(57)【要約】【課題】アークを安定させて、溶着金属の低温靱性の特性が良好である溶接ビードを得ることができるプラズマミグ溶接方法を提供する。【解決手段】本発明のプラズマミグ溶接方法は、非消耗のプラズマ電極と被溶接物との間にプラズマアークを発生させ、プラズマ電極を中空形状とし、絶縁した溶接ワイヤを中空形状内を通って送給し、溶接ワイヤと被溶接物との間にミグアークを発生させ、プラズマ電極内にセンターガスを供給する。プラズマ電極を取り囲むプラズマノズル内にプラズマガスを供給し、プラズマノズルを取り囲むシールドノズル内にシールドガスを供給し、センターガス及びプラズマガス及びシールドガスとして不活性ガスを使用する。この結果、ミグアークを安定させることができ、良好な溶接ビードを得ることができる。また、溶着金属の低温靱性の特性が良好である溶接継手が得られる。【選択図】図１
2008229641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非消耗のプラズマ電極と被溶接物との間にプラズマアークを発生させ、
前記プラズマ電極を中空形状とし、絶縁された溶接ワイヤを前記中空形状内を通って送給し、前記溶接ワイヤと前記被溶接物との間にミグアークを発生させ、
前記プラズマ電極内にセンターガスを供給し、
前記プラズマ電極を取り囲むプラズマノズル内にプラズマガスを供給し、
前記プラズマノズルを取り囲むシールドノズル内にシールドガスを供給して溶接するプラズマミグ溶接方法において、
前記センターガス及び前記プラズマガス及び前記シールドガスとして不活性ガスを使用することを特徴とするプラズマミグ溶接方法。
【請求項２】
請求項１記載のシールドガスとして不活性ガスを使用する代わりに、活性ガス又は活性ガスと不活性ガスとの混合ガスを使用することを特徴とするプラズマミグ溶接方法。
【請求項３】
請求項１記載のプラズマガス及びシールドガスとして不活性ガスを使用する代わりに、活性ガス又は活性ガスと不活性ガスとの混合ガスを使用することを特徴とするプラズマミグ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良好な溶接ビードを得ることができるプラズマミグ溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄系の高合金鋼のうち、例えばステンレス鋼の溶接を行う場合には、アークを安定化させるために、シールドガスとしてアルゴンガスに２％程度の酸素を混合したガスを使用したミグ溶接方法が使用されている。
【０００３】
しかし、例えば低温物質である液化天然ガスを貯蔵するＬＮＧタンク等は、低温靭性が要求される。このような部材に対して、シールドガスとしてアルゴンガスに２％程度の酸素を混合したガスを使用したミグ溶接方法を行うと、アーク中を移行する加熱された溶滴に酸素が侵入して、溶着金属中の溶存酸素量が増加し、低温靱性が低下する不具合がある。
【０００４】
そこで、溶滴に酸素が侵入することを防止するために、シールドガスとして純アルゴンガスを使用したミグ溶接方法が、一般的に使用されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開昭６３−１６８２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ミグ溶接方法でシールドガスとして純アルゴンガスを使用してステンレス鋼の溶接を行うと、溶接ワイヤ側を陽極、被溶接物側を陰極としてアーク放電によって溶接を行うときに、アークが広がりすぎる傾向がある。また、クリーニング作用があるために、アークが酸化物を求めて被溶接物上を走り回り、アークの集中性が悪く、アークが不安定になる。
【０００６】
その結果、図３（Ａ）に示すように、溶接ビード１が蛇行して溶接不良が発生することになる。また、同図（Ｂ）に示すように、アークの広がりが原因と考えられるアンダカット３発生したりする。さらに、溶け込み形状は、フィンガー状の溶け込み最深部１ａが形成されるが、溶接ビード１の断面の中央に最深部１ａが形成されず、良好な溶接ビード１が形成されないという不具合が発生していた。図３（Ａ）は、従来のミグ溶接方法によって溶接を行った結果の溶接ビードの外観図であり、同図（Ｂ）は、その断面図である。
【０００７】
本発明は、アークを安定させて、溶着金属の低温靱性の特性が良好である溶接ビードを得ることができるプラズマミグ溶接方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、
非消耗のプラズマ電極と被溶接物との間にプラズマアークを発生させ、
前記プラズマ電極を中空形状とし、絶縁された溶接ワイヤを前記中空形状内を通って送給し、前記溶接ワイヤと前記被溶接物との間にミグアークを発生させ、
前記プラズマ電極内にセンターガスを供給し、
前記プラズマ電極を取り囲むプラズマノズル内にプラズマガスを供給し、
前記プラズマノズルを取り囲むシールドノズル内にシールドガスを供給して溶接するプラズマミグ溶接方法において、
前記センターガス及び前記プラズマガス及び前記シールドガスとして不活性ガスを使用することを特徴とするプラズマミグ溶接方法である。
【０００９】
第２の発明は、
第１の発明に記載のシールドガスとして不活性ガスを使用する代わりに、活性ガス又は活性ガスと不活性ガスとの混合ガスを使用することを特徴とするプラズマミグ溶接方法である。
【００１０】
第３の発明は、
第１の発明に記載のプラズマガス及びシールドガスとして不活性ガスを使用する代わりに、活性ガス又は活性ガスと不活性ガスとの混合ガスを使用することを特徴とするプラズマミグ溶接方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプラズマミグ溶接方法は、ミグアークがプラズマアークに内包されて発生しているので、ミグアークが広がることがなく絞られて、集中性を高めることができる。また、ミグアークがふらつくことがなく安定させることができ、良好な溶接ビードを得ることができる。さらに、センターガスとして、不活性ガスを使用しているので、ミグアーク中を移行する溶滴へ酸素が侵入することを防ぐことができ、溶着金属の低温靱性の特性が良好である溶接継手を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は、本発明のプラズマミグ溶接方法の構成図である。以下、同図を参照して説明する。プラズマ溶接電源ＰＳＰは、プラズマ電極８と被溶接物１６との間にプラズマアーク電流Ｉwp及びプラズマアーク電圧Ｖwpを出力する。プラズマ電極８はプラズマノズル９に取り囲まれており、このプラズマノズル９内をプラズマガス１２が高速に流れ、被溶接物１６との間にプラズマアーク１４が発生する。プラズマノズル９はプラズマアーク１４と後述するミグアーク１５とを熱的に拘束するためのものであり、直接あるいは間接水冷された導電性の部材である。
【００１３】
プラズマノズル９はさらにシールドノズル１０に取り囲まれており、このシールドノズル１０内をシールドガス１３が流れる。プラズマ電極８には、水冷銅電極、タングステン電極等が使用され、内部が中空構造になっている。同図では、プラズマアーク１４は電極プラス極性で発生している。プラズマアーク１４が電極マイナス極性でも良い。
【００１４】
ミグ溶接電源ＰＳＭは、ワイヤ送給モータＷＭの回転を制御するワイヤ送給制御信号Ｆｃを出力すると共に、給電チップ７と被溶接物１６との間にミグアーク電流Ｉwm及びミグアーク電圧Ｖwmを出力する。給電チップ７は溶接ワイヤ１７を挿通するための挿通孔が形成されていて、プラズマ電極８内に同軸に設けられている。また、プラズマ電極８内にセンターガス１１が流れている。
【００１５】
溶接ワイヤ１７は、ワイヤ送給モータＷＭに結合された送給ロール１８によって送給される。溶接ワイヤ１７は、上記の給電チップ７の挿通孔内で、内接触して給電されて送給され、被溶接物１６との間にミグアーク１５が発生する。このミグアーク１５はプラズマアーク１４に内包されて発生する。従って、溶接ワイヤ１７はプラズマアーク１４及びミグアーク１５によって加熱されて溶滴移行する。ミグアーク１５は電極プラス極性で発生している。溶接ワイヤ１７の送給速度がＦｗ［ｍ／分］となる。
【００１６】
センターガス１１とプラズマガス１２とが狭いプラズマノズル９を通過することによって圧力が高められ、プラズマアーク１４とミグアーク１５との熱的拘束を強め、集中性が高められる。
【００１７】
［実施の形態１］
図１に示した本発明のプラズマミグ溶接方法の構成において、センターガス１１、プラズマガス１２及びシールドガス１３として、不活性ガスである純アルゴンガス又は純ヘリウムガス又はこれらの混合ガスを使用して溶接を行った。
【００１８】
この結果、ミグアーク１５がプラズマアーク１４に内包されて発生しているので、ミグアーク１５が広がることがなく絞られて、集中性を高めることができる。また、ミグアーク１５がふらつくことがなく安定させることができ、図２（Ａ）に示すように、良好な溶接ビード１９を得ることができる。また、同図（Ｂ）に示すように、溶接ビード１９の中央部に、溶け込みの最深部１９ａが形成される良好な溶接ビード１９を得ることができる。図２（Ａ）は、本発明の実施の形態１プラズマミグ溶接方法によって溶接を行った結果の溶接ビードの外観図であり、同図（Ｂ）は、その断面図である。
【００１９】
さらに、センターガス１１として、不活性ガスを使用しているので、ミグアーク１５中を移行する加熱された溶滴へ酸素が侵入することを防ぐことができる。この結果、溶着金属中の溶存酸素量を低減することができ、溶着金属の低温靱性の特性が良好である溶接継手を得ることができる。
【００２０】
［実施の形態２］
図１に示した本発明のプラズマミグ溶接方法の構成において、センターガス１１及びプラズマガス１２として不活性ガスを使用し、シールドガス１３として活性ガスである炭酸ガス又は酸素、又はこれらの活性ガスと不活性ガスとの混合ガスを使用しても良い。この場合も、ミグアーク１５がプラズマアーク１４に内包されて発生しているので、ミグアーク１５が広がることがなく絞られて、集中性を高めることができ、また、ミグアーク１５がふらつくことがなく安定させることができ、良好な溶接ビード１９を得ることができる。
【００２１】
さらに、活性ガスの気体分子がプラズマ内で解離し、吸熱反応が生じるのために、ミグアーク１５が強い冷却作用を受けて収縮する。その結果、ミグアーク１５のふらつきを抑え、集中性を高め、安定したアークを得ることができる。
【００２２】
この場合、シールドガス１３として活性ガスを使用しているが、センターガス１１とプラズマガス１２に不活性ガスを使用しているので、ミグアーク１５中を移行する加熱された溶滴へ酸素が侵入することを防ぐことができる。この結果、溶着金属中の溶存酸素量を低減することができ、溶着金属の低温靱性の特性が良好である溶接継手を得ることができる。
【００２３】
［実施の形態３］
図１に示した本発明のプラズマミグ溶接方法の構成において、センターガス１１として不活性ガスを使用し、プラズマガス１２及びシールドガス１３として活性ガス、又は活性ガスと不活性ガスとの混合ガスを使用しても良い。この場合も、ミグアーク１５がプラズマアーク１４に内包されて発生しているので、ミグアーク１５が広がることがなく絞られて、集中性を高めることができ、また、ミグアーク１５がふらつくことがなく安定させることができ、良好な溶接ビード１９を得ることができる。
【００２４】
さらに、活性ガスの気体分子がプラズマ内で解離し、吸熱反応が生じるのために、プラズマアーク１４及びミグアーク１５が強い冷却作用を受けて収縮する。その結果、これらのアークのふらつきを抑え、集中性を高め、安定したアークを得ることができる。
【００２５】
この場合も、プラズマガス１２及びシールドガス１３として活性ガスを使用しているが、センターガス１１に不活性ガスを使用しているので、ミグアーク１５中を移行する加熱された溶滴へ酸素が侵入することを防ぐことができる。この結果、溶着金属中の溶存酸素量を低減することができ、溶着金属の低温靱性の特性が良好である溶接継手を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のプラズマミグ溶接方法の構成図である。
【図２】本発明のプラズマミグ溶接方法によって溶接を行った結果の溶接ビードを示す図である。
【図３】従来のミグ溶接方法によって溶接を行った結果の溶接ビードを示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１            溶接ビード（従来技術）
１ａ            溶接ビードの最深部（従来技術）
３            アンダカット
７            給電チップ
８            プラズマ電極
９            プラズマノズル
１０            シールドノズル
１１            センターガス
１２            プラズマガス
１３            シールドガス
１４            プラズマアーク
１５            ミグアーク
１６            被溶接物
１７            溶接ワイヤ
１８            送給ロール
１９            溶接ビード（実施の形態１）
１９ａ            溶接ビードの最深部（実施の形態１）
Ｆｃ            ワイヤ送給制御信号
Ｉwm            ミグアーク電流
Ｉwp            プラズマアーク電流
ＰＳＭ            ミグ溶接電源
ＰＳＰ            プラズマ溶接電源
Ｖwm            ミグアーク電圧
Ｖwp            プラズマアーク電圧
ＷＭ            ワイヤ送給モータ
【図１】
2008229641.tif 000003
【図２】
2008229641.tif 000004
【図３】
2008229641.tif 000005