JP3437630B2 - 亜鉛めっき鋼板の溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は亜鉛めっき鋼板の溶接方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラズマ溶接方法はプラズマガス
としてＡｒガスを０．１〜１．５ｌ／分，シールドガス
としてＡｒガスにＡｒガスの７％の容積のＨ₂ガスを加
えたガスを５〜１０ｌ／分供給することによりアークを
絞り、溶接速度を向上させていた。◆また、「溶接技
術」（１９９３年９月号、７５〜８２頁）には、従来の
ティグトーチのノズル内にもう１つのノズルを設け、セ
ンタガスとしてＡｒ＋３．５％ＨｅまたはＡｒ＋５％Ｈ
₂を１〜５ｌ／分，シールドガスとしてＡｒを２．５〜
２０ｌ／分として溶接する高速ティグ溶接方法が開示さ
れている。この技術に依れば、アークを絞ることがで
き、２００ｍｍ／分の溶接速度で溶接した例が示されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のプラズ
マトーチは、図３に示すように、ノズル電極１の先端部
に設けた穴２の径が０．２〜２．４ｍｍと細く、しかも
ノズル電極１の先端３とワークとの距離を１〜２ｍｍと
して溶接するため、亜鉛めっき鋼板のように金属蒸気や
ヒュームが多いワークを溶接すると、ノズル電極１の内
外に金属蒸気やヒュームが付着する。この結果、パイロ
ットアークがノズル電極１の内側にこもり、メインアー
クへ移行させることができなくなって、頻繁に保守をし
なければならなかった。なお、４はタングステンの電
極、５はシールドノズル、６は外周にプラズマガスを通
すための溝７を持つ通電ピース、８はＯリング、９はト
ーチボディ、１０はトーチボディ９と一体で外周を被覆
する絶縁物である。◆また、上記高速ティグ溶接方法の
場合、亜鉛めっき鋼板のように金属蒸気が発生しやすい
材料については検討されていない。さらに、従来のティ
グ溶接では電極の先端をノズルの先端に対して３ｍｍ以
上突き出して溶接していたから、溶接速度を向上させる
ことが困難であった。◆本発明の目的は、上記した課題
を解決し、金属蒸気やヒュームが多量に発生する亜鉛め
っき鋼板を能率良く溶接することができる溶接方法およ
びその装置を提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、Ａｒガ
スにＡｒガスの１０％の容積のＨ2ガスを加えたガスを
プラズマガスとし、Ａｒガスを前記プラズマガスをシー
ルドするシールドガスとしてプラズマ溶接する亜鉛めっ
き鋼板の溶接方法において、プラズマガスの流路を規制
するノズルを絶縁材で形成されたノズルとし、前記プラ
ズマガスの流速を１０〜２０ｍ／秒とし、電極の先端を
内側ノズルの先端に対して、溶接開始時から溶接終了時
まで、０．５〜−１ｍｍワーク側に突き出すように配置
し、電極の先端とワークとの距離を１〜６ｍｍとして溶
接することにより解決される。

【０００５】

【作用】溶接により、金属蒸気やヒュームが発生する
が、電極４やシールドノズル５は汚れず、保守を必要と
しない。

【０００６】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示すプラズマトー
チの先端部拡大図、図２はプラズマ溶接装置の構成図で
ある。なお、図３と同じものは同一の符号を付してあ
る。同図において、１１はプラズマトーチ。１２はノズ
ルで、キャップ１３に螺合している。なお、ノズル１２
の内径は一様である。そして、キャップ１３はトーチボ
ディ９に螺合している。１４はカラー。１５は先端にス
リットを持つコレット。１６はシールドガスの供給穴。
１７はプラズマガスの供給穴。２０，２１は電磁弁、２
２〜２４は流量調整弁。２５，２６はＡｒガスボンベ、
２７はＨ₂ガスボンベ、２８はガス混合器である。３０
は外部特性が定電流特性の直流電源で、高周波電源装置
３１を備えている。なお、直流電源３０の無負荷電圧は
１００Ｖで、無負荷電圧が６０Ｖ程度である従来のティ
グ溶接電源あるいは無負荷電圧が６０〜８５Ｖである従
来のプラズマ溶接電源よりも高くしてある。３２は制御
装置で、図示しない操作スイッチからの信号により電磁
弁２０，２１、直流電源３０および高周波電源装置３１
の出力制御を行う。３３はワークである。

【０００７】以下動作について説明する。図示しない操
作スイッチを押すと、電磁弁２０，２１が動作し、シー
ルドノズル５とノズル１２との間には供給穴１６を介し
てシールドガスが、ノズル１２と電極４との間には供給
穴１３を介してプラズマガスが供給される。同時に高周
波電源装置３１が動作し、電極４とワーク３３との間に
放電を発生させ、電極４とワーク３３とが電気的に絶縁
破壊されると、直流電源３０から供給される電力により
アークが維持される。次に実験例を説明する。なお、設
定条件は以下の通りである。 （１）電極：直径は２．４ｍｍ，材質はタングステン （２）ノズル：内径は４ｍｍ，材質はセラミック （３）プラズマガス：Ａｒガス＋１０％Ｈ2ガス，８ｌ
／分 （４）シールドガス：Ａｒガス，８ｌ／分 （５）電極の位置：電極先端とノズルの先端とは同一面 （６）電極先端とワークとの距離：５ｍｍ （７）溶接電流：７５Ａ （８）溶接速度：１，４００ｍｍ／分 （９）ワーク：板厚が１．６ｍｍの亜鉛めっき鋼板，目
付量は４５ｇ／ｍ2 上記の条件により溶接をした結果、溶け込み深さは０．
８ｍｍで、外観が均一でしかも欠陥の発生はなかった。
そして、上記条件のうち下記の条件だけを変えた場合
も、上記同様に良好な溶接結果が得られることを確認し
た。 （ａ）プラズマガスを５〜１０ｌ／分まで１ｌおきに変
えた場合。 （ｂ）シールドガスを５〜１０ｌ／分まで１ｌおきに変
えた場合。 （ｃ）電極先端をノズルの先端に対し０．５〜−１ｍｍ
突き出す場合。 （ｄ）電極先端とワークとの距離を１〜６ｍｍまで１ｍ
ｍおきに変えた場合。 （ｅ）溶接速度を５００〜１，６００ｍｍ／分まで１０
０ｍｍおきに変えた場合。 （ｆ）亜鉛の目付量が６０ｇ／ｍ2，９０ｇ／ｍ2の場
合。 なお、他の施工条件に関して確認した事項を以下に示
す。電極先端はノズルの先端に対し−１ｍｍ突き出
す、すなわち、電極先端をノズルの先端から１ｍｍ引き
込む方が良好な結果が得られる。電極直径が２．４ｍ
ｍ、ノズル内径が４ｍｍで、プラズマガスがＡｒガス＋
１０％Ｈ2ガスの場合、 （イ）プラズマガスを５ｌ／分未満にすると良い結果が
得られない。 （ロ）プラズマガスを１０ｌ／分を越えて供給するとア
ークが不安定となり、良い結果が得られない。 電極直径を２．４ｍｍ、プラズマガスを１０ｌ／分の
場合、 （イ）ノズル内径を５ｍｍにすると効果が少ない。 （ロ）ノズル内径を３ｍｍにするとアークが不安定とな
り、良い結果が得られない。 すなわち、上記，からプラズマガスの流速を１０〜
２０ｍ／秒とするのが適切である。なお、溶接線の確認
を容易にするため、シールド性能を阻害しない範囲でシ
ールドノズル５の先端をノズル１２の先端に対して引き
込めても、すなわち、シールドノズル５の先端とワーク
３３との間隔を広げても良い。

【０００８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
金属蒸気やヒュームが多量に発生する亜鉛めっき鋼板を
能率良く溶接することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に好適なプラズマトーチの先端部の一実
施例図。

【図２】本発明の一実施例を示すプラズマ溶接装置の構
成図。

【図３】従来のプラズマトーチの先端部拡大図。

【符号の説明】

４ 電極 １１ プラズマトーチ １２ ノズル ２５，２６ Ａｒガスボンベ ２７ Ｈ₂ガスボンベ ３０ 電源 ３３ ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 10/02 B23K 9/16 B23K 9/167 B23K 9/23

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＡｒガスにＡｒガスの１０％の容積のＨ
   2ガスを加えたガスをプラズマガスとし、Ａｒガスを前
   記プラズマガスをシールドするシールドガスとしてプラ
   ズマ溶接する亜鉛めっき鋼板の溶接方法において、プラズマガスの流路を規制するノズルを絶縁材で形成さ
   れたノズルとし、 前記プラズマガスの流速を１０〜２０ｍ／秒とし、 電極の先端を内側ノズルの先端に対して、溶接開始時か
   ら溶接終了時まで、０．５〜−１ｍｍワーク側に突き出
   すように配置し、 電極の先端とワークとの距離を１〜６ｍｍとして溶接す
   ることを特徴とする亜鉛めっき鋼板の溶接方法。
2. 【請求項２】 前記プラズマガスの流路を規制するノズ
   ルは、内側形状がストレート、かつ内径が４〜５ｍｍで
   あり、電極の直径を２．４ｍｍとすることを特徴とする
   請求項１に記載の亜鉛めっき鋼板の溶接方法。