JPH0337471B2 - - Google Patents
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- JPH0337471B2 JPH0337471B2 JP13747585A JP13747585A JPH0337471B2 JP H0337471 B2 JPH0337471 B2 JP H0337471B2 JP 13747585 A JP13747585 A JP 13747585A JP 13747585 A JP13747585 A JP 13747585A JP H0337471 B2 JPH0337471 B2 JP H0337471B2
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- coating layer
- ceramic
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- welding
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Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、アーク溶接において溶接ワイヤに給
電するためのコンタクトチツプに関し、さらに詳
しくは、耐摩耗性、耐スパツタ性および耐反応性
を向上させるために、基体表面にセラミツク被覆
層を形成したアーク溶接用コンタクトチツプに関
する。 〔従来技術〕 金属を接合する場合、現在アーク溶接が広く行
われており、特に、溶融金属部分に不活性ガスや
炭酸ガスを供給しながら溶接を行うガスシールド
アーク溶接が広く普及している。 前述のようなアーク溶接に用いられる溶接トー
チの先端には、溶接ワイヤに給電するためのコン
タクトチツプが設けられており、このコンタクト
チツプは、導電性、熱伝導率および加工性などの
観点から、通常銅合金で作成されている。 しかしながら、通常のコンタクトチツプは、前
述のとおり銅合金で作成されているため、その表
面が溶接時に飛散してくるスパツタと熱化学反応
を起し、スパツタがコンタクトチツプの表面およ
びワイヤ送給孔に付着堆積して目づまりなどの問
題を起したり、また銅合金は比較的軟質、特に溶
接熱により焼鈍軟化するための、ワイヤ通過によ
る摩耗が激しく、これらの問題がコンタクトチツ
プの寿命を短かいものとしていた。 前述の問題、特にコンタクトチツプへのスパツ
タの付着の問題を解決する方法として、実開昭52
−26630号公報、実開昭59−4947号公報あるいは
実開昭57−82484号公報に記載されるように、コ
ンタクトチツプをセラミツク製ガイドで保護する
方法が講じられているが、この方法ではコンタク
トチツプの構造が複雑になりコスト的に問題があ
るばかりでなく、広く飛散するスパツタに対して
コンタクトチツプ全体を保護することができない
という問題があつた。 本発明者等は、前記従来の方法に代るものとし
て、コンタクトチツプ表面をCVD法又はPVD法
で被覆する技術を開発し、先に実願昭59−163202
号(実開昭61−7717号公報参照)として出願し
た。この出願に係る考案により、スパツタ付着の
問題および摩耗の問題を比較的簡素な手段で解決
しコンタクトチツプ寿命を大巾に長くすることに
成功したが、この技術においても、コンタクトチ
ツプ基体に直接セラミツク被覆層をCVD法又は
PVD法により形成しているため、そのセラミツ
ク被覆層と基体との接着強度がそれほど強くな
く、長時間に亘つて使用した場合、セラミツク被
覆層が剥離するなど、未だ解決すべき問題が残さ
れていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、前記実願昭59−163202号に記載した
技術において残された問題点すなわち、コンタク
トチツプとセラミツク被覆層の接着強度の問題を
解決し、スパツタ付着および摩耗の問題を解決す
るとともに被覆の剥離の問題をも同時に解決した
長時間の使用にも耐えるアーク溶接用コンタクト
チツプを提供することを目的としている。 〔問題を解決するための具体的手段〕 本発明者等は、前記目的を達成するための具体
的手段を鋭意研究した結果、コンタクトチツプと
セラミツク被覆層の間に第4a族金属群から選ば
れる少なくとも1種の金属又は合金からなる中間
被覆層を設けることにより前記目的が達成される
ことを知見して本発明を完成したものである。 すなわち、本発明に係るアーク溶接用コンタク
トチツプは、溶接ワイヤに給電するための、溶接
ワイヤ送給孔を有する銅合金製コンタクトチツプ
基体と、該コンタクトチツプ基体の表面に形成さ
れた第4a族金属群より選ばれた少なくとも1種
の金属又は合金からなる好しくは3μ以下の厚さ
の中間被覆層と、該中間被覆層の外表面に形成さ
れたセラミツク被覆層とからなるセラミツク被覆
アーク溶接用コンタクトチツプであり、また好し
くは、前記中間被覆層およびセラミツク被覆層
が、溶接ワイヤ送給孔の内壁先端部まで延出した
セラミツク被覆アーク溶接用コンタクトチツプで
ある。 〔作用〕 本発明のアーク溶接用コンタクトチツプは、表
面をスパツタと熱化学反応を起しにくい高硬度の
セラミツク被覆層を有するため、スパツタの付着
堆積が起りにくく、また小量のスパツタが付着し
てもブラシ等で簡単に除去できかつそれに伴う摩
耗もほとんど考慮する必要がない。また、本発明
においては、銅合金製コンタクトチツプ基体とセ
ラミツク被覆層との間に両者に対して強い結合力
を有する第4a族金属群から選ばれる少なくとも
1種の金属又は合金からなる中間被覆層を介在さ
せているため、セラミツク被覆層と基体の接着強
度が高く長時間の使用においてもセラミツク被覆
層が剥離することはない。そしてその中間層の厚
さを3μ以下にした場合に特に前記効果が大きい
ことが確認されている。 更に本発明の実施態様として、前記中間被覆層
およびセラミツク被覆層を第3図に示す如くコン
タクトチツプの溶接ワイヤ送給孔の内壁先端部5
まで延出させた場合、溶接ワイヤの通過に伴う孔
部の摩耗も効果的に抑制される。 本発明において用いられるセラミツクの種類と
しては、市販のいずれのセラミツクを用いた場合
でも所定の効果を得ることができるが、本発明者
等の実験によれば、TiN、TiC、Ti(C+N)、
ZrN、HfC、HfN、Hf(C、N)、Si3N4および
Al2O3を選択した場合に特に効果が大きいことが
確認されている。 〔実施例〕 実施例 1 第1図に示す如く所定の形状の銅合金(Cu−
1%Cr)コンタクトチツプ基体1を製作し、該
銅合金コンタクトチツプの表面および溶接ワイヤ
送給孔内壁先端部に2mm以下の範囲で、金属Ti
4を0.2μmの厚さに施した。 次に、前記金属Ti被覆のコンタクトチツプを
第4図に示すPVDセラミツク被覆装置のワーク
ホルダー6に取付け、回転ドラム7を回転させな
がら、前記金属Ti被覆のコンタクトチツプの表
面に更に4μmの厚さのTiN被覆層3を形成し、
銅合金(Cu−1%Cr)コンタクトチツプ基体1
と、Tiの中間被覆層4と、TiN被覆層3からな
るアーク溶接用コンタクトチツプ(以降単に本発
明製品という)を得た。 次に本発明コンタクトチツプと、Ti中間被覆
層4を介在させず基体表面に直接TiN3を被覆
した比較コンタクトチツプ(以降単に比較製品と
いう)およびセラミツク被覆を行わない従来のコ
ンタクトチツプ(以降単に従来品という)の3者
について、アーク溶接寿命試験を実施した。この
寿命試験の結果を第5図に示す。なおこの寿命試
験の条件は、150A、200A、250Aの各溶接電流を
10分給電と5分間の給電停止とを繰返した結果で
あり、溶接ワイヤの突出し長さは15mmである。 また、本実施例でいう寿命とは、スパツタ付着
あるいは摩耗により溶接電流が急激に低下しはじ
める時間を指している。 第5図から明らかなように、本発明製品は、従
来製品に比較していずれの溶接電流レベルでも4
倍以上、また比較製品に比べても2倍以上の寿命
が得られることがわかる。 また、寿命時のコンタクトチツプの表面を観察
すると、従来製品の表面およびワイヤ通過孔先端
部にはスパツタが付着堆積しており、比較製品の
表面にはTiN層の剥離又は亀裂部にはスパツタ
付着が見られるのに対し、本発明製品の表面に付
着したスパツタの量は比較製品に比べても1/2〜
1/3と極めて小さいものであつた。 実施例 2 実施例1と同じ銅合金基体を用い、中間被覆層
の種類およびセラミツク被覆層の種類を次表に示
す如く変えた本発明の製品とそれに対応する比較
製品を実施例1に示すと同様の工程で作成し、こ
れらの製品に、溶接電流220A、電圧24V、トー
チ速度600mm/secの溶接条件で、10分間給電、5
分間給電停止の溶接繰返し可能回数を測定した結
果を次表に示す。この表からも明らかなように、
この試験においても、本発明の製品が比較製品に
比べて格段にすぐれ、従来製品に比べて4倍以上
の寿命を有していることがわかる。
電するためのコンタクトチツプに関し、さらに詳
しくは、耐摩耗性、耐スパツタ性および耐反応性
を向上させるために、基体表面にセラミツク被覆
層を形成したアーク溶接用コンタクトチツプに関
する。 〔従来技術〕 金属を接合する場合、現在アーク溶接が広く行
われており、特に、溶融金属部分に不活性ガスや
炭酸ガスを供給しながら溶接を行うガスシールド
アーク溶接が広く普及している。 前述のようなアーク溶接に用いられる溶接トー
チの先端には、溶接ワイヤに給電するためのコン
タクトチツプが設けられており、このコンタクト
チツプは、導電性、熱伝導率および加工性などの
観点から、通常銅合金で作成されている。 しかしながら、通常のコンタクトチツプは、前
述のとおり銅合金で作成されているため、その表
面が溶接時に飛散してくるスパツタと熱化学反応
を起し、スパツタがコンタクトチツプの表面およ
びワイヤ送給孔に付着堆積して目づまりなどの問
題を起したり、また銅合金は比較的軟質、特に溶
接熱により焼鈍軟化するための、ワイヤ通過によ
る摩耗が激しく、これらの問題がコンタクトチツ
プの寿命を短かいものとしていた。 前述の問題、特にコンタクトチツプへのスパツ
タの付着の問題を解決する方法として、実開昭52
−26630号公報、実開昭59−4947号公報あるいは
実開昭57−82484号公報に記載されるように、コ
ンタクトチツプをセラミツク製ガイドで保護する
方法が講じられているが、この方法ではコンタク
トチツプの構造が複雑になりコスト的に問題があ
るばかりでなく、広く飛散するスパツタに対して
コンタクトチツプ全体を保護することができない
という問題があつた。 本発明者等は、前記従来の方法に代るものとし
て、コンタクトチツプ表面をCVD法又はPVD法
で被覆する技術を開発し、先に実願昭59−163202
号(実開昭61−7717号公報参照)として出願し
た。この出願に係る考案により、スパツタ付着の
問題および摩耗の問題を比較的簡素な手段で解決
しコンタクトチツプ寿命を大巾に長くすることに
成功したが、この技術においても、コンタクトチ
ツプ基体に直接セラミツク被覆層をCVD法又は
PVD法により形成しているため、そのセラミツ
ク被覆層と基体との接着強度がそれほど強くな
く、長時間に亘つて使用した場合、セラミツク被
覆層が剥離するなど、未だ解決すべき問題が残さ
れていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、前記実願昭59−163202号に記載した
技術において残された問題点すなわち、コンタク
トチツプとセラミツク被覆層の接着強度の問題を
解決し、スパツタ付着および摩耗の問題を解決す
るとともに被覆の剥離の問題をも同時に解決した
長時間の使用にも耐えるアーク溶接用コンタクト
チツプを提供することを目的としている。 〔問題を解決するための具体的手段〕 本発明者等は、前記目的を達成するための具体
的手段を鋭意研究した結果、コンタクトチツプと
セラミツク被覆層の間に第4a族金属群から選ば
れる少なくとも1種の金属又は合金からなる中間
被覆層を設けることにより前記目的が達成される
ことを知見して本発明を完成したものである。 すなわち、本発明に係るアーク溶接用コンタク
トチツプは、溶接ワイヤに給電するための、溶接
ワイヤ送給孔を有する銅合金製コンタクトチツプ
基体と、該コンタクトチツプ基体の表面に形成さ
れた第4a族金属群より選ばれた少なくとも1種
の金属又は合金からなる好しくは3μ以下の厚さ
の中間被覆層と、該中間被覆層の外表面に形成さ
れたセラミツク被覆層とからなるセラミツク被覆
アーク溶接用コンタクトチツプであり、また好し
くは、前記中間被覆層およびセラミツク被覆層
が、溶接ワイヤ送給孔の内壁先端部まで延出した
セラミツク被覆アーク溶接用コンタクトチツプで
ある。 〔作用〕 本発明のアーク溶接用コンタクトチツプは、表
面をスパツタと熱化学反応を起しにくい高硬度の
セラミツク被覆層を有するため、スパツタの付着
堆積が起りにくく、また小量のスパツタが付着し
てもブラシ等で簡単に除去できかつそれに伴う摩
耗もほとんど考慮する必要がない。また、本発明
においては、銅合金製コンタクトチツプ基体とセ
ラミツク被覆層との間に両者に対して強い結合力
を有する第4a族金属群から選ばれる少なくとも
1種の金属又は合金からなる中間被覆層を介在さ
せているため、セラミツク被覆層と基体の接着強
度が高く長時間の使用においてもセラミツク被覆
層が剥離することはない。そしてその中間層の厚
さを3μ以下にした場合に特に前記効果が大きい
ことが確認されている。 更に本発明の実施態様として、前記中間被覆層
およびセラミツク被覆層を第3図に示す如くコン
タクトチツプの溶接ワイヤ送給孔の内壁先端部5
まで延出させた場合、溶接ワイヤの通過に伴う孔
部の摩耗も効果的に抑制される。 本発明において用いられるセラミツクの種類と
しては、市販のいずれのセラミツクを用いた場合
でも所定の効果を得ることができるが、本発明者
等の実験によれば、TiN、TiC、Ti(C+N)、
ZrN、HfC、HfN、Hf(C、N)、Si3N4および
Al2O3を選択した場合に特に効果が大きいことが
確認されている。 〔実施例〕 実施例 1 第1図に示す如く所定の形状の銅合金(Cu−
1%Cr)コンタクトチツプ基体1を製作し、該
銅合金コンタクトチツプの表面および溶接ワイヤ
送給孔内壁先端部に2mm以下の範囲で、金属Ti
4を0.2μmの厚さに施した。 次に、前記金属Ti被覆のコンタクトチツプを
第4図に示すPVDセラミツク被覆装置のワーク
ホルダー6に取付け、回転ドラム7を回転させな
がら、前記金属Ti被覆のコンタクトチツプの表
面に更に4μmの厚さのTiN被覆層3を形成し、
銅合金(Cu−1%Cr)コンタクトチツプ基体1
と、Tiの中間被覆層4と、TiN被覆層3からな
るアーク溶接用コンタクトチツプ(以降単に本発
明製品という)を得た。 次に本発明コンタクトチツプと、Ti中間被覆
層4を介在させず基体表面に直接TiN3を被覆
した比較コンタクトチツプ(以降単に比較製品と
いう)およびセラミツク被覆を行わない従来のコ
ンタクトチツプ(以降単に従来品という)の3者
について、アーク溶接寿命試験を実施した。この
寿命試験の結果を第5図に示す。なおこの寿命試
験の条件は、150A、200A、250Aの各溶接電流を
10分給電と5分間の給電停止とを繰返した結果で
あり、溶接ワイヤの突出し長さは15mmである。 また、本実施例でいう寿命とは、スパツタ付着
あるいは摩耗により溶接電流が急激に低下しはじ
める時間を指している。 第5図から明らかなように、本発明製品は、従
来製品に比較していずれの溶接電流レベルでも4
倍以上、また比較製品に比べても2倍以上の寿命
が得られることがわかる。 また、寿命時のコンタクトチツプの表面を観察
すると、従来製品の表面およびワイヤ通過孔先端
部にはスパツタが付着堆積しており、比較製品の
表面にはTiN層の剥離又は亀裂部にはスパツタ
付着が見られるのに対し、本発明製品の表面に付
着したスパツタの量は比較製品に比べても1/2〜
1/3と極めて小さいものであつた。 実施例 2 実施例1と同じ銅合金基体を用い、中間被覆層
の種類およびセラミツク被覆層の種類を次表に示
す如く変えた本発明の製品とそれに対応する比較
製品を実施例1に示すと同様の工程で作成し、こ
れらの製品に、溶接電流220A、電圧24V、トー
チ速度600mm/secの溶接条件で、10分間給電、5
分間給電停止の溶接繰返し可能回数を測定した結
果を次表に示す。この表からも明らかなように、
この試験においても、本発明の製品が比較製品に
比べて格段にすぐれ、従来製品に比べて4倍以上
の寿命を有していることがわかる。
【表】
なお、本実施例では、セラミツクの被覆層を形
成する手段としてPVD法を用いているが、CVD
法でも同様の結果が得られることを確認してお
り、また中間被覆層もイオンプレーテイング、蒸
着などいずれの手段で形成しても同様であつた。 〔効果〕 本発明のセラミツク被覆アーク溶接用コンタク
トチツプは、銅製コンタクトチツプとセラミツク
被覆層との間に、両者に対して結合力の強い第
4a族金属群から選ばれる少なくとも1種の金属
又は合金よりなる中間被覆層を介在させているた
め、基体とセラミツク層の接着強度が極めて高
く、長時間の使用に対してもセラミツク被覆層が
剥離せず、したがつてスパツタ付着を抑制し、か
つコンタクトチツプの内外の摩耗を抑制するセラ
ミツク被覆の作用効果を長時間に亘つて維持でき
るものである。 そして、スパツタの付着堆積による目づまり、
あるいはワイヤ通過などによる摩耗が、コンタク
トチツプの寿命を左右し、ひいてはアーク溶接の
生産性を左右する大きな要因であることを考慮す
れば、この問題を同時に解決した本発明の効果は
極めて大きいものと言うことができる。
成する手段としてPVD法を用いているが、CVD
法でも同様の結果が得られることを確認してお
り、また中間被覆層もイオンプレーテイング、蒸
着などいずれの手段で形成しても同様であつた。 〔効果〕 本発明のセラミツク被覆アーク溶接用コンタク
トチツプは、銅製コンタクトチツプとセラミツク
被覆層との間に、両者に対して結合力の強い第
4a族金属群から選ばれる少なくとも1種の金属
又は合金よりなる中間被覆層を介在させているた
め、基体とセラミツク層の接着強度が極めて高
く、長時間の使用に対してもセラミツク被覆層が
剥離せず、したがつてスパツタ付着を抑制し、か
つコンタクトチツプの内外の摩耗を抑制するセラ
ミツク被覆の作用効果を長時間に亘つて維持でき
るものである。 そして、スパツタの付着堆積による目づまり、
あるいはワイヤ通過などによる摩耗が、コンタク
トチツプの寿命を左右し、ひいてはアーク溶接の
生産性を左右する大きな要因であることを考慮す
れば、この問題を同時に解決した本発明の効果は
極めて大きいものと言うことができる。
第1図はコンタクトチツプ基体の形状を示す
図、第2図はコンタクトチツプ基材にセラミツク
被覆を直接施した例を示す図、第3図は本発明の
セラミツク被覆コンタクトチツプ、第4図は
PVD法によるセラミツク被覆装置および第5図
はコンタクトチツプの寿命試験の結果を示す図で
ある。 1……コンタクトチツプ基体、2……ワイヤ送
給孔、3……セラミツク被覆層、4……中間被覆
層、5……ワイヤ送給孔先端部、6……ワークホ
ルダー、7……回転ドラム。
図、第2図はコンタクトチツプ基材にセラミツク
被覆を直接施した例を示す図、第3図は本発明の
セラミツク被覆コンタクトチツプ、第4図は
PVD法によるセラミツク被覆装置および第5図
はコンタクトチツプの寿命試験の結果を示す図で
ある。 1……コンタクトチツプ基体、2……ワイヤ送
給孔、3……セラミツク被覆層、4……中間被覆
層、5……ワイヤ送給孔先端部、6……ワークホ
ルダー、7……回転ドラム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 溶接ワイヤに給電するための、溶接ワイヤ送
給孔を有する銅合金製コンタクトチツプ基体と、
該コンタクトチツプ基体の表面に形成された第
4a族金属群より選ばれた少なくとも1種の金属
又は合金からなる中間被覆層と、該中間被覆層の
外表面に形成されたセラミツク被覆層とからなる
セラミツク被覆アーク溶接用コンタクトチツプ。 2 前記中間被覆層の厚さが3μm以下であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のセラ
ミツク被覆アーク溶接用コンタクトチツプ。 3 前記中間被覆層およびセラミツク被覆層が、
前記コンタクトチツプ基体のワイヤ送給孔内壁先
端部まで延出していることを特徴とする特許請求
の範囲第1項又は第2項記載のセラミツク被覆ア
ーク溶接用コンタクトチツプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13747585A JPS61296969A (ja) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | セラミツク被覆ア−ク溶接用コンタクトチツプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13747585A JPS61296969A (ja) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | セラミツク被覆ア−ク溶接用コンタクトチツプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61296969A JPS61296969A (ja) | 1986-12-27 |
| JPH0337471B2 true JPH0337471B2 (ja) | 1991-06-05 |
Family
ID=15199482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13747585A Granted JPS61296969A (ja) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | セラミツク被覆ア−ク溶接用コンタクトチツプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61296969A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2544361A2 (en) | 2011-07-04 | 2013-01-09 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Inverter Device and Electric Motor Drive System |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100725296B1 (ko) * | 2003-06-04 | 2007-06-07 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 피막, 가공기용 노즐 및 용접용 컨택트 팁을 포함하는 기계 부품, 피막 형성 방법, 가공기용 노즐 및 용접용 컨택트 팁을 포함하는 기계 부품의 제조 방법 |
| JP4619810B2 (ja) * | 2005-02-15 | 2011-01-26 | 富士重工業株式会社 | アーク溶接用ガスノズル |
| JP5483538B2 (ja) * | 2009-09-01 | 2014-05-07 | 新光機器株式会社 | ガスシールドアーク溶接トーチのシールドノズル |
| JP6559454B2 (ja) * | 2015-04-02 | 2019-08-14 | 株式会社東芝 | レーザ溶接ヘッド |
-
1985
- 1985-06-24 JP JP13747585A patent/JPS61296969A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2544361A2 (en) | 2011-07-04 | 2013-01-09 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Inverter Device and Electric Motor Drive System |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61296969A (ja) | 1986-12-27 |
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