[发明专利]狭窄喷嘴以及使用狭窄喷嘴的TIG焊接用炬

说明书

技术领域

本发明主要涉及安装于在将不锈钢板和电磁钢板等的金属薄板的端部彼此进行对接焊接的TIG焊接中使用的TIG焊接用炬的狭窄喷嘴以及使用狭窄喷嘴的TIG焊接用炬，尤其涉及如下狭窄喷嘴以及使用狭窄喷嘴的TIG焊接用炬：(a)在钨电极棒的顶端部周围配设狭窄喷嘴，从该狭窄喷嘴使直线状的高速整流气体或回旋高速整流气体流动于电弧的周围，从而加快等离子气流的流动，强化作用于电弧的电磁力以及磁场而分别提高电弧的能量密度、电弧的指向性以及挺度，能够进行高速焊接，另外(b)谋求氩气或氦气等的保护气体对焊接部的保护效果的提高，能够高品质的焊接，而且，(c)能够在钨电极棒的更换时简单且正确将钨电极棒安装于原来的位置，谋求再现性以及作业性的提高。

背景技术

一般地，TIG焊接法，使氩气等的保护气体流动于钨电极棒的周围，使电弧(电弧等离子)产生于钨电极棒和作为被焊接物的母材之间，利用该电弧的热来熔融母材，在使用金属材料的制造现场作为重要的接合技术而广泛利用。

但是，TIG焊接法与其他的焊接法(例如，等离子焊接法或激光焊接法、电子束焊接法)相比存在下述的(1)～(5)所示的问题。

(1)TIG焊接法与等离子焊接法等的其他的焊接法相比焊接能力和焊接强度较差。

(2)TIG焊接法的钨电极棒和作为保护气体而使用的氩气体比较高价，经费高。

(3)TIG焊接法在焊接时保护气体易受风的影响，保护效果差。此外，如果保护效果差，则在焊接2号部(称为因焊接热而对母材部产生的热影响部，因焊接热而骤热、骤冷而母材的组织变化的部分)产生带黑色的烧伤或在焊缝表面产生氧化膜。

(4)TIG焊接法如果在以小电流进行焊接时不使电弧长变短，则电弧变得不稳定。

(5)TIG焊接法如果加快焊接速度，则在焊接2号部产生下切(下凹)。

一方面，作为用于TIG焊接法的TIG焊接用炬，已知例如，使用了用于放出氩气等的保护气体的筒状的保护喷嘴的TIG焊接用炬(专利文献1)和使用了用于提高前述保护喷嘴和电弧的能量密度的狭窄喷嘴的TIG焊接用炬(专利文献2)。

图18示出使用保护喷嘴的现有的TIG焊接用炬的一例，该TIG焊接用炬成为将保持固定钨电极棒21的电极夹头22插装在炬体20内、并且将放出氩气等的保护气体G的陶瓷制的保护喷嘴23安装于炬体20的顶端的构造，利用设于炬体20的顶端部的过滤器等所构成的气体透镜24使通过炬体20的内部而流入进来的保护气体G层流化，使该层流化的保护气体G从保护喷嘴23朝向作为被焊接物的母材流动，在保护气体G的气氛中使电弧(电弧等离子)产生于钨电极棒21和母材之间，利用该电弧的热而熔融母材。

另外，图19示出使用保护喷嘴23和狭窄喷嘴25的现有的TIG焊接用炬的一例，该TIG焊接用炬成为将保持固定钨电极棒21的电极夹头(图示省略)插装在炬体(图示省略)内、并且将使氩气等的保护气体G流动的陶瓷制的保护喷嘴23安装于炬体的顶端、而且将比保护喷嘴23更小径地形成的顶端窄状的狭窄喷嘴25安装于保护喷嘴23的顶端部的构造，使保护气体G从狭窄喷嘴25集中地流动于在钨电极棒21和母材之间产生的电弧(电弧等离子)的周围，利用保护气体G引起的热收缩效果而提高电弧的能量密度。

然而，在使用保护喷嘴23和狭窄喷嘴25的现有的TIG焊接用炬中，也不可能全部解决TIG焊接中的如上所述的问题，具有如下所示的问题。

例如，使用保护喷嘴23的TIG焊接用炬，由于仅从内径比较大的保护喷嘴23的顶端扩散放出保护气体G，因而电弧周边的保护气体G的浓度低下，不能获得能量密度高的电弧，成为不稳定的电弧。因此，除了必须降低焊接速度之外，还存在电弧的指向性等差的问题。

另外，使用保护喷嘴23和狭窄喷嘴25的TIG焊接用炬由于使保护气体G从狭窄喷嘴25向电弧的周围集中地流动，因而电弧的能量密度与仅使用保护喷嘴23的TIG焊接用炬相比较而较高，因而能够加快焊接速度而使电弧的指向性也变好，但相反地存在保护气体G的放出范围变窄而保护效果变差、焊接的品质低下的问题。

而且，在更换钨电极棒21时，存在难以将钨电极棒21设定于原来的位置(狭窄喷嘴25的中心位置)、再现性以及作业性变差的问题。

因此，在用于TIG焊接法的TIG焊接用炬中，期望开发一种使用了解决上述TIG焊接法中的全部问题的新的喷嘴的焊接用炬。

先行技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第3163559号公报；