JP3189678B2 - プラズマアーク溶接用ノズルおよびプラズマアーク溶接方法 - Google Patents
プラズマアーク溶接用ノズルおよびプラズマアーク溶接方法Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、肉厚が10mm以
下というような比較的薄肉の金属材料のプラズマアーク
溶接に適用して好適なノズルと、このノズルを用いるプ
ラズマアーク溶接方法に関する。
下というような比較的薄肉の金属材料のプラズマアーク
溶接に適用して好適なノズルと、このノズルを用いるプ
ラズマアーク溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマアーク溶接法は、通常、肉厚が
2〜10mm程度のステンレス鋼や高合金鋼などの溶接
に適用されている。このプラズマアーク溶接法は、片面
からの裏波溶接が可能であり、かつ良好な清浄度の溶接
金属が得られるという特徴を有している。このことか
ら、従来より高級ステンレス溶接鋼管の製管溶接に用い
られている。
2〜10mm程度のステンレス鋼や高合金鋼などの溶接
に適用されている。このプラズマアーク溶接法は、片面
からの裏波溶接が可能であり、かつ良好な清浄度の溶接
金属が得られるという特徴を有している。このことか
ら、従来より高級ステンレス溶接鋼管の製管溶接に用い
られている。
【0003】周知のように、上記のプラズマアーク溶接
法は、TIG溶接(Tungsten InertGas Weld )におけ
る本アークを緊縮させることによって本アークの貫通能
力を高めた溶接方法である。
法は、TIG溶接(Tungsten InertGas Weld )におけ
る本アークを緊縮させることによって本アークの貫通能
力を高めた溶接方法である。
【0004】すなわち、TIG溶接法では、タングステ
ン電極(陰極)と被溶接材料(陽極)との間で100〜
300A程度のアークを点弧させ、このアークの近傍を
Arなどの不活性ガスでシールドしながら溶接を行う方
法である。しかし、この場合、そのアークの貫通能力
は、比較的小さい。
ン電極(陰極)と被溶接材料(陽極)との間で100〜
300A程度のアークを点弧させ、このアークの近傍を
Arなどの不活性ガスでシールドしながら溶接を行う方
法である。しかし、この場合、そのアークの貫通能力
は、比較的小さい。
【0005】これに対し、プラズマアーク溶接法は、次
のようにして溶接を行う。
のようにして溶接を行う。
【0006】図1は、プラズマアーク溶接法を説明する
ための縦断面図であり、図に示すよに、シールドガスS
Gと動作ガスDGを供給するノズル1内にタングステン
電極2を配置し、このタングステン電極2に沿ってAr
などの不活性ガスである動作ガスDGを高速で供給する
方法である。
ための縦断面図であり、図に示すよに、シールドガスS
Gと動作ガスDGを供給するノズル1内にタングステン
電極2を配置し、このタングステン電極2に沿ってAr
などの不活性ガスである動作ガスDGを高速で供給する
方法である。
【0007】従って、プラズマアーク溶接法では、タン
グステン電極2と被溶接材料Mとの間に、供給される動
作ガスDGの高速ガス気流で覆われてその高速気流の冷
却効果により、径の絞られたアークAが点弧する。その
結果、アークAのエネルギー密度が増加するので、プラ
ズマアーク溶接法の方がTIG溶接法に比べて本アーク
Aの貫通能力が大きくなるのである。
グステン電極2と被溶接材料Mとの間に、供給される動
作ガスDGの高速ガス気流で覆われてその高速気流の冷
却効果により、径の絞られたアークAが点弧する。その
結果、アークAのエネルギー密度が増加するので、プラ
ズマアーク溶接法の方がTIG溶接法に比べて本アーク
Aの貫通能力が大きくなるのである。
【0008】なお、上記の動作ガスDGは、溶融金属や
アークAを大気から遮断するためのシールドガスSGと
は当然に区別される。また、この動作ガスDGは、その
ほとんどがプラズマ状態とになり、通常その直径dが約
1〜4mm程度のノズル孔10bから噴出する。
アークAを大気から遮断するためのシールドガスSGと
は当然に区別される。また、この動作ガスDGは、その
ほとんどがプラズマ状態とになり、通常その直径dが約
1〜4mm程度のノズル孔10bから噴出する。
【0009】また、ノズル本体10は、内部に冷却水通
路10cを有し、冷却水Wを供給することにより、プラ
ズマ化した動作ガスDGの熱によって溶損しないように
なっている。なお、ノズル本体10は、その内部に上記
の冷却水通路10cを有しないものもある。
路10cを有し、冷却水Wを供給することにより、プラ
ズマ化した動作ガスDGの熱によって溶損しないように
なっている。なお、ノズル本体10は、その内部に上記
の冷却水通路10cを有しないものもある。
【0010】以上の説明から明らかなように、プラズマ
アーク溶接法は、アークAの貫通能力が大きい。このた
め、プラズマアーク溶接法は、TIG溶接法が最大肉厚
4mm程度の溶接にしか適用できないのに対し、最大肉
厚10mm程度までの溶接に適用可能であり、溶接速度
も飛躍的に向上させ得るという利点がある。
アーク溶接法は、アークAの貫通能力が大きい。このた
め、プラズマアーク溶接法は、TIG溶接法が最大肉厚
4mm程度の溶接にしか適用できないのに対し、最大肉
厚10mm程度までの溶接に適用可能であり、溶接速度
も飛躍的に向上させ得るという利点がある。
【0011】しかし、プラズマアーク溶接法は、電流を
増加させてアークAの貫通能力をさらに高めて高速溶接
しようとすると、ノズル本体10の電圧が上昇し、シリ
ーズアークと称される異常放電現象が発生するという欠
点を有している。
増加させてアークAの貫通能力をさらに高めて高速溶接
しようとすると、ノズル本体10の電圧が上昇し、シリ
ーズアークと称される異常放電現象が発生するという欠
点を有している。
【0012】すなわち、前述の図1に示すように、ノズ
ル本体10の中央から噴出する正常なアークAとは異な
り、タングステン電極2とノズル本体10との間、およ
びノズル本体10と被溶接材料Mとの間に、上記のシリ
ーズアークと称される異常なアークSAが発生する。
ル本体10の中央から噴出する正常なアークAとは異な
り、タングステン電極2とノズル本体10との間、およ
びノズル本体10と被溶接材料Mとの間に、上記のシリ
ーズアークと称される異常なアークSAが発生する。
【0013】このシリーズアークSAが発生し始める限
界電流値は、ノズル本体10の材質、動作ガスDGの流
量、ノズル孔10bの直径dなどによって多少変化し、
必ずしも一定でないが、電流の増加に伴って必ず発生す
る。
界電流値は、ノズル本体10の材質、動作ガスDGの流
量、ノズル孔10bの直径dなどによって多少変化し、
必ずしも一定でないが、電流の増加に伴って必ず発生す
る。
【課題を解決する手段】
【0014】そして、シリーズアークSAが発生する
と、正常なアークAの電流値が減少し、不貫通ビードな
どの溶接欠陥が発生する。
と、正常なアークAの電流値が減少し、不貫通ビードな
どの溶接欠陥が発生する。
【0015】このシリーズアークを防止する方法として
は、従来から種々の方法が提案されている(例えば、特
開昭63−5882号公報、特開平5−8047号公
報)。
は、従来から種々の方法が提案されている(例えば、特
開昭63−5882号公報、特開平5−8047号公
報)。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
方法は、その効果が不十分で、より効果的にシリーズア
ークの発生を防止し得る方法の提供が望まれているのが
実情である。
方法は、その効果が不十分で、より効果的にシリーズア
ークの発生を防止し得る方法の提供が望まれているのが
実情である。
【0017】本発明は、上記の実情に鑑みてなされたも
ので、その課題は、シリーズアークが発生し始める限界
電流値を可及的に高めることが可能なプラズマアーク溶
接用ノズルと、このノズルを用いたプラズマアーク溶接
方法を提供することにある。
ので、その課題は、シリーズアークが発生し始める限界
電流値を可及的に高めることが可能なプラズマアーク溶
接用ノズルと、このノズルを用いたプラズマアーク溶接
方法を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記の課題
を解決すべく種々の実験を行った結果、次のことを知見
し、本発明をなすに到った。
を解決すべく種々の実験を行った結果、次のことを知見
し、本発明をなすに到った。
【0019】前述したように、シリーズアークは、タン
グステン電極〜ノズル本体間アークと、ノズル本体〜被
溶接材料間アークの直列アークである。従って、2ヶ所
に発生するアークのうち、いずれか一方のアークを防止
すれば、電気的に閉回路が形成されなくなるので、他方
のアークも発生しなくなり、シリーズアークの発生自体
を防ぐことが可能になるはずである。
グステン電極〜ノズル本体間アークと、ノズル本体〜被
溶接材料間アークの直列アークである。従って、2ヶ所
に発生するアークのうち、いずれか一方のアークを防止
すれば、電気的に閉回路が形成されなくなるので、他方
のアークも発生しなくなり、シリーズアークの発生自体
を防ぐことが可能になるはずである。
【0020】そこで、本発明者らは、タングステン電極
〜ノズル本体間アークに注目した。
〜ノズル本体間アークに注目した。
【0021】すなわち、タングステン電極〜ノズル本体
間でアークが発生するためには、陰極点、アーク柱およ
び陽極点のいずれもが安定に維持されている必要があ
る。
間でアークが発生するためには、陰極点、アーク柱およ
び陽極点のいずれもが安定に維持されている必要があ
る。
【0022】ここで、陰極点は、赤熱したタングステン
電極であり、そのプラズマアーク溶接中、常に電子放出
能を有した状態で安定に維持されている。
電極であり、そのプラズマアーク溶接中、常に電子放出
能を有した状態で安定に維持されている。
【0023】また、アーク柱は、供給される動作ガス流
によってノズル本体のノズル孔出口端方向(下方)に吹
き流される傾向はあるものの、アークを安定に維持でき
る環境にあることは間違いない。
によってノズル本体のノズル孔出口端方向(下方)に吹
き流される傾向はあるものの、アークを安定に維持でき
る環境にあることは間違いない。
【0024】従って、ここで問題となるのは、陽極点
(ノズル本体)である。陽極点が安定に維持されるため
には、電子の流入衝撃によって形成される陽イオン層が
陽極表面に安定に滞留することが必要である。換言すれ
ば、アークは全体として中性であり、電子流の流れに対
して逆向きに陽イオン流が生じており、この陽イオンの
発生源が陽極点である。
(ノズル本体)である。陽極点が安定に維持されるため
には、電子の流入衝撃によって形成される陽イオン層が
陽極表面に安定に滞留することが必要である。換言すれ
ば、アークは全体として中性であり、電子流の流れに対
して逆向きに陽イオン流が生じており、この陽イオンの
発生源が陽極点である。
【0025】かかる観点から、ノズル本体のノズル孔内
壁面が陽極点になり得るかどうかを考察すると、ノズル
孔内壁表面の温度は、ノズル本体が通常内部より水冷さ
れているので、かなり低いと推定される。また、ノズル
孔内壁表面の陽イオン層は、ノズル孔内をArガスなど
の動作ガスが流れているので、安定に維持されている可
能性は比較的低い。
壁面が陽極点になり得るかどうかを考察すると、ノズル
孔内壁表面の温度は、ノズル本体が通常内部より水冷さ
れているので、かなり低いと推定される。また、ノズル
孔内壁表面の陽イオン層は、ノズル孔内をArガスなど
の動作ガスが流れているので、安定に維持されている可
能性は比較的低い。
【0026】しかし、電流を増加させていくとシリーズ
アークが発生するということは、電流値がある限界を超
えると、ノズル孔内壁面の陽イオン層が安定化して陽極
点が安定に維持されるようになるためと考えられる。
アークが発生するということは、電流値がある限界を超
えると、ノズル孔内壁面の陽イオン層が安定化して陽極
点が安定に維持されるようになるためと考えられる。
【0027】以上のことから、ノズル孔内壁面が陽極点
にならないようにするための手段を種々検討した結果、
ノズル孔内壁面の表面粗さを、JIS−B601(19
94)に規定された方法により測定される中心線平均粗
さ(Ra75)で2μm以下にすると、シリーズアークの
発生限界電流を高め得ることを見いだした。
にならないようにするための手段を種々検討した結果、
ノズル孔内壁面の表面粗さを、JIS−B601(19
94)に規定された方法により測定される中心線平均粗
さ(Ra75)で2μm以下にすると、シリーズアークの
発生限界電流を高め得ることを見いだした。
【0028】また、このノズルを用いて突合わせ溶接ま
たは製管溶接すると、その溶接速度を速くすることがで
き、生産性を高め得ることを見いだした。
たは製管溶接すると、その溶接速度を速くすることがで
き、生産性を高め得ることを見いだした。
【0029】上記の知見に基づく、本発明の要旨は、次
の(1)および(2)のプラズマアーク溶接用ノズルと
プラズマアーク溶接方法にある。
の(1)および(2)のプラズマアーク溶接用ノズルと
プラズマアーク溶接方法にある。
【0030】(1)軸心部に電極が配置される金属製の
プラズマアーク溶接用ノズルであって、金属製のノズル
本体に穿設されたノズル孔内壁面の表面粗さを、中心線
平均粗さ(Ra75)で2μm以下にしたことを特徴と
するプラズマアーク溶接用ノズル。
プラズマアーク溶接用ノズルであって、金属製のノズル
本体に穿設されたノズル孔内壁面の表面粗さを、中心線
平均粗さ(Ra75)で2μm以下にしたことを特徴と
するプラズマアーク溶接用ノズル。
【0031】(2)上記(1)のノズルを用いて突合わ
せ溶接または製管溶接することを特徴とするプラズマア
ーク溶接方法。
せ溶接または製管溶接することを特徴とするプラズマア
ーク溶接方法。
【0032】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかわるノズル
を、前述した図1を参照して詳細に説明する。
を、前述した図1を参照して詳細に説明する。
【0033】図1に示すように、本発明のノズル1は、
例えば、銅、銀、金、白金、パラジウムなどの金属製の
ノズル本体10の軸心部に穿設されたノズル孔10bの
内壁面10aが、JIS−B601(1994)に規定
された方法により測定される中心線平均粗さ(Ra75)
で2μm以下の表面粗さに鏡面仕上げされている。
例えば、銅、銀、金、白金、パラジウムなどの金属製の
ノズル本体10の軸心部に穿設されたノズル孔10bの
内壁面10aが、JIS−B601(1994)に規定
された方法により測定される中心線平均粗さ(Ra75)
で2μm以下の表面粗さに鏡面仕上げされている。
【0034】このように、ノズル孔10bの内壁面10
aの表面を鏡面仕上げした場合、シリーズアークSAが
発生しなくなるのは、詳細には不明であるが、次に述べ
る理由によると推定される。
aの表面を鏡面仕上げした場合、シリーズアークSAが
発生しなくなるのは、詳細には不明であるが、次に述べ
る理由によると推定される。
【0035】すなわち、ノズル孔10bの内壁面10a
の表面粗さを滑らかにすると、ノズル孔10bに供給さ
れた動作ガスDGの表面近傍の流速が増大し、陽イオン
層の安定滞留が抑制されて陽極が安定維持されなくなる
結果、溶接電流を高くしてもシリーズアークSAが発生
しなくなるためと推定される。
の表面粗さを滑らかにすると、ノズル孔10bに供給さ
れた動作ガスDGの表面近傍の流速が増大し、陽イオン
層の安定滞留が抑制されて陽極が安定維持されなくなる
結果、溶接電流を高くしてもシリーズアークSAが発生
しなくなるためと推定される。
【0036】ここで、ノズル孔10bの内壁面10aの
表面粗さが、上記中心線平均粗さ(Ra75)で2μm超
であると、シリーズアークSAの発生限界電流を高くす
ることはできない。換言すれば、溶接電流を高めると、
シリーズアークSAが発生する。このことは、図2に示
す実験結果から明らかである。
表面粗さが、上記中心線平均粗さ(Ra75)で2μm超
であると、シリーズアークSAの発生限界電流を高くす
ることはできない。換言すれば、溶接電流を高めると、
シリーズアークSAが発生する。このことは、図2に示
す実験結果から明らかである。
【0037】図2は、ノズル孔10bの内壁面10aの
表面粗さ、すなわち中心線平均粗さ(Ra75)を種々変
えた場合におけるシリーズアークSAの発生限界電流を
調べた結果を示している。
表面粗さ、すなわち中心線平均粗さ(Ra75)を種々変
えた場合におけるシリーズアークSAの発生限界電流を
調べた結果を示している。
【0038】図2から明らかなように、内壁面10aの
表面粗さが、中心線平均粗さ(Ra75)で2μmを超え
る3.5μm以上のノズル本体10を用いた場合、シリ
ーズアークSAの発生限界電流は160Aである。これ
に対し、その表面粗さが、中心線平均粗さ(Ra75)で
2μm以下のノズル本体10を用いた場合、そのシリー
ズアークSAの発生限界電流は200Aであり、大電流
での溶接が可能であることがわかる。
表面粗さが、中心線平均粗さ(Ra75)で2μmを超え
る3.5μm以上のノズル本体10を用いた場合、シリ
ーズアークSAの発生限界電流は160Aである。これ
に対し、その表面粗さが、中心線平均粗さ(Ra75)で
2μm以下のノズル本体10を用いた場合、そのシリー
ズアークSAの発生限界電流は200Aであり、大電流
での溶接が可能であることがわかる。
【0039】なお、実験は、肉厚3mmのSUS304
製の板材を対象に、ノズル孔10bの直径dが2.4m
mの銅製のノズル本体10を用い、動作ガスDGとして
常温のArガスを1リットル/minで供給する条件の
もとに行った。
製の板材を対象に、ノズル孔10bの直径dが2.4m
mの銅製のノズル本体10を用い、動作ガスDGとして
常温のArガスを1リットル/minで供給する条件の
もとに行った。
【0040】ところで、シリーズアークSAの発生限界
電流を高める方法としては、従来から行われているよう
に、動作ガスDGの流量を多くする方法やノズル孔10
bの直径dを大きくする方法がある。
電流を高める方法としては、従来から行われているよう
に、動作ガスDGの流量を多くする方法やノズル孔10
bの直径dを大きくする方法がある。
【0041】しかし、前者の方法は、溶接ビード形成の
面で問題があり、流量を多くしすぎるとアンダカットな
どの溶接欠陥が多発する。このため、その流量増加には
限界があり、シリーズアークSA発生限界電流をあまり
高めることができない。
面で問題があり、流量を多くしすぎるとアンダカットな
どの溶接欠陥が多発する。このため、その流量増加には
限界があり、シリーズアークSA発生限界電流をあまり
高めることができない。
【0042】また、後者の方法は、ノズル孔10bの直
径dを大きくしすぎると、動作ガスの流速が遅くなるた
めにアークAの縮径程度が小さくなり、その貫通能が低
下する。このため、その直径dの大径化には限界があ
る。
径dを大きくしすぎると、動作ガスの流速が遅くなるた
めにアークAの縮径程度が小さくなり、その貫通能が低
下する。このため、その直径dの大径化には限界があ
る。
【0043】本発明のノズルは、図1に示すように、ノ
ズル本体10に穿設されたノズル孔10bの全ての内壁
面10aの表面粗さを、中心線平均粗さ(Ra75)で
2μm以下の鏡面に仕上げるのが最も好ましい。しか
し、必ずしも全表面を2μm以下の鏡面に仕上げる必要
はなく、例えば予め実験を行ってシリーズアークSAの
発生部位を確認し、その部分の表面のみを2μm以下の
鏡面に仕上げたものであってもよい。これは、ノズル孔
10bの形状や寸法などによってシリーズアークSAの
発生部位が微妙に異なるからである。この場合には、全
表面を2μm以下の鏡面に仕上げる場合に比べてその加
工費が少なくてすむので、ノズル自体の製造コスト上昇
を抑制することができる。
ズル本体10に穿設されたノズル孔10bの全ての内壁
面10aの表面粗さを、中心線平均粗さ(Ra75)で
2μm以下の鏡面に仕上げるのが最も好ましい。しか
し、必ずしも全表面を2μm以下の鏡面に仕上げる必要
はなく、例えば予め実験を行ってシリーズアークSAの
発生部位を確認し、その部分の表面のみを2μm以下の
鏡面に仕上げたものであってもよい。これは、ノズル孔
10bの形状や寸法などによってシリーズアークSAの
発生部位が微妙に異なるからである。この場合には、全
表面を2μm以下の鏡面に仕上げる場合に比べてその加
工費が少なくてすむので、ノズル自体の製造コスト上昇
を抑制することができる。
【0044】本発明のノズルを用い、相互に突合わせ当
接された板材の当接線に沿ってプラズマアーク溶接する
場合、あるいは成形ロール群によって連続的にオープン
パイプ状に曲成される金属帯両エッジの当接部をプラズ
マアーク溶接して製管溶接する場合には、シリーズアー
クの発生を懸念することなく大電流での溶接が可能とな
る。この結果、溶接速度を速くすることができ、生産性
が大幅に向上するのみならず、健全な溶接継手を得るこ
とが可能になる。
接された板材の当接線に沿ってプラズマアーク溶接する
場合、あるいは成形ロール群によって連続的にオープン
パイプ状に曲成される金属帯両エッジの当接部をプラズ
マアーク溶接して製管溶接する場合には、シリーズアー
クの発生を懸念することなく大電流での溶接が可能とな
る。この結果、溶接速度を速くすることができ、生産性
が大幅に向上するのみならず、健全な溶接継手を得るこ
とが可能になる。
【0045】
【実施例】肉厚が2mmのSUS304製の鋼板の突合
わせ溶接と、外径が50.8mmで、肉厚が2mmと3
mmのSUS304製の製管溶接を行った。
わせ溶接と、外径が50.8mmで、肉厚が2mmと3
mmのSUS304製の製管溶接を行った。
【0046】この際、ノズルとしては、図1に示す直径
dが2.4mmと3.2mmで、銅製のノズル本体10
に穿設されたノズル孔10bの全内壁面10aの表面粗
さをRa75で0.7〜2.0μmの範囲で種々変えた
本発明のノズルと、その表面粗さがRa75で3.6〜
12.5μmの範囲である市販の従来ノズルを用いた。
dが2.4mmと3.2mmで、銅製のノズル本体10
に穿設されたノズル孔10bの全内壁面10aの表面粗
さをRa75で0.7〜2.0μmの範囲で種々変えた
本発明のノズルと、その表面粗さがRa75で3.6〜
12.5μmの範囲である市販の従来ノズルを用いた。
【0047】また、動作ガスとして常温のArガスを用
い、その流量を1.0リットル/minと1.2リット
ル/minの2通りに変化させた。さらに、溶接電流
は、120〜270Aの範囲で種々変化させた。また更
に、溶接速度は、肉厚2mmの材料については1m/m
in、肉厚3mmの材料については0.8m/minと
した。
い、その流量を1.0リットル/minと1.2リット
ル/minの2通りに変化させた。さらに、溶接電流
は、120〜270Aの範囲で種々変化させた。また更
に、溶接速度は、肉厚2mmの材料については1m/m
in、肉厚3mmの材料については0.8m/minと
した。
【0048】なお、比較のため、前述の特開平5−80
47号公報に提案されたノズルであり、その被膜が5μ
mのCBN被膜であるノズルを用い、上記と同様の溶接
を行った。
47号公報に提案されたノズルであり、その被膜が5μ
mのCBN被膜であるノズルを用い、上記と同様の溶接
を行った。
【0049】そして、シリーズアークの発生有無を目視
観察し、シリーズアーク発生時の限界電流値を確認し
た。また、得られた溶接継手のアンダーカットの発生有
無を調べ、シリーズアークもアンダーカットも発生しな
かった場合を「良好」として評価した。
観察し、シリーズアーク発生時の限界電流値を確認し
た。また、得られた溶接継手のアンダーカットの発生有
無を調べ、シリーズアークもアンダーカットも発生しな
かった場合を「良好」として評価した。
【0050】その結果を、用いたノズル本体の諸元およ
びその他の溶接条件とともに、表1に示した。
びその他の溶接条件とともに、表1に示した。
【0051】
【表1】
【0052】表1に示す結果から明らかなように、板突
合わせ溶接では、動作ガスの流量が1.0リットル/m
inの場合、市販の従来ノズルを用いたときのシリーズ
アークの発生限界電流値は140〜160Aであった
(No. 1〜8参照)。
合わせ溶接では、動作ガスの流量が1.0リットル/m
inの場合、市販の従来ノズルを用いたときのシリーズ
アークの発生限界電流値は140〜160Aであった
(No. 1〜8参照)。
【0053】これに対し、本発明のノズルを用いたとき
のシリーズアークの発生限界電流の最大値は220Aで
あった(No. 9〜16参照)。
のシリーズアークの発生限界電流の最大値は220Aで
あった(No. 9〜16参照)。
【0054】さらに、ノズル孔内壁面の表面粗さがRa
75で5.8μmの市販従来ノズルを用い、動作ガスの流
量を1.2リットル/minに増量した場合、シリーズ
アークの発生限界電流の最大値は160Aから180A
に上昇したが、アンダーカットが発生し、健全な溶接継
手が得られなかった(No. 5、6およびNo. 18、19
参照)。なお、CBN被膜ノズルでは、シリーズアーク
の発生限界電流値が160Aから180Aに上昇したの
みであった(No. 17参照)。
75で5.8μmの市販従来ノズルを用い、動作ガスの流
量を1.2リットル/minに増量した場合、シリーズ
アークの発生限界電流の最大値は160Aから180A
に上昇したが、アンダーカットが発生し、健全な溶接継
手が得られなかった(No. 5、6およびNo. 18、19
参照)。なお、CBN被膜ノズルでは、シリーズアーク
の発生限界電流値が160Aから180Aに上昇したの
みであった(No. 17参照)。
【0055】また、製管溶接では、肉厚2mmの場合に
おけるシリーズアークの発生限界電流値は、ノズル孔内
壁面の表面粗さがRa75で5.8μmの市販従来ノズル
では160Aであった(No. 21、22参照)。これに
対し、本発明のノズル使用時のシリーズアークの発生限
界電流値は、220Aであった(No. 23、24参
照)。
おけるシリーズアークの発生限界電流値は、ノズル孔内
壁面の表面粗さがRa75で5.8μmの市販従来ノズル
では160Aであった(No. 21、22参照)。これに
対し、本発明のノズル使用時のシリーズアークの発生限
界電流値は、220Aであった(No. 23、24参
照)。
【0056】さらに、肉厚3mmの場合におけるシリー
ズアークの発生限界電流値は、ノズル孔内壁面の表面粗
さがRa75で6.1μmの市販従来ノズルでは220A
であった(No. 25、26参照)。これに対し、本発明
のノズル使用時のシリーズアークの発生限界電流値は、
270Aであった(No. 27、28参照)。
ズアークの発生限界電流値は、ノズル孔内壁面の表面粗
さがRa75で6.1μmの市販従来ノズルでは220A
であった(No. 25、26参照)。これに対し、本発明
のノズル使用時のシリーズアークの発生限界電流値は、
270Aであった(No. 27、28参照)。
【0057】
【発明の効果】本発明によれば、大電流での溶接が可能
になる。この結果、溶接速度を速くすることができるの
で、生産性が向上する。また、高速溶接のもとに健全な
溶接継手が得られる。
になる。この結果、溶接速度を速くすることができるの
で、生産性が向上する。また、高速溶接のもとに健全な
溶接継手が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】プラズマアーク溶接用ノズルの一例を示す模式
的縦断面図である。
的縦断面図である。
【図2】シリーズアークの発生限界電流とノズル本体に
穿設されたノズル孔内壁面の表面粗さとの関係を示す図
である。
穿設されたノズル孔内壁面の表面粗さとの関係を示す図
である。
1:ノズル、 2:タングステン電極、 10:ノズル本体、 10a:ノズル孔の内壁面、 10b:ノズル孔、 10c:冷却水通路、 10d:パッキン、 A:アーク、 SA:シリーズアーク、 M:被溶接材料、 W:冷却水、 SD:シールドガス、 DG:動作ガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 10/00 B23K 10/02 H05H 1/34
Claims (2)
- 【請求項1】軸心部に電極が配置される金属製のプラズ
マアーク溶接用ノズルであって、金属製のノズル本体に
穿設されたノズル孔内壁面の表面粗さが、中心線平均粗
さ(Ra75)で2μm以下であることを特徴とするプ
ラズマアーク溶接用ノズル。 - 【請求項2】請求項1に記載のノズルを用いて突合わせ
溶接または製管溶接することを特徴とする金属材料のプ
ラズマアーク溶接方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12940696A JP3189678B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | プラズマアーク溶接用ノズルおよびプラズマアーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12940696A JP3189678B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | プラズマアーク溶接用ノズルおよびプラズマアーク溶接方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09314339A JPH09314339A (ja) | 1997-12-09 |
JP3189678B2 true JP3189678B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=15008768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12940696A Expired - Fee Related JP3189678B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | プラズマアーク溶接用ノズルおよびプラズマアーク溶接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3189678B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2003279507A1 (en) * | 2002-11-12 | 2004-06-03 | Plasma Laser Technologies Ltd. | Mig-plasma welding |
JP6661415B2 (ja) * | 2016-03-04 | 2020-03-11 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接用トーチ |
CN107734825A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-02-23 | 台州伟博环保设备科技有限公司 | 等离子发生器的阳极发生器 |
-
1996
- 1996-05-24 JP JP12940696A patent/JP3189678B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09314339A (ja) | 1997-12-09 |
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