JPH09192840A - Torch nozzle for welding and cutting - Google Patents
Torch nozzle for welding and cuttingInfo
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- JPH09192840A JPH09192840A JP8003965A JP396596A JPH09192840A JP H09192840 A JPH09192840 A JP H09192840A JP 8003965 A JP8003965 A JP 8003965A JP 396596 A JP396596 A JP 396596A JP H09192840 A JPH09192840 A JP H09192840A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アーク溶接又はプ
ラズマ切断に用いるトーチノズルに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torch nozzle used for arc welding or plasma cutting.
【０００２】[0002]
【従来の技術】トーチノズルはアーク溶接機やプラズマ
切断機のトーチに取り付けられる円筒状のガス噴射ノズ
ルであり、アーク溶接用のトーチノズルを例にとれば、
ヘッドアダプタの先端に位置する溶接チップに溶接ワイ
ヤを保持し、この溶接チップの周囲を囲むように円筒状
のトーチノズルが取り付けてある。2. Description of the Related Art A torch nozzle is a cylindrical gas injection nozzle attached to the torch of an arc welding machine or a plasma cutting machine. Taking a torch nozzle for arc welding as an example,
A welding wire is held on a welding tip located at the tip of the head adapter, and a cylindrical torch nozzle is attached so as to surround the periphery of the welding tip.
【０００３】かかるトーチノズルの長期間の連続使用を
妨げる要因の１つに、溶融金属のスパッタ付着がある。
例えば溶接作業においては、高温に加熱された溶融金属
がスパッタ現象により周囲に飛び散り、トーチノズルの
先端部に付着することが避けられない。トーチノズルに
溶融金属がスパッタ付着すると、ガスの流れを乱して溶
融金属部分のシールド効果を弱め、溶接部の性状を悪化
させる等の不都合を招くこととなる。One of the factors that hinder the continuous use of such a torch nozzle for a long period of time is the spatter adhesion of molten metal.
For example, in welding work, it is inevitable that molten metal heated to a high temperature scatters around due to a spattering phenomenon and adheres to the tip of the torch nozzle. If molten metal adheres to the torch nozzle by spattering, the flow of gas is disturbed to weaken the shielding effect of the molten metal portion, resulting in inconvenience such as deterioration of the properties of the welded portion.
【０００４】そのため、溶融金属のスパッタ付着を防止
する手段として、実開昭５６−３４６７７号公報には熱
伝導度が１０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃（１１.６Ｗ／ｍ・Ｋ）
以下の耐熱性セラミックスで形成したトーチノズルが提
案されている。また、特公平３−６１５４６号公報に
は、熱伝導度が０.０３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃（１２.
５Ｗ／ｍ・Ｋ）以上で熱膨張係数が７.３×１０-6／℃未
満のＳｉ3Ｎ4等のセラミックスの内外周面に、チタン化
合物の被膜を形成したトーチノズルが記載されている。
更に、特公平３−２１８２３号公報には、表面粗さＲma
xが３μｍ以下のＳｉ3Ｎ4セラミックスからなるトーチ
ノズルが提案されている。Therefore, as a means for preventing the spatter adhesion of molten metal, Japanese Utility Model Laid-Open No. 56-34677 discloses a thermal conductivity of 10 kcal / m · h · ° C. (11.6 W / m · K).
Torch nozzles made of the following heat resistant ceramics have been proposed. Further, Japanese Patent Publication No. 3-61546 discloses a thermal conductivity of 0.03 cal / cm · sec · ° C (12.
A torch nozzle in which a titanium compound film is formed on the inner and outer peripheral surfaces of a ceramic such as Si 3 N 4 having a thermal expansion coefficient of 5 W / m · K) or more and a thermal expansion coefficient of less than 7.3 × 10 −6 / ° C. is described.
Further, Japanese Patent Publication No. 3-21823 discloses a surface roughness Rma.
A torch nozzle made of Si 3 N 4 ceramics in which x is 3 μm or less has been proposed.
【０００５】しかしながら、これら従来のセラミックス
からなるトーチノズルにおいても、溶融金属のスパッタ
付着量を著しく減少させることはできず、溶融金属の付
着に伴う急激な温度変化により微細な亀裂や肌荒れを起
こしやすく、長期間の連続使用に耐える耐久性能が十分
ではなかった。However, even in these torch nozzles made of conventional ceramics, it is not possible to remarkably reduce the amount of molten metal deposited by sputtering, and it is easy to cause fine cracks and rough skin due to a rapid temperature change accompanying the deposition of molten metal. The durability was not sufficient to withstand long-term continuous use.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
の事情に鑑み、溶融金属のスパッタ付着を著しく減少さ
せることができると共に、長期間の連続溶融や連続切断
を可能とする耐久性能に優れたトーチノズルを提供する
ことを目的とする。In view of such conventional circumstances, the present invention is capable of remarkably reducing spatter adhesion of molten metal and is excellent in durability performance capable of continuous melting and cutting for a long period of time. It is intended to provide a torch nozzle.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供するトーチノズルは、全体又は少なく
とも先端部を耐熱衝撃性△Ｔが７００℃以上の窒化ケイ
素系セラミックスで形成したことを特徴とするトーチノ
ズルである。To achieve the above object, the torch nozzle provided by the present invention is characterized in that the whole or at least the tip portion is formed of silicon nitride ceramics having a thermal shock resistance ΔT of 700 ° C. or more. And the torch nozzle.
【０００８】ここで耐熱衝撃性△Ｔとは、一定温度に加
熱したサンプルを室温まで急冷したとき、サンプルの強
度変化が起こらない温度差を言う。Here, the thermal shock resistance ΔT means a temperature difference in which the strength of the sample does not change when the sample heated to a constant temperature is rapidly cooled to room temperature.
【０００９】本発明のトーチノズルは、上記のごとく耐
熱衝撃性△Ｔが７００℃以上の窒化ケイ素系セラミック
スを用いることにより、従来の窒化ケイ素セラミックス
製のトーチノズルに比べて溶融金属のスパッタ付着が飛
躍的に減少する。この耐スパッタ付着性の飛躍的な向上
は、トーチノズルの高い耐熱衝撃性によりノズル表面で
の急激な温度変化に対する抵抗力が増したためと考えら
れる。As described above, the torch nozzle of the present invention uses the silicon nitride ceramics having the thermal shock resistance ΔT of 700 ° C. or more, so that the spatter adhesion of the molten metal is far greater than that of the conventional silicon nitride ceramic torch nozzle. Decrease to. This dramatic improvement in spatter adhesion resistance is considered to be due to the increased resistance to rapid temperature changes on the nozzle surface due to the high thermal shock resistance of the torch nozzle.
【００１０】つまり、耐熱衝撃性の低いノズル表面で
は、溶融金属のスパッタ付着に伴う急激な温度変化によ
り表面部に微細な亀裂や肌荒れが生じ、このため長期間
の使用による耐スパッタ性能の維持が困難であったと考
えられる。これに対して、本発明の耐熱衝撃性の高い窒
化ケイ素系セラミックスからなるトーチノズルでは、ノ
ズル表面での微細な亀裂や肌荒れが抑制され、この高い
耐スパッタ性能の向上により長期間の連続溶接や連続切
断が可能となったものと考えられる。That is, on the nozzle surface having low thermal shock resistance, a sharp temperature change accompanying spatter adhesion of molten metal causes fine cracks and rough skin on the surface portion, so that sputter resistance performance can be maintained by long-term use. Probably difficult. On the other hand, in the torch nozzle made of silicon nitride-based ceramics having high thermal shock resistance of the present invention, fine cracks and skin roughness on the nozzle surface are suppressed, and continuous welding or continuous welding for a long period of time is improved due to improvement of this high spatter resistance. It is thought that the cutting became possible.
【００１１】また、この高い耐熱衝撃性の効果は、特に
トーチノズルの加熱冷却の繰り返し使用に対しても有効
であり、加熱冷却を繰り返したノズル表面でも微細な亀
裂の発生及びその進展を抑制することができ、肌荒れも
抑えられる。このため、昇温と降温を繰り返す溶接や切
断での連続使用においても、溶融金属のスパッタ付着を
抑制でき、長期間の使用に対する耐久性は従来材のトー
チノズルに比べて一層優れている。This high thermal shock resistance effect is particularly effective for repeated use of heating and cooling of the torch nozzle, and suppresses the generation and development of fine cracks on the nozzle surface after repeated heating and cooling. It also helps to prevent rough skin. For this reason, spatter adhesion of molten metal can be suppressed even in continuous use in welding or cutting in which the temperature is raised and lowered repeatedly, and the durability against long-term use is further superior to that of the conventional torch nozzle.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明のトーチノズルの構造は基
本的に従来と同様であり、例えば図１に示すアーク溶接
用のトーチノズル１は、ヘッドアダプタ２に取り付けら
れる円筒状のノズルであって、ヘッドアダプタ２の先端
に位置して溶接ワイヤ３を保持する溶接チップ４の周囲
を囲むように取り付けられる。特に好ましい形態として
は、トーチノズル１の先端部１ａの肉厚を基部１ｂより
も薄く形成する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The structure of the torch nozzle of the present invention is basically the same as the conventional one. For example, the torch nozzle 1 for arc welding shown in FIG. 1 is a cylindrical nozzle attached to a head adapter 2. It is attached so as to surround the periphery of the welding tip 4 which is located at the tip of the head adapter 2 and holds the welding wire 3. As a particularly preferable form, the wall thickness of the tip portion 1a of the torch nozzle 1 is made thinner than that of the base portion 1b.
【００１３】かかるトーチノズル１を構成する窒化ケイ
素系セラミックスとして、本発明においては耐熱衝撃性
△Ｔが７００℃以上のものを用いる。また、本発明のト
ーチノズル１は、かかる窒化ケイ素系セラミックスによ
ってトーチノズル１の全体を形成してもよいし、溶融金
属のスパッタ付着が起こる先端部１ａのみを構成するこ
ともできる。As the silicon nitride ceramics constituting the torch nozzle 1, one having a thermal shock resistance ΔT of 700 ° C. or more is used in the present invention. Further, the torch nozzle 1 of the present invention may form the whole of the torch nozzle 1 with such silicon nitride ceramics, or may be configured only with the tip 1a where spatter adhesion of molten metal occurs.
【００１４】また、トーチノズル１のうちスパッタ付着
が起こる部分、即ち先端部１ａの内周面、端面及び外周
面の表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠する１０点
平均最大高さ粗さＲZで１μｍ以下とすることが好まし
い。先端部１ａの表面をこのように平滑にすることによ
って、スパッタにより飛散してくる溶融金属が表面に付
着しにくく且つ自重により表面から脱落しやすくなると
共に、溶融金属が表面に付着して固化したとしても、そ
の除去作業が容易であり短時間ですますことができる。The surface roughness of the inner peripheral surface, the end surface and the outer peripheral surface of the tip portion 1a of the torch nozzle 1 at which spatter adhesion occurs is a 10-point average maximum height roughness R Z according to JIS B0601. It is preferably 1 μm or less. By making the surface of the tip portion 1a smooth in this way, the molten metal scattered by the spatter hardly adheres to the surface and easily falls off from the surface due to its own weight, and the molten metal adheres to the surface and solidifies. However, the removal work is easy and can be done in a short time.
【００１５】トーチノズルの耐スパッタ付着性を更に向
上させるためには、上記窒化ケイ素系セラミックスの比
熱が６５０Ｊ／ｋｇ・Ｋ以下であり、且つ熱伝導率が１
５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。比熱が６５０
Ｊ／ｋｇ・Ｋを越え且つ熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ未満の
場合には、スパッタにより飛散した溶融金属がノズル表
面で急激に冷却されるため付着して固化しやすくなると
同時に、熱衝撃による微細な亀裂や肌荒れが発生しやす
くなるからである。また、比熱と熱伝導率が上記範囲に
ないと、作業初期のノズルの温度上昇が遅くなり、作業
開始までに要する時間が長くなる。In order to further improve the spatter adhesion resistance of the torch nozzle, the specific heat of the silicon nitride ceramics is 650 J / kg · K or less and the thermal conductivity is 1 or less.
It is preferably 5 W / m · K or more. Specific heat is 650
If it exceeds J / kg · K and the thermal conductivity is less than 15 W / m · K, the molten metal scattered by the spatter is rapidly cooled on the nozzle surface and easily adheres and solidifies. This is because fine cracks and rough skin are likely to occur. If the specific heat and the thermal conductivity are not within the above ranges, the temperature rise of the nozzle at the beginning of the work will be delayed, and the time required to start the work will be long.
【００１６】更に、図１に示すように、トーチノズル１
の先端部１ａの肉厚を基部１ｂよりも薄く形成すること
によって、耐スパッタ付着性をより一層向上させること
ができる。これは、溶接や切断作業の初期においてもノ
ズルの先端部１ａが加熱されやすくなり、ノズルの先端
部１ａに飛散してくる溶融金属とその先端部１ａの温度
差が常に小さくなるため、溶融金属のスパッタ付着が抑
制され、表面の肌荒れや熱衝撃による亀裂の発生が抑制
されるためと考えられる。特に、トーチノズル１の先端
部１ａの肉厚を３ｍｍ以下とすることが有効である。Further, as shown in FIG. 1, the torch nozzle 1
By forming the thickness of the tip end portion 1a of the above to be smaller than that of the base portion 1b, it is possible to further improve the spatter adhesion resistance. This is because the tip 1a of the nozzle is easily heated even in the initial stage of welding or cutting work, and the temperature difference between the molten metal scattered at the tip 1a of the nozzle and the temperature of the tip 1a is always small. It is considered that the adhesion of spatters is suppressed, and the generation of cracks due to surface roughening and thermal shock is suppressed. Particularly, it is effective to set the thickness of the tip portion 1a of the torch nozzle 1 to 3 mm or less.
【００１７】好ましくは、上記窒化ケイ素系セラミック
スとして、室温から１０００℃までの抗折強度がＪＩＳ
Ｒ１６０１に準拠する３点曲げ強度で１００ｋｇ／ｍ
ｍ2以上のものを用いることで、トーチノズルの耐久性
が一層向上する。高温強度が高くなることにより、高温
時におけるノズル表面での表面粗さの低下や、表面での
欠陥発生が少なくなり、高温使用環境下から室温まで冷
却されても使用前と同等のノズル表面状態が保持され、
繰り返し使用時に溶融金属が一層付着しにくくなるた
め、長期間の連続溶接や連続切断により一層有効であ
る。[0017] Preferably, the silicon nitride ceramics has JIS JIS flexural strength from room temperature to 1000 ° C.
100kg / m with 3-point bending strength according to R1601
The durability of the torch nozzle is further improved by using one having a diameter of m 2 or more. High-temperature strength reduces the surface roughness of the nozzle surface at high temperatures and reduces the occurrence of defects on the surface.Even after cooling from a high-temperature operating environment to room temperature, the nozzle surface remains as it was before use. Is held,
It is more effective for long-term continuous welding and continuous cutting because the molten metal is less likely to adhere to it after repeated use.
【００１８】また、上記の高強度の窒化ケイ素系セラミ
ックスを用いることでトーチノズルの強度が高まり、付
着物を除去する際においてもノズルの欠損が起こりにく
くなり、また作業時におけるノズルへの不意な衝撃に対
しても有効である。更には、高強度の窒化ケイ素系セラ
ミックスを用いることで、図１に示すような先端部１ａ
の肉厚が薄いトーチノズル１の作製も容易となる。Further, by using the above-mentioned high-strength silicon nitride ceramics, the strength of the torch nozzle is increased, the nozzle is less likely to be damaged even when deposits are removed, and the nozzle is unexpectedly impacted during operation. Is also effective against. Furthermore, by using high-strength silicon nitride ceramics, the tip 1a as shown in FIG.
The torch nozzle 1 having a small wall thickness can be easily manufactured.
【００１９】尚、トーチノズルを構成する窒化ケイ素系
セラミックスは、シャルピー衝撃値が０.１ｋｇ・ｍ／ｃ
ｍ2以上であること、気孔率が３％以下及び最大気孔径
が２０μｍ以下であることが好ましい。シャルピー衝撃
値が０.１ｋｇ・ｍ／ｃｍ2以上であることで、切断や溶
接の作業中における不意の衝撃に耐え、破損や欠損、チ
ッピング等を防ぐために有効である。また、気孔率が３
％を越え又は最大気孔径が２０μｍを越えると、強度の
低下を招くと共に、この気孔が飛散してくる溶融金属を
トラップし、これを起点として更に溶融金属の付着が進
行するからである。The silicon nitride ceramics forming the torch nozzle has a Charpy impact value of 0.1 kg · m / c.
It is preferable that it is m 2 or more, the porosity is 3% or less, and the maximum pore diameter is 20 μm or less. When the Charpy impact value is 0.1 kg · m / cm 2 or more, it is effective for withstanding an unexpected impact during cutting or welding work and preventing damage, breakage, chipping and the like. In addition, the porosity is 3
%, Or if the maximum pore diameter exceeds 20 μm, the strength is lowered, and the molten metal that scatters from these pores is trapped, and the adhesion of the molten metal further proceeds from this point.
【００２０】これらの特性を有する窒化ケイ素系セラミ
ックスとしては、窒化ケイ素及び／又はサイアロンを含
有するものが好ましく、特に８８〜９８重量％の窒化ケ
イ素及び／又はサイアロンを含むものが好ましい。窒化
ケイ素又はサイアロンが８８重量％未満では耐熱衝撃性
が低下し、９８重量％を越えると強度特性が劣化するた
め好ましくない。As the silicon nitride ceramics having these characteristics, those containing silicon nitride and / or sialon are preferable, and those containing 88 to 98% by weight of silicon nitride and / or sialon are particularly preferable. If the content of silicon nitride or sialon is less than 88% by weight, the thermal shock resistance decreases, and if it exceeds 98% by weight, the strength characteristics deteriorate, which is not preferable.
【００２１】また、窒化ケイ素及び／又はサイアロンの
長軸方向の平均結晶粒径を５μｍ以下、好ましくは２.
５μｍ以下とすることにより、強度特性が一層向上する
と共に、優れた耐摩耗性が得られる。加えて、これら窒
化ケイ素及び／又はサイアロンの結晶をα型とβ型の混
合結晶相とすること、更には混合結晶相のα型とβ型の
比率をα＜３０％とすることが特性上好ましい。The average grain size of silicon nitride and / or sialon in the major axis direction is 5 μm or less, preferably 2.
When the thickness is 5 μm or less, the strength characteristics are further improved and excellent wear resistance is obtained. In addition, it is characteristic that these silicon nitride and / or sialon crystals are mixed crystal phases of α-type and β-type, and the ratio of α-type and β-type of the mixed crystal phase is α <30%. preferable.
【００２２】[0022]
【実施例】実施例１ 下記表１に示す素材を用いてアーク溶接用のトーチノズ
ルを作製した。尚、いずれのトーチノズルも、全体を
５.５ｍｍの均一な肉厚とした。 Example 1 A torch nozzle for arc welding was produced using the materials shown in Table 1 below. All torch nozzles had a uniform thickness of 5.5 mm as a whole.
【００２３】各トーチノズルを用いて、下向きの炭酸ガ
スアーク溶接法により５分間の連続溶接を行い、使用後
における溶融金属のスパッタ付着量を求めると共に、付
着した金属を除去した後のトーチノズルの表面状態を観
察し、その結果を表１に併せて示した。尚、スパッタ付
着量は、銅製のトーチノズルの場合を１とした相対比較
により示した。Using each of the torch nozzles, continuous downward welding was carried out for 5 minutes by the carbon dioxide gas arc welding method to determine the spatter adhesion amount of the molten metal after use, and to determine the surface condition of the torch nozzle after removing the adhered metal. It was observed, and the results are also shown in Table 1. The amount of spatter adhered is shown by relative comparison with 1 for the case of a copper torch nozzle.
【００２４】[0024]
【表１】 耐熱衝撃性 曲 げ 強 度 スハ゜ッタ付着量 付着金属除去及び試料 素 材 △Ｔ／℃ σ3b(kg／mm2) (相対比較) その後の表面状態 1＊ 銅 − − １ 付着金属の除去困難 2＊ Si3N4 650 96 0.85 除去後表面に肌荒れ 3 Si3N4 730 95 0.60 ほぼ試験前と同等 4 Si3N4 800 110 0.52 ほぼ試験前と同等 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。[Table 1] Thermal shock resistance Bending strength Scatter adhesion amount Adhesive metal removal and sample material ΔT / ° C σ3b (kg / mm 2 ) (relative comparison) Subsequent surface condition 1 * Copper ‐1 Adhesion metal removal Difficult 2 * Si 3 N 4 650 96 0.85 Rough surface after removal 3 Si 3 N 4 730 95 0.60 Almost same as before test 4 Si 3 N 4 800 110 0.52 Almost same as before test (Note) * in table The prepared sample is a comparative example.
【００２５】この結果から、耐熱衝撃性△Ｔが７００℃
以上を有する窒化ケイ素系セラミックスからなるトーチ
ノズルを用いることによって、溶融金属のスパッタ付着
量が大幅に抑制され、且つノズル表面の肌荒れや亀裂の
発生を防止できることが分かった。From these results, the thermal shock resistance ΔT is 700 ° C.
It was found that by using the torch nozzle made of the silicon nitride ceramics having the above, the amount of molten metal deposited on the sputter can be significantly suppressed, and the occurrence of roughening or cracking of the nozzle surface can be prevented.
【００２６】実施例２ 窒化ケイ素系セラミックスからなるトーチノズルを作製
し、その先端部における内外周面の表面粗さＲZを表２
のごとく変化させた。各トーチノズルを用いて実施例１
と同様に５分間の連続溶接を行い、スパッタ付着量及び
付着金属の除去状態を比較調査した。尚、Ｓｉ3Ｎ4セラ
ミックスは全て耐熱衝撃性△Ｔが７３０℃のものを用
い、付着量の比較は実施例１と同様に銅製のトーチノズ
ルの場合を１とする相対比較を行った。 Example 2 A torch nozzle made of silicon nitride ceramics was produced, and the surface roughness R Z of the inner and outer peripheral surfaces at the tip thereof was shown in Table 2.
It was changed like Example 1 using each torch nozzle
In the same manner as above, continuous welding was performed for 5 minutes, and the amount of spatter deposited and the state of removal of deposited metal were comparatively investigated. All the Si 3 N 4 ceramics used had a thermal shock resistance ΔT of 730 ° C., and the amounts of the deposits were compared with each other in the same manner as in Example 1 using a copper torch nozzle as 1.
【００２７】[0027]
【表２】 表面粗さ スハ゜ッタ付着量試料 素 材 ＲZ(μm) (相対比較) 付着金属の除去状態 5 Si3N4 1.2 0.60 付着金属が残留 6 Si3N4 0.8 0.50 付着金属が僅かに残留 7 Si3N4 0.2 0.42 付着金属を容易に除去[Table 2] Surface roughness Spatter adhesion amount Sample material R Z (μm) (relative comparison) Removal state of adhered metal 5 Si 3 N 4 1.2 0.60 Adhered metal remains 6 Si 3 N 4 0.8 0.50 Adhered metal slightly Residual 7 Si 3 N 4 0.2 0.42 Easily remove adhered metal
【００２８】この結果から、先端部の内外周面の表面粗
さがＪＩＳ ＢＯ６０１に準拠する１０点平均最大高さ
粗さＲZで１μｍ以下のＳｉ3Ｎ4セラミックスからなる
トーチノズルを用いることにより、溶融金属のスパッタ
付着量が大幅に改善されると同時に、付着した金属も容
易に除去できることが分かった。From these results, by using a torch nozzle made of Si 3 N 4 ceramics, the surface roughness of the inner and outer peripheral surfaces of the tip is 10 μm or less in terms of average maximum height roughness R Z according to JIS BO601. It was found that the amount of molten metal deposited by sputtering was significantly improved, and at the same time, the deposited metal could be easily removed.
【００２９】実施例３ 熱特性が下記表３のごとく異なる各種Ｓｉ3Ｎ4セラミッ
クスからなるトーチノズルを用いて、実施例１と同様に
１０分間の連続溶接を行い、溶融金属のスパッタ付着量
の比較調査を実施した。尚、いずれのノズルも先端部の
表面粗さは１０点平均最大高さ粗さＲZで０.８μｍと
し、付着量の比較は実施例１と同様に銅製のトーチノズ
ルの場合を１とする相対比較を行った。 Example 3 Using a torch nozzle made of various Si 3 N 4 ceramics having different thermal characteristics as shown in Table 3 below, continuous welding was carried out for 10 minutes in the same manner as in Example 1 to compare the amounts of spatter deposits of molten metal. We conducted a survey to study. The surface roughness of the tip of each nozzle is 0.8 μm in terms of 10-point average maximum height roughness R Z , and the amount of adhesion is compared with that of the copper torch nozzle as 1 as in Example 1. A comparison was made.
【００３０】[0030]
【表３】 耐熱衝撃性 比 熱 熱伝導率 スハ゜ッタ付着量試料 素 材 △Ｔ／℃ (J／kg・k) (W／m・k) (相対比較) 8 Si3N4 730 680 13 0.58 9 Si3N4 730 640 16 0.46 10 Si3N4 800 620 20 0.38[Table 3] Thermal shock resistance Specific thermal thermal conductivity Scatter amount deposited Sample material △ T / ℃ (J / kg ・ k) (W / m ・ k) (relative comparison) 8 Si 3 N 4 730 680 13 0.58 9 Si 3 N 4 730 640 16 0.46 10 Si 3 N 4 800 620 20 0.38
【００３１】この結果から、比熱が６５０Ｊ／Ｋｇ・Ｋ
以下で且つ熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上のＳｉ3Ｎ4セ
ラミックスからなるトーチノズルは、溶融金属のスパッ
タ付着量が大幅に改善されることが分かった。From this result, the specific heat is 650 J / Kg · K.
It was found that the torch nozzle made of Si 3 N 4 ceramic having the following thermal conductivity of 15 W / m · K or more significantly improved the amount of molten metal deposited by sputtering.
【００３２】実施例４ 図１に示すように先端部１ａの肉厚を基部１ｂよりも薄
くしたトーチノズル１を、下記表４に示す各種Ｓｉ3Ｎ4
セラミックスを用いて作製し、その先端部１ａの肉厚を
表４のごとく変化させた。尚、トーチノズル１の基部１
ｂの肉厚は、全ての試料について同一の５.５ｍｍとし
た。 Example 4 As shown in FIG. 1, a torch nozzle 1 having a tip portion 1a thinner than a base portion 1b is used as various Si 3 N 4 shown in Table 4 below.
It was produced using ceramics, and the thickness of the tip 1a was changed as shown in Table 4. The base portion 1 of the torch nozzle 1
The thickness of b was the same for all samples, 5.5 mm.
【００３３】これらのトーチノズルを用いて１０分間の
連続溶接を行い、溶融金属のスパッタ付着量の比較調査
を実施した。尚、いずれのトーチノズルも先端部の表面
粗さは１０点平均最大高さ粗さＲZで０.８μｍとし、付
着量の比較は実施例１と同様に銅製のトーチノズルの場
合を１とする相対比較を行った。Using these torch nozzles, continuous welding was carried out for 10 minutes, and a comparative investigation of the amount of spatter adhered to the molten metal was carried out. The surface roughness of the tip of each of the torch nozzles is 0.8 μm in terms of 10-point average maximum height roughness R Z , and the comparison of the adhered amount is 1 in the case of the copper torch nozzle as in Example 1. A comparison was made.
【００３４】[0034]
【表４】 先端部の 耐熱衝撃性 比 熱 熱伝導率 スハ゜ッタ付着量試料 素 材 肉厚(mm) △Ｔ／℃ (J／kg・k) (W／m・K) (相対比較) 11 Si3N4 4 730 640 16 0.46 12 Si3N4 3 730 640 16 0.38 13 Si3N4 1 730 640 16 0.24TABLE 4 Heat shock resistance ratio Heat Heat conductivity sputter deposition amount Samples Material thickness of the tip (mm) △ T / ℃ ( J / kg · k) (W / m · K) ( relative comparison) 11 Si 3 N 4 4 730 640 16 0.46 12 Si 3 N 4 3 730 640 16 0.38 13 Si 3 N 4 1 730 640 16 0.24
【００３５】この結果から、スパッタにより溶融金属が
飛散して付着する先端部の肉厚を薄くし、特に３ｍｍ以
下に薄くしたトーチノズルは、スパッタ付着量が更に一
層改善されることが分かった。From these results, it was found that the torch nozzle in which the thickness of the tip portion where the molten metal is scattered and adhered by sputtering is thinned, particularly 3 mm or less, further improves the amount of spatter deposited.
【００３６】実施例５ 下記表５に示す特性を有する各種Ｓｉ3Ｎ4セラミックス
を用い、基部の肉厚が５.５ｍｍで且つ先端部の肉厚を
変化させたトーチノズルを作製した。尚、強度は室温か
ら１０００℃までの３点曲げ強度を示す。また、いずれ
のノズルも先端部の表面粗さは１０点平均最大高さ粗さ
ＲZで０.８μｍとした。 Example 5 Using various Si 3 N 4 ceramics having the characteristics shown in Table 5 below, a torch nozzle having a base portion having a thickness of 5.5 mm and a tip portion having a varied thickness was produced. The strength is the three-point bending strength from room temperature to 1000 ° C. The surface roughness of the tip of each nozzle was 0.8 μm in terms of 10-point average maximum height roughness R Z.
【００３７】これらの各トーチノズル用いて連続溶接を
行い、トーチノズルの寿命調査を実施した。寿命の評価
は、トーチノズルが欠損等により使用不能となるまでの
溶接時間を比較し、最も寿命が短かった試料１４を１と
して相対比較した。Continuous welding was performed using each of these torch nozzles, and the life of the torch nozzle was investigated. To evaluate the life, the welding time until the torch nozzle became unusable due to a defect or the like was compared, and the sample 14 having the shortest life was set to 1 for relative comparison.
【００３８】[0038]
【表５】 強 度 先端部の 耐熱衝撃性 比 熱 熱伝導率 ノス゛ル寿命試料 (kg/mm2) 肉厚(mm) △Ｔ／℃ (J／kg・k) (W／m・k) (相対比較) 14 90 3 730 628 13 1 15 108 3 730 628 27 2.5 16 155 1 800 628 20 3.6[Table 5] Strength Thermal shock resistance of tip Partial thermal conductivity Nozzle life Sample (kg / mm 2 ) Thickness (mm) △ T / ℃ (J / kg ・ k) (W / m ・ k) ( (Relative comparison) 14 90 3 730 628 13 1 15 108 3 730 628 27 2.5 16 155 1 800 628 20 3.6
【００３９】尚、試料１４は付着金属の除去時に欠損が
発生したことにより、試料１５と試料１６は先端部の先
細りにより、それぞれ寿命となった。この結果から、室
温から１０００℃までの抗析強度が１００ｋｇ／ｍｍ2
以上を有するＳｉ3Ｎ4セラミックスからなるトーチノズ
ルを用いることにより、トーチノズルの寿命を延長でき
ることが分かった。The sample 14 had a life due to the occurrence of a defect during the removal of the adhered metal, and the samples 15 and 16 each had a life due to the tapering of the tip. From this result, the anti-deposition strength from room temperature to 1000 ° C. is 100 kg / mm 2
It was found that the life of the torch nozzle can be extended by using the torch nozzle made of Si 3 N 4 ceramics having the above.
【００４０】[0040]
【発明の効果】本発明によれば、溶融金属のスパッタ付
着を著しく減少させることができると共に、長期間の連
続溶融や連続切断を可能とする耐久性能に優れたトーチ
ノズルを提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide a torch nozzle capable of significantly reducing spatter adhesion of molten metal and having excellent durability performance which enables continuous melting and continuous cutting for a long period of time.
【図１】本発明のトーチノズルの一具体例を一部を切り
欠いて示した側面図である。FIG. 1 is a side view showing a specific example of a torch nozzle of the present invention with a part cut away.
１ トーチノズル １ａ 先端部 １ｂ 基部 ２ ヘッドアダプター ３ 溶接ワイヤ ４ 溶接チップ 1 Torch nozzle 1a Tip part 1b Base part 2 Head adapter 3 Welding wire 4 Welding tip
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 力也 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Rikiya Murakami 1-1-1 Kunyokita, Itami City, Hyogo Prefecture Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works
Claims (6)
ーチノズルであって、少なくともその先端部を耐熱衝撃
性△Ｔが７００℃以上の窒化ケイ素系セラミックスで形
成したことを特徴とする溶接・切断用トーチノズル。1. A torch nozzle for arc welding or plasma cutting, wherein at least a tip portion of the torch nozzle is formed of silicon nitride ceramics having a thermal shock resistance ΔT of 700 ° C. or higher.
粗さが、１０点平均最大高さ粗さで１μｍ以下であるこ
とを特徴とする、請求項１に記載の溶接・切断用トーチ
ノズル。2. The welding / cutting according to claim 1, wherein the surface roughness of the inner peripheral surface, the end surface and the outer peripheral surface of the tip portion is 10 μm or less in average maximum height roughness of 1 μm or less. Torch nozzle.
０Ｊ／ｋｇ・Ｋ以下であり、且つ熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・
Ｋ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載
の溶接・切断用トーチノズル。3. The specific heat of silicon nitride ceramics is 65.
0 J / kg · K or less and thermal conductivity of 15 W / m ·
3. The welding / cutting torch nozzle according to claim 1, wherein the torch nozzle is K or more.
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の溶
接・切断用トーチノズル。4. The welding / cutting torch nozzle according to claim 1, wherein the wall thickness of the tip portion is thinner than that of the base portion.
０００℃までの抗折強度が１００ｋｇ／ｍｍ2以上であ
ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の
溶接・切断用トーチノズル。5. From room temperature of silicon nitride ceramics to 1
The welding / cutting torch nozzle according to any one of claims 1 to 4, which has a bending strength up to 000 ° C of 100 kg / mm 2 or more.
重量％の窒化ケイ素及び／又はサイアロンを含むことを
特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の溶接・切
断用トーチノズル。6. The silicon nitride ceramics is 88-98.
Welding / cutting torch nozzle according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it contains silicon nitride and / or sialon in a weight percentage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8003965A JPH09192840A (en) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | Torch nozzle for welding and cutting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8003965A JPH09192840A (en) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | Torch nozzle for welding and cutting |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09192840A true JPH09192840A (en) | 1997-07-29 |
Family
ID=11571804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8003965A Pending JPH09192840A (en) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | Torch nozzle for welding and cutting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09192840A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000158129A (en) * | 1998-03-30 | 2000-06-13 | Kyocera Corp | Automatic pipe welding machine |
-
1996
- 1996-01-12 JP JP8003965A patent/JPH09192840A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000158129A (en) * | 1998-03-30 | 2000-06-13 | Kyocera Corp | Automatic pipe welding machine |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041217 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050201 |
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