JPS623882A - 溶接用ワイヤの接合方法 - Google Patents

溶接用ワイヤの接合方法

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JPS623882A
JPS623882A JP14135985A JP14135985A JPS623882A JP S623882 A JPS623882 A JP S623882A JP 14135985 A JP14135985 A JP 14135985A JP 14135985 A JP14135985 A JP 14135985A JP S623882 A JPS623882 A JP S623882A
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welding
energization
wires
diameter
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JP14135985A
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Hiroaki Morikawa
森川 弘昭
Tomohito Inoue
井上 倫人
Taiji Okada
泰治 岡田
Akira Sekiguchi
関口 晁
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Daido Steel Co Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Toa Seiki Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Toa Seiki Co Ltd
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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】 し産業上の利用分野〕 この発明は、溶接用ワイヤの接合方法に関する。
(従来の技術〕 一般に、ガスシールドアーク溶接用ワイヤは、リールあ
るいはペイルに巻きとられてユーザに供給される。なお
、それ等の標準重量は前者が20K g +後者が20
0〜250Kgである。
ところで、例えば自動車製造工場のような量産工業にお
いては、一般的に直径0.8〜2.4画の範囲の溶接用
ワイヤが使用されている。
ところが、この場合に1個のリールあるいはペイルの溶
接用ワイヤが無くなる毎にリールあるいはペイルを交換
するのでは、交換の都度生産ラインの稼働を停止しなけ
ればならないので、生産性が低下する。
そこで、一般に、使用中のリールあるいはペイルのワイ
ヤの末端に新規のペイルのワイヤを接合することによっ
て、いわばエンドレスにワイヤを溶接部に供給する方法
が採られている。
このような溶接用ワイヤの接合は、従来からバット溶接
(スローバット溶接あるいはアプセットバット溶接とも
称される)によって行なっている。
このアプセットバット溶接について第S図及び第10図
を参照して説明する。
まず、第S図(イ)に示すように2つの被溶接材である
溶接用ワイヤ1,1を電極を兼ねた固定側クランプ2及
び移動側クランプ乙にセットする。
その後、移動側クランプ(電極)3を起動して第S図(
ロ)に示すようにクランプ3を移動させてワイヤ1,1
の各端面を加圧接触させる。
そして、第S図(ハ)に示すようにワイヤ1を加圧しな
がら、溶接機によってクランプ2,3を介して例えば1
5サイクル程度の交流の溶接電流をワイヤ1に通電して
、ワイヤ1,1の接触抵抗及び固有抵抗による発熱など
を利用してその接合部の温度を高める。
なお、溶接機の通電回路は例えば第11図に示すように
交流電源4と図示しない通電制御回路によってオン・オ
フ制御される5CR5,E+と溶接トランス7とからな
る。
その後、第S図(ニ)に示すようにワイヤ1への通電を
停止し、ワイヤ1への加圧を継続した後、同図(ホ)に
示すようにワイヤ1への加圧を停止する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このようなアプセットバット溶接にあっ
ては、第12図に示すように、ワイヤ1の成る長さ範囲
に亘って広く加熱されるため、加圧したときに軟化した
金属が多量に押出されて接合部にパリ1aが形成され、
しかも、温度勾配が緩やかであるためにそのパリ1aが
厚くなる。
ところで、このように溶接用ワイヤを接合した場合には
、溶接後ヤスリやグラインダによってそのワイヤ接合部
のパリを削り取り、ワイヤ外径に略等しくなるように仕
上げなければならない。
すなわち、溶接用ワイヤがアーク溶接に使用される場合
には、例えば第13図に示すようにり一ル12(あるい
はペイル)から引出された溶接用ワイヤ1は、送給モー
タ13によって回転する一対の送給ロール14によって
給送路15を介して溶接トーチ16に送られ、アーク1
7による被溶接部材18の溶接が行なわれる。
ところが、このとき、溶接用ワイヤの接合部が過度に細
く仕上げられていると、接合部が送給ロール14まで送
られてきたときに、一定の力で加圧されていた一対の送
給ロール14がワイヤ1の表面で空転してワイヤ1が送
られなくなり、以後の溶接作業が続けられなくなる。
また、溶接トーチ16の先端には、第14図に示すよう
にコンタクトチップ1日が取付けられており、このコン
タクトチップ1日の中心孔20を介してワイヤ1が送り
出される。
このコンタクトチップ1日の中心孔20は、コンタクト
チップ19からワイヤ1への給電とワイヤ1の先端の向
きの変動を少なくするために、その直径がワイヤ1の直
径の+0.1mn+〜+ 0.2mm程度に加工されて
いる。
したがって、ワイヤ1の接合部の仕上げが不足している
と、コンタクトチップ1日の中心孔20を通過できない
か、あるいは通電時の抵抗が大きくなって安定した溶接
作業ができない。
そのため、前述したようにワイヤの接合部に生じる大き
なパリを手作業によって削り取ってワイヤ径と同等(±
0.1mm以下)に仕上げなければならない。
しかしながら、手作業による仕上げによってワイヤ接合
部をワイヤ直径に対して±0.1nun以下の範囲内に
収まるように仕上げることはむすかしく。
そのため、しばしばワイヤの送給トラブルが発生してい
た。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は上記の問題点を解決するため、直径0.8〜
2.4m1Mの溶接用ワイヤを、その各端面を加圧状態
で突合せた状態でワイヤ径に応じて160〜1600ワ
ット秒の電気エネルギを短時間通電して接合する。
〔作 用〕 ワイヤの接触面近傍に熱が集中して加圧による塑性変形
領域が挟くなり、接合部に生じるパリが薄くなる。
〔実施例j 以下、この発明の一実施例を添付図面を参照して説明す
る。
第1図は、この発明の第1実施例のワイヤ接合過程を示
す説明図である。
ます、同図(イ)に示すように溶接用ワイヤ1゜1を電
極を兼ねた固定側クランプ2及び移動側りランプ3にセ
ットした後、クランプ3を起動して同図(ロ)に示すよ
うにワイヤ1,1の各端面を加圧状態(ワイヤ1,1の
各端面が軽く接触した状態でよい)で突合せる。
そして、同図(ハ)に示すようにこの加圧状態のまま溶
接用ワイヤ1に大きな溶接電流(電気エネルギ)を短時
間通電し、同図(ニ)に示すように加圧状態のまま通電
を停止した後、同図(ホ)に示すように加圧を停止して
ワイヤ1,1を接合する。
この場合の通電時間は、ワイヤ1の直径によって変わる
が、実験によれば通電時間が7〜20m5ecの範囲で
良好な結果が得られた。
また、ワイヤ径と通電時に供給する電気エネルギ並びに
接合結果との関係(通電時間は7〜20m5ec)につ
いては、実験によると第2図に示すようになった。なお
、図中の各マークは、Xニア1j断。
ム:バリ発生、O:良好、・:中心条件、△:強度不足
、×:ハガレ、を意味している。
例えば直径1 、2mmのワイヤについての電気エネル
ギ(ワット秒:W、S)とパリ仕上げの難易との関係は
、第1表に示すようになっている。
第1表 この第1表からも分るように、ワイヤへの電気エネルギ
が小さ過ぎると継手強度が低くなり、また大き過ぎると
パリが大きくなるかスプラッシュが発生しており、直径
1.26のワイヤについては電気エネルギが「250〜
300ワット秒」の範囲で良好な結果が得られている。
このように、ワイヤの各端面を突合せた状態で、ワイヤ
径に応じて160〜1600ワット秒の電気エネルギを
短時間(7〜20m5ec)通電して接合することによ
って、良好な接合結果が得られる。
つまり、大きな溶接電流を短時間通電することによって
、接触面の抵抗発熱のワイヤへの伝導が少なくなって接
触面近傍に熱が集中して、加圧による塑性変形領域が挟
くなって接合部に生じるパリが小さく且つ薄くなる。
それによって、接合部のパリを仕上げないでもワイヤを
送給できるケースが多くなり、また仕上げるにしてもサ
ンドペーパで軽く研磨するだけで送給可能な仕上げがで
きる。
ただし、このように大きな溶接電流を短時間通電して接
合する方法では、ワイヤの接触面の状態が溶接品質に影
響を与える。
すなわち、直径1.2mmのワイヤに250〜300ワ
ット秒の通電を短時間性なって接合したワイヤについて
、ワイヤの突合せ面が面接触している場合と局部接触し
ている場合との各継手強度合格率及び送給テスト合格率
は第2表に示すようになった。
なお、継手強度合格率とは、接合部を含むワイヤの引張
試験において接合部以外で破断した比率を、送給テスト
合格率とは、アーク溶接に使用したときにアーク現象に
異常なく接合部が消費された比率である。
第2表 この第2表から分るように、突合せ面が面接触している
ときには、継手強度合格率及び送給テスト合格率のいず
れも高い合格率が得られる。
しかし1例えばペンチで切断したワイヤを接合する場合
のようにワイヤが局部接触しているときには、その接触
部分のみ過度に加熱、溶融されてスプラッシュとして飛
散して接合部に欠陥が生じることがあるため、継手強度
合格率及び送給テスト合格率も低下する。
第3図は、この発明の第2実施例のワイヤ接合過程の説
明に供する図である。これを第4図をも参照して説明す
る。
まず、第3図(イラに示すように溶接用ワイヤ1.1を
電極を兼ねた固定側クランプ2及び移動側クランプ乙に
セットした後、同図(ロ)に示すようにクランプ3を起
動してワイヤ1,1の各端面を加圧状態で突合せる。
そして、第3図(ハ)に示すように加圧状態のまま溶接
用ワイヤ1に本通電時よりも小さい溶接電流を短時間通
電(予備通電)した後、同図(ニ)に示すように加圧状
態のまま予備通電を停止する。
その後、第3図(ホ)に示すように加圧状態のままワイ
ヤ1に大きな溶接電流を短時間、例えば前述したように
7〜20+asecの間通型(本通電)する。
その後、第3図(へ)に示すように加圧状態のまま本通
電を停止した後、同図(ト)に示すように加圧を停止し
て、ワイヤ1,1を接合する。
このように、予備通電を行なった後、大きな溶接電流を
短時間通電(本通電)することによって。
上記実施例の効果に加えて、ワイヤの接触面の状態の影
響を受けることなく常に良好な溶接品質が得られる。
すなわち、このように予備通電及び本通電の二段階通電
を行なって接合したワイヤについて、ワイヤの両突合せ
面が面接触している場合と局部接触している場合との各
継手強度合格率及び送給テスト合格率は第3表に示すよ
うになった。
第3表 この第3表から分かるように、面接触及び局部接触のい
ずれの場合においても、高い継手強度合格率及び送給テ
スト合格率が得られた。
また、第4図及び第10−との対比から分るように、電
極移動量が少ない、すなわち溶接代が少なくなる。
このように、上記いずれの実施例においてもワイヤ接合
部の生じるパリは小さく且つ薄いので、パリ取り仕上が
容易になる。
次に、上記第2実施例の通電制御をする溶接機の一例を
第5図を参照して説明する。
この溶接機における溶接電流供給回路は、交流電源21
からの交流電圧をトランス22で昇圧し。
この昇圧した交流電圧を全波整流器23で直流の高電圧
に変換する。
そして、この全波整流器23から得られる直流高電圧を
、予備通電充電制御用5CR24を介して予備通電用コ
ンデンサ25に給電すると共に、本通電用5CR2Gを
介して本通電用コンデンサ27に給電する。
そして、この予備通電用コンデンサ25に蓄積した電圧
を予備通電用5CR28を介して、また本通電用コンデ
ンサ27に蓄積した電圧を本通電用5CR29を介して
、溶接用1−ランス30に供給し、この溶接用トランス
30の二次側に発生する直流低電圧をクランプ(電極)
2,3に印加することによって、ワイヤ1に直流の溶接
電流を供給する。
一方、溶接電流供給制御部31は、充電開始押釦スイッ
チ32が押されたときに、充電電圧設定器33がドライ
バ34及びドライバ35を介して予備通電充電用5CR
24及び本通電充電用5CR26をオン制御して、予備
通電用コンデンサ25及び本通電用コンデンサ27への
充電を開始させる。
そして、充電電圧設定器33は、予備通電用コンデンサ
25及び本通電用コンデンサ27の充電電圧が予備通電
設定器36及び本通電設定器37によって設定された設
定予備通電用充電電圧及び設定本通電用充電電圧に達し
たときに、各5CR24,5CR2Sをオフ制御して、
各コンデンサ25.27への充電を停止させる。
その後、起動用押釦スイッチ38が押されたときに、タ
イマ39は充電設定器33からの充電完了信号を受けて
いれば、ドライバ40を介して予備通電用5CR28を
オン制御する。
それによって、予備通電用コンデンサ25からの放電電
圧が溶接用トランス30に印加され、クランプ2,3を
介してワイヤ1,1に予備通電用溶接電流が通電される
その後、タイマ3日は予備通電開始から所定時間経過し
たときに予備通電用5CR28をオフ制御して予備通電
を終了する。
そして、予備通電開始後所定時間経過したときに、タイ
マ3日はドライバ41を介して本通電用5CR29をオ
ン制御する。
それによって、本通電用コンデンサ27からの放電電圧
が溶接用トランス30に印加され、クランプ2,3を介
してワイヤ1,1に本通電用溶接電流が通電される。
その後、タイマ3Sは本通電開始から所定時間経過した
ときに本通電用5CR29をオフ制御して本通電を終了
する。
すなわち、第6図に示すように1時点1.)で予備通電
を開始して小さな溶接電流を通電する。この予備通電は
時点t1で終了する。
その後、予備通電開始から所定時間Tが経過した時点t
2で本通電を開始して大きな溶接電流を通電する。この
本通電は時点t3で終了する。
なお5本通電開始のタイミング制御をタイマによって行
なっているが1例えば移動側クランプの移動量を検出し
、この検出結果に基づいてタイミングを制御することも
できる。もつとも、移動側ので、その移動量を精度良く
検出するためには高価な装置が必要になるので、この実
施例のようにタイマを使用しても実用上問題がなく、構
成及びコスト面でも有利である。
次に、予備通電及び本通電のタイミング制御について説
明する。
予備通電を行なうのは、前述したようにワイヤの切断断
面の凹凸等のばらつきを整形して1本通電時の押し代(
アップセット代)を可及的に少なくし、また入熱量も小
さくして、安定したパリ発生の少ない溶接品質を得るた
めである。
この場合、予備通電と本通電との時間間隔を決める要因
は。
■ 予備通電による接触部(突合せ部)及びその近傍の
温度上昇と電気抵抗値の増加 ■ 予備電流及び本電流の電気的インターロックに必要
な最低時間 (■ 溶接用トランスの磁気エネルギ蓄積効果の時間依
存性(磁気エネルギは時間に経過に従って。
消滅する) ■)作業時間 などである。
これ等の内、■〜■は溶接性能的には大きな影響はな(
、(j)が主たる要因である。
すなわち、予備通電によって接触部及びその近傍は瞬間
的に、1500〜2000℃の高温になるが、その殆ど
はスパッタとなって飛散し、予備通電開始L sec経
過後には150〜200℃に低下し、またワイヤの電気
抵抗値は、接触部の接触抵抗に対して問題とならない程
度まで低下する。
ただし、予備通電による予熱効果及び磁気エネルギ蓄積
効果は時間依存性があるので、予備通電と本通電との時
間間隔にばらつきがない方が望ましい。
そして、予備通電と本通電との時間間隔は、第6図に示
すように時間tであり、予備通電の時間は5〜7 m5
ecであるが、予備通電完了の確認は困難であるため、
前述したように予備通電開始がらの時間によって本通電
の開始タイミングを制御している。
なお、この予備通電開始から本通電開始までの時間を制
御するタイマは0.2〜2 、0secの範囲内で設定
可能で1m返し精度が±1%以内であることが望ましい
次に、ワイヤ径と予備通電及び本通電時に供給する電気
エネルギ値との関係について説明する。
まず、直径0.8〜2.4mmのワイヤについて(この
径については従来一般的に使用されているものと同様で
ある)の予備通電時の電気エネルギ(予備通電値)及び
本通電時の電気エネルギ(本通電値)並びに接合結果と
の関係は、実験によると第7図及び第8図に示すように
なった。なお、両図中の各マークは、ベニ溶断、ム:バ
リ発生大、o:良好、・:中心条件、Δ:強度不足、X
:ハガレ、を意味する。
この実験結果から分るように、直径0.8〜2.4mm
のワイヤについては1本通電値がワイヤ径に応じて16
0〜1600ワット秒の電圧エネルギであるときに良好
な結果が得られる。
これを数値計算によって求めると、以下のようになる。
まず1例えば直径1,2Iのワイヤを接合する場合、ワ
イヤ先端は各々約0.1omずつ溶融して接合されるか
、実際には熱放散、圧接式が必要であるので、片側1.
0+u+と推定される。
そこで、鉄からなるワイヤ1.01を溶融させる熱量を
求める。
まず1片側の重量Wは。
W=0.6 ’ πX7.8XIX10す=8.8X1
0すg鉄の溶融熱量は、354cal/g= 1475
W、s/gであるので、左右のワイヤの先端を各々1 
、0mm溶融するのに必要な熱量Qは。
Q=8.8X10−’ XL475X2==26W、S
となる。
そして、本通電時間を1On+、secとすると1通電
開始から最高値になるまでの時間は約5 rssecで
あるので、溶接に必要な電力Pは。
P =26W、515X10−’5ec=5200Wと
なる。
ここで、ワイヤ同士を突合せたときの接触抵抗は350
 X 10−″Ω程度である。また、溶接時の突出し長
さくクランプ間隔)は約6mmでワイヤの固有抵抗は1
100 X 10−’Ω、溶接機自体のインピーダンス
は約300X10−’Ωであるので、全インピーダンス
Rは、 R= 1750 X 10−”Ω である。
したがって、溶接電流■は、 I =(P/R)”=(5200/350X10−”)
^→3900Aよって、溶接機の出力は。
I” R=3900” X1750X10−@=267
001となる。
以上より、電気エネルギQは、本通電の全時間は5 X
 2 = 10m5ecであるので。
Q = 26700 X 10 X 10−’ = 2
67W、Sとなる。
また、予備通電は本通電の約1/10〜1/20に設定
すればよいので、この直径1 、2mmのワイヤについ
ては。
Pm2O3り程度 r = (500/350 X 10−” )贈中12
0OAI’ R=1200” X1750X10−@=
25001Q=2500X10X10−’IN、5=2
51.Sとなる。
次に1例えば直径2.4mmのワイヤを接合する場合、
ワイヤ先端は各々約0.1mn+ずつ溶融して接合され
るが、実際には熱放散、圧接式が必要であるので、片側
1.01と推定さ乳る。
そこで、鉄からなるワイヤl 、 Oimを溶融させる
熱量を求める。
ます、片側の重量Wは。
W=1.22  πx7.8xlxlo−”=35.3
x]、01gとなる。
鉄の溶融熱量は、 354cal/g= 1475W、
s/gであるので、左右のワイヤの先端を各々1 、0
+n+o溶融するのに必要な熱量Qは、 Q = 35.3 x 1o−’ x 1475 x 
2中105W、Sとなる。
そして9本通電時間を10m5ecとすると1通電開始
から最高値になるまでの時間は約511Isecである
ので、TM接に必要な電力Pは、 p = 10515 x 10−’ = 21000W
となる。
ここで、ワイヤ同士を突合せたときの接触抵抗は90X
10−”Ω程度である。また、溶接時の突出し長さくク
ランプ間隔)は約6mmでワイヤの固有抵抗は270 
X 10”@Ω、溶接機自体のインピーダンスは約30
0 X 10−”Ωであるので、全インピーダンスRは
R= 6sOXto−@Ω である。
したがって、溶接電流■は。
I =(P/R)贈= (210oO/90 x 10
−@) ” = 15300Aよって、溶接機の出力は
1” R=153002X660X10−”=1550
0011となる。
以上より、電気エネルギQは、本通電の全時間は5 X
 2 = lomsecであるので。
Q = 155000 X 10 X 10−’ =t
= 1550す、Sになる。
また、予備通電は本通電の約1710〜l/20に設定
すればよいので、この直径2゜4no++のワイヤにつ
いては。
P = 2000w程度 I = (2000/90 X to−” )瞳−+ 
470OAT” R=47002X660X10−”=
]、45001i1Q = 14500 X 10 X
 10−’ W、S = 14’5W、Sとなる。
なお、上記実施例においては、コンデンサを使用して大
きな溶接電流を短時間通電する溶接機について述べたが
、このようなコンデンサ充電方式によらず、直接的に大
きな溶接電流を短時間通電するようにすることもできる
(発明の効果J 以上説明したように、この発明によれば、大きな溶接電
流を短時間通電してワイヤを接合するので、接合部のパ
リが小さくしかも薄くなるので、仕上げ作業が極めて容
易になる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1実施例のワイヤ接合過程を示す
説明図、 第2図は同じく通電値とワイヤ径並びに接合結果の状態
を示す線図、 第3図及び第4図はこの発明の第2実施例のワイヤ接合
過程を示す説明図及びその説明に供する電極移動量及び
溶接電流の関係を示すタイミングチャート図、 第5図及び第6図は同じく第2実施例の通糸制御をする
溶接機の一例を示すブロック図及びその作用説明に供す
るタイミング図、 第7図及び第8図は同じく予備通電値及び本通電値とワ
イヤ径並びに接合結果の状態を示す線図。 第S図及び第10図は従来のワイヤ接合方法の接合過程
を示す説明図及びその説明に供する電極移動量及び溶接
電流の関係を示すタイミングチャート図。 第11図は同じくその通電制御をする溶接電流供給回路
の一例を示す回路図。 第12図は同じく接合時の温度分布と接合結果の説明に
供する説明図、 第13図及び第14図は溶接用ワイヤのアーク溶接での
使用状態の説明に供する構成図及びその要部断面図であ
る。 1・・・溶接用ワイヤ 2・・・固定側クランプ   3・・・移動側クランプ
25・・・予備通電用コンデンサ 27・・・本通電用コンデンサ 、、7.j 第1図 クランプ 第9図 第10図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直径0.8〜2.4mmの溶接用ワイヤを、該ワイ
    ヤの各端面を加圧状態で突合せた状態で、前記ワイヤの
    径に応じて160〜1600ワット秒の電気エネルギを
    短時間通電して接合することを特徴とする溶接用ワイヤ
    の接合方法。 2 溶接用ワイヤに予備通電をした後、前記160〜1
    600ワット秒の電気エネルギの通電をする特許請求の
    範囲第1項記載の溶接用ワイヤの接合方法。
JP14135985A 1985-06-27 1985-06-27 溶接用ワイヤの接合方法 Pending JPS623882A (ja)

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JP14135985A JPS623882A (ja) 1985-06-27 1985-06-27 溶接用ワイヤの接合方法

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JP14135985A JPS623882A (ja) 1985-06-27 1985-06-27 溶接用ワイヤの接合方法

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JP14135985A Pending JPS623882A (ja) 1985-06-27 1985-06-27 溶接用ワイヤの接合方法

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JP (1) JPS623882A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018062416A1 (ja) * 2016-09-30 2018-04-05 オリンパス株式会社 内視鏡用処置具および内視鏡用処置具の製造方法
WO2018062415A1 (ja) * 2016-09-30 2018-04-05 オリンパス株式会社 内視鏡用処置具および内視鏡用処置具の製造方法

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WO2018062415A1 (ja) * 2016-09-30 2018-04-05 オリンパス株式会社 内視鏡用処置具および内視鏡用処置具の製造方法

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