特表2024-542177長スティックアウトサブマージアーク溶接用の電極組立体
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-13
(54)【発明の名称】長スティックアウトサブマージアーク溶接用の電極組立体
(51)【国際特許分類】
B23K 9/18 20060101AFI20241106BHJP
B23K 9/26 20060101ALI20241106BHJP
【ＦＩ】
B23K9/18 E
B23K9/26 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024527393
(86)(22)【出願日】2022-11-18
(85)【翻訳文提出日】2024-05-09
(86)【国際出願番号】 US2022050386
(87)【国際公開番号】W WO2023091657
(87)【国際公開日】2023-05-25
(31)【優先権主張番号】63/264,358
(32)【優先日】2021-11-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/370,430
(32)【優先日】2022-08-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】510202156
【氏名又は名称】リンカーン グローバル，インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100229448
【弁理士】
【氏名又は名称】中槇 利明
(72)【発明者】
【氏名】ラヴェット，ロマン
(72)【発明者】
【氏名】レヴィレイン，ヤン
(72)【発明者】
【氏名】リヴェット，ヤン
(72)【発明者】
【氏名】ロンギノッティ，ローレン
(72)【発明者】
【氏名】フェアヴァルデ，ロイック
(72)【発明者】
【氏名】アゴスティーニョ，テルモ
(72)【発明者】
【氏名】オプト，ディルク
(72)【発明者】
【氏名】ヴォレ，クリストフ
(72)【発明者】
【氏名】カンテ，ジェローム
(72)【発明者】
【氏名】ジャニー，ミシェル
(72)【発明者】
【氏名】トゥム，クリストファー
(72)【発明者】
【氏名】ボルト，フランク
(72)【発明者】
【氏名】ポルマン，ローランド
(72)【発明者】
【氏名】オニール，ブライアン エム．
(72)【発明者】
【氏名】ガリヴァー，エリック
【テーマコード（参考）】
4E001
【Ｆターム（参考）】
4E001AA03
4E001BB05
4E001DC05
(57)【要約】
開示されている技術は、一般に、溶接技術に関し、且つ、更に詳しくは、例えば、サブマージアーク溶接などのアーク溶接用の電極組立体に関する。一態様において、サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）用の電極組立体は、接触ノズルを有するヘッド部分と、接触ノズルに着脱自在且つ連続的に装着された且つ接触ノズルとの関係において消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設された延長部分と、を有する。延長部分は、自身を通じて消耗電極を摺動自在に供給するように構成されたセラミックスリーブと、セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、を有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）用の電極組立体であって、接触ノズルを有するヘッド部分と、
前記接触ノズルに着脱自在に且つ連続的に装着された且つ前記接触ノズルとの関係において消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設された延長部分と、
を有し、
前記延長部分は、
自身を通じて前記消費電極を摺動自在に供給するように構成されたセラミックスリーブと、
前記セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、
を有する、電極組立体。
【請求項2】
自身を通じて挿入された前記消耗電極を有するＳＡＷにおいて、前記ヘッド部分の一端において配設された接触先端と前記消耗電極の前記アーキング先端の間において計測される電気スティックアウト距離と前記消耗電極の直径の間の比率が３０を超過するように構成されている、請求項１に記載の電極組立体。
【請求項3】
前記電気スティックアウト距離は、１２５ｍｍを超過している、請求項１に記載の電極組立体。
【請求項4】
前記セラミックスリーブと前記金属性シースのそれぞれの間のギャップは、前記セラミックスリーブ及び前記金属性シースが互いとの関係において不動化されるようにシーラントによって充填されている、請求項１に記載の電極組立体。
【請求項5】
前記シーラントは、前記金属性シースの融解温度よりも実質的に低い融解温度又はガラス繊維温度を有する、請求項４に記載の電極組立体。
【請求項6】
前記セラミックスリーブは、前記シーラントが蝋付け金属を有するように前記金属性シース上に蝋付けされている、請求項４に記載の電極組立体。
【請求項7】
前記シーラントは、ガラスシーラントを有する、請求項４に記載の電極組立体。
【請求項8】
前記反対側端部における前記金属性シースは、分離距離だけ、前記セラミックスリーブの長さ方向において分離され、これにより、電気的短絡が３０Ｖを超過する電気的バイアスにおいて前記金属性シースの間において実質的に防止されるように前記セラミックスリーブを露出させている、請求項１に記載の電極組立体。
【請求項9】
前記延長部分は、前記接触ノズルとの関係において前記アーキング先端に対して遠位である前記金属性シースの１つを通じて前記接触ノズルに機械的に結合されている、請求項１に記載の電極組立体。
【請求項10】
前記延長部分を前記接触ノズルに機械的に結合する前記金属性シースの前記１つは、ねじが切られたニップルを有する、請求項９に記載の電極組立板。
【請求項11】
サブマージアーク溶接電極組立体のために構成された延長部分であって、消耗電極を取り囲むように構成されたセラミックスリーブと、
前記セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、
を有し、
前記延長部分は、前記サブマージアーク溶接電極組立体のヘッド部分と連続的に配置されるように構成されている、延長部分。
【請求項12】
前記延長部分は、自身を通じて挿入された前記消耗電極を有する溶接の際に、前記ヘッド部分の一端において配設された接触先端部分と前記消耗電極のアーキング先端の間において計測される電気スティックアウト距離と前記電極の前記直径の間の比率が３０を超過するように構成されている、請求項１１に記載の延長部分。
【請求項13】
前記セラミックスリーブと前記金属性シースのそれぞれの間のギャップは、前記セラミックスリーブ及び前記金属性シースが互いとの関係において不動化されるようにシーラントによって充填されている、請求項１１に記載の延長部分。
【請求項14】
前記セラミックスリーブは、まっすぐな円筒形部分を有し、且つ、前記金属性シースのそれぞれは、前記セラミックスリーブの前記まっすぐな円筒形部分を取り囲む対応する方式でまっすぐな円筒形内側壁部分を有する、請求項１１に記載の延長部分。
【請求項15】
前記セラミックスリーブは、その一方又は両方の端部において形成されたテーパー化された部分を有し、且つ、前記金属性シースのそれぞれは、前記セラミックスリーブの前記テーパー化された部分を取り囲む対応する方式でテーパー化された円筒形内側壁部分を有する、請求項１１に記載の延長部分。
【請求項16】
前記延長部分は、前記アーキング先端に相対的に近接した前記端部において前記テーパー化された部分を有し、この場合に、その幅は、前記アーキング先端に向かって減少しており、前記テーパー化された部分は、前記延長部分の外部表面の接線が１６度未満である頂点の角度を有する三角形又はコーンを形成するように構成されている、請求項１５に記載の延長部分。
【請求項17】
前記延長部分は、前記消耗電極の前記先端が前記頂点に接触する状態において、前記延長部分が、４インチを超過する深さを有する且つ１６度未満である頂点の角度を有する三角形溝の側壁に接触しないように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する、請求項１６に記載の延長部分。
【請求項18】
前記セラミックスリーブの内側空洞は、前記内側空洞の中間部分のものよりも大きな直径を有するように朝顔形に開いた一方又は両方の端部部分を有する、請求項１１に記載の延長部分。
【請求項19】
前記セラミックスリーブの一方又は両方の端部の外側エッジは、丸くなっている、請求項１１に記載の延長部分。
【請求項20】
前記消耗電極のスティックアウト部分に相対的に近接した端部において形成された前記金属性シースは、丸くなった外側エッジを有する、請求項１１に記載の延長部分。
【請求項21】
前記金属性スリーブは、鋼から形成されている、請求項１１に記載の延長部分。
【請求項22】
前記セラミックスリーブは、窒化ケイ素、マグネシア安定化ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、炭化ケイ素、酸化マグネシウム、アルミナ、又はジルコニア強化アルミナからなる群から選択された材料から形成されている、請求項１１に記載の延長部分。
【請求項23】
サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）用の電極組立体であって、ヘッド部分と、ＳＡＷの際にヘッド部分が前記消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設されるように且つ前記延長部分が前記消耗電極の前記アーキング先端に対して近位となるように配設されるように、自身を通じて消耗電極を供給するために連続的に配置された延長部分と、を有し、
前記ヘッド部分は、前記消耗電極にパワーを供給するために前記消耗電極に電気的に接触するように構成された接触先端を含み、且つ、
前記延長部分は、
前記接触先端を通過した後に、自身を通じて前記消耗電極を摺動自在に供給するように構成されたセラミックスリーブと、
前記セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、
を有する、電極組立体。
【請求項24】
前記セラミックスリーブと前記金属性シースのそれぞれの間のギャップは、前記セラミックスリーブ及び前記金属性シースが互いとの関係において不動化されるように、シーラントによって充填されている、請求項２３に記載の電極組立体。
【請求項25】
前記延長部分は、前記接触先端との関係において前記アーキング先端に対して遠位である前記金属性シースの１つを通じて前記接触先端に機械的に結合されている、請求項２３に記載の電極組立体。
【請求項26】
前記セラミックスリーブは、窒化ケイ素、マグネシア安定化ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、炭化ケイ素、酸化マグネシウム、アルミナ、又はジルコニア強化アルミナからなる群から選択されたセラミック材料の単一片を有する、請求項２３に記載の電極組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
任意の優先権出願に対する参照による包含
外国及び国内優先権請求項が本出願と共に出願されている出願データシートにおいて識別されている任意の且つすべての出願は、引用により、３７ＣＦＲ１．５７の下において本明細書に包含される。
外国及び国内優先権請求項が本出願と共に出願されている出願データシートにおいて識別されている任意の且つすべての出願は、引用により、３７ＣＦＲ１．５７の下において本明細書に包含される。
【0002】
本出願は、２０２１年１１月１９日付けで出願された「ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＦＯＲ ＡＲＣ ＷＥＬＤＩＮＧ」という名称の米国仮特許出願第６３／２６４３５８号及び２０２２年８月４日付けで出願された「ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＦＯＲ ＡＲＣ ＷＥＬＤＩＮＧ」という名称の米国仮特許出願第６３／３７０４３０号に対する米国特許法第１１９（ｅ）条の下における利益を主張する。これにより、上述の出願のそれぞれは、引用により、そのすべてが本明細書に包含される。
【0003】
開示されている技術は、一般に、溶接技術に関し、且つ、更に詳しくは、例えば、サブマージアーク溶接などのアーク溶接用の電極組立体に関する。
【背景技術】
【0004】
様々な溶接技術は、金属のソースとして機能する溶接ワイヤを利用している。例えば、金属アーク溶接においては、電圧が被加工物に向かって前進する１つの電極として機能する消耗溶接電極ワイヤと別の電極として機能する被加工物の間において印加された際に電気アークが生成される。アークは、金属ワイヤの先端を溶解させ、これにより、溶接物又は溶接ビードを形成するために被加工物上に堆積される溶融金属ワイヤの液滴を生成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
溶接技術に対する技術的且つ経済的需要は、複雑さにおいて成長を継続している。例えば、高降伏強度、延性、及び破壊靱性を含む外観及び機械的プロパティの両方における相対的に高いビード品質に対するニーズが成長を継続している。同時に、相対的に高いビード品質は、しばしば、経済的実現可能性を維持する状態において要求されている。いくつかの溶接技術は、例えば、電極ワイヤの物理的設計及び／又は組成を改善ことによって消耗品を改善することにより、これらの競合する需要に対処することを狙いとしている。
【0006】
サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）は、いくつかの用途の場合に、非常に経済的な解決策を提供することができる。主には、サブマージアークによって実現される大きな堆積レートがプロセスによって実現される経済性の責任を担っている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一態様において、サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）用の電極組立体は、接触ノズルを有するヘッド部分と、接触ノズルに着脱自在に且つ連続的に装着された且つ接触ノズルとの関係において消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設された延長部分と、を有する。延長部分は、自身を通じて消耗電極を摺動自在に供給するように構成されたセラミックスリーブと、セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、を有する
【0008】
別の態様において、サブマージアーク溶接電極組立体のために構成された延長部分は、セラミックスリーブと、セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、を有する。セラミックスリーブは、消耗電極を取り囲むように構成されている。延長部分は、サブマージアーク溶接電極組立体のヘッド部分と連続的に配置されるように構成されている。
【0009】
別の態様において、サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）用の電極組立体は、ヘッド部分と、ＳＡＷの際にヘッド部分が消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設されるように且つ延長部分が消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されるように消耗電極を自身を通じて供給するように連続的に配置された延長部分と、を有する。ヘッド部分は、消耗電極に対してパワーを供給するために消耗電極に電気的に接触するように構成された接触先端を含む。延長部分は、接触先端を通過した後に自身を通じて消耗電極を摺動自在に供給するように構成されたセラミックスリーブと、セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本技術の実施形態によるサブマージアーク溶接（ＳＡＷ）システムを概略的に示す。
【図2】ＳＡＷシステム用の従来の電極組立体を示す。
【図3A】浅い溝を有する被加工物上におけるＳＡＷシステム用の従来の電極組立体を示す。
【図3B】浅い溝を有する被加工物上におけるＳＡＷシステム用の長スティックアウト（ＬＳＯ）電極組立体を示す。
【図4A】深い溝を有する被加工物上におけるＳＡＷシステム用の従来の電極組立体を示す。
【図4B】深い溝を有する被加工物上におけるＳＡＷシステム用のＬＳＯ電極組立体を示す。
【図5】従来のＳＡＷ組立体とＬＳＯ－ＳＡＷ組立体の両方における堆積レート対電流の実験比較を示すグラフである。
【図6A】本技術の実施形態によるＬＳＯ電極組立体の等角投影図である。
【図7A】本技術の実施形態によるＬＳＯ電極組立体の分解図である。
【図7C】本技術の実施形態によるＬＳＯ電極組立体用の本体部分の斜視図である。
【図7E】本技術の実施形態によるＬＳＯ電極組立体用の接触ノズルの斜視図である。
【図7G】本技術の実施形態によるＬＳＯ電極組立体用の延長部分の斜視図である。
【図8A-8B】本技術の実施形態によるマルチアークＬＳＯ－ＳＡＷ組立体を示す。
【図9A-9C】本技術の実施形態によるＬＳＯ電極組立体用の延長部分の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0011】
消耗電極を使用するプロセスにおいて、電極又はワイヤは、２つの金属被加工物を結合する溶接継手を形成するためにギャップを充填する添加金属を提供するために溶解している。消耗電極を使用する溶接プロセスは、その他のものに加えて、被覆金属アーク溶接（ＳＭＡＷ）、ガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ）又は金属不活性ガス（ＭＩＧ）溶接、フラックス入りアーク溶接（ＦＣＡＷ）、金属コアアーク溶接（ＭＣＡＷ）、及びサブマージアーク溶接（ＳＡＷ）を含む。
【0012】
サブマージアーク溶接
図１は、フィラー又は溶接金属を被加工物１０２上に堆積させるためのサブマージアーク溶接（ＳＡＷ）システム１００を概略的に示している。システム１００は、先端１０６を有する裸金属電極ワイヤ１０４と、電極１０４に結合された接触先端１１０と、接触先端１１０及び被加工物１０２に電気的に結合された電源１０８と、を含む。また、システム１００は、ＳＡＷプロセスにおいてフラックス１１４を被加工物１０２上に分注するように構成されたフラックス供給システム１１２を含む。電極１０４は、一般に、金属又は合金を有する一方で、フラックスは、粒状可融性材料を有する。ＳＡＷプロセスにおいては、熱がベア金属電極１０４と被加工物１０２の間のアーク１１６から導出されている。アークは、アーク１１６の前方の結合エリア上において配置されたフラックス１１４のブランケットによって遮蔽されている。フィラー金属は、主には、フラックス１１４のブランケットを通じてアーク１１６及び溶融フラックスのプール１２２内に継続的に供給される電極ワイヤ１０４から得られている。更なるフィラー金属は、コールドワイヤを溶接プール１２２に追加することにより、或いは、フラックス１１４内において含まれている金属パウダーから、得ることができる。従って、ＳＡＷにおいては、その他のフラックスを有するプロセスとは異なり、２つの消耗品（電極ワイヤ１０４及びフラックス１１４）が使用されており、且つ、これらの２つの消耗品は、別個に供給することができる。
図１は、フィラー又は溶接金属を被加工物１０２上に堆積させるためのサブマージアーク溶接（ＳＡＷ）システム１００を概略的に示している。システム１００は、先端１０６を有する裸金属電極ワイヤ１０４と、電極１０４に結合された接触先端１１０と、接触先端１１０及び被加工物１０２に電気的に結合された電源１０８と、を含む。また、システム１００は、ＳＡＷプロセスにおいてフラックス１１４を被加工物１０２上に分注するように構成されたフラックス供給システム１１２を含む。電極１０４は、一般に、金属又は合金を有する一方で、フラックスは、粒状可融性材料を有する。ＳＡＷプロセスにおいては、熱がベア金属電極１０４と被加工物１０２の間のアーク１１６から導出されている。アークは、アーク１１６の前方の結合エリア上において配置されたフラックス１１４のブランケットによって遮蔽されている。フィラー金属は、主には、フラックス１１４のブランケットを通じてアーク１１６及び溶融フラックスのプール１２２内に継続的に供給される電極ワイヤ１０４から得られている。更なるフィラー金属は、コールドワイヤを溶接プール１２２に追加することにより、或いは、フラックス１１４内において含まれている金属パウダーから、得ることができる。従って、ＳＡＷにおいては、その他のフラックスを有するプロセスとは異なり、２つの消耗品（電極ワイヤ１０４及びフラックス１１４）が使用されており、且つ、これらの２つの消耗品は、別個に供給することができる。
【0013】
ＳＡＷの際立った特徴は、フラックス１１４であり、これは、溶接エリアをカバーしており、且つ、アーク放射、スパーク、スキャッタ、及び煙気の逃避を防止している。フラックス１１４は、高い堆積レート及び高品質の溶接堆積特性を実現することを許容している。視野からアーク１１６を遮蔽することに加えて、フラックス１１４は、冷却レートを低減するために且つ溶接輪郭の成形を支援するために、自身が冷却するのに伴って溶接金属１２０を保護し、溶接金属１２０を脱酸及び精製し、溶接を絶縁するスラグ１１８を提供している。
【0014】
ＳＡＷプロセスにおいて、アーク１１６の熱は、図１において示されているように、溶接プール１２２を形成するために、電極１０４の先端１０６と共にフラックス１１４の一部分を溶解させている。電極１０４の先端１０６及び溶接ゾーンは、常に、それ自体が溶解していないフラックス１１４の層によってカバーされている溶融フラックス１１４によって取り囲まれ且つ遮蔽されている。電極１０４は、アーク１１６が電極１０４と被加工物１０２の間において形成される状態において、被加工物１０２の上方の短い距離において保持されている。電極１０４が結合部に沿って前進するのに伴って、相対的に軽い溶融フラックス１１４は、スラグとして、溶接プール１２２内において溶融金属の上方に浮かび上がる。相対的に高い融点（凝固点）を有する溶接金属は、その上方のスラグが依然として溶融状態にある状態において固化する。次いで、スラグは、新たに固化された溶接金属上において凝固し、これにより、自身が非常に熱い際に金属を汚染から保護することを継続し、且つ、雰囲気酸素及び窒素と反応することになろう。再使用のために任意の溶融していないフラックを冷却及び除去した後に、固化されたスラグ１１８は、溶接部から容易に除去することができる。
【0015】
電源１０８は、システム１００用の電圧及び電流を生成しており、且つ、電圧及び電流は、被加工物１０２及び電極１０４に印加されている。電流は、接触先端１１０を介して電極に印加されている。高電流をサブマージアーク溶接において使用することが可能であり、且つ、極めて大きな熱を生成することができる。電流がその先端１０６上方の短い距離において電極１０４に印加されていることから、相対的に大きなアンペア数を小直径の電極上において使用することができる。これは、電極の相対的に小さな断面上における極めて大きな電流密度を結果的にもたらす。６００アンペア超ほどに大きい又はこれを超過する電流が６４’’ほどに小さな電極上において搬送され、これにより、スティック電極上において搬送されるものの６～１０倍である１０００００アンペア／平方インチのレベルの密度を付与することができる。
【0016】
高電流密度に起因して、メルトオフレートが、スティック電極溶接に伴うものよりも所与の電極直径において格段に大きい。メルトオフレートは、電極材料、フラックス１１４、電流のタイプ、極性、並びに、ガン又はヘッド内の電気的接触の地点を超えたワイヤの長さの影響を受けている。
【0017】
サブマージアーク溶接は、ＤＣ又はＡＣパワーによって実行することができる。直流は、ビード形状、貫通、及び溶接速度の相対的に良好な制御を付与し、且つ、開始が相対的に容易である。ビード形状は、通常、ＤＣ電極正（ＤＣＥＰ又は逆極性）の場合に最良であり、これは、また、最大貫通をも提供している。最大堆積レート及び最小貫通は、ＤＣ電極負（ＤＣＥＮ）によって得ることができる。交流は、アークブローを極小化し、且つ、ＤＣＥＰとＤＣＥＮのものの間の貫通を付与している。
【0018】
アーク１１６の上方のフラックス１１４の絶縁ブランケットは、熱の迅速な逃避を防止し、且つ、これを溶接ゾーン内において濃縮している。電極１０４及び被加工物１０２のベース金属が迅速に溶解されるのみならず、溶融がベース金属内に深くなっている。深い貫通は、小さな溶接溝の使用を許容し、これにより、フィラーの量／結合部の面積を極小化し、且つ、高速溶接速度を許容している。そして、高速溶接は、組立体内への合計熱入力を極小化し、且つ、これにより、熱歪の問題を極小化している。相対的に厚い結合部さえ、サブマージアーク溶接により、ワンパスにおいて溶接することができる。
【0019】
フラックス１１４の保護層の下において実施される溶接は、良好な延性及び耐衝撃性、並びに、ビード外観における均一性を有する。ベース金属のものに少なくとも等しい機械的プロパティが一貫性を有する方式で得られている。単一パス溶接においては、溶融したベース材料は、使用されるフィラー金属の量との比較において大きい。従って、このような溶接においては、ベース金属が、溶接の化学的且つ機械的プロパティに対して相当に影響し得る。これを理由として、しばしば、低合金鋼の多くを溶接するためにベース金属と同一の組成の電極を使用する必要がない。但し、マルチパス溶接の化学的組成及びプロパティは、相対的にベース金属による影響が少なく、且つ、相対的に大きな程度に、電極の組成、フラックスの活動、及び溶接条件に依存している。
【0020】
電流、電圧、及び移動速度の調節を通じて、操作者は、ハイクラウン補強を伴う深く且つ狭いものから浅い貫通を伴う幅広のほぼフラットなビードまでの範囲を有する任意の深さを提供するために、貫通に対して厳密な制御を実施することができる。深い貫通を有するビードは、溶融したベース金属を７０％のレベルで含み得る一方で、浅いビードは、わずかに１０％のベース金属を含み得る。いくつかの例において、サブマージアーク溶接の深い貫通プロパティは、エッジ貫通の支出を除去又は低減するために使用することができる。
【0021】
フラックスは、サブマージアーク溶接においていくつかの機能を提供している。これらは、溶融溶接金属を雰囲気から保護するために溶融溶接金属をカバーすることと、酸化物及びその他の非金属性の異物を除去することにより、溶融堆積物を精製するスラグとして機能することと、を含む。フラックスに対する金属添加は、堆積物の合金含有量を増大させることが可能であり、且つ、これを脱酸することができる。
【0022】
溶融されたもの、接合されたもの、凝集されたもの、及び機械的に混合されたもの、というその製造の方法に基づいた４つのタイプのフラックスが存在している。
【0023】
また、フラックスは、アルカリ性、酸性、及び中性としても識別されている。アルカリ性フラックスは、容易に解離する金属の酸化物を含む一方で、酸性フラックは、わずかな程度にしか解離しない酸化物を含む。中性フラックスは、溶接堆積物の組成を増大又は減少させない。１超であるＳｉＯ２に対するＣａＯ又はＭｎＯの比率を有するフラックスは、アルカリ性と見なされており、１近傍のものは、中性と見なされており、且つ、１未満のものは、酸性である。
【0024】
機器の適切な選択により、サブマージアークは、産業の溶接要件に対して幅広に適用可能である。これは、すべてのタイプの結合部と共に使用することが可能であり、且つ、１６ゲージのシートから最も厚いプレートまで、炭素及び低合金鋼のフルレンジの溶接を許容している。また、これは、いくつかの高合金鋼、熱処理済み鋼、及びステンレス鋼に適用可能であり、且つ、再構築及び表面硬化のための好適なプロセスである。ハンドヘルド型の半自動ガンからブーム又はトラックによって搬送される且つフィクスチャヘルド型の複数溶接ヘッドまでの任意の程度の機械化を使用することができる。
【0025】
サブマージアーク溶接の高品質、高堆積レート、深い貫通、フル機械化に対するプロセスの適合可能性、及び快適な特性（グレアなし、スパークなし、スパッタなし、煙なし、又は過度な熱放射なし）は、サブマージアーク溶接を鋼製造における好適なプロセスとしている。これは、広範に、船舶及びはしけの建造、鉄道車両の製作、パイプの製造、並びに、長い溶接部が必要とされる構造的な梁、桁、及び柱の製造において使用されている。また、自動サブマージアーク設備は、反復的な短い溶接部によって結合された大量生産された組立体を製造するプラントの溶接エリアの主要な機能である。
【0026】
堆積レート以外のファクタが溶接費用の引き下げに参画している。６０～１０００ポンドの重量の範囲を取るコイルからの連続的な電極供給は、高い稼働率に寄与している。プロセスの深い貫通特性が結合部の準備の除去又は低減を許容している場合には、支出が低減される。溶接が実行された後に、保護フラックスによるスパッタの除去を理由として、クリーニング費用が極小化されている。
【0027】
サブマージアーク機器が適切に使用されている際には、溶接ビードは、スムーズ且つ均一であり、その結果、研磨又は機械加工がめったに必要とされない。プロセスの迅速な熱入力が歪を極小化していることから、特に慎重に計画された溶接シーケンスが実行された場合には、完成した組立体をまっすぐにする費用が低減されている。サブマージアーク溶接は、実際には、しばしば、部品の事前機械加工を許容しており、これにより、製造費用の節約を更に増大させている。
【0028】
ＳＡＷによって提供されるこれらの及びその他の利点に起因して、更に高い生産性及び溶接品質さえをも含む、ＳＡＷの様々な態様を更に改善するための所望及びニーズが存在している。例えば、ＳＡＷの技術的利点の１つが消耗電極の事前加熱から導出されていることから、改善された電極組立体設計を通じて事前加熱構成を更に改善するという所望及びニーズが存在している。
【0029】
サブマージアーク溶接用の長スティックアウト電極組立体
図２は、電気スティックアウトを定義する且つ被加工物２０２上において位置決めされた電極組立体２００を示している。電極組立体２００は、消耗電極２０６を受け取るように構成されたヘッド部分２０４を含む。ヘッド部分２０４は、接触先端２１０、電極ガイドチューブ２１２、及び絶縁されたガイド２１４を含む。接触先端２１０は、電極２１０の周りにおいて半径方向において配設されており、且つ、電源（例えば、図１に示されている電源１０８）からの電流を電極２０６に転送するように構成されている。電極２０６は、ヘッド部分２０４を超えて延在するように構成された先端部分２０８を含む。端部部分２０８とヘッド部分２０４の端部の間において延在する電極２０６の部分は、可視スティックアウト２１８と呼称される一方で、先端部分２０８と接触先端２１０の間において延在する電極２０６の部分は、電気スティックアウト又は電気電極延長部２１６と呼称されている。そうではない旨が記述されていない限り、本明細書において使用されているスティックアウト長は、電気スティックアウト２１６の長さを意味しており、これは、電極組立体２００の電気応答に対して主に影響するパラメータである。電極組立体２００の動作の際に、先端部分２０８は、被加工物２０２に隣接した状態において位置決めされており、且つ、接触先端２１０と被加工物２０２の間の距離は、接触先端から被加工物までの距離（ＣＴＷＤ）２２０と呼称されている。
図２は、電気スティックアウトを定義する且つ被加工物２０２上において位置決めされた電極組立体２００を示している。電極組立体２００は、消耗電極２０６を受け取るように構成されたヘッド部分２０４を含む。ヘッド部分２０４は、接触先端２１０、電極ガイドチューブ２１２、及び絶縁されたガイド２１４を含む。接触先端２１０は、電極２１０の周りにおいて半径方向において配設されており、且つ、電源（例えば、図１に示されている電源１０８）からの電流を電極２０６に転送するように構成されている。電極２０６は、ヘッド部分２０４を超えて延在するように構成された先端部分２０８を含む。端部部分２０８とヘッド部分２０４の端部の間において延在する電極２０６の部分は、可視スティックアウト２１８と呼称される一方で、先端部分２０８と接触先端２１０の間において延在する電極２０６の部分は、電気スティックアウト又は電気電極延長部２１６と呼称されている。そうではない旨が記述されていない限り、本明細書において使用されているスティックアウト長は、電気スティックアウト２１６の長さを意味しており、これは、電極組立体２００の電気応答に対して主に影響するパラメータである。電極組立体２００の動作の際に、先端部分２０８は、被加工物２０２に隣接した状態において位置決めされており、且つ、接触先端２１０と被加工物２０２の間の距離は、接触先端から被加工物までの距離（ＣＴＷＤ）２２０と呼称されている。
【0030】
電極ワイヤ２０６の電気スティックアウト２１６は、ジュール加熱によって事前加熱されている。電気スティックアウト２１６が十分に長くない場合には、電極ワイヤ２０６は、十分に事前加熱されない場合がある。その一方で、電気スティックアウト２１６の長さの増大は、回路の電気抵抗を増大させ、そして、これは、加熱と、従って、電極２０６の先端２０８の温度と、を増大させ、これにより、溶解及び堆積レートの増大をもたらす。そして、電気スティックアウト２１６の長さは、溶接ビードの寸法を制御しており、その理由は、フィラーワイヤ延長部の長さがバーンオフレートに影響するからである。更には、電気スティックアウト２１６は、溶接電流に対するその効果を通じて貫通に対して影響を及ぼしている。電気スティックアウト２１６の長さが増大するのに伴って、電極ワイヤ２０６の事前加熱及びこれに跨る電圧降下が増大する。相対的に大きな電圧降下は、ビード形状が相対的に凸状になることを結果的にもたらす可能性があり、これは、２～５ボルトだけ電圧を増大させることにより、克服することができる。電気スティックアウト２１６の距離の長さは、従来の鋼溶接プロセスの場合には、溶接される鋼のタイプに応じて電極２０６の直径の約３～１０倍になり得る。
【0031】
図３Ａは、溝３０３を有する被加工物３０２上において位置決めされた電極組立体３００Ａを描いている。図示の構成において、電極３０６Ａのスティックアウト部分３１６Ａは、接触先端３１０Ａを超えて従来の距離（例えば、電極の直径の３～１２倍）だけ延在している。電極組立体３００Ａは、ヘッド部分３０４Ａが溝３０３上において位置決めされるように且つ電極３０８Ａの先端３０８Ａが溝３０３内にあるように位置決めされている。更に詳しくは、ヘッド部分３０４Ａは、先端３０８Ａが、ヘッド部分３０４Ａが被加工物３０２に接触することなしに、溝３０３の底部に隣接するように、位置決めされている。図示の実施形態において、先端３０８Ａは、ＣＴＷＤ３２０Ａが約２５ｍｍとなるように、溝内において位置決めされている。先端３０８Ａを溝３０３の底部に緊密に隣接した状態において位置決めすることは、先端３０８Ａと被加工物３０２の間における相対的に良好な且つ相対的に一貫性を有するアーキングを許容し、これにより、溝３０３内へのフィラー金属の相対的に一貫性を有する堆積及び改善された溶接品質及び効率を結果的にもたらす。
【0032】
サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）技術を更に改善するために、Ｌｉｎｃｏｌｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社によって開発された長スティックアウト（ＬＳＯ）又は延長スティックアウト技術を利用することができる。長スティックアウトＳＡＷは、電極接触先端から突出したワイヤの長さ（「スティックアウト長」）、即ち、接触先端から被加工物までの長さ（ＣＴＷＤ）、が、例えば、約２５ｍｍより長いなどのように、従来のＳＡＷプロセスとの関係において増大しているＳＡＷプロセスを意味している。本明細書において使用されているＬＳＯは、電気スティックアウトが電極３０６Ａの直径の約１０倍を超過している電極構成を意味している。相対的に長いスティックアウト長は、電極先端における溶解の前に、電極の相対的に大きな長さが事前加熱されることを許容している。事前加熱は、事前加熱された電極ワイヤを所与の電流密度において溶解させることが相対的に容易であることから、メルトオフレートが結果的に増大することを許容している。ＬＳＯ－ＳＡＷプロセスは、生産性における大きな改善を提供することが可能であり、且つ、従来のＳＡＷプロセスとの比較においてサブマージアーク溶接の堆積レートにおける最大で１００％の増大を提供することができる。ＬＳＯ－ＳＡＷプロセスは、アーク開始特性の完全な適合を許容することにより、アークストライキング問題を低減又は除去することができる。また、ＬＳＯ－ＳＡＷは、溶接部内へのエネルギーの入力に対する改善された制御、相対的に小さな熱入力（相対的に小さな歪）、フラックス／ワイヤ比率の低減を提供することもできる。
【0033】
図３Ｂは、被加工物３０２内の溝３０３上において位置決めされた電極組立体３００Ｂを描いている。電極組立体３００Ｂは、電極スティックアウト３１６Ｂが実質的に接触先端３１０Ａを超えて延在しているスティックアウト３１６Ａ超だけ、接触先端３１０Ｂを超えて延在するように（図３Ａ）、ＬＳＯ技術を利用している。例えば、いくつかの実施形態において、スティックアウト３１６Ｂは、電極３０８Ｂの直径の１０～４０倍の長さを有することができる。いくつかの実施形態において、スティックアウト３１６Ｂは、電極３０８Ｂの直径の４０倍超の長さを有することができる。スティックアウト部分３１６Ｂの増大した長さは、電極３０６Ｂの相対的に大きな長さが電極先端の溶解の前に事前加熱されることを許容しており、これにより、上述のように、メルトオフ及び堆積レートの増大を許容している。
【0034】
また、ＬＳＯ－ＳＡＷシステムにおけるスティックアウト部分の長さの増大は、ＬＳＯシステムが、従来のＳＡＷシステムが充填する能力を有していない又は極めて正確な構成及び高い操作者スキルを使用してのみ充填し得る溝を容易に充填するために使用されることを許容している。具体的には、従来のＳＡＷシステムは、幅広の且つ／又は短い溝と共に使用され得る一方で、従来のＳＡＷシステムは、通常、相対的に深い且つ／又は相対的に狭い溝と共に容易に使用することができない。図４Ａ及び図４Ｂは、被加工物４０２上において位置決めされた電極組立体４００Ａ、４００Ｂを描いており、この場合に、電極組立体４００Ａは、図３Ａとの関連において以上において示されている組立体３００Ａに全般的に類似しており、且つ、電極組立体４００Ｂは、図３Ｂとの関連において以上において示されている組立体３００Ｂに全般的に類似している。被加工物４０２は、図３Ａ及び図３Ｂにおいて以上において示されている溝３０３よりも大幅に深く且つ狭い溝４０３を有する。従って、組立体４００Ａ及び４００Ｂが溝４０３上において配置された際に、ヘッド部分４０４Ａ、４０４Ｂは、溝の底部から離れた状態において位置決めされ、その結果、ＣＴＷＤ４２０が２５ｍｍよりも格段に長くなる。例えば、いくつかの実施形態において、ＣＴＷＤ又は電気スティックアウトは、１２５ｍｍ以上になり得る。電極組立体４００Ａが、先端４０８Ａが溝４０３内にあるように被加工物４０２上において位置決めされた際に、ヘッド部分４０４Ａのサイズ及び形状は、ヘッド部分４０４が、被加工物４０２と接触及び相互作用することなしに、溝４０３内において離れた状態において位置決めされることを妨げている。この結果、先端４０８Ａは、溝４０３の底部から過度に遠くに離隔し、これは、電極４０６Ａと被加工物４０２の間の乏しいアーキングを結果的にもたらし、これにより、乏しいフィラー金属堆積レート及び乏しい溶接品質を結果的にもたらすことになる。従って、電極組立体４００Ａの従来のスティックアウト長４１６Ａは、電極組立体４００Ａが深く且つ／又は狭い溝と共に高品質溶接部を形成することを妨げている。対照的に、電極組立体４００Ｂが、先端４０８Ｂが溝４０３内にあるように被加工物４０２Ｂ上において位置決めされた際には、組立体４００Ｂの増大したスティックアウト長は、先端４０８Ｂが溝の底部に隣接することを許容している。先端４０８Ｂと溝４０３の底部の間の低減された距離は、電極４０６Ｂと被加工物４０２の間における相対的に良好なアーキングを結果的にもたらす。従って、アーキングの前の電極の更なる事前加熱を許容することに起因した溶接品質及び堆積レートの改善に加えて、ＬＳＯ－ＳＡＷ技法は、従来のＳＡＷ技法よりも深く且つ狭い溝内へのフィラー金属の堆積をも許容している。
【0035】
様々な実施形態によれば、ＬＳＯ－ＳＡＷ電極組立体は、同一の電流の場合において、従来のＳＡＷ電極組立体との比較において格段に相対的に大きな堆積レートを実現する能力を有する。溶接プロセスにおいて、電流は、特定のアンペア数及び電圧において接触先端によって電極内に転送されている。電流が電極の先端に向かって電極を通じて流れるのに伴って、電圧は降下し、且つ、電極は加熱する。電極の先端において、電流は、被加工物に対してアーク放電する。ＬＳＯ－ＳＡＷ組立体の場合には、電極の増大した長さは、従来のＳＡＷ組立体におけるよりも、合計電圧降下の相対的に大きな割合が電極内において発生することを結果的にもたらしている。いくつかの実施形態において、ＬＳＯ－ＳＡＷ組立体は、接触先端と消耗電極の先端の間の電圧降下が、合計ＣＴＷＤに跨る合計電圧降下の少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、又は少なくとも２０％（或いは、これらの値の任意のものによって定義される範囲内の値）となるように構成することができる。その他の実施形態において、電極組立体は、接触先端と消耗電極の先端の間の電圧降下が、ＣＴＷＤに跨る合計電圧降下の少なくとも１／３０、ＣＴＷＤに跨る合計電圧降下の１／１５、ＣＴＷＤに跨る合計電圧降下の１／１０、ＣＴＷＤに跨る合計電圧降下の１／７、ＣＴＷＤに跨る合計電圧降下の１／５、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値を表すように、構成されている。例えば、ＣＴＷＤに沿った合計電圧降下が３０Ｖである従来のＳＡＷ電極組立体においては、合計電圧降下の約１Ｖのみが消耗電極内において発生し得る一方で、残りの部分（約２９Ｖ）は、アークの長さに跨って降下し得る。対照的に、３０Ｖの同一の合計電圧降下のＬＳＯ－ＳＡＷシステムの場合には、その降下の約４ＶがＣＴＷＤに跨って発生し得る一方で、残りの部分（約２６Ｖ）は、アークの長さに跨って降下し得る。相対的に長い電極を通じた増大した電圧降下は、電極が従来のＳＡＷ構成における電極よりも高い温度に加熱されることを結果的にもたらし、且つ、その結果、堆積レートが増大している。
【0036】
実験は、ＬＳＯ－ＳＡＷ組立体用の堆積レート／電流が、溶接の際に０．０５ポンド／時間／Ａ、０．０６ポンド／時間／Ａ、０．０７ポンド／時間／Ａ、０．０８ポンド／時間／Ａ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値を超過し得ることを示している。図５は、従来のＳＡＷ組立体とＬＳＯ－ＳＡＷ組立体の両方における堆積レート対電流の実験比較を示しており、この場合に、破線は、従来のＳＡＷ組立体における堆積レートを表し、且つ、実線は、ＬＳＯ－ＳＡＷ組立体における堆積レートを表している。この実験において、従来のＳＡＷ組立体におけるＣＴＷＤは、１．２５’’であり、ＬＳＯ－ＳＡＷ組立体におけるＣＴＷＤは、５’’であり、且つ、電極の直径は、５／３２’’であった。正の一定のＤＣパワー、均衡した方形波ＡＣパワー、及び２５％の均衡した方形波ＡＣパワーという３つの異なるパワー供給方法が使用された。ＬＳＯ－ＳＡＷ組立体の場合には、約９００Ａ、８５０Ａ、８００Ａ、７５０Ａ、７００Ａ未満の電流により、或いは、例えば、約７００Ａ～７５０Ａにおけるなどのこれらの値の任意のものによって定義された範囲内において、３５ポンド／時間を超過する堆積レートを実現することができる。但し、従来のＳＡＷ電極組立体の場合には、類似の堆積レートは、約９００Ａ超の電流において実現されるものと推定されるに過ぎない。有利には、従来のＳＡＷ電極との比較における堆積レートにおける改善は、ジュール加熱（Ｉ２Ｒ）が電流の二乗として変化していることから、相対的に大きな電流において増大している。即ち、堆積レートにおける相対的な改善は、電流の増大に伴って増大するものと推定される。
【0037】
ＬＳＯ－ＳＡＷシステムにおいては、消耗電極（例えば、電極３０６Ｂ、４０６Ｂ）は、アーキング先端（例えば、先端３０８Ｂ、４０８Ｂ）が可視状態となるように、ヘッド部分（例えば、ヘッド部分３０４Ｂ、４０４Ｂ）の端部を超えて延在している。上述のように、接触先端部分を超えて延在している電極の部分は、電気スティックアウトと呼称されている。いくつかの実施形態において、電気スティックアウトは、電極の直径に基づいている。ＳＡＷにおける電気スティックアウトの長さは、例えば、溶接されている鋼が非鉄元素の約８重量％未満を含む低合金鋼であるのか又は非鉄元素の約８重量％超を含む高合金鋼であるのかなどの溶接されている鋼のタイプに依存し得る。低及び中間合金鋼を溶接するための従来のＳＡＷにおいては、電気スティックアウト長は、電極の直径の約７～１０倍であり得る。高合金鋼を溶接するための従来のＳＡＷにおいては、電気スティックアウト長は、電極の直径の約３～５倍であり得る。例えば、電極の直径が５／３２’’である実施形態においては、可視状態のスティックアウト長は、約１～１．５インチであり得る。対照的に、様々な実施形態によるＬＳＯ－ＳＡＷにおいては、スティックアウト対直径比率、又はヘッド部分の端部において配設された接触先端部分と消耗電極のアーキング先端の間において計測された電気スティックアウト距離と電極の直径の間の比率、は、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０を超過するか又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値を有する。例えば、これらの比率は、１２５ｍｍ、１３０ｍｍ、１３５ｍｍ、１４０ｍｍ、１４５ｍｍ、１５０ｍｍ、１５５ｍｍ、１６０ｍｍ、１６５ｍｍ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値を超過する電気スティックアウト距離と、２．５ｍｍ～５．０ｍｍの任意の値を有する電極の直径と、によって得ることができる。例えば、１５５ｍｍの電気スティックアウト長及び３．２ｍｍの電極直径の場合に、スティックアウト対直径比率は、約４８である一方で、１２５ｍｍの電気スティックアウト長及び４．０ｍｍの電極直径の場合には、スティックアウト対直径比率は、約３１である。
【0038】
増大したスティックアウト長は、有利には、相対的に大きな堆積レートなどの特定の利点を提供し得るが、従来の電極組立体が使用されている場合には、例えば、２５ｍｍを超過するスティックアウト長の場合には、様々な問題が生じ得る。例えば、加熱されたワイヤは、スティックアウト距離が増大するのに伴って、アライメント状態から外れるように運動する可能性があり、且つ、溶接溝内において逸脱する可能性がある。ＬＳＯ溶接電極組立体は、溝の底部に到達するには嵩張り過ぎる可能性があることから、これは、特に厚いセクションを結合する時間及び費用を極小化するために使用され得る深く且つ狭い溝を溶接する際に、問題を課す可能性がある。この及びその他の課題に対処するために、いくつかの電極組立体は、電極用の絶縁されたガイドとして機能する延長部分を含む。延長部分は、その他のものに加えて、電気的且つ熱的絶縁のみならず、加熱された電極に対して機械的剛性をも提供している。但し、いくつかの延長部は、例えば、４インチを超過する深さを有する且つ１６度以下である頂点の角度を有する三角形又はＵ字形状溝などの狭く且つ深い溝を充填するなどのためのいくつかの用途の場合に適さない場合がある。延長部分を含む電極組立体のいくつかの設計は、最適化された垂直方向及び横方向寸法、熱的且つ電気的絶縁、磁気材料によって生成されるアークの不安定性、及びコンパクトなフラックス供給のうちの１つ又は複数との関係において不十分なものになり得る。対照的に、本明細書において記述されているサブマージアーク溶接用の電極組立体の様々な実施形態は、これらの及びその他のニーズに対処している。
【0039】
単一片の絶縁延長部分を有する長スティックアウト電極組立体
本明細書において開示されているのは、改善されたＬＳＯ－ＳＡＷ用の様々な電極組立体及びこれを製造及び使用する方法である。様々な実施形態において、絶縁延長部分は、接触先端部分とワイヤの露出した部分の間において中実セラミック先端を有する。図６Ａ及び図６Ｂは、様々な実施形態による絶縁先端を含む長スティックアウトサブマージアーク溶接のために構成された電極組立体６００を示している。様々な実施形態による電極組立体６００は、ヘッド部分６０２と、延長部分６０４と、を有する。ヘッド部分６０２及び延長部分６０４は、連続的に配置されており、且つ、自身を通じて消耗電極６０６を供給するように構成されている。延長部分は、アーキング先端が露出する前に消耗電極が最終的に通過するように構成された単一片の絶縁物品から形成されている。電極組立体６００は、ＳＡＷのために構成されている。従って、実施形態によれば、電極組立体６００は、シールドガスを伴うことなしにＳＡＷシステムが使用されるように構成されている。
本明細書において開示されているのは、改善されたＬＳＯ－ＳＡＷ用の様々な電極組立体及びこれを製造及び使用する方法である。様々な実施形態において、絶縁延長部分は、接触先端部分とワイヤの露出した部分の間において中実セラミック先端を有する。図６Ａ及び図６Ｂは、様々な実施形態による絶縁先端を含む長スティックアウトサブマージアーク溶接のために構成された電極組立体６００を示している。様々な実施形態による電極組立体６００は、ヘッド部分６０２と、延長部分６０４と、を有する。ヘッド部分６０２及び延長部分６０４は、連続的に配置されており、且つ、自身を通じて消耗電極６０６を供給するように構成されている。延長部分は、アーキング先端が露出する前に消耗電極が最終的に通過するように構成された単一片の絶縁物品から形成されている。電極組立体６００は、ＳＡＷのために構成されている。従って、実施形態によれば、電極組立体６００は、シールドガスを伴うことなしにＳＡＷシステムが使用されるように構成されている。
【0040】
ヘッド部分６０２は、本体部分６０８と、接触ノズル６１２と、を有する。延長部分６０４は、延長部分６０４が溶接プロセスの際にヘッド部分６０２とアライメントされた状態において留まるように、着脱自在に、但し、堅固に、接触ノズル６１２においてヘッド部分６０２に装着されている。更に詳細に後述するように、本体部分６０８は、円筒形形状を有する一方で、接触ノズル６１２及び延長部分６０４は、それぞれ、消耗電極６０６が出てくる端部に向かって内向きにテーパー化したほぼ円筒形の形状を有する。従って、この構成によれば、電極組立体６００も、本体部分６０８における電極組立体６００の幅が延長部分６０４における電極組立体６００の幅よりも大きくなるように、内向きにテーパー化したほぼ円筒形の形状を有する。
【0041】
また、電極組立体６００は、接触ノズル６１２の端部に対して堅固に結合されたアタッチメントニップル６１４をも含む。アタッチメントニップル６１４は、ワイヤ供給ユニットに堅固に装着されるように構成され、且つ、これを通じて形成された開口部を有する。溶接の際に、ワイヤ供給ユニットは、消耗電極６０６をアタッチメントニップル６１４内の開口部を通過させることにより、消耗電極６０６を電極組立体６００に提供するように構成されている。
【0042】
本体部分６０８は、電気接触部分６１０を含む。電気接触部分６１０は、パワーソースに電気的に接続されるように構成されており、且つ、溶接の際にパワーソースからパワーを受け取るように構成されている。本体部分６０８の少なくとも外側部分は、例えば、ガラスファイバなどの絶縁材料から形成されている一方で、電気接触部分６０４及び接触ノズル６１２は、電気接触部分６１０が電源からパワーを受け取った際に接触ノズル６１２が電気接触部分６１０を通じてパワーを受け取るように、いずれも、銅に基づいた合金などの導電性材料から形成されている。更に詳細に後述するように、接触ノズル６１２は、消耗電極６０６との電気的接触状態となるように構成された且つこのパワーを溶接プロセスの際に消耗電極６０６に提供するように構成された接触先端を含む。
【0043】
電極組立体６００は、アタッチメントニップル６１４を通じて消耗電極６０６を受け取っており、且つ、消耗電極６０６は、ヘッド部分６０２及び延長部分６０４を通過している。消耗電極６０６は、アーキング先端６２２を含み、且つ、消耗電極は、アーキング先端６２４が延長部分６０４を超えて延在するように、延長部分６０４を通じて延在している。この結果、ヘッド部分６０２は、アーキング先端６２４に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分６０４は、アーキング先端６２４に対して近位となるように配設されている。溶接の際に、電極組立体６００は、アーキング先端６２４が被加工物に隣接した状態において位置決めされるように構成されている。
【0044】
延長部分６０４は、消耗電極６０６を取り囲むことにより、溶接の際に消耗電極６０６を被加工物から電気的に絶縁するように構成された、例えば、セラミックなどの、中実絶縁材料から形成されている。中実絶縁材料は、延長部分６０４が本明細書において記述されている様々な物理的属性を有するように機械加工されるように、機械加工可能な材料であり得る。いくつかの実装形態において、中実絶縁材料は、例えば、コンポジット又は層化されたセラミックなどのコンポジット又は層化された絶縁体であり得る。溶接の際に、消耗溶接電極６１８は、消耗電極６０６のアーキング先端６２４において溶解される前に、ジュール加熱により、絶縁された延長部分６０４内において事前加熱されている。いくつかの実施形態において、電極組立体６００は、溶接の際に、延長部分６０４内の消耗電極６０８の部分が、最大で６００℃、最大で７００℃、最大で８００℃、最大で９００℃の温度に、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の温度に、加熱するように、構成されている。中実絶縁材料は、このような上昇した温度に耐え得る適切な材料である。
【0045】
図６Ｃは、被加工物６１６内において形成された狭い溝６１８内における電極組立体６００を示している。本体部分６０８に装着されたアタッチメント装置６２０は、電極組立体を定位置において且つ望ましい向きにおいて堅固に保持するために使用することができる。いくつかの実施形態において、アタッチメント装置６２０は、本体部分６０８の絶縁された外側層上にクランプするように構成されたクランピング装置を有する。
【0046】
様々な実施形態において、延長部分６０４は、被加工物６１４から消耗電極６０６を電気的に絶縁するように構成されており、且つ、延長部分６０４が狭い溝６１８内に挿入される能力を有するような形状、長さ、及び幅を有する。中実絶縁材料は、その他のものに加えて、延長部分６０４の形状及び幅が本明細書において記述されているように狭い溝内に延長部分を挿入するために最適化されることを可能にしている。例えば、いくつかの実施形態において、延長部分６０４は、約１８ｍｍの幅を有することができる。これに加えて、更に詳細に後述するように、いくつかの実施形態において、延長部分６０４は、接触ノズル６１２の近傍の延長部分６０４の端部がアーキング先端６２２の近傍の延長部分６０４の端部よりも幅広になるように、テーパー化された形状を有することができる。これに加えて、延長部分６０４は、十分に長くなることが可能であり、且つ、消耗電極６０６は、溶接の際に、ヘッド部分６０２の一部分が溝６１８の外側において且つ上方において配設され得る一方で延長部分６０４及び消耗電極が溝６１８内にあることを保証するために、延長部分６０４の端部から十分に遠く離れるように突出することができる。これに加えて、延長部分６０４の低減された幅及びテーパー化された形状は、延長部分６０４が溶接の際に狭い溝６１６の側壁と接触しないことを許容している。例えば、溶接の際に、延長部分６０４は、消耗電極６０６の先端６２２が頂点に接触する一方で、４インチ、５インチ、６インチ、７インチ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値を超過する深さを有する且つ１６度、１２度、１０度、８度、６度、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値未満である頂点の角度を有する三角形トレンチの側壁に接触しないように構成することができる。溝が浅いほど、頂点角度は狭くなることを理解されたい。例えば、関係は、限定を伴うことなしに、表１に示されているものなどの例示用の依存性を踏襲し得る。溝又はトレンチは、断面において三角形形状を有していなくてもよいことを理解されたい。その代わりに、いくつかの溝は、例えば、矩形又はテーパー化された矩形形状を有することができる。これらの形状においては、「頂点」角度又は受容角度は、トレンチの深さにわたる幅のａｒｃｔａｎによって定義することができる。
【0047】
【表1】
【0048】
様々な実施形態において、消耗電極６０６は、ヘッド部分内において配設された且つ消耗電極６０６の少なくとも一部分を取り囲む電気絶縁チューブにより、少なくとも本体部分、電気接触部分６１０、及び接触ノズルの一部分から電気的に絶縁されている。図７Ａは、図６Ａ～図６Ｃにおいて以上において示されている電極組立体６００に全般的に類似し得る電極組立体７００の分解図を示しており、且つ、図７Ｂは、電極組立体７００の断面図を示している。電極組立体７００は、ヘッド部分７０２と、延長部分７０４と、を含み、この場合に、ヘッド部分７０２は、本体部分７０８、電気接触部分７１０、及び接触ノズル７１２を有する。接触ノズル７１２は、消耗電極との接触状態にあるように構成された且つ溶接の際にパワーを電極に提供するように構成された接触先端７１８を含む。図示の実施形態においては、ヘッド部分７０２及び延長部分７０４の連続的配置に起因して、接触先端７１８及び延長部分７０４も、単一片の物品から形成された延長部分７０４のいずれの部分も接触先端７１８とオーバーラップしないように、連続的に配置されていることを理解されたい。更には、延長部分７０４の外側表面は、露出した消耗電極のアーキング先端に隣接した状態において電極組立体７００の最も外側の表面を形成している。電極組立体７００は、反対側の第１及び第２端部７０６Ａ及び７０６Ｂを含み、この場合に、延長部分７０４は、第１端部７０６Ａを定義しており、且つ、アタッチメントニップル７１４は、第２端部７０６Ｂにおいて本体部分７０８に接続している。
【0049】
電極組立体７００は、ヘッド部分７０２内において配設された電気絶縁チューブ７１６を更に含む。電気絶縁チューブ７１６は、アタッチメントニップル７１４、本体部分７０８、電気接触部分７１０、及び接触ノズル７１２の一部分内の開口部を通じて延在している。具体的には、電気絶縁チューブ７１６は、接触先端７１８と電気接触部分７１０の間の接触ノズル７１２の部分を通じて延在しているが、接触先端７１８を通じて延在してはいない。従って、電気絶縁チューブ７１６は、電気絶縁チューブが、消耗電極が電気的絶縁チューブ７１６内において配設されることを許容しつつ、第２端部７０６Ｂから、本体部分７０８を通じて、且つ、少なくとも部分的に接触ノズル７１２を通じて、延在することを許容するために十分なサイズ及び形状を有する。例えば、いくつかの実施形態において、電気絶縁チューブ７１６は、３８５ｍｍの長さ及び１２ｍｍの幅を有する。但し、その他の実施形態において、絶縁チューブ７１６は、異なる長さ及び幅を有する。例えば、いくつかの実施形態において、絶縁チューブは、３００ｍｍ、３２５ｍｍ、３５０ｍｍ、３７５ｍｍ、４００ｍｍ、４２５ｍｍ、又はこれらの値の任意のものによって定義される範囲内の値の長さを有し、且つ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の幅を有する。電気絶縁チューブ７１６は、ほぼ円筒形形状を有し、且つ、消耗電極が通過するチューブ７１６の長さに沿って延在する開口部７２０を含む。従って、開口部７２０は、消耗電極が通過するために十分幅広である。いくつかの実施形態において、開口部７２０は、３．２ｍｍ～６ｍｍの幅を有する。いくつかの実施形態において、開口部７２０の幅は、使用されている消耗電極のサイズに依存している。例えば、いくつかの実施形態において、消耗電極は、約３．２ｍｍの直径を有する。これらの実施形態においては、開口部７２０は、３．２ｍｍ、３．４ｍｍ、３．６ｍｍ、３．８ｍｍ、４ｍｍ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の幅を有することができる。その他の実施形態において、消耗電極は、約４ｍｍの直径を有する。これらの実施形態においては、開口部７２０は、４ｍｍ、４．２ｍｍ、４．４ｍｍ、４．６ｍｍ、４．８ｍｍ、５ｍｍ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の幅を有することができる。
【0050】
電気絶縁チューブ７１６は、適切な電気絶縁材料から形成することができる。更に詳しくは、絶縁チューブは、大きな誘電強度を有する材料から形成されている。例えば、いくつかの実施形態において、電気絶縁チューブ７１６は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はＴｅｆｌｏｎ（登録商標）から形成されている。但し、その他の実施形態においては、その他の電気絶縁材料を使用することができる。例えば、いくつかの実施形態において、電気絶縁チューブ７１６は、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）、ポリウレタン、又はポリビニルクロライドから形成することができる。有利には、大きな誘電強度を有する材料から電気絶縁チューブ７１６を形成することは、消耗電極が接触先端７１８を通過する前に自身がヘッド部分７０２から消耗電極を電気的に絶縁するように、電気絶縁チューブ７１６が絶縁体して機能することを許容している。本出願のどこか別の場所において更に詳細に記述されているように、本体部分７０８、電気接触部分７１０、及び接触ノズル７１２は、金属を有しており、且つ、溶接の際に電源から電気接触部分７１０によって受け取られた電流が印加されるように構成されている。従って、電気絶縁チューブ７１６は、消耗電極がヘッド部分７０２に不注意によって接触しないように、且つ、一貫性のない且つ予測不能な溶接をもたらすことになるようにパワーを時期尚早に受け取らないように、ヘッド部分７０２の印加された部分からの消耗電極の絶縁を保証することを支援している。
【0051】
図７Ｃは、本体部分７０８の斜視図であり、且つ、図７Ｄは、ラインＡ－Ａに沿って取得された本体部分７０８の断面図を描いている。本体部分７０８は、反対側の第１及び第２端部７２２Ａ、７２２Ｂを有し、且つ、内側層７２６、外側層７２８、及び電気接触部分７１０を有する。内側層７２６は、端部７２２Ａ、７２２Ｂの間において延在するチャネル７２４を定義している。チャネル７２４は、電気絶縁チューブ７１６がチャネル７２４内において配設されるように且つ第２端部７２２Ｂから第１端部７２２Ａを通じて延在するように電気絶縁チューブ７１６を受け取るように構成されている。第２端部７２２Ｂは、アタッチメントニップル７１４を受け取るように構成されている。いくつかの実施形態において、第２端部７２２Ｂは、アタッチメントニップル７１４がその内部にねじ込まれるように構成されたねじ山を含む。
【0052】
いくつかの実施形態において、チャネル７２４は、約２００ｍｍの長さを有する。但し、その他の実施形態において、チャネル７２４は、異なる長さを有する。例えば、いくつかの実施形態において、チャネル７２４は、２５０ｍｍ、２２５ｍｍ、１７５ｍｍ、１５０ｍｍ、１００ｍｍ、１００ｍｍ未満、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の長さを有する。いくつかの実施形態において、チャネル７２４は、電気絶縁チューブ７１６がチャネル７２４内において配設された際に電気絶縁チューブ７１６が内側層７２６の表面との直接的接触状態となるような幅を有する。例えば、いくつかの実施形態において、チャネル７２４は、約１２ｍｍの幅を有する。但し、その他の実施形態において、チャネル７２４は、異なる幅を有する。例えば、いくつかの実施形態において、チャネル７２４は、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の幅を有する。いくつかの実施形態において、チャネル７２４の幅は、電気絶縁チューブ７１６の幅と同一であってもよく又は電気絶縁チューブ７１６の幅よりもわずかにのみ大きくてもよい。例えば、電気絶縁チューブ７１６が１２ｍｍの幅を有する実施形態においては、チャネル７２４は、１２ｍｍ、１２．５ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の幅を有することができる。
【0053】
内側層７２６及び電気接触部分７１０は、それぞれ、金属から形成することが可能であり、且つ、溶接の際に電気接触部分７１０によって受け取られた電流が内側層７２６内に流れ得るように電気的に接続されている。いくつかの実施形態において、内側層７２６及び電気接触部分７１０は、金属の単一片から形成されている。溶接の際に、消耗電極は、チャネル７２４内において配設された電気絶縁チューブ７１６を通過しており、且つ、電気絶縁チューブ７１６は、消耗電極が内側層７２６に接触することを防止している。この結果、電気絶縁チューブ７１６は、消耗電極が本体部分７０８を通じて運動するのに伴って電気接触部分７１０によって受け取られた電流から消耗電極を電気的に絶縁することができる。
【0054】
外側層７２８は、内側層７２６を完全に取り囲んでおり、且つ、いくつかの実施形態においては、大きな誘電強度を有する電気絶縁材料から形成されている。例えば、いくつかの実施形態において、外側層７２８は、ガラスファイバに基づいた材料又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はＴｅｆｌｏｎ（登録商標）などのポリマーに基づいた材料から形成されている。いくつかの実施形態において、アタッチメント装置（例えば、図６Ｃにおいて示されているアタッチメント装置６２０）は、外側層７２８に装着され得る。有利には、電気絶縁材料から外側層７２８を形成することは、電気接触部分７１０において受け取られた電流が内側層７２６を通じてアタッチメント装置内に流れることを防止することができる。
【0055】
図７Ｅは、接触ノズル７１２の斜視図であり、且つ、図７Ｆは、ラインＢ－Ｂに沿って取得された接触ノズル７１２の断面図である。接触ノズル７１２は、反対側の第１及び第２端部７３０Ａ、７３０Ｂを有し、且つ、チャネル７３４及び空洞７３８を定義する壁７３２を有する。チャネル７３４は、第２端部７３０Ｂから接触先端７１８まで延在しており、且つ、本体部分７０８から電気絶縁チューブ７１６（図７Ａ）を受け取るように構成されている。空洞７３８は、第１端部７３０Ａから接触先端７１８まで延在しており、且つ、延長部分７０４の端部を受け入れるように構成されている。接触先端７１８は、接触先端チャネル７３６を定義する壁７３２の相対的に厚い部分７４０から形成されている。接触先端チャネル７３６は、接触先端チャネル７３６がチャネル７３４と空洞７３８を接続するように、チャネル７３４と空洞７３８の間において延在している。空洞７３８には、延長部分７０４のねじが切られた端部を受け入れるようにねじを切ることができる。このように構成されることにより、絶縁チューブ７１６を通じて供給された消耗電極は、消耗電極が接触先端チャネル７３６の壁と接触する時点まで壁７３２から電気的に絶縁された状態において留まっている。
【0056】
接触ノズル７１２は、ほぼ円筒形形状を有する。いくつかの実施形態において、接触ノズル７１２は、１８５ｍｍの長さを有することができる。いくつかの実施形態において、接触ノズル７１２の壁７３２は、第１端部７３０Ａにおける接触ノズル７１２の幅が第１端部７３０Ｂにおける接触ノズル７１２の幅未満となるように、第１端部７３０Ａに向かって内向きにテーパー化している。例えば、いくつかの実施形態において、接触ノズル７１２の第２端部７３０Ｂは、約３０ｍｍの幅を有する一方で、接触ノズル７１２の第１端部７３０Ａは、約１８ｍｍの幅を有する。いくつかの実施形態において、接触ノズル７１２の幅は、第２端部７３０Ｂと接触ノズルの中間地点の間において一定の状態において留まることができるが、中間地点から第１端部７３０Ａまで内向きにテーパー化することを開始し得る。有利には、テーパー化された第１端部７３０Ａは、接触ノズル７１２が溝の側壁に接触することなしに狭い溝内に挿入されることを許容している。これに加えて、本出願のどこか別の場所において更に詳述されているように、テーパー化された第１端部７３０Ａは、有利には、複数の電極組立体が、マルチアーク構成において使用された際に互いに相対的に緊密に隣接した状態において位置決めされることを許容している。
【0057】
溶接プロセスの際に、電気絶縁チューブ７１６は、チャネル７３４内において配設されており、且つ、消耗電極は、自身が接触先端７１８に到達する時点まで電気絶縁チューブ７１６を通過している。この時点において、消耗電極は、接触先端チャネル７３６を通過し、且つ、空洞７３８内において配設されている延長部分７０６内に通過している。接触先端チャネルは、消耗電極が接触先端チャネル７３６を通過するのに伴って消耗電極が壁７３２の相対的に厚い部分７４０に接触するようにサイズ設定及び成形されている。接触ノズル７１２の壁７３２は、金属から形成されており、且つ、第２端部７３０Ｂは、壁７３２が金属内側層７２６及び電気接触部分７１０との電気的接触状態となるように本体部分７０８の第１端部７２２Ａ内に直接的に挿入されるように構成されている。従って、溶接プロセスの際に、パワーが電気接触部分７１０を介して本体部分７０８に提供された際に、電流は、接触ノズル７１２の壁７３２内に流れている。消耗電極が壁７３２の相対的に厚い部分７４０に接触した際に、電流は、消耗電極を通じて流れている。
【0058】
接触ノズル７１２は、電気絶縁チューブ７１６がチャネル７３４内に通過するように構成されている。具体的には、チャネル７３４は、電気絶縁チューブ７１６が、チャネル７３４内において配設された際に、第２端部７３０Ｂから接触先端７１８に延在するように、且つ、相対的に狭い接触先端チャネル７３６によって停止するように、十分な長さ及び幅を有する。例えば、いくつかの実施形態において、チャネル７３４は、約１６５ｍｍの長さ及び約１２ｍｍの幅を有する。但し、その他の実施形態において、チャネル７３４は、１４０ｍｍ、１５０ｍｍ、１６０ｍｍ、１７０ｍｍ、１８０ｍｍ、１９０ｍｍ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の長さを有しており、且つ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の幅を有する。いくつかの実施形態において、チャネル７３４の幅は、本体部分７０８内のチャネル７２４の幅と同一である。いくつかの実施形態において、チャネル７３４の幅は、電気絶縁チューブ７１６の幅と同一であってもよく又は電気絶縁チューブ７１６の幅よりもわずかにのみ大きくてもよい。例えば、電気絶縁チューブ７１６が約１２ｍｍの幅を有する実施形態においては、チャネル７３４は、１２ｍｍ、１２．５ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の幅を有することができる。
【0059】
チャネル７３４は、電気絶縁チューブ７１６が自身内に通過するために十分なサイズ及び形状を有する一方で、接触先端７１８は、消耗電極が接触先端チャネル７３６を通過し得る一方で電気絶縁チューブ７１６が接触先端チャネル７３６内に通過し得ないように構成されている。従って、接触先端７１８は、接触先端チャネル７３６の幅（即ち、壁７３２の相対的に厚い部分７４０の間の距離）が電気絶縁チューブ７１６の幅未満であるが消耗電極の直径超となるように構成されている。いくつかの実施形態において、接触先端チャネル７３６の幅は、消耗電極が溶接の際に接触先端チャネル７３６を通過する際に消耗電極が接触ノズル７２０の壁７３２の相対的に厚い部分７４０に接触し、これにより、接触先端７１８が消耗電極内に電流を印加することを許容するように、消耗電極よりもわずかにのみ大きい。例えば、いくつかの実施形態において、接触先端チャネル７３６は、４．２ｍｍの幅を有する。いくつかの実施形態において、接触先端チャネル７３６の幅は、消耗電極のサイズに依存している。例えば、消耗電極が３．２ｍｍの直径を有する実施形態においては、接触先端チャネル７３６は、３．２ｍｍ、３．３ｍｍ、３．４ｍｍ、３．５ｍｍ、３．６ｍｍ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の幅を有することができる。消耗電極が４ｍｍの直径を有する実施形態において、接触先端チャネル７３６は、４ｍｍ、４．１ｍｍ、４．２ｍｍ、４．３ｍｍ、４．４ｍｍ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の幅を有することができる。
【0060】
このように構成されることにより、接触先端チャネル７３６は、電気スティックアウトが開始する地点を定義することができる。本明細書において記述されているように、接触先端チャネル７３６の下部端部は、電気スティックアウトの一端を定義している一方で、アーキング先端は、電気スティックアウトの他端を定義している。
【0061】
図７Ｇは、延長部分７０４の斜視図であり、且つ、図７Ｈは、ラインＣ－Ｃに沿って取得された延長部分７０４の断面図である。延長部分７０４は、第１及び第２端部７４２Ａ、７４２Ｂと、第１及び第２端部７４２Ａ、７４２Ｂの間において延在する且つその内部において消耗電極を受け入れるように構成されたチャネル７５０と、を含む。延長部分７０４は、第２端部７４２Ｂにおいてねじが切られた端部部分７４６を更に含む。以下において更に詳述するように、ねじが切られた端部部分７４６は、接触ノズル７１２の第１端部７３０Ａにおいて空洞７３８内に解放自在に設置されるように構成されている（図７Ｅ及び図７Ｆ）。いくつかの実施形態において、ねじが切られた端部部分７４６は、空洞７３８の幅と実質的に同一の幅を有することができる。例えば、いくつかの実施形態において、空洞７３８及びねじが切られた端部部分７４６は、それぞれ、１２ｍｍの幅を有することができる。ねじが切られた端部部分７４６は、延長部分７０４が接触ノズル７１２の空洞７３８内にねじ込まれ得るように、空洞７３８内のねじ山とマッチングするように構成されたねじ山を有する。この結果、延長部分７０４は、必要に応じて代わりの延長部分と容易に交換することができる。
【0062】
溶接の際には、延長部分７０４は、電極組立体が金属を溝内に堆積し得るように、被加工物の狭い溝内に挿入されるように構成されている。従って、延長部分７０４は、自身が溝の側壁に実質的に接触することなしに狭い溝内に容易に挿入され得るようにサイズ設定及び成形されている。本出願のどこか別の場所において記述されているように、様々な実施形態において、延長部分７０４は、第１端部７４２Ａ近傍の延長部分７０４の幅が第２端部７４２Ｂ近傍の延長部分７０４の幅未満となるように、第１端部７４２に向かって内向きにテーパー化した少なくとも一部分を有するほぼ円筒形の形状を有する。例えば、いくつかの実施形態において、第２端部７４２Ｂ近傍の延長部分７０４の一部分（例えば、ねじが切られた端部部分７４６に隣接した延長部分７０４の一部分）は、約１８ｍｍの幅を有し得る一方で、第１端部７４２Ａ近傍の延長部分７０４の一部分は、約１４ｍｍの幅を有する。但し、その他の実施形態において、延長部分７０４は、異なる幅を有することができる。例えば、いくつかの実施形態において、第２端部７４２Ｂ近傍の延長部分７０４の一部分は、２４ｍｍ、２２ｍｍ、２０ｍｍ、１８ｍｍ、１６ｍｍ、１４ｍｍ、２４ｍｍ超、１４ｍｍ未満、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の幅を有することが可能であり、且つ、第１端部７４２Ａ近傍の延長部分７０４の一部分は、２０ｍｍ、１８ｍｍ、１６ｍｍ、１４ｍｍ、１２ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ超、１０ｍｍ未満、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の幅を有することができる。いくつかの実施形態において、延長部分７０４の幅は、ねじが切られた端部部分７４６に隣接した延長部分７０４の一部分と延長部分７０４の中間地点の間において一定状態において留まることができるが、中間地点から第１端部７４２Ａまで内向きにテーパー化することを開始し得る。例示を目的としてのみ、図示の延長部分７０４の長さのほぼ半分がテーパー化されている。但し、例えば、２０％、４０％、６０％、又は８０％、１００％、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値超などの全体長さを実質的に含む長さの任意の適切な割合がテーパー化され得ることを理解されたい。テーパー化された側壁は、まっすぐでなくてもよく、且つ、テーパー化の程度は、長さに伴って変化し得ることを更に理解されたい。例えば、テーパー化の程度は、例えば、テーパー化された部分の全体を通じて連続的に又は不連続的に変化し得る。このように構成されることにより、延長部分７０４は、本出願のどこか別の場所において記述されているように、ほぼ三角形のトレンチなどの狭い溝の側壁に接触しないように構成することができる。テーパー化された部分の任意の部分は、外部側壁の接線が１６度、１２度、１０度、８度、６度、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値未満である頂点の角度を有する三角形又はコーンを形成するように構成することができる。有利には、テーパー化された第１端部７４２Ａは、延長部分７０４が溝の側壁に接触することなしに狭い溝内に挿入されることを許容している。これに加えて、本出願のどこか別の場所において更に詳述されているように、テーパー化された第１端部７４２Ａは、有利には、複数の電極組立体がマルチアーク構成において使用される際に互いに相対的に緊密に隣接して位置決めされることを許容している。
【0063】
様々な実施形態において、延長部分７０４は、消耗電極を被加工物から電気的且つ熱的に絶縁するように構成されており、且つ、消耗電極が従来のＳＡＷシステム内におけるものよりも高い温度にジュール加熱によって事前加熱されるように十分な長さを有する。例えば、いくつかの実施形態において、延長部分７０４は、１２５ｍｍの長さを有する。その他の実施形態において、延長部分７０４は、９０ｍｍの長さを有する。但し、更にその他の実施形態において、延長部分７０４は、異なる長さを有することができる。例えば、いくつかの実施形態において、延長部分７０４は、２５ｍｍ、５０ｍｍ、７５ｍｍ、１００ｍｍ、１２５ｍｍ、１５０ｍｍ、１７５ｍｍ、２５ｍｍ未満、１７５ｍｍ超、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲の値の長さを有することができる。これに加えて、延長部分７０４は、溶接の際に延長部分７０４のみが溝内にある一方で電極組立体７００のその他の部分が溝の外側において少なくとも部分的に位置するように十分長いものであり得る。
【0064】
また、この構成は、電気スティックアウトの長さが従来のＳＡＷ組立体におけるものよりも実質的に長いことを許容している。上述のように、電気スティックアウトは、接触先端（例えば、図７Ｂ及び図７Ｆにおいて示されている接触先端７１８）とアーキング先端（例えば、図６Ａ及び図６Ｃにおいて示されている消耗電極６０６のアーキング先端６２２）の間の距離である。従って、電極組立体７００の電気スティックアウトは、延長部分７０４の長さと目に見えるスティックアウトの長さの合計である。電極組立体７００の可視スティックアウトは、溶接の際に延長部分７０４の第１端部７４２Ａを超えて延在する且つ従って可視状態にある消耗電極の部分である。いくつかの実施形態において、可視スティックアウト長は、消耗電極の直径の約７～１０倍であり得る。例えば、消耗電極が３．２ｍｍの直径を有する実施形態においては、可視スティックアウトは、長さにおいて約２２ｍｍ～約３０ｍｍであり得る。同様に、消耗電極が４ｍｍの直径を有する実施形態においては、可視スティックアウトは、長さにおいて約２８ｍｍ～約４０ｍｍであり得る。但し、その他の実施形態において、可視スティックアウトの長さは、電極直径、電流、電圧、堆積レート、被加工物組成、及び電極組成を含む多くの異なるファクタに基づき得る。これに加えて、電極組立体７００の操作者は、必要に応じて溶接プロセスにおいて動的に可視スティックアウト長を調節することができる。従って、この構成は、電気スティックアウトが従来のＳＡＷシステムの場合の電気スティックアウトよりも実質的に長くなることを許容している。例えば、延長部分７０４が１２５ｍｍの長さを有する実施形態においては、電気スティックアウト長は、１５５ｍｍであり得る。但し、その他の実施形態においては、電気スティックアウト長は、異なり得る。例えば、いくつかの実施形態において、電気スティックアウト長は、１２５ｍｍ、１３０ｍｍ、１４０ｍｍ、１５０ｍｍ、１６０ｍｍ、１７０ｍｍ、１８０ｍｍを超過することが可能であり、又はこれらの値の任意のものによって定義される範囲内の長さであり得る。同様に、延長部分７０４が約９０ｍｍの長さを有する実施形態においては、電気スティックアウト長は、約１２０ｍｍであり得る。但し、その他の実施形態において、電気スティックアウト長は、９０ｍｍ、１００ｍｍ、１１０ｍｍ、１２０ｍｍ、１３０ｍｍ、１４０ｍｍを超過することが可能であり、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の長さであり得る。有利には、相対的に長い電気スティックアウトは、延長部分７０４によって提供される相対的に長いジュール加熱された領域に起因して、所与の電流密度における堆積レートを実質的に改善している。これに加えて、相対的に長い電気スティックアウトは、フラック対ワイヤ消費比率が従来のＳＡＷ組立体よりも低くなることをも結果的にもたらしており、その理由は、電極堆積レートが増大する一方で、フラックス消費が一定に留まっているからである。
【0065】
代表的な実施形態において、延長部分７０４は、電極が延長部分７０４を通過するのに伴って電極を熱的且つ電気的に絶縁する適切な絶縁材料から形成された単一片の絶縁物品を有する。有利には、絶縁材料から延長部分７０４を形成することは、溶接プロセスにおける消耗電極の事前加熱の増大を許容し、その理由は、絶縁材料が、事前加熱電極によって付与された熱が周囲の空気に転送されることを防止しているからである。その代わりに、延長部分７０４は、熱が延長部分７０４内において効率的に保持されることを保証し、これにより、電極の事前加熱を増大させ、これが、結果的に、相対的に大きな堆積及びメルトオフレート及び相対的に高い生産性を結果的にもたらしている。
【0066】
いくつかの実施形態において、絶縁材料は、延長部分７０４が電気的短絡のリスクを伴うことなしに溶接の際に被加工物の溝側壁に接触することを許容している。溶接の際に電極が上述の温度に加熱された際に、絶縁材料は、その抵抗率の一部分を失い得る。延長部分７０４が側壁に接触した際の被加工物の側壁と消耗電極の間の電気的短絡を防止するために、中実絶縁材料は、延長部分７０４の外側表面が被加工物に接触した際に実質的に伝導又は絶縁破壊することなしに、少なくとも５Ｖ、１０Ｖ、１５Ｖ、２０Ｖ、２５Ｖ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値の電圧差に耐えるように構成されている。
【0067】
いくつかの実施形態において、延長部分７０４は、絶縁セラミック材料から単一片の物品として形成されている。例えば、いくつかの実施形態において、延長部分７０４は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）から形成されている。但し、その他の実施形態においては、その他の絶縁材料を使用することができる。いくつかの実施形態において、延長部分７０４は、窒化ケイ素、マグネシア安定化ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、酸化マグネシウム、又はジルコニア強化アルミナを有する。セラミック延長部分７０４は、パウダー加圧、冷間静水圧加圧、高温加圧、射出成形、及び鋳込み成形などの様々な方法を使用して製造することができる。これに加えて、いくつかの実施形態においては、延長部分７０４は、機械加工されている一方で、その他の実施形態においては、延長部分７０４は、機械加工されていない。
【0068】
延長部分７０４は、消耗電極が接触先端７１８に接触した後に接触ノズル７１２からチャネル７４４内に通過するように構成されている。従って、チャネル７４４は、消耗電極が自身を通過することを許容するようにサイズ設定することができる。図示の実施形態において示されているように、単一片の絶縁物品は、空気以外のなんらの介在特徴又は構造を伴うことなしに、消耗電極を直接的に取り囲むように構成されている。チャネル７４４は、第１及び第２部分７４８Ａ、７４８Ｂを有し、この場合に、第１部分７４８Ａは、延長部分７０４の第１端部７４２Ａに位置しており、且つ、第２部分７４８Ｂは、延長部分７０４の第２部分７４２Ｂに位置している。いくつかの実施形態において、第１部分７４８Ａは、第２部分７４８Ｂよりも狭い。例えば、いくつかの実施形態において、第１部分７４８Ａは、約５ｍｍの幅を有する一方で、第２部分７４８Ｂは、約６．５ｍｍの幅を有する。いくつかの実施形態において、第１部分７４８Ａは、電極直径よりも約１ｍｍだけ幅広の幅を有する一方で、第２部分７４８Ｂは、電極直径よりも約１．５ｍｍだけ幅広の幅を有する。これらの幅は、電極の過剰な逸脱を防止しつつ、電極の相対的に自由な運動を許容している。有利には、相対的に狭い端部部分７４８Ａは、電極のアーキング先端の相対的に乏しい運動を許容しつつ、消耗電極が溝内において相対的に正確に位置決めされることを許容している。
【0069】
本明細書において記述されているように相対的に狭い延長部分を利用する１つの更なる利点は、マルチアークセットアップにおいて複数の電極組立体を使用することを促進しているという点にある。金属の大きな断片を１つに溶接する際には、フィラー金属の堆積レートを更に増大させるために同時に複数の電極組立体を使用することがしばしば望ましい。マルチアーク溶接の際には、複数の電極の先端は、電極先端のそれぞれが同一の溶接プール内において配設されるように互いに密接に隣接した状態において位置決めされることを要する。但し、マルチアークセットアップにおいて従来のＳＡＷ電極組立体を使用することは、しばしば、困難である。その理由は、従来の電極組立体のヘッド部分（例えば、ヘッド部分２０４（図２）、３０４Ａ（図３Ａ）、３０４Ｂ（図３Ｂ））の大きな直径が、複数の電極組立体がマルチアーク溶接を促進するように互いに十分に近接した状態において配置されることを困難にしているからである。これに加えて、従来のＳＡＷ組立体において使用されている電極スティックアウト部分（例えば、スティックアウト部分３１６Ａ、４１６Ａ）の短い長さは、溶接トーチが、個々の電極のアーキング先端が同一の溶接プール内において位置決めされるように互いに十分に近接することを許容するために、互いとの関係において大きな角度において配置されることを必要とし得る。従って、マルチアークセットアップにおいて従来のＳＡＷ電極組立体を使用することは困難であり、その理由は、ヘッド部分の大きなサイズ及び短いスティックアウト長が、溝内において溶接するように試みた際のトーチの位置決めをも困難にしつつ、マルチアークセットアップにおいて使用され得る電極組立体の数を制限しているからである。これらの及びその他の問題は、本明細書において記述されているように、相対的に狭い延長部分を有する実施形態による延長部分によって軽減することができる。
【0070】
図８Ａは、第１、第２、及び第３電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃを有するマルチアークＳＡＷシステム８００Ａを描いている。第１電極組立体８０２Ａは、ヘッド部分８０４Ａ、延長部分８０６Ａ、及び先端８１２Ａを有する消耗電極８１０Ａを含む。同様に、電極組立体８０２Ｂも、ヘッド部分８０４Ｂ、延長部分８０６Ｂ、及び先端８１２Ｂを有する消耗電極８１０Ｂを含み、且つ、電極組立体８０２Ｃも、ヘッド部分８０４Ｃ、延長部分８０６Ｃ、及び先端８１２Ｃを有する消費電極８１０Ｃを含む。電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃは、図６Ａ～図６Ｃ及び図７Ａ～図７Ｈとの関連において上述した電極組立体６００に全般的に類似している。また、システム８００Ａは、アタッチメント装置８０８Ａ、８０８Ｂ、８０８Ｃ及びフラックス供給システム８１４Ａをも含む。アタッチメント装置８０８Ａ、８０８Ｂ、８０８Ｃは、図６Ｃにおいて示されているアタッチメント装置６２０に全般的に類似しており、且つ、それぞれ、その対応する電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃを定位置において且つ望ましい向きにおいて堅固に保持するように構成することができる。フラックス供給システムは、フラックをＳＡＷプロセスにおいて被加工物上に分注するように構成されており、且つ、延長部分８０６Ａ、８０６Ｂ、８０６Ｃが挿入され得る被加工物の溝の寸法を制限しないように構成することができる。
【0071】
上述のように、電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃは、延長部分８０６Ａ、８０６Ｂ、８０６Ｃ近傍の電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃの幅が延長部分８０６Ａ、８０６Ｂ、８０６Ｃから離れた電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃの幅未満となるように、内向きにテーパー化したほぼ円筒形の形状を有する。例えば、延長部分８０６Ａ、８０６Ｂ、８０６Ｃは、約１４～約１８ｍｍの幅を有し得る一方で、本体部分は、最大で３０ｍｍの幅を有することができる。これに加えて、電極組立体は、消耗電極の可視スティックアウト長が約４０ｍｍとなるように構成することができる。この構成によれば、第１、第２、及び第３電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃは、電極８１０Ａ、８１０Ｂ、８１０Ｃの隣接する先端８１２Ａ、８１２Ｂ、８１２Ｃの間の距離が効率的なマルチアーク溶接を許容するように十分に小さくなるように位置決めすることができる。具体的には、本明細書において記述されている電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃの形状、長さ、及び幅は、先端８１２Ａ、８１２Ｂ、８１２Ｃが、延長部分が溝の側壁に接触することなしにＳＡＷプロセスにおいて同一の溶接プール内において配設されるように、延長部分８０６Ａ、８０６Ｂ、８０６Ｃが狭い且つ深い溝内において同時に位置決めされることを許容している。例えば、いくつかの実施形態において、電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃは、溶接の際に隣接する先端８１２Ａ、８１２Ｂ、８１２Ｃの間の距離が約１５ｍｍとなる一方で隣接する電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃの間の角度が約２０度以下となるように位置決めすることができる。但し、その他の実施形態において、隣接する先端の間の距離及び隣接する電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃの間の角度は、異なり得る。例えば、隣接する先端８１２Ａ、８１２Ｂ、８１２Ｃの間の距離は、３０ｍｍ、２５ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値であり、且つ、電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃは、隣接する電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃの間の角度が４０度、３５度、３０度、２５度、２０度、１５度、１０度、５度、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値となるように方向付けされている。電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃの１つは、実質的に垂直方向において延在することができる。
【0072】
図８Ａにおいて示されている実施形態においては、システム８００Ａは、３つの電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃを含んでいた。但し、これは、一例に過ぎない。その他の実施形態においては、マルチアーク溶接システムは、異なる数の電極組立体を含むことができる。具体的には、様々な実施形態において、マルチアークＳＡＷシステムは、２つ、３つ、４つ、５つ、又は６つの電極組立体を含むことができる。例えば、図８Ｂは、４つの電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０３Ｃ、及び８０２Ｄを有する別のマルチアークＳＡＷシステム９００Ｂを描いており、この場合に、電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ、８０２Ｄのそれぞれは、図８Ａとの関連において上述したように構成されている。本明細書における電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ、８０２Ｄのサイズ、形状、及び幅は、電極先端８１２Ａ、８１２Ｂ、８１２Ｃ、８１２Ｄが、いずれも、延長部分が溝の側壁に接触することなしにＳＡＷプロセスにおいて同一の溶接プール内において配設されるように、延長部分８０６Ａ、８０６Ｂ、８０６Ｃ、８０６Ｄが狭い且つ深い溝内において同時に位置決めされることを許容している。具体的には、電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ、８０２Ｄは、隣接する先端８１２Ａ、８１２Ｂ、８１２Ｃ、８１２Ｄの間の距離が３０ｍｍ、２５ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、１０ｍｍ未満、又はこれらの値の任意のものによって定義された範囲内の値となるように構成することが可能であり、且つ、隣接する電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ、８０２Ｄの間の角度は、４０度、３５度、３０度、２５度、２０度、１５度、１０度、５度、又はこれらの値の任意のものによって定義される範囲内の値である。
【0073】
また、システム８００Ｂは、アタッチメント装置８０８Ａ、８０８Ｂ、８０８Ｃ、８０８Ｄをも含み、且つ、アライメント装置８１６をも含む。アタッチメント装置８０８Ａ、８０８Ｂ、８０８Ｃ、８０８Ｄは、図６Ｃに示されているアタッチメント装置６２０に全般点に類似しており、且つ、それぞれ、その対応する電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ、８０２Ｄを定位置において且つ望ましい向きにおいて堅固に保持するように構成することができる。アライメント装置８１６は、アタッチメント装置８０８Ａ、８０８Ｂ、８０８Ｃ、８０８Ｄとの関連において使用することが可能であり、且つ、電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ、８０２Ｄが最適な向きにおいてアライメントされることを保証するために使用することができる。具体的には、アライメント装置８１６は、電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ、８０２Ｄが被加工物との関係において且つ互いに望ましい場所及び向きにおいて位置することを保証するために使用され得る一方で、アタッチメント装置８０８Ａ、８０８Ｂ、８０８Ｃ、８０９Ｄは、電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ、８０２Ｄを溶接の際に望ましい場所及び向きにおいて維持するために使用することができる。これに加えて、フラックス供給システム８１４Ｂは、フラックス供給システム８１４が溶接の際に電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ、８０２Ｄと適切にアライメントされた状態において留まることを保証するために、アライメント装置８１６に装着することができる。
【0074】
図８Ａ及び図８Ｂを更に参照すれば、実施形態によれば、第１、第２、第３（並びに、第４）電極組立体８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ（並びに、８０２Ｄ）のそれぞれは、複数の電極のそれぞれが専用の電源（例えば、図１に示されている電源１０８）から独立的にパワーを受け取るように構成されている。この構成によれば、電極組立体のそれぞれは、制御されたパワーを独立的に受け取ることが可能であり、これは、フィラー材料の相対的に一貫性を有する且つ効率的な堆積を許容している。これに加えて、それぞれの電極組立体に提供される電流は、個々の電極組立体が異なる電流を受け取り得るように、それぞれの電極組立体ごとに変更することができる。但し、その他の実施形態においては、マルチアークセットアップにおいて使用される電極組立体のそれぞれは、電極組立体のそれぞれが同一の電流を共有するように並列において１つに結合することができる。
【0075】
部分的にカバーされたセラミックスリーブを有する長スティックアウト電極組立体用の延長部分
上述のように、例えば、延長部分の設計などの長スティックアウト（ＬＳＯ）のために構成されたサブマージアーク溶接（ＳＡＷ）電極組立体の様々な設計考慮事項は、大きな堆積レートによって狭い溝を溶接するための能力を提供するために重要であり得る。上述の様々な設計考慮事項のうち、例えば、セラミックスリーブなどの絶縁されたガイド先端との間において加熱された電極のアライメントを維持することは、溶接の際に電極を安定的にガイドするために特に有益であり得る。セラミック材料は、必須の電気絶縁及び断熱を提供するために適し得るが、これらは、もろく、且つ、破損する傾向を有し得ることを理解されたい。これに加えて、セラミック材料の機械加工は、費用を所要し得る。これらの及びその他のニーズに対処するために、本明細書において開示されているのは、製造が相対的に廉価でありつつも、機械的に安定した延長部分を有するＬＳＯのために構成された電極組立体用の費用効率の良い設計である。
上述のように、例えば、延長部分の設計などの長スティックアウト（ＬＳＯ）のために構成されたサブマージアーク溶接（ＳＡＷ）電極組立体の様々な設計考慮事項は、大きな堆積レートによって狭い溝を溶接するための能力を提供するために重要であり得る。上述の様々な設計考慮事項のうち、例えば、セラミックスリーブなどの絶縁されたガイド先端との間において加熱された電極のアライメントを維持することは、溶接の際に電極を安定的にガイドするために特に有益であり得る。セラミック材料は、必須の電気絶縁及び断熱を提供するために適し得るが、これらは、もろく、且つ、破損する傾向を有し得ることを理解されたい。これに加えて、セラミック材料の機械加工は、費用を所要し得る。これらの及びその他のニーズに対処するために、本明細書において開示されているのは、製造が相対的に廉価でありつつも、機械的に安定した延長部分を有するＬＳＯのために構成された電極組立体用の費用効率の良い設計である。
【0076】
図９Ａ～図９Ｃは、実施形態による部分的にカバーされたセラミックスリーブを有する長スティックアウト電極組立体（例えば、電極組立体６００、７００、及び８００）と共に使用されるように構成された延長部分９００Ａ～９００Ｃを示している。延長部分９００Ａ～９００Ｃは、例えば、以上において図示及び記述されている延長部分（例えば、延長部分６０４、７０４、８０４）との間において、狭い溝を溶接するために適合された物理的寸法及び絶縁能力などの様々な有利な特徴を共有している。但し、上述の延長部分とは異なり、延長部分９００Ａ～９００Ｃは、それぞれ、セラミックスリーブと、セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、を有する。
【0077】
図９Ａは、いくつかの実施形態による延長部分９００Ａを示している。延長部分９００Ａは、セラミックスリーブ９０２Ａ、下部金属性シース９０４Ａ又はエンドキャップ、及び上部金属性シース９０６Ａ又はエンドキャップを有する。セラミックスリーブ９０２Ａは、反対側の上部及び下部端部９０８Ａ、９１０Ａを有し、この場合に、下部金属性シース９０６Ａは、下部端部９１０Ａをカバーしており、且つ、上部金属性シース９０４Ａは、上部端部９０８Ａをカバーしている。セラミックスリーブ９０２Ａは、ほぼ円筒形の形状を有し、且つ、上部及び下部金属性シース９０４Ａ、９０６Ａは、セラミックスリーブ９０２Ａの周囲の周りにおいて延在するように構成されている。セラミックスリーブ９０２Ａの相対的に単純な形状は、機械加工を伴うことなしに製造されることを許容しており、これにより、製造費用を低減している。延長部分９００Ａは、ヘッド部分（例えば、図６Ａ～図６Ｃのヘッド部分６０２、図７Ａの７０２）の接触先端部分（例えば、図７Ｆの接触先端７１８）に着脱自在に装着されるように構成されており、且つ、接触先端部分との関係において消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されている。セラミックスリーブ９０２Ａは、上部端部９０８Ａと下部端部９１０Ａの間において延在している且つ消耗電極を自身を通じて摺動自在に供給するように構成されたチャネル９１２Ａを更に含む。チャネル９１２Ａは、図７Ｈとの関係において上述されたチャネル７４４又はその一部分と同様に構成され得る。
【0078】
セラミックスリーブ９１２Ａは、延長部分７０４（図７Ｇ及び図７Ｈ）の絶縁材料との関係において上述したものに類似した材料から形成することができる。絶縁材料は、窒化ケイ素、マグネシア安定化ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、炭化ケイ素、酸化マグネシウム、アルミナ、又はジルコニア強化アルミナからなる群から選択することができる。セラミックスリーブ９１２Ａは、パウダー加圧、冷間静水圧加圧、高温加圧、射出成形、及び鋳込み成形などの様々な方法を使用して製造することができる。有利には、セラミックスリーブ９１２Ａは、相対的に単純な形状に起因して機械加工されなくてもよい。
【0079】
上部及び下部シース９０４Ａ及び９０６Ａは、金属から形成されている。有利には、金属は、セラミックよりも機械加工が格段に容易であり、これにより、上部及び下部シース９０４Ａ、９０６Ａが実質的に相対的に大きな柔軟性及び相対的に小さな費用によって機械加工されることを許容している。これに加えて、金属は、セラミックよりも実質的に強靭であり、且つ、脆性破壊の相対的に小さな傾向を有する。従って、金属性シース９０４Ａ、９０６Ａをセラミックスリーブ９０２に装着することは、延長部分９０２Ａの強靭性及び耐久性を増大させることが可能であり、その理由は、セラミックスリーブ９０２は、延長部分９００Ａが溶接プロセスにおいて被加工物に接触又は衝突した場合に割れる又は壊れる可能性が相対的に小さいからである。
【0080】
延長部分９００Ａは、上部金属性シース９０６Ａを通じて接触ノズル（例えば、図６Ａ～図６Ｃにおいて示されている接触ノズル６１２、図７Ａ及び図７Ｂにおいて示されている７１２）に機械的に結合されるように構成されている。図示の実施形態においては、上部金属性シース９０４Ａは、上部金属性シース９０４Ａが接触ノズルに解放自在に結合されることを許容するために接触ノズル上のねじ山（例えば、図７Ｆにおいて示されている空洞７３８内のねじ山）と結合するように構成されたねじが切られたニップル９１４Ａを含む。これに加えて、上部金属性シース９０４Ａ（並びに、下部金属性シース９０４Ａ）は、金属から形成されていることから、ねじが切られたニップル９１４Ａ上のねじ山は、実質的に相対的に耐久性を有することが可能であり、且つ、破損する可能性が低くなることが可能であり、これは、延長部分９００Ａの有用な寿命を延長し、これにより、費用を低減することができる。
【0081】
様々な実施形態において、金属性シース９０４Ａ、９０６Ａは、セラミックスリーブ９０２Ａ上に適切に固定することができる。例えば、いくつかの実施形態において、金属性シース９０４Ａ、９０６Ａは、セラミックスリーブ９０２Ａ上に糊付け、はんだ付け、又は蝋付けすることができる。有利には、金属性シース９０４Ａ、９０６Ａは、セラミックスリーブ９０２Ａ及び金属性シース９０４Ａ、９０６Ａが互いとの関係において不動化されるように、金属性シース９０４Ａ、９０６Ａの内側表面（例えば、セラミックスリーブ９０２Ａに対向する且つこれに直接的に隣接するように構成されたシース９０４Ａ、９０６Ａの表面）とセラミックスリーブの外側表面の間に存在し得る任意のギャップを充填する適切なシーラントを使用してセラミックスリーブ９０２Ａに堅固に装着されている。適切なシーラントは、相対的にソフトな材料であってもよく、且つ、機械的又は熱的応力下におけるセラミックスリーブ９０２Ａの亀裂が抑制又は防止されるように、セラミックスリーブ９０２Ａと金属性シース９０４Ａ、９０６Ａの間の衝撃吸収層として機能し得る。更には、セラミックスリーブ９０２Ａが割れた際にも、シーラントは、事実上、遊離断片が外れ且つ被加工物上に落下することを防止することができる。いくつかの実装形態において、セラミックスリーブ９０２Ａは、金属性シース９０４Ａ、９０６Ａの融解温度よりも相当に低い融解温度を有する適切な蝋付け金属を使用して金属性シース９０４Ａ、９０６Ａ上に蝋付けされている。限定を伴うことなしに、適切な蝋付け金属は、例えば、Ｃｕ／Ｓｎ合金などの銅に基づいた合金を含む。いくつかのその他の実装形態において、セラミックスリーブ９０２Ａ及び金属性シース９０４Ａ、９０６Ａは、金属性シースの融解温度よりも相当に低いガラス遷移温度を有する適切なガラスシーラントを使用して互いとの関係において不動化されている。限定を伴うことなしに、適切なガラスシーラントは、例えば、ドープアルミノシリケートガラス又は高濃度ドープケイ酸ソーダガラスなどのドープシリカを含む。例えば、セラミックスリーブの外側温度に耐え得る高温エポキシなどのその他のシーラントも可能であり得る。
【0082】
金属性シース９０４Ａ、９０６Ａは、セラミックスリーブ９０２Ａの反対側端部９０８Ａ、９１０Ａにおいて配設されており、且つ、その間においてセラミックスリーブの外側表面を露出させるギャップ９１６Ａによって互いに分離されている。いくつかの実施形態において、ギャップ９１６Ａのサイズ（例えば、金属性シース９０４Ａ、９０６Ａの間の距離）は、溶接の際のその間の（例えば、３０Ｖを超過するその間の電気的バイアスにおける）電気的短絡が防止されるように、十分に大きい。
【0083】
チャネル９１２Ａは、電極を自身を通じて摺動させるために電極の直径よりもわずかに大きな適切な直径を有する。チャネル９１２Ａの中間部分の大部分は、相対的に一定の直径を有する一方で、チャネル９１２Ａの一方又は両方の端部部分は、いくつかの実施形態において、チャネル９１２Ａの中間部分のものよりも大きな直径を有しており、これにより、自身を通じたワイヤ転送を改善するために、朝顔形に広がっていてもよい。
【0084】
セラミックスリーブ９０２Ａは、実質的にその全体長さに沿ってまっすぐな円筒形形状を有する。この構成において、金属性シース９０４Ａ、９０６Ａのそれぞれは、セラミックスリーブ９０２Ａの円筒形端部がその内部にフィットされ得るように、対応する方式でまっすぐな円筒形内側壁部分を有する。結果的に得られる金属性シース９０４Ａ、９０６Ａは、セラミックスリーブのまっすぐな円筒形部分を取り囲んでいる。但し、その他の実施形態においては、セラミックスリーブは、テーパー化された端部を有することが可能であり、且つ、金属性シースは、テーパー化された端部に準拠するように成形されている。例えば、図９Ｂ及び図９Ｃは、代替延長部分９００Ｂ、９００Ｃを示している。延長部分９００Ｂ及び９００Ｃは、延長部分９００Ａに全般的に類似し得る。例えば、延長部分９００Ｂは、セラミックスリーブ９０２Ｂ、セラミックスリーブ９０２Ｂの上部及び下部端部９０８Ｂ、９１０Ｂに装着された上部及び下部シース９０４Ｂ、９０６Ｂ、及びセラミックスリーブ９０２Ｂの長さに沿って延在するチャネル９１２Ｂを有する。同様に、延長部分９００Ｃも、セラミックスリーブ９０２Ｃ、セラミックスリーブ９０２Ｃの上部及び下部端部９０８Ｃ、９１０Ｃに装着された上部及び下部シース９０４Ｃ、９０６Ｃ、及びセラミックスリーブ９０２Ｃの長さに沿って延在するチャネル９１２Ｃを有する。但し、延長部分９０２Ａのセラミックスリーブ９０２は、まっすぐな円筒形形状を有する一方で、セラミックスリーブ９０２Ｂ、９０２Ｃは、円筒形であり、且つ、その一方又は両方の端部から延在するテーパー化又は面取りされた外側表面部分を有する。例えば、セラミックスリーブ９０２Ｂは、端部９０８Ｂ、９１０Ｂにおけるセラミックスリーブ９０２Ｂの幅がセラミックスリーブ９０２Ｂの中間地点におけるセラミックスリーブ９０２Ｂの幅未満となるように、両方の端部９０８Ｂ、９０８Ｂにおいて内向きにテーパー化されている。セラミックスリーブ９０２Ｂのテーパー化は、本出願のどこか別の場所において記述されている上部及び下部シース９０４Ｂ、９０６Ｂを伴わない延長部分のテーパー化に応じたものであることが可能であり、これは、有利には、狭い溝内に挿入され得る。金属性シース９０４Ｂ、９０６Ｂのそれぞれは、セラミックスリーブのテーパー化された部分を取り囲む対応する方式でテーパー化された円筒形内側壁部分を有する。このように構成されることにより、セラミックスリーブは、相対的な容易性を伴って金属性シース内に滑り込むことができる。
【0085】
また、図９Ｃにおいて示されているセラミックスリーブ９０２Ｃは、テーパー化された端部を有する。これに加えて、セラミックスリーブ９０２Ｃは、端部９０８Ｃ、９１０Ｃの一方又は両方が丸くなるように形成されている。丸くなった端部は、チッピング又は亀裂に対する抵抗力を更に改善することができる。これに加えて、下部金属性シース９０６Ｃも、丸くなった外側エッジを有する。
【0086】
更なる例
１．サブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、溶接の際に、中実絶縁材料が消耗電極を取り囲む状態において、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成されている。
１．サブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、溶接の際に、中実絶縁材料が消耗電極を取り囲む状態において、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成されている。
【0087】
２．サブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成されており、且つ、消耗電極の先端が頂点に接触しつつ、延長部分が、４インチを超過する深さを有する且つ１６度未満である頂点の角度を有する三角形トレンチの側壁に接触しない能力を有するように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成されており、且つ、消耗電極の先端が頂点に接触しつつ、延長部分が、４インチを超過する深さを有する且つ１６度未満である頂点の角度を有する三角形トレンチの側壁に接触しない能力を有するように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0088】
３．サブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を取り囲む実質的に非磁性材料から形成された外側表面を有する状態において、溶接の際に消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成されている。
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を取り囲む実質的に非磁性材料から形成された外側表面を有する状態において、溶接の際に消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成されている。
【0089】
４．サブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、溶接の際のヘッド部分と消耗電極の先端の間の接触先端から被加工物までの距離（ＣＴＷＤ）が１２５ｍｍを超過するような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、溶接の際のヘッド部分と消耗電極の先端の間の接触先端から被加工物までの距離（ＣＴＷＤ）が１２５ｍｍを超過するような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0090】
５．サブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
ヘッド部分及び連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分であって、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
延長部分は、溶接の際に消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成されている、ヘッド部分及び延長部分と、
延長部分に固定状態において装着された且つフラックス供給システムが延長部分がその内部に挿入される能力を有する被加工物の溝の寸法を制限しないように構成されたフラックス供給システムと、
を有する。
ヘッド部分及び連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分であって、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
延長部分は、溶接の際に消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成されている、ヘッド部分及び延長部分と、
延長部分に固定状態において装着された且つフラックス供給システムが延長部分がその内部に挿入される能力を有する被加工物の溝の寸法を制限しないように構成されたフラックス供給システムと、
を有する。
【0091】
６．サブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、電極組立体が溶接の際に０．０５ポンド／時間／Ａを超過する堆積レート／電流を実現するように構成されている。
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、電極組立体が溶接の際に０．０５ポンド／時間／Ａを超過する堆積レート／電流を実現するように構成されている。
【0092】
７．サブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、電極組立体が溶接の際に９００Ａ未満の電流において３５ポンド／時間を超過する堆積レートを実現するように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、電極組立体が溶接の際に９００Ａ未満の電流において３５ポンド／時間を超過する堆積レートを実現するように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0093】
８．サブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、電極組立体が、ヘッド部分と消耗電極の先端の間の接触先端から被加工物までの距離（ＣＴＷＤ）に跨って合計電圧降下の少なくとも５％を降下させるように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、電極組立体が、ヘッド部分と消耗電極の先端の間の接触先端から被加工物までの距離（ＣＴＷＤ）に跨って合計電圧降下の少なくとも５％を降下させるように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0094】
９．サブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、電極組立体が、ヘッド部分と消耗電極の先端の間の接触先端から被加工物までの距離（ＣＴＷＤ）に跨って合計電圧降下の２Ｖを超過する割合を降下させるように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、電極組立体が、ヘッド部分と消耗電極の先端の間の接触先端から被加工物までの距離（ＣＴＷＤ）に跨って合計電圧降下の２Ｖを超過する割合を降下させるように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0095】
１０．サブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、電極組立体が、最大で８００℃の温度まで延長部分内のジュール加熱によって消耗電極を加熱するように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、電極組立体が、最大で８００℃の温度まで延長部分内のジュール加熱によって消耗電極を加熱するように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0096】
１１．サブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、溶接の際に中実絶縁材料によって消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、この場合に、中実絶縁材料は、延長部分の外側表面が被加工物に接触した際に実質的に伝導することなしに少なくとも５Ｖの電圧差に耐えるように構成されるような十分な抵抗を有する。
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、溶接の際に中実絶縁材料によって消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、この場合に、中実絶縁材料は、延長部分の外側表面が被加工物に接触した際に実質的に伝導することなしに少なくとも５Ｖの電圧差に耐えるように構成されるような十分な抵抗を有する。
【0097】
１２．サブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を取り囲むことにより、溶接の際に消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成された中実絶縁材料から形成された絶縁先端部分を有する。
ヘッド部分と、連続的に配置された且つ自身を通じて消耗電極を供給するように構成された延長部分と、を有し、この場合に、溶接の際に、ヘッド部分は、消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設され、且つ、延長部分は、消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されており、
この場合に、延長部分は、消耗電極を取り囲むことにより、溶接の際に消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成された中実絶縁材料から形成された絶縁先端部分を有する。
【0098】
１３．上述の請求項のいずれか１項に記載の電極組立体であって、この場合に、中実絶縁材料は、セラミック材料を有する。
【0099】
１４．上述の請求項のいずれか１項に記載の電極組立体であって、この場合に、中実絶縁材料は、自身を通じて消耗電極を通過させるように構成された絶縁スリーブを有する。
【0100】
１５．２５ｍｍを超過する長い電極スティックアウト長のために構成されたサブマージアーク溶接用の電極組立体であって、
接触先端部分と、
接触先端部分に着脱自在に装着された且つ接触先端部分との関係において消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設された延長部分と、
を有し、
延長部分は、
自身を通じて消耗電極を摺動自在に供給するように構成されたセラミックスリーブと、
セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、
を有する。
接触先端部分と、
接触先端部分に着脱自在に装着された且つ接触先端部分との関係において消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設された延長部分と、
を有し、
延長部分は、
自身を通じて消耗電極を摺動自在に供給するように構成されたセラミックスリーブと、
セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、
を有する。
【0101】
１６．例１５の電極組立体であって、この場合に、セラミックスリーブと金属性シースのそれぞれの間のギャップは、セラミックスリーブ及び金属性シースが互いとの関係において不動化されるように、シーラントによって充填されている。
【0102】
１７．例１６の電極組立体であって、この場合に、シーラントは、金属性シースの融解温度よりも実質的に低い融解温度又はガラス繊維温度を有する。
【0103】
１８．例１６の電極組立体であって、この場合に、セラミックスリーブは、シーラントが蝋付け材料を有するように、金属性シース上に蝋付けされている。
【0104】
１９．例１６の電極組立体であって、この場合に、シーラントは、ガラスシーラントを有する。
【0105】
２０．例１５～例１９のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、反対側端部における金属性シースは、分離距離だけ、セラミックスリーブの長さ方向において分離され、これにより、電気的短絡が３０Ｖを超過する電気的バイアスにおいて金属性シースの間において実質的に防止されるようにセラミックスリーブを露出させている。
【0106】
２１．例１５～例２０のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、接触先端部分との関係においてアーキング先端に対して遠位である金属性シースの１つを通じて接触先端部分に機械的に結合されている。
【0107】
２２．例２１の電極組立体であって、この場合に、延長部分を接触先端部分に機械的に結合する金属性シースの１つは、ねじが切られたニップルを有する。
【0108】
２３．例１５～例２２のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、セラミックスリーブは、まっすぐな円筒形部分を有し、且つ、この場合に、金属性シースのそれぞれは、セラミックスリーブのまっすぐな円筒形部分を取り囲む対応する方式でまっすぐな円筒形内側壁部分を有する。
【0109】
２４．例１５～例２３のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、セラミックスリーブは、その一端又は両端において形成されたテーパー化された部分を有し、且つ、この場合に、金属性シースのそれぞれは、セラミックスリーブのテーパー化された部分を取り囲む対応する方式でテーパー化された円筒形内側壁部分を有する。
【0110】
２５．例１５～例２４のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、セラミックスリーブの内側空洞は、内側空洞の中間部分のもの超の直径を有するように朝顔形に開いた一方又は両方の端部部分を有する。
【0111】
２６．例１５～例２５のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、セラミックスリーブの一端又は両端の外側エッジは、丸くなっている。
【0112】
２７．例１５～例２６のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、電極のスティックアウト部分に相対的に近接した端部において形成された金属性シースは、丸くなった外側エッジを有する。
【0113】
２８．例１５～例２７のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、金属性スリーブは、鋼から形成されている。
【0114】
２９．例１５～例２８のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、セラミックスリーブは、窒化ケイ素、マグネシア安定化ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、炭化ケイ素、酸化マグネシウム、アルミナ、又はジルコニア強化アルミナからなる群から選択された材料から形成されている。
【0115】
３０．例１５～例２９のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、消耗電極の先端が頂点に接触した状態において、延長部分が、４インチを超過する深さを有する且つ１６度未満である頂点の角度を有する三角形トレンチの側壁に接触しない能力を有するように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0116】
３１．例１５～例３０のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、消耗電極を取り囲む実質的に非磁性材料から形成された外側表面を有する状態において、溶接の際に消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成されている。
【0117】
３２．例１５～例３１のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、溶接の際の接触先端部分と消耗電極の先端の間の接触先端から被加工物までの距離（ＣＴＷＤ）が１２５ｍｍを超過するような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0118】
３３．例１５～例３２のいずれか１項の電極組立体であって、延長部分に固定状態において装着された且つフラックス供給システムが延長部分が内部に挿入される能力を有する被加工物の溝の寸法を制限しないように構成されたフラックス供給システムを更に有する。
【0119】
３４．例１５～例３３のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、電極組立体が、溶接の際に０．０５ポンド／時間／Ａを超過する堆積レート／電流を実現するように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0120】
３５．例１５～例３４のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、電極組立体が、溶接の際に９００Ａ未満の電流において３５ポンド／時間を超過する堆積レートを実現するように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0121】
３６．例１５～例３５のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、消耗電極が、接触先端部分と消耗電極の先端の間の接触先端から被加工物までの距離（ＣＴＷＤ）に跨って合計電圧降下の少なくとも５％を降下させるような形状、長さ、及び横方向距離を有する。
【0122】
３７．例１５～例３６のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、消耗電極のスティックアウト部分が、接触先端部分と消耗電極の先端の間の接触先端から被加工物までの距離（ＣＴＷＤ）に跨って合計電圧降下の少なくとも２Ｖを降下させるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0123】
３８．例１５～例３７のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、且つ、電極組立体が、最大で８００℃の温度に延長部分内のジュール加熱によって消耗電極を加熱するように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0124】
３９．例１５～例３８のいずれか１項の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、中実絶縁スリーブにより、溶接の際に消耗電極を被加工物から電気的に絶縁するように構成され、この場合に、中実絶縁スリーブは、延長部分の外側表面が被加工物に接触した際に実質的に伝導することなしに少なくとも５Ｖの電圧差に耐えるように構成されるような十分な抵抗を有する。
【0125】
４０．サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、ＳＡＷの際にヘッド部分が消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設されるように且つ延長部分が消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されるように、自身を通じて消耗電極を供給するように連続的に配置された延長部分と、を有し、
この場合に、ヘッド部分は、消耗電極にパワーを供給するために消耗電極に電気的に接触するように構成された接触先端を含み、且つ、
この場合に、延長部分は、接触先端を通過した後に且つアーキング先端が露出される前に、消耗電極が最終的に通過するように構成された単一片の絶縁物品から構成されている。
ヘッド部分と、ＳＡＷの際にヘッド部分が消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設されるように且つ延長部分が消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されるように、自身を通じて消耗電極を供給するように連続的に配置された延長部分と、を有し、
この場合に、ヘッド部分は、消耗電極にパワーを供給するために消耗電極に電気的に接触するように構成された接触先端を含み、且つ、
この場合に、延長部分は、接触先端を通過した後に且つアーキング先端が露出される前に、消耗電極が最終的に通過するように構成された単一片の絶縁物品から構成されている。
【0126】
４１．例４０の電極組立体であって、自身を通じて挿入された消耗電極を有するＳＡＷの際に、ヘッド部分の一端において配設された接触先端と消耗電極のアーキング先端の間において計測された電気スティックアウト距離と消耗電極の直径の間の比率が３０を超過するように構成されている。
【0127】
４２．例４１の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、３ｍｍ以上の直径を有する消耗電極の場合に８０ｍｍ以上の長さを有する。
【0128】
４３．例４０の電極組立体であって、この場合に、ヘッド部分は、
本体部分と、
本体部分と延長部分の間において配設された且つ消耗電極にパワーを供給するために消耗電極に電気的に接触するように構成された接触先端を有する接触ノズルと、
を有する。
本体部分と、
本体部分と延長部分の間において配設された且つ消耗電極にパワーを供給するために消耗電極に電気的に接触するように構成された接触先端を有する接触ノズルと、
を有する。
【0129】
４４．例４３の電極組立体であって、本体部分と接触ノズルの間において配設された電気接触部分を更に有し、この場合に、電気接触部分は、接触ノズルに電気的に接続され、且つ、電源からパワーを受け取るように且つパワーを接触先端に供給するように構成されている。
【0130】
４５．例４４の電極組立体であって、ヘッド部分を通じて挿入された且つ消耗電極をガイドするように構成された電気絶縁チューブを更に有する。
【0131】
４６．例４５の電極組立体であって、この場合に、
接触先端は、消耗電極にパワーを印加するように構成され、且つ、
電気絶縁チューブは、消耗電極を本体部分、電気接触部分、及び接触ノズルの少なくとも一部分から電気的に絶縁するように構成されている。
接触先端は、消耗電極にパワーを印加するように構成され、且つ、
電気絶縁チューブは、消耗電極を本体部分、電気接触部分、及び接触ノズルの少なくとも一部分から電気的に絶縁するように構成されている。
【0132】
４７．例４３の電極組立体であって、この場合に、接触ノズルは、１４０ｍｍ超の長さを有する。
【0133】
４８．例４３の電極組立体であって、この場合に、
接触ノズルは、反対側の第１及び第２端部を有し、
接触ノズルの第１端部は、電気接触部分に結合され、
接触先端は、第２端部に位置し、且つ、
電気絶縁チューブは、第１端部を通じて第２端部まで延在している。
接触ノズルは、反対側の第１及び第２端部を有し、
接触ノズルの第１端部は、電気接触部分に結合され、
接触先端は、第２端部に位置し、且つ、
電気絶縁チューブは、第１端部を通じて第２端部まで延在している。
【0134】
４９．例４８の電極組立体であって、この場合に、消耗電極は、電気絶縁チューブが消耗電極と本体部分、電気接触部分、及び接触ノズルの一部分の間において位置決めされるように、電気絶縁チューブを通過している。
【0135】
５０．例４９の電極組立体であって、この場合に、
接触ノズルは、第１端部と接触先端の間において延在する側壁を含み、
接触ノズル先端の一部分は、側壁及び第１端部を含み、且つ、
接触先端は、消耗電極に直接的に接触している。
接触ノズルは、第１端部と接触先端の間において延在する側壁を含み、
接触ノズル先端の一部分は、側壁及び第１端部を含み、且つ、
接触先端は、消耗電極に直接的に接触している。
【0136】
５１．例４３の電極組立体であって、この場合に、ヘッド部分及び接触ノズルは、金属を有する。
【0137】
５２．例４５の電極組立体であって、この場合に、電気絶縁チューブは、ポリテトラフルオロエチレンを有する。
【0138】
５３．サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）用の電極組立体であって、
消耗電極にパワーを供給するために消耗電極に電気的に接触するように構成された接触先端を有するヘッド部分と、
ワイヤ供給方向においてヘッド部分と連続的に配置された延長部分であって、この場合に、ヘッド部分と延長部分は、自身を通じて消耗電極を供給するように構成されている、延長部分と、
を有し、この場合に、
延長部分は、ヘッド部分との関係において消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されるように構成され、且つ、
延長部分は、接触先端に対して連続的となるように配置された単一片の絶縁物品から形成されている。
消耗電極にパワーを供給するために消耗電極に電気的に接触するように構成された接触先端を有するヘッド部分と、
ワイヤ供給方向においてヘッド部分と連続的に配置された延長部分であって、この場合に、ヘッド部分と延長部分は、自身を通じて消耗電極を供給するように構成されている、延長部分と、
を有し、この場合に、
延長部分は、ヘッド部分との関係において消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されるように構成され、且つ、
延長部分は、接触先端に対して連続的となるように配置された単一片の絶縁物品から形成されている。
【0139】
５４．例５３の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、絶縁材料の単一片を有する。
【0140】
５５．例５４の電極組立体であって、この場合に、絶縁材料の単一片は、セラミックを有する。
【0141】
５６．例５３の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、８０ｍｍ超の長さを有する。
【0142】
５７．例５６の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、１２０ｍｍ超の長さを有する。
【0143】
５８．例５３の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、消耗電極の先端が頂点に接触する状態において、延長部分が、４インチを超過する深さを有する且つ１６度未満である頂点の角度を有する三角形溝の側壁に接触しないように構成されるような形状、長さ、及び幅を有する。
【0144】
５９．サブマージアーク溶接電極組立体のために構成された延長部分であって、
８０ｍｍ超の長さを有する且つ消耗電極を取り囲むように構成されたセラミック材料から形成された単一片の絶縁物品を有し、
この場合に、延長部分は、サブマージアーク溶接電極組立体のヘッド部分の接触先端に対して連続的に配置されるように構成されている。
８０ｍｍ超の長さを有する且つ消耗電極を取り囲むように構成されたセラミック材料から形成された単一片の絶縁物品を有し、
この場合に、延長部分は、サブマージアーク溶接電極組立体のヘッド部分の接触先端に対して連続的に配置されるように構成されている。
【0145】
６０．例５９の延長部分であって、この場合に、延長部分は、１２０ｍｍ超の長さを有する。
【0146】
６１．例５９の延長部分であって、
延長部分は、反対側の第１及び第２端部分を有し、
第１端部部分は、ヘッド部分に対して近位において位置決めされるように構成され、且つ、第１幅を有し、
第２端部部分は、ヘッド部分に対して遠位となるように位置決めされるように構成され、且つ、第２幅を有し、且つ、
第２幅は、第１幅未満である。
延長部分は、反対側の第１及び第２端部分を有し、
第１端部部分は、ヘッド部分に対して近位において位置決めされるように構成され、且つ、第１幅を有し、
第２端部部分は、ヘッド部分に対して遠位となるように位置決めされるように構成され、且つ、第２幅を有し、且つ、
第２幅は、第１幅未満である。
【0147】
６２．例６１の延長部分であって、この場合に、第１幅は、１８ｍｍであり、且つ、第２幅は、１４ｍｍである。
【0148】
６３．例６１の延長部分であって、この場合に、延長部分は、その幅がアーキング先端に向かって減少するテーパー化された部分を有し、この場合に、テーパー化された部分は、延長部分の外部表面の接線が１６度未満である頂点の角度を有する三角形又はコーンを形成するように構成されている。
【0149】
６４．例６３の延長部分であって、この場合に、延長部分は、消耗電極の先端が頂点に接触する状態において、延長部分が、４インチを超過する深さを有する且つ１６度未満である頂点の角度を有する三角形溝の側壁に接触しないように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0150】
６５．例６１の延長部分であって、この場合に、第１端部部分は、ヘッド部分上のねじ山と解放自在に結合するように構成されたねじ山を有する。
【0151】
６６．サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）用の電極組立体であって、
接触ノズルを有するヘッド部分と、
接触ノズルに着脱自在に且つ連続的に装着された且つ接触ノズルとの関係において消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設された延長部分と、
を有し、延長部分は、
自身を通じて消耗電極を摺動自在に供給するように構成されたセラミックスリーブと、
セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、
を有する。
接触ノズルを有するヘッド部分と、
接触ノズルに着脱自在に且つ連続的に装着された且つ接触ノズルとの関係において消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設された延長部分と、
を有し、延長部分は、
自身を通じて消耗電極を摺動自在に供給するように構成されたセラミックスリーブと、
セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、
を有する。
【0152】
６７．例１の電極組立体であって、自身を通じて挿入された消耗電極を有するＳＡＷの際に、ヘッド部分の一端において配設された接触先端と消耗電極のアーキング先端の間において計測される電気スティックアウト距離と消耗電極の直径の間の比率が３０を超過するように構成されている。
【0153】
６８．例１の電極組立体であって、この場合に、電気スティックアウト距離は、１２５ｍｍを超過する。
【0154】
６９．例１の電極組立体であって、この場合に、セラミックスリーブと金属性シースのそれぞれの間のギャップは、セラミックスリーブ及び金属性シースが互いとの関係において不動化されるようにシーラントによって充填されている。
【0155】
７０．例６９の電極組立体であって、この場合に、シーラントは、金属性シースの融解温度よりも実質的に低い融解温度又はガラス繊維温度を有する。
【0156】
７１．例６９の電極組立体であって、この場合に、セラミックスリーブは、シーラントが蝋付け金属を有するように、金属性シース上に蝋付けされている。
【0157】
７２．例６９の電極組立体であって、この場合に、シーラントは、ガラスシーラントを有する。
【0158】
７３．例１の電極組立体であって、この場合に、反対側端部における金属性シースは、分離距離だけ、セラミックスリーブの長さ方向において分離され、これにより、電気的短絡が３０Ｖを超過する電気バイアスにおいて金属性シースの間において実質的に防止されるようにセラミックスリーブを露出させている。
【0159】
７４．例１の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、接触ノズルとの関係においてアーキング先端に対して遠位である金属性シースの１つを通じて接触ノズルに機械的に結合されている。
【0160】
７５．例９の電極組立体であって、この場合に、延長部分を接触ノズルに機械的に結合する金属性シースの１つは、ねじが切られたニップルを有する。
【0161】
７６．サブマージアーク溶接電極組立体のために構成された延長部分であって、
消耗電極を取り囲むように構成されたセラミックスリーブと、
セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、
を有し、
この場合に、延長部分は、サブマージアーク溶接電極組立体のヘッド部分と連続的に配置されるように構成されている。
消耗電極を取り囲むように構成されたセラミックスリーブと、
セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、
を有し、
この場合に、延長部分は、サブマージアーク溶接電極組立体のヘッド部分と連続的に配置されるように構成されている。
【0162】
７７．例１１の延長部分であって、この場合に、延長部分は、自身を通じて挿入された消耗電極を有する溶接の際に、ヘッド部分の一端において配設された接触先端部分と消耗電極のアーキング先端の間において計測される電気スティックアウト距離と電極の直径の間の比率が３０を超過するように構成されている。
【0163】
７８．例１１の延長部分であって、この場合に、セラミックスリーブと金属性シースのそれぞれの間のギャップは、セラミックスリーブ及び金属性シースが互いとの関係において不動化されるようにシーラントによって充填されている。
【0164】
７９．例１１の延長部分であって、この場合に、セラミックスリーブは、まっすぐな円筒形部分を有し、且つ、この場合に、金属性シースのそれぞれは、セラミックスリーブのまっすぐな円筒形部分を取り囲む対応する方式でまっすぐな円筒形内側壁部分を有する。
【0165】
８０．例１１の延長部分であって、セラミックスリーブは、その一方又は両方の端部において形成されたテーパー化された部分を有し、且つ、この場合に、金属性シースのそれぞれは、セラミックスリーブのテーパー化された部分を取り囲む対応する方式でテーパー化された円筒形内側壁部分を有する。
【0166】
８１．例８０の延長部分であって、この場合に、延長部分は、アーキング先端に相対的に近接した端部においてテーパー化された部分を有し、この場合に、その幅は、アーキング先端に向かって減少しており、この場合に、テーパー化された部分は、延長部分の外部表面の接線が１６度未満である頂点の角度を有する三角形又はコーンを形成するように構成されている。
【0167】
８２．例８１の延長部分であって、この場合に、延長部分は、消耗電極の先端が頂点に接触する状態において、延長部分が、４インチ超の深さを有する且つ１６度未満である頂点の角度を有する三角形溝の側壁に接触しないように構成されるような形状、長さ、及び横方向寸法を有する。
【0168】
８３．例１１の延長部分であって、この場合に、セラミックスリーブの内側空洞は、内側空洞の中間部分のものよりも大きな直径を有するように朝顔形に開いた１つ又は両方の端部部分を有する。
【0169】
８４．例１１の延長部分であって、この場合に、セラミックスリーブの一方又は両方の端部の外側エッジは、丸くなっている。
【0170】
８５．例１１の延長部分であって、この場合に、消耗電極のスティックアウト部分に相対的に近接した端部において形成された金属性シースは、丸くなった外側エッジを有する。
【0171】
８６．例１１の延長部分であって、この場合に、金属性スリーブは、鋼から形成されている。
【0172】
８７．例１１の延長部分であって、この場合に、セラミックスリーブは、窒化ケイ素、マグネシア安定化ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、炭化ケイ素、酸化マグネシウム、アルミナ、又はジルコニア強化アルミナからなる群から選択された材料から形成される。
【0173】
８８．サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）用の電極組立体であって、
ヘッド部分と、ＳＡＷの際にヘッド部分が消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設されるように且つ延長部分が消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されるように、自身を通じて消耗電極を供給するために連続的に配置された延長部分と、を有し、
この場合に、ヘッド部分は、消耗電極にパワーを供給するために消耗電極に電気的に接触するように構成された接触先端を含み、且つ、
この場合に、延長部分は、
接触先端を通過した後に、自身を通じて消耗電極を摺動自在に供給するように構成されたセラミックスリーブと、
セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、
を有する。
ヘッド部分と、ＳＡＷの際にヘッド部分が消耗電極のアーキング先端に対して遠位となるように配設されるように且つ延長部分が消耗電極のアーキング先端に対して近位となるように配設されるように、自身を通じて消耗電極を供給するために連続的に配置された延長部分と、を有し、
この場合に、ヘッド部分は、消耗電極にパワーを供給するために消耗電極に電気的に接触するように構成された接触先端を含み、且つ、
この場合に、延長部分は、
接触先端を通過した後に、自身を通じて消耗電極を摺動自在に供給するように構成されたセラミックスリーブと、
セラミックスリーブの反対側端部をカバーする金属性シースのペアと、
を有する。
【0174】
８９．例２３の電極組立体であって、この場合に、セラミックスリーブと金属性シースのそれぞれの間のギャップは、セラミックスリーブ及び金属性シースが互いとの関係において不動化されるようにシーラントによって充填されている。
【0175】
９０．例２３の電極組立体であって、この場合に、延長部分は、接触先端との関係においてアーキング先端に対して遠位である金属性シースの１つを通じて接触先端に機械的に結合されている。
【0176】
９１．例２３の電極組立体であって、この場合に、セラミックスリーブは、窒化ケイ素、マグネシア安定化ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、炭化ケイ素、酸化マグネシウム、アルミナ、又はジルコニア強化アルミナからなる群から選択されたセラミック材料の単一片を有する。
【0177】
文脈がそうではないことを明瞭に必要としない限り、説明及び請求項の全体を通じて、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語及びこれらに類似したものは、排他的ではなく包括的な意味において又は網羅的意味において、即ち、「限定を伴うことなしに含む」の意味において、解釈することを要する。本明細書において一般的に使用されている「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語は、直接的に接続され得る又は１つ又は複数の中間要素を介して接続され得る２つ以上の要素を意味している。同様に、本明細書において一般的に使用されている「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」という用語も、直接的に接続され得る又は１つ又は複数の中間要素を介して接続され得る２つ以上の要素を意味している。これに加えて、「本明細書において（ｈｅｒｅｉｎ）」、「以上の（ａｂｏｖｅ）」、「以下の（ｂｅｌｏｗ）」という用語、並びに、類似の取り込みの用語は、本出願において使用された際に、本出願の任意の特定の一部分ではなく、全体として本出願を意味することになる。また、文脈が許容している場合に、単数又は複数を使用する上述の「詳細な説明」における用語は、それぞれ、複数又は単数を含み得る。２つ以上の項目のリストを参照する「又は（ｏｒ）」という用語は、リスト内の項目の任意のもの、リスト内の項目のすべて、及びリスト内の項目の任意の組合せという用語の解釈のすべてをカバーしている。
【0178】
更には、その他のものに加えて、「できる（ｃａｎ）」、「できるであろう（ｃｏｕｌｄ）」、「であってもよいであろう（ｍｉｇｈｔ）」、「であってもよい（ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」、「例えば（ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ）」、「などの（ｓｕｃｈ ａｓ）」、及びこれらに類似したものなどの本明細書において使用されている条件付き言語は、そうではない旨が具体的に主張されていない限り、或いは、使用されている文脈内においてそうではない方式で理解されない限り、その他の実施形態が包含しない状態において、特定の実施形態が特定の特徴、要素、及び／又は状態を含むことを伝達することを一般的に意図している。従って、このような条件付き言語は、一般的に、特徴、要素、及び／又は状態が任意の方式で１つ又は複数の実施形態のために必要とされていること、或いは、これらの特徴、要素、及び／又は状態が含まれるかどうか又は任意の特定の実施形態において実行されることを要するかどうか、を意味することを意図してはいない。
【0179】
特定の実施形態が記述されているが、これらの実施形態は、例示を目的としてのみ提示されており、且つ、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。実際に、本明細書において記述されている新規の装置、方法、及びシステムは、様々なその他の形態において実施されてもよく、更には、本開示の精神を逸脱することなしに、本明細書において記述されている方法及びシステムの形態における様々な省略、置換、及び変更を実施することができる。例えば、ブロックは、所与の構成において提示されているが、代替実施形態は、異なるコンポーネント及び／又は回路トポロジーを伴って類似の機能を実行することができると共に、いくつかのブロックの削除、移動、追加、サブ分割、組合せ、及び／又は変更を実行することができる。これらのブロックのそれぞれは、様々な異なる方法によって実装することができる。更なる実施形態を提供するために、上述の様々な実施形態の要素及び行為の任意の適切な組合せを組み合わせることができる。上述の様々な特徴及びプロセスは、互いに独立的に実装されてもよく、或いは、様々な方法で組み合わせられてもよい。本開示の特徴のすべての可能な組合せ及びサブ組合せは、本開示の範囲に含まれるものと解釈されたい。
【図1】
【図】
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【手続補正書】
【提出日】2024-10-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図7F】
【図7G】
【図7H】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【国際調査報告】