[发明专利]等离子焊炬和等离子弧焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子焊炬(plasma torch)和等离子弧焊接方法。详细地，涉及一种等离子弧焊接中所使用的等离子焊炬和等离子弧焊接方法。

背景技术

根据现有技术，已知等离子弧焊接。在该等离子弧焊接中，使用焊接用等离子焊炬。该焊接用等离子焊炬例如包括：棒状的电极；包围该电极而设置并喷出等离子气体的第1喷嘴；和包围该第1喷嘴而设置并喷出保护气体的第2喷嘴(参考专利文献1)。

根据该焊接用等离子焊炬，从第1喷嘴喷出等离子气体，并且在电极和非焊接材料之间施加电压，从而产生弧。此时，从第2喷嘴按照包围弧的周围的方式喷出保护气体，从而防止大气中的氮气和氧气流入到焊接部。

然而，要进行通过将厚度不同的2种板材对接焊(butt welding)来形成拼焊板(tailored blank)材料。在该情况下，当使用上述的焊接用等离子焊炬时，沿着焊接焊道的两端，产生母材凹陷的咬边。在特别薄的板材中，产生该咬边的部分的板厚变成相当的薄。因此，存在不能够确保拼焊板材料的强度的担心。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2008-284580号公报。

发明内容

本发明的一个以上的实施方式，提供一种在焊接不同厚度的工件时，能够确保焊接后的工件的强度的等离子焊炬和等离子弧焊接方法。

根据本发明一个以上的实施方式，等离子弧焊接中所使用的等离子焊炬(例如，后述的等离子焊炬1)，包括：棒状的电极(例如，后述的电极10)；包围该电极而设置且喷出等离子气体的圆筒形状的第1喷嘴(例如，后述的第1喷嘴11)；以及包围该第1喷嘴而设置且喷出保护气体的圆筒形状的第2喷嘴(例如，后述的第2喷嘴12)。该第2喷嘴的喷出口(例如，后述的第2喷出口121)，朝向相对于所述电极的轴方向而大致平行的方向或者离开该电极的方向。在所述第1喷嘴的外周面或者所述第2喷嘴的内周面上，形成相对于所述电极的轴方向而倾斜的多个沟部(例如，后述的沟部141)。

根据上述的结构，从第1喷嘴喷出等离子气体，并且使电压施加在电极和工件之间而产生弧，并且从第2喷嘴按照包围弧的周围的方式喷出保护气体。在第1喷嘴的外周面或者第2喷嘴的内周面上形成相对于电极的轴方向而倾斜的多个沟部。因此，从第2喷嘴喷出的保护气体，螺旋状地流动，在将弧设为旋转中心而进行旋转的方向上对熔池的表面进行喷射(吹き付け)。

在该状态下，当使等离子弧在焊接方向上移动时，熔池变成在俯视时向着等离子弧的后方进行延伸。因此，通过喷射的保护气体，等离子弧的前进方向后侧的熔融金属被挤压而移动。因此，在焊接厚度不同的工件的情况下，将保护气体喷射到熔池的表面，通过将等离子弧的前进方向后侧的熔融金属向着薄的工件进行移动，从而能够通过该移动的熔融金属而填埋薄的工件的母材的凹陷部分。其结果，能够防止薄的工件的板厚由于咬边而变薄的情况，能够确保焊接后的工件的强度。

此外，第2喷嘴的喷出口朝向相对于电极的轴方向而大致平行的方向或者离开电极的方向。在使第2喷嘴的喷出口朝向离开电极的方向的情况下，当从该第2喷嘴喷出保护气体时，喷射的保护气体在离开弧的方向上扩展。因此，由于保护气体不直接碰撞弧，因此能够防止弧散乱，从而焊接稳定。此外，在使第2喷嘴的喷出口朝向相对于电极的轴方向而大致平行的方向的情况下，即使从该第2喷嘴喷出保护气体，由于在该第2喷嘴的喷出口的外侧产生负压，因此该喷出的保护气体在离开弧的方向上扩展。因此，由于保护气体不直接碰撞弧，因此能够防止弧散乱，从而焊接稳定。

这里，在日本国专利第3205540号公报中，示出了切断用等离子焊炬。但是，在该切断用等离子焊炬中，由于保护气体碰撞弧，因此存在弧散乱、焊接不稳定的担心。

所述沟部可以延伸到所述第2喷嘴的喷出口为止。

在日本国专利第3205540号公报示出那样的切断用等离子焊炬中，保护气体的流量变多，熔池飞散。相反，在保护气体的流量少时，此时等离子气体变成不稳定，而且不能够使熔融金属充分地移动。另一方面，如果将沟部延长到第2喷嘴的喷出口为止，则即使保护气体的流量少，也能够使等离子气体稳定，并且使熔融金属可靠地移动。

与所述第1喷嘴的喷出口相比，所述第2喷嘴的喷出口可以位于所述电极的轴方向的基端一侧。