JP3331147B2

JP3331147B2 - 溶加材案内ノズル・アセンブリ

Info

Publication number: JP3331147B2
Application number: JP16175997A
Authority: JP
Inventors: ヘンリー・ピーター・オファー
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 2002-10-07
Anticipated expiration: 2017-06-19
Also published as: US5793009A; EP0819495A3; DE69732000T2; ES2235214T3; DE69732000D1; EP0819495B1; EP0819495A2; TW334376B; JPH1076367A; MX9704675A; US5981897A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に金属部品の自
動溶接に関するものであり、更に詳しくは平形溶接電極
を用いて狭い幅の開先を自動溶接することに関するもの
である。

【０００２】

【発明の背景】沸騰水型原子炉の多くの構成部品および
配管は応力腐食割れ（ＳＣＣ）のために補修および交換
が必要になる。溶接継手は歴史的に、かなり高い値の残
留引張り応力および熱影響部における高度の熱鋭敏化の
ために、ＳＣＣにより破損を起こし易い領域である。こ
の問題に対する１つの解決策は、化学的組成を改善した
新しい材料と部品を交換することである。部品によって
は交換コストが非常に高いので、交換品は耐久性でなけ
ればならない。交換は一般に既存のＳＣＣ感受性材料に
新しいＳＣＣ抵抗性材料を接合して取り付けることであ
るので、この様な場合でも、接合方法により既存の材料
中の残留応力および微細構造状態を改善することが望ま
しい。これは、従来の接合方法では熱効率が比較的低い
こと、従ってその結果生じる過熱効果が、しばしば既存
の部品の破損の直接的な原因の１つであるためである。

【０００３】従って、ＳＣＣ抵抗性が非常に改善された
溶接継手を作ることのできる機械化溶接法に対する要求
がある。これは、深くて非常に狭い幅の開先にして溶接
材料に加えられる熱量を最少にする継手設計を用いて達
成され、これにより溶接継手の近辺における残留引張り
応力が低減される。その別の利点は、溶接部に隣接する
熱影響部の微細構造のＳＣＣ抵抗性が改善されることで
ある。

【０００４】更に、運転中の原子炉プラントの「クリテ
ィカル・パス」での作業に関連して、溶接時間を短縮
し、それに伴って人員の放射線被爆線量および生産コス
トを低減することのできる溶接法に対する要求がある。
現場での作業で使用されるものを含む従来の溶接法は、
熱の大部分が、継手の壁を一緒に溶融するよりはむし
ろ、溶加材ワイヤを融解するのに使われるので、全体の
熱効率が比較的低い。この状態は、不必要に幅広い継手
が用いられていることによる。これとは逆に、非常に狭
い溶接開先を使用すると、主に熱入力パラメータの低減
および幅を狭くした継手設計によって熱効率および容積
効率が高くなることにより生産性が改善される。

【０００５】電極および／または溶加材ワイヤがその支
持手段を越えて突き出す長さが過大になる様な厚い材料
について幅の狭い開先の継手を完成するために溶接産業
で使用された方策は、溶接トーチ・アセンブリを実用上
可能な限り薄くして、継手内に挿入して底近くまで到達
できるようにすることにより、この薄くした内部トーチ
幅と一致して出来る限り狭い継手幅を作ることである。
しかし、この様式の内部トーチを使用しても、溶加材の
金属の溶融池で両側壁を交互に濡らすために他の技術、
例えば電極先端を横方向に振動させる技術または磁気的
にアークを横方向に振動させる技術、或いは１層当たり
パスを２回以上実施する技術を使用しなければならない
ほどに幅広い継手しか得られない。

【０００６】継手内に入るようにトーチを薄くする（場
合によっては、観察装置も薄くする）方策は、狭くでき
る継手幅の量がトーチの寸法の低減に従って制限される
という欠点がある。これは、トーチが、典型的には、電
極保持器、溶接ガス・カップ／ノズル、ワイヤ供給案内
ノズル（非消耗性電極の場合）、水冷却流回路（必要な
場合）、および観察カメラ光学部品（遠隔操作方法で使
用されるとき）を含んでいるためである。上記の方策に
より得られる継手幅は、最小の溶接部の幅、従って最小
の熱入力で完全に達成できる最小の溶接部の体積を得る
ための所望の幅よりもかなり大きい。この様な最小の値
が達成された場合には、それに対応して残留引張り応力
が小さくなり、熱影響部の寸法および厳密性が低減さ
れ、溶加材堆積時間が短くなる。

【０００７】従来の溶加材ノズルは望ましくない撓みを
生じやすい。この様な撓みは弾性であったり塑性（永久
的）であったりするが、過剰な「キャスト」（円形のス
プール上に巻かれていることによる螺旋の形状）を持つ
ワイヤにより、或いは継手の壁との接触や溶接またはろ
う付け装置の手動操作などにより生じ得る。普通使用さ
れる一層大きな直径の円形断面のノズルは、許容できな
い撓みに抵抗するのに充分な強さを有しているが、溶接
継手内への視界を制限するか、或いは非常に狭い継手内
への挿入や該継手内での必要な操作を容易に行うには大
き過ぎる。視界は典型的には、観察位置がノズルより上
方にあり且つワイヤ挿入角度を好ましい低い角度（例え
ば、１５゜乃至４５゜）に維持するために加工面に対す
る視角が高い（例えば、４５゜乃至７０゜）ので、大き
な直径のノズルによって制限される。

【０００８】アスペクト比（継手の深さ対幅比）が小さ
い溶接継手の場合、従来の円形のワイヤ案内装置は継手
の中まで延在しないように位置決めすることができ、ノ
ズルから継手の中へ突き出すワイヤの部分は支持されな
い。この方法は、ノズルの出口端を越えて突き出すワイ
ヤの支持されていない部分が比較的短い場合には満足な
ものである。しかし、ワイヤの支持されていない部分が
真っ直ぐであるという要件が一層重要になる場合があ
る。この真っ直ぐであるという要件は、小さい直径のス
プールから巻きほどかれた後に撓んで湾曲するというワ
イヤの固有の傾向があるために、達成するのが困難であ
る。ところで、一層大きいアスペクト比を持つ非常に薄
い継手の場合、ワイヤ位置が溶融池の目標部分に対して
並びに電極（非消耗性電極の場合）の先端に対してより
正確に且つ一貫して位置決めされるように、ワイヤ案内
装置は継手の底近くまで伸びることが好ましい。

【０００９】

【発明の概要】本発明は、ワイヤまたはその他の形の可
融性金属の溶加材を幅の狭い高アスペクト比（深さと幅
の比）の金属継手に供給し、溶加材が溶融池に入るとき
に溶加材の位置を制御し安定させるための装置を提供す
る。本発明による溶加材案内ノズル・アセンブリは、幅
寸法を厚さ寸法よりもかなり大きくして、薄いが剛性の
非円形断面形状を持つように設計されており、溶接また
は溶融される非常に幅の狭い継手に利用して、信頼性の
ある溶加材の付加を行うのに必要な正確さおよび安定性
を与えることができる。この種のノズルは、継手が充分
な幅を持っていないために、望ましくない曲りや撓みを
避けるのに充分な強度を持つ従来の円形断面（丸い管
状）のノズルを受け入れることの出来ないような場合、
或いは継手内に薄い溶接トーチ・アセンブリ受け入れる
ことができないような場合に使用することができる。

【００１０】溶接、ろう付けおよび同様な処理に使用し
ている際に、ノズルの出口端は継手内の底の近くで、溶
融すべき領域に接近して位置決めされる。ノズル装置の
幅寸法（方向）は溶接継手の深さに平行な向きに配置さ
れ、且つ厚さ寸法（方向）は継手の深さに対して直角な
向きに配置される。ノズルの厚さは、溶加材と共に溶融
すべき部品相互間の継手の寸法より小さく、これによ
り、ノズルの出口端は接合処理の際に継手内に入れて、
溶融池に接近させることができる。

【００１１】このノズル装置は、ガス・タングステン・
アーク（ＧＴＡ）溶接法またはレーザ・ビーム溶接法の
ような、自動の機械化された電気アークまたはパワービ
ーム型の溶接またはろう付け法に適している。ろう付け
は、溶加材の金属が母材の金属よりもかなり低い温度で
融解するので、母材が有意な程度まで融解されない点で
溶接とは区別される。

【００１２】更に、本発明のノズル装置は、金属不活性
ガス（ＭＩＧ）溶接法におけるような消耗性電極と溶加
材との組合せか又はＧＴＡ法におけるような溶加材のみ
のいずれかであるワイヤの堆積（溶着）のために有利に
利用できる。流動化粉末またはペーストのような他の形
の連続的に消耗され又は予め配置される溶加材もこの装
置での使用に適している。溶加材の他に、フラックスお
よび表面活性剤のような他の材料も本発明のノズル・ア
センブリで適用することができる。

【００１３】本発明のノズル装置は通常のように溶接ト
ーチ・ブロックから懸架することができる。本発明のノ
ズル装置の主な利点は、溶加材供給案内ノズルにより視
界が大幅に遮られることなく、継手の内部の下側部分を
直接的に又は遠隔カメラにより見ることが出来ることで
ある。他の技術的な利点は、接合プロセスおよび完成し
た継手の特性を改善するための多数の機能的な能力をオ
プションとして含みうることである。この能力の一例
は、局部的な化学的性質および対応する材料特性の制御
のために合金濃縮およびドーピング材料を添加すること
である。

【００１４】溶接または他の溶融プロセスの生産性の利
点としては、継手の体積の低減によりパスの数を少なく
することができ、従って全プロセス時間およびコストを
低減することができることである。別の生産性の利点と
しては、溶接プロセスを実施する前または実施した後で
別のプロセスとして適用されていた、温度測定および寸
法検査のような特徴を組み込むことである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の溶加材案内ノズル・アセ
ンブリは、図１に示されるように、部品６ａおよび６ｂ
の間に溶接継手を形成するように幅の狭い開先２を溶接
するためのガス・タングステン・アーク溶接（ＧＴＡ
Ｗ）システムの一部として使用することができる。ＧＴ
ＷＡシステムは機械化されたトーチ移動手段を有し、ま
た幅の狭い開先２の中に挿入するように設計された形状
を持つタングステン電極８を含んでいる。開先２の側壁
は好ましくは５゜未満の鋭角を持つ。電極８のブレード
は非円形断面を持つ。特に、ブレードは、ほぼ長方形断
面を持つ柱体のように、長い方の寸法と短い方の寸法を
持つ断面を有し、該断面の長い方の寸法は溶接継手の長
さに平行な向きに配置され且つ短い方の寸法は溶接継手
の長さに対して直角な向きに配置される。

【００１６】薄くて長いタングステン合金製の電極８を
使用して、溶加材案内ノズル・アセンブリ１２Ａから開
先２内へ供給される溶加材ワイヤ１０を融解することに
より、溶接ビード４が開先２内に堆積される。電極８は
開先２内に、電極８と側壁との間に隙間ができるように
挿入される。電極８のブレードは開先２の側壁に対して
アークが生じないようにセラミック被膜で被覆してもよ
い。電極８は通常のアーク電源装置（図示していない）
から給電されて、主アークを生じさせる。この平形の電
極８および平形の溶加材案内ノズル・アセンブリ１２Ａ
は、ベベル角を小さくすると共に溶接パラメータを選択
することにより、非常に薄い溶接継手を作る。溶接中、
アーク、溶融池および溶加材は、遠隔観察カメラ１４を
使用して観察することができる。

【００１７】本発明の好ましい実施態様によれば、溶加
材案内ノズル・アセンブリ１２Ａは非円形断面を持つ。
具体的に述べると、溶加材案内ノズル・アセンブリの断
面形状は、溶接シーム（ｓｅａｍ）の深さおよび長さに
対して直角な方向では薄く且つ溶接シームに平行な方向
では広くなるように選択される。また、高さおよび／ま
たは幅に、溶加材案内ノズル・アセンブリの長さに沿っ
てテーパを付けることにより、入口端（取付け端）に向
かって出来るだけ剛性を大きくし且つ出口端に向かって
出来るだけ狭く細くするようにしてもよい。溶加材の好
ましい形は連続したワイヤであるが、ガス流動化粉末の
ような他の形であってもよい。非円形断面のノズル装置
の幾つかの取り得る設計が図１乃至１２に示されてい
る。また、非円形断面の溶加材ワイヤまたはストリップ
を使用することができ、これは表面積を増し、従って熱
伝達面積および融解効率を改善する。

【００１８】非円形断面（例えば、ブレード形）の溶加
材案内ノズル装置を使用する理由は、次のことが挙げら
れる。すなわち、（Ａ）従来では狭すぎて充填できない
ような幅の狭い継手に使用したときに実用的に最小の幅
（壁に対して直角な方向の寸法）を与えながら、適切な
溶加材位置の案内を維持するのに充分な横方向剛性をノ
ズルに与えるためであり、（Ｂ）不注意による物理的取
扱い又は誤った機械化ノズルの操作にも拘わらず所望の
溶加材の案内が維持されるように、継手の深さに平行な
ノズルの曲げ強さおよび継手の深さに直角なノズルの曲
げ強さの両方を増大するためであり、（Ｃ）継手内への
遠隔観察カメラの視界がノズルによって遮られないよう
に、ノズルの幅（溶接シームに対して直角な方向の寸
法）を最小にするためであり、（Ｄ）接合に関連した多
数の機能を同時に実現できるように、或いは接合プロセ
スのために使用されるのと同じノズル・アセンブリで特
定の１つの機能がより効率よく且つ生産性よく実現でき
るように、ノズルの高さ（継手の深さに平行な方向の寸
法）を充分な高さにするためであり、（Ｅ）溶加材の溶
融池の中に直接に溶加材の粉末を添加するために非常に
幅の狭い継手の底近くまでノズルを挿入できるようにす
るためである。もし継手内に挿入できない大きなノズル
によって継手の外から流動化粉末を供給した場合、その
流動化粉末は継手内に広く分散されて、溶加材の溶融池
への供給効率がかなり失われることになる。

【００１９】非円形断面のノズル・アセンブリは溶加材
案内ノズル１６を有し、溶加材案内ノズル１６は小さな
円形または非円形の管から製造でき、溶加材案内ノズル
１６の先端部はその両側に配置された一対の高強度の棒
またはバー部材よりなる補剛部材１８（図１参照）に接
合されている。一対ではなく１本の補剛部材１８を使用
してもよい。溶加材ワイヤ１０が溶加材案内ノズル１６
を通って供給され、溶加材案内ノズル・アセンブリ１２
Ａは溶加材ワイヤ１０の端部が形成すべき溶接ビードの
所に位置決めされるように配置される。

【００２０】溶加材案内ノズル１６を構成する管は、
（化学蒸着法によって作られるような）タングステン、
または金属炭化物のような他の高降伏強度の耐磨耗性材
料で形成できる。溶加材案内ノズル１６と同様に補剛部
材１８は、剛性で最も耐熱性かつ耐磨耗性のある実用的
なノズル・アセンブリを作るために炭化物、タングステ
ン等から形成でき、或いは最も強靱な（耐破壊性）アセ
ンブリを作るために高強度焼戻し鋼から形成できる。

【００２１】別の実施態様による非円形断面の溶加材案
内ノズル・アセンブリ１２Ｂ（図２に示す）では、溶加
材案内ノズル１６が非常に小さい直径の円形の管で構成
され、該管はその長さに沿って、薄板またはシート２２
より成る補剛部材２２の縁部に接合されている。補剛部
材は、例えばタングステン（または炭化物のような他の
高強度材料）のシートから薄くて細長い三角形の部材に
形成され、三角形の狭い頂点部分が溶加材案内ノズルの
出口端に配置されるようにして溶加材案内ノズルに溶
接、ろう付け、機械的締め付け等によって接合される。
この構成により、ノズル・アセンブリが三角形の部材の
広い方の端部で片持ち張り式に取付けブラケット２４に
取り付けられたとき、曲げに対する最大の抵抗性が得ら
れる。取付けブラケット２４は、溶加材案内ノズル・ア
センブリを上昇および下降させる駆動装置（図示してい
ない）に接続される。

【００２２】好ましい実施態様によれば、溶加材案内ノ
ズル・アセンブリは多数の機能を有する。ワイヤ（また
は他の形の）溶加材の案内ノズル・アセンブリは、溶加
材ワイヤの端部の位置を加工物に案内すること以外の機
能を有することができ、蜂の巣形のような多数の孔を持
つ構成にするために一組の管などから形成することがで
きる。図３は、モノリシック型の溶加材案内ノズル・ア
センブリ１２Ｃを示しており、これは、溶加材案内ノズ
ルとして作用する孔２６ａを有すると共に、遮蔽ガス用
のチャンネルまたは抵抗温度装置や赤外線光ファイバ・
プローブのような温度検知装置用のチャンネルとして作
用する付加的な孔２６ｂ−ｅを有する。溶加材案内ノズ
ルは開先の外側から開先内の所望の位置すなわち溶融池
に接近した位置まで溶加材を案内する。溶加材は導管２
０によってノズルの中に案内される。図４は、溶加材案
内ノズルとして作用する１つの孔２６ａだけを有するモ
ノリシック型の溶加材案内ノズル・アセンブリ１２Ｃ′
を示す。モノリシック型の溶加材案内ノズル・アセンブ
リ１２Ｃ′は、平行な僅かにテーパを付けた平らな面を
対向して形成するように丸い素材を機械加工することに
よって作られる。この代わりに、溶加材案内ノズル・ア
センブリ１２Ｃ′はバーから作ることもできる。

【００２３】多数の管を含む実施態様の場合には、１つ
以上の管を機械的な補剛部材として使用し、他の管を異
なる機能を行うようにし得る。これらの管が機械的な補
剛部材としてのみ使用される場合は、これらの管を、硬
質鋼、タングステン合金などの非常に高い降伏強度およ
び弾性率の材料から作った中実な（中空でない）バーー
または棒と置き換えてもよい。（以後、「棒」という用
語は、棒ならびにバーをも意味するものとする）。ノズ
ルの剛性を最大にするために、ノズル・アセンブリの全
ての部品を高強度で高剛性の材料から作る。多数の管／
棒を有する設計のものでは、アセンブリ全体の横方向曲
げ強度は、アセンブリの幅と等しい直径を持つ個々の管
の横方向曲げ強度よりかなり大きくなる。

【００２４】補剛部材としての管または棒の長さは、電
極の縁および継手の底に対して充分な隙間が得られるよ
うに、溶加材案内ノズルの必要な長さよりも順々に短く
することができる。これらの隙間を隣接の電極および加
工物表面に対して調節するために、ノズルを挟んで、補
剛部材の管または棒を必要に応じて対称に又は非対称に
配列することができる。

【００２５】本発明の他の好ましい実施態様によれば、
図５に示すように、ガス・ランス（ｇａｓｌａｎｃ
ｅ）を組み込んだ溶加材案内ノズル・アセンブリ１２Ｄ
が提供され、これは、局部的な溶接領域へ付加的な溶接
ガス（高温／溶融ビード遮蔽ガスや溶接アーク形成ガ
ス）を送給するために使用することができる。非常に深
い継手によっては、ガス・ランスが溶接ガスの唯一の供
給源であってよい。この構成は、ガスの希釈を最小にす
ることによって継手の根元（ルート）近くの局部的な溶
接ガスの品質を改善することができ、また（継手の外部
のガス・カップからガスを供給するものに比べて）溶接
ビードを充分に覆うのに必要な全流量を減らすことがで
きる。

【００２６】溶接ガスの大部分または全部をガス・ラン
スを介して継手の下側部分へ直接供給することができ
る。ガス・ランスは、例えば多数の一体のガス分配管２
８で構成し、各々のガス分配管２８は導管として作用す
る非多孔質部分２８ａ、および先端部が閉じられた場合
にディフューザとしてのみ働く多孔質部分２８ｂを有す
る。多孔質の管壁部分が図５に小さな斑点を付けた部分
で図示されている。ガス・ランスのそれぞれの管２８
は、配管３０およびガス・ヘッダ３２を介して供給され
る主要な溶接ガス流に対する導管／ディフューザとして
作用する。オプションとして、高温の電極を酸化から保
護すると共に継手内のガス・ランスからのガス流を補う
ために、従来のガス・ディフューザ・レンズ付きのガス
・カップ３４を介して継手の上方から補助的な溶接ガス
を供給するようにしてもよい。継手の上方から供給され
るガスと継手の内部から供給されるガスは組成が異なっ
ていてもよい。というのは、ビードを覆うための補助的
な不活性な包囲ガスが通常のガス・カップ３４によって
主に供給され、他方（調整された電離電位および熱伝達
特性を持つ）アーク形成ガスが、上記のような包囲ガス
と共に、主にガス・ランスによって供給されるからであ
る。

【００２７】ここに開示した新規な溶接ガス・ノズル・
アセンブリは複合ランスの形に形成することができ、
（局部的な流速およびレイノルズ数を低減することによ
って）継手の外側の雰囲気で乱流を低減し、且つ堆積
（溶着）したビードの付近で継手内に層状の流れを生さ
せるように、網状多孔質管材料で作られた出口端へ向か
う部分を有するようにできる。［ρを流体の密度、Ｖを
流速、Ｌを流れの場を記述する特性長、μを流体の粘度
として、レイノルズ数はＲｅ＝ρＶＬ／μである。流れ
（層流または乱流）の性質は無次元の数Ｒｅによって決
定される。］。管の出口端は、管の端が開放されている
場合よりも多孔質の管壁を通って出てくるガスの量を一
層多くするために、多孔質または非多孔質材料で閉じて
もよい。

【００２８】多孔質材料の他の形態の構成としては、引
抜き管に電解エッチングまたはレーザ・ドリル加工を施
したもの、或いはシート材から作った側面が平坦なチャ
ンネルに、組み立ての前または後のいずれかに少なくと
もその出口端近くの部分に孔あけを施したものが挙げら
れる。これらの構成の幾つかの例を図６乃至図９に示
す。

【００２９】図６に示されている溶加材案内ノズル・ア
センブリ１２Ｅは、溶加材案内ノズル１６の両側に接合
された一対の開放端型溶接ガス流チャンネル３６を有す
る。各々のチャンネルは多孔質部分３６ａ（図示の小さ
な斑点を付けた部分）および非多孔質部分３６ｂを有す
る。チャンネル３６の端は溶加材案内ノズル１６の軸線
に対して斜めになっているが、オプションとして図６に
破線で示すようにノズル１６の軸線に対して直角に形成
してもよい。

【００３０】図７に示す他の変形例の溶加材案内ノズル
・アセンブリ１２Ｆでは、その各々のチャンネルの多孔
質部分が、順次入れ子式に配置した複数の多孔質壁で構
成され、例えば粗い品位の気孔を持つ内側の多孔質壁５
０、中位の品位の気孔を持つ中間の多孔質壁５２および
細かい品位の気孔を持つ外側の多孔質壁５４で構成され
る。

【００３１】図８に示す他の変形例による溶加材案内ノ
ズル・アセンブリ１２Ｇは、溶加材案内ノズル１６の直
径方向に対向する両側に接合されて延在する２列の平行
なガス分配管３８を有する。このガス分配管の配列は、
溶加材案内ノズルに対して非対称にしてもよい。各々の
ガス分配管３８は多孔質部分３８ａ（図示の小さな斑点
を付けた部分）および非多孔質部分３８ｂを有する。管
３８の先端部は溶加材案内ノズルの軸線に対して斜めに
形成してもよく（図８に実線で示す）、また溶加材案内
ノズルの軸線に対して直角に形成してもよく（図８に破
線で示す）、更に開放しても閉止してもよい。

【００３２】本発明の更に他の好ましい実施態様によれ
ば、図９に示すように、溶加材案内ノズル・アセンブリ
１２Ｈが、溶加材案内ノズル１６に接合された上側およ
び下側支持フレーム４０および４２を含む一体のガス・
ランスを有する。多孔質表皮４４が支持フレーム４０お
よび４２にまたがって広がっていて、加圧溶接ガスで満
たされる室を形成する。多孔質表皮は電鋳による又はレ
ーザ・ドリルによる有孔のステンレス鋼シート材の形を
取り得る。ノズル出口から離れた支持フレームの部分を
非多孔質表皮（図示していない）で覆って、上記の室へ
溶接ガスを運ぶ導管を形成することができる。室内の加
圧溶接ガスは多孔質表皮４４を通って拡散し、その周囲
の開先の内部を満たす。

【００３３】図１０に示す他の変形例による溶加材案内
ノズル・アセンブリ１２Ｉでは、波形支持部材４８によ
って支持された薄いハウジング４６が設けられる。波形
は溶加材案内ノズルの軸線に平行に走るのが好ましい。
波形の山と谷はハウジング４６の内面に接触して、一列
の平行な溶接ガス流チャンネルを構成するのが好まし
い。薄いハウジング４６は、上述の実施態様と同様に、
多孔質部分４６ａおよび非多孔質部分４６ｂを有する。
ハウジング４６の先端部は溶加材案内ノズルの軸線に対
して斜め又は直角になるように形成することができ、ま
た開放しても閉止してもよい。

【００３４】図１１に示す他の変形例では、溶加材案内
ノズル・アセンブリ１２Ｊが、溶加材案内ノズル１６の
直径方向に対向する両側に接合されて延在する２列の平
行なガス分配管７４を有する。各々のガス分配管７４は
その端に取り付けられたコイルばね７６を有する。各々
のコイルばね７６は栓７８によって閉止されており、栓
７８は多孔質であってよい。栓７８の気孔率およびコイ
ルばね７６のばね定数は、配管３０およびガス・ヘッダ
３２を介して供給される加圧溶接ガスがコイルばねの巻
回部を通って拡散するように選ばれる。これにより、開
先内にガスの層流が生じる。コイルばね７６の先端部は
（図１１に示されるように）斜めになるように配列する
のが好ましい。この例の改善のため、コイルばね部分を
粗いコイルばねと細密なコイルばねとを同心に配置した
もので構成することができる。

【００３５】本発明の広義の概念によれば、トーチの進
行方向に関して電極の前側および後側に二重ランス・ア
センブリを配置することができる。これらのアセンブリ
は、必要になときに、進行方向に応じて交互に使用する
か、或いは進行方向に関係なく同時に使用して、安定な
アーク電圧および高純度溶着部不活性ガス包囲を達成す
るのに充分な流れが得られるようにすることができる。

【００３６】図１２を参照すると、溶融池付近に不活性
ガスの一部分を局限するために、ガス局限または封止ダ
ム９２をトーチの前側または前側と後側の両方に効果的
に使用することができる。これらのダムは可動であっ
て、溶加材案内ノズル・アセンブリの一体の部品であっ
てもよく、または溶加材案内ノズル・アセンブリに機械
的に固着してもよく、或いはランス型ノズルの前および
／または後に別個に取り付けてもよい。ダムは継手の中
にかなりの距離伸び、また継手の幅のかなりの範囲にわ
たって伸びて、開先内の周囲の雰囲気による不活性ガス
の汚染を効果的に最小にするようにする。

【００３７】ダムは好ましくは（非進展性支持構造と共
に）進展性材料で作って、継手の内面に対して一層効果
的な封止が達成できるようにする。この種の封止の例
は、傾斜コイルばねに織り金属メッシュ（またはシリコ
ン・ゴム管やスポンジ）を詰めたものであり、中実な棒
がメッシュを通り抜け且つばねの長さの一部分にわたっ
て延在する。棒は、例えば該棒を撓ませることができる
ように充分に小さいゲージを持つばね鋼で作られる。封
止効果を高めるために、ガス封止ダム９２の取付けは、
該ダムが継手の壁および根元部分に実質的に連続して接
触するように該ダムにばね荷重が加わるように取り付け
される。

【００３８】図２に戻って説明すると、溶加材案内ノズ
ル・アセンブリ１２Ｂはまた、溶融池に固体添加剤を送
給するために使用することができる。固体添加剤は、例
えば、貴金属触媒元素（例えば、パラジウム）とのその
場での合金化、応力腐食割れ抵抗性の元素（例えば、ク
ロム）による富化を含めて、合金化作用のための粉末、
或いは溶込みおよび／または濡れを改善するためのフラ
ックスおよび表面活性剤である。また、溶接材料と合金
化しないが、複合構造を形成する添加剤も導入すること
ができる。

【００３９】更に溶加材案内ノズル・アセンブリ１２Ｃ
は、ノズル内の光ファイバを通るレーザ光のような、接
合プロセスのための主または補助融解熱源を送給するた
めに使用することができる。この変形例は、ビーム品質
の一層高いレーザ・システムによって非常に幅の狭い継
手を加工するのに特に有用であり、光ファイバの端部に
場所をとる対物レンズを必要とせずに充分に集中した熱
を溶融池へ光学的に送給することができる。

【００４０】図１３および図１４に示すように、タング
ステンまたは他の適当な耐熱合金で製作され、非消耗性
溶接電極およびノズル補剛部材として機能する三角形
（または棒状）電極兼補剛部材５６を用いて、非円形断
面の溶加材案内ノズル・アセンブリを作ることができ
る。タングステン合金シート材から作られる三角形電極
兼補剛部材５６はその底辺の（広い）端部で充分な断面
積を有しているので、許容できない曲げに首尾良く抵抗
すると共に、その最小の厚さにも拘わらず非常に大きい
アーク電流を通すことができる。三角形電極兼補剛部材
５６の底辺端部は電極保持器５８によってクランプまた
は保持される。電極保持器５８は好ましくは銅合金（例
えば、ベリリウム銅合金）のような導電性の耐酸化性材
料から作られ、オプションにより銀またはニッケルで電
気メッキされる。電極保持器５８は好ましくはＴ字形金
属体の形を取り、シャンク５８ａおよびクロスピース５
８ｂを有する。シャンク５８ａは通常の溶接トーチ（図
示していない）に接続される。クロスピース５８ｂは、
容易に挿入および取外しが出来るように充分な遊びをも
って、三角形電極兼補剛部材５６の底辺端部を受け入れ
るように形成された長手方向のスロットを有する。三角
形電極兼補剛部材５６の底辺端部は、一対の止めねじ６
０をクロスピースに形成された対応するねじ穴に締め付
けることによってクロスピースのスロット内に固定保持
される。三角形電極兼補剛部材５６は、ねじを緩めるこ
とにより保持器から容易に外すことができる。これによ
り破損した三角形電極兼補剛部材５６を容易に交換でき
る。上記のねじを使用する代わりに、ろう付けによって
保持器に固定し、もってモノリシック型の、すなわち容
易に交換できない三角形電極兼補剛部材を構成してもよ
い。三角形電極兼補剛部材５６は好ましくは、開先の側
壁に対するアークの発生を防止するために、例えばＡｌ
₂Ｏ₃またはＹ₂Ｏ₃のような絶縁被膜で被覆する。ま
た打ち抜きまたは切断により形成されたままの三角形電
極兼補剛部材の全ての縁を、アーク発生防止のためにば
り取りする。本発明の好ましい実施態様によれば、平ら
な三角形電極兼補剛部材に１つ以上の絶縁性の隔離体６
２が設けられる。各々の隔離体６２はＡｌ₂Ｏ₃または
Ｙ₂Ｏ₃のような絶縁材のスラグから構成され、円筒形
の周壁を有すると共に、両端に一対の対向する僅かな凸
面または丸みを付けた縁を有する。図１４から最も良く
分かるように、各々の絶縁性隔離体６２は平らな三角形
電極兼補剛部材の両面から突き出ている。これらの隔離
体６２は開先の側壁と三角形電極兼補剛部材の平らな両
面との間に最小の隙間を保つように作用して、三角形電
極兼補剛部材が開先内を進行しているときのセラミック
被膜の引っかきや過剰な磨耗を防止する。電極兼補剛部
材の被覆された面に対する引っかきが深いと、セラミッ
ク被膜が剥がれて、その剥がれた部分に沿ってアークが
生じやすくなる。

【００４１】溶加材案内ノズル１６が三角形電極兼補剛
部材５６と電気的に共通である場合、溶加材ワイヤ１０
が金属不活性ガス（ＭＩＧ）溶接におけるような消耗性
電極となる。この場合、交換可能な先端部またはチップ
５５（図１３参照）は除去することができる。この代わ
りに、溶加材案内ノズル１６が三角形電極兼補剛部材５
６から電気的に絶縁されている場合、三角形電極兼補剛
部材５６がタングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接にお
けるような非消耗性電極になる。オプションとして、例
えば不活性遮蔽ガスを運ぶために補助ノズル６４が破線
で示されているように設けられる。

【００４２】図１５に示す別の変形によれば、溶加材案
内ノズル１６が三角形電極兼補剛部材５６に溶接され、
温度検知手段（図示していない）用のノズル６６が溶加
材案内ノズル１６の反対側に接合される。溶加材ワイヤ
１０が、ＭＩＧ溶接および有芯アーク溶接におけるよう
に消耗性電極でもある場合、溶加材案内ノズルは、溶加
材ワイヤの融解端から加工物へアークを設定して維持す
るために、溶加材ワイヤに電気を伝導するように設計さ
れる。この変形例では、溶加材案内ノズルは溶接トーチ
の他の部品から電気絶縁される。この場合の溶加材案内
ノズル１６は電気絶縁体７０によって囲まれた電気導体
６８を有し、電気絶縁体７０は構造用管７２によって囲
まれている。

【００４３】補剛部材は溶加材案内ノズル装置と電気的
に共通に作って、高温ろう付け、精密溶接（例えば、レ
ーザ、電子ビーム、抵抗加熱）または他の手段によっ
て、使用中にアセンブリの接合部の過熱や融解の危険も
なく、溶加材案内ノズル装置に接合することができる。
前に述べた溶接プロセスの検知および制御装置に関し
て、局部的な溶接領域へ可視光を送って、目視検査また
は機械的検査の目的で溶接領域を照明するためにオプシ
ョンのノズルを使用することができる。この目的のため
の光源は１つ以上のノズルを通り抜ける光ファイバまた
は光ファイバ束によって効果的に送ることができる。溶
接の幾何学的形状を監視し又は制御するために「組織化
した光」を使用することができる。

【００４４】また、オプションのノズルを使用すること
により、局部的な溶接領域へ非可視光（例えば、赤外
光）を送って、各々の接合パスの前、その最中またはそ
の後のいずれかに、機械制御、目視検査または他の検査
の目的で溶接領域を照明することができる。この目的の
ための光源は１つ以上のノズルを通り抜ける光ファイバ
または光ファイバ束によって効果的に送ることができ
る。

【００４５】付加的なノズルを小形のボアスコープに使
用することにより、溶接ボードおよび基体の局部的な幾
何学的形状を監視しながら、溶接継手内を見ることがで
きる。この構成は、継手内の溶融池および隣接の領域を
充分広い角度で又は一層高い倍率で見る又は視覚するた
めに使用することができる。非常に幅の狭い継手の場
合、この視覚方法は、継手の外側にカメラの対物レンズ
をおいた構成による外部からの視覚方法より好ましい。
というのは、この外部からの視覚方法では、幅の狭い継
手の側壁の遮蔽効果により視界が制限されるからであ
る。

【００４６】他のノズルにより溶接プロセス位置検知ま
たはトーチ運動の制御、例えば継手内でのトーチについ
ての横方向位置または溶接ビードの上方の高さ位置の検
知または制御を行い、或いは自動電圧制御（ＡＶＣ）シ
ステムにおいて選ばれたアーク長さ／電圧を与えるため
に高さ検知を行うことができる。これらの場合、検知は
アーク電圧の値に基づいてなされず、むしろ接触伝導セ
ンサまたは非接触接近センサのような独立の手段に基づ
いてなされる。

【００４７】光ファイバを挿入したオプションのノズル
の場合、レーザの熱を金属の融解以外の目的に使用する
ことができる。この様な非融解熱源の例は、予洗浄、予
加熱、パス間の洗浄、溶接領域の溶接後熱処理（ＰＷＨ
Ｔ）であり、これにより継手の微細組織または残留応力
状態の改善を行い、或いは熱間割れまたは種々の形態の
後発割れの危険を低減する。

【００４８】本発明の別の面によれば、非円形断面形状
の溶加材ワイヤを使用して、ワイヤが熱源に供給される
前の溶加材の表面積を増大し、もって溶加材への対流熱
伝達を改善することができる。所定の断面積を持つ溶加
材の場合、非円形断面のものは同じ断面積の円形のもの
の直径よりも小さい厚さ寸法を有し、従ってこの小さい
厚さを横切る伝導による熱伝達の時定数は一層小さくな
る。非円形断面の溶加材の好ましい配向は、幅寸法が熱
源に面するように定められる。

【００４９】極端に薄い継手の場合、非円形断面の溶加
材ワイヤはその断面の主要寸法が継手の深さに平行にな
るような向きに配置される。この配向により、溶加材の
表面積が最大になり、継手の幅が最小になり、（縁に衝
突した後に）その広い方の面を横切るアークの長さが増
大するという利点が得られる。これにより、溶加材の加
熱融解期間がこの配向において有利に効率よく利用され
うる。溶加材ワイヤの有効厚さの低減および／または表
面積（および対応するその中心までの熱伝導距離）の増
大の別の利点は、融解熱効率を改善し、また溶接部の全
熱入力の所望の低減および／または所定の熱入力のとき
の溶加材堆積速度の所望の増大をもたらすことができ
る。同じ原理により、任意の全熱入力において、溶加材
を融解するために用いられる熱の割合を増大し、且つ母
材の過剰な融解をもたらすような熱の対応する割合を低
減することにより、接合の生産性を増大することができ
る。

【００５０】代替例として、溶加材案内ノズルの孔を非
円形にして、連続的な形の非円形断面の溶加材を受け入
れて配向を維持する（希望する場合）ようにしてもよ
い。この様な形状の例は、平らなワイヤ、リボン、また
はテクスチャード表面ワイヤである。特定の設計の非円
形断面のノズルは、溶加材ワイヤの表面積と容積との比
を最大にし且つその実効熱的厚さを最小にするために、
特定の非円形断面の溶加材ワイヤを継手に供給できるよ
うにする。これらの特徴は、全体の溶加材哀惜速度を増
大するという要求に関して、ワイヤの溶融速度が典型的
には時間制限ステップであるという問題を解決する。

【００５１】溶加材の非円形断面形状またはテクスチャ
ード表面は、接合用途のために前に形成された既存の状
態であるか、または溶加材案内ノズルに供給する直前に
（表面ローレット切りや形ローリング等により）直接形
成し得る。円形または非円形断面のワイヤに適用しうる
溶加材ワイヤ形状の変形例は、折り曲げた又はねじ曲げ
たワイヤ（例えば、蛇行した形状やらせん形状）であ
り、これらは加熱時間および融解効率を増大する。溶加
材の所定の体積供給速度の場合、折り曲げたワイヤの長
さは真っ直ぐなワイヤに比べて実効的に短くなる。従っ
て、熱源への実効線供給速度は折り曲げない場合よりも
低くなる（従って、その融解温度に加熱される時間が長
くなる）。

【００５２】以下の（１）−（１０）に、本発明の好ま
しい実施態様の図面を参照しない変形例を示す。（１）溶加材案内ノズル・アセンブリの非円形断面形状
は、種々の平たい形のもの、例えば楕円形、レンズ形、
卵形、長方形等であってよい。ワイヤの通路（例えば、
孔）は中心に位置していてもよいし、他の装置の取り付
けおよび／または他の機能用の孔をノズルの拡大した縁
部に設けることが出来るようにずらして配置してもよ
い。

【００５３】（２）ノズルは、溶融池に対する好ましい
ワイヤ挿入角を維持しながら最適な視界が得られるよう
に、必要に応じてその軸線に沿って線形であっても非線
形であってもよい。非常に深い継手で、溶加材ワイヤの
挿入角が低い場合、溶加材案内ノズル・アセンブリをそ
の入口端部で上向きに（継手の開口へ向かって）湾曲さ
せて、その長さをより短く保ち、その対応する剛性をよ
り高く保つ用にするのが好ましい。

【００５４】（３）ノズルは種々のより簡単な部品形状
の複合体として製作して、所望の全体の平形（非円形）
形状、ノズル孔位置、並びにアセンブリの特定の領域の
導電性または電気絶縁性および他の特性を達成すること
ができる。（４）ノズルは、特にその厚さに対して直角な方向で、
最高の降伏強度並びに弾性率および剛性を保つために、
種々の材料（例えば、ピアノ線、工具鋼など）で作りま
たは補強することができる。また複合構成を使用して、
適切な耐熱的損傷性および耐機械的磨耗性を与えること
ができる。

【００５５】（５）ノズルは機械的または他の手段によ
って案内して、継手内の好ましい位置に（例えば中心位
置に）ノズルを保つことができる。案内手段は、溶接継
手の側壁に接触する機械的従動子のような受動的手段、
或いは検知及び制御システムのような能動的手段であっ
てよい。（６）ノズルは、非消耗性電極の縁部に機械的に（電気
的にではない）接合して、薄いアセンブリの剛性を改善
すると共に、両者間の必要な整合関係を容易に維持する
ことができる。電極の熱はまた、溶加材を予熱して融解
熱効率を改善する助けとなる。

【００５６】（７）溶加材ワイヤがガス・タングステン
・アーク溶接（またはタングステン不活性ガス（ＴＩ
Ｇ）溶接として知られている）におけるように溶加材だ
けである（消耗性電極でもない）場合、ノズルはワイヤ
をアーク内で融解する前に予熱するためにワイヤに電気
を伝導するように設計できる。この方法は工業において
「ホット・ワイヤＴＩＧ溶接法」として知られている。
ワイヤを電気的に予熱する場合、溶加材案内ノズル・ア
センブリには電気絶縁性で耐熱性の外面被膜または構造
層を設けて、加工物への接地の可能性を防止することが
好ましい。この絶縁被膜は、高い耐機械的衝撃性および
耐熱衝撃性を有していなければならず、そのために、ア
ルミナ、ジルコニア、イットリア、またはこれらの混合
物のような強い耐熱セラミックを溶射することによって
ノズル部品上に形成することができる。

【００５７】（８）オプションのノズルは、溶加材が溶
融池に入る前に、レーザ・ホット・ワイヤＴＩＧ構成の
光ファイバ送給レーザ・ビームによって溶加材を予熱す
るために使用することができる。この構成は、継手の幅
全体および側壁を加熱するのに必要な電気アークのアー
ク拡散特性および潜在的に可変のビード表面形状を、光
ファイバ送給レーザ源の一層集束した一層高いエネルギ
密度の加熱特性と組み合わせる。レーザ・ホット・ワイ
ヤ予熱法は、継手および電気アークの幅よりもかなり薄
い一様な幾何学的形状の（真っ直ぐな又はほんの緩やか
に湾曲した）ワイヤを加熱するのに一層効率がよい。

【００５８】（９）溶加材案内ノズル・アセンブリ内の
他の長手方法の孔は、必要に応じて予熱温度および／ま
たはパス間温度を測定することができる細い温度センサ
（例えば、熱電対または抵抗温度装置）挿入することに
よって、温度検知または制御のために使用することがで
きる。この構成は、溶接ビードから離れて継手の外で測
定した平均温度と異なり、継手内の溶接ビードの最高温
度部分の局部的な温度をより一層正確に測定することが
できる。多数（複数の）センサを使用したとき、継手に
沿った又は継手を横切って温度分布を得ることができ
る。

【００５９】（１０）オプションのノズルはまた、標準
の組成の合金の性能を高めるために溶接部フラクシング
表面活性剤および／または溶接部溶込み剤の局部的送給
のために使用することができる。これらの薬剤はまた、
濡れおよび溶込みを制御するのが困難な「高純度の」合
金の溶接性を許容可能なものにするために使用すること
ができる。

【００６０】本発明の溶加材案内ノズルは、継手内の溶
加材を熱源の好ましい位置内により一層正確に位置決め
し、継手内部の視界を妨害するのを低減し、継手の幅を
更に低減可能にすることによって継手の体積効率および
熱効率を改善する能力を有する。これたの改善により、
溶着部内の欠陥が少なくなり、残留応力が低くなり、熱
影響部の熱的損傷が低減し、接合の生産性がより高くな
り、溶接トーチのハードウエアの長寿命が増大する。

【００６１】その上、ガス分配ランスを組み込んだ溶加
材案内ノズル・アセンブリは、継手内の溶接ビードおよ
び電極先端部の近くに必要な溶接ガスを局部的に効率よ
く供給する。これは、継手の外側にガス分配カップを配
置するか又は継手内の電極の周りにガス・カップを設け
る効率の悪い従来の方法に対する改良である。従来の方
法では、本発明のノズルを用いる場合に比べて継手の幅
をかなり広くしなければならない。

【００６２】本発明の溶加材案内ノズルは、他の接合関
連のプロセスを行うために使用可能であること、例え
ば、局部的な合金化の付加およびドーピング、補助照
明、機械的または視覚的な検査またはイメージング、溶
接ビードおよび継手寸法の測定、並びにトーチまたは溶
加材の位置制御を行うために使用可能であるという利点
を有する。更に他の利点は、予熱およびパス間温度測
定、継手の予加熱／後加熱、溶加材の予加熱、継手内で
アークの近くに雰囲気を局限するために溶接ガスダムな
どを含む。

【００６３】本明細書に述べた溶加材案内ノズルの利益
は、電気アークや光ファイバ送給レーザのような継手内
に局部的熱源を持つ機械化された装置またはレンズ光学
系送給レーザ・ビームや電子ビームのような遠隔熱源を
持つ機械化された装置を利用する殆どの溶接用途や幾分
かのろう付け用途で実現することができる。本発明の溶
加材案内ノズルは、継手設計が体積の小さい効率のよい
（所与の深さに対して幅の狭い）設計であって、このた
め従来の形式のノズルでは横方向の調節および前進移動
のための充分な隙間をもって挿入することが出来ない場
合、或いは従来の形式のノズルが正確な溶加材位置制御
を適切に行うには柔軟すぎる場合に、最大の利益が達成
できる。

【００６４】溶接ガス分配ランスと構造的に一体である
溶加材案内ノズルの変形例は、継手内に平形のトーチを
利用するか又は継手内に伸びる電極の部分の周りに平形
のガス・カップを利用する従来の方法の実用的限界を越
えて継手の深さを大きくすることができる。この利益
は、継手の幅および体積を増大する望ましくない方法に
依存することなく達成することができる。ガス・ランス
にはまた、柔軟なまたは進展性の溶接／カバーガス用の
ダムを一体に設けることにより、非常に薄い高アスペク
ト比の設計の継手において安定な溶接を行うことができ
る。

【００６５】溶加材案内ノズル・アセンブリの種々の設
計は、従来の形態の丸いワイヤの溶加材と共に、平たい
ワイヤ、テクスチャード・ワイヤ、折り曲げた又はねじ
曲げたワイヤ、および粉末または粉末ブレンドのような
他の高融解効率の形態の溶加材を供給するために使用す
ることができる。開示した装置および方法は、消耗性お
よび非消耗性電極を用いる溶接プロセスに有効に使用す
ることができる。非消耗性のプロセスの場合、溶加材案
内ノズルは電極と構造的に一体に構成することにより、
整合性、安定性予熱および生産性の利益を得ることが
できる。

【００６６】本発明の以上の好ましい実施態様は例示の
ために開示したものである。開示した方法の変形および
変更は溶接の分野の当業者には明らかであろう。本発明
の概念から逸脱しないこの様な全ての変形および変更は
特許請求の範囲によって包含される。

【図面の簡単な説明】

【図１】幅の狭い開先に用いるための、本発明の第１の
実施態様による円筒形補剛部材を設けた溶加材案内ノズ
ル・アセンブリを示す斜視図である。

【図２】本発明の第２の実施態様による平形補剛部材を
設けた分割型設計の溶加材案内ノズル・アセンブリを示
す斜視図である。

【図３】本発明の第３の実施態様による検知手段または
制御手段をオプションとして設けたモノリシック型設計
の溶加材案内ノズル・アセンブリを示す斜視図である。

【図４】図３と同様であるが、検知手段または制御手段
を設けていないモノリシック型設計の溶加材案内ノズル
・アセンブリを示す斜視図である。

【図５】本発明の第４の実施態様による多孔質の管を持
つ一体のガス・ランスを設けた溶加材案内ノズル・アセ
ンブリを、溶接継手内に配置した状態で示す断面図であ
る。

【図６】本発明の第４の実施態様の変形例による多孔質
のチャネルを持つ一体のガス・ランスを設けた溶加材案
内ノズル・アセンブリの出口端を示す斜視図である。

【図７】本発明の第４の実施態様の変形例による三重壁
の多孔質のチャネルを持つ一体のガス・ランスを設けた
溶加材案内ノズル・アセンブリの出口端を示す斜視図で
ある。

【図８】本発明の第４の実施態様の変形例による多数の
管を持つ一体のガス・ランスを設けた溶加材案内ノズル
・アセンブリの出口端を示す斜視図である。

【図９】本発明の第４の実施態様の変形例による多孔質
の表皮構造を持つ一体のガス・ランスを設けた溶加材案
内ノズル・アセンブリの出口端を示す斜視図である。

【図１０】本発明の第４の実施態様の変形例による波形
のチャンネルを持つ一体のガス・ランスを設けた溶加材
案内ノズル・アセンブリの出口端を示す斜視図である。

【図１１】本発明の第４の実施態様の変形例によるコイ
ルばね形ガス分配構造を持つ一体のガス・ランスを設け
た溶加材案内ノズル・アセンブリの出口端を示す斜視図
である。

【図１２】ガス・ダムを取り付けた本発明の第５の実施
態様による一体のガス・ランスを設けた溶加材案内ノズ
ル・アセンブリを示す斜視図である。

【図１３】本発明の第６の実施態様による複合溶加材ノ
ズル−非消耗性電極構造の正面図である。

【図１４】図１３の複合構造に組み込まれた非消耗性電
極の側面図である。

【図１５】図１３の実施態様の高温ワイヤの変形例を示
す断面図である。

【符号の説明】

２開先４溶接ビード６ａ、６ｂ部品８電極１０溶加材ワイヤ１２Ａ−Ｊ溶加材案内ノズル・アセンブリ１４遠隔観察カメラ１６溶加材案内ノズル１８、２２補剛部材２０導管２４取付けブラケット２６ａ−ｅ孔２８ガス分配管３６開放端型溶接ガス流チャンネル５０，５２，５４多孔質壁３８ガス分配管４０、４２支持フレーム４４多孔質表皮４６ハウジング４８波形支持部材７４ガス分配管７６コイルばね７８栓９２ガス封止ダム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭52−131950（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−199083（ＪＰ，Ａ) 特開平７−124746（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−1788（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−16575（ＪＰ，Ｕ) 実開昭56−160675（ＪＰ，Ｕ) 特公昭60−50544（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭63−16228（ＪＰ，Ｂ２) 実公昭60−31024（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/29 B23K 9/00 B23K 9/12 B23K 9/167

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非常に幅の狭い開先に挿入するのに適し
た非円形断面を持つ溶加材案内ノズル・アセンブリにお
いて、当該溶加材案内ノズル・アセンブリは、前記開先の外側の位置から前記開先の中の所望の位置ま
で溶加材を案内する管状ノズル（１６）であって、その
先端部に溶加材の円形出口を有するとともにその出口と
連通した円形断面のチャンネルを有するノズル、および
前記管状ノズルの所定の位置から前記先端部までの接合
部に沿って該管状ノズルに接合されている補剛部材であ
って、前記ノズルと共に大体一平面内に延在して、前記
ノズル単独の場合よりも一層剛性の構造を形成する補剛
部材（１８、２２、３６、３８、４０−４４、４６−４
８、５０−５４、５６、７６）を含み、前記チャンネルの円形断面が一定であり、前記補剛部材
が、ガス透過性材料で作られた先端部と該先端部に接続
したガス不透過性材料で作られた部分を有するガス分配
管を含む、溶加材案内ノズル・アセンブリ。
【請求項２】前記補剛部材は棒（１８）、縁部が前記
ノズルに接合されている一枚のシートまたは板（２２、
５６）、或は、導管（３６、３８、４０）を含む、請求
項１記載の溶加材案内ノズル・アセンブリ。
【請求項３】前記ノズルは電気導体（６８）と該電気
導体を前記補剛部材から絶縁する電気絶縁体を有してい
る、請求項２記載の溶加材案内ノズル・アセンブリ。
【請求項４】前記電気導体は、チャンネルを持つ管で
ある、請求項３記載の溶加材案内ノズル・アセンブリ。
【請求項５】前記補剛部材の一部が導管であって、該
導管の中に光ファイバが配置されている、請求項２記載
の溶加材案内ノズル・アセンブリ。
【請求項６】前記ガス分配管の前記先端部が閉止され
ている、請求項１記載の溶加材案内ノズル・アセンブ
リ。
【請求項７】前記ガス分配管は、比較的粗い品位の気
孔を持つ第１の多孔質壁（５０）および比較的細かい品
位の気孔を持つ第２の多孔質壁（５２）を有し、前記第
１の多孔質壁は前記第２の多孔質壁の中に配置されてい
る、請求項１記載の溶加材案内ノズル・アセンブリ。
【請求項８】前記ガス分配管の前記前側部分がコイル
ばね（７６）を有している、請求項１記載の溶加材案内
ノズル・アセンブリ。
【請求項９】更に、柔軟なガス・ダム（９２）を含ん
でいる、請求項１記載の溶加材案内ノズル・アセンブ
リ。