フェライト系ステンレス鋼板のＴＩＧ溶接方法
【課題】本発明は、コストを抑制可能であり、酸化を抑制するためのシールド効果を高めることが可能であり、かつ十分な溶け込み深さを得ることの可能なフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法を提供することを課題とする。
【解決手段】第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用い、第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定すると共に、第２のシールドガスとして、アルゴンガスを用い、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０．０５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５１ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定して、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行なう。
【解決手段】第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用い、第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定すると共に、第２のシールドガスとして、アルゴンガスを用い、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０．０５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５１ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定して、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼板のＴＩＧ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タングステン電極と、タングステン電極を囲む第１のシールドノズルと、第１のシールドノズルの外側に配置された第２のシールドノズルと、を有し、第１のシールドノズルの内側から第１のシールドガスを供給すると共に、第１のシールドノズルと第２のシールドノズルとの間から第２のシールドガスを供給する二重シールド構造とされた溶接トーチを用いたＴＩＧ（Ｔａｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ Ｗｅｌｄｉｎｇ）溶接が行なわれている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
一般的に、ＴＩＧ溶接では、溶融プールを保護する観点からシールドガスとしてアルゴンを用いる。
【０００３】
特許文献１には、被溶接物の開先にタングステン電極を挿入しシールドガスを流しながらかつタングステン電極の通電部に電圧を印加し、被溶接物とタングステン電極との間で溶接アークを発生させて溶融プールを形成し、該溶融プールに溶接ワイヤを挿入し溶接トーチを走行させて溶接するティグ溶接方法において、タングステン電極の周囲からその先端部まで流し込む内側シールドガスと、該内側シールドガスの外側から開先に向けて流れる溶融プールの酸化防止の流れと共に被溶接物の外側からの空気中の酸素の巻き込み防止の流れを有する外側シールドガスと、を用いて溶接を行なうティグ溶接方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献１には、溶け込み深さを深くするために、内側シールドガス及び外側シールドガスとして、２〜１０ｖｏｌ％水素入りアルゴンガス、または１０〜８０ｖｏｌ％ヘリウム入りアルゴンガスを用いることが開示されている。
【０００５】
特許文献２には、タングステン電極を囲む１次シールドガス、及び１次シールドガスを囲む２次シールドガスを用いて溶接する２重シールドＴＩＧ溶接において、１次シールドガスとしてＨｅガスを流量６〜１０リットル／ｍｉｎ、２次シールドガスとしてＡｒガスを流量１０〜３０リットル／ｍｉｎで使用して溶接するＴＩＧ溶接法が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、二重シールドティグ溶接用トーチの内側ノズルより噴射する内側シールドガスの流量密度を一定範囲内の値に調整した後、電極にアークを発生させて溶接部を溶接する二重シールドティグ溶接方法が開示されている。
また、特許文献３には、内側シールドガスの流量密度を０．１〜０．２Ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ２の範囲内にすることで、溶け込みの深さバラツキが０．５ｍｍの範囲内におさまることが開示されている。
【０００７】
なお、上記内側シールドガスの流量密度の値を０．１Ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ２とした場合、０．１Ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ２を変換することで得られる内側シールドガスの流速Ｖは、
Ｖ＝（０．１×１０００×１０００）／（６０×１０００）≒１．６６（ｍ／ｓｅｃ）となる。
また、上記内側シールドガスの流量密度の値を０．２Ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ２とした場合、内側シールドガスの流速Ｖは、３．３ｍ／ｓｅｃとなる。
【０００８】
上記二重シールド構造とされた溶接トーチを用い、溶け込み深さを深くしてフェライト系ステンレス鋼板をＴＩＧ溶接する場合、水素脆化や低温割れの観点から、シールドガスとして特許文献１記載の水素入りアルゴンガスを用いることが困難であるため、ヘリウム入りアルゴンガスを用いる。
また、フェライト系ステンレス鋼板は、他のステンレス鋼板と比較して、安価であるという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１０９４３号公報
【特許文献２】特開平７−２２７６７３号公報
【特許文献３】特開平６−２９７１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１記載のヘリウム入りアルゴンガスを内側シールドガス及び外側シールドガスに使用した場合、ヘリウムが高価なため、ＴＩＧ溶接のコストが増大するという問題があった。
【００１１】
また、ヘリウム入りアルゴンガスを内側シールドガス及び外側シールドガスに使用した場合、ヘリウムの影響により内側シールドガス及び外側シールドガスの比重が小さくなるため、シールド不良が発生しやすい。該シールド不良を抑制するためには、大量のヘリウム入りアルゴンガスを供給する必要があるため、フェライト系ステンレス鋼板をＴＩＧ溶接する際のコストがさらに増大するという問題があった。
【００１２】
また、特許文献２には、タングステン電極を囲む１次シールドガスとしてＨｅ（ヘリウム）ガスを用いることが開示されているが、ヘリウムはイオン化ポテンシャルが高い。
このため、アークを発生させることが困難であり、ヘリウムの混合割合がヘリウム単体に近ければ近いほど、タングステン電極直下のアーク温度が高くなり、タングステン電極の消耗が大きくなってしまう。
これにより、フェライト系ステンレス鋼板をＴＩＧ溶接する際のコストがさらに増大するという問題があった。
【００１３】
また、特許文献３に記載のように、内側シールドガスの流速を１．６６〜３．３３ｍ／ｓｅｃの範囲内に設定すると、内側シールドガスの流速が速くなりすぎるため、不正ビードが発生する虞があった。
さらに、特許文献３には、外側シールドガスの流速について、なんら記載されておらず、例えば、外側シールドガスの流速が速すぎると、アーク部分でのヘリウム濃度が適正な値とはならず、かなり低い値となる。
また、外側シールドガスの流速が遅すぎると、シールド能力不足により、ビード外観が悪化し、酸化等が発生する。
【００１４】
そこで本発明は、第１及び第２のシールドガスを供給可能な二重シールド溶接トーチを用いた溶接方法であって、コストを抑制可能であり、酸化を抑制するためのシールド効果を高めることが可能であり、かつ十分な溶け込み深さを得ることの可能なフェライト系ステンレス鋼板のＴＩＧ溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、アークを発生させる先端を備えた電極、該電極を囲む第１のシールドノズル、及び該第１のシールドノズルの外側に配置された第２のシールドノズルを有し、前記第１のシールドノズルの内側から前記電極の先端に第１のシールドガスを供給すると共に、前記第１のシールドノズルと前記第２のシールドノズルとの間から前記電極の先端側に第２のシールドガスを供給する溶接トーチを用いたフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法であって、前記第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用い、前記第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃにすると共に、前記第２のシールドガスとして、アルゴンガスを用い、前記第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０．０５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ２≦１．５１ｍ／ｓｅｃとしたことを特徴とするフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法が提供される。
【００１６】
また、請求項２に係る発明によれば、前記第１の流速Ｓ１を０．３５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５８ｍ／ｓｅｃにすると共に、前記第２の流速Ｓ２を０．２４ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ２≦１．２１ｍ／ｓｅｃとしたことを特徴とする請求項１記載のフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法が提供される。
【００１７】
また、請求項３に係る発明によれば、前記混合ガスに含まれる前記ヘリウムガスが２０〜９０体積％であることを特徴とする請求項１または２記載のフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法によれば、第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用いることで、第１のシールドガスとしてヘリウムのみを用いた場合と比較して、フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接のコストを低減することができる。
【００１９】
また、第１のシールドガスとしてアルゴンガスと２０〜９０体積％のヘリウムガスとの混合ガスを用いることで、電極の直下に形成されるアークの温度が高くなりすぎることがなくなるため、電極の消耗が抑制可能となるので、フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接のコストを低減できると共に、十分な溶け込み深さを得ることができる。
【００２０】
また、第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃにすることで、第１の流速Ｓ１が適度な値となり、不整ビードの発生を抑制可能となるため、フェライト系ステンレス鋼の溶接を精度よく行なうことができる。
【００２１】
さらに、第２のシールドガスとして、アルゴンガスのみを用いることで、第２のシールドガスとして、ヘリウムとアルゴンガスとが混合されたシールドガスを用いた場合と比較して、フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接のコストを低減することができると共に、シールド効果を向上させることができる。
【００２２】
また、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０ｍ／ｓｅｃ＜Ｓ２≦１．５１ｍ／ｓｅｃとすることで、アーク部分でのヘリウム濃度を適正な値にすることができ、また、酸化を抑制するためのシールド効果を十分に得ることが可能となるので、良好なビード外観を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法に適用する二重シールド溶接トーチの主要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の二重シールド溶接トーチの寸法関係とは異なる場合がある。
【００２５】
（実施の形態）
図１は、フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法に適用する二重シールド溶接トーチの主要部の断面図である。
【００２６】
始めに、図１を参照して、フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法に適用する二重シールド溶接トーチ１０の構成について説明する。
二重シールド溶接トーチ１０は、電極１５と、第１のシールドノズル１６と、第２のシールドノズル１７と、を有する。
【００２７】
電極１５は、アークを発生させる先端１５Ａを有する。電極１５としては、タングステン電極を用いることができる。
第１のシールドノズル１６は、筒状とされており、電極１５の外側に配置されている。第１のシールドノズル１６と電極１５との間には、第１のシールドガスを電極１５の先端１５Ａに供給するための第１の流路２１が形成されている。
【００２８】
第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用いる。
これにより、第１のシールドガスとしてヘリウムガスのみを用いた場合と比較して、フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接のコストを低減することができる。
【００２９】
また、より好ましくは、第１のシールドガス（混合ガス）に含まれるヘリウムガスを２５〜７５体積％にするとよい。このように、第１のシールドガス（混合ガス）に含まれるヘリウムガスを２５〜７５体積％にすることで、安定した十分な深さとされた溶け込み深さを得ることができ、かつアークを安定して発生させることができる。
なお、ここでの「十分な深さとされた溶け込み深さ」とは、裏波の幅が２ｍｍ以上の場合のことをいう。
【００３０】
また、第１のシールドガスとしてアルゴンガスと２０〜９０体積％のヘリウムガスとの混合ガスを用いることで、電極１５の直下に形成されるアークの温度が高くなりすぎることがなくなるため、電極１５の消耗が抑制可能となるので、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接のコストを低減でき、かつ十分な溶け込み深さを得ることができる。
【００３１】
第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１が０．１７５ｍ／ｓｅｃよりも遅いと溶融池の安定した攪拌が得られず、十分な溶け込み深さを得られない。また、１．７５ｍ／ｓｅｃよりも大きいと溶融池が過度に攪拌されて乱れるため、不整ビードが発生してしまう。
【００３２】
したがって、第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１は、０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定するとよい。これにより、第１の流速Ｓ１が適度な値となり、不整ビードの発生を抑制可能となるため、フェライト系ステンレス鋼１１の溶接を精度よく行なうことができる。
【００３３】
第２のシールドノズル１７は、第１のシールドノズル１６を囲むように、第１のシールドノズル１６の外側に配置されている。第２のシールドノズル１７と第１のシールドノズル１６との間には、第１のシールドガスを電極１５の先端１５Ａ側に供給するための第２の流路２２が形成されている。
【００３４】
第２のシールドガスとしては、アルゴンガスのみを用いる。このように、第２のシールドガスとしてアルゴンガスのみを用いることで、第２のシールドガスとしてヘリウムとアルゴンガスとが混合されたシールドガスを用いた場合と比較して、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接のコストを低減できると共に、酸化を抑制するためのシールド効果を向上させることができる。
【００３５】
第２のシールドガスが流れていない場合すなわち、第２の流速Ｓ２が０．０５ｍ／ｓｅｃよりも遅いとビードを保護するガスが少ないため、シールド効果を十分に得ることが出来ない。結果、ビードが酸化し、電極も消耗してしまう。
また、第２のシールドガスの第２流速Ｓ２が１．５１ｍ／ｓｅｃよりも大きいと、第１のシールドガスに混入し、始端が揃わないような不整ビードが発生してしまう。
【００３６】
したがって、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２は、０ｍ／ｓｅｃ＜Ｓ２≦１．５１ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定するとよい。
このように、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０ｍ／ｓｅｃ＜Ｓ２≦１．５１ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定することにより、アーク部分でのヘリウム濃度を適正な値にすることができ、また、シールド効果を十分に得ることが可能となるので、良好なビード外観を得ることができる。
【００３７】
また、より好ましくは、第１の流速Ｓ１を０．３５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５８ｍ／ｓｅｃにすると共に、第２の流速Ｓ２を０．２４ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ２≦１．２１ｍ／ｓｅｃにするとよい。
このように、第１の流速Ｓ１を０．３５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５８ｍ／ｓｅｃにすると共に、第２の流速Ｓ２を０．２４ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ２≦１．２１ｍ／ｓｅｃにすることで、安定した溶け込み深さが得られると共に、綺麗にシールドされた安定したビード始端を得ることができる。
【００３８】
本実施の形態では、上記構成とされた二重シールド溶接トーチ１０を用いて、第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用い、第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定すると共に、第２のシールドガスとして、アルゴンガスを用い、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０ｍ／ｓｅｃ＜Ｓ２≦１．５１ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定して、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行なう。
【００３９】
本実施の形態のフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法によれば、第１のシールドガスとして、アルゴンガスと２０〜９０体積％のヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用いることで、第１のシールドガスとしてヘリウムのみを用いた場合と比較して、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接のコストを低減することができる。
【００４０】
また、第１のシールドガスとしてアルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスを用いることで、電極１５の直下に形成されるアークの温度が高くなりすぎることがなくなるため、電極１５の消耗が抑制可能となる。これにより、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接のコストを低減できると共に、十分な溶け込み深さを得ることができる。
【００４１】
また、第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃにすることで、第１の流速Ｓ１が適度な値となり、不整ビードの発生を抑制可能となるため、フェライト系ステンレス鋼１１の溶接を精度よく行なうことができる。
【００４２】
さらに、第２のシールドガスとして、アルゴンガスのみを用いることで、第２のシールドガスとして、ヘリウムとアルゴンガスとが混合されたシールドガスを用いた場合と比較して、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接のコストを低減することができると共に、酸化を抑制するためのシールド効果を向上させることができる。
【００４３】
また、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０ｍ／ｓｅｃ＜Ｓ２≦１．５１ｍ／ｓｅｃとすることで、アーク部分でのヘリウム濃度を適正な値にすることができ、また、酸化を抑制するためのシールド効果を十分に得ることが可能となるので、良好なビード外観を得ることができる。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４５】
以下、本発明の効果を、実施例及び比較例を用いて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４６】
＜第１のシールドガスに含まれるヘリウムガスの割合が溶接結果に及ぼす影響についての比較例１、実施例１〜５、及び比較例２の評価＞
比較例１として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態(アークのスタート性)についての評価を行なった。
【００４７】
このとき、第１のシールドガスとしてＡｒ−１５％体積Ｈｅ（アルゴンと１５体積％のヘリウムガスよりなる混合ガス）、第１の流速Ｓ１として０．３５ｍ／ｓｅｃ、第２のシールドガスとしてＡｒ（アルゴンガスのみ）、第２の流速Ｓ２として０．６０ｍ／ｓｅｃとした。表１に、比較例１の評価結果を示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
比較例２として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
比較例２では、第１のシールドガスとしてＡｒ−９５％体積Ｈｅとした以外は、比較例１と同じ溶接条件を用いた。表１に、比較例２の評価結果を示す。
【００５０】
実施例１として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
実施例１では、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅとした以外は、比較例１と同じ溶接条件を用いた。表１に、実施例１の評価結果を示す。
【００５１】
実施例２として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
実施例２では、第１のシールドガスとしてＡｒ−２５％体積Ｈｅとした以外は、比較例１と同じ溶接条件を用いた。表１に、実施例２の評価結果を示す。
【００５２】
実施例３として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
実施例３では、第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積Ｈｅとした以外は、比較例１と同じ溶接条件を用いた。表１に、実施例３の評価結果を示す。
【００５３】
実施例４として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
実施例４では、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積Ｈｅとした以外は、比較例１と同じ溶接条件を用いた。表１に、実施例４の評価結果を示す。
【００５４】
実施例５として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
実施例５では、第１のシールドガスとしてＡｒ−９０％体積Ｈｅとした以外は、比較例１と同じ溶接条件を用いた。表１に、実施例５の評価結果を示す。
【００５５】
ここで、表１の評価結果の見方について説明する。
溶け込み深さについては、溶け込みの深さが浅く裏波がでない場合を×と判定し、溶け込みに伴い生じる裏波が０より大きく１ｍｍ未満の範囲内を△と判定し、裏波が１ｍｍ以上２ｍｍ未満の範囲内を○と判定し、溶け込み深さが２ｍｍ以上の場合を◎と判定した。
【００５６】
また、ビードの酸化の有無については、ビードの酸化が確認できた場合を×と判定し、ビードの酸化が確認できない場合を○と判定した。ビードの酸化の有無については、目視で確認を行なった。
また、電極１５の消耗の有無については、目視するとともに、アークが発生しない場合を×と判定し、アークの発生に時間を要する場合を△と判定し、瞬時に安定してアークが発生する場合を○と判定した。
また、アークの発生状態については、アークが発生しない場合を×と判定し、アークの発生に時間を要する場合を△と判定し、瞬時に安定したアークが発生する場合を○と判定した。
【００５７】
表１を参照するに、比較例１では、十分な溶け込み深さを得ることができなかった。また、実施例１では、やや浅いが、溶接を行なうことの可能な溶け込み深さを得ることができた。また、実施例２，３では、十分な溶け込み深さを得ることができた。また、ヘリウムガスが７５％体積以上含まれる第１のシールドガスを用いた場合、溶け込み深さはさらに、深くなることが確認できた。
【００５８】
このことから、溶け込み深さは、ヘリウムガスの割合が高くなると、深くなることが確認できると共に、第１のシールドガスに含まれるヘリウムガスの割合が２０体積％以上のときに、十分な溶け込み深さを得ることができることが確認できた。
【００５９】
ビードの酸化については、比較例１、実施例１〜５、及び比較例２の全てについて観察されることはなく、良好な結果が得られた。
電極１５の消耗については、比較例２のみが少し電極１５の消耗が確認された。このことから、電極１５の消耗の観点から、第１のシールドガスに含まれるヘリウムガスの割合は、１５〜９０体積％の範囲内にする必要があることが確認できた。
【００６０】
アークの発生状態は、比較例１及び実施例１〜実施例４で良好な結果が得られた。実施例５では、ややアークの発生状態がよくなかったが溶接に大きな影響を及ぼす程ではなかった。また、比較例２では、アークが発生しなかった。よって、アークの発生状態の観点から、第１のシールドガスに含まれるヘリウムガスの割合は、１５〜９０体積％の範囲内にする必要があることが確認できた。
【００６１】
上記表１に示す評価結果から、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスである第１のシールドガスに含まれるヘリウムガスを２０〜９０体積％のガスとすることで、ビード及び酸化がなく、かつバラツキが少なく、十分な溶け込み深さを得ることができることが確認できた。
また、アルゴンガスと２０〜９０体積％のヘリウムガスとの混合ガスである第１のシールドガスに含まれるヘリウムガスを２５〜７５体積％とすることで、溶け込み深さが十分な深さとされ、ビードの酸化がなく、電極１５の消耗もなく、良好なアーク発生状態とされた溶接を行なうことが可能なことが確認できた。
【００６２】
＜第１及び第２のシールドガスの第１及び第２の流速Ｓ１，Ｓ２を変化させた際の溶接評価＞
次に、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
【００６３】
このとき、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅを用い、第２のシールドガスとしてＡｒ（アルゴンガスのみ）を用いると共に、第１の流速Ｓ１として０ｍ／ｓｅｃ、０．１７５ｍ／ｓｅｃ、０．３５ｍ／ｓｅｃ、０．５２６ｍ／ｓｅｃ、０．７０２ｍ／ｓｅｃ、０．８７７ｍ／ｓｅｃ、１．０５ｍ／ｓｅｃ、１．２３ｍ／ｓｅｃ、１．４０ｍ／ｓｅｃ、１．５８ｍ／ｓｅｃ、及び１．７５ｍ／ｓｅｃを用い、各第１の流速Ｓ１に対して、第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価を行なった。
【００６４】
また、第２の流速Ｓ２としては、０ｍ／ｓｅｃ、０．０１ｍ／ｓｅｃ、０．０５ｍ／ｓｅｃ、０．１８ｍ／ｓｅｃ、０．２４ｍ／ｓｅｃ、０．３０ｍ／ｓｅｃ、０．６０ｍ／ｓｅｃ、０．９１ｍ／ｓｅｃ、１．２１ｍ／ｓｅｃ、１．５１ｍ／ｓｅｃ、１．８１ｍ／ｓｅｃを用いた。
【００６５】
表２に、上記評価結果を示す。また、表２は、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を総合的に判断した結果を示している。また、表２では、評価結果がフェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する上で問題のないレベルである場合を○と判定し、評価結果がフェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接できないレベルの場合を×と判定し、非常に良好な評価結果を◎と判定した。
【００６６】
【表２】
【００６７】
第１のシールドガスとしてＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた以外は、表２に示す実験と同様な条件を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。この結果を表３に示す。
【００６８】
【表３】
【００６９】
第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた以外は、表２に示す実験と同様な条件を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。この結果を表４に示す。
【００７０】
【表４】
【００７１】
第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積Ｈｅを用いた以外は、表２に示す実験と同様な条件を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。この結果を表５に示す。
【００７２】
【表５】
【００７３】
第１のシールドガスとしてＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた以外は、表２に示す実験と同様な条件を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。この結果を表６に示す。
【００７４】
【表６】
【００７５】
（第１の流速Ｓ１を０ｍ／ｓｅｃで固定し、かつ第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２〜表６に示すように、第１の流速Ｓ１が０ｍ／ｓｅｃで、第２の流速Ｓ２を０〜１．８１ｍ／ｓｅｃの範囲内で変化させた場合は、アークの発生が不安定となり、安定したビードを得ることができなかった。これにより、良好な結果を得ることができなかった。
【００７６】
（第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２及び表３を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積ＨｅまたはＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．１８ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び０．９１〜１．８１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、裏波の安定した良好なビードが得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００７７】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積ＨｅまたはＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．２４〜０．６０ｍ／ｓｅｃの範囲内では、ビードが少し不整であったが、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行なう上で問題ないレベルであった。
【００７８】
表４を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０５ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び０．９１〜１．８１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、裏波の安定した良好なビードが得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．１８〜０．６０ｍ／ｓｅｃの範囲内では、ビードが少し不整であったが、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行なう上で問題ないレベルであった。
【００７９】
表５及び表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び０．９１〜１．８１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、裏波の安定した良好なビードが得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５〜０．６０ｍ／ｓｅｃの範囲内では、ビードが少し不整であったが、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行なう上で問題ないレベルであった。
【００８０】
（第１の流速Ｓ１を０．３５ｍ／ｓｅｃで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２及び表３を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積ＨｅまたはＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０５ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００８１】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積ＨｅまたはＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．１８ｍ／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積ＨｅまたはＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．２４〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００８２】
表４を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積ＨｅまたはＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００８３】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５〜０．１８ｍ／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．２４〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００８４】
表５及び表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００８５】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５ｍ／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．１８〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００８６】
（第１の流速Ｓ１を０．５２６ｍ／ｓｅｃで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０５ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００８７】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．１８ｍ／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．２４〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００８８】
表３及び表４を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２５％体積ＨｅまたはＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００８９】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−２５％体積ＨｅまたはＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５〜０．１８ｍ／ｓｅｃの範囲内及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２５％体積ＨｅまたはＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．２４〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００９０】
表５及び表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００９１】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．１８〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００９２】
（第１の流速Ｓ１を０．７０２ｍ／ｓｅｃで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２〜表４を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−５０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００９３】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−５０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５〜０．１８ｍ／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−５０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．２４〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００９４】
表５及び表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００９５】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．１８〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００９６】
（第１の流速Ｓ１を０．８７７ｍ／ｓｅｃで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２〜表４を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−５０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．７０２ｍ／ｓｅｃのときと同様な結果が得られた。
つまり、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃの条件では、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接できず、第２の流速Ｓ２が０．０５〜０．１８ｍ／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであり、第２の流速Ｓ２が０．２４〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００９７】
表５及び表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．７０２ｍ／ｓｅｃのときと同様な結果が得られた。
つまり、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接することができず、第２の流速Ｓ２が０．０５／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃの場合、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであり、第２の流速Ｓ２が０．１８〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００９８】
（第１の流速Ｓ１を１．０５ｍ／ｓｅｃ、１．２３ｍ／ｓｅｃ、１．４０ｍ／ｓｅｃ、１．５８ｍ／ｓｅｃのいずれかで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２〜表４を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−５０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．７０２ｍ／ｓｅｃのときと同様な結果が得られた。
【００９９】
また、表５及び表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．７０２ｍ／ｓｅｃのときと同様な結果が得られた。
【０１００】
（第１の流速Ｓ１を１．７５ｍ／ｓｅｃで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２〜表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、Ａｒ−５０％体積Ｈｅ、Ａｒ−７５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−９０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【０１０１】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、Ａｒ−５０％体積Ｈｅ、Ａｒ−７５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−９０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、
第２の流速Ｓ２が０．０５〜１．５１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
【０１０２】
上記評価結果から、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０を用いて、第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用い、第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定すると共に、第２のシールドガスとして、アルゴンガスを用い、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０．０５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５１ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定して、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行なうことで、コストを抑制でき、酸化を抑制するためのシールド効果を高めることができ、かつ十分な溶け込み深さを得ることができることが確認できた。
【０１０３】
また、第１の流速Ｓ１を０．３５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５８ｍ／ｓｅｃにすると共に、第２の流速Ｓ２を０．２４ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．２１ｍ／ｓｅｃにすることで 第１及び第２の流速Ｓ１，Ｓ２が適正な範囲内に保たれるため、アークの集中性が増し、連続した良好な裏波を得られることが確認できた。
なお、第２(外側)の流速Ｓ２がある一定以上速くなると、第１(内側)の流速Ｓ１に乱入し、十分な裏波(溶け込み)を得ることができない。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、コストを抑制可能であり、酸化を抑制するためのシールド効果を高めることが可能であり、かつ十分な溶け込み深さを得ることの可能なフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…二重シールド溶接トーチ、１１…フェライト系ステンレス鋼、１５…電極、１５Ａ…先端、２１…第１の流路、２２…第２の流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼板のＴＩＧ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タングステン電極と、タングステン電極を囲む第１のシールドノズルと、第１のシールドノズルの外側に配置された第２のシールドノズルと、を有し、第１のシールドノズルの内側から第１のシールドガスを供給すると共に、第１のシールドノズルと第２のシールドノズルとの間から第２のシールドガスを供給する二重シールド構造とされた溶接トーチを用いたＴＩＧ（Ｔａｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ Ｗｅｌｄｉｎｇ）溶接が行なわれている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
一般的に、ＴＩＧ溶接では、溶融プールを保護する観点からシールドガスとしてアルゴンを用いる。
【０００３】
特許文献１には、被溶接物の開先にタングステン電極を挿入しシールドガスを流しながらかつタングステン電極の通電部に電圧を印加し、被溶接物とタングステン電極との間で溶接アークを発生させて溶融プールを形成し、該溶融プールに溶接ワイヤを挿入し溶接トーチを走行させて溶接するティグ溶接方法において、タングステン電極の周囲からその先端部まで流し込む内側シールドガスと、該内側シールドガスの外側から開先に向けて流れる溶融プールの酸化防止の流れと共に被溶接物の外側からの空気中の酸素の巻き込み防止の流れを有する外側シールドガスと、を用いて溶接を行なうティグ溶接方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献１には、溶け込み深さを深くするために、内側シールドガス及び外側シールドガスとして、２〜１０ｖｏｌ％水素入りアルゴンガス、または１０〜８０ｖｏｌ％ヘリウム入りアルゴンガスを用いることが開示されている。
【０００５】
特許文献２には、タングステン電極を囲む１次シールドガス、及び１次シールドガスを囲む２次シールドガスを用いて溶接する２重シールドＴＩＧ溶接において、１次シールドガスとしてＨｅガスを流量６〜１０リットル／ｍｉｎ、２次シールドガスとしてＡｒガスを流量１０〜３０リットル／ｍｉｎで使用して溶接するＴＩＧ溶接法が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、二重シールドティグ溶接用トーチの内側ノズルより噴射する内側シールドガスの流量密度を一定範囲内の値に調整した後、電極にアークを発生させて溶接部を溶接する二重シールドティグ溶接方法が開示されている。
また、特許文献３には、内側シールドガスの流量密度を０．１〜０．２Ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ２の範囲内にすることで、溶け込みの深さバラツキが０．５ｍｍの範囲内におさまることが開示されている。
【０００７】
なお、上記内側シールドガスの流量密度の値を０．１Ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ２とした場合、０．１Ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ２を変換することで得られる内側シールドガスの流速Ｖは、
Ｖ＝（０．１×１０００×１０００）／（６０×１０００）≒１．６６（ｍ／ｓｅｃ）となる。
また、上記内側シールドガスの流量密度の値を０．２Ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ２とした場合、内側シールドガスの流速Ｖは、３．３ｍ／ｓｅｃとなる。
【０００８】
上記二重シールド構造とされた溶接トーチを用い、溶け込み深さを深くしてフェライト系ステンレス鋼板をＴＩＧ溶接する場合、水素脆化や低温割れの観点から、シールドガスとして特許文献１記載の水素入りアルゴンガスを用いることが困難であるため、ヘリウム入りアルゴンガスを用いる。
また、フェライト系ステンレス鋼板は、他のステンレス鋼板と比較して、安価であるという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１０９４３号公報
【特許文献２】特開平７−２２７６７３号公報
【特許文献３】特開平６−２９７１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１記載のヘリウム入りアルゴンガスを内側シールドガス及び外側シールドガスに使用した場合、ヘリウムが高価なため、ＴＩＧ溶接のコストが増大するという問題があった。
【００１１】
また、ヘリウム入りアルゴンガスを内側シールドガス及び外側シールドガスに使用した場合、ヘリウムの影響により内側シールドガス及び外側シールドガスの比重が小さくなるため、シールド不良が発生しやすい。該シールド不良を抑制するためには、大量のヘリウム入りアルゴンガスを供給する必要があるため、フェライト系ステンレス鋼板をＴＩＧ溶接する際のコストがさらに増大するという問題があった。
【００１２】
また、特許文献２には、タングステン電極を囲む１次シールドガスとしてＨｅ（ヘリウム）ガスを用いることが開示されているが、ヘリウムはイオン化ポテンシャルが高い。
このため、アークを発生させることが困難であり、ヘリウムの混合割合がヘリウム単体に近ければ近いほど、タングステン電極直下のアーク温度が高くなり、タングステン電極の消耗が大きくなってしまう。
これにより、フェライト系ステンレス鋼板をＴＩＧ溶接する際のコストがさらに増大するという問題があった。
【００１３】
また、特許文献３に記載のように、内側シールドガスの流速を１．６６〜３．３３ｍ／ｓｅｃの範囲内に設定すると、内側シールドガスの流速が速くなりすぎるため、不正ビードが発生する虞があった。
さらに、特許文献３には、外側シールドガスの流速について、なんら記載されておらず、例えば、外側シールドガスの流速が速すぎると、アーク部分でのヘリウム濃度が適正な値とはならず、かなり低い値となる。
また、外側シールドガスの流速が遅すぎると、シールド能力不足により、ビード外観が悪化し、酸化等が発生する。
【００１４】
そこで本発明は、第１及び第２のシールドガスを供給可能な二重シールド溶接トーチを用いた溶接方法であって、コストを抑制可能であり、酸化を抑制するためのシールド効果を高めることが可能であり、かつ十分な溶け込み深さを得ることの可能なフェライト系ステンレス鋼板のＴＩＧ溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、アークを発生させる先端を備えた電極、該電極を囲む第１のシールドノズル、及び該第１のシールドノズルの外側に配置された第２のシールドノズルを有し、前記第１のシールドノズルの内側から前記電極の先端に第１のシールドガスを供給すると共に、前記第１のシールドノズルと前記第２のシールドノズルとの間から前記電極の先端側に第２のシールドガスを供給する溶接トーチを用いたフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法であって、前記第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用い、前記第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃにすると共に、前記第２のシールドガスとして、アルゴンガスを用い、前記第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０．０５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ２≦１．５１ｍ／ｓｅｃとしたことを特徴とするフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法が提供される。
【００１６】
また、請求項２に係る発明によれば、前記第１の流速Ｓ１を０．３５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５８ｍ／ｓｅｃにすると共に、前記第２の流速Ｓ２を０．２４ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ２≦１．２１ｍ／ｓｅｃとしたことを特徴とする請求項１記載のフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法が提供される。
【００１７】
また、請求項３に係る発明によれば、前記混合ガスに含まれる前記ヘリウムガスが２０〜９０体積％であることを特徴とする請求項１または２記載のフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法によれば、第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用いることで、第１のシールドガスとしてヘリウムのみを用いた場合と比較して、フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接のコストを低減することができる。
【００１９】
また、第１のシールドガスとしてアルゴンガスと２０〜９０体積％のヘリウムガスとの混合ガスを用いることで、電極の直下に形成されるアークの温度が高くなりすぎることがなくなるため、電極の消耗が抑制可能となるので、フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接のコストを低減できると共に、十分な溶け込み深さを得ることができる。
【００２０】
また、第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃにすることで、第１の流速Ｓ１が適度な値となり、不整ビードの発生を抑制可能となるため、フェライト系ステンレス鋼の溶接を精度よく行なうことができる。
【００２１】
さらに、第２のシールドガスとして、アルゴンガスのみを用いることで、第２のシールドガスとして、ヘリウムとアルゴンガスとが混合されたシールドガスを用いた場合と比較して、フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接のコストを低減することができると共に、シールド効果を向上させることができる。
【００２２】
また、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０ｍ／ｓｅｃ＜Ｓ２≦１．５１ｍ／ｓｅｃとすることで、アーク部分でのヘリウム濃度を適正な値にすることができ、また、酸化を抑制するためのシールド効果を十分に得ることが可能となるので、良好なビード外観を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法に適用する二重シールド溶接トーチの主要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の二重シールド溶接トーチの寸法関係とは異なる場合がある。
【００２５】
（実施の形態）
図１は、フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法に適用する二重シールド溶接トーチの主要部の断面図である。
【００２６】
始めに、図１を参照して、フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法に適用する二重シールド溶接トーチ１０の構成について説明する。
二重シールド溶接トーチ１０は、電極１５と、第１のシールドノズル１６と、第２のシールドノズル１７と、を有する。
【００２７】
電極１５は、アークを発生させる先端１５Ａを有する。電極１５としては、タングステン電極を用いることができる。
第１のシールドノズル１６は、筒状とされており、電極１５の外側に配置されている。第１のシールドノズル１６と電極１５との間には、第１のシールドガスを電極１５の先端１５Ａに供給するための第１の流路２１が形成されている。
【００２８】
第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用いる。
これにより、第１のシールドガスとしてヘリウムガスのみを用いた場合と比較して、フェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接のコストを低減することができる。
【００２９】
また、より好ましくは、第１のシールドガス（混合ガス）に含まれるヘリウムガスを２５〜７５体積％にするとよい。このように、第１のシールドガス（混合ガス）に含まれるヘリウムガスを２５〜７５体積％にすることで、安定した十分な深さとされた溶け込み深さを得ることができ、かつアークを安定して発生させることができる。
なお、ここでの「十分な深さとされた溶け込み深さ」とは、裏波の幅が２ｍｍ以上の場合のことをいう。
【００３０】
また、第１のシールドガスとしてアルゴンガスと２０〜９０体積％のヘリウムガスとの混合ガスを用いることで、電極１５の直下に形成されるアークの温度が高くなりすぎることがなくなるため、電極１５の消耗が抑制可能となるので、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接のコストを低減でき、かつ十分な溶け込み深さを得ることができる。
【００３１】
第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１が０．１７５ｍ／ｓｅｃよりも遅いと溶融池の安定した攪拌が得られず、十分な溶け込み深さを得られない。また、１．７５ｍ／ｓｅｃよりも大きいと溶融池が過度に攪拌されて乱れるため、不整ビードが発生してしまう。
【００３２】
したがって、第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１は、０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定するとよい。これにより、第１の流速Ｓ１が適度な値となり、不整ビードの発生を抑制可能となるため、フェライト系ステンレス鋼１１の溶接を精度よく行なうことができる。
【００３３】
第２のシールドノズル１７は、第１のシールドノズル１６を囲むように、第１のシールドノズル１６の外側に配置されている。第２のシールドノズル１７と第１のシールドノズル１６との間には、第１のシールドガスを電極１５の先端１５Ａ側に供給するための第２の流路２２が形成されている。
【００３４】
第２のシールドガスとしては、アルゴンガスのみを用いる。このように、第２のシールドガスとしてアルゴンガスのみを用いることで、第２のシールドガスとしてヘリウムとアルゴンガスとが混合されたシールドガスを用いた場合と比較して、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接のコストを低減できると共に、酸化を抑制するためのシールド効果を向上させることができる。
【００３５】
第２のシールドガスが流れていない場合すなわち、第２の流速Ｓ２が０．０５ｍ／ｓｅｃよりも遅いとビードを保護するガスが少ないため、シールド効果を十分に得ることが出来ない。結果、ビードが酸化し、電極も消耗してしまう。
また、第２のシールドガスの第２流速Ｓ２が１．５１ｍ／ｓｅｃよりも大きいと、第１のシールドガスに混入し、始端が揃わないような不整ビードが発生してしまう。
【００３６】
したがって、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２は、０ｍ／ｓｅｃ＜Ｓ２≦１．５１ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定するとよい。
このように、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０ｍ／ｓｅｃ＜Ｓ２≦１．５１ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定することにより、アーク部分でのヘリウム濃度を適正な値にすることができ、また、シールド効果を十分に得ることが可能となるので、良好なビード外観を得ることができる。
【００３７】
また、より好ましくは、第１の流速Ｓ１を０．３５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５８ｍ／ｓｅｃにすると共に、第２の流速Ｓ２を０．２４ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ２≦１．２１ｍ／ｓｅｃにするとよい。
このように、第１の流速Ｓ１を０．３５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５８ｍ／ｓｅｃにすると共に、第２の流速Ｓ２を０．２４ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ２≦１．２１ｍ／ｓｅｃにすることで、安定した溶け込み深さが得られると共に、綺麗にシールドされた安定したビード始端を得ることができる。
【００３８】
本実施の形態では、上記構成とされた二重シールド溶接トーチ１０を用いて、第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用い、第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定すると共に、第２のシールドガスとして、アルゴンガスを用い、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０ｍ／ｓｅｃ＜Ｓ２≦１．５１ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定して、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行なう。
【００３９】
本実施の形態のフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法によれば、第１のシールドガスとして、アルゴンガスと２０〜９０体積％のヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用いることで、第１のシールドガスとしてヘリウムのみを用いた場合と比較して、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接のコストを低減することができる。
【００４０】
また、第１のシールドガスとしてアルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスを用いることで、電極１５の直下に形成されるアークの温度が高くなりすぎることがなくなるため、電極１５の消耗が抑制可能となる。これにより、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接のコストを低減できると共に、十分な溶け込み深さを得ることができる。
【００４１】
また、第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃにすることで、第１の流速Ｓ１が適度な値となり、不整ビードの発生を抑制可能となるため、フェライト系ステンレス鋼１１の溶接を精度よく行なうことができる。
【００４２】
さらに、第２のシールドガスとして、アルゴンガスのみを用いることで、第２のシールドガスとして、ヘリウムとアルゴンガスとが混合されたシールドガスを用いた場合と比較して、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接のコストを低減することができると共に、酸化を抑制するためのシールド効果を向上させることができる。
【００４３】
また、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０ｍ／ｓｅｃ＜Ｓ２≦１．５１ｍ／ｓｅｃとすることで、アーク部分でのヘリウム濃度を適正な値にすることができ、また、酸化を抑制するためのシールド効果を十分に得ることが可能となるので、良好なビード外観を得ることができる。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４５】
以下、本発明の効果を、実施例及び比較例を用いて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４６】
＜第１のシールドガスに含まれるヘリウムガスの割合が溶接結果に及ぼす影響についての比較例１、実施例１〜５、及び比較例２の評価＞
比較例１として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態(アークのスタート性)についての評価を行なった。
【００４７】
このとき、第１のシールドガスとしてＡｒ−１５％体積Ｈｅ（アルゴンと１５体積％のヘリウムガスよりなる混合ガス）、第１の流速Ｓ１として０．３５ｍ／ｓｅｃ、第２のシールドガスとしてＡｒ（アルゴンガスのみ）、第２の流速Ｓ２として０．６０ｍ／ｓｅｃとした。表１に、比較例１の評価結果を示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
比較例２として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
比較例２では、第１のシールドガスとしてＡｒ−９５％体積Ｈｅとした以外は、比較例１と同じ溶接条件を用いた。表１に、比較例２の評価結果を示す。
【００５０】
実施例１として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
実施例１では、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅとした以外は、比較例１と同じ溶接条件を用いた。表１に、実施例１の評価結果を示す。
【００５１】
実施例２として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
実施例２では、第１のシールドガスとしてＡｒ−２５％体積Ｈｅとした以外は、比較例１と同じ溶接条件を用いた。表１に、実施例２の評価結果を示す。
【００５２】
実施例３として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
実施例３では、第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積Ｈｅとした以外は、比較例１と同じ溶接条件を用いた。表１に、実施例３の評価結果を示す。
【００５３】
実施例４として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
実施例４では、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積Ｈｅとした以外は、比較例１と同じ溶接条件を用いた。表１に、実施例４の評価結果を示す。
【００５４】
実施例５として、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
実施例５では、第１のシールドガスとしてＡｒ−９０％体積Ｈｅとした以外は、比較例１と同じ溶接条件を用いた。表１に、実施例５の評価結果を示す。
【００５５】
ここで、表１の評価結果の見方について説明する。
溶け込み深さについては、溶け込みの深さが浅く裏波がでない場合を×と判定し、溶け込みに伴い生じる裏波が０より大きく１ｍｍ未満の範囲内を△と判定し、裏波が１ｍｍ以上２ｍｍ未満の範囲内を○と判定し、溶け込み深さが２ｍｍ以上の場合を◎と判定した。
【００５６】
また、ビードの酸化の有無については、ビードの酸化が確認できた場合を×と判定し、ビードの酸化が確認できない場合を○と判定した。ビードの酸化の有無については、目視で確認を行なった。
また、電極１５の消耗の有無については、目視するとともに、アークが発生しない場合を×と判定し、アークの発生に時間を要する場合を△と判定し、瞬時に安定してアークが発生する場合を○と判定した。
また、アークの発生状態については、アークが発生しない場合を×と判定し、アークの発生に時間を要する場合を△と判定し、瞬時に安定したアークが発生する場合を○と判定した。
【００５７】
表１を参照するに、比較例１では、十分な溶け込み深さを得ることができなかった。また、実施例１では、やや浅いが、溶接を行なうことの可能な溶け込み深さを得ることができた。また、実施例２，３では、十分な溶け込み深さを得ることができた。また、ヘリウムガスが７５％体積以上含まれる第１のシールドガスを用いた場合、溶け込み深さはさらに、深くなることが確認できた。
【００５８】
このことから、溶け込み深さは、ヘリウムガスの割合が高くなると、深くなることが確認できると共に、第１のシールドガスに含まれるヘリウムガスの割合が２０体積％以上のときに、十分な溶け込み深さを得ることができることが確認できた。
【００５９】
ビードの酸化については、比較例１、実施例１〜５、及び比較例２の全てについて観察されることはなく、良好な結果が得られた。
電極１５の消耗については、比較例２のみが少し電極１５の消耗が確認された。このことから、電極１５の消耗の観点から、第１のシールドガスに含まれるヘリウムガスの割合は、１５〜９０体積％の範囲内にする必要があることが確認できた。
【００６０】
アークの発生状態は、比較例１及び実施例１〜実施例４で良好な結果が得られた。実施例５では、ややアークの発生状態がよくなかったが溶接に大きな影響を及ぼす程ではなかった。また、比較例２では、アークが発生しなかった。よって、アークの発生状態の観点から、第１のシールドガスに含まれるヘリウムガスの割合は、１５〜９０体積％の範囲内にする必要があることが確認できた。
【００６１】
上記表１に示す評価結果から、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスである第１のシールドガスに含まれるヘリウムガスを２０〜９０体積％のガスとすることで、ビード及び酸化がなく、かつバラツキが少なく、十分な溶け込み深さを得ることができることが確認できた。
また、アルゴンガスと２０〜９０体積％のヘリウムガスとの混合ガスである第１のシールドガスに含まれるヘリウムガスを２５〜７５体積％とすることで、溶け込み深さが十分な深さとされ、ビードの酸化がなく、電極１５の消耗もなく、良好なアーク発生状態とされた溶接を行なうことが可能なことが確認できた。
【００６２】
＜第１及び第２のシールドガスの第１及び第２の流速Ｓ１，Ｓ２を変化させた際の溶接評価＞
次に、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０（電極１５としてタングステン電極を備えた溶接トーチ）を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。
【００６３】
このとき、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅを用い、第２のシールドガスとしてＡｒ（アルゴンガスのみ）を用いると共に、第１の流速Ｓ１として０ｍ／ｓｅｃ、０．１７５ｍ／ｓｅｃ、０．３５ｍ／ｓｅｃ、０．５２６ｍ／ｓｅｃ、０．７０２ｍ／ｓｅｃ、０．８７７ｍ／ｓｅｃ、１．０５ｍ／ｓｅｃ、１．２３ｍ／ｓｅｃ、１．４０ｍ／ｓｅｃ、１．５８ｍ／ｓｅｃ、及び１．７５ｍ／ｓｅｃを用い、各第１の流速Ｓ１に対して、第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価を行なった。
【００６４】
また、第２の流速Ｓ２としては、０ｍ／ｓｅｃ、０．０１ｍ／ｓｅｃ、０．０５ｍ／ｓｅｃ、０．１８ｍ／ｓｅｃ、０．２４ｍ／ｓｅｃ、０．３０ｍ／ｓｅｃ、０．６０ｍ／ｓｅｃ、０．９１ｍ／ｓｅｃ、１．２１ｍ／ｓｅｃ、１．５１ｍ／ｓｅｃ、１．８１ｍ／ｓｅｃを用いた。
【００６５】
表２に、上記評価結果を示す。また、表２は、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を総合的に判断した結果を示している。また、表２では、評価結果がフェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する上で問題のないレベルである場合を○と判定し、評価結果がフェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接できないレベルの場合を×と判定し、非常に良好な評価結果を◎と判定した。
【００６６】
【表２】
【００６７】
第１のシールドガスとしてＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた以外は、表２に示す実験と同様な条件を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。この結果を表３に示す。
【００６８】
【表３】
【００６９】
第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた以外は、表２に示す実験と同様な条件を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。この結果を表４に示す。
【００７０】
【表４】
【００７１】
第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積Ｈｅを用いた以外は、表２に示す実験と同様な条件を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。この結果を表５に示す。
【００７２】
【表５】
【００７３】
第１のシールドガスとしてＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた以外は、表２に示す実験と同様な条件を用いて、フェライト系ステンレス鋼１１として厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０の溶接を行い、溶け込み深さ、ビードの酸化の有無、電極の消耗の有無、及びアークの発生状態についての評価を行なった。この結果を表６に示す。
【００７４】
【表６】
【００７５】
（第１の流速Ｓ１を０ｍ／ｓｅｃで固定し、かつ第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２〜表６に示すように、第１の流速Ｓ１が０ｍ／ｓｅｃで、第２の流速Ｓ２を０〜１．８１ｍ／ｓｅｃの範囲内で変化させた場合は、アークの発生が不安定となり、安定したビードを得ることができなかった。これにより、良好な結果を得ることができなかった。
【００７６】
（第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２及び表３を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積ＨｅまたはＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．１８ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び０．９１〜１．８１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、裏波の安定した良好なビードが得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００７７】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積ＨｅまたはＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．２４〜０．６０ｍ／ｓｅｃの範囲内では、ビードが少し不整であったが、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行なう上で問題ないレベルであった。
【００７８】
表４を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０５ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び０．９１〜１．８１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、裏波の安定した良好なビードが得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．１８〜０．６０ｍ／ｓｅｃの範囲内では、ビードが少し不整であったが、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行なう上で問題ないレベルであった。
【００７９】
表５及び表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び０．９１〜１．８１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、裏波の安定した良好なビードが得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５〜０．６０ｍ／ｓｅｃの範囲内では、ビードが少し不整であったが、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行なう上で問題ないレベルであった。
【００８０】
（第１の流速Ｓ１を０．３５ｍ／ｓｅｃで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２及び表３を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積ＨｅまたはＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０５ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００８１】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積ＨｅまたはＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．１８ｍ／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積ＨｅまたはＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．２４〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００８２】
表４を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積ＨｅまたはＡｒ−２５％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００８３】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５〜０．１８ｍ／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．２４〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００８４】
表５及び表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００８５】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５ｍ／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．１８〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００８６】
（第１の流速Ｓ１を０．５２６ｍ／ｓｅｃで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０５ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００８７】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．１８ｍ／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．２４〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００８８】
表３及び表４を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２５％体積ＨｅまたはＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００８９】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−２５％体積ＨｅまたはＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５〜０．１８ｍ／ｓｅｃの範囲内及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２５％体積ＨｅまたはＡｒ−５０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．２４〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００９０】
表５及び表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００９１】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．１８〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００９２】
（第１の流速Ｓ１を０．７０２ｍ／ｓｅｃで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２〜表４を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−５０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００９３】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−５０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５〜０．１８ｍ／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−５０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．２４〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００９４】
表５及び表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【００９５】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．０５／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
さらに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．１８〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００９６】
（第１の流速Ｓ１を０．８７７ｍ／ｓｅｃで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２〜表４を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−５０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．７０２ｍ／ｓｅｃのときと同様な結果が得られた。
つまり、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃの条件では、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接できず、第２の流速Ｓ２が０．０５〜０．１８ｍ／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃでは、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであり、第２の流速Ｓ２が０．２４〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００９７】
表５及び表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．７０２ｍ／ｓｅｃのときと同様な結果が得られた。
つまり、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接することができず、第２の流速Ｓ２が０．０５／ｓｅｃ及び１．５１ｍ／ｓｅｃの場合、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであり、第２の流速Ｓ２が０．１８〜１，２１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、非常に良好な結果が得られた。
【００９８】
（第１の流速Ｓ１を１．０５ｍ／ｓｅｃ、１．２３ｍ／ｓｅｃ、１．４０ｍ／ｓｅｃ、１．５８ｍ／ｓｅｃのいずれかで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２〜表４を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−５０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．７０２ｍ／ｓｅｃのときと同様な結果が得られた。
【００９９】
また、表５及び表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−７５％体積ＨｅまたはＡｒ−９０％体積Ｈｅを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０．７０２ｍ／ｓｅｃのときと同様な結果が得られた。
【０１００】
（第１の流速Ｓ１を１．７５ｍ／ｓｅｃで固定し、かつヘリウム濃度及び第２の流速Ｓ２を変化させた際の評価結果）
表２〜表６を参照するに、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、Ａｒ−５０％体積Ｈｅ、Ａｒ−７５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−９０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、第２の流速Ｓ２が０〜０．０１ｍ／ｓｅｃの範囲内、及び１．８１ｍ／ｓｅｃでは、連続した裏波が得られなかった。つまり、フェライト系ステンレス鋼１１をＴＩＧ溶接する際に使用できない条件であった。
【０１０１】
また、第１のシールドガスとしてＡｒ−２０％体積Ｈｅ、Ａｒ−２５％体積Ｈｅ、Ａｒ−５０％体積Ｈｅ、Ａｒ−７５％体積Ｈｅ、及びＡｒ−９０％体積Ｈｅのうち、いずれかのガスを用いた場合、
第２の流速Ｓ２が０．０５〜１．５１ｍ／ｓｅｃの範囲内では、細い裏波ではあるが、裏波は安定して得られているため、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行う上で問題ないレベルであった。
【０１０２】
上記評価結果から、図１に示す二重シールド溶接トーチ１０を用いて、第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用い、第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定すると共に、第２のシールドガスとして、アルゴンガスを用い、第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０．０５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５１ｍ／ｓｅｃの範囲内で設定して、フェライト系ステンレス鋼１１のＴＩＧ溶接を行なうことで、コストを抑制でき、酸化を抑制するためのシールド効果を高めることができ、かつ十分な溶け込み深さを得ることができることが確認できた。
【０１０３】
また、第１の流速Ｓ１を０．３５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５８ｍ／ｓｅｃにすると共に、第２の流速Ｓ２を０．２４ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．２１ｍ／ｓｅｃにすることで 第１及び第２の流速Ｓ１，Ｓ２が適正な範囲内に保たれるため、アークの集中性が増し、連続した良好な裏波を得られることが確認できた。
なお、第２(外側)の流速Ｓ２がある一定以上速くなると、第１(内側)の流速Ｓ１に乱入し、十分な裏波(溶け込み)を得ることができない。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、コストを抑制可能であり、酸化を抑制するためのシールド効果を高めることが可能であり、かつ十分な溶け込み深さを得ることの可能なフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…二重シールド溶接トーチ、１１…フェライト系ステンレス鋼、１５…電極、１５Ａ…先端、２１…第１の流路、２２…第２の流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アークを発生させる先端を備えた電極、該電極を囲む第１のシールドノズル、及び該第１のシールドノズルの外側に配置された第２のシールドノズルを有し、前記第１のシールドノズルの内側から前記電極の先端に第１のシールドガスを供給すると共に、前記第１のシールドノズルと前記第２のシールドノズルとの間から前記電極の先端側に第２のシールドガスを供給する溶接トーチを用いたフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法であって、
前記第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用い、前記第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃにすると共に、
前記第２のシールドガスとして、アルゴンガスを用い、前記第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０．０５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５１ｍ／ｓｅｃとしたことを特徴とするフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法。
【請求項２】
前記第１の流速Ｓ１を０．３５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５８ｍ／ｓｅｃにすると共に、前記第２の流速Ｓ２を０．２４ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．２１ｍ／ｓｅｃとしたことを特徴とする請求項１記載のフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法。
【請求項３】
前記混合ガスに含まれる前記ヘリウムガスが２０〜９０体積％であることを特徴とする請求項１または２記載のフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法。
【請求項１】
アークを発生させる先端を備えた電極、該電極を囲む第１のシールドノズル、及び該第１のシールドノズルの外側に配置された第２のシールドノズルを有し、前記第１のシールドノズルの内側から前記電極の先端に第１のシールドガスを供給すると共に、前記第１のシールドノズルと前記第２のシールドノズルとの間から前記電極の先端側に第２のシールドガスを供給する溶接トーチを用いたフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法であって、
前記第１のシールドガスとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合ガスで、かつ該混合ガスに含まれるヘリウムガスが２０〜９０体積％のガスを用い、前記第１のシールドガスの第１の流速Ｓ１を０．１７５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．７５ｍ／ｓｅｃにすると共に、
前記第２のシールドガスとして、アルゴンガスを用い、前記第２のシールドガスの第２の流速Ｓ２を０．０５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５１ｍ／ｓｅｃとしたことを特徴とするフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法。
【請求項２】
前記第１の流速Ｓ１を０．３５ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．５８ｍ／ｓｅｃにすると共に、前記第２の流速Ｓ２を０．２４ｍ／ｓｅｃ≦Ｓ１≦１．２１ｍ／ｓｅｃとしたことを特徴とする請求項１記載のフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法。
【請求項３】
前記混合ガスに含まれる前記ヘリウムガスが２０〜９０体積％であることを特徴とする請求項１または２記載のフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−８６１３６（Ｐ２０１３−８６１３６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９５３３（Ｐ２０１１−２２９５３３）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
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