JPH0442067Y2 - - Google Patents
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- JPH0442067Y2 JPH0442067Y2 JP1986141572U JP14157286U JPH0442067Y2 JP H0442067 Y2 JPH0442067 Y2 JP H0442067Y2 JP 1986141572 U JP1986141572 U JP 1986141572U JP 14157286 U JP14157286 U JP 14157286U JP H0442067 Y2 JPH0442067 Y2 JP H0442067Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- welding
- spatter
- layer
- iron
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
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- Arc Welding In General (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本考案は、炭酸ガスやアルゴンガスなどをシー
ルドガスとして用いるアーク溶接用の溶接ノズル
に関する。 〔従来の技術〕 金属を接合する場合、現在アーク溶接が広く行
なわれており、ブローホールなどの溶接不良を防
ぐため溶融金属部分に不活性ガスや炭酸ガスを供
給して溶接を行なう、ガスシールドアーク溶接法
が広く普及している。なかでも、炭酸ガスをシー
ルドガスとして使用する炭酸ガスアーク溶接法
は、シールドガスが安価であり、高溶着速度を得
ることができるところから、ガスシールド溶接法
の主流となつていて、全溶接材料の30％に使用さ
れている。例えば、炭酸ガスアーク溶接に用いる
シールドガスの価格は、炭酸ガスとアルゴンガス
との混合ガスをシールドガスとして用いるMAG
溶接の約1/10である。しかし、炭酸ガスアーク溶
接は、MAG溶接に比較してスパツタ量が３〜５
倍多いという欠点を有している。このスパツタ
は、溶接中に飛散するスラグ及び溶融金属のこと
であつて、溶融金属がその80％を占め、鉄が主成
分である。 炭酸ガスアーク溶接におけるスパツタの発生
は、主に次の４つの原因による。 溶接開始時または再アーク時に、溶接ワイヤ
の溶滴が冷い被溶接材に衝突し、飛び散ること
により生ずる。 溶融金属内からガスが吹き出し、このガスの
放出に伴いスパツタが発生する。 溶接中にアーク電圧が変動すると、溶接ワイ
ヤの送給量が変化し、溶接ワイヤの溶ける量が
多くなり、これがスパツタの原因になる。 アーク長が延び、ワイヤ端に懸垂した溶滴が
アーク力により横に吹き飛ばされる。 溶接時における溶接箇所は1700〜1800℃になり
溶融金属の温度は、1800〜2300℃にも達する。こ
の溶融金属がスパツタとして飛び散ると、コンタ
クトチツプや溶接ノズルに付着する。スパツタの
チツプやノズルへの付着原因については、冶金的
な原因と物理的な原因とがある。 冶金的な原因は、チツプやノズルに衝突した溶
融金属が、その熱によりチツプやノズルの表面を
溶かし、その表面に溶着してしまう。したがつ
て、スパツタの温度が高く、チツプやノズルの温
度が高くなるほど合金層が厚くなるため、スパツ
タの付着力が強く、取りにくくなる。また、物理
的な原因は、チツプやノズルの表面の荒さに起因
する機械的な付着である。 そこでスパツタの付着を少なくするため実開昭
61−77175号公報によつて開示されたように電極
チツプとトーチノズルに硬質セラミツクスの薄い
層で被覆したものや、特開昭61−111783号公報に
よつて開示された熱伝導度がよく、かつ低熱膨張
係数の非酸化物セラミツクスでノズルを作り、溶
接作業時に割れないようにしたものが知られてい
る。 〔考案が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記の銅系合金によるノズルは
熱伝導率が高く冷却性が良いのでスパツタがつき
にくいとされているが、硬度が低く、高温飛散ス
パツタに対して冶金的、物理的にスパツタが付着
（固着）し易く、結果的に耐久性に問題がある。 また、銅もしくは銅系合金はその物性上から加
工硬化及び加温軟化が生じる。前者は常温、後者
は200〜300℃程で生じる。加工されて作成された
直後のノズルは硬化しているために硬度は高い
が、熱放射及び熱を持つたスパツタとの接触によ
り、ノズルの温度は上昇し時間が経過するにつれ
軟化が促進されていく。 ノズルの清掃の場合、金ブラシ等を使用する
が、軟化が徐々に進行しているため、傷がつき易
くなる。傷がつくとそこにスパツタが付着し易く
なり、時間経過とともにスパツタが付着し、ノズ
ル口径が小さくなり、結果的にガスを絞りガスシ
ールド不足となりブローホールの発生原因とな
る。 一方、窒化ケイ素セラミツクノズルは冶金的、
物理的なスパツタの付着は解消されたが、必然的
に厚肉形状となり、熱伝導率が比較的低くスパツ
タの付着は取れ易いが充分とは言えない。 本考案は、上記の事情に鑑みなされてものであ
り、ノズルの耐久性を向上させるとともに、放熱
性をよくしスパツタの付着を少なくしたセラミツ
クコーテイングされた鉄または鉄系合金製溶接ノ
ズルを提供することを目的としている。 〔問題点を解決するための手段および作用〕 上記の目的を達成するための本考案は、中心部
に電極または溶接ワイヤが配置された電極チツプ
の周囲に設けられ、電極チツプとの間にガス通路
を形成する金属製溶接ノズルにおいて、前記ノズ
ルは肉厚が１mm乃至1.5mmの極薄肉の鉄または鉄
系合金で形成され、その内外周の全面に内層が炭
化チタン層、外層が窒化チタン層のセラミツクコ
ーテイングを施したものである。 そして、本考案で利用される金属としては、銅
または銅合金を除く例えば鉄、アルミニウム、チ
タン、ニツケル、クロム、亜鉛、スズ、これら金
属の合金を挙げることができる。また、セラミツ
クスは酸化物系ではアルミナが挙げられ、非酸化
物系では窒化ケイ素、炭化ケイ素、サイアロン、
窒化アルミニウム等が挙げられる。そして、本考
案の溶接ノズルは上記金属で形成したので、溶接
作業中に加温軟化が起りにくく、スパツタの付着
が防止できる。 一方、本考案で利用される金属は銅、銅系金属
に比して熱伝導率が小さいためスパツタと接触し
た直後の熱伝導（放熱）が悪く、また熱の蓄積が
生じ、ノズル自体の温度が上昇するが、これに対
して本考案は、内層が炭化チタン層、外層が窒化
チタン層のセラミツクコーテイングを施したスパ
ツタに反応しにくいセラミツクス層をノズルの全
面に形成し、さらにノズルの肉厚を２〜３mmある
従来の銅製ノズルの約1/2〜1/3の極薄肉厚とする
ことによつて対応し、温度上昇を防ぎ、スパツタ
の付着を防止している。 〔実施例〕 次に本考案の実施例を図を参照して説明する。 第１図は本考案の一実施例を示しており、鉄系
金属によつて形成した溶接ノズル１の内外周全面
はセラミツクコーテイング部３によつて被覆され
ている。 溶接ノズル１の基部内周には取りつけ用ねじ２
が切られている。 上記溶接ノズルは第２図に示す従来の銅系合金
によるノズル１ａの肉厚に比して肉厚は約1/2〜
１／３の１mm〜1.5mmに形成されている。この値は移
動熱量Ｑから決定された。 移動熱量Ｑ［KCaI］は次の（１）式から求める
ことができる。 Ｑ＝λSt1−t2／ｄτ …(1) 上記（１）式において λ；熱伝導率 〔KCaI／ｍ・hr・℃〕 Ｓ；面積 〔m2〕 ｄ；厚さ 〔ｍ〕 t1，t2；内外の温度 〔℃〕 τ；時間 〔hr〕 であり、この式からＱ∝λ／ｄの関係が判る。 次に、従来使用されている銅、銅系合金のノズ
ルと本実施例の鉄系合金（普通鋼，ダイス鋼）の
熱伝導率を計つた結果、第１表のようになつた。
ルドガスとして用いるアーク溶接用の溶接ノズル
に関する。 〔従来の技術〕 金属を接合する場合、現在アーク溶接が広く行
なわれており、ブローホールなどの溶接不良を防
ぐため溶融金属部分に不活性ガスや炭酸ガスを供
給して溶接を行なう、ガスシールドアーク溶接法
が広く普及している。なかでも、炭酸ガスをシー
ルドガスとして使用する炭酸ガスアーク溶接法
は、シールドガスが安価であり、高溶着速度を得
ることができるところから、ガスシールド溶接法
の主流となつていて、全溶接材料の30％に使用さ
れている。例えば、炭酸ガスアーク溶接に用いる
シールドガスの価格は、炭酸ガスとアルゴンガス
との混合ガスをシールドガスとして用いるMAG
溶接の約1/10である。しかし、炭酸ガスアーク溶
接は、MAG溶接に比較してスパツタ量が３〜５
倍多いという欠点を有している。このスパツタ
は、溶接中に飛散するスラグ及び溶融金属のこと
であつて、溶融金属がその80％を占め、鉄が主成
分である。 炭酸ガスアーク溶接におけるスパツタの発生
は、主に次の４つの原因による。 溶接開始時または再アーク時に、溶接ワイヤ
の溶滴が冷い被溶接材に衝突し、飛び散ること
により生ずる。 溶融金属内からガスが吹き出し、このガスの
放出に伴いスパツタが発生する。 溶接中にアーク電圧が変動すると、溶接ワイ
ヤの送給量が変化し、溶接ワイヤの溶ける量が
多くなり、これがスパツタの原因になる。 アーク長が延び、ワイヤ端に懸垂した溶滴が
アーク力により横に吹き飛ばされる。 溶接時における溶接箇所は1700〜1800℃になり
溶融金属の温度は、1800〜2300℃にも達する。こ
の溶融金属がスパツタとして飛び散ると、コンタ
クトチツプや溶接ノズルに付着する。スパツタの
チツプやノズルへの付着原因については、冶金的
な原因と物理的な原因とがある。 冶金的な原因は、チツプやノズルに衝突した溶
融金属が、その熱によりチツプやノズルの表面を
溶かし、その表面に溶着してしまう。したがつ
て、スパツタの温度が高く、チツプやノズルの温
度が高くなるほど合金層が厚くなるため、スパツ
タの付着力が強く、取りにくくなる。また、物理
的な原因は、チツプやノズルの表面の荒さに起因
する機械的な付着である。 そこでスパツタの付着を少なくするため実開昭
61−77175号公報によつて開示されたように電極
チツプとトーチノズルに硬質セラミツクスの薄い
層で被覆したものや、特開昭61−111783号公報に
よつて開示された熱伝導度がよく、かつ低熱膨張
係数の非酸化物セラミツクスでノズルを作り、溶
接作業時に割れないようにしたものが知られてい
る。 〔考案が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記の銅系合金によるノズルは
熱伝導率が高く冷却性が良いのでスパツタがつき
にくいとされているが、硬度が低く、高温飛散ス
パツタに対して冶金的、物理的にスパツタが付着
（固着）し易く、結果的に耐久性に問題がある。 また、銅もしくは銅系合金はその物性上から加
工硬化及び加温軟化が生じる。前者は常温、後者
は200〜300℃程で生じる。加工されて作成された
直後のノズルは硬化しているために硬度は高い
が、熱放射及び熱を持つたスパツタとの接触によ
り、ノズルの温度は上昇し時間が経過するにつれ
軟化が促進されていく。 ノズルの清掃の場合、金ブラシ等を使用する
が、軟化が徐々に進行しているため、傷がつき易
くなる。傷がつくとそこにスパツタが付着し易く
なり、時間経過とともにスパツタが付着し、ノズ
ル口径が小さくなり、結果的にガスを絞りガスシ
ールド不足となりブローホールの発生原因とな
る。 一方、窒化ケイ素セラミツクノズルは冶金的、
物理的なスパツタの付着は解消されたが、必然的
に厚肉形状となり、熱伝導率が比較的低くスパツ
タの付着は取れ易いが充分とは言えない。 本考案は、上記の事情に鑑みなされてものであ
り、ノズルの耐久性を向上させるとともに、放熱
性をよくしスパツタの付着を少なくしたセラミツ
クコーテイングされた鉄または鉄系合金製溶接ノ
ズルを提供することを目的としている。 〔問題点を解決するための手段および作用〕 上記の目的を達成するための本考案は、中心部
に電極または溶接ワイヤが配置された電極チツプ
の周囲に設けられ、電極チツプとの間にガス通路
を形成する金属製溶接ノズルにおいて、前記ノズ
ルは肉厚が１mm乃至1.5mmの極薄肉の鉄または鉄
系合金で形成され、その内外周の全面に内層が炭
化チタン層、外層が窒化チタン層のセラミツクコ
ーテイングを施したものである。 そして、本考案で利用される金属としては、銅
または銅合金を除く例えば鉄、アルミニウム、チ
タン、ニツケル、クロム、亜鉛、スズ、これら金
属の合金を挙げることができる。また、セラミツ
クスは酸化物系ではアルミナが挙げられ、非酸化
物系では窒化ケイ素、炭化ケイ素、サイアロン、
窒化アルミニウム等が挙げられる。そして、本考
案の溶接ノズルは上記金属で形成したので、溶接
作業中に加温軟化が起りにくく、スパツタの付着
が防止できる。 一方、本考案で利用される金属は銅、銅系金属
に比して熱伝導率が小さいためスパツタと接触し
た直後の熱伝導（放熱）が悪く、また熱の蓄積が
生じ、ノズル自体の温度が上昇するが、これに対
して本考案は、内層が炭化チタン層、外層が窒化
チタン層のセラミツクコーテイングを施したスパ
ツタに反応しにくいセラミツクス層をノズルの全
面に形成し、さらにノズルの肉厚を２〜３mmある
従来の銅製ノズルの約1/2〜1/3の極薄肉厚とする
ことによつて対応し、温度上昇を防ぎ、スパツタ
の付着を防止している。 〔実施例〕 次に本考案の実施例を図を参照して説明する。 第１図は本考案の一実施例を示しており、鉄系
金属によつて形成した溶接ノズル１の内外周全面
はセラミツクコーテイング部３によつて被覆され
ている。 溶接ノズル１の基部内周には取りつけ用ねじ２
が切られている。 上記溶接ノズルは第２図に示す従来の銅系合金
によるノズル１ａの肉厚に比して肉厚は約1/2〜
１／３の１mm〜1.5mmに形成されている。この値は移
動熱量Ｑから決定された。 移動熱量Ｑ［KCaI］は次の（１）式から求める
ことができる。 Ｑ＝λSt1−t2／ｄτ …(1) 上記（１）式において λ；熱伝導率 〔KCaI／ｍ・hr・℃〕 Ｓ；面積 〔m2〕 ｄ；厚さ 〔ｍ〕 t1，t2；内外の温度 〔℃〕 τ；時間 〔hr〕 であり、この式からＱ∝λ／ｄの関係が判る。 次に、従来使用されている銅、銅系合金のノズ
ルと本実施例の鉄系合金（普通鋼，ダイス鋼）の
熱伝導率を計つた結果、第１表のようになつた。
【表】
上記第１表の結果から熱伝導率λの比が約２で
あるから、ノズル肉厚を1/2とすることで温度上
昇に対応できることが判つた。 次にスパツタ付着の状況を調査した実験につい
て説明する。 実験においては、鉄もしくは鉄系合金の材料と
して普通鋼（SS）およびダイス鋼（SKD−11）
の２種類を用いて第１図に示した形状のノズル１
を作成し、化学蒸着（CVD）装置にて、第１に
炭化チタン層、第２に窒化チタン層を形成した
が、この時の炉内温度（反応温度）は1030℃に設
定して行なつた。 セラミツクコーテイングされたノズルのうち普
通鋼のノズルは500℃に再加熱した後油冷して焼
入れを行ない試験品とした。 一方、ダイス鋼のノズルは焼入れが終わつてい
るため200℃に焼戻しを行なつて試験品とした。 このようにして製作された２種類の試験品は現
業アーク溶接ラインにおいて従来の銅系合金ノズ
ルと同一工程、同一作業条件の下にリアアクスル
200台の溶接を行ない、スパツタ付着量について
第２表の結果を得た。
あるから、ノズル肉厚を1/2とすることで温度上
昇に対応できることが判つた。 次にスパツタ付着の状況を調査した実験につい
て説明する。 実験においては、鉄もしくは鉄系合金の材料と
して普通鋼（SS）およびダイス鋼（SKD−11）
の２種類を用いて第１図に示した形状のノズル１
を作成し、化学蒸着（CVD）装置にて、第１に
炭化チタン層、第２に窒化チタン層を形成した
が、この時の炉内温度（反応温度）は1030℃に設
定して行なつた。 セラミツクコーテイングされたノズルのうち普
通鋼のノズルは500℃に再加熱した後油冷して焼
入れを行ない試験品とした。 一方、ダイス鋼のノズルは焼入れが終わつてい
るため200℃に焼戻しを行なつて試験品とした。 このようにして製作された２種類の試験品は現
業アーク溶接ラインにおいて従来の銅系合金ノズ
ルと同一工程、同一作業条件の下にリアアクスル
200台の溶接を行ない、スパツタ付着量について
第２表の結果を得た。
以上説明したように、本考案によれば、ノズル
は鉄または鉄系合金とし、肉厚が１mm乃至1.5mm
の極薄肉に形成されているから、鉄が熱伝導率の
低いのを総熱量移動により肉厚を極薄肉にするこ
とで銅系ノズルと同様に溶接時の温度上昇が防止
でき、かつ鉄系合金製であるから溶接時の加温軟
化がないためブローホールの発生が防止でき、銅
製ノズルより耐久性が大幅に改善され、さらに内
層が炭化チタン層、外層を窒化チタン層のセラミ
ツクコーテイングを施したから、セラミツクコー
テイング層が丈夫となり、熱伝導率が低く、特に
外層を窒化チタン層としたので硬く、その上にス
パツタが反応し難いためスパツタの付着を大幅に
少なくでき、これによつて溶接装置の稼働率を向
上させる大きな効果がある。 その上本考案に係る鉄または鉄系合金製溶接ノ
ズルの使用によつて銅系ノズルに比べてコストも
半減させることが可能である。
は鉄または鉄系合金とし、肉厚が１mm乃至1.5mm
の極薄肉に形成されているから、鉄が熱伝導率の
低いのを総熱量移動により肉厚を極薄肉にするこ
とで銅系ノズルと同様に溶接時の温度上昇が防止
でき、かつ鉄系合金製であるから溶接時の加温軟
化がないためブローホールの発生が防止でき、銅
製ノズルより耐久性が大幅に改善され、さらに内
層が炭化チタン層、外層を窒化チタン層のセラミ
ツクコーテイングを施したから、セラミツクコー
テイング層が丈夫となり、熱伝導率が低く、特に
外層を窒化チタン層としたので硬く、その上にス
パツタが反応し難いためスパツタの付着を大幅に
少なくでき、これによつて溶接装置の稼働率を向
上させる大きな効果がある。 その上本考案に係る鉄または鉄系合金製溶接ノ
ズルの使用によつて銅系ノズルに比べてコストも
半減させることが可能である。
第１図は本考案に係るセラミツクコーテイング
された金属製溶接ノズルの実施例の一部断面にし
た正面図、第２図は従来の銅系合金製溶接ノズル
の一部断面した正面図である。 １……鉄系合金ノズル、（金属製ノズル）、１ａ
……銅系合金ノズル、３……セラミツクコーテイ
ング部。
された金属製溶接ノズルの実施例の一部断面にし
た正面図、第２図は従来の銅系合金製溶接ノズル
の一部断面した正面図である。 １……鉄系合金ノズル、（金属製ノズル）、１ａ
……銅系合金ノズル、３……セラミツクコーテイ
ング部。
Claims (1)
- 中心部に電極または溶接ワイヤが配置された電
極チツプの周囲に設けられ、電極チツプとの間に
ガス通路を形成する金属製溶接ノズルにおいて、
前記ノズルは肉厚が１mm乃至1.5mmの極薄肉の鉄
または鉄系合金で形成され、その内外周の全面に
内層が炭化チタン層に、外層が窒化チタン層にセ
ラミツクコーテイングされていることを特徴とす
るセラミツクコーテイングされた金属製溶接ノズ
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986141572U JPH0442067Y2 (ja) | 1986-09-16 | 1986-09-16 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986141572U JPH0442067Y2 (ja) | 1986-09-16 | 1986-09-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6347074U JPS6347074U (ja) | 1988-03-30 |
| JPH0442067Y2 true JPH0442067Y2 (ja) | 1992-10-02 |
Family
ID=31049482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1986141572U Expired JPH0442067Y2 (ja) | 1986-09-16 | 1986-09-16 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0442067Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004108338A1 (ja) * | 2003-06-04 | 2004-12-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 加工機用ノズル、溶接用コンタクトチップ、加工機用ノズルの製造方法、溶接用コンタクトチップの製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4964528U (ja) * | 1972-09-19 | 1974-06-06 | ||
| JPS566576U (ja) * | 1979-06-25 | 1981-01-21 | ||
| JPS59106681U (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-18 | 大同特殊鋼株式会社 | 溶接用ノズル |
-
1986
- 1986-09-16 JP JP1986141572U patent/JPH0442067Y2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004108338A1 (ja) * | 2003-06-04 | 2004-12-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 加工機用ノズル、溶接用コンタクトチップ、加工機用ノズルの製造方法、溶接用コンタクトチップの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6347074U (ja) | 1988-03-30 |
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