溶接用コンタクトチップ及び溶接用トーチ
【課題】スパッタ粒子がノズルに付着しにくく、且つ簡素化した二重ガスシールド用の溶接用トーチ及び溶接用コンタクトチップを提供する
【解決手段】コンタクトチップ２０は、チップ本体２１とこのチップ本体２１のワイヤ送給方向の前部に取り付けられるチップノズル２２とから構成される。このコンタクトチップ２０はノズル３０の中心部に配置され、ノズル４０とチップノズル２２との間の間隙からＣＯ２ガスが吐出され、チップノズル２２からＡｒガスが吐出される。ワイヤ２５はＡｒガスに覆われ、更にその外側をＣＯ２ガスに覆われている。そして、チップノズル２２の先端はチップ本体２１の先端よりもＤだけ突出している。
【解決手段】コンタクトチップ２０は、チップ本体２１とこのチップ本体２１のワイヤ送給方向の前部に取り付けられるチップノズル２２とから構成される。このコンタクトチップ２０はノズル３０の中心部に配置され、ノズル４０とチップノズル２２との間の間隙からＣＯ２ガスが吐出され、チップノズル２２からＡｒガスが吐出される。ワイヤ２５はＡｒガスに覆われ、更にその外側をＣＯ２ガスに覆われている。そして、チップノズル２２の先端はチップ本体２１の先端よりもＤだけ突出している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低スパッタ及び低シールドガスコストを可能とする二重ガスシールド構造の溶接用コンタクトチップ及び溶接用トーチに関し、更に詳述すれば、アルゴン等の不活性ガスと炭酸ガスとの供給を２つのルートに分け、溶接電極としての溶接ワイヤの周りに不活性ガスを、その外側に環状で炭酸ガスを供給する二重ガスシールド構造を可能とする溶接用コンタクトチップ及び溶接トーチに関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドガスをＣＯ２として使用する中高電流溶接のＣＯ２溶接においては、ワイヤ先端に溶けた溶滴が大きくなり、溶滴が母材に接触して短絡が発生し、アークが再発生するときに、大粒スパッタが発生しやすいことが一般に知られている。この溶滴移行形式は短絡移行といわれる。これに対して、ＣＯ２シールドガスに少なくても８０％以上のＡｒ等の不活性ガスを混合させた混合ガスを使用するＭＡＧ溶接方法があり、このＭＡＧ溶接方法においては、ワイヤ先端の溶滴が小さく、母材と接触せず（短絡が発生せず）に、ワイヤ先端から小さい溶滴がスプレーのように母材に形成された溶融池に移行する。このため、この方法においては、スパッタが殆ど発生しない。この溶滴移行形式はスプレー移行といわれる。
【０００３】
しかし、ＣＯ２ガスと８０％以上の不活性ガスとの混合シールドガスでは、ガスコストがＣＯ２ガスと比べて２〜３倍高い。更に、ＭＡＧ溶接の溶接部に微細なガス気孔（ブローホール）が残りやすいという問題点もあり、建築等の業界では依然として大粒のスパッタ粒子の発生を覚悟しながら、ＣＯ２溶接方法を採用していることが多い。
【０００４】
このようなＣＯ２溶接の溶滴短絡移行によるスパッタ発生の問題を回避すると共に、シールドガス等の溶接コストが上昇しないようにすることを目的として、溶接ワイヤの周りにＡｒ等の不活性ガスを供給し、その外側にＣＯ２ガスを供給するというように、異なるガス種を別ルートで供給できるようにし、各ルートからＡｒガスとＣＯ２ガスとを供給するようにした二重ガスシールド溶接法が提案されている。
【０００５】
以下、従来の二重ガスシールド溶接法について説明する。従来の二重ガスシールド溶接法は、２種類のシールドガスを別々のルートから供給するために、図５に示すように、二つのガスノズルを使用している。つまり、溶接トーチはチップ３、内ノズル２、外ノズル１からなる構造を有する。例えば、特許文献１には、内径が１８ｍｍの外ノズル１と、内径が８．５ｍｍ、外径が１１ｍｍの内ノズル２と、外径が４ｍｍの溶接用コンタクトチップ３とからなる二重ガスノズルトーチを用い、スパッタのノズルへの付着量を低減させるために、両ノズル端部におけるガス流動状況をレイノルズ数として規定し、溶接電流電圧の適正範囲を規定することによって、低スパッタ状態を安定して継続させることができると記載されている。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、図６に示すような二重管構造の二重ガスノズルトーチが提案されている。図６に示す二重管構造のトーチにおいては、導管部内管１４の先端の内側にネジが形成されており、このネジにコンタクトチップ１３が螺合されて取り付けられている。また、導管部内管１４の外面には絶縁管１６が外嵌し導管部内管１４の外面に螺合している。そして、この絶縁管１６の先端にノズル部内管１２が取り付けられている。一方、導管部内管１４の外側には、この導管部内管１４と同軸的に導管部外管１５が設けられており、この導管部外管１５の先端には、ノズル部外管１１が取り付けられている。よって、溶接トーチ先端においては、コンタクトチップ１３を中心にして、ノズル外管１１とノズル内管１２との二重管構造が構成されている。導管部内管１２の内側に供給されたガスは、孔１８を介して、ノズル内管１２とコンタクトチップ１３との間の間隙に供給され、このノズル内管１２の先端と、コンタクトチップ１３の先端との間隙から吐出される。一方、導管部外管１５と導管部内管１４との間の間隙に供給されたガスは、孔１７を介して、ノズル外管１１とノズル内管１２との間の間隙に供給され、このノズル外管１１の先端とノズル内管１２の先端との間隙から吐出される。このようにして、コンタクトチップ１３の中心から溶接ワイヤが送給され、その外側の内管１２とチップ１３との間隙からＡｒガスが吐出され、その外側の外管１１と内管１２との間隙から炭酸ガスが吐出される二十管構造のトーチが構成されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−５０２４７号公報
【特許文献２】実開昭６３−６２２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の従来技術には、以下に示すような問題点がある。特許文献１と特許文献２に記載された二重ガスシールド溶接方法のいずれの場合も、内ノズルとチップとの隙間、及び内ノズルと外ノズルとの隙間が普通のシングルノズル溶接トーチと比べて、極めて狭い。このように、ガスが吐出する開口部の面積が狭いことにより、溶接中に発生したスパッタが内ノズルとチッブとの間の開口部に付着しやすく、スパッタはその狭い環状不活性ガス流路を詰まらせてしまう。これにより、溶滴のスプレー移行のための不活性ガスの層流及び適正流量が崩されることによって、溶接時間の推移とともに、溶滴のスプレー移行ができなくなり、最終的に、内側のガスノズルが完全に詰まることにより、不活性ガスが流れなくなる。また、スパッタは外ノズルと内ノズルとの間隙にも付着し、その狭い環状ＣＯ２ガス流路を詰まらせてしまう。これにより、溶融池を空気から保護するためのＣＯ２ガスの層流及び適正流量が崩されることによって、空気が溶融池に侵入し、溶接部に気孔及びブローホールの溶接欠陥が発生してしまう。更に、従来の二重ノズルトーチは二つのノズル（二重管）を用いるので、普通のトーチと比べて、どうしても複雑化及び大型化になってしまうという問題点がある。従来の二重ノズルトーチを用いた二重ガスシールド溶接法はこれらの問題によって、２０年前に開発されて以来、未だに実用化されていないのが現状である。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、スパッタ粒子がノズルに付着しにくく、且つ簡素化した二重ガスシールド用の溶接用トーチ及び溶接用コンタクトチップ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】
【００１０】
本発明に係る溶接用コンタクトチップは、中心部を溶接用ワイヤが挿通してこの溶接用ワイヤをガイドすると共に前記溶接用ワイヤに給電するチップ本体と、このチップ本体にチップ本体を外嵌するように取り付けられ先端が前記チップ本体よりもワイヤ送給方向前方に突出しているチップノズルと、前記チップ本体の内面と外面とを連通する孔とを有し、前記チップ本体の内部に供給されたガスが前記孔を介して前記チップノズルと前記チップ本体との間の間隙に供給され、前記チップノズルの先端から吐出されることを特徴とする。
【００１１】
このコンタクトチップにおいて、前記チップノズルの先端は、前記チップ本体の先端から、ワイヤ送給方向前方に５乃至１５ｍｍ突出していることが好ましい。
【００１２】
更に、前記チップノズルの材質は絶縁性セラミックス又はカーボンであることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る溶接用トーチは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンタクトチップと、このコンタクトチップを取り囲むように環状をなしトーチに取り付けられたノズルと、を有し、前記ノズルの先端と前記コンタクトチップのチップノズルとの間の間隙からガスを吐出することを特徴とする。
【００１４】
この溶接用トーチにおいては、例えば、前記チップノズルの内側から不活性ガスを吐出し、前記ノズルと前記チップノズルとの間の間隙から炭酸ガスを吐出する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の溶接用コンタクトチップによれば、チップ本体を外嵌するチップノズルが、チップ本体よりもワイヤ送給方向の前方に突出しているので、このコンタクトチップをノズル内に配置した溶接用トーチにおいては、トーチ先端において、チップノズルとノズルとの２重管のみが存在し、溶接ワイヤをガイドするチップ本体はトーチ先端に存在しない。よって、チップノズルの内側の開口部及びノズルとチップノズルとの間隙の開口部は十分に広く、この部分にスパッタが飛来してきても、前記両開口部を閉塞してしまうことが防止される。従って、スパッタのシールドガス流路への詰まりは発生しにくく、長時間溶接しても、溶滴のスプレー化を維持でき、気孔及びブローホールが無い溶接部を得ることができる。また、従来の二重管構造のトーチとは異なり、コンタクトチップの先端部にチップノズルを取り付けるだけであるので、従来の二重管構造のトーチより構造が簡素であり、溶接トーチ全体を小型化することができる。更に、従来の二重管構造のトーチと同様に、二重ガスシールドであるので、混合ガスを使用する場合に比べて、溶滴のスプレー移行のための高価な不活性ガスの供給量を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係る溶接用トーチを示す断面図、図２（ａ）は同じく本実施形態のコンタクトチップ２０のチップ本体２１を示す断面図、（ｂ）はその先端を示す側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線の共通断面図、図３（ａ）はコンタクトチップのチップノズル２２を示す断面図、（ｂ）はその先端を示す側面図、図４（ａ）は溶接トーチのノズル４０を示す断面図、（ｂ）はその先端を示す側面図である。
【００１７】
コンタクトチップ２０はチップ本体２１とこのチップ本体２１の前部に外嵌されるチップノズル２２とからなる。このチップ本体２１の中心には、その後部にガス及び溶接ワイヤが通流又は通過するガス流路３０と、その前部に溶接ワイヤが通過するワイヤガイド３１とが、チップ本体２１の軸方向に延びるように形成されている。チップ本体２１のワイヤ送給方向の前部３２ａはその前方部分の外面が前方に向けて縮径しており、その前端面３３は外径が最も小さくなっている。チップ本体２１の中間部３２ｂは最も大径であり、この中間部３２ｂの後方の後部３２ｃの外周面には、ネジ２４が形成されていて、このネジ２４がトーチ本体に固定されたチップ支持部２３のネジ孔内に螺合されてコンタクトチップ２０がトーチに支持されるようになっている。
【００１８】
また、チップ本体２１の中間部３２ｂと前部３２ａとの間の外周面にネジ２６が形成されている。また、チップノズル２２は、全体的には円筒状をなしているが、ワイヤ送給方向の前部３４ａがチップ本体２１の前部３２ａと同様に前方に向けて縮径している。またチップノズル２２の後部３４ｂは均一径であり、その後端部の内面には、ネジ３５が形成されている。そして、このネジ３５をチップ本体２１の中間部のネジ２６に螺合することにより、チップノズル２２をチップ本体２１の前部３２ａに外嵌した状態でチップノズル２２をチップ本体２１に取り付けることができる。これにより、図１に示すように、チップノズル２２の前部３４ａはチップ本体２１の前部３２ａに対して所定の間隔を保持するようにこの前部３２ａを外嵌する。このとき、図１に示すように、チップノズル２２の前端部３４ａはチップ本体２１よりも前方に距離Ｄだけ突出する。このチップノズル２２の前端部の突出部は、内径が均一である。
【００１９】
チップ本体２１の前部３２ａの後半の均一径の部分には、図２（ｃ）に示すように、その中心から半径方向に延びる４個の孔２７が、隣接する孔同士が相互に直交するようにして、形成されている。これらの孔２７はガス流路３０に連通している。
【００２０】
トーチに固定された支持部２３の外面には、中間部材４２を介して円筒状のノズル４０が固定されている。このノズル４０は、その前部がコンタクトチップ２０の周囲を取り囲んでノズル部となっており、後部が中間部材４２を介してトーチ支持部２３に固定されている。この中間部材４２はその後部がノズル４０の内面にネジ４４により固定されており、その前部は支持部２３の外面にネジ４３により固定されている。そして、この中間部材４２の中央部の部分には、複数個の貫通孔４１が形成されており、ノズル４０とチップノズル２２との間に形成されるガス流路２８と、中間部材４２と支持部２３との間に形成されるガス流路２９とを、貫通孔４１により連通するようになっている。
【００２１】
これらのチップ本体２１、チップノズル２２及びノズル４０は、例えば、セラミックス、カーボン又はクロム銅合金で形成されている。
【００２２】
次に、上述のごとく構成された溶接用コンタクトチップ２０を備えた溶接用トーチの動作について説明する。チップ本体２１のネジ２６にチップノズル２２のネジ３５を螺合させて、コンタクトチップ２０を組み立て、更に、ネジ２４をトーチ支持部２３のネジ２４に螺合させてコンタクトチップ２０をトーチ本体に取り付ける。また、ノズル４０をネジ４４を介して中間部材４２に固定し、中間部材４２をネジ４３を介して支持部２３に固定して、ノズル４０をチップ支持部２３に取り付ける。これにより、チップノズル２２の先端がチップ本体２１よりワイヤ送給方向前方にＤだけ突出し、このチップノズル２２の先端とノズル４０の先端とがワイヤ送給方向の同一位置に位置する溶接用トーチが構成される。そして、ノズル４０とコンタクトチップ２０との間の間隙（ガス流路２８）に、ＣＯ２ガスを供給し、コンタクトチップ中心部のガス流路３０にＡｒガスを供給する。これにより、ノズル４０とチップノズル２２との間のリング状の開口部からＣＯ２ガスが吐出し、チップノズル２２の先端開口部からＡｒガスが吐出する。そして、ガス流路３０及びワイヤガイド３１を挿通して、ワイヤ２５をコンタクトチップ先端から送り出す。そうすると、このワイヤ２５はチップ本体２１の前部３２ａのワイヤガイド３１にてチップ本体２１に接触して給電され、被溶接部５０との間でアークを発生する。このとき、被溶接部５０とコンタクトチップ２０との間のワイヤ２５の周囲は、Ａｒガスに覆われており、更にノズル４０と被溶接部５０との間は、このＡｒガスの周囲がＣＯ２ガスにより覆われている。これにより、二重ガスシールドの状態でアーク溶接が行われる。従って、ＣＯ２溶接のような溶滴短絡移行によるスパッタ発生の問題が回避され、溶滴のスプレー移行により溶接が進行するので、スパッタの発生が防止される。しかも、ＣＯ２ガスとＡｒガスとを混合するのではなく、別の流路から溶接部に供給するので、シールドガス等のコストが低い。
【００２３】
しかも、本実施形態においては、コンタクトチップ２０のチップ本体２１の先端は、チップノズル２２の先端から、Ｄだけワイヤ送給方向の後方にあり、トーチ先端の位置においては、ノズル４０の管端とチップノズル２２の管端とのみが存在する。このため、チップノズル２２の開口部の大きさと、ノズル４０とチップノズル２２との間の開口部の大きさは、十分に大きく、アーク溶接時にスパッタが発生しても、このスパッタ粒子は、トーチ先端に付着することはなく、前記開口部を閉塞させてしまうことはない。また、トーチ先端にワイヤに給電するチップ本体２１が存在せず、チップノズル２２及びノズル４０のみが存在するので、トーチ先端部の構造が簡素であり、また装置の小型化が可能である。
【００２４】
このように、本発明においては、ワイヤ２５をガイド及び給電するためのチップ本体２１（従来のチップに相当）と不活性ガスを流すためのチップノズル２２（従来の二重ノズルの内ノズルに相当）を一体化したもので、以下に示す利点がある。
【００２５】
本発明の二重構造チップのノズル部分の先端からＡｒ等の不活性ガスを流して、従来の二重ノズルトーチのような環状のガス流ではなく、円柱に近い層状のガス流になりやすい。これにより、溶滴のスプレー移行を安定させ、スパッタの発生を抑制することができる。
【００２６】
本発明の二重構造チップのノズル部分の先端の断面積を、従来の二重ノズルトーチの内ノズルとチップで形成された環状断面積と比べて、１／２以上小さくすることができ、従って、同じガス流量の場合、本発明の二重構造チップのノズル部分から流れるガス流速が従来より２倍以上速い。これによりスパッタはノズルに付着しようとするとき、速いガス流速（又は、高いガス圧力）で、ノズルに付着しにくくなる。一方、溶滴のスプレー移行を確保するために、ワイヤ周りに流す不活性ガスは、外側のＣＯ２の混入を防止できなくてはいけない。そのため、ワイヤ周りに流す不活性ガスにおいて、ある程度の強さ（流速）を持つ層流を求められる。同じガス流量の場合、本発明の二重構造チップのノズル部分の流速は従来の二重ノズルより速いので、高価な不活性ガスの流量を減らすことができる。
【００２７】
本発明の二重構造チップは、チップとＣＯ２が流れるノズル（従来の二重ノズルの外ノズルに相当）との隙間が普通のトーチ構造と同じく大きいので、スパッタは溶融池を保護する外側のＣＯ２流路を詰まらせることなく、気孔やブローホールの無い溶接ができる。
【００２８】
本発明の二重構造チップのチップノズルの材質は、セラミックス製又はカーボン製のものを使えば、スパッタの付着を一層防止できる。
【００２９】
本発明の二重構造溶接チップにおいて、チップ本体の先端からチップノズルの先端までの距離Ｄを５乃至１５ｍｍとすることが好ましい。この距離Ｄが５ｍｍより小さいと、スパッタはチップ本体とチップノズルとの隙間に付着して、この隙間を詰まりやすくする。また、Ｄが１５ｍｍより大きいと、チップ本体の先端から母材まで（ワイヤの突出し長さという）の距離が長くなり、ワイヤの抵抗熱による溶融が多くなり、溶滴が大きくなりやすく、スパッタが発生しやすい。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の範囲に入る実施例の特性を、本発明の範囲から外れる比較例と比較して、本発明の効果を具体的に説明する。外側のシールドガスとして炭酸ガスを、内シールドガスとしてアルゴンを使用し、平板上にビードオンプレートの溶接を行った。４５００駒／秒の高速度ビデオカメラによる溶滴移行形態を撮影するとともに、溶接電流・アーク電圧の波形も記録し、溶滴移行形態を確認し、比較的安定にスプレー移行がしやすい溶接条件を見出し、溶接実験を行った。
【００３１】
この溶接条件は以下のとおりである。
ワイヤ：ソリッドワイヤＹＧＷ１２（直径１．２ｍｍ）
溶接電流：３００Ａ
アーク電圧：３５Ｖ
溶接速度：３７ｃｍ／分。
後述の実施例においては、特にことわらない限り、この共通溶接条件で溶接した。
【００３２】
先ず、スプレー移行のための最低限のアルゴンガス流量について試験した（実験例１）。外側のシールドガスを炭酸ガスで１５Ｌ（リットル）／分とし、内側のシールドガスはアルゴンガスで流量を種々変化させた。そして、４５００駒／秒の高速度ビデオカメラの撮影によって溶滴移行形態を確認した。スプレー移行のためには、アルゴンガスが多い方がよいが、このとき、スプレー移行に必要な最小限のアルゴンガスの流量比（ＣＯ２ガスとアルゴンガスとの総量に対するアルゴンガスの量の比率）ｒが、ｒ≦２５％であれば、高価なアルゴンガスの流量が少なくて足りるので、評価を「◎（優秀）」とし、２５％＜ｒ＜３５％であれば、評価を「◎〜○（やや優秀）」とし、３５％≦ｒ≦５０％であれば、評価を「○（良好）」とした。一方、ｒ＞５０％又はアルゴンガスをいくら流してもスプレー移行にならない場合は、評価を「×（不可）」とした。
【００３３】
下記表１及び表２は夫々本実施例に用いた本発明の二重ガスシールドチップ及び従来の二重ガスシールドノズルの形状、ガス流量及び流速を示し、スプレー移行のために必要な最小限のアルゴンガス流量を評価した結果を示す。但し、これらの表１及び表２において、ｄ１は二重構造チップのノズル部分の先端外径（図１，２の二重構造チップの場合）又は内側ノズル先端の外径（図６の二重ノズルの場合）である。また、ｄ２は外側ノズルの先端内径である。更に、ｄ３は二重構造チップのノズル部分の先端内径（二重構造チップの場合）又は内側ノズル先端の内径（二重ノズルの場合）である。更にまた、Ｄは軸方向で二重構造チップのノズル部分の先端とチップ本体部分の先端との距離差（二重構造チップの場合）又は軸方向で内側ノズルの先端とチップ先端との距離差（二重ノズルの場合）である。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
次に、スプレー移行で気孔発生せずに連続溶接できる時間について評価した。外側のシールドガスを炭酸ガスで１５Ｌ／分とし、内側のシールドガスはアルゴンで流量は実験例１で行った実験結果により、スプレー移行ができたものだけ対象とした。溶接中は、溶接ビードにシールド不良による気孔が発生しているかどうかを常に確認するとともに、３分ごとに溶接電流・アーク電圧の波形を１０秒間測定し、短絡が５回以上発生しているかどうかを確認した。溶接ビードにシールド不良による気孔が発生した時点、又は短絡が５回以上発生した時点で、溶接を直ちに終了し、その連続溶接の時間を記録し、評価した。
【００３７】
下記表３は連続溶接時間の評価結果を示す。評価基準としては、連続溶接時間が２時間超えると、評価を「◎（優秀）」とし、ＭＡＧ溶接と同等で長時間溶接可能と判断した。連続溶接時間は１．５時間〜２時間であれば、評価を「◎〜○（やや優秀）」とし、ＭＡＧ溶接ほど長時間溶接できないが、従来の二重ノズルガスシールド溶接より倍以上長く連続溶接できると判断した。連続溶接時間は１．０時間〜１．５時間であれば、評価を「○（良好）」とし、従来の二重ガスシールド溶接より長時間溶接可能と判断した。連続溶接時間は０．５時間〜１時間であれば、評価を「△（普通）」とし、従来の二重ノズルガスシールド溶接と同等と判断した。連続溶接時間は０．５時間以下であれば、評価を「×（不可）」とした。
【００３８】
【表３】
【００３９】
次に、上記表３に記載の実施例及び比較例について、二重ガスシールド溶接の効果及び実用価値について、トーチ簡素性、アルゴンの使用比率、溶接経時安定性（連続溶接時間）の３つの観点からＭＡＧ溶接及び比較例と比較して、総合的に評価した。その評価結果を下記表４に示す。評価方法としては、総合評価係数Ｓ＝ａ×ｔ×（１−ｒ）で評価する。但し、この式中、“ａ”はトーチ簡素性係数で、トーチ構造の簡素化順を示す。この“ａ”は、ＭＡＧ溶接の場合は「３」とし、本発明の二重構造チップは「２」とし、従来の二重ノズルは「１」とした。“ｔ”は連続溶接時間で単位は分である。“ｒ”はアルゴンの使用比率で、単位は％である。総合評価係数Ｓの値は大きければ大きいほど、実用価値が高い。各実施例６１乃至８１の総合評価係数Ｓは、表４に示すように、比較例８２乃至８６に比べて高く、特にＤが５ｍｍ〜１５ｍｍのものは、総合評価計数Ｓが更に高く、ＭＡＧ溶接の場合とほぼ同じか、それ以上である。
【００４０】
【表４】
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明のコンタクトチップを用いた二重ガスシールド溶接法は、ＭＡＧ溶接と同様にスパッタの発生を防止した溶接方法として、極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の溶接トーチの断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態に係るコンタクトチップのチップ本体の構造を示す断面図、（ｂ）は同じくその端面を示す側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に示す断面図である。
【図３】（ａ）は同じく本実施形態のコンタクトチップのチップノズルを示す断面図、（ｂ）はその端面を示す側面図である。
【図４】（ａ）は同じく本実施形態のノズルを示す断面図、（ｂ）はその端面を示す側面図である。
【図５】特許文献１に開示された従来の二重管構造のノズルの端面を示す図である。
【図６】特許文献２に開示された従来の二重管構造のノズルを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２０：コンタクトチップ
２１：チップ本体
２２：チップノズル
２７：孔
３０：ガス流路
３１：ワイヤガイド
４０：ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低スパッタ及び低シールドガスコストを可能とする二重ガスシールド構造の溶接用コンタクトチップ及び溶接用トーチに関し、更に詳述すれば、アルゴン等の不活性ガスと炭酸ガスとの供給を２つのルートに分け、溶接電極としての溶接ワイヤの周りに不活性ガスを、その外側に環状で炭酸ガスを供給する二重ガスシールド構造を可能とする溶接用コンタクトチップ及び溶接トーチに関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドガスをＣＯ２として使用する中高電流溶接のＣＯ２溶接においては、ワイヤ先端に溶けた溶滴が大きくなり、溶滴が母材に接触して短絡が発生し、アークが再発生するときに、大粒スパッタが発生しやすいことが一般に知られている。この溶滴移行形式は短絡移行といわれる。これに対して、ＣＯ２シールドガスに少なくても８０％以上のＡｒ等の不活性ガスを混合させた混合ガスを使用するＭＡＧ溶接方法があり、このＭＡＧ溶接方法においては、ワイヤ先端の溶滴が小さく、母材と接触せず（短絡が発生せず）に、ワイヤ先端から小さい溶滴がスプレーのように母材に形成された溶融池に移行する。このため、この方法においては、スパッタが殆ど発生しない。この溶滴移行形式はスプレー移行といわれる。
【０００３】
しかし、ＣＯ２ガスと８０％以上の不活性ガスとの混合シールドガスでは、ガスコストがＣＯ２ガスと比べて２〜３倍高い。更に、ＭＡＧ溶接の溶接部に微細なガス気孔（ブローホール）が残りやすいという問題点もあり、建築等の業界では依然として大粒のスパッタ粒子の発生を覚悟しながら、ＣＯ２溶接方法を採用していることが多い。
【０００４】
このようなＣＯ２溶接の溶滴短絡移行によるスパッタ発生の問題を回避すると共に、シールドガス等の溶接コストが上昇しないようにすることを目的として、溶接ワイヤの周りにＡｒ等の不活性ガスを供給し、その外側にＣＯ２ガスを供給するというように、異なるガス種を別ルートで供給できるようにし、各ルートからＡｒガスとＣＯ２ガスとを供給するようにした二重ガスシールド溶接法が提案されている。
【０００５】
以下、従来の二重ガスシールド溶接法について説明する。従来の二重ガスシールド溶接法は、２種類のシールドガスを別々のルートから供給するために、図５に示すように、二つのガスノズルを使用している。つまり、溶接トーチはチップ３、内ノズル２、外ノズル１からなる構造を有する。例えば、特許文献１には、内径が１８ｍｍの外ノズル１と、内径が８．５ｍｍ、外径が１１ｍｍの内ノズル２と、外径が４ｍｍの溶接用コンタクトチップ３とからなる二重ガスノズルトーチを用い、スパッタのノズルへの付着量を低減させるために、両ノズル端部におけるガス流動状況をレイノルズ数として規定し、溶接電流電圧の適正範囲を規定することによって、低スパッタ状態を安定して継続させることができると記載されている。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、図６に示すような二重管構造の二重ガスノズルトーチが提案されている。図６に示す二重管構造のトーチにおいては、導管部内管１４の先端の内側にネジが形成されており、このネジにコンタクトチップ１３が螺合されて取り付けられている。また、導管部内管１４の外面には絶縁管１６が外嵌し導管部内管１４の外面に螺合している。そして、この絶縁管１６の先端にノズル部内管１２が取り付けられている。一方、導管部内管１４の外側には、この導管部内管１４と同軸的に導管部外管１５が設けられており、この導管部外管１５の先端には、ノズル部外管１１が取り付けられている。よって、溶接トーチ先端においては、コンタクトチップ１３を中心にして、ノズル外管１１とノズル内管１２との二重管構造が構成されている。導管部内管１２の内側に供給されたガスは、孔１８を介して、ノズル内管１２とコンタクトチップ１３との間の間隙に供給され、このノズル内管１２の先端と、コンタクトチップ１３の先端との間隙から吐出される。一方、導管部外管１５と導管部内管１４との間の間隙に供給されたガスは、孔１７を介して、ノズル外管１１とノズル内管１２との間の間隙に供給され、このノズル外管１１の先端とノズル内管１２の先端との間隙から吐出される。このようにして、コンタクトチップ１３の中心から溶接ワイヤが送給され、その外側の内管１２とチップ１３との間隙からＡｒガスが吐出され、その外側の外管１１と内管１２との間隙から炭酸ガスが吐出される二十管構造のトーチが構成されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−５０２４７号公報
【特許文献２】実開昭６３−６２２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の従来技術には、以下に示すような問題点がある。特許文献１と特許文献２に記載された二重ガスシールド溶接方法のいずれの場合も、内ノズルとチップとの隙間、及び内ノズルと外ノズルとの隙間が普通のシングルノズル溶接トーチと比べて、極めて狭い。このように、ガスが吐出する開口部の面積が狭いことにより、溶接中に発生したスパッタが内ノズルとチッブとの間の開口部に付着しやすく、スパッタはその狭い環状不活性ガス流路を詰まらせてしまう。これにより、溶滴のスプレー移行のための不活性ガスの層流及び適正流量が崩されることによって、溶接時間の推移とともに、溶滴のスプレー移行ができなくなり、最終的に、内側のガスノズルが完全に詰まることにより、不活性ガスが流れなくなる。また、スパッタは外ノズルと内ノズルとの間隙にも付着し、その狭い環状ＣＯ２ガス流路を詰まらせてしまう。これにより、溶融池を空気から保護するためのＣＯ２ガスの層流及び適正流量が崩されることによって、空気が溶融池に侵入し、溶接部に気孔及びブローホールの溶接欠陥が発生してしまう。更に、従来の二重ノズルトーチは二つのノズル（二重管）を用いるので、普通のトーチと比べて、どうしても複雑化及び大型化になってしまうという問題点がある。従来の二重ノズルトーチを用いた二重ガスシールド溶接法はこれらの問題によって、２０年前に開発されて以来、未だに実用化されていないのが現状である。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、スパッタ粒子がノズルに付着しにくく、且つ簡素化した二重ガスシールド用の溶接用トーチ及び溶接用コンタクトチップ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】
【００１０】
本発明に係る溶接用コンタクトチップは、中心部を溶接用ワイヤが挿通してこの溶接用ワイヤをガイドすると共に前記溶接用ワイヤに給電するチップ本体と、このチップ本体にチップ本体を外嵌するように取り付けられ先端が前記チップ本体よりもワイヤ送給方向前方に突出しているチップノズルと、前記チップ本体の内面と外面とを連通する孔とを有し、前記チップ本体の内部に供給されたガスが前記孔を介して前記チップノズルと前記チップ本体との間の間隙に供給され、前記チップノズルの先端から吐出されることを特徴とする。
【００１１】
このコンタクトチップにおいて、前記チップノズルの先端は、前記チップ本体の先端から、ワイヤ送給方向前方に５乃至１５ｍｍ突出していることが好ましい。
【００１２】
更に、前記チップノズルの材質は絶縁性セラミックス又はカーボンであることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る溶接用トーチは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンタクトチップと、このコンタクトチップを取り囲むように環状をなしトーチに取り付けられたノズルと、を有し、前記ノズルの先端と前記コンタクトチップのチップノズルとの間の間隙からガスを吐出することを特徴とする。
【００１４】
この溶接用トーチにおいては、例えば、前記チップノズルの内側から不活性ガスを吐出し、前記ノズルと前記チップノズルとの間の間隙から炭酸ガスを吐出する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の溶接用コンタクトチップによれば、チップ本体を外嵌するチップノズルが、チップ本体よりもワイヤ送給方向の前方に突出しているので、このコンタクトチップをノズル内に配置した溶接用トーチにおいては、トーチ先端において、チップノズルとノズルとの２重管のみが存在し、溶接ワイヤをガイドするチップ本体はトーチ先端に存在しない。よって、チップノズルの内側の開口部及びノズルとチップノズルとの間隙の開口部は十分に広く、この部分にスパッタが飛来してきても、前記両開口部を閉塞してしまうことが防止される。従って、スパッタのシールドガス流路への詰まりは発生しにくく、長時間溶接しても、溶滴のスプレー化を維持でき、気孔及びブローホールが無い溶接部を得ることができる。また、従来の二重管構造のトーチとは異なり、コンタクトチップの先端部にチップノズルを取り付けるだけであるので、従来の二重管構造のトーチより構造が簡素であり、溶接トーチ全体を小型化することができる。更に、従来の二重管構造のトーチと同様に、二重ガスシールドであるので、混合ガスを使用する場合に比べて、溶滴のスプレー移行のための高価な不活性ガスの供給量を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係る溶接用トーチを示す断面図、図２（ａ）は同じく本実施形態のコンタクトチップ２０のチップ本体２１を示す断面図、（ｂ）はその先端を示す側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線の共通断面図、図３（ａ）はコンタクトチップのチップノズル２２を示す断面図、（ｂ）はその先端を示す側面図、図４（ａ）は溶接トーチのノズル４０を示す断面図、（ｂ）はその先端を示す側面図である。
【００１７】
コンタクトチップ２０はチップ本体２１とこのチップ本体２１の前部に外嵌されるチップノズル２２とからなる。このチップ本体２１の中心には、その後部にガス及び溶接ワイヤが通流又は通過するガス流路３０と、その前部に溶接ワイヤが通過するワイヤガイド３１とが、チップ本体２１の軸方向に延びるように形成されている。チップ本体２１のワイヤ送給方向の前部３２ａはその前方部分の外面が前方に向けて縮径しており、その前端面３３は外径が最も小さくなっている。チップ本体２１の中間部３２ｂは最も大径であり、この中間部３２ｂの後方の後部３２ｃの外周面には、ネジ２４が形成されていて、このネジ２４がトーチ本体に固定されたチップ支持部２３のネジ孔内に螺合されてコンタクトチップ２０がトーチに支持されるようになっている。
【００１８】
また、チップ本体２１の中間部３２ｂと前部３２ａとの間の外周面にネジ２６が形成されている。また、チップノズル２２は、全体的には円筒状をなしているが、ワイヤ送給方向の前部３４ａがチップ本体２１の前部３２ａと同様に前方に向けて縮径している。またチップノズル２２の後部３４ｂは均一径であり、その後端部の内面には、ネジ３５が形成されている。そして、このネジ３５をチップ本体２１の中間部のネジ２６に螺合することにより、チップノズル２２をチップ本体２１の前部３２ａに外嵌した状態でチップノズル２２をチップ本体２１に取り付けることができる。これにより、図１に示すように、チップノズル２２の前部３４ａはチップ本体２１の前部３２ａに対して所定の間隔を保持するようにこの前部３２ａを外嵌する。このとき、図１に示すように、チップノズル２２の前端部３４ａはチップ本体２１よりも前方に距離Ｄだけ突出する。このチップノズル２２の前端部の突出部は、内径が均一である。
【００１９】
チップ本体２１の前部３２ａの後半の均一径の部分には、図２（ｃ）に示すように、その中心から半径方向に延びる４個の孔２７が、隣接する孔同士が相互に直交するようにして、形成されている。これらの孔２７はガス流路３０に連通している。
【００２０】
トーチに固定された支持部２３の外面には、中間部材４２を介して円筒状のノズル４０が固定されている。このノズル４０は、その前部がコンタクトチップ２０の周囲を取り囲んでノズル部となっており、後部が中間部材４２を介してトーチ支持部２３に固定されている。この中間部材４２はその後部がノズル４０の内面にネジ４４により固定されており、その前部は支持部２３の外面にネジ４３により固定されている。そして、この中間部材４２の中央部の部分には、複数個の貫通孔４１が形成されており、ノズル４０とチップノズル２２との間に形成されるガス流路２８と、中間部材４２と支持部２３との間に形成されるガス流路２９とを、貫通孔４１により連通するようになっている。
【００２１】
これらのチップ本体２１、チップノズル２２及びノズル４０は、例えば、セラミックス、カーボン又はクロム銅合金で形成されている。
【００２２】
次に、上述のごとく構成された溶接用コンタクトチップ２０を備えた溶接用トーチの動作について説明する。チップ本体２１のネジ２６にチップノズル２２のネジ３５を螺合させて、コンタクトチップ２０を組み立て、更に、ネジ２４をトーチ支持部２３のネジ２４に螺合させてコンタクトチップ２０をトーチ本体に取り付ける。また、ノズル４０をネジ４４を介して中間部材４２に固定し、中間部材４２をネジ４３を介して支持部２３に固定して、ノズル４０をチップ支持部２３に取り付ける。これにより、チップノズル２２の先端がチップ本体２１よりワイヤ送給方向前方にＤだけ突出し、このチップノズル２２の先端とノズル４０の先端とがワイヤ送給方向の同一位置に位置する溶接用トーチが構成される。そして、ノズル４０とコンタクトチップ２０との間の間隙（ガス流路２８）に、ＣＯ２ガスを供給し、コンタクトチップ中心部のガス流路３０にＡｒガスを供給する。これにより、ノズル４０とチップノズル２２との間のリング状の開口部からＣＯ２ガスが吐出し、チップノズル２２の先端開口部からＡｒガスが吐出する。そして、ガス流路３０及びワイヤガイド３１を挿通して、ワイヤ２５をコンタクトチップ先端から送り出す。そうすると、このワイヤ２５はチップ本体２１の前部３２ａのワイヤガイド３１にてチップ本体２１に接触して給電され、被溶接部５０との間でアークを発生する。このとき、被溶接部５０とコンタクトチップ２０との間のワイヤ２５の周囲は、Ａｒガスに覆われており、更にノズル４０と被溶接部５０との間は、このＡｒガスの周囲がＣＯ２ガスにより覆われている。これにより、二重ガスシールドの状態でアーク溶接が行われる。従って、ＣＯ２溶接のような溶滴短絡移行によるスパッタ発生の問題が回避され、溶滴のスプレー移行により溶接が進行するので、スパッタの発生が防止される。しかも、ＣＯ２ガスとＡｒガスとを混合するのではなく、別の流路から溶接部に供給するので、シールドガス等のコストが低い。
【００２３】
しかも、本実施形態においては、コンタクトチップ２０のチップ本体２１の先端は、チップノズル２２の先端から、Ｄだけワイヤ送給方向の後方にあり、トーチ先端の位置においては、ノズル４０の管端とチップノズル２２の管端とのみが存在する。このため、チップノズル２２の開口部の大きさと、ノズル４０とチップノズル２２との間の開口部の大きさは、十分に大きく、アーク溶接時にスパッタが発生しても、このスパッタ粒子は、トーチ先端に付着することはなく、前記開口部を閉塞させてしまうことはない。また、トーチ先端にワイヤに給電するチップ本体２１が存在せず、チップノズル２２及びノズル４０のみが存在するので、トーチ先端部の構造が簡素であり、また装置の小型化が可能である。
【００２４】
このように、本発明においては、ワイヤ２５をガイド及び給電するためのチップ本体２１（従来のチップに相当）と不活性ガスを流すためのチップノズル２２（従来の二重ノズルの内ノズルに相当）を一体化したもので、以下に示す利点がある。
【００２５】
本発明の二重構造チップのノズル部分の先端からＡｒ等の不活性ガスを流して、従来の二重ノズルトーチのような環状のガス流ではなく、円柱に近い層状のガス流になりやすい。これにより、溶滴のスプレー移行を安定させ、スパッタの発生を抑制することができる。
【００２６】
本発明の二重構造チップのノズル部分の先端の断面積を、従来の二重ノズルトーチの内ノズルとチップで形成された環状断面積と比べて、１／２以上小さくすることができ、従って、同じガス流量の場合、本発明の二重構造チップのノズル部分から流れるガス流速が従来より２倍以上速い。これによりスパッタはノズルに付着しようとするとき、速いガス流速（又は、高いガス圧力）で、ノズルに付着しにくくなる。一方、溶滴のスプレー移行を確保するために、ワイヤ周りに流す不活性ガスは、外側のＣＯ２の混入を防止できなくてはいけない。そのため、ワイヤ周りに流す不活性ガスにおいて、ある程度の強さ（流速）を持つ層流を求められる。同じガス流量の場合、本発明の二重構造チップのノズル部分の流速は従来の二重ノズルより速いので、高価な不活性ガスの流量を減らすことができる。
【００２７】
本発明の二重構造チップは、チップとＣＯ２が流れるノズル（従来の二重ノズルの外ノズルに相当）との隙間が普通のトーチ構造と同じく大きいので、スパッタは溶融池を保護する外側のＣＯ２流路を詰まらせることなく、気孔やブローホールの無い溶接ができる。
【００２８】
本発明の二重構造チップのチップノズルの材質は、セラミックス製又はカーボン製のものを使えば、スパッタの付着を一層防止できる。
【００２９】
本発明の二重構造溶接チップにおいて、チップ本体の先端からチップノズルの先端までの距離Ｄを５乃至１５ｍｍとすることが好ましい。この距離Ｄが５ｍｍより小さいと、スパッタはチップ本体とチップノズルとの隙間に付着して、この隙間を詰まりやすくする。また、Ｄが１５ｍｍより大きいと、チップ本体の先端から母材まで（ワイヤの突出し長さという）の距離が長くなり、ワイヤの抵抗熱による溶融が多くなり、溶滴が大きくなりやすく、スパッタが発生しやすい。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の範囲に入る実施例の特性を、本発明の範囲から外れる比較例と比較して、本発明の効果を具体的に説明する。外側のシールドガスとして炭酸ガスを、内シールドガスとしてアルゴンを使用し、平板上にビードオンプレートの溶接を行った。４５００駒／秒の高速度ビデオカメラによる溶滴移行形態を撮影するとともに、溶接電流・アーク電圧の波形も記録し、溶滴移行形態を確認し、比較的安定にスプレー移行がしやすい溶接条件を見出し、溶接実験を行った。
【００３１】
この溶接条件は以下のとおりである。
ワイヤ：ソリッドワイヤＹＧＷ１２（直径１．２ｍｍ）
溶接電流：３００Ａ
アーク電圧：３５Ｖ
溶接速度：３７ｃｍ／分。
後述の実施例においては、特にことわらない限り、この共通溶接条件で溶接した。
【００３２】
先ず、スプレー移行のための最低限のアルゴンガス流量について試験した（実験例１）。外側のシールドガスを炭酸ガスで１５Ｌ（リットル）／分とし、内側のシールドガスはアルゴンガスで流量を種々変化させた。そして、４５００駒／秒の高速度ビデオカメラの撮影によって溶滴移行形態を確認した。スプレー移行のためには、アルゴンガスが多い方がよいが、このとき、スプレー移行に必要な最小限のアルゴンガスの流量比（ＣＯ２ガスとアルゴンガスとの総量に対するアルゴンガスの量の比率）ｒが、ｒ≦２５％であれば、高価なアルゴンガスの流量が少なくて足りるので、評価を「◎（優秀）」とし、２５％＜ｒ＜３５％であれば、評価を「◎〜○（やや優秀）」とし、３５％≦ｒ≦５０％であれば、評価を「○（良好）」とした。一方、ｒ＞５０％又はアルゴンガスをいくら流してもスプレー移行にならない場合は、評価を「×（不可）」とした。
【００３３】
下記表１及び表２は夫々本実施例に用いた本発明の二重ガスシールドチップ及び従来の二重ガスシールドノズルの形状、ガス流量及び流速を示し、スプレー移行のために必要な最小限のアルゴンガス流量を評価した結果を示す。但し、これらの表１及び表２において、ｄ１は二重構造チップのノズル部分の先端外径（図１，２の二重構造チップの場合）又は内側ノズル先端の外径（図６の二重ノズルの場合）である。また、ｄ２は外側ノズルの先端内径である。更に、ｄ３は二重構造チップのノズル部分の先端内径（二重構造チップの場合）又は内側ノズル先端の内径（二重ノズルの場合）である。更にまた、Ｄは軸方向で二重構造チップのノズル部分の先端とチップ本体部分の先端との距離差（二重構造チップの場合）又は軸方向で内側ノズルの先端とチップ先端との距離差（二重ノズルの場合）である。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
次に、スプレー移行で気孔発生せずに連続溶接できる時間について評価した。外側のシールドガスを炭酸ガスで１５Ｌ／分とし、内側のシールドガスはアルゴンで流量は実験例１で行った実験結果により、スプレー移行ができたものだけ対象とした。溶接中は、溶接ビードにシールド不良による気孔が発生しているかどうかを常に確認するとともに、３分ごとに溶接電流・アーク電圧の波形を１０秒間測定し、短絡が５回以上発生しているかどうかを確認した。溶接ビードにシールド不良による気孔が発生した時点、又は短絡が５回以上発生した時点で、溶接を直ちに終了し、その連続溶接の時間を記録し、評価した。
【００３７】
下記表３は連続溶接時間の評価結果を示す。評価基準としては、連続溶接時間が２時間超えると、評価を「◎（優秀）」とし、ＭＡＧ溶接と同等で長時間溶接可能と判断した。連続溶接時間は１．５時間〜２時間であれば、評価を「◎〜○（やや優秀）」とし、ＭＡＧ溶接ほど長時間溶接できないが、従来の二重ノズルガスシールド溶接より倍以上長く連続溶接できると判断した。連続溶接時間は１．０時間〜１．５時間であれば、評価を「○（良好）」とし、従来の二重ガスシールド溶接より長時間溶接可能と判断した。連続溶接時間は０．５時間〜１時間であれば、評価を「△（普通）」とし、従来の二重ノズルガスシールド溶接と同等と判断した。連続溶接時間は０．５時間以下であれば、評価を「×（不可）」とした。
【００３８】
【表３】
【００３９】
次に、上記表３に記載の実施例及び比較例について、二重ガスシールド溶接の効果及び実用価値について、トーチ簡素性、アルゴンの使用比率、溶接経時安定性（連続溶接時間）の３つの観点からＭＡＧ溶接及び比較例と比較して、総合的に評価した。その評価結果を下記表４に示す。評価方法としては、総合評価係数Ｓ＝ａ×ｔ×（１−ｒ）で評価する。但し、この式中、“ａ”はトーチ簡素性係数で、トーチ構造の簡素化順を示す。この“ａ”は、ＭＡＧ溶接の場合は「３」とし、本発明の二重構造チップは「２」とし、従来の二重ノズルは「１」とした。“ｔ”は連続溶接時間で単位は分である。“ｒ”はアルゴンの使用比率で、単位は％である。総合評価係数Ｓの値は大きければ大きいほど、実用価値が高い。各実施例６１乃至８１の総合評価係数Ｓは、表４に示すように、比較例８２乃至８６に比べて高く、特にＤが５ｍｍ〜１５ｍｍのものは、総合評価計数Ｓが更に高く、ＭＡＧ溶接の場合とほぼ同じか、それ以上である。
【００４０】
【表４】
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明のコンタクトチップを用いた二重ガスシールド溶接法は、ＭＡＧ溶接と同様にスパッタの発生を防止した溶接方法として、極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の溶接トーチの断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態に係るコンタクトチップのチップ本体の構造を示す断面図、（ｂ）は同じくその端面を示す側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に示す断面図である。
【図３】（ａ）は同じく本実施形態のコンタクトチップのチップノズルを示す断面図、（ｂ）はその端面を示す側面図である。
【図４】（ａ）は同じく本実施形態のノズルを示す断面図、（ｂ）はその端面を示す側面図である。
【図５】特許文献１に開示された従来の二重管構造のノズルの端面を示す図である。
【図６】特許文献２に開示された従来の二重管構造のノズルを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２０：コンタクトチップ
２１：チップ本体
２２：チップノズル
２７：孔
３０：ガス流路
３１：ワイヤガイド
４０：ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部を溶接用ワイヤが挿通してこの溶接用ワイヤをガイドすると共に前記溶接用ワイヤに給電するチップ本体と、このチップ本体にチップ本体を外嵌するように取り付けられ先端が前記チップ本体よりもワイヤ送給方向前方に突出しているチップノズルと、前記チップ本体の内面と外面とを連通する孔とを有し、前記チップ本体の内部に供給されたガスが前記孔を介して前記チップノズルと前記チップ本体との間の間隙に供給され、前記チップノズルの先端から吐出されることを特徴とする溶接用コンタクトチップ。
【請求項２】
前記チップノズルの先端は、前記チップ本体の先端から、ワイヤ送給方向前方に５乃至１５ｍｍ突出していることを特徴とする請求項１に記載の溶接用コンタクトチップ。
【請求項３】
前記チップノズルの材質は絶縁性セラミックス又はカーボンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接用コンタクトチップ。
【請求項４】
前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンタクトチップと、このコンタクトチップを取り囲むように環状をなしトーチに取り付けられたノズルと、を有し、前記ノズルの先端と前記コンタクトチップのチップノズルとの間の間隙からガスを吐出することを特徴とする溶接用トーチ。
【請求項５】
前記チップノズルの内側から不活性ガスを吐出し、前記ノズルと前記チップノズルとの間の間隙から炭酸ガスを吐出することを特徴とする請求項４に記載の溶接用トーチ。
【請求項１】
中心部を溶接用ワイヤが挿通してこの溶接用ワイヤをガイドすると共に前記溶接用ワイヤに給電するチップ本体と、このチップ本体にチップ本体を外嵌するように取り付けられ先端が前記チップ本体よりもワイヤ送給方向前方に突出しているチップノズルと、前記チップ本体の内面と外面とを連通する孔とを有し、前記チップ本体の内部に供給されたガスが前記孔を介して前記チップノズルと前記チップ本体との間の間隙に供給され、前記チップノズルの先端から吐出されることを特徴とする溶接用コンタクトチップ。
【請求項２】
前記チップノズルの先端は、前記チップ本体の先端から、ワイヤ送給方向前方に５乃至１５ｍｍ突出していることを特徴とする請求項１に記載の溶接用コンタクトチップ。
【請求項３】
前記チップノズルの材質は絶縁性セラミックス又はカーボンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接用コンタクトチップ。
【請求項４】
前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンタクトチップと、このコンタクトチップを取り囲むように環状をなしトーチに取り付けられたノズルと、を有し、前記ノズルの先端と前記コンタクトチップのチップノズルとの間の間隙からガスを吐出することを特徴とする溶接用トーチ。
【請求項５】
前記チップノズルの内側から不活性ガスを吐出し、前記ノズルと前記チップノズルとの間の間隙から炭酸ガスを吐出することを特徴とする請求項４に記載の溶接用トーチ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１６７８７９（Ｐ２００７−１６７８７９Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６６７５３（Ｐ２００５−３６６７５３）
【出願日】平成１７年１２月２０日（２００５．１２．２０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２０日（２００５．１２．２０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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