JPH0214861Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、小型軽量で、かつ作業性に優れた溶
接用磁気撹拌ノズルに関する。

溶接中の溶融金属に外部より磁界を与えると、
溶接電流と外部からの磁界のあいだにローレンツ
力が作用し、溶接アークや溶融金属が振動又は撹
拌され、溶接ビード形状、溶融金属の凝固組織を
改善し、良好な溶接金属を得ることを目的に各種
の方法、装置が考案されている（例えば、実願昭
53−172147号）。

その代表的な磁気振動ノズルの平面図及び側面
図を第１図Ａ，Ｂに、TIG溶接中の磁気振動ノズ
ルの断面を第２図に示す。第１図Ａ，Ｂ，第２図
中、１は非磁性材料で製作されたノズル本体、２
は銅線を数百〜数千回巻いた励磁コイル、３は水
冷銅管、４は励磁コイル３に供給する交番磁化電
流電源、１１は電極、１２は溶融金属、１３はア
ーク、１４はシールドガス、１５は被溶接材、６
はシールドガス空間を示す。

第２図において、励磁コイル２に交番磁化電流
電源４から交番電流を流すと、励磁コイル２の軸
方向に交番磁界が生じる。次に、タングステン電
極１１に溶接電流を流すと、タングステン電極１
１と被溶接材１５の間にアーク１３が発生し、溶
融金属１２ができる。また、ノズル本体１の空間
６からシールドガス１４を流出させて、タングス
テン電極１１、アーク１３、溶融金属１２を大気
より保護している。更に、水冷銅管３の中に冷却
水を流し、溶接アーク熱によつて温度上昇するノ
ズル本体１を冷却する。

このように、交番磁界内に溶接電流を流すと、
ローレンツ力によつて溶融金属１２に運動力が働
き、溶融金属１２は振動、撹拌される。したがつ
て、溶融金属の凝固過程において、溶接ビード形
成および金属組織が微細化され良好な溶接金属が
得られる。

しかし、上記の磁気振動ノズルの場合、次のよ
うな問題がある。

(1) ノズルに冷却水を使用するため、給、排水用
ホースが必要で、そのため溶接トーチの作業性
が悪くなることが考えられる。

(2) 所要の磁力を得るためには励磁コイルの巻数
が多く、ノズル自身の重量、形状が大きく、作
業性が悪くなることが考えられる。

(3) TIG、MIG溶接において、このノズルを用
いて磁気撹拌するとシールドガスが乱れ、シー
ルド効果が悪くなり、ビード表面が酸化するこ
とがある。

本考案は、これらの問題を解消するためになさ
れたもので、ノズル本体の一部又はコイル枠本体
を磁性材料で製作し、該ノズル本体の周囲にコイ
ルを巻いて励磁コイルとし、該励磁コイルの外周
から底部に亘つて二重シールドガス空間を設け、
該空間上部の一部に二重シールドガス導入管を取
付けると共に、該空間の底部であつてかつノズル
本体下部と接する部位に二重シールドガス流出口
を設けてなる溶接用磁気撹拌ノズルに関するもの
である。

本考案のアイデアとして新しい点およびその特
長は、次の点にある。

(1) 磁気撹拌ノズルを二重シールド構造とし、シ
ールド効果を向上させたこと。

(2) 二重シールドガスを冷却用にも用いる構造と
したこと。

(3) したがつて、冷却水が不要となり、作業性が
向上すること。

(4) ノズル本体の一部又はコイル枠本体を従来の
非磁性材料から磁性材料を用いることにより、
溶融金属に作用する磁力が数倍（約３倍）強く
なること。

(5) したがつて、励磁コイルの巻数を数分の１に
でき、励磁コイルが小型軽量にでき、作業性が
向上すること。

本考案ノズルは、TIG溶接、MIG溶接、サブ
マージアーク溶接、プラズマアーク溶接に適用す
ることができる。

本考案ノズルの一実施態様例の平面図を第３図
に、断面図を第４図に示す。第３，４図中、２０
は磁性材料で製作されたノズル本体を示し、２１
は非磁性材料で製作されたコイル枠本体、２２は
エナメル銅線等を巻いた励磁コイル、２６および
２８は二重シールドガス空間、２７は二重シール
ドガス導入管、２９は二重シールドガス流出口を
示し、該流出口２９は垂直又は外側に向つて0゜〜
30゜以内で傾斜させているところを示す。

第５図に本考案ノズルを用いて、磁気撹拌TIG
溶接中の断面模式図を示す。第５図中、第１〜４
図と同一符号は第１〜４図と同義であり、１８は
二重シールドガスを示している。

第５図において、励磁コイル２２に交番磁化電
流電源４から交番磁化電流を流すと磁力線が発生
し、磁力線は磁性材料で製作されたノズル本体２
０で集磁される。

溶接電流と集磁され強磁力になつた磁力線はロ
ーレンツ力によつて溶融金属１２を回転又は撹拌
する。前記した従来の非磁性材料で製作されたノ
ズル本体１では集磁作用がないため磁力線は分散
しており、溶融金属に有効に作用する磁力線は弱
磁力であつたが、同じ磁化電流に対して、ノズル
本体２０を磁性材料で製作している本考案ノズル
では、励磁コイル２２の巻数を約1/3とすること
ができる。

次に、シールドガス１４によつて電極１１、ア
ーク１３および溶融金属１２はシールドされてい
るが、磁気撹拌溶接ではアーク１３も振動するた
めシールド不足を生じやすい。本考案ノズルで
は、ガス導入管２７、ガス空間２６，２８、ガス
流出口２９より構成される二重シールドガス構造
で二重シールドガス流出口２９より高速で流出す
る二重シールドガスカーテンによつて、溶接中発
生していたシールド不足は解消される。また、こ
の二重シールドガスは、溶接アーク熱や抵抗発熱
によつて加熱される励磁コイル枠本体２１及び励
磁コイル２２を冷却する効果もある。したがつ
て、ノズル本体の冷却水は不要となる。

以上詳述した本考案ノズルによる効果をまとめ
ると、次の通りである。

(1) ノズル本体２０は磁性材料のため集磁効果に
より励磁コイル２２の巻数の減少をでき、溶接
トーチ全体として小型軽量となり、作業性の向
上および強力磁気撹拌が可能となる。

(2) 二重シールドガスノズル構造のためシールド
効果が向上する。

(3) ノズルの冷却水が不要となり溶接トーチの作
業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは従来の磁気振動ノズルを示す平
面図及び断面図、第２図は第１図Ａ，Ｂに示すノ
ズルを用いた場合の溶接中の状況を示す断面模式
図、第３図は本考案ノズルの一実施態様例を示す
平面図、第４図はその断面図、第５図は第３，４
図に示す本考案ノズルを用いた場合の溶接中の状
況を示す断面模式図である。 ２０…ノズル本体、２１…コイル枠本体、２２
…励磁コイル、２６，２８…二重シールドガス空
間、２７…二重シールドガス導入管、２９…二重
シールドガス流出口。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ノズル本体の一部又はコイル枠本体を磁性材料
   で製作し、該ノズル本体の周囲にコイルを巻いて
   励磁コイルとし、該励磁コイルの外周から底部に
   亘つて二重シールドガス空間を設け、該空間上部
   の一部に二重シールドガス導入管を取付けると共
   に、該空間の底部であつてかつノズル本体下部と
   接する部位に二重シールドガス流出口を設けてな
   る溶接用磁気撹拌ノズル。