JPS6238773A - ガスシ−ルドア−ク溶接用ト−チ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、ＣＯ２等のガスによりシールドするアーク溶
接用トーチに関し、特に改善されたコン　　　　　１タ
クトチツプとノズルを有するガスシールドアー　　　　
（渉溶接用トーチに関するものである。

従来の技術 第６図に示すように、ガスシールドアーク溶接用トーチ
はコンタクトチップ１と円筒状のノズル　　　　み２と
を有する。コンタクトチップ１は円筒状のガ　　　　□
スディフユーザ３に螺合されており、ガスディフユーザ
３は支持部材４の内面に螺合されている。

一方、ノズル２は支持部材４の外側に螺合されており、
コンタクトデツプ１との間に間隙５を形成覆る。コンタ
クトチップ１の中心部には軸方向の穴６が貫通しており
、溶接用ワイヤ７はガスディフューザ３の中空部および
コンタクトチップ１の穴６を貫通して１〜−ヂの先端か
ら突出する。また、ガスディフューザ３には複数の小孔
３ａが形成されており、ガス供給装置（図示せず）から
供給されたＣＯ２等のガスは、ガスディフューザ３の中
空部、小孔３ａ、間隙５を通過してトーチの先端から矢
印Ａの方向に噴出する。コンタクトチップ１にはガスデ
ィフューザ３を介して２００〜３００△の電流が供給さ
れ、溶接用ワイヤ７に通電されている。そして、溶接用
ワイヤ７の先端７ａは被溶接部材８に近接しているので
アークが発生し溶接が行われる。

溶接用ワイヤ７はコンタクトデツプ１の大面との接触に
より給電されるので、コンタクトチップ１としては、電
気抵抗を小さくすると共に大面における溶接用ワイヤ７
との接触に対する耐摩耗性をもたせる為にＣｒを含有し
たＣＬＩ系合金の材質としている。また、コンタクトチ
ップ１の穴径としては電気振触抵抗を橿力小さくすると
ともに接触摩擦抵抗が大きくなって溶接ワイヤの供給不
足にならないような間隙になるよう設計されている。

発明が解決しようとする問題点 上述のような使用状況において、コンタクトチップ１の
大面６は溶接用ワイＶ７と連続的に摩擦接触するので次
第に摩耗していく。特に、溶接用ワイヤ７はコンタクト
チップ１を貫通する前にカールしている。そのため、カ
ールの内側と摩擦接触しているコンタクトチップ１の穴
の先端部分６ｂでは、その摩擦接触している部分だけが
（受光的に偏摩耗する。このように、コンタクトチップ
１の先端部の穴６ｂが偏摩耗すると、溶接用ワイヤ７は
所望の溶接部にあてることができなくなり、溶接位置の
ずれが発生する。このずれは、特に自動溶接の場合には
修正ができないので、溶接位置が不正確なまま作業が行
われるという問題を生ずる。

また、溶接作業中は、ノズル２と被溶接部材８が近接し
ているためスパッタと称する小さな溶融金属粒の飛沫が
ノズル先端部２ａやコンタクトチップ先端部６Ｃに付着
する。そして、次第に堆積するとコンタクトチップ１と
ノズル２の間隙５の断面積が小さくなり、ＣＯ２ガスの
流れを阻害する。その結果、シール効果が不十分となり
、溶着金属の中に空気が入り、ブローホール等の溶接欠
陥につながる。また、絶縁されているべきコンタクトチ
ップ１とノズル２がスパッタ付着によって短絡し、溶接
作業ができなくなることもある。

これらの現象は、ある使用時間の経過の後に発生するも
のであるが、トラブル発生の前に比較的短時間内で溶接
作業を中断し、スパッタ除去作業もしくはコンタクトチ
ップやノズルの取替作業を余儀なくされているのが現状
である。このような問題は、完全自動化によって稼働率
を上げようとする生産ラインにおいては障害となってお
り、解決すべき大きな問題である。

問題点を解決するための手段 上記問題点に鑑み、鋭意研究の結果、本発明者は常温お
よび高温を通じて耐摩耗性並びに耐スパツタ付着性（ス
パッタの剥離性）に優れたセラミック体をコンタクトチ
ップ１とノズル２のそれぞれの先端部に種々の方法によ
って装着することにより、コンタクトチップ穴面の先端
部の偏摩耗とノズルやコンタクトチップへのスパッタの
付着堆積を抑制することができることを発見し、本発明
を完成した。

セラミック体としては種々の組成のものを用いることが
できるが、ざらに、次の点を考慮すると窒化硅素系の材
質が望ましい。すなわちコンタクトチップ１の先端部お
よびノズル２の内面には溶接飛沫（スパッタ）が付着堆
積しやずい状況にある。また、溶接作業に異常が生じる
と、過大電流が流れて溶接用ワイヤ７のコンタクトチッ
プ先端から突出した部分全体が溶け、溶接用ワイヤ７の
先端がコンタクトチップ先端部に溶着し、溶接用ワイヤ
７が送給されなくなって作業停止に至る場合がある。こ
れらの現象を抑制するためには、溶融した溶接ワイヤ材
に対する濡れ性が劣る上記窒化硅素系のセラミック材質
が望ましい。

実施例 以下、図面に従って、本発明の実施例を述べるが、本発
明の要旨を越えない範囲内においてはこれに限定されな
い。なお、実施例において、第６図のものと対応する各
部には第６図と同一の番号を付しである。

第１図は、コンタク１〜チツプ１の先端１０にセラミッ
ク体１１を接合し、ノズル２の先端部分にセラミック体
１６を装着した例を示す。コンタクトチップとノズル以
外の部分は基本的に第６図に示す溶接用トーチの構造と
同一である。セラミック体１１は円筒状であり、中央に
コンタクトチップ１の穴６とほぼ同径の穴１２を有する
。穴１２とコンタクトチップ１の穴６とはワイヤ７が穴
の入口６ａから穴の出口１２に向けて直進できるように
正確に整合している。また、セラミック体１６の装着は
、セラミック体１６とノズル２の両方に円筒状のはめあ
い部１７を設けて行う。

セラミック体１１とコンタクトチップ１との接合は、接
着剤や拡散接合により行うことができるが、経済性を考
慮すると耐熱温度の高い高温用の接着剤による接合が好
ましい。また、セラミック体１６とノズル２との接合も
高温用接着剤を用いるのが好ましいが、はめあい部１７
を外周から中心に向かう止めねじにより締結してもよい
。また、使用中の温度上昇によるはめあい部１７の緩み
を考慮した締め代を設定し、焼ばめもしくは常温での圧
入等の手段によって装着してもよい。

セラミック体１１およびセラミック体１６には前述の耐
摩耗性と耐スパツタ付着性の理由により窒化硅素系のセ
ラミックを用いる。すなわち、α相を６５重量％以上含
むＳｔ　３　Ｎａ　　７０重量％以上と、周期律表［［
ａ族元素の酸化物のなかの１種以上２０重１％以下と、
Ａｌ２Ｏ３２０重最％以下と、ＡｉＮ固溶体（ＡｉＮ−
８ｔ　３Ｎ４　・ＡｆＬ２０３系）もしくはＡｌＮ　　
１５重量％以下とからなる混合物を焼結して得られるセ
ラミックを用いる。なお、ＡｆＮは固溶体として添加す
るほかに、ＡｆＬＮ単体として添加してもほぼ同等の作
用効果が得られる。この組成において、５Ｌ３Ｎ４は主
組成であるが、α相を６５重量％以上含んでいないと焼
結性が悪（なって結果的にこのセラミックが必要とする
諸特性（強度等）が得られなくなる。好ましいα相の量
としては８０重量％以上である。そして、Ｓｔ　ａ　Ｎ
４は少なくとも７０重量％以上含まないと、常温及び高
温を通じての耐摩耗性と強度並びに耐熱性に優れている
このセラミックの特徴が得られなくなる。好ましいＳｔ
　３　Ｎａの組成比は他の組成の量とも関連するが８０
〜９５重但％である。ｆｌａ族元素の酸化物は、セラミ
ックの焼結性を向上させるために添加するが、２０重量
％を超えると耐熱性が低下する。その好ましい組成比は
、例えばＹ２Ｏ３を用いた場合は２〜１０重量％である
。Ａ１２ｏ３はこのセラミックを構成する他の組成であ
ると共に焼結性を向上させる助剤として作用するもので
ある。しかし、２０重量％を超えると強度が低下する。

その好ましい組成比は、２〜１０重量％である。

ＡｌＮはさらに強度を向、卜させるために最高１５　　
　　　′重量％までを添加するが、好ましい組成比は〜
１４重量％である。

また、セラミック体１１及びセラミック体１６　　　　
　′としては別の窒化硅素系のセラミックを用いること
もできる。すなわち、α相を６５重量％以上を　　　　
　：含むＳｉ　３Ｎ４７０重量％以上と、周期律表　　
　　　　Ｉ； １１ａ族元素の酸化物のなかの１種以上２０重量％　　
　　　５以下と、Ａｌ２Ｏ３２０重量％以下とからなる
　　　　　′混合物を焼結して得られるセラミックを用
いる。

、：、）ゎ５．ッ、。よよ３（ｉ　ｆ）　’ｔｚ　７　
Ｅ、ツウ、い工□　　　ｉＮが添加されていないのでや
や強度が劣るが、こ　　　　　：のセラミックも本用途
に対しては十分耐用できる　　　　　１Ｍ’あ。。　　
　　　　　　　　　　　　　　ｉ：さらに、ノズルのセ
ラミック体１６は、スバッ　　　　　［りの剥離を良く
するため、少くともその内面およ　　　　　１′び先端
面の表面粗さをＲＩＩｌａＸ６．３Ｓ以下に研摩　　　
　トする。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　ｉ第２図は、本発明の溶接トーチに使用するコ
ン　　　　　′−タクトチップの他の実施例を示す。こ
の実施例においては、コンタク１〜チツプ先端に設けた
凹部１３に上述の接着剤もしくは圧入や焼ばめ等により
セラミック体１１が装着されている。

第３図はコンタク１〜チツプのさらに他の実施例を示す
。この実施例は第２図の構造と同様にコンタクトチップ
１の先端に凹部１３を設けると共にコンタクトチップ１
の端面をすべてセラミック体１１にすることを特徴とす
る。Ｒ着方法は、凹部１３への圧入または焼ばめとコン
タクトチップ１との接触面における前記高温接着剤によ
り行う。

第４図は、ざらに他の実施例として、セラミック体１１
の外部からの衝撃力による損傷を防止するめ、金属カバ
ー１４によりセラミック体１１が覆われている例を示づ
。コンタクトチップ１の接触面１０は高温用接着剤で結
合されている。金属カバー１４とコンタクトデツプ１と
のはめあい部１５は接着剤、ろう付、溶接、焼ばめ、圧
入、ビスによる固定等によって接合されている。また、
はめあい部１５自体をねじとして螺着したりすることも
できる。

第５図は、本発明の溶接用トーチに使用するノズルの他
の実施例を示す。この実施例においては、はめあい部１
７をテーパー状にして装着しである。

なお、第２図〜第５図の実施例のセラミック体において
も第１図の実施例で述べたものと同じセラミック体を用
い、第５図の実施例のセラミック体の内面および先端面
は第１図の実施例と同様に研摩されている。

発明の効果 以上に述べた通り、本発明のガスシールドアーク溶接用
トーチは先端にセラミック体を装着したコンタク１−チ
ップ並びにノズルを有するので、コンタクトチップの穴
の摩耗を著しく軽減すると共にノズルの先端部内面への
スパッタの付着堆積を抑制することができる。そして、
溶接作業に供した結果は耐摩耗性寿命が従来品（第６図
）の５倍以上であった。また、スパッタ付着や過電流が
流れて溶接ワイヤがコンタクトチップへ溶着する等の不
都合の防止にも効果がある。このようにして、溶接作業
が自動化された生産ラインの稼働率の向上が達成できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のセラミック体をコンタクトチップと
ノズルの先端部にそれぞれ装着したガスシールドアーク
溶接用トーチの断面図、第２図。 第３図および第４図は、本発明の他の実施例のコンタク
トチップの断面図、第５図は、本発明の他の実施例のノ
ズルの断面図、第６図は、従来のガスシールドアーク溶
接用トーチの断面図である。 １・・・コンタクトチップ、２・・・ノズル、３・・・
ガスディフューザ、７・・・溶接用ワイヤ、８・・・被
溶接部月、１１．１６・・・セラミック体、１４・・・
金属カバー　〇 特許出願人　　日立金属　株式会社 第４図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスシールドアーク溶接用トーチのコンタクトチ
   ップとノズルのそれぞれの先端部分にセラミック体を装
   着したことを特徴とするガスシールドアーク溶接用トー
   チ。
2. （２）前記セラミック体はα相を６５重量％以上含むＳ
   ｉ＿３Ｎ＿４　７０重量％以上と、周期律表IIIａ族元
   素の酸化物のなかの１種以上２０重量％以下と、Ａｌ＿
   ２Ｏ＿３　２０重量％以下と、ＡｌＮ固溶体（ＡｌＮ−
   Ｓｉ＿３Ｎ＿４・Ａｌ＿２Ｏ＿３系）もしくはＡｌＮ　
   １５重量％以下とからなる混合物を焼結したものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスシー
   ルドアーク溶接用トーチ。
3. （３）前記セラミック休はα相を６５重量％以上含むＳ
   ｉ＿３Ｎ＿４　７０重量％以上と、周期律表IIIａ族元
   素の酸化物のなかの１種以上２０重量％以下と、Ａｌ＿
   ２Ｏ＿３　２０重量％以下とからなる混合物を焼結した
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のガスシールドアーク溶接用トーチ。
4. （４）前記ノズルのセラミック体は少くともその内面お
   よび先端面の表面粗さがＲｍａｘ６．３Ｓ以下に研摩さ
   れてなる特許請求の範囲第１項〜第３項記載のガスシー
   ルドアーク溶接用トーチ。