JPH04258380A - 溶接用改良ガスシールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアーク溶接に関する。特
に、本発明は、溶接溜まりを形成するために、送給チュ
ーブが消耗電極をアークへ案内するアーク溶接法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】アーク溶接では、電極と、接地され電流
を大地に逃がす金属母材との間に、非常に熱い電気アー
クが発生する。このアークにより発生した熱は溶接を行
うために用いた溶加材を溶融させる。アーク溶接の形式
によっては、電極自身が溶加材として消費され、溶接部
の一部となる場合がある。これらの方法では、細長い形
をした、典型的にはス溜まり上に巻回された電極が、電
流電源に接続された導電性ガイドチューブ（スリーブ）
を通じて、絶えず溶接部に送給される。このような方法
としては、例えば、ガス金属アーク溶接法（ＧＭＡＷ）
およびフラックス入りアーク溶接法（ＦＣＡＷ）が挙げ
られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】アーク溶接工程の間に
は、アーク下の溶融金属からなる形成溶接部（溶接溜ま
り）を、大気中のいくつかの元素、例えば酸素、窒素お
よび水素から保護することが好ましい。これらの元素は
溶融金属と反応して、溶接部の強度に悪影響を及ぼすス
パッタリング、あるいは酸化物、窒化物または水素化物
の形成のような問題を引き起こしうる。例えば、消耗電
極を用いた方法では、この保護は、導電性スリーブから
流出するように、ノズルによって環状流として電極の周
囲に向けられたシールドガスにより達成される。しかし
ながら、このような公知技術は、これらの問題点を完全
に解消するものではなかった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
導電性スリーブを通じて消耗電極をアークに送給してワ
ークピース上に溶接溜まりを形成することからなり、ワ
ークピースを溶接するアーク溶接法の改良を提供するも
のであって、改良点はシールドガス流がガイドチューブ
からワイヤに沿って溶接溜まりに向かって流出するよう
に、該ガスをガイドチューブの内部に通すことにある。 また、本発明は、この方法により溶接されたワークピー
ス、およびこの方法を実施するための装置を提供する。

【０００５】図１は従来技術による典型的な溶接装置の
概略図である。 図２は本発明の好ましい実施例による溶接装置の概略図
である。 図３は本発明の好ましい実施例の一部破断側面図である
。 図４は本発明の好ましい実施例の一部破断側面図である
。 図５は本発明の好ましい実施例の側面図である。

【０００６】ＧＭＡＷおよびＦＣＡＷのような消耗電極
を用いたアーク溶接法および設備は、カーク・オスマー
（Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ）の化学技術大辞典（Ｅｎｃ
ｙｃｌｏｐｅｄｉａ　　ｏｆ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、第３版２４巻、５０２〜５０
７頁だけでなく、米国特許第２，８５６，５０９号、第
２，９７７，４５７号、第３，００７，０３３号、第３
，２５３，１１３号、および第４，６２６，６４６号に
開示されているように、良く知られている。これらの開
示内容は参考文献として、ここに援用する。これらの方
法では、アークは溶接されるべきワークピースと、導電
性スリーブを通じて絶えずアーク中に送給される消耗電
極との間に発生する。ＧＭＡＷでは、例えば、電極は選
択された溶加材金属からなる。このような金属としては
、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッ
ケル、銅、チタン、ジルコニウム、タンタル、およびこ
れらの合金が挙げられる。ＦＣＡＷでは、例えば、電極
はフラックス入り、すなわち、溶加材の外周部がフラッ
クス合金材料の中心部を取り囲んでいる。

【０００７】また、本発明は、好ましくは、導電性スリ
ーブの外側を通り、アークおよび溶接溜まりを包み込む
環状流としてスリーブ端部の周囲に向かわせた別のシー
ルドガス流を採用することを特徴とする。さらに、この
ことは、溶接溜まりおよびそれに続く溶接部が酸化され
るか、さもなければ空気または他の周囲物質により汚染
されることを防止する。消耗電極を用いたアーク溶接法
におけるスリーブ外側でのシールドガスの使用は、前記
の文献に開示されているように、良く知られている。し
たがって、消耗電極を用いた公知のアーク溶接法が、本
発明の好ましい実施例に従って用いられ、ワイヤ送給ス
リーブの外側（第１のガス流）だけでなく、導電性スリ
ーブの内側（第２のガス流）に沿ってシールドガス流を
通すように改変される。

【０００８】本発明によれば、導電性スリーブの内側お
よび外側には、同一または異なるシールドガスを通すこ
とができる。好ましくは、両方とも、同一のガスまたは
ガス混合物が用いられる。有用なシールドガスは良く知
られており、例えば、アルゴン、二酸化炭素またはヘリ
ウム、あるいは場合によっては、少量の酸素を含むそれ
らの混合物が挙げられる。

【０００９】

【実施例】本発明の内容は、その効果および特徴と同様
に、添付の図面を参照しながら好ましい実施例について
説明した以下の詳細な記述から容易にわかりやすく理解
される。

【００１０】従来例 　　図１は従来のＧＭＡＷ法を示す。図１には、操作中
の溶接ガン８の端部が描かれている。溶接ガン８におい
て、チューブ１５内に配設されている電極１２はスリー
ブ１４を通じてワークピース１６の方へ移動する。電極
１２とワークピース１６との間を流れる電流はアーク１
７を発生させる。アーク１７は電極を溶融させて溶接溜
まり２０を形成し、溶接溜まり２０はやがて固化して溶
接部２２となる。溶接ガン８が過熱することを防止する
ために、チューブ２３を通じて水が循環している。電極
から離れる溶融金属を周囲の空気から保護するために、
チューブ１５内でスリーブ１４の外側を運ばれるシール
ドガス２４が、スリーブ１４の周囲に環状に配設された
通路２６から排出される。ノズル２８は電極周囲の通路
から排出されるシールドガス２４を溶接溜まり２０の方
へ向かわせる。シールドガス２４は溶融金属を周囲の空
気から遮蔽する。

【００１１】しかしながら、本発明者らは、従来の方法
では、スリーブ１４の内側を電極１２に沿って運ばれた
空気３０（直列の矢印）を考慮していないことを見い出
した。ガスシールド２４は、電極１２に沿ってスリーブ
１４から排出された空気３０が溶融した溶接溜まりと混
合して反応することを防止できなかった。このことはス
パッタリングや酸化などの問題を引き起こし、欠陥のあ
る溶接部しか得られない。

【００１２】実施例 　　図２は本発明の好ましい実施例により改変されたＧ
ＭＡＷ法を示す。図２では、シールドガス３２はスリー
ブ１４の外側だけでなく内側にも向けられている。圧力
を加えて、ガスをスリーブの両端に向かわせる。このこ
とにより、スリーブから空気が排除され、空気がスリー
ブを通じて溶接溜まりに到達し、スパッタリングや欠陥
のある溶接部をもたらすことを防止する。さらに、溶接
溜まりを形成する溶融電極の周囲に付加的なシールドを
与える。したがって、シールドガス２４および３２の組
合わせは、溶接部を空気から保護するのに、より効果的
である。

【００１３】図３、４、および５は、本発明の好ましい
実施例を実施するための装置を示す。図３〜５では、ハ
ウジングユニット３４はワイヤ送給アダプタ３６および
溶接ガンカプラ３８を収容する。カプラ３８はハウジン
グユニット３４内のチャンバー４０に挿入され、カプラ
３８の溝部４４と協同する取り付けネジ４２により所定
の位置に固定される。取り付けネジ４２には、シールを
形成するためのガスケット４３が設けられている。アダ
プタ３６の端部４６はハウジング３４内にネジ込まれ、
やはりシールを形成するためのガスケット４７が設けら
れている。ユニット３４のアーム４８は電源ケーブル（
不図示）を収容する。電極１２はワイヤ送給スリーブ１
０および１４の内側に配設されており、溶接ガン（不図
示）に至るまでアダプタ３６およびカプラ３８を貫通し
ている。スリーブ１４は、そのフランジ５２がカプラ３
８の端部に固着されるように取り付けネジ５０でカプラ
３８の内側に固定される。供給源（不図示）からのガス
は、Ｙ字型コネクタ５４、およびバルブ５８に接続され
たチューブ５６を通じてチャンバー４０内に入る。Ｏリ
ング６２および６４は、チャンバー４０の限定された空
間内において、ガス流をその間に限定し、ホール６０を
通じてガスをカプラ３８の内側へ向かわせる。カプラ３
８の内側には、カプラ３８の一方の端部にあるフランジ
５２の緊密な台座により形成されたシールは、ガスをカ
プラ３８の他端からスリーブ１４の周囲に溶接ガンチュ
ーブを通じて排出させる。カプラ３８の他端はＯリング
３９によりシールされた溶接ガン（不図示）のチューブ
内に嵌合する。溶接ガンチューブはガスを溶接部へ供給
する（図２を参照）。また、第２のシールドガス流はＹ
字型コネクタ５４およびチューブ６６を通じてバルブ６
８に運ばれる。バルブ６８はガスをチャンバー４０に供
給する。バルブ７０および７２は、所望であれば、第１
および第２のシールドガス流を制御する。典型的には、
両バルブは全開されている。ガスケット４３および４７
、Ｏリング６２により形成されたシール、およびフラン
ジ５２とカプラ３８との間に形成された緊密な台座は、
チャンバー４０内に流入する第２のガスをスリーブ１０
および１４の内側に流す。第２のガスは、スリーブ１４
を通じて電極１２の周囲を流れ、ついに溶接ガン（不図
示）の端部に到達し、溶接部に供給される（図２を参照
）。スリーブ１０を流れるガス流は、空気がスリーブ１
０を通じてチャンバー４０内に流入し、スリーブ１４内
に吸引されることを防止する。

【００１４】好都合には、第１および第２のガスは、本
発明により用いる前に、公知の手段で精製することがで
きる。有用な精製媒体としては、例えば、米国特許第４
，６０３，１４８号（その開示内容は参考文献として、
ここに援用する）に開示されているような高多孔質の有
機金属ポリマー樹脂が挙げられる。このような媒体を含
む溶接用ガス精製システムは公知であり、例えば、商品
名ＮＡＮＯＣＨＥＭ・Ｗ−４００型［ハーキュリーズ・
インコーポレイティッド（ＨｅｒｃｕｌｅｓＩｎｃｏｒ
ｐｏｒａｔｅｄ）、ウィルミントン、デラウェア］のカ
ートリッジシステムが挙げられる。

【００１５】以上の説明は本発明の好ましい実施例を示
すものである。本発明はそれに限定されることはなく、
特許請求の範囲内で様々に具体化し実施することができ
る。

【発明の効果】本発明によれば、シールドガスにより溶
接溜まりが空気から遮蔽されるので、スパッタリングや
酸化などの問題を引き起こすことなく、欠陥のない溶接
部を形成することができるアーク溶接法が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　従来の典型的なアーク溶接装置の溶接ガン
の端部を示す一部破断側面図である。

【図２】　　本発明の好ましい実施例によるアーク溶接
装置の溶接ガンの端部を示す一部破断側面図である。

【図３】　　本発明の好ましい実施例を実施するための
装置の一部破断側面図である。

【図４】　　本発明の好ましい実施例を実施するための
装置の一部破断側面図である。

【図５】　　図３および図４の装置にガス供給用チュー
ブなどを接続した状態を示す側面図である。

【符号の説明】

８…溶接ガン、１０、１４…ワイヤ送給スリーブ（導電
性スリーブ）、１２…電極（消耗電極）、１６…ワーク
ピース、１７…アーク、２０…溶接溜まり、２２…溶接
部、２４、３２…シールドガス、３６…ワイヤ送給アダ
プタ、３８…溶接ガンカプラ。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導電性スリーブを通じて消耗電極をア
   ークに送給してワークピース上に溶接溜まりを形成する
   ことからなり、シールドガス流をスリーブ内部に溶接溜
   まりへ向かって通すことを特徴とするワークピースをア
   ーク溶接する方法。
2. 【請求項２】　　さらに、シールドガス環状流をスリー
   ブ外部に溶接溜まりへ向かわせる請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　消耗電極が溶加材ワイヤである請求項
   ２記載の方法。
4. 【請求項４】　　消耗電極がフラックス入り溶加材ワイ
   ヤである請求項２記載の方法。
5. 【請求項５】　　シールドガス流およびシールドガス環
   状流が、各々、不活性ガスである請求項２記載の方法。
6. 【請求項６】　　シールドガス流がスリーブ内部を両方
   向に通る請求項２記載の方法。
7. 【請求項７】　　請求項１記載の方法により製造された
   製品。
8. 【請求項８】　　請求項２記載の方法により製造された
   製品。
9. 【請求項９】　　（ａ）可動型消耗電極をワークピース
   に案内することができる導電性スリーブ、および（ｂ）
   該スリーブを電流電源に接続する手段からなり、シール
   ドガスをその供給源からスリーブ内部へ通す手段を備え
   ていることを特徴とするワークピースをアーク溶接する
   装置。
10. 【請求項１０】　　さらに、シールドガスをその供給源
    から通し、該シールドガスを環状流としてスリーブ端部
    の外側を溶接溜まりへ向かわせる手段を備えた請求項１
    ０記載の装置。
11. 【請求項１１】　　さらに、消耗電極を備えた請求項１
    ０記載の装置。
12. 【請求項１２】　　消耗電極が溶加材ワイヤである請求
    項１１記載の装置。
13. 【請求項１３】　　消耗電極がフラックス入り溶加材ワ
    イヤである請求項１１記載の装置。