(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材に穿設された小径穴の内周面に溶接肉盛を行うための小径穴内径溶接方法において、軸心回りの回転および軸心方向の移動が自在にされた回転ヘッドを前記小径穴と同一軸心にして前記小径穴の上方に設置する工程と、前記回転ヘッドの下端に前記小径穴と同心状にして円筒状のトーチの上端が位置し、先端部が曲げられて前記内周面に対向して配置されて先端部後方の直線部が同心状にして前記トーチの内部に配設された電極の直線部後端を、前記回転ヘッド内に導入するように前記トーチを設置する工程と、前記トーチの軸心と略平行に配置されて前記トーチの外側に配設され、先端を前記電極の先端部に配置すべく上下動自在にして溶接ワイヤを設置する工程と、前記小径穴内で回転している前記電極の先端から前記内周面に向けてアークを飛ばし、前記アーク中に先端が送り込まれ溶融した前記溶接ワイヤの溶金を前記内周面へ遠心力により溶射し溶接肉盛を行う工程とからなることを特徴とする小径穴内径溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被溶接物の母材に穿設された小径穴の内周面に、均等厚みの溶接肉盛を行うために好適な小径穴内径溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被溶接物の母材に穿設された小径穴の内周面に、タングステン電極等の電極から放射されるアークで溶融された溶接ワイヤの溶金を溶射し、小径穴の内周面に金属の溶接肉盛を行うことが従来から行われている。
【０００３】
図２は、被溶接物の母材に穿設された小径穴の内周面に金属の溶接肉盛を行う、小径穴内径溶接方法に使用されている従来の小径穴内径溶接装置を示す側面図である。
【０００４】
例えば、ディフューザケース等の被溶接物１に５０ｍ／ｍ前後の小径穴４を穿設し、この小径穴４に小径穴４の外径と同径にされ、ディフューザケース内の流れの状況等を検出するパイプ、電線等を取付けた埋め金具等を嵌入して、ディフューザケース内の状況を検出するような場合、頻繁に行われる埋め金具の取付け、取外しの度毎に、小径穴４の内周面が摩耗して、小径穴４の外径が埋め金具の外径より拡大して使用できなくなるために、小径穴４の内周面に、被溶接物１と同等の素材若しくは被溶接物１より硬度の高い金属で溶接肉盛を行い、小径穴４の外形寸法を埋め金具を嵌入して保持できる一定のものにすることが行われている。
【０００５】
図に示すように、このような小径穴内径溶接方法においては、従来ＭＩＧ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ  ａｒｃ）溶接機１０を使用し、先端部に被溶接物１である母材に穿設された、小径穴内周面２に対向させるように角度が設けられたトーチ３を配置するとともに、トーチ３の上端を固着し回動、上下動させることができるようにした回転ヘッド６で低速回転させるとともに、小径穴内周面２の軸心方向に上下動させながらトーチ３の先端を小径穴内周面２の周方向および上下方向に移動させて、トーチ３の軸心に沿って配置した溶接ワイヤ５を繰出して溶接肉盛を行うようにしている。
【０００６】
すなわち、このような小径穴内径溶接方法では、小径穴１１内に挿入されたとき、小径穴内周面２に対向するように角度が設けられたトーチ３の先端から、回転ヘッド６およびトーチ３の軸心部に沿って貫通させた溶接ワイヤ５を下方向へ向けて送りだすことにより、溶接ワイヤ５の先端は小径穴内周面２の近傍に供給されるとともに、シールドガスパイプ９から供給され、溶接ワイヤ５と同様に回転ヘッド６およびトーチ３の内部を通過させたシールドガスを、トーチ３の先端から送りだしながら、ＭＩＧ溶接機１０から電源ケーブル８により溶接ワイヤ５に供給される１００アンペア程度の大電流により、溶接ワイヤ５の先端と小径穴内周面２との間にアーク７を発生させ、このアーク７熱により溶接ワイヤ５の先端を溶融させた溶金を、小径穴内周面２に溶射しながら小径穴内周面２の溶接肉盛を行うようにしている。
【０００７】
しかしながら、このような従来の小径穴内径溶接方法では、通常のＭＩＧ溶接と同様に、母材である小径穴内周面２をアーク７熱により溶かし、溶けた小径穴内周面２上に溶接ワイヤ５の溶金を乗せ融合させるようにしているため、被溶接物１に穿設された小径穴内周面２に入射される入熱量が大きく、且つ小径穴内周面２上に形成される溶接肉盛量が不均一になり溶接割れが生じやすく、しかも溶接部近傍の被溶接物１の熱変形が大きくなるという不具合があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来の小径穴内径溶接方法によって生じる不具合を解消するため、溶接肉盛を行う小径穴内周面に入射される入熱量を小さくすることができ、且つ小径穴内周面上に形成される溶接肉盛量を均一にすることができ、溶接割れの出にくいものにできるとともに、溶接肉盛をおこなう小径穴内周面近傍の被溶接物の熱変形を小さくすることのできる小径穴内径溶接方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の小径穴内径溶接方法は、次の手段を採用した。
【００１０】
（１）母材に穿設された小径穴の内周面に溶接肉盛を行うための小径穴内径溶接方法において、軸心回りの回転および軸心方向の移動が自在にされた回転ヘッドを前記小径穴と同一軸心にして前記小径穴の上方に設置する工程と、
（２）前記回転ヘッドの下端に前記小径穴と同心状にして円筒状のトーチの上端が位置し、先端部が曲げられて前記内周面に対向して配置されて先端部後方の直線部が同心状にして前記トーチの内部に配設された電極の直線部後端を、前記回転ヘッド内に導入するように前記トーチを設置する工程と、
（３）前記トーチの軸心と略平行に配置されて前記トーチの外側に配設され、先端を前記電極の先端部に配置すべく上下動自在にして溶接ワイヤを設置する工程と、
（４）前記小径穴内で回転している前記電極の先端から前記内周面に向けてアークを飛ばし、前記アーク中に先端が送り込まれ溶融した前記溶接ワイヤの溶金を前記内周面へ遠心力により溶射し溶接肉盛を行う工程とよりなる。
本発明の小径穴内径溶接方法は、上述（１）〜（４）の手段を採用したので、溶接肉盛により小径穴内周面から小径穴内周面近傍の母材に入射される入熱量を小さくすることができる。これにより、小径穴内周面上に形成される溶接肉盛量を均一の厚さのものにすることができ、溶接割れの出にくいものにすることができる。また、小径穴内周面から母材に入射される入熱量が小さくすることができるため、溶接肉盛をおこなう小径穴内周面近傍の母材の熱変形を小さくすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の小径穴内径溶接方法の実施の一形態を図面にもとづき説明する。
図１は、本発明の小径穴内径溶接方法の実施の第１形態を示す被溶接物の母材に穿設された小径穴の内周面に金属の溶接肉盛を行うための小径穴内径溶接装置を示す側面図である。
【００１２】
図に示すように、本実施の形態の小径穴内径溶接方法において使用する小径穴内径溶接装置では、従来のＭＩＧ溶接機１０に変えて、ＴＩＧ（Ｔａｎｇｕｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ  ａｒｃ）溶接機２１を使用するようにしている。
先端部に被溶接物１である母材に穿設された小径穴内周面２に対向するように先端が曲げられたタングステン電極２２がセットされている。
また、先端が曲げられたタングステン電極４の先端部後方の直線部を軸心に配置するようにした円筒状のトーチ３が、小径穴４と同心状に配置されるとともに、小径穴４の上端と間隔を設けて、小径穴４の上方に位置するようにセットされている。
【００１３】
トーチ３の外側部には、溶接ワイヤ５がトーチ３の軸心と略平行にして配設されている。
このトーチ３の外側部に配設されている溶接ワイヤ５は、その先端がタングステン電極２２と小径穴内周面２との間に形成されるアーク７中に位置するように、下方向に繰り出し自在にされるとともに、トーチ３を取り付けた回転ヘッド６の回転でトーチ３と一緒に回転するようになっている。
【００１４】
上述の構成にされた小径穴内径溶接装置を使用して溶接を行う、本実施の形態の小径穴内径溶接方法により溶接をするときは、ＴＩＧ溶接機２２の電源ケーブル８とシールドガスパイプ９を回転ヘッド６の所定箇所に接続し、トーチ３を高速回転、および軸方向への移動をさせながら、タングステン電極４の先端と小径穴内周面２との間にアーク７をとばし、このアーク７中に送り出されてくる溶接ワイヤ５の先端を溶かし、この溶接ワイヤの溶融した溶金が、遠心力で吹き付けられ小径穴内周面２に溶接肉盛がなされるようになっている。
【００１５】
すなわち、本実施の形態の小径穴内径溶接方法で溶接するときは、ＴＩＧ溶接機２１の電源ケーブル８、シールドガスパイプ９を回転ヘッド６の所定位置、すなわち、回転ヘッドの回動、上下動によっても移動しない機構にされた回転ヘッド６の所定位置に接続し、回転ヘッド６に上端が固着されたトーチ３からシールドガス、およびトーチ３の先端から突出させたタングステン電極４の先端からアークが出るようにしている。
【００１６】
回転ヘッド６に上端部が取り付けられたトーチ３には、先端が曲がったタングステン電極４の後方直線部を軸心に沿って配置するとともに、外側方に溶接ワイヤ５を軸心と略平行にしてセットし、トーチ３を回転ヘッド６の高速回転、軸方向移動に追従させて高速回転、軸方向移動をさせながら小径穴内周面２に溶接肉盛りする。
この時、小径穴４全域がトーチ３の先端から噴射されるシールドガスでシールドされるよう、トーチ３の下端のガス出口の位置、サイズが選定されてあり、かつ、タングステン電極４の先端は小径穴内周面２との間に、アーク７が飛ぶ距離になるように、タングステン電極４の先端と小径穴内周面との間隔は設定されてある。
【００１７】
また、小径穴内周面２の溶接肉盛は、アーク７中に送り出される溶接ワイヤ５の先端が溶けた溶金が遠心力で小径穴内周面２に吹き付けられることにより形成されるため、母材、換言すれば小径穴内周面２が溶けていなくても、小径穴内周面２が適切な温度に予熱されていれば、溶金と小径穴内周面との接合が可能であり低入熱による溶接肉盛ができる。
また、このことにより肉盛形状が均一で、厚付け、薄付け何れも対応できるようになり、小径穴内周面２の摩耗量に応じ、必要とする肉厚の溶接肉盛りができるようになる。
【００１８】
以上、本実施の形態の小径穴内径溶接方法について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば最初に溶接ワイヤ５の送りをとめ、小径穴内周面２をアーク７のみで予熱し適切な温度にしたのち、溶接ワイヤ５を溶接肉盛を行う位置に送り、溶接肉盛を行うこともできるものである。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、母材に穿設された小径穴の内周面に溶接肉盛を行うための小径穴内径溶接方法において、軸心回りの回転および軸心方向の移動が自在にされた回転ヘッドを前記小径穴と同一軸心にして前記小径穴の上方に設置する工程と、前記回転ヘッドの下端に前記小径穴と同心状にして円筒状のトーチの上端が位置し、先端部が曲げられて前記内周面に対向して配置されて先端部後方の直線部が同心状にして前記トーチの内部に配設された電極の直線部後端を、前記回転ヘッド内に導入するように前記トーチを設置する工程と、前記トーチの軸心と略平行に配置されて前記トーチの外側に配設され、先端を前記電極の先端部に配置すべく上下動自在にして溶接ワイヤを設置する工程と、前記小径穴内で回転している前記電極の先端から前記内周面に向けてアークを飛ばし、前記アーク中に先端が送り込まれ溶融した前記溶接ワイヤの溶金を前記内周面へ遠心力により溶射し溶接肉盛を行う工程とからなるものとした。
【００２０】
これにより、溶接肉盛により小径穴内周面から小径穴内周面近傍の母材に入射される入熱量が小さくすることができ、小径穴内周面上に形成される溶接肉盛量を均一の厚さのものにすることができ、溶接割れの出にくいものにすることができるとともに、小径穴内周面から母材に入射される入熱量が小さくすることができ、小径穴内周面近傍の母材の熱変形を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の小径穴内径溶接方法の実施の第１形態を示す被溶接物に穿設された小径穴の内周面に金属の溶接肉盛を行うための小径穴内径溶接装置を示す側面図である。
【図２】従来の被溶接物に穿設された小径穴の内周面に金属の溶接肉盛を行う、小径穴内径溶接方法に使用される小径穴内径溶接装置を示す側面図である。
【符号の説明】
１      被溶接物
２      小径穴内周面
３      トーチ
４      小径穴
５      溶接ワイヤ
６      回転ヘッド
７      アーク
８      電源ケーブル
９      シールドガスパイプ
１０    ＭＩＧ溶接機
２１    ＴＩＧ溶接機
２２    タングステン電極
【図１】
0003712569.tif 000002
【図２】
0003712569.tif 000003