特開 2024-179840 溶接装置および溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024179840

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】溶接装置および溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/16 20060101AFI20241219BHJP

   B23K 9/167 20060101ALI20241219BHJP

   B23K 9/12 20060101ALI20241219BHJP

   B23K 9/29 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

B23K9/16 M

B23K9/167 B

B23K9/12 310C

B23K9/29 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023099057

(22)【出願日】2023-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】302040135

【氏名又は名称】日鉄溶接工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】富樫 政樹

(72)【発明者】

【氏名】星野 忠

【テーマコード（参考）】

4E001

【Ｆターム（参考）】

4E001AA03

4E001BB05

4E001BB07

4E001BB08

4E001BB09

4E001BB10

4E001BB11

4E001CB04

4E001DC02

4E001DD02

4E001DD05

4E001DD06

4E001LB07

4E001LH03

4E001NA01

4E001NA05

4E001NA08

(57)【要約】

【課題】溶接ワイヤを送出するワイヤノズルから溶接雰囲気への外気の混入を抑制し、溶接雰囲気のシールド性を向上させる。
【解決手段】不活性ガス雰囲気で溶接を行う溶接装置１において、溶接トーチ１０と、溶接トーチ１０と母材２との間に送給される溶接ワイヤ２１が内部を通るワイヤ送給路３０と、ワイヤ送給路３０内に不活性ガスを主成分とするガスを供給する不活性ガス供給路４０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

不活性ガス雰囲気で溶接を行う溶接装置であって、
溶接トーチと、
前記溶接トーチと母材との間に送給される溶接ワイヤが内部を通るワイヤ送給路と、
前記ワイヤ送給路内に不活性ガスを主成分とするガスを供給する不活性ガス供給路と、を備えることを特徴とする、溶接装置。

【請求項2】

前記溶接トーチは、非消耗電極を有し、
前記ワイヤ送給路は、前記溶接トーチの外部に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の溶接装置。

【請求項3】

前記ワイヤ送給路内を通る前記溶接ワイヤを加熱する給電電極を備えることを特徴とする、請求項２に記載の溶接装置。

【請求項4】

前記ワイヤ送給路に、前記給電電極が取り付けられた筐体が設けられ、
前記不活性ガス供給路は、前記筐体に接続されていることを特徴とする、請求項３に記載の溶接装置。

【請求項5】

前記ワイヤ送給路に、前記ガスの一部を該ワイヤ送給路の外部に放出するリリーフ孔が形成され、
前記リリーフ孔は、前記ワイヤ送給路に対する前記不活性ガス供給路の接続箇所よりも前記母材側に位置していることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の溶接装置。

【請求項6】

不活性ガス雰囲気で溶接を行う溶接方法であって、
内部に溶接ワイヤが通るワイヤ送給路を介して溶接トーチと母材との間に前記溶接ワイヤを送給する際に、前記ワイヤ送給路内に不活性ガスを主成分とするガスを供給して前記溶接を行うことを特徴とする、溶接方法。

【請求項7】

前記溶接トーチは、非消耗電極を有し、
前記ワイヤ送給路は、前記溶接トーチの外部に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の溶接方法。

【請求項8】

前記ワイヤ送給路内を通る前記溶接ワイヤに給電し、該溶接ワイヤを加熱して前記溶接を行うことを特徴とする、請求項７に記載の溶接方法。

【請求項9】

前記ワイヤ送給路に設けられた筐体に前記溶接ワイヤへの給電を行うための給電電極が取り付けられ、
前記筐体内に前記ガスを供給することを特徴とする、請求項８に記載の溶接方法。

【請求項10】

前記ワイヤ送給路に対する前記ガスの供給箇所よりも母材側において、前記ワイヤ送給路内を流れる前記ガスの一部を該ワイヤ送給路の外部に放出することを特徴とする、請求項６～９のいずれか一項に記載の溶接方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接装置および溶接方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年の肉盛溶接においては、耐環境性に配慮しながらも高能率化と高品質化が要求されている。高能率化の面では消耗電極式溶接が有利であったが、ＣＯ₂排出量やヒューム、スラグ廃棄などの耐環境性、美麗なビード外観や低希釈率などの高品質化の面では非消耗電極式溶接の方が有利であった。これら要求をすべて満たすために、ＴＩＧ溶接やプラズマ溶接などの非消耗式電極溶接法においてホットワイヤ方式の溶接法を導入することが進んでいる。

【0003】

ホットワイヤ方式の溶接法として、特許文献１～３には通電加熱した溶接ワイヤを溶融プールに供給して溶接を行う非消耗電極式の溶接装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６２－００６９０７号公報

【特許文献2】特開昭６２－０２６８６７号公報

【特許文献3】特開平１－１９２４７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

チタンやマグネシウムなどの活性金属を多量に含む合金を母材又は溶接材料に使用してホットワイヤ方式の肉盛溶接を行う場合、溶接中の高温状態にある合金に空気が接触すると、合金の機械的特性が容易に変質するおそれがある。これに加えて、溶接金属中に気泡が発生し、ピットやブローホール等の気孔欠陥が生じるおそれがある。このため、溶接トーチの先端部に形成される溶融プールの周囲には、シールドガスとしてアルゴンガスなどの不活性ガスが供給され、不活性ガス雰囲気で溶接が行われる。

【0006】

一方、従来の溶接装置においては、溶接ワイヤが送出されるワイヤノズルの先端部から溶接ワイヤと共に外気が放出され、シールドガスによって不活性ガス雰囲気に保持された溶融プールの周囲に外気が流入する。すなわち、従来の溶接装置においては、溶接雰囲気のシールド性を高めて高品質のビードを得るという観点で、溶融プールの周囲に外気が流入することが弊害となっていた。

【0007】

また、上記のような溶接雰囲気のシールド性を向上させるという課題は、ホットワイヤ方式の肉盛溶接のみならず、溶接ワイヤを供給しながら不活性ガス雰囲気で溶接を行う溶接法に共通する課題である。

【0008】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、溶接ワイヤを送出するワイヤノズルから溶接雰囲気への外気の混入を抑制し、溶接雰囲気のシールド性を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決する本発明は、不活性ガス雰囲気で溶接を行う溶接装置であって、溶接トーチと、前記溶接トーチと母材との間に送給される溶接ワイヤが内部を通るワイヤ送給路と、前記ワイヤ送給路内に不活性ガスを主成分とするガスを供給する不活性ガス供給路と、を備えることを特徴としている。

【0010】

別の観点による本発明は、 不活性ガス雰囲気で溶接を行う溶接方法であって、内部に溶接ワイヤが通るワイヤ送給路を介して溶接トーチと母材との間に前記溶接ワイヤを送給する際に、前記ワイヤ送給路内に不活性ガスを主成分とするガスを供給して前記溶接を行うことを特徴としている。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、溶接ワイヤを送出するワイヤノズルから溶接雰囲気への外気の混入を抑制し、溶接雰囲気のシールド性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係るホットワイヤ方式のプラズマ溶接装置の概略構成を示す図である。

【図2】溶接部周辺の装置構成について説明するための図である。

【図3】ワイヤ送給路の概略構成について説明するための図である。

【図4】ワイヤ送給路における不活性ガスの流れを説明するための図である。

【図5】プラズマ溶接装置における不活性ガスの流れを説明するための図である。

【図6】他の実施形態に係る不活性ガス供給路の配置例を示す図である。

【図7】他の実施形態に係る不活性ガス供給路の配置例を示す図である。

【図8】他の実施形態に係る不活性ガス供給路の配置例を示す図である。

【図9】他の実施形態に係る複数のワイヤ送給路を備えるプラズマ溶接装置の概略構成を示す図である。

【図10】他の実施形態に係るホットワイヤ電源の接続例を示す図である。

【図11】他の実施形態に係るホットワイヤ電源の接続例を示す図である。

【図12】他の実施形態に係るコールドワイヤ方式のプラズマ溶接装置の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0014】

本実施形態においては不活性ガス雰囲気で溶接を行う溶接装置として、肉盛溶接を行うホットワイヤ方式のプラズマ溶接装置を例に挙げて溶接雰囲気のシールド性が向上する溶接装置について説明する。

【0015】

＜プラズマ溶接装置＞
図１は、本実施形態に係るホットワイヤ方式のプラズマ溶接装置１の概略構成を示す図である。図２は、溶接部周辺の装置構成について説明するための図である。いずれの図においても、溶接部周辺の装置の構成要素の一部を切断面で図示している。

【0016】

プラズマ溶接装置１は、溶接トーチ１０と、溶接ワイヤを送給するワイヤ送給機２０と、溶接対象である母材２と溶接トーチ１０との間に溶接ワイヤを送給するためのワイヤ送給路３０を備える。

【0017】

溶接トーチ１０は、非消耗電極の一例であるタングステン電極１１と、タングステン電極１１の周囲を囲うチップ１２と、チップ１２の周囲を囲うシールドキャップ１３を有する。

【0018】

溶接トーチ１０において、タングステン電極１１とチップ１２の内周面との間には、パイロットガスとして例えばアルゴンガスなどの不活性ガスが供給される流路が形成されている。また、チップ１２の外周面とシールドキャップ１３の内周面との間には、シールドガスとして例えばアルゴンガスなどの不活性ガスが供給される流路が形成されている。

【0019】

溶接トーチ１０の周囲には、下方が開口した容器であるシールドボックス１４が設けられている。シールドボックス１４は、溶接部近傍の雰囲気を不活性ガス雰囲気に保持し易くするために必要に応じて設置されるものであり、シールドボックス１４の天板部に溶接トーチ１０が配置されている。

【0020】

シールドボックス１４の天板部には、シールドボックス１４内にシールドガスを供給する複数のシールドガス供給管１５が接続されている。シールドガスとしては例えばアルゴンガスなどの不活性ガスが使用される。母材２の肉盛溶接中は、シールドガス供給管１５から不活性ガスが供給されることによって、溶融プール３と、その溶融プール３近傍のビード４を不活性ガス雰囲気に保持し易くなる。

【0021】

ワイヤ送給機２０は、溶接ワイヤ２１が巻きつけられたワイヤスプール２２と、ワイヤスプール２２から送出された溶接ワイヤ２１を溶接トーチ１０側に送る一対の送給ローラ２３と、送給ローラ２３の回転駆動源であるモータ２４を有する。

【0022】

ワイヤ送給路３０は、上述したワイヤ送給機２０から送出された溶接ワイヤ２１を溶接トーチ１０の先端部近傍まで送るための送給経路であり、単一部品または複数部品の組み合わせによって構成される。本実施形態に係るワイヤ送給路３０は、内部を溶接ワイヤ２１が通過する筐体３１と、第１筒状体としてのコンジットライナ３２と、第２筒状体としてのワイヤノズル３３で構成されている。

【0023】

筐体３１は、ワイヤ送給路３０の中途部に設けられ、コンジットライナ３２とワイヤノズル３３との間に配置されている。なお、筐体３１のより詳細な説明については後述する。

【0024】

コンジットライナ３２は、ワイヤ送給機２０と筐体３１との間に配置され、コンジットライナ３２の一端部はワイヤ送給機２０に接続され、他端部は筐体３１に接続されている。ワイヤ送給機２０から送出される溶接ワイヤ２１は、コンジットライナ３２の内部を通り、筐体３１まで送られる。

【0025】

ワイヤノズル３３は、筐体３１から溶接トーチ１０の先端部近傍まで延びている。筐体３１内を通過する溶接ワイヤ２１は、ワイヤノズル３３の内部を通り、溶接トーチ１０の先端部近傍に形成された溶融プール３に到達する。なお、本実施形態においてはワイヤノズル３３内での溶接ワイヤ２１と接触する部分全てが絶縁材料で形成されている。

【0026】

次に、上述した筐体３１の周辺構造について図３を主に参照しながら説明する。図３（ａ）は、筐体３１の周辺をワイヤ送給機側から見た側面図であり、図３（ｂ）は、筐体３１の正面図である。なお、図面の視認性の担保と説明の便宜のため、筐体３１内の隠線で図示され得る構成要素のうち、一部の構成要素の隠線による図示が省略されている。

【0027】

筐体３１は、内部に空間３４を有する本体容器３１ａと、当該本体容器３１ａの空間３４を覆うカバー３１ｂで構成されている。本体容器３１ａは、図３（ａ）のようにワイヤ送給機側から筐体３１を見たときの右側面部に開口を有しており、カバー３１ｂは、その本体容器３１ａの右側面部の開口を覆うようにボルト締結されている。

【0028】

本体容器３１ａとカバー３１ｂとの間には、シール材としてＯリング３５が設けられている。Ｏリング３５が設けられている場合には、本体容器３１ａの空間３４内からカバー３１ｂの外部への雰囲気の流出を抑制でき、後述する筐体３１内の雰囲気置換をした後の筐体３１内への外気の流入を抑制できる。

【0029】

筐体３１内の空間３４には、筐体３１を通過する溶接ワイヤ２１を下方から支持する２つのガイドローラ３６が間隔を空けて設置されている。

【0030】

ガイドローラ３６の上方には、溶接ワイヤ２１に給電するための給電電極として給電棒３７が設けられている。給電棒３７は、延伸方向が鉛直方向に向いた状態で筐体３１に対して固定され、給電棒３７の下端は、スプリング（図示せず）により筐体３１内を通過する溶接ワイヤ２１に常に接触している。

【0031】

図３（ｂ）に示すように、筒状のワイヤノズル３３には、内周面から外周面に貫通したリリーフ孔３８が形成されている。リリーフ孔３８は、ワイヤ送給路３０に対する後述する不活性ガス供給路４０の接続箇所よりもワイヤノズル３３の先端側（すなわち母材側）に位置している。このようなリリーフ孔３８が設けられている場合には、ワイヤノズル３３内に供給されるガスの一部をリリーフ孔３８からワイヤノズル３３の外部に放出できる。

【0032】

（不活性ガス供給路）
図３（ａ）において、本体容器３１ａに対するカバー３１ｂの取り付け側を説明の便宜上、本体容器３１ａの前面側と称したとすると、本体容器３１ａの背面側には、不活性ガス供給路４０が接続されている。不活性ガス供給路４０は、不活性ガスを主成分とするガスをワイヤ送給路内に供給するための流路である。

【0033】

図３（ａ）に示した例においては、不活性ガス供給路４０は、ガスタンクなどのガス供給源（図示せず）に接続されたガスチューブ４１と、そのガスチューブ４１が接続されたエルボ４２で構成されている。ガスチューブ４１に一端部が接続されたエルボ４２の他端部は、筐体３１内の空間３４に接続されている。このような不活性ガス供給路４０が設けられていることによって、筐体３１内に不活性ガスを主成分とするガスを供給可能となっている。

【0034】

なお、不活性ガスを主成分とするガスとは、ヘリウムガス、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスの体積分率が７０％以上となる組成を有したガスであり、空気とは異なるガスである。不活性ガスの体積分率は、好ましくは９０％以上であり、より好ましくは９９％以上である。

【0035】

不活性ガスを主成分とするガスの具体例としては、アルゴンガスと水素ガスの混合ガスや、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガス等が挙げられる。また、不活性ガスを主成分とするガスは、不活性ガスの体積分率が１００％のガスであってもよいし、アルゴンガスとヘリウムガスの混合ガス又はアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスのように２種以上の不活性ガスを含む混合ガスであってもよい。

【0036】

図１に示すように、プラズマ溶接装置１は、プラズマアーク５を形成するための第１電源としてプラズマ溶接電源５０が設置されている。溶接トーチ１０のタングステン電極１１及び母材２は、プラズマ溶接電源５０に対して電気的に接続されており、通電時にはタングステン電極１１の下端と母材２の表面との間にプラズマアーク５が形成される。

【0037】

また、プラズマ溶接装置１は、溶接ワイヤ２１を通電加熱するための第２電源としてホットワイヤ電源５１が設置されている。給電棒３７及び母材２は、ワイヤ送給開始後に、溶接ワイヤ２１と母材２又は溶融プール３又はプラズマアーク５と接触することで、ホットワイヤ電源５１に対して電気的に接続され、通電時には溶接ワイヤ２１における先端部から給電棒３７の下端近傍までの領域が抵抗発熱によって加熱される。

【0038】

以上、本実施形態に係るプラズマ溶接装置１の概略構成について説明した。このプラズマ溶接装置１においては、母材２の肉盛溶接を開始する前に図３（ａ）に示した不活性ガス供給路４０から筐体３１内に不活性ガスを主成分とするガスとして例えばアルゴンガスが供給される。

【0039】

ここで図４を参照してワイヤ送給路３０内に供給されるアルゴンガスの流れを説明する。図４は、ワイヤ送給路３０の断面を模式的に示した図であり、図中の直線矢印はワイヤ送給路３０から放出されるアルゴンガスを示している。

【0040】

不活性ガス供給路から筐体３１内にアルゴンガスが供給される前の筐体３１内は大気雰囲気であるが、筐体３１内にアルゴンガスが供給されることによって、筐体３１内にアルゴンガスが充填される。これによって、筐体３１内の空気が筐体３１からコンジットライナ３２の内部またはワイヤノズル３３の内部に排出される。

【0041】

その後、筐体３１内にアルゴンガスが供給され続けることによって、筐体３１内の空間３４、その空間３４に通ずるコンジットライナ３２の内部とワイヤノズル３３内がアルゴンガス雰囲気に置換される。すなわち、筐体３１内にアルゴンガスが供給されることによって、ワイヤ送給路３０内がアルゴンガス雰囲気に置換される。これによって、ワイヤノズル３３の先端からは溶接ワイヤ２１が送出されると共にアルゴンガスが放出される。

【0042】

すなわち、本実施形態に係るプラズマ溶接装置１によれば、図５のような母材２の肉盛溶接時にワイヤノズル３３の先端からアルゴンガスが放出されることによって、溶接トーチ１０の先端部周辺の溶接雰囲気への外気の混入を抑制できる。これにより溶接雰囲気のシールド性を向上させることができ、溶接中の高温状態にある母材への空気の接触に起因する溶接金属の機械的特性の変質および気孔欠陥の発生を抑制できる。

【0043】

なお、筐体３１内に供給されるアルゴンガスの流速が過度に大きい場合、ワイヤノズル３３の先端から放出されるアルゴンガスの流速も増大する。この流速の速いガス流は、プラズマアーク５のアーク流を乱す作用として働き、プラズマアーク５の不安定化を招く。その結果、肉盛ビード４も不均一となり、正常な肉盛ビードとならず、溶接品質に悪影響を及ぼす可能性がある。このような問題を回避するために筐体３１へのアルゴンガスの流量を低く抑えた場合には、筐体３１内の雰囲気置換に時間を要すこととなる。

【0044】

一方、本実施形態に係るプラズマ溶接装置１においては、ワイヤノズル３３のリリーフ孔３８が設けられていることによって、ワイヤノズル３３内を流れるアルゴンガスの一部がリリーフ孔３８からシールドボックス１４の内部に放出される。これにより、ワイヤノズル３３の先端から吐出されるアルゴンガスの吐出速度を減少させることができる。

【0045】

換言すると、筐体３１内へのアルゴンガスの流量を増大させた場合であっても、リリーフ孔３８からアルゴンガスの一部を放出できるため、ワイヤノズル３３の先端からのアルゴンガスの吐出速度を抑制できる。すなわち、リリーフ孔３８が設けられている場合には、アルゴンガスの流量を増大させて筐体３１内の空気排出時間を短縮できると共に、ワイヤノズル３３の先端からのアルゴンガスの吐出速度を適正に保つことでプラズマアーク５の乱れを抑制できる。

【0046】

なお、プラズマ溶接装置１で行う溶接は、肉盛溶接に限定されず、突合せ溶接や重ね溶接、すみ肉溶接等の他の溶接であってもよい。また、溶接の姿勢や開先の形状も特に限定されない。一方で、本実施形態に係るプラズマ溶接装置１は、肉盛溶接に適用することが好ましい。

【0047】

肉盛溶接は、余盛量の確保や欠陥の発生を抑制する観点からは複数の母材同士を溶接する場合と比較して溶接速度を低下させることが有利である。しかし、溶接速度が低下すると溶融プールの凝固が完了するまでに時間を要し、溶融プールの領域も広範囲となる。したがって、肉盛溶接においては、広範囲の溶融プールの凝固が完了するまでの間、溶接雰囲気を保持するために高いシールド性が要求される。このため、溶接雰囲気のシールド性を向上させることが可能なプラズマ溶接装置１は、肉盛溶接に適用されることが有用である。

【0048】

また、溶接ワイヤ２１を加熱するホットワイヤ方式の溶接を行う場合には、コールドワイヤ方式の溶接よりも溶融プールの凝固が完了するまでに時間を要する。このため、前述したように溶接雰囲気を保持するために高いシールド性が要求されることから、プラズマ溶接装置１は、ホットワイヤ方式の溶接に適用されることが有用である。

【0049】

また、チタンやマグネシウムなどの活性金属を多量に含む合金を母材又は溶接材料に使用する場合には、高温状態となっている溶融プールが外気と接触することで、外気中に含まれる諸成分と反応し欠陥を生じやすい。このため、前述したように溶接雰囲気を保持するために高いシールド性が要求されることから、プラズマ溶接装置１は、活性金属の溶接に適用されることが有用である。

【0050】

また、ワイヤ送給路３０内には、通常、銅部品が使用されるが、ホットワイヤ方式の溶接を行う場合にワイヤノズル３３内に空気が存在すると、加熱された溶接ワイヤ２１によって銅部品の酸化が促進され銅部品が消耗し易くなる。一方、本実施形態に係るプラズマ溶接装置１においては、ワイヤ送給路内の雰囲気が不活性ガスを主成分とするガスで置換された状態で、加熱された溶接ワイヤ２１がワイヤ送給路内を通過するため、ワイヤノズル３３を構成する銅部品の酸化消耗を抑制できる。

【0051】

以上の観点から、本実施形態に係るプラズマ溶接装置１は、活性金属を含む母材又は溶接材料に対するホットワイヤ方式の肉盛溶接に適用されることが特に有用である。また、プラズマ溶接装置１は、活性金属を含む母材以外にも溶接金属への空気の混入が好ましくない例えば原子力関係部品や極低温用鋼等の厳環境対応用、医療用あるいは食品用の高品質用途材の溶接に適用することも有用である。

【0052】

＜他の実施形態＞
次に、他の実施形態に係るプラズマ溶接装置１について順に説明する。

【0053】

図６に示すように、筐体３１に対するエルボ４２の接続位置は例えば筐体３１の底面側であってもよい。すなわち、ワイヤ送給路３０に対する不活性ガス供給路４０の接続位置は特に限定されない。

【0054】

例えば図７および図８に示すように、不活性ガス供給路４０は、筐体３１ではなく、コンジットライナ３２に接続されてもよい。図７に示す例では、コンジットライナ３２の中途部に不活性ガス供給路４０が接続され、図８に示す例では、ワイヤ送給機２０とコンジットライナ３２の接続部に不活性ガス供給路４０が接続されている。

【0055】

図９に示すように、溶接ワイヤ２１の送給路は複数設けられてもよい。図９に示す例では、２つのワイヤ送給路３０ａ、３０ｂが設けられ、一方のワイヤ送給路３０ａ用の給電棒３７ａに給電する第１ホットワイヤ電源５１と、他方のワイヤ送給路３０ｂ用の給電棒３７ｂに給電する第２ホットワイヤ電源５２が設置されている。

【0056】

以上の例では、ホットワイヤ電源５１が給電棒３７と母材２に接続されていたが、図１０に示すように、ホットワイヤ電源５１は、ワイヤノズル３３と給電棒３７に接続されてもよい。この場合、ワイヤノズル３３の通電部は、例えば銅などの導電性材料で形成され、通電部以外の溶接ワイヤ２１と接触する部分は全て絶縁性材料で形成される。ワイヤノズル３３の通電部は発熱するため、ワイヤノズル３３内に空気が存在すると、通電部を構成する部品が酸化消耗し易いことに加え、通電部が銅製の場合に生じる酸化被膜に起因するスパーク放電により、溶接ワイヤ２１と通電部との溶着によるワイヤ座屈詰まりが発生することがある。そのようなワイヤ座屈詰まりが発生すると、ワイヤノズル３３の構成部品が破損する、座屈解消メンテナンスにより生産が一時的に止まる、などの問題が生じる。しかし、ワイヤノズル３３内が不活性ガスを主成分とするガスに置換されるプラズマ溶接装置１によれば、そのような酸化に起因する部品の消耗や破損、生産性の低下を抑制できる。

【0057】

また、図１１に示すように、複数のワイヤ送給路３０を設ける場合においても、ワイヤノズル３３と給電棒３７に対してホットワイヤ電源５１、５２を接続してもよい。

【0058】

プラズマ溶接装置１は、ホットワイヤ方式ではなくコールドワイヤ方式の溶接装置であってもよい。図１２は、コールドワイヤ方式のプラズマ溶接装置１の一例であり、ワイヤ送給路３０のワイヤノズル３３に不活性ガス供給路４０が接続されている。

【0059】

以上の説明では、非消耗電極を用いたプラズマ溶接を例示したが、溶接法は特に限定されず、非消耗電極を用いたＴＩＧ溶接やレーザー溶接、電子ビーム溶接であってもよい。また、溶接法は、例えばＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接、サブマージアーク溶接、エレクトロスラグ溶接、エレクトロガス溶接であってもよい。

【0060】

なお、非消耗電極式の溶接装置においては、ワイヤ送給路３０が溶接トーチ１０の外部に設けられるが、消耗電極式の溶接装置においては、ワイヤ送給路３０が溶接トーチ１０の内部に設けられる。この場合においても、ワイヤ送給路内に不活性ガスを主成分とするガスを供給することによって、ワイヤ送給路の外側を流れるシールドガスによって形成された溶接雰囲気への外気混入を抑制できる。

【0061】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0062】

例えば、上記実施形態の構成要件は任意に組み合わせることができる。当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。

【0063】

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

【産業上の利用可能性】

【0064】

本発明は、ホットワイヤ方式のプラズマ溶接装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0065】

１ プラズマ溶接装置
２ 母材
３ 溶融プール
４ ビード
５ プラズマアーク
１０ 溶接トーチ
１１ タングステン電極
１２ チップ
１３ シールドキャップ
１４ シールドボックス
１５ シールドガス供給管
２０ ワイヤ送給機
２１ 溶接ワイヤ
２２ ワイヤスプール
２３ 送給ローラ
２４ モータ
３０ ワイヤ送給路
３１ 筐体
３１ａ 本体容器
３１ｂ カバー
３２ コンジットライナ
３３ ワイヤノズル
３４ 空間
３５ Ｏリング
３６ ガイドローラ
３７ 給電棒
３８ リリーフ孔
４０ 不活性ガス供給路
４１ ガスチューブ
４２ エルボ
５０ プラズマ溶接電源
５１ ホットワイヤ電源
５２ ホットワイヤ電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】