom portion of the second annular space S2 has a second opening 37B.
  • the outer peripheral surface of the second outer shell member 32B has a cylindrical shape . d 2 >d 1 >d 0 is established when the inner diameter of is d 2 .
  • the second outer shell member 32B is composed of a substantially cylindrical sheet metal member. A hole is provided in the center of the upper surface of the second outer shell member 32B, and the first outer shell member 32A is fixed to this hole.
  • the material, structure, etc. of the second outer shell member 32B are not particularly limited.
  • the second gas supply member 38B includes a second gas supply pipe 34 and a second hollow pipe 36.
  • the second gas supply pipe 34 is composed of a straight hollow pipe penetrating the upper surface of the second outer shell member 32B.
  • the second hollow pipe 36 is composed of an annular hollow pipe arranged in the second annular space S2, and has a plurality of injection ports 36a for supplying shielding gas on its upper surface. That is, the second gas supply member 38B is arranged in the second annular space S2 so as to surround at least the outer peripheral surface of the first outer shell member 32A, and the plurality of injection ports 36a are provided with the shield gas injection direction facing upward.
  • the shielding gas that has passed through the second gas supply pipe 34 is supplied to the second hollow pipe 36 and is uniformly injected over the entire circumference of the second hollow pipe 36 from the injection port 36a of the second hollow pipe 36 . After that, the injected shielding gas flows downward in the second annular space S2 and reaches the second opening 37B formed in the bottom surface of the second annular space S2.
  • FIG. 9 is an explanatory view schematically showing the welding torch 23 during welding and the flow of shielding gas by the shield jig 31A of the second configuration example.
  • the shield nozzle 25 at the tip of the welding torch 23 injects the filler material M and the shield gas G0.
  • the shield jig 31A spreads the shield gas G1 supplied to the first annular space S1 and the shield gas G2 supplied to the second annular space S2 from the entire circumference of the first opening 37A and the second opening 37B to the welding torch. 23 is injected in an annular shape toward the tip side.
  • the shielding gas G1 injected from the first opening 37A forms a cylindrical gas curtain.
  • the shielding gas G1 has the effect of confining the shielding gas G0 injected from the welding torch 23 inside the formed gas curtain and blocking the inflow of air Air from the outside.
  • the welding bead B being welded is effectively isolated from outside air, oxygen, nitrogen, etc. adhering to other members, and impurities can be suppressed from entering the laminate-molded article W.
  • the shielding gas G2 injected from the second opening 37B also forms a cylindrical gas curtain.
  • the shielding gas G2 has the effect of confining the shielding gas G0 injected from the welding torch 23 and the shielding gas G1 injected from the first opening 37A inside the formed gas curtain and blocking the inflow of air Air from the outside. play.
  • the injection speed of the shield gas G2 is faster than the injection speed of the shield gas G1 due to the difference in the opening area of the bottom.
  • the shielding gas G2 on the outside embraces the shielding gas G1 on the inside, forming a double gas curtain. Therefore, the synergistic effect of the shield gases G1 and G2 can further suppress the entry of impurities into the laminate-molded article W from the outside.
  • a narrowed portion 45 is formed at the bottom of the second outer shell member 32B along the axial direction of the welding torch 23 so that the radial distance of the second outer shell member 32B gradually decreases.
  • a corresponding narrowed portion 46 is also formed in the bottom portion of the first outer shell member 32A.
  • the radial gap between the narrowed portion 45 and the narrowed portion 46 is constant along the circumferential direction, and is set substantially equal to the size of the radial gap (d 2 ⁇ d 1 )/2 other than the bottom portion.
  • the shield jig 31A may be configured as a straight cylindrical body without the constricted portions 45 and 46. As shown in FIG.
  • the outer diameter of the welding torch 23 is d 0
  • the outer diameter of the first outer shell member 32A is d 1
  • the inner diameter of the second outer shell member 32B is d 2
  • the relative sizes of the first outer shell member 32A and the second outer shell member 32B with respect to the welding torch 23 are designed so that 2 -d 1 is established.
  • the radial width of the first annular space S1 becomes larger than the radial width of the second annular space S2, and the amount of shielding gas can be saved.
  • the shield gas supply source is the single shield gas supply unit 17 (FIG. 2), and the shield gas supply unit 17 includes the welding torch 23, the first gas supply member 38A, and the second gas supply member 38A.
  • a shielding gas is supplied to each of the members 38B.
  • the shielding gas supply section 17 controls the supply of the shielding gas to a specified constant amount. Therefore, the supply pressure of the shielding gas to the welding torch 23 is controlled to be constant.
  • the shield jig 31A receives the same gas supply pressure as the gas supply pressure of the welding torch 23 and injects the shield gas G1 and the shield gas G2. The flow velocity of G2 increases.
  • gas curtains having different flow velocities can be easily generated on the inner peripheral side and the outer peripheral side, and the gas shielding property can be improved.
  • gas curtain on the outer peripheral side where the flow velocity is fast is made thinner than the gas curtain on the inner peripheral side where the flow velocity is slow, gas consumption can be suppressed.
  • the supply of the shielding gas G1 may be stopped and the shielding gas may be supplied only to the second annular space S2. In that case, shield gas consumption can be saved while maintaining a sufficient gas shield effect.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of a modified shield jig 31B provided with a rectifying section 47 for controlling the flow direction of the shield gas G2 in the shield jig 31A of the second configuration example.
  • FIG. 10 shows only the lower portion of the second gas supply member 38B in the second outer shell member 32B.
  • the shield jig 31B of the modified example has a rectifying portion 47 in the second annular space S2 inside the second outer shell member 32B.
  • the rectifying section 47 is provided in the second annular space S2 and spirals the flow of the shielding gas G2.
  • the rectifying portion 47 can be formed, for example, by arranging sheet metal fins 49 between the outer surface of the first outer shell member 32A and the inner surface of the second outer shell member 32B.
  • the fins 49 are arranged at regular intervals along the circumferential direction and define multiple rows of spiral gas flow paths 51 .
  • the flow direction of the shielding gas G2 flowing through each gas flow path 51 is regulated by the fins 49, and the shielding gas G2 is jetted as a spiral airflow from the second opening 37B. As a result, an annular gas curtain rotating in the circumferential direction is formed.
  • the rectifying section 47 is composed of the fins 49, it is not limited to this.
  • a rifling-like spiral hole or groove may be formed in the outer peripheral surface of the first outer shell member 32A or the inner peripheral surface of the second outer shell member 32B.
  • the straightening section 47 may have a configuration in which a plurality of injection nozzles for injecting the shielding gas are arranged at the bottom of the second annular space S2 in a state in which the injection direction is inclined in the circumferential direction.
  • FIG. 11A is a partial cross-sectional view of the bottom of the shield jig 31B for explaining the state of the shield gas G2 jetted from the shield jig 31B.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view of the formed gas curtain taken along the line XI-XI shown in FIG. 11A, for explaining the state of the shield gas G2 jetted from the shield jig 31B.
  • the shielding gas G2 ejected from the second opening 37B of the second annular space S2 forms a gas curtain CT that is spirally flowed by the rectifying section 47 described above, and is shown in FIG. 8B.
  • the cross section becomes a continuous ring.
  • the gas curtain CT having this helical flow, since the shielding gas is rotated, it is possible to more reliably prevent air from flowing into the welded portion and further improve the gas shielding effect of the welded portion.
  • the shielding gas is spouted while rotating, it is possible to prevent entrainment of residual air in the piping of the shielding gas.
  • the supply of the shielding gas G1 is stopped, and the shielding gas is supplied only to the second annular space S2. Consumption can be saved.
  • the fumes generated during welding may be sucked by separately providing a suction path in the gas curtain.
  • the shield jigs 31, 31A, and 31B described above since they have a cylindrical shape centered on the welding torch 23, an annular gas curtain centered on the welding torch 23 is formed. Therefore, a gas shielding effect is obtained in any moving direction of the welding torch 23, and the trajectory of the welding torch 23 is not restricted. For example, compared to before shields and after shields that are provided according to the traveling direction of the welding torch 23, restrictions on the moving direction of the welding torch 23 can be suppressed, so welding can be performed with a high degree of freedom.
  • a shield jig attached to a welding torch for shield welding that melts and solidifies a metal filler material to form a weld bead, a first outer shell member that surrounds the welding torch and is arranged with a radial gap from the welding torch to define a first annular space having a first opening at the bottom; a first gas supply member disposed inside the first outer shell member so as to surround the welding torch and supplying shielding gas to the first annular space; a dispersing member disposed below the first gas supply member in the first annular space and dispersing the shielding gas;
  • a shield jig comprising a According to this shield jig, the entire circumference of the welded portion can be gas-shielded over a wide range.
  • Vout is the flow velocity of the shielding gas injected from the first opening
  • Vin is the flow velocity of the shielding gas supplied to the first annular space
  • d0 is the outer diameter of the welding torch
  • d0 is the outer diameter of the welding torch.
  • this shield jig it is possible to effectively suppress the entrainment of impurities into the welded portion.
  • the shield jig according to (1) or (2) further comprising a holding member attached to the inner peripheral surface of the first outer shell member in the first annular space and holding the dispersion member. According to this shield jig, the dispersion member can be stably held in the first annular space.
  • the shield jig Arranged on the outside of the outer peripheral surface of the first outer shell member with a radial gap, and having a lid portion at the top and a second opening at the bottom portion between the first outer shell member and the first outer shell member. a second outer shell member defining a second annular space; a second gas supply member that supplies the shielding gas to the second annular space;
  • the shield jig according to any one of (1) to (4), further comprising: According to this shield jig, it is possible to further enhance the effect of suppressing the intrusion of impurities into the welded portion.
  • the shield jig When the outer diameter of the welding torch is d0 , the outer diameter of the first outer shell member is d1 , and the inner diameter of the second outer shell member is d2, d 1 ⁇ d 0 >d 2 ⁇ d 1 is established, the shield jig according to (5). According to this shield jig, since the difference in radial length between the outer circumference of the first outer shell member and the outer circumference of the welding torch is greater than the radial width of the annular space, the diameter of the first annular space from the welding torch Shield gas can also be injected at positions farther than the width of the direction. As a result, the shielding gas can be retained in the space around the welding torch.
  • At least the bottom of the second outer shell member is formed with a narrowed portion in which the radial distance of the second outer shell member gradually decreases along the axial direction of the welding torch, (5) to (8) ).
  • this shield jig the point at which the shielding gas injected from the welding torch and the shielding gas injected from the second annular space collide with each other is closer to the welding torch side, and the shielding gas stays. It is expected that the effect will be enhanced.
  • a gas-shielded arc welding apparatus comprising the shield jig according to any one of (1) to (10). According to this gas-shielded arc welding apparatus, high gas-shielding properties can be obtained, and stable gas-shielded arc welding can be performed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

シールド治具は、溶接トーチの周囲を覆うとともに、溶接トーチとの間に径方向隙間を有して配置され、底部に第１開口を有する第１環状空間を画成する第１外殻部材と、第１外殻部材の内部に溶接トーチを取り囲んで配置され、第１環状空間にシールドガスを供給する第１ガス供給部材と、第１環状空間の第１ガス供給部材よりも下方に配置され、シールドガスを分散する分散部材とを備える。

Description

シールド治具及びガスシールドアーク溶接装置
　本発明は、シールド治具及びガスシールドアーク溶接装置に関する。
　溶接部にシールドガス（不活性ガス）を供給して、溶接部を空気から遮蔽して酸化を防止するガスシールドアーク溶接が知られている。このようなガスシールドアーク溶接に用いる溶接トーチが、例えば特許文献１に記載されている。
　特許文献１の溶接トーチは、溶接トーチに設けるシールドガス通路と、溶接ビードの断面形状を制御する制御ガス通路とを、各々独立した通路とし、溶接アーク部を中心として溶接進行方向に対し前後対称の位置に、上記したそれぞれの通路を縦１列に配列した構成となっている。これによれば、狭開先の溶接において、前方シールドガス流路と後方シールドガス流路を設けてガスの流速をコントロールすることで、溶着ビードの断面形状と溶け込みを改善する、と特許文献１に記載されている。
日本国特開平１－４８６７８号公報
　ところで、活性金属からなる母材又は溶加材（溶接ワイヤ）を用いてガスシールドアーク溶接する場合、活性金属は、大気との親和力が高温時に特に強くなり、空気中の酸素、窒素と反応して酸化物、窒化物を形成しやすくなる。そのため、溶接後の酸化物、窒化物の形成部分の硬化及び脆弱化が顕著となる。そこで、活性金属をガスシールドアーク溶接する場合、一般的には大気と活性金属との接触を避けるために、アフターシールド用の治具を用い、溶接トーチ付近の局部的なガスシールドを実施している。ところが、純チタン又はチタン合金等の溶加材を溶融させて積層造形する際には、アフターシールド用の治具を用いただけでは造形体への酸素及び窒素の侵入を規定値以下に抑えることは依然として困難となる。
　例えば、溶接の進行方向における前方には、空気、母材などの他の部材に付着した酸素、窒素が存在し、これらの巻き込みを防ぐことが困難である。また、現行のシールド治具は、シールドガスで覆われるシールド範囲が狭いため、積層造形の際に、溶接中の溶着ビードに隣接して高温になった周囲の溶着ビードのガスシールド性まで担保することは困難となる。さらに、溶接の進行方向によっては、ガスシールド性が不十分となり、マニピュレータによる積層造形に制限が生じる可能性がある。
　そこで本発明は、ガスシールドアーク溶接時において、常に安定して幅広い範囲のガスシールド性を担保できるシールド治具及びガスシールドアーク溶接装置を提供することを目的とする。
　本発明は下記の構成からなる。
（１）　金属製の溶加材を溶融及び凝固させて溶着ビードを形成するシールド溶接用の溶接トーチに取り付けられるシールド治具であって、
　前記溶接トーチの周囲を覆うとともに、前記溶接トーチとの間に径方向隙間を有して配置され、底部に第１開口を有する第１環状空間を画成する第１外殻部材と、
　前記第１外殻部材の内部に前記溶接トーチを取り囲んで配置され、前記第１環状空間にシールドガスを供給する第１ガス供給部材と、
　前記第１環状空間の前記第１ガス供給部材よりも下方に配置され、前記シールドガスを分散する分散部材と、
を備えるシールド治具。
（２）　（１）に記載のシールド治具を備えたガスシールドアーク溶接装置。
　本発明によれば、ガスシールドアーク溶接時において、常に安定して広い範囲のガスシールド性を担保できる。
図１は、ガスシールドアーク溶接装置の概略構成図である。 図２は、溶接トーチの先端のシールドノズル、シールドノズルの外周に設けられる第１構成例のシールド治具の斜視図である。 図３は、シールドノズルの内部構造を示す概略断面図である。 図４は、第１構成例のシールド治具の内部構造を示す概略断面図である。 図５は、溶接中の溶接トーチと、第１構成例のシールド治具によるシールドガスの流れを模式的に示す説明図である。 図６Ａは、シールド治具を用いて形成した溶着ビードを模式的に示す平面図である。 図６Ｂは、シールド治具を用いて形成した溶着ビードを模式的に示す側面図である。 図７は、図６に示す各試験例の溶着ビードにおける酸素の含有量と窒素の含有量との関係を示すグラフである。 図８は、第２構成例のシールド治具の内部構造を示す概略断面図である。 図９は、溶接中の溶接トーチと、第２構成例のシールド治具によるシールドガスの流れを模式的に示す説明図である。 図１０は、第２構成例のシールド治具において、シールドガスの流れ方向を制御する整流部を設けた変形例のシールド治具の概略構成を示す斜視図である。 図１１Ａは、シールド治具から噴射されるシールドガスの様子を説明するための、シールド治具の底部における一部断面図である。 図１１Ｂは、シールド治具から噴射されるシールドガスの様子を説明するための、形成されるガスカーテンの図１１Ａに示すXI－XI線断面図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　本発明に係るシールド治具は、ここではガスシールドアーク溶接により積層造形物を造形する場合を例に説明するが、本発明はこれに限らない。
　図１は、ガスシールドアーク溶接装置の概略構成図である。
　積層造形物の製造装置であるガスシールドアーク溶接装置１００は、溶接ロボット１１と、ロボット駆動部１３と、溶加材供給部１５と、シールドガス供給部１７と、溶接電源部１９と、制御部２１と、を備える。
　溶接ロボット１１は、多関節ロボットであり、先端軸に溶接トーチ２３が支持される。溶接トーチ２３の位置及び姿勢は、ロボットアームの自由度の範囲で３次元的に任意に設定可能となっている。溶接トーチ２３は、溶加材供給部１５から連続供給される溶加材Ｍを溶接トーチ先端から突出した状態に保持する。
　シールドガス供給部１７は、不活性ガスを溶接部に供給する。ＭＩＧ溶接ではアルゴン、ヘリウム（又はこれらの混合ガス）、あるいは、これに酸素、炭酸ガスのような活性ガスを少量添加したガスをシールドガスとして用いる。一方、ＭＡＧ溶接では炭酸ガス、アルゴンと炭酸ガスの混合ガスをシールドガスとし、ＴＩＧ溶接ではアルゴンガスを用いる。さらに、レーザ溶接では、窒素、アルゴン、ヘリウム等をシールドガスとする。
　溶接トーチ２３は、金属製の溶加材Ｍを溶融及び凝固させて溶着ビードを形成するシールド溶接用の溶接トーチである。具体的に溶接トーチ２３は、シールドガス供給部１７から供給されるシールドガスを受けるシールドノズル２５を有し（図２～図５参照）、シールドノズル２５からシールドガスが溶接部に供給される。アーク溶接法としては、被覆アーク溶接又は炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、ＴＩＧ溶接又はプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、作製する積層造形物に応じて適宜選定される。
　溶加材Ｍを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビーム又はレーザを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。電子ビーム又はレーザにより加熱する場合、加熱量をさらに細かく制御でき、溶着ビードの状態をより適正に維持して、積層造形物の更なる品質向上に寄与できる。
　溶加材は、純チタン又はチタン合金により構成された、例えば、チタン及びチタン合金溶接用の溶接ワイヤが用いられる（例えば、ＪＩＳ　Ｚ　３３３１参照）。溶加材が純チタン又はチタン合金であれば、溶接母材がチタン系材料の場合でも適切な溶接を行うことができる。なお、溶加材は上記材料に限らず、他の材料であってもよい。
　溶接トーチ２３の外周には、シールド治具３１が取り付けられている。シールド治具３１は、シールドガス供給部１７からシールドガスが供給され、溶接部に向けてシールドガスを噴射する。シールド治具３１の詳細は後述する。
　ロボット駆動部１３は、制御部２１からの指示を受けて、溶接ロボット１１の各部を駆動し、必要に応じて溶接電源の出力を制御する。
　制御部２１は、ＣＰＵ、メモリ、ストレージ等を備えるコンピュータ装置により構成され、予め用意された駆動プログラム、又は所望の条件で作成した駆動プログラムを実行して、溶接ロボット１１等の各部を駆動する。これにより、駆動プログラムに応じて溶接トーチ２３が移動して、ベースプレート２９上に複数層の溶着ビードＢを積層することで、多層構造の積層造形物が造形される。
＜第１構成例＞
　図２は、溶接トーチ２３の先端のシールドノズル２５、シールドノズル２５の外周に設けられる第１構成例のシールド治具３１の斜視図である。
　上述したように、シールドガス供給部１７は、溶接トーチ２３及びシールド治具３１の双方にシールドガスを供給する。溶接トーチ２３のシールドノズル２５は、ノズル先端部で溶加材Ｍを突出させるとともに、シールドガス供給部１７から供給されたシールドガスＧ０を下方の溶接部に向けて噴射する。
　図３は、シールドノズル２５の内部構造を示す概略断面図である。
　ここで示すシールドノズル２５は消耗電極式である。シールドノズル２５の内部には、コンタクトチップ２７が配置され、溶融電流が給電される溶加材Ｍがコンタクトチップ２７に保持される。溶接トーチ２３は、溶加材Ｍを保持しつつ、シールドガス雰囲気で溶加材Ｍの先端からアークを発生する。溶加材Ｍは、図１に示す溶接ロボット１１の一部に取り付けた不図示の繰り出し機構により溶接トーチ２３に送給される。溶接トーチ２３が移動しつつ、連続送給される溶加材Ｍを溶融及び凝固させることで、ベースプレート２９上に溶加材Ｍの溶融凝固体である溶着ビードＢが形成される。このとき、溶接トーチ２３からは、シールドガス供給部１７から供給されたシールドガスＧ０が、シールドノズル２５の内部に画成された内部空間Ｓ０を通過して噴射され、溶加材Ｍの周囲をガスシールドする。
　また、図２に示すシールド治具３１には第１ガス供給管３３が接続される。第１ガス供給管３３の先端は、シールド治具３１の上面を貫通して治具内部に挿入され、環状の第１中空パイプ３５に接続されている。第１中空パイプ３５は、治具内部の第１環状空間Ｓ１の上方に配置され、その全周にわたって均等間隔で、複数の噴射口３５ａが形成されている。第１ガス供給管３３から供給されたシールドガスＧ１は、第１中空パイプ３５の噴射口３５ａから上方に向けて噴射されて、その後、第１環状空間Ｓ１の下方に向かうようになる。
　図４は、第１構成例のシールド治具３１の内部構造を示す概略断面図である。
　シールド治具３１は、溶接トーチ２３の先端に設けられたシールドノズル２５の外周に設けられる。シールド治具３１は、第１外殻部材３２Ａと、第１ガス供給部材３８Ａと、分散部材４１とを備える。
　第１外殻部材３２Ａは、溶接トーチ２３の周囲を覆うとともに、溶接トーチ２３の外周面の外側に径方向隙間を有して配置され、底部に第１開口３７Ａを有する第１環状空間Ｓ１を画成する。第１外殻部材３２Ａは、外周面が略円筒状に形成された板金部材により構成される。第１外殻部材３２Ａの上面の中央には孔が設けられ、シールドノズル２５がこの孔を貫通し、第１外殻部材３２Ａとシールドノズル２５とが、溶接、ねじ止め、クランプ機構等の適宜な方法により固定されている。第１外殻部材３２Ａの材料、構造等は特に限定されない。
　第１ガス供給部材３８Ａは、第１ガス供給管３３と、第１中空パイプ３５とを含んで構成される。第１ガス供給管３３は、第１外殻部材３２Ａの上面を貫通する直線状の中空パイプにより構成される。第１中空パイプ３５は、第１環状空間Ｓ１に配置された環状の中空パイプより構成され、シールドガスを供給する複数の噴射口３５ａを上面に有する。つまり、第１ガス供給部材３８Ａは、第１環状空間Ｓ１において、少なくとも溶接トーチ２３の外周面を取り囲むように配置され、シールドガスを供給する複数の噴射口３５ａが噴射方向を上方にして設けられている。第１ガス供給管３３を通過したシールドガスは、第１中空パイプ３５に供給され、第１中空パイプ３５の噴射口３５ａから第１中空パイプ３５の上方に全周にわたって均一に噴射される。その後、噴射されたシールドガスは、第１環状空間Ｓ１の下方に流れ、保持部材４２に支持された分散部材４１を通過した後、第１環状空間Ｓ１の底面に形成された第１開口３７Ａに到達する。
　分散部材４１は、第１環状空間Ｓ１において、第１ガス供給部材３８Ａよりも下方に配置され、第１ガス供給部材３８Ａから供給されたシールドガスを、第１環状空間Ｓ１で分散させる役割を果たす。分散部材４１の中央には孔が設けられ、シールドノズル２５がこの孔を貫通する。分散部材４１の外周は、第１外殻部材３２Ａの内周面に接する円形状を有する。分散部材４１は、例えば、ガラスウール、スチールウールのような繊維状の部材により構成され、シールドガスを、第１環状空間Ｓ１の内部で分散させる。この分散部材４１の材料は、上記以外の材料であってもよく、特に限定されない。
　保持部材４２は、その中央に孔が設けられ、シールドノズル２５がこの孔を貫通する。保持部材４２の外周は、第１外殻部材３２Ａの内周面に接する円形状を有する。保持部材４２は、例えば、シールドガスが通過可能なステンレス製の網状の部材等により構成可能であるが、保持部材４２の材料、形状等は特に限定されない。また、保持部材４２は、例えば網目のサイズを０．１ｍｍ～１．０ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍ～０．７ｍｍとして、ガスの整流機能を持たせてもよい。その場合、保持部材４３は分散部材としても機能する。
　保持部材４２の外周は、溶接等により第１外殻部材３２Ａの内周面に固定されており、分散部材４１が保持部材４２の上面に載置又は貼り付けられている。よって、保持部材４２は、分散部材４１を安定的に第１環状空間Ｓ１に保持できる。
　また、図示はしないが、保持部材４２にシールドガスの遮蔽部材（断熱テープ等）を設けることによりシールドガスの流路を制限し、シールドガスの放出面積、流量等を容易に調整することが可能である。なお、保持部材４２は、分散部材４１の外周を第１外殻部材３２Ａの内周面に直接接合してもよく、その場合、保持部材４２を省略できる。
　上記構成のシールド治具３１は、溶接トーチ２３を取り囲む第１中空パイプ３５がシールドガスを噴射し、さらに分散部材４１が、第１環状空間Ｓ１を流れるシールドガスを分散させる。よって、このシールド治具３１によれば、アフターシールド治具のような一般的な溶接で使われる治具に比べて、溶接部の全周を広範囲に且つ均等にガスシールドできる。
　また、第１外殻部材３２Ａの底部は、溶接トーチ２３の軸方向に沿って第１外殻部材３２Ａの半径距離が漸減する窄み部４５が形成されているが、窄み部４５の存在しないストレート形状の円筒体で構成されていてもよい。
　ここで、溶接トーチ２３（シールドノズル２５）の外周径ｄ０と、第１外殻部材３２Ａの外周径ｄ１とは、ｄ１＞ｄ０の関係を有する。また、第１環状空間Ｓ１の開口である第１開口３７Ａから噴射されるシールドガスの流速をＶout、第１環状空間Ｓ１に供給するシールドガスの元栓流速をＶinとしたときに、第１開口３７Ａからのシールドガスの流速Ｖoutは、式（１）で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　すなわち、シールド治具３１は、第１環状空間Ｓ１の下方から噴射されるシールドガスの流速Ｖoutが１１３．１７ｍｍ／秒以上になるように、シールドガスの元栓速度Ｖin、溶接トーチ２３の外周径ｄ０、第１外殻部材３２Ａの外周径ｄ１が設定されている。ここで、シールドガスの元栓速度Ｖinとは、シールドガス供給部１７によるガス供給圧力に応じたガス速度に相当する。
　このように、第１環状空間Ｓ１から噴射されるシールドガスの流速Ｖoutが１１３．１７ｍｍ／秒以上に設定されることにより、溶接進行方向の前方においても必要十分な量のシールドガスを流すことが可能となり、溶接部への、空気、各種部材に付着した酸素、窒素等の巻き込みを効果的に抑制できる。また、第１外殻部材３２Ａの外周径ｄ１が所定の大きさ以上に設定されるため、溶接中の溶着ビードから近い距離にあり、高温になり得る溶着ビードを、シールドガス雰囲気下に収めることが可能となる。よって、確実なガスシールド性を確保できる。さらに、第１外殻部材３２Ａの大きさ（半径距離）を確保することにより、溶接方向に起因するガスシールド性の変動を抑制でき、溶接ロボットによる造形の自由度を向上できる。
　すなわち、このシールド治具３１によれば、使用するシールドガスの流量に応じて、第１外殻部材３２Ａの内周径、外周径を適切に設定することで、高いガスシールド効果を得ることができる。
　シールドガスの噴出口である第１開口３７Ａは、第１環状空間Ｓ１の断面と同様に環状形状を有するため、第１開口３７Ａから噴射されたシールドガスＧ１は、円筒状のカーテンを形成する。第１開口３７Ａは、周方向に連続する環状形状を有するが、これに限らず、多数の開口が周方向に配列された構成にしてもよく、第１開口３７Ａの形状は特に限定されない。
　図５は、溶接中の溶接トーチ２３と、第１構成例のシールド治具３１によるシールドガスの流れを模式的に示す説明図である。
　溶接トーチ２３が移動して、ベースプレート２９上に複数層の溶着ビードＢを積層することで、多層構造の積層造形物Ｗが造形される。その際、溶接トーチ２３の先端のシールドノズル２５からは、シールドガスＧ０が噴射される。また、シールド治具３１は、第１環状空間Ｓ１に供給されたシールドガスＧ１を、第１開口３７Ａの全周からベースプレート２９に向けて環状に噴射する。
　第１開口３７Ａから噴射されたシールドガスＧ１は、円筒状のガスカーテンを形成することになる。シールドガスＧ１は、形成したそのガスカーテンの内部に溶接トーチ２３から噴射されたシールドガスＧ０を閉じ込めるとともに、外部からの空気Ａｉｒの流入を遮断する作用を奏する。これにより、溶接中の溶着ビードＢが、外部の空気、他の部材に付着した酸素、窒素などから効果的に隔離され、積層造形物Ｗへの不純物の侵入を抑制できる。
　また、第１外殻部材３２Ａの底部の窄み部４５によって、シールド治具３１からのシールドガスＧ２の噴射方向が、溶接トーチ２３の側に近づく。その結果、溶接トーチ２３からのシールドガスＧ０が溶接部に当たる位置と、シールド治具３１からのシールドガスＧ１が溶接部に当たる位置とが近づき、シールドガスの滞留効果を高めることが期待できる。
　図６Ａは、シールド治具を用いて形成した溶着ビードを模式的に示す平面図である。図６Ｂは、シールド治具を用いて形成した溶着ビードを模式的に示す側面図である。
　本試験例においては、外周径ｄ１がφ１００ｍｍ（試験例１）と、φ１５０ｍｍ（試験例２）との２種類のシールド治具を用意して、下記条件の下、ベースプレート２９上に３列×３層の溶着ビードＢを形成した。
　　溶加材：チタンワイヤ（大同特殊鋼社製）
　　溶接速度：２０ｃｐｍ
　　溶加材送給速度：６．２ｍｐｍ
　　シールドガス：アルゴンガス
　　溶接トーチへのシールドガス供給量：２０Ｌ／ｍｉｎ
　　シールド治具へのシールドガス供給量：５０Ｌ／ｍｉｎ
　　シールド治具の軸長：５０ｍｍ
　　溶接トーチの外周径：φ２５ｍｍ
　　第１中空パイプの環状径：φ８０ｍｍ
　　保持部材：見開き０．５ｍｍの網目サイズを有するステンレス製網
　溶着ビードＢの形成順は、図６Ｂに番号で示した。溶着ビードＢの形成は、試験例１，２のそれぞれで２体、合計４体のサンプルを作製することで実施した。
　図７は、図６Ａ、図６Ｂに示す各試験例の溶着ビードＢにおける酸素含有量と窒素含有量との関係を示すグラフである。いずれの試験例においても、酸素及び窒素の侵入が低く抑えられており、特に試験例２では、試験例１の場合よりも酸素含有量、及び窒素含有量が低くなっている。これは、シールド治具へのシールドガスの供給量を一定とした場合、外周径ｄ１が小さいほどシールド治具から噴射されるガス流速が速くなり、ガスシールド性が向上して、アーク熱による空気の巻き込みを抑制できたためと考えられる。
　第１開口３７Ａから噴射されるシールドガスの流速は、試験例１では４８．０５ｍｍ／秒であり、試験例２では１１３．１７ｍｍ／秒であった。試験例２の流速以上であれば、より確実に不純物の侵入が抑えられ、良好な溶接が行える。
＜第２構成例＞
　図８は、第２構成例のシールド治具３１Ａの内部構造を示す概略断面図である。
　本構成のシールド治具３１Ａは、第１構成例のシールド治具３１の構成に加え、第２外殻部材３２Ｂと、第２ガス供給部材３８Ｂとを備える。
　第２外殻部材３２Ｂは、第１外殻部材３２Ａの外周面の外側に径方向隙間を有して配置され、第１外殻部材３２Ａとの間に第２環状空間Ｓ２を画成する。第２環状空間Ｓ２の上部は蓋部３９で塞がれており、第２環状空間Ｓ２の底部は第２開口３７Ｂを有する。第２外殻部材３２Ｂは、外周面が円筒状を呈し、溶接トーチ２３（シールドノズル２５）の外周径をｄ０、第１外殻部材３２Ａの外周径をｄ１、第２外殻部材３２Ｂの内周径をｄ２としたとき、ｄ２＞ｄ１＞ｄ０が成立する。
　第２外殻部材３２Ｂは、略円筒状に形成された板金部材により構成される。第２外殻部材３２Ｂの上面の中央には孔が設けられ、この孔に第１外殻部材３２Ａが固定されている。第２外殻部材３２Ｂの材料、構造等は特に限定されない。
　第２ガス供給部材３８Ｂは、第２ガス供給管３４と、第２中空パイプ３６とを含んで構成される。第２ガス供給管３４は、第２外殻部材３２Ｂの上面を貫通する直線状の中空パイプにより構成される。第２中空パイプ３６は、第２環状空間Ｓ２に配置された環状の中空パイプより構成され、シールドガスを供給する複数の噴射口３６ａを上面に有する。つまり、第２ガス供給部材３８Ｂは、第２環状空間Ｓ２において、少なくとも第１外殻部材３２Ａの外周面を取り囲むように配置され、複数の噴射口３６ａがシールドガスの噴射方向を上方にして設けられている。第２ガス供給管３４を通過したシールドガスは、第２中空パイプ３６に供給され、第２中空パイプ３６の噴射口３６ａから第２中空パイプ３６の上方に全周にわたって均一に噴射される。その後、噴射されたシールドガスは、第２環状空間Ｓ２の下方に流れ、第２環状空間Ｓ２の底面に形成された第２開口３７Ｂに到達する。
　図９は、溶接中の溶接トーチ２３と、第２構成例のシールド治具３１Ａによるシールドガスの流れを模式的に示す説明図である。
　溶接トーチ２３が移動して、ベースプレート２９上に複数層の溶着ビードＢを積層することで、多層構造の積層造形物Ｗが造形される。この際、溶接トーチ２３の先端のシールドノズル２５は、溶加材ＭとともにシールドガスＧ０を噴射する。また、シールド治具３１Ａは、第１環状空間Ｓ１に供給されたシールドガスＧ１及び第２環状空間Ｓ２に供給されたシールドガスＧ２を、第１開口３７Ａ及び第２開口３７Ｂの全周から溶接トーチ２３の先端側に向けて環状に噴射する。
　第１開口３７Ａから噴射されたシールドガスＧ１は、円筒状のガスカーテンを形成することになる。シールドガスＧ１は、形成したガスカーテンの内部に溶接トーチ２３から噴射されたシールドガスＧ０を閉じ込めるとともに、外部からの空気Ａｉｒの流入を遮断する作用を奏する。これにより、溶接中の溶着ビードＢが、外部の空気、他の部材に付着した酸素、窒素等から効果的に隔離され、積層造形物Ｗへの不純物の侵入を抑制できる。
　また、第２開口３７Ｂから噴射されたシールドガスＧ２も円筒状のガスカーテンを形成することになる。シールドガスＧ２は、形成したガスカーテンの内部に溶接トーチ２３から噴射されたシールドガスＧ０と、第１開口３７Ａから噴射されたシールドガスＧ１を閉じ込めるとともに、外部からの空気Ａｉｒの流入を遮断する作用を奏する。この場合、底部の開口面積の違いにより、シールドガスＧ２の噴射速度はシールドガスＧ１の噴射速度より速く噴射される。これにより、外側のシールドガスＧ２は、内側のシールドガスＧ１を抱え込み、２重のガスカーテンが形成される。よって、シールドガスＧ１，Ｇ２の相乗効果によって、外部から積層造形物Ｗへの不純物の侵入をさらに抑制できる。
　また、第２外殻部材３２Ｂの底部に、溶接トーチ２３の軸方向に沿って第２外殻部材３２Ｂの半径距離が漸減する窄み部４５が形成されている。この窄み部４５の形成に伴って、第1外殻部材３２Ａの底部にも、これと対応する窄み部４６が形成されている。窄み部４５と窄み部４６との間の径方向隙間は周方向に沿って一定であり、底部以外の径方向隙間の大きさ（ｄ２－ｄ１）／２と略等しく設定されている。これにより、シールドガスＧ０とシールドガスＧ１とシールドガスＧ２との互いに衝突する地点が、溶接トーチ２３の側に近づくことになり、シールドガスの滞留効果をより高めることが期待できる。なお、シールド治具３１Ａは、窄み部４５，４６の存在しないストレート形状の円筒体で構成されていてもよい。
　また、溶接トーチ２３の外周径をｄ０、第１外殻部材３２Ａの外周径をｄ１、第２外殻部材３２Ｂの内周径をｄ２としたときに、ｄ１－ｄ０＞ｄ２－ｄ１が成立するように、溶接トーチ２３に対し、第１外殻部材３２Ａと第２外殻部材３２Ｂの相対的なサイズが設計されている。これにより、第１環状空間Ｓ１の径方向の幅が、第２環状空間Ｓ２の径方向の幅より大きくなり、シールドガスの量を節約できる。
　すなわち、本構成ではシールドガスの供給源が単一のシールドガス供給部１７であり（図２）、シールドガス供給部１７が、溶接トーチ２３と、第１ガス供給部材３８Ａと、第２ガス供給部材３８Ｂとのそれぞれにシールドガスを供給している。溶接トーチ２３からのシールドガスＧ０の供給を安定的にするため、シールドガス供給部１７はシールドガスの供給を規定の一定量に制御される。そのため、溶接トーチ２３におけるシールドガスの供給圧は一定に制御される。このとき、シールド治具３１Ａは、溶接トーチ２３のガス供給圧と同じガス供給圧を受けてシールドガスＧ１、シールドガスＧ２を噴射するため、第２環状空間Ｓ２の断面積が小さいほど、シールドガスＧ２の流速が速くなる。よって、内周側と外周側とで異なる流速のガスカーテンを容易に生成でき、ガスシールド性を向上できる。また、流速の速い外周側のガスカーテンを流速の遅い内周側のガスカーテンより薄くするため、ガスの消費量が抑えられる。
　さらに、第１環状空間Ｓ１内に存在した空気の排除を完了した後、シールドガスＧ１の供給を停止し、第２環状空間Ｓ２にだけシールドガスの供給を行ってもよい。その場合、十分なガスシールド効果を維持しつつ、シールドガス消費量を節約できる。
＜変形例＞
　図１０は、第２構成例のシールド治具３１Ａにおいて、シールドガスＧ２の流れ方向を制御する整流部４７を設けた変形例のシールド治具３１Ｂの概略構成を示す斜視図である。図１０においては、第２外殻部材３２Ｂにおける第２ガス供給部材３８Ｂの下側部分のみを示している。
　変形例のシールド治具３１Ｂは、第２外殻部材３２Ｂの内側の第２環状空間Ｓ２に整流部４７を設けている。その他の構成は、前述したシールド治具３１Ａと同じである。
　整流部４７は、第２環状空間Ｓ２に設けられ、シールドガスＧ２の流れをらせん状にする。整流部４７は、例えば、第１外殻部材３２Ａの外面と第２外殻部材３２Ｂの内面の間に、板金のフィン４９を配置することにより形成できる。
　フィン４９は、周方向に沿って等間隔に配置され、複数列のらせん状のガス流路５１を画成する。各ガス流路５１を流れるシールドガスＧ２は、フィン４９によって流れ方向が規制されて、第２開口３７Ｂかららせん状の気流となって噴射される。これにより、周方向に回転運動する円環状のガスカーテンが形成される。
　整流部４７は、フィン４９により構成されるが、これに限らない。例えば、第１外殻部材３２Ａの外周面又は第２外殻部材３２Ｂの内周面に、ライフリングのようならせん状の孔又は溝を形成してもよい。また、整流部４７は、シールドガスを噴射する複数の噴射ノズルを、周方向に噴射方向を傾けた状態で第２環状空間Ｓ２の底部に配置した構成にしてもよい。
　図１１Ａは、シールド治具３１Ｂから噴射されるシールドガスＧ２の様子を説明するための、シールド治具３１Ｂの底部における一部断面図である。図１１Ｂは、シールド治具３１Ｂから噴射されるシールドガスＧ２の様子を説明するための、形成されるガスカーテンの図１１Ａに示すXI－XI線断面図である。
　図１１Ａに示すように、第２環状空間Ｓ２の第２開口３７Bから噴射されるシールドガスＧ２は、前述した整流部４７によってらせん状の流れとなったガスカーテンＣＴを形成し、図８Ｂに示すように、断面が連続した円環状となる。
　このらせん状の流れを有するガスカーテンＣＴによれば、シールドガスに回転動作が加わるため、溶接部への空気の流入をより確実に防止でき、溶接部のガスシールド効果を更に向上できる。また、シールドガスが回転しながら噴出するため、シールドガスの配管内における残存空気の巻き込みを防止できる。さらに、この場合にも第１環状空間Ｓ１内に存在した空気の排除を完了した後、シールドガスＧ１の供給を停止し、第２環状空間Ｓ２にだけシールドガスの供給を行うことで、シールドガス消費量を節約できる。
　なお、溶接時に発生するヒュームは、別途、ガスカーテン内に吸引経路を設けて吸引してもよい。
　以上説明したシールド治具３１，３１Ａ，３１Ｂによれば、溶接トーチ２３を中心とする円筒形状を有するため、溶接トーチ２３を中心とする環状のガスカーテンが形成される。このため、溶接トーチ２３の任意の移動方向に対するガスシールド効果が得られ、溶接トーチ２３の軌道に制約を及ぼすことがなくなる。例えば、溶接トーチ２３の進行方向に応じて設けられるビフォアーシールド、アフターシールドに比べて、溶接トーチ２３の移動方向の制約を抑制できるため、施工自由度の高い溶接が可能となる。
　このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせること、及び明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
　以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）　金属製の溶加材を溶融及び凝固させて溶着ビードを形成するシールド溶接用の溶接トーチに取り付けられるシールド治具であって、
　前記溶接トーチの周囲を覆うとともに、前記溶接トーチとの間に径方向隙間を有して配置され、底部に第１開口を有する第１環状空間を画成する第１外殻部材と、
　前記第１外殻部材の内部に前記溶接トーチを取り囲んで配置され、前記第１環状空間にシールドガスを供給する第１ガス供給部材と、
　前記第１環状空間の前記第１ガス供給部材よりも下方に配置され、前記シールドガスを分散する分散部材と、
を備えるシールド治具。
　このシールド治具によれば、溶接部の全周を広範囲にガスシールドできる。
（２）　前記第１開口から噴射される前記シールドガスの流速をＶout、前記第１環状空間に供給する前記シールドガスの元栓流速をＶin、前記溶接トーチの外周径をｄ０、前記第１外殻部材の外周径をｄ１としたときに、前記シールドガスの流速Ｖoutについて式（２）が成立する、（１）に記載のシールド治具。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　このシールド治具によれば、溶接部への不純物の巻き込みを効果的に抑制できる。
（３）　前記第１環状空間において、前記第１外殻部材の内周面に取り付けられ、前記分散部材を保持する保持部材をさらに備える、（１）又は（２）に記載のシールド治具。
　このシールド治具によれば、分散部材を第１環状空間に安定して保持できる。
（４）　前記保持部材には、前記シールドガスの通過を制限する遮蔽部材が設けられている、（３）に記載のシールド治具。
　このシールド治具によれば、保持部材に遮蔽部材を設けることで、シールドガスの流量、保持部材からの噴射させる位置を自在に調整できる。
（５）　前記第１外殻部材の外周面の外側に径方向隙間を有して配置され、前記第１外殻部材との間に、上部に蓋部を有し底部に第２開口を有する第２環状空間を画成する第２外殻部材と、
　前記第２環状空間に前記シールドガスを供給する第２ガス供給部材と、
をさらに備える、（１）～（４）のいずれか１つに記載のシールド治具。
　このシールド治具によれば、溶接部への不純物の侵入を抑制する効果をより高めることができる。
（６）　前記溶接トーチの外周径をｄ０、前記第１外殻部材の外周径をｄ１、前記第２外殻部材の内周径をｄ２としたときに、
　ｄ１－ｄ０＞ｄ２－ｄ１
が成立する、（５）に記載のシールド治具。
　このシールド治具によれば、第１外殻部材の外周と溶接トーチの外周との径方向長さの差が、環状空間の径方向の幅より大きいため、溶接トーチから第１環状空間の径方向の幅より離れた位置にもシールドガスを噴射できる。これにより、溶接トーチを中心とする空間にシールドガスを滞留させることができる。
（７）　ｄ０＞ｄ２－ｄ１
が成立する、（６）に記載のシールド治具。
　このシールド治具によれば、環状空間の径方向の幅が溶接トーチの外周径より小さくなることで、環状空間からシールドガスが噴射する流速を高められ、ガスシールド効果を向上できる。
（８）前記第２環状空間に前記シールドガスの流れ方向をらせん状にする整流部が設けられている、（５）～（７）のいずれか１つに記載のシールド治具。
　このシールド治具によれば、溶接部への空気の流入をより確実に防止でき、溶接部のガスシールド効果を更に向上できる。また、シールドガスが回転しながら噴出するため、シールドガスの配管内における残存空気の巻き込みを防止できる。
（９）　少なくとも前記第２外殻部材の底部に、前記溶接トーチの軸方向に沿って前記第２外殻部材の半径距離が漸減する窄み部が形成されている、（５）～（８）のいずれか１つに記載のシールド治具。
　このシールド治具によれば、溶接トーチから噴射されるシールドガスと、第２環状空間から噴射されるシールドガスが、互いに衝突する地点が、溶接トーチの側に近づくことになり、シールドガスの滞留効果を高めることが期待できる。
（１０）　前記溶加材は純チタン又はチタン合金である、（１）～（９）のいずれか１つに記載のシールド治具。
　このシールド治具によれば、酸素及び窒素の侵入の影響を受けやすい溶接母材であっても、高品位な溶接を行うことができる。
（１１）　（１）～（１０）のいずれか１つに記載のシールド治具を備えたガスシールドアーク溶接装置。
　このガスシールドアーク溶接装置によれば、高いガスシールド性が得られ、安定したガスシールドアーク溶接が可能となる。
　なお、本出願は、２０２１年８月６日出願の日本特許出願（特願２０２１－１２９９７４）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
　１１　溶接ロボット
　１３　ロボット駆動部
　１５　溶加材供給部
　１７　シールドガス供給部
　１９　溶接電源部
　２１　制御部
　２３　溶接トーチ
　２５　シールドノズル
　２７　コンタクトチップ
　２９　ベースプレート
　３１，３１Ａ，３１Ｂ　シールド治具
　３２Ａ　第１外殻部材
　３２Ｂ　第２外殻部材
　３３　第１ガス供給管
　３４　第２ガス供給管
　３５　第１中空パイプ
　３６　第２中空パイプ
　３７Ａ　第１開口
　３７Ｂ　第２開口
　３８Ａ　第１ガス供給部材
　３８Ｂ　第２ガス供給部材
　４１　分散部材
　４２　保持部材
　４５　窄み部
　４７　整流部
　４９　フィン
　５１　ガス流路
１００　ガスシールドアーク溶接装置
　Ｂ　溶着ビード
　Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２　シールドガス
　Ｍ　溶加材
　Ｓ０　内部空間
　Ｓ１　第１環状空間
　Ｓ２　第２環状空間
　Ｗ　積層造形物

Claims (19)

  1. 　金属製の溶加材を溶融及び凝固させて溶着ビードを形成するシールド溶接用の溶接トーチに取り付けられるシールド治具であって、
    　前記溶接トーチの周囲を覆うとともに、前記溶接トーチとの間に径方向隙間を有して配置され、底部に第１開口を有する第１環状空間を画成する第１外殻部材と、
    　前記第１外殻部材の内部に前記溶接トーチを取り囲んで配置され、前記第１環状空間にシールドガスを供給する第１ガス供給部材と、
    　前記第１環状空間の前記第１ガス供給部材よりも下方に配置され、前記シールドガスを分散する分散部材と、
    を備えるシールド治具。
  2. 　前記第１開口から噴射される前記シールドガスの流速をＶout、前記第１環状空間に供給する前記シールドガスの元栓流速をＶin、前記溶接トーチの外周径をｄ０、前記第１外殻部材の外周径をｄ１としたときに、前記シールドガスの流速Ｖoutについて式（１）が成立する、請求項１に記載のシールド治具。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  3. 　前記第１環状空間において、前記第１外殻部材の内周面に取り付けられ、前記分散部材を保持する保持部材をさらに備える、請求項１に記載のシールド治具。
  4. 　前記第１環状空間において、前記第１外殻部材の内周面に取り付けられ、前記分散部材を保持する保持部材をさらに備える、請求項２に記載のシールド治具。
  5. 　前記保持部材には、前記シールドガスの通過を制限する遮蔽部材が設けられている、請求項３に記載のシールド治具。
  6. 　前記保持部材には、前記シールドガスの通過を制限する遮蔽部材が設けられている、請求項４に記載のシールド治具。
  7. 　前記第１外殻部材の外周面の外側に径方向隙間を有して配置され、前記第１外殻部材との間に、上部に蓋部を有し底部に第２開口を有する第２環状空間を画成する第２外殻部材と、
    　前記第２環状空間に前記シールドガスを供給する第２ガス供給部材と、
    をさらに備える、請求項１～６のいずれか１項に記載のシールド治具。
  8. 　前記溶接トーチの外周径をｄ０、前記第１外殻部材の外周径をｄ１、前記第２外殻部材の内周径をｄ２としたときに、
    　ｄ１－ｄ０＞ｄ２－ｄ１
    が成立する、請求項７に記載のシールド治具。
  9. 　ｄ０＞ｄ２－ｄ１
    が成立する、請求項８に記載のシールド治具。
  10. 　前記第２環状空間に前記シールドガスの流れ方向をらせん状にする整流部が設けられている、請求項７に記載のシールド治具。
  11. 　前記第２環状空間に前記シールドガスの流れ方向をらせん状にする整流部が設けられている、請求項８に記載のシールド治具。
  12. 　前記第２環状空間に前記シールドガスの流れ方向をらせん状にする整流部が設けられている、請求項９に記載のシールド治具。
  13. 　前記第２環状空間に前記シールドガスの流れ方向をらせん状にする整流部が設けられている、請求項１０に記載のシールド治具。
  14. 　少なくとも前記第２外殻部材の底部に、前記溶接トーチの軸方向に沿って前記第２外殻部材の半径距離が漸減する窄み部が形成されている、請求項７に記載のシールド治具。
  15. 　少なくとも前記第２外殻部材の底部に、前記溶接トーチの軸方向に沿って前記第２外殻部材の半径距離が漸減する窄み部が形成されている、請求項８に記載のシールド治具。
  16. 　少なくとも前記第２外殻部材の底部に、前記溶接トーチの軸方向に沿って前記第２外殻部材の半径距離が漸減する窄み部が形成されている、請求項９に記載のシールド治具。
  17. 　少なくとも前記第２外殻部材の底部に、前記溶接トーチの軸方向に沿って前記第２外殻部材の半径距離が漸減する窄み部が形成されている、請求項１０に記載のシールド治具。
  18. 　前記溶加材は純チタン又はチタン合金である、請求項１～６のいずれか１項に記載のシールド治具。
  19. 　請求項１～６のいずれか１項に記載のシールド治具を備えたガスシールドアーク溶接装置。
PCT/JP2022/027859 2021-08-06 2022-07-15 シールド治具及びガスシールドアーク溶接装置 WO2023013386A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22852810.5A EP4364878A1 (en) 2021-08-06 2022-07-15 Shield jig and gas shield arc welding device
CN202280054123.6A CN117794674A (zh) 2021-08-06 2022-07-15 保护夹具以及气体保护电弧焊接装置
US18/579,337 US20240342820A1 (en) 2021-08-06 2022-07-15 Shielding jig and gas-shielded metal arc welding apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-129974 2021-08-06
JP2021129974A JP2023023971A (ja) 2021-08-06 2021-08-06 シールド治具及びガスシールドアーク溶接装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023013386A1 true WO2023013386A1 (ja) 2023-02-09

Family

ID=85155922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/027859 WO2023013386A1 (ja) 2021-08-06 2022-07-15 シールド治具及びガスシールドアーク溶接装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240342820A1 (ja)
EP (1) EP4364878A1 (ja)
JP (1) JP2023023971A (ja)
CN (1) CN117794674A (ja)
WO (1) WO2023013386A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS394226B1 (ja) * 1963-01-08 1964-04-11
JPS5435726U (ja) * 1977-08-15 1979-03-08
JPS6448678A (en) 1987-08-14 1989-02-23 Babcock Hitachi Kk Method and equipment for narrow gap welding
JP2016016430A (ja) * 2014-07-08 2016-02-01 日鉄住金パイプライン＆エンジニアリング株式会社 二重ノズルを備えた溶接装置
JP2021129974A (ja) 2020-02-20 2021-09-09 バイオチューブ株式会社 組織体形成装置、組織体形成方法、および結合組織体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS394226B1 (ja) * 1963-01-08 1964-04-11
JPS5435726U (ja) * 1977-08-15 1979-03-08
JPS6448678A (en) 1987-08-14 1989-02-23 Babcock Hitachi Kk Method and equipment for narrow gap welding
JP2016016430A (ja) * 2014-07-08 2016-02-01 日鉄住金パイプライン＆エンジニアリング株式会社 二重ノズルを備えた溶接装置
JP2021129974A (ja) 2020-02-20 2021-09-09 バイオチューブ株式会社 組織体形成装置、組織体形成方法、および結合組織体

Also Published As

Publication number Publication date
EP4364878A1 (en) 2024-05-08
JP2023023971A (ja) 2023-02-16
CN117794674A (zh) 2024-03-29
US20240342820A1 (en) 2024-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4803355B2 (ja) 消耗電極式ガスシールドアーク溶接法およびこれに用いられる溶接トーチ
JP5826057B2 (ja) 複合溶接方法及び複合溶接用の溶接トーチ
US6392184B1 (en) Torch for gas shielded arc welding using consumable electrode
US20090107970A1 (en) Method for controlling weld quality
KR20090040251A (ko) 용접기구 및 용접방법
WO2020213051A1 (ja) 金属造形用シールドガスノズル、及びレーザ金属造形装置
WO2017022585A1 (ja) ガスシールドアーク溶接方法
WO2023013386A1 (ja) シールド治具及びガスシールドアーク溶接装置
US8513564B2 (en) Plasma welding torch having a nozzle with first and second orifices, and welding method using plasma welding torch having a nozzle with first and second orifices
JP2011177741A (ja) プラズマ溶接方法，プラズマトーチ組体およびプラズマ溶接装置
JP7509727B2 (ja) シールド治具及びガスシールドアーク溶接装置
KR20010040001A (ko) 알루미늄 및 알루미늄 합금의 미그 용접 방법 및 장치
DE102020132821B4 (de) Brennerhals zum thermischen Fügen wenigstens eines Werkstücks, Brenner mit Brennerhals und Schweißvorrichtung
JP2004237326A (ja) 狭開先ｔｉｇ溶接装置
JP2008238242A (ja) 接合方法、およびこの接合方法に利用可能なプラズマトーチ
Sadhya et al. Development of concurrent multi wire feed mechanism for WAAM-TIG to enhance process efficiency
JP7376466B2 (ja) 積層造形物の製造方法及び製造装置
JP2007152404A (ja) 溶接装置及び溶接方法
JP2019166534A (ja) シールドボックス、溶接装置および溶接方法
JP2007054872A (ja) ガス被包アーク溶接用溶接トーチ
JPS59153581A (ja) ガスシ−ルドア−ク溶接装置
JP4120468B2 (ja) プラズマアーク溶接方法及びその装置
EP4378618A1 (en) Gas shielding method using a dual gas nozzle, dual gas nozzle, and external nozzle outer cylinder
JP5392052B2 (ja) 非消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法
JP5763821B1 (ja) チタン溶接装置およびチタン溶接体の製造方法およびチタンの溶接方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22852810

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18579337

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022852810

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280054123.6

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022852810

Country of ref document: EP

Effective date: 20240201

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE