(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスシールドアーク溶接方法であって、電極と被溶接部材との間にアークを発生させるアーク溶接トーチが、前記電極を囲繞するノズルと、当該電極とノズルの間に形成されたシールドガスの通路とを有し、前記ノズルが、前記電極の軸方向に沿って、第１筒状部、シールドガスの流れ方向の下流に向かって広がり角を有するディフューザ部、及び、第２筒状部で構成され、ディフューザ部の一端は第１筒状部のシールドガスの流れ方向の下流の端部とつながっており、他端は第２筒状部とつながっており、当該溶接トーチを用い、前記電極の先端が、前記第２筒状部の開放端より内側に位置し、前記第２筒状部の開放端と前記被溶接部材との間に隙間を有するようにして溶接することを特徴とするガスシールドアーク溶接方法。
【請求項２】
前記電極の先端を、前記ノズルのディフューザ部と第２筒状部との境界部より第２筒状部の開放端側に１ｍｍ以下の範囲に配置することを特徴とする請求項１に記載のガスシールドアーク溶接方法。
【請求項３】
前記アーク溶接トーチが、前記ノズルを囲繞する外側ノズルと、当該ノズルと外側ノズルの間に外側シールドガスの通路とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のガスシールドアーク溶接方法。
【請求項４】
前記外側ノズルが、前記電極の軸方向に沿って、第１外側筒状部及び拡径部、又は、第１外側筒状部、拡径部及び第２外側筒状部で構成されることを特徴とする請求項３に記載のガスシールドアーク溶接方法。
【請求項５】
前記ノズルのディフューザ部の広がり角が６０°以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接方法。
【請求項６】
前記電極が溶接ワイヤであり、その先端の位置を、ディフューザ部と第２筒状部との境界より、第２筒状部の開放端側に配置することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスシールドアーク溶接において、溶接品質を低下させることなく、溶接金属の溶融幅を広げ、止端部形状を滑らかにするアーク溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、構造用鋼板の疲労強度は、鋼板の引張強度に比例して増加するのに対し、溶接継手では、鋼板の引張強度が増加しても溶接継手の疲労強度はほとんど増加しない。そのため、疲労破壊が問題となる構造物では、高強度鋼板を用いても設計疲労強度を高めることができなかった。
【０００３】
溶接継手の疲労強度は、溶接ビードの止端部の応力集中、溶接残留応力、熱影響による組織や材質の変化などの影響を受け、特に、応力集中係数は僅かな形状の違いにより大きく変化するため、溶接ビードの止端部の形状が溶接継手の疲労強度に及ぼす影響は非常に大きいことが知られている。
【０００４】
溶接継手の疲労強度向上を目的として、応力集中の緩和や残留応力を制御することが検討されており、溶接後の付加的な施工として、ショットピーニング処理などにより溶接止端部に圧縮の残留応力を付与する方法や、グラインダー研削により溶接止端部を滑らかにする方法などが、従来から良く知られている。
【０００５】
特許文献１では、溶接ビードの止端部をグラインダーなどで機械加工する方法は、作業環境の悪化、作業能率の低下及び有効板厚の減少などの欠点を有しているため、また、ＴＩＧアーク熱により止端部を溶融処理する方法は、ＴＩＧアーク熱の熱量が小さく、処理速度の増大が期待できないため、プラズマで溶接ビードの止端部を再溶融する方法が提案されている。しかし、特許文献１に開示の方法には、溶接後に溶接ビードを再溶融するものであるため、施工能率が大幅に低下し、製造コストを増加させる問題があった。
【０００６】
このような状況に対して、溶接金属などの成分組成などを制御することが検討されている。特許文献２では、溶接速度が高い場合でも、鋼板のＳｉ量とアーク溶接用フラックス入りワイヤのＳｉ量を調整することで、溶接止端形状を滑らかにして、溶接継手の疲労強度を向上させる方法が提案されている。しかし、この方法は、鋼板及びフラックス入りワイヤの成分組成が限定されてしまい、汎用性の面で十分とは言い難いものであった。
【０００７】
一方、アーク溶接トーチの構造について、内管と外管からなる二重管として、シールド性を向上させる技術（たとえば、特許文献３及び４、参照）や、酸化性ガスの添加により溶込みを深くする技術（たとえば、特許文献５、参照）が知られている。しかし、これらの技術は、溶接継手の疲労強度向上を目的とするものでないため、アーク溶接トーチの構造と溶接ビードの止端部形状との関係は考慮されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５１−０９０９４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２００２２号公報
【特許文献３】特開平０７−０６８３８２号公報
【特許文献４】特開２０１０−３１２９７２号公報
【特許文献５】特開２００７−０３８３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の従来技術の現状に鑑みて、溶接ビードの止端部の形状を改善するアーク溶接トーチを用いたガスシールドアーク溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明者らは、上記課題を解決する方法について鋭意検討した。溶接ビードの止端部の形状は、溶融池の中に、外向きの湯流れを形成することで、変えることができると考え、それを実現できる手段を調査した。本発明者らは、アーク溶接トーチのノズルの一部にディフューザ（広がり管）を設け、さらに、ディフューザの先端に筒状部を設けたところ、プラズマ気流が増加し、それにより、溶融池において、外向きの湯流れが形成されるとの知見を得た。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）ガスシールドアーク溶接方法であって、電極と被溶接部材との間にアークを発生させるアーク溶接トーチが、前記電極を囲繞するノズルと、当該電極とノズルの間に形成されたシールドガスの通路とを有し、前記ノズルが、前記電極の軸方向に沿って、第１筒状部、シールドガスの流れ方向の下流に向かって広がり角を有するディフューザ部、及び、第２筒状部で構成され、ディフューザ部の一端は第１筒状部のシールドガスの流れ方向の下流の端部とつながっており、他端は第２筒状部とつながっており、当該溶接トーチを用い、前記電極の先端が、前記第２筒状部の開放端より内側に位置し、前記第２筒状部の開放端と前記被溶接部材との間に隙間を有するようにして溶接することを特徴とするガスシールドアーク溶接方法。
（２）前記電極の先端を、前記ノズルのディフューザ部と第２筒状部との境界部より第２筒状部の開放端側に１ｍｍ以下の範囲に配置することを特徴とする（１）に記載のガスシールドアーク溶接方法。
（３）
前記アーク溶接トーチが、前記ノズルを囲繞する外側ノズルと、当該ノズルと外側ノズルの間に外側シールドガスの通路とを有することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のガスシールドアーク溶接方法。
（４）前記外側ノズルが、前記電極の軸方向に沿って、第１外側筒状部及び拡径部、又は、第１外側筒状部、拡径部及び第２外側筒状部で構成されることを特徴とする前記（３）に記載のガスシールドアーク溶接方法。
（５）前記ノズルのディフューザ部の広がり角が６０°以下であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載のガスシールドアーク溶接方法。
（６）前記電極が溶接ワイヤであり、その先端の位置を、ディフューザ部と第２筒状部との境界より、第２筒状部の開放端側に配置することを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載のガスシールドアーク溶接方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、溶融池の溶融幅が広くなり、溶接継手の疲労強度向上を目的とした隅肉溶接において、溶接ビードの止端部を滑らかな形状にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ディフューザ部及び第２筒状部を有するアーク溶接トーチを示す図である。
【図２】ビードオンプレート溶接後の溶接部を溶接方向に対し垂直に切断した写真を示す図である。（ａ）は従来のノズルを有するアーク溶接トーチを用いて、溶接を行った後の溶接部を示し、（ｂ）はディフューザ部及び第２筒状部を有するノズルを備えるアーク溶接トーチを用いて、溶接を行った後の溶接部を示す。
【図３】隅肉溶接後の溶接止端部の断面を示す図である。（ａ）は従来のノズルを有するアーク溶接トーチを用いて、隅肉溶接を行った後の溶接止端部の断面を示し、（ｂ）はディフューザ部及び第２筒状部を有するノズルを備えるアーク溶接トーチを用いて、隅肉溶接を行った後の溶接止端部の断面を示す。
【図４】ディフューザ部及び第２筒状部を有するノズルを備えるアーク溶接トーチを用いて、アーク溶接を行った溶融池の湯流れを示す図である。
【図５】ノズルを囲繞する外側ノズルを有するアーク溶接トーチの一例を示す図である。
【図６】ノズルを囲繞する外側ノズルを有するアーク溶接トーチの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のアーク溶接トーチについて、図面を用いて説明する。
本発明のアーク溶接トーチは、電極、電極を囲繞するノズル、及び、電極とノズルの間にシールドガスの通路を有し、ノズルが、電極の軸方向に沿って、第１筒状部、ディフューザ部及び第２筒状部で構成されるものである。そして、本発明のアーク溶接トーチを用いて、隅肉溶接を行うことで、溶融池の溶融幅を広くすることができ、溶接ビードの止端部を滑らかな形状とすることができるため、溶接継手の疲労強度を向上させることができる。
【００１５】
本発明者らは、溶接ビードの止端部の形状は、溶融池に外向き湯流れを形成することで変えることができると考え、それを実現できる手段として、アーク溶接トーチの構造について検討した。溶融池内の湯流れとして、表面張力対流、プラズマ気流によって生じる対流、電磁対流などがあるが、溶接電流が同じであれば、一般に、表面張力対流又はプラズマ気流による対流が、湯流れに及ぼす影響が大きい。そこで、溶融池に外向きの湯流れを生じさせるプラズマ気流の増加手段について、調査したところ、プラズマ気流起因の対流の駆動力であるアーク圧力を、電極直下で高くすることを着想した。
【００１６】
そして、電極直下でのアーク圧力は、従来のアーク溶接トーチのノズルの一部にディフューザ（広がり管）を設けることで高くなると考えた。つまり、アーク溶接トーチのノズルの先端にディフューザを設けることで、シールドガスの速度エネルギーを圧力エネルギーへ変換することができ、アーク圧力が高くなると考えた。
【００１７】
そこで、ノズルの一部にディフューザを設けたアーク溶接トーチを用いて溶接を行ったところ、電極直下でのアーク圧力が高くなり、プラズマ気流は増加したが、溶融池に充分な外向き湯流れを形成することができなかった。これは、プラズマ気流が効率的に溶融池の湯流れの形成に関与していないと考え、ディフューザ部の先端に、プラズマ気流を溶融池に向かうように、指向性を向上させる筒状部を設け、溶融池の外向き湯流れを検討した。
【００１８】
図１には、ディフューザ部及び第２筒状部を有するアーク溶接トーチを示す。アーク溶接トーチ１は、電極である溶接ワイヤ２を案内するワイヤガイド筒３を囲む形態で取り付けるノズルを有し、電極を内部に有するワイヤガイド筒３とノズルの間がシールドガス４を供給する通路となるように配置されている。ノズルは、第１筒状部５、ディフューザ部６及び第２筒状部７が、電極の軸８の方向に沿って形成されるものである。第１筒状部５は、略円筒であり、その内面は、電極の軸８と平行である。ディフューザ部６の一端は、第１筒状部５とつながっており、他端は、第２筒状部７とつながっている。ディフューザ部６は、シールドガス４の流れの方向の下流に向かって内径が所定の広がり角９を有するものである。第２筒状部は略円筒であり、ディフューザ部６とつながっていない他端は、開放されている。溶接ワイヤ２の先端は、ディフューザ部６と第２筒状部７の境界位置より、第２筒状部７のやや開放端側に位置するように取り付けられている。
【００１９】
この図１のアーク溶接トーチを用いて、アーク溶接をした。アークトーチのノズル形状は、第１筒状部５の内径１６ｍｍ、Ｄ１＝１２ｍｍ、Ｄ２＝８ｍｍ、広がり角２８°、第２筒状部７の内径２２ｍｍとし、材質は、第１筒状部５から第２筒状部７までが一体型のＣｒめっきされたＣｕ製のものを用いた。溶接ワイヤ２には、ＪＩＳ  Ｚ３３１２  ＹＧＷ１６番相当、φ１．２ｍｍのワイヤを用い、ワイヤ先端の位置は、ディフューザ部と第２筒状部７との境界より、１ｍｍ開放端側に配置した。Ａｒガスと２０％ＣＯ２ガスの混合ガスをシールドガスとして、電流２１０Ａ、アーク電圧２５Ｖ、溶接速度８０ｃｍ／ｍｉｎ、シールドガス流量２５Ｌ／ｍｉｎの条件でビードオンプレート溶接と隅肉溶接を行った。また、比較として、アーク溶接トーチにノズルの第１筒状部５の内径が１６ｍｍで、ディフューザ部及び第２筒状部を有さないＣｒめっきされたＣｕ製ノズル（以下、「従来のノズル」という）を使用し、この従来ノズルを有するアーク溶接トーチを用いたこと以外、同様の溶接条件によりビードオンプレート溶接と隅肉溶接を行った。
【００２０】
図２に、ビードオンプレート溶接後の溶接部を溶接方向に対して垂直に切断後、撮影した写真を示す。図２（ａ）は、従来のノズルを有するアーク溶接トーチを用いて、溶接を行った後の溶接部であり、図２（ｂ）は、ディフューザ部及び第２筒状部を有するアーク溶接トーチを用いて、溶接を行った後の溶接部を示す。図２に示すように、従来のノズルを有するアーク溶接トーチを用いた溶接により形成された溶接ビードと比べて、ディフューザ部の先端に第２筒状部を有するアーク溶接トーチを用いた溶接により形成された溶接ビードは、溶接ビード断面において、溶接ビードの止端部の立ち上がりが緩やかな角度を有する形状となっている。
【００２１】
図３に隅肉溶接後の溶接止端部の断面を示す。図３（ａ）は、従来のノズルを有するアーク溶接トーチを用いて、隅肉溶接を行った後の溶接止端部の断面であり、図３（ｂ）は、ディフューザ部及び第２筒状部を有するアーク溶接トーチを用いて、隅肉溶接を行った後の溶接止端部の断面を示す。ここで、フランク角を、鋼板１０と鋼板１１とを溶接した溶接ビード１２の接線と鋼板１１の表面の延長線で形成される角度のうち、溶接金属側の角度をフランク角と定義する。図３に示すように、従来のノズルを有するアーク溶接トーチを用いた溶接により形成された溶接ビードと比べて、ディフューザ部の先端に第２筒状部を有するアーク溶接トーチを用いた溶接により形成された溶接ビードは、溶接ビード断面において溶接ビードの止端部の立ち上がりが緩やかで、フランク角が小さくなっている。
【００２２】
このように、ディフューザ部及び筒状部を有するアーク溶接トーチを用いて、アーク溶接を行うと、溶融池に外向き湯流れが形成され、溶融池の溶融幅が広くなり、溶接ビード断面において溶接ビードの止端部の立ち上がりが緩やかな、フランク角が小さい溶接ビードとなるため、溶接継手の疲労強度を向上できることを見出した。
【００２３】
このディフューザ部及び第２筒状部を有するアーク溶接トーチを用いて、アーク溶接を行うことで形成される、アーク圧力増加部、プラズマ気流、溶融池の外向き湯流れについて図面を用いて説明する。
【００２４】
図４に、ディフューザ部及び第２筒状部を有するアーク溶接トーチを用いて、アーク溶接を行った溶融池の湯流れを示す。シールドガス４は、第１筒状部５からディフューザ部６に移動すると拡径により、シールドガスの速度エネルギーが圧力エネルギーへ変換され、ディフューザ部６においてシールドガス４の圧力が高くなる。シールドガス４の圧力は、ノズル径が最大となる、ディフューザ部６と第２筒状部７の境界付近で高くなる。そのため、この境界付近に溶接ワイヤ２（電極）を配置し、アーク放電を行うことで、溶接ワイヤ２から被溶接部材側の空間にアーク柱１３が形成され、アーク柱１３にアーク圧力が高くなる部分（アーク圧力増加部１４）が生じる。このアーク圧力増加部によりプラズマ気流１５が生じる。
【００２５】
被溶接部材１６には、アーク柱１３により、溶融池１７が形成され、プラズマ気流１５により、外向きの湯流れ１８が生じる。ここで、ディフューザ部６の先端に第２筒状部７を設けているので、溶融池１７に向かうプラズマ気流１５の指向性が向上し、プラズマ気流１５が溶融池１７の表面に向かい、溶融池１７の表面が平坦になり易い。これにより、溶融池の溶融幅を広くするために充分な外向きの湯流れ１８が溶融池１７に生じる。
【００２６】
本発明は、以上のような検討過程を経て上記（１）に記載の発明に至ったものであり、そのような本発明について、さらに、必要な要件や好ましい要件について順次説明する。
【００２７】
本発明のアーク溶接トーチは、電極がノズルで囲繞され、電極とノズルの間にシールドガスの通路を有し、前記ノズルが、電極の軸の方向に沿って、第１筒状部、ディフューザ部及び第２筒状部で構成されるものである。そして、本発明のアーク溶接トーチを用いて、ガスシールドアーク溶接することで、ディフューザ部により、電極から被溶接部材側の放電空間にアーク圧力増加部を形成し、プラズマ気流を生じさせ、第２筒状部により溶融池に向かうプラズマ気流の指向性を向上させ、フランク角が小さい溶接ビードの止端部を形成することができる。
【００２８】
次に、本発明のアーク溶接トーチの基本構成である、電極と、第１筒状部、ディフューザ部及び第２筒状部で構成されるノズルについて説明する。
【００２９】
［電極］
本発明のアーク溶接トーチは、消耗式及び非消耗式のガスシールドアーク溶接に適用できる。消耗式のガスシールドアーク溶接において、電極は、ソリッドワイヤ、フラックス入りワイヤなどを用いることができる。フラックス入りワイヤとしては、鋼製外皮内にフラックスを充填したもので、エッジ面を突合せて溶接して作った、外皮に隙間のないフラックス入りワイヤ、エッジ面を突合せて作った、外皮に隙間のあるフラックス入りワイヤ、及び、エッジ面をかしめて作った、外皮に隙間のあるフラックス入りワイヤを用いることができる。また、ソリッドワイヤとしては、めっき無し及び銅めっき有りのソリッドワイヤを用いることができる。
【００３０】
ここまで、本発明のアーク溶接トーチに関して、溶接ワイヤを用いる消耗式のガスシールドアーク溶接用のアーク溶接トーチを例に図面を用いて説明してきたが、本発明のアーク溶接トーチは、非消耗式のガスシールドアーク溶接用のアーク溶接トーチとすることもできる。非消耗式のガスシールドアーク溶接としては、ＴＩＧ溶接があり、電極は、タングステン電極を用いることができる。そして、非消耗式のガスシールドアーク溶接用のアーク溶接トーチは、消耗式のガスシールドアーク溶接用のアーク溶接トーチが有している溶接ワイヤ及びワイヤガイド筒の構成をタングステン電極に代え、この電極に応じて他の構成の材質、寸法、配置などを調整すればよい。
【００３１】
電極の配置に関して、電極の先端は、シールドガスの圧力が高くなる位置に配置するのが好ましい。シールドガスの圧力が高くなる位置は、ノズルのディフューザ部の広がり角により異なるため、広がり角に応じて調整する。ただし、ノズルのディフューザ部と第２筒状部との境界部より、第２筒状部の開放端側の範囲において、シールドガスの圧力が高くなり易いため、この範囲に電極の先端を配置することが好ましく、この境界部より第２筒状部の開放端側に１ｍｍ以下の範囲に電極の先端を配置することがより好ましい。
【００３２】
［ノズル］
ノズルは、第１筒状部、ディフューザ部及び第２筒状部で構成され、電極の軸の方向に、この順で形成されるものである。ノズルは、第１筒状部、ディフューザ部及び第２筒状部の一体ものとしてもよいし、第１筒状部、ディフューザ部及び第２筒状部を接続して形成される組みものとしてもよい。また、ノズルの材質は、特に限定されるものでなく、消耗式のガスシールドアーク溶接では、ＣｒめっきされたＣｕが例示され、非消耗式のガスシールドアーク溶接では、アルミナなどのセラミックが例示され、第１筒状部、ディフューザ部及び第２筒状部の材質を、すべて同一としても、それぞれ異ならせてもよい。
【００３３】
（第１筒状部）
第１筒状部は、ディフューザ部とつながるノズルの構成要素である。第１筒状部の内面とワイヤガイド筒又はタングステン電極の外面との間には、シールドガスの通路となるように、所定間隔の隙間が形成されている。第１筒状部の内径は、特に限定されず、電極、シールドガスの流量などに応じて設定すればよく、１６ｍｍが例示される。また、第１筒状部は、ディフューザ部で拡径による圧力増加の効果を得るために、ディフューザ部との境界に向かい拡径しない、電極の軸と略平行な内面を有するものとすることが好ましい。
【００３４】
（ディフューザ部）
ディフューザ部は、第１筒状部及び第２筒状部とつながるノズルの構成要素である。ディフューザ部は、第１筒状部のシールドガスの流れ方向の下流の端部とつながるものである。ディフューザ部は、第１筒状部との境界からシールドガスの流れ方向の下流に向かって、拡径するものである。図１に示すように、ディフューザ部は、拡径の広がり角を有し、アーク圧力を増加させるために、広がり角の上限が６０°が好ましく、２０°がさらに好ましい。また、ディフューザ部の高さＤ１（ディフューザ部の第１筒状部との境界と、第２筒状部との境界の間の距離）は、１０〜２０ｍｍとすることができる。
【００３５】
（第２筒状部）
第２筒状部は、ディフューザ部とつながるノズルの構成要素である。第２筒状部は、ディフューザ部のシールドガスの流れ方向の下流の端部とつながるものである。第２筒状部は、第１筒状部の内面と略平行の内面を有し、第２筒状部の内径は、第１筒状部の内径より大きいものである。第２筒状部の内径は、特に限定されるものでなく、ディフューザ部の端部の内径に応じて決まるものである。第２筒状部の高さＤ２（第２筒状部のディフューザ部との境界と、第２筒状部の開放端部の間の距離）は、５〜１５ｍｍとすることができる。
【００３６】
以上を、本発明のアーク溶接トーチの基本構成とし、必要に応じてノズルを囲繞する外側ノズルを設けることもできる。
【００３７】
図５に、ノズルを囲繞する外側ノズルを有するアーク溶接トーチの一例を示す。図６に、ノズルを囲繞する外側ノズルを有するアーク溶接トーチの他の例を示す。図５及び６に示すアーク溶接トーチ２０、３０の電極及びノズルの構成は、図１に示すアーク溶接トーチ１の構成と同様であり、ノズルを囲繞する外側ノズルをシールド性向上のために設ける点が異なる。
【００３８】
そこで、外側ノズルについて説明する。図５及び６のアーク溶接トーチ２０、３０は、ノズルを囲む形態で外側ノズルを有し、ノズルと外側ノズルの間にシールドガス２１、３１を供給する通路を有する点で共通している。外側ノズルは、内側のノズルと同様に、一体ものとしても、組みものとしてもよい。そして、外側ノズルの材質も、特に限定されるものでなく、消耗式のガスシールドアーク溶接では、ＣｒメッキされたＣｕが例示され、非消耗式のガスシールドアーク溶接では、アルミナなどのセラミックが例示され、外側ノズルの構成要素を、すべて同一としても、それぞれ異ならせてもよい。
【００３９】
図５及び６のアーク溶接トーチ２０、３０の構造の違いは、外側ノズルの形状である。図５のアーク溶接トーチ２０では、外側ノズルが、外側第１筒状部２２及び外側拡径部２３で構成されている。そして、外側第１筒状部２２は、外側拡径部２３とつながるものである。
外側第１筒状部２２の内面と内側の第１筒状部５の外面との間には、外側シールドガス２１の通路となるように、所定間隔の隙間が形成されている。外側第１筒状部２２の内面と内側の第１筒状部５の外面は、略平行とすることができる。外側第１筒状部２２の内径は、特に限定されず、内側の第１筒状部５の外径、外側シールドガス２１の流量などに応じて設定することができる。
【００４０】
また、外側拡径部２３は、外側第１筒状部２２のシールドガスの流れ方向の下流の端部とつながるものである。外側拡径部２３は、外側第１筒状部２２との境界からシールドガスの流れ方向の下流に向かって、拡径するものである。外側拡径部２３の形状（広がり角、高さ）は、特に限定されるものでなく、シールド性が向上するように調整するものである。
【００４１】
図６のアーク溶接トーチ３０では、ノズルと外側ノズルが相似形のものであり、外側第１筒状部３２、外側拡径部３３及び外側第２筒状部３４で構成されている。そして、外側第１筒状部３２は、外側拡径部３３とつながり、外側拡径部３３は外側第２筒状部３４とつながる。
外側第１筒状部３２、外側拡径部３３及び外側第２筒状部３４の内面と、内側の第１筒状部５、ディフューザ部６及び第２筒状部７の外面との間には、外側シールドガス２１の通路となるように、所定間隔の隙間が形成されている。外側第１筒状部３２、外側拡径部３３及び外側第２筒状部３４の内面と、内側の第１筒状部５、ディフューザ部６及び第２筒状部７の外面は、略平行とすることができる。外側第１筒状部３２、外側拡径部３３及び外側第２筒状部３４の内径は、特に限定されず、内側の第１筒状部５、ディフューザ部６及び第２筒状部７の外形、外側シールドガス３１の流量などに応じて設定することができる。
また、外側拡径部３３及び外側第２筒状部３４の形状（広がり角、高さ）は、特に限定されるものでなく、シールド性が向上するように調整するものである。
【００４２】
図５及び６のいずれに記載のアーク溶接トーチでも、外側ノズルを有することで、シールド性が向上するので好ましい。特に、図５のアーク溶接トーチ２０は、外側ノズルの先端に外側第２筒状部を有していないため、アーク溶接トーチの先端の外形が小さく、溶接箇所周辺に構造物を有していても、溶接箇所にアーク柱を到達させ、溶接することができる。それに対して、図６のアーク溶接トーチ３０は、外側ノズルの先端に外側第２筒状部を有しているため、シールド性が高い。よって、使用対象又は使用目的に応じて、両者のアーク溶接トーチを使い分けることができる。
【００４３】
次に、本発明のアーク溶接トーチを用いる溶接について説明する。
本発明のアーク溶接トーチを用いたガスシールドアーク溶接の方法は、特に限定されず、通常用いられる方法を採用することができ、電流、電圧などの溶接条件についても通常用いられている条件で良い。シールドガスは、Ａｒガス、ＣＯ２ガス、及びそれらの混合ガスなどとすることができる。また、ノズルを囲繞する外側ノズルを有するアーク溶接トーチを用いて溶接をする場合、溶融池の外側向き流れの形成と、シールド性を両立させるため、外側シールドガスの流量を、内側シールドガスの流量と同じか、低くすることが好ましい。また、内側シールドガスの流量としては、１０〜３０Ｌ／ｍｉｎが例示される。
【００４４】
そして、本発明のアーク溶接トーチを用いて溶接することで、溶接ビードのフランク角が４５°以下とすることができ、さらに、３０°以下とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、溶融幅が広くなり、隅肉溶接において、止端部が滑らかな形状になるため、溶接継手の疲労強度を向上させることができる。よって、本発明は、産業上の利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【００４６】
１    アーク溶接トーチ
２    溶接ワイヤ
３    ワイヤガイド筒
４    シールドガス
５    第１筒状部
６    ディフューザ部
７    第２筒状部
８    電極の軸
９    広がり角
１０    鋼板
１１    鋼板
１２    溶接ビード
１３    アーク柱
１４    アーク圧力増加部
１５    プラズマ気流
１６    被溶接部材
１７    溶融池
１８    湯流れ方向
２０    アーク溶接トーチ
２１    シールドガス
２２    外側第１筒状部
２３    外側拡径部
３０    アーク溶接トーチ
３１    シールドガス
３２    外側第１筒状部
３３    外側拡径部
３４    外側第２筒状部
Ｄ１    ディフューザ部の高さ
Ｄ２    第２筒状部の高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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