JPH06238453A - 溶接機用セラミック製ノズル - Google Patents

溶接機用セラミック製ノズル

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JPH06238453A
JPH06238453A JP2817093A JP2817093A JPH06238453A JP H06238453 A JPH06238453 A JP H06238453A JP 2817093 A JP2817093 A JP 2817093A JP 2817093 A JP2817093 A JP 2817093A JP H06238453 A JPH06238453 A JP H06238453A
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JP
Japan
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ceramic
nozzle
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adhesive
metal member
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JP2817093A
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Takeshi Fukuda
健 福田
Koji Fushimi
幸治 伏見
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 金属部材12とセラミック部材13により嵌
着自在に結合し、金属部材12の内周にセラミック部材
13を接合して、ガス溶接機用トーチのノスル先端部1
1を構成する。金属部材12の内周に接合されるセラミ
ック部材13の表面粗さが1.6a以上、かつ無機質接
着剤又は有機質接着剤にて金属部材12とセラミック部
材13とを接合する。 【効果】 金属部材とセラミック部材間に接着剤が均一
に塗布されて両者が緊密に接合するので、長期間使用し
てもセラミック部材がガタつく、あるいは脱落するおそ
れが極めて少ない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスシールドアーク溶
接に好適に使用することができる溶接機用ノズルに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、ガスシールドアーク溶接等の
溶接時に発生するスパッタの付着を防止するため、ノズ
ル先端部をセラミック部材で構成することの提案は数多
くなされている。このような提案の中で、例えば、セラ
ミックノズルとノズル本体との接続方法として、セラミ
ックノズルの基部にネジを切る手段、またノズル基部の
内側にセラミック部材を挿入し、ネジ止めやスプリング
により押え込んだ構造、さらには、金属製のノズル基部
先端をスリット状に切込み、セラミックノズルを押え込
む構造(特開昭63−130279号参照)が知られて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、直接セ
ラミックノズルにネジを切った形状のものは、セラミッ
クが難切削性のため加工が困難で、かつ加工歩留も悪
く、コスト的にも見合わない。また、特開昭63−13
0279号に示されるような、セラミック部材と接続す
る金属部材の片側にスリットを入れたり、セラミック部
を焼きばめ挿入する方法、また金属部材に挿入したセラ
ミック部を外側からスプリングで押え込む方法、及びフ
ック状に差し込む方法においては、長時間使用している
と結合部にゆるみが生じ、セラミック部が脱落するとい
う恐れがある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した従来の
問題を解決したもので、本発明によれば、ガス溶接機用
トーチのノズル先端部を、金属部材とセラミック部材に
より嵌着自在に結合するとともに、該金属部材の内周に
セラミック部材を接合してノズル先端部を構成した溶接
機用セラミック製ノズルにおいて、前記金属部材の内周
に接合されるセラミック部材の表面粗さが1.6a以上
で、かつ、無機質接着剤又は有機質接着剤にて金属部材
とセラミック部材とを接合したことを特徴とする溶接機
用セラミック製ノズル、が提供される。
【0005】また本発明では、セラミック部材が接合さ
れる部分の金属部材の内周(金属係合部)に溝を形成す
るか、金属部材が接合される部分のセラミック部材の外
周(セラミック係合部)に螺線状の溝あるいは軸方向、
円周方向に少なくとも2本以上の溝を形成することは、
セラミック部材と金属部材とを強固に接合でき、長時間
使用してもセラミック部材が抜け落ちることがなく信頼
性が高くなることから好ましい。
【0006】
【作用】本発明のセラミック製ノズルでは、ノズル先端
部を金属部材とセラミック部材により嵌着自在に結合
し、金属部材の内周に接合されるセラミック部材、すな
わちセラミック係合部の表面粗さを1.6a以上とし、
無機質接着剤又は有機質接着剤で金属部材とセラミック
部材とを接合する。上記のようにセラミック係合部の表
面粗さが1.6a以上であるため、セラミック部材と金
属部材とが強固に接合でき、長時間使用してもセラミッ
ク部材が抜け落ちることがなく、またスパッタの付着も
少なく信頼性の高いノズルを提供することができる。
【0007】また、金属係合部にV状または凹状の溝を
形成すること、セラミック係合部に螺線状の溝、あるい
は軸方向又は円周方向に少なくとも2本以上の溝を形成
することは、接合を更に強固にして信頼性を向上させ
る。このように金属係合部またはセラミック係合部に溝
を形成すると、両係合部間に挿入した接着剤は溝に押し
込まれ、次いで接着剤がその先方に押し出され、セラミ
ック部材と金属部材の係合部全体が均一に接着される。
【0008】特に、連続自動溶接においては、アルミナ
セメントなどの無機質接着剤で接合すれば、熱による劣
化もなく、より信頼性の高いノズルとなる。なお、セラ
ミック部材は、焼成面(通常、表面粗さが2a程度、焼
成変形が0.3mm程度)のままで充分使用でき、コス
トが安くなり工業的に有利となる。尚、本発明で用いる
接着剤としては無機質接着剤、有機質接着剤ともに使用
できるが、耐熱性を考慮すると無機質接着剤がより好ま
しい。無機質接着剤としては特に制限されるものではな
く、市販のアルミナ系、シリカ系の接着剤を使用するこ
とができ、例えば、スミセラム(商標、住友化学工業株
式会社製)やアロンセラミック(東亜合成化学株式会社
製)が挙げられる。又、有機質接着剤としても特に制限
されず、市販のエポキシ系接着剤、例えば、アラルダイ
ト(商標、日本チバガイギー株式会社製)の一液性エポ
キシ系接着剤(XD−911、XN−1244)や二液
性エポキシ系接着剤(AW−106、AV−138)、
スリーボンド2000、2100シリーズ(スリーボン
ド株式会社製)の二液性エポキシ系接着剤が使用でき
る。また、有機質接着剤に、熱伝導性に優れた無機質粉
末として、例えばAl23 、AlN、SiC、Al、
Cuなどを添加した接着剤を使用すると、接着剤層の温
度上昇を最小限に留めることができる。
【0009】なお、セラミック部材としては一般のセラ
ミック材料を用いることができ、例えばAl23 、Z
rO2 、Si34 、SiC、サイアロン等が挙げられ
るが、このうち特にSi34 、サイアロンは耐熱衝撃
性に優れており、好ましい。又金属部材としては、通常
のノズルに使用される鋼材を用いることができる。
【0010】本発明のセラミック部材は、例えば次のよ
うにして製造することができる。まず、焼結助剤を添加
した窒化珪素粉末をプレス成形、押出成形、射出成形、
鋳込成形などにより中空状のノズル先端部の成形体を成
形する。この成形体を脱脂した後所定の温度で焼結させ
ることにより得られる。セラミック焼結体の表面粗さが
1.6a未満の場合には、予め成形体の時点でGC、W
A砥石やブラスト処理などにより表面を粗面化しておけ
ば、表面粗さが1.6a以上のセラミック部材を得るこ
とができる。
【0011】
【実施例】次に、本発明を図示の実施例に基づき更に詳
しく説明するが、本発明はこれらの実施例に制限される
ものではない。図1は、本発明に係るセラミック性ノズ
ルの一例を示す構成概要図であり、ノズル本体10に接
続するノズル先端部11を、金属部材12とセラミック
部材13により嵌着自在に結合したもので、金属部材1
2とセラミック部材13のそれぞれに円筒状の接合部、
即ち金属係合部14及びセラミック係合部15を設けた
ものである。又、金属部材12はノズル本体10とネジ
部16により接続している。そして、セラミック係合部
15の表面粗さを1.6a以上としてあるため、無機質
接着剤、例えば、スミセラムS−14D(水ガラス系、
シリカ−アルミナ質接着剤)(住友化学工業株式会社
製)あるいは有機質接着剤、例えば、AW−106(エ
ポキシ接着剤、日本チバガイギー株式会社製)がくい込
んで強固に接合する。なお、21はワイヤーを示す。
【0012】また、図2のM2に示すように、金属部材
12の内周(金属係合部14)にV状または凹状の溝1
7を形成すると、接合強度が向上しより強固に接合させ
ることができる。この溝加工は、金属部材12のネジ部
16を形成する際に同時に形成すればよく、加工コスト
の上昇を招かない。溝ピッチは特に限定されるものでは
なく、ワークの送り速度を変えることにより任意のピッ
チで形成すればよい。
【0013】さらに、図3のC2は、セラミック部材1
3の外周(セラミック係合部15)に螺線状の溝(V
溝、凹溝等)18を形成した構造、図3のC4はセラミ
ック部材13の外周(セラミック係合部15)に軸方向
に少なくとも2本以上の凹溝19を形成した構造、図3
のC3はセラミック部材13の外周(セラミック係合部
15)に円周方向に少なくとも2本以上の凹溝20を形
成した構造を示しており、これらの構造とすることによ
り、接合強度が向上しより強固に接合させることができ
る。
【0014】なお、図3の構造に一体的に成形できない
場合には、成形体を作製後旋盤などにより溝加工すれば
よい。溝の幅、深さ、ピッチは特に限定されず、接着剤
の粘性に合わせて適宜任意の溝形状に加工する。例え
ば、接着剤の粘性が高い場合は、溝幅を広げ、かつピッ
チも広くする。
【0015】以上、金属係合部14またはセラミック係
合部15に溝加工する構造について説明したが、これら
の溝加工は単独でもあるいは組合わせた構造とすること
もでき、組合わせ構造とした場合には、より信頼性の高
いセラミック製ノズルとすることができる。
【0016】以下、具体的な実施結果を説明する。 (実施例1)金属部材として、溶接機用ノズルとして一
般的に使用されている銅金属、セラミック部材として
は、耐熱性に優れた窒化珪素セラミック材を用いた。そ
れぞれの寸法を図2、図3に示す。図2に示すように、
金属係合部14の形状が異なるM1およびM2の金属部
材12を用意した。M2の3本の凹溝は幅1.5mm、
深さ0.5mm、凹溝ピッチ3.0mmである。
【0017】一方、図3に示すように、セラミック係合
部15の形状が異なるC1、C2、C3、C4のセラミ
ック部材13を用意した。具体的には、C1形状品は、
セラミック係合部15の面粗さを0.4a(研磨加工
品)、1.6a(焼成品)、3.5a(成形体をブラス
ト処理した焼成品)の3種類を用意した。また、C2、
C3およびC4は、面粗さ1.6aのC1に、それぞれ
螺線状凹溝(幅1.5mm、深さ1.0mm、ピッチ
3.0mm)、円周方向に3本の凹溝(幅1.5mm、
深さ1.0mm、ピッチ3.0mm)、軸方向に2本の
凹溝(幅1.5mm、深さ1.0mm、長さ10mm、
溝間角度90°)の加工を施したものである。
【0018】次に、金属部材とセラミック部材を表1に
示す組合わせに従って、有機質接着剤(アラルダイトA
W−106)及び無機質接着剤(アロンセラミック−A
23 系)で接合してセラミックノズルを作製した。
このセラミックノズルを一昼夜放置後、松下電器産業
(株)製PANA STAR CO2 /MAG溶接機に
取付け、通常の溶接作業を行なったところ、No.1の
セラミックノズルは10日間の使用、No.11のセラ
ミックノズルは15日間の使用でガタが認められた。N
o.2〜10及びNo.12〜20のセラミックノズル
は1ヶ月使用しても全くガタつきは認められなかった。
ガタついたNo.1及びNo.11のセラミック係合部
15を引き抜き、接着部を調べたところ、接着剤とセラ
ミック面間に浮きが認められ、加熱冷却の繰り返しによ
り接続部の浮きが拡がりガタが生じたことが分かった。
【0019】次に、使用したNo.2〜10及びNo.
12〜20のセラミックノズルの金属部材及びセラミッ
ク部材を固定して、引張試験機にて500kgfの引張
力(15秒保持)で引き抜き試験を行なった。その結
果、全てのセラミックノズルについて引き抜きができな
かった。さらに、1000kgfに増力して引き抜きを
実施した結果、No.2のみ引き抜くことができた。こ
の引張力500kgf、1000kgfを接着面積で除
すると68kgf/cm2 、136kgf/cm2 に相
当するが、通常、使用する上では10kgf/cm2
度の接着強度があれば充分である。
【0020】
【表1】
【0021】以上の結果から、セラミック係合部の面粗
さが粗いほど、接着強度が大きく発現し、さらに金属係
合部及びセラミック係合部に溝を設けることでより強固
に接合できることがわかる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の溶接機用
セラミック製ノズルによれば、セラミック部材と金属部
材間に接着剤が均一に塗布されて両者が緊密に接合する
ので、長期間使用してもセラミック部材がガタつく、あ
るいは脱落するおそれが極めて少ない。又、加工が困難
なセラミック材について焼結後の加工を殆ど必要なくし
たので、セラミック部材と金属部材を容易に接続するこ
とができ、経済的に優れ、工業的に極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る溶接機用セラミック製ノズルの一
例を示す構成概要図である。
【図2】金属係合部の例を示す説明図である。
【図3】セラミック係合部の例を示す説明図である。
【符号の説明】
10 ノズル本体、11 ノズル先端部、12 金属部
材、13 セラミック部材、14 金属係合部、15
セラミック係合部、16 ネジ部、17 溝、18 螺
線状の溝、19 溝、20 溝、21 ワイヤー。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス溶接機用トーチのノズル先端部を、
    金属部材とセラミック部材により嵌着自在に結合すると
    ともに、該金属部材の内周にセラミック部材を接合して
    ノズル先端部を構成した溶接機用セラミック製ノズルに
    おいて、前記金属部材の内周に接合されるセラミック部
    材の表面粗さが1.6a以上で、かつ、無機質接着剤又
    は有機質接着剤にて金属部材とセラミック部材とを接合
    したことを特徴とする溶接機用セラミック製ノズル。
  2. 【請求項2】 セラミック部材が接合される部分の金属
    部材の内周に溝を形成した請求項1記載の溶接機用セラ
    ミック製ノズル。
  3. 【請求項3】 金属部材が接合される部分のセラミック
    部材の外周に螺線状の溝を形成した請求項1記載の溶接
    機用セラミック製ノズル。
  4. 【請求項4】 金属部材が接合される部分のセラミック
    部材の外周に軸方向又は円周方向に少なくとも2本以上
    の溝を形成した請求項1記載の溶接機用セラミック製ノ
    ズル。
JP2817093A 1993-02-17 1993-02-17 溶接機用セラミック製ノズル Withdrawn JPH06238453A (ja)

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