JP7704722B2

JP7704722B2 - Welding torch, arc welding device, and arc welding method

Info

Publication number: JP7704722B2
Application number: JP2022146360A
Authority: JP
Inventors: 陽一朗下田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2022-09-14
Filing date: 2022-09-14
Publication date: 2025-07-08
Anticipated expiration: 2042-09-14
Also published as: JP2024041505A

Description

本発明は、溶接トーチ、該溶接トーチを有するアーク溶接装置、及びアーク溶接方法に関する。 The present invention relates to a welding torch, an arc welding device having the welding torch, and an arc welding method.

従来から、広い分野でガスシールドアーク溶接が実施されており、溶接時の溶接作業性についても、種々の検討が行われている。例えば、特許文献１には、溶接士にとって不都合な物質が取り出されるように溶接作業を行うための装置等が提案されている。上記特許文献１に記載の装置は、溶接作業を行うための装置であって、溶接ワイヤを内部において案内できる中心部材と、溶接士にとって不都合な物質を取り出すための、中心部材の外側に配置された取出し部材と、ガスを供給するための、取出し部材の外側に配置されたガス供給部材と、を備えるものである。上記装置の構成によると、溶接時に発生したヒュームは、ヒュームガス出口路及び排気導管を介して排気されるため、ヒュームが周囲に飛散することを抑制することができる。 Gas-shielded arc welding has been used in a wide range of fields, and various studies have been conducted on the ease of welding during welding. For example, Patent Document 1 proposes an apparatus for performing welding work so that substances that are inconvenient for the welder are removed. The apparatus described in Patent Document 1 is an apparatus for performing welding work, and includes a central member capable of guiding the welding wire inside, an extraction member arranged outside the central member for extracting substances that are inconvenient for the welder, and a gas supply member arranged outside the extraction member for supplying gas. According to the configuration of the apparatus, fumes generated during welding are exhausted through a fume gas outlet passage and an exhaust duct, so that the scattering of fumes into the surroundings can be suppressed.

特表２００２－５０６７３６号公報Special Publication No. 2002-506736

しかしながら、上記特許文献１に記載の装置を使用した場合に、取り出し部材の構造及び吸引の条件によっては、シールドガスの流れ状態を悪化させるため、シールド性が悪化し、大気を巻き込むことで気孔欠陥の発生に繋がることがある。
また、溶接作業者の環境及び溶接作業性を悪化させる要因としては、ヒュームのみでなく、スパッタやアーク光も挙げられるが、上記従来の溶接装置を使用しても、スパッタ及びアーク光を完全に防止することはできない。 However, when the device described in Patent Document 1 is used, depending on the structure of the extraction member and the suction conditions, the flow state of the shielding gas may be deteriorated, resulting in a deterioration of the shielding performance and the entrainment of air, which may lead to the occurrence of pore defects.
In addition, factors that deteriorate the welding environment and welding workability of a welding worker include not only fumes but also spatter and arc light. Even if the above-mentioned conventional welding equipment is used, spatter and arc light cannot be completely prevented.

さらに、アルミニウム又はアルミニウム合金材をミグ（ＭＩＧ：ＭｅｔａｌＩｎｅｒｔＧａｓ）アーク溶接により溶接する際には、特有の強い光に加えて、スマットとよばれるＭｇ酸化物等からなる煤（すす）が表面に付着する。したがって、作業環境及び施工後の外観が悪化するという問題点が発生する。
そこで、一般的には、必要に応じて、スマットを削る工程や、酸洗浄する工程等により、スマットを除去する処理が必要となる。 Furthermore, when aluminum or aluminum alloy materials are welded by MIG (Metal Inert Gas) arc welding, in addition to the characteristic strong light, soot called smut, which is made of Mg oxides, adheres to the surface, which causes problems such as a deterioration in the working environment and the appearance after welding.
Therefore, in general, a process for removing smut, such as a process for scraping off the smut or a process for acid washing, is required as necessary.

また、アルミニウム合金板を下板とし、穴を有する鋼板を上板として、穴が形成された位置に対してミグアークスポット溶接（ＡＳＷ：ＡｒｃＳｐｏｔＷｅｌｄｉｎｇ）によりリベット形状の溶接金属を形成する場合に、鋼板の表面に電着塗装が施されていると、この電着塗装被膜は金属との濡れ性が悪いため、溶接金属が広がりにくくなる。その結果、リベット形状の溶接金属の頭部が穴から抜けやすくなり、接合強度が低下することがある。 In addition, when an aluminum alloy plate is used as the lower plate and a steel plate with a hole is used as the upper plate, and a rivet-shaped weld metal is formed at the location where the hole is formed by MIG arc spot welding (ASW), if the surface of the steel plate is electrocoated, the electrocoating film has poor wettability with metal, making it difficult for the weld metal to spread. As a result, the head of the rivet-shaped weld metal can easily come out of the hole, reducing the joint strength.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、作業環境及び溶接作業性を向上させることができ、好ましくは接合強度の低下を防止することができる溶接トーチ、及び該溶接トーチを有するアーク溶接装置、並びにアーク溶接方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a welding torch that can improve the working environment and welding workability, and preferably prevents a decrease in joint strength, as well as an arc welding device and an arc welding method having the welding torch.

本発明の上記目的は、溶接トーチに係る下記（１）の構成により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following configuration (1) of a welding torch.

（１）母材に溶接ワイヤを供給する溶接トーチ本体部と、
前記溶接ワイヤを案内するコンタクトチップと、
前記コンタクトチップの周囲を囲み、少なくとも前記コンタクトチップとの間にシールドガスの供給路を構成するノズルと、
前記ノズルの周囲を囲む第１筒状部材と、を有し、
前記第１筒状部材は、前記母材側の先端に前記母材に当接される当接部と、前記当接部から離隔し、前記ノズルの外周面に対向する位置に形成された第１ガス排出口と、を有し、前記ノズルと前記第１筒状部材との間に、前記第１ガス排出口に連通する第１排出路が構成されていることを特徴とする、溶接トーチ。 (1) a welding torch body that supplies a welding wire to a base material;
A contact tip that guides the welding wire;
a nozzle surrounding the contact tip and forming a supply path for a shielding gas between at least the contact tip and the nozzle;
A first cylindrical member surrounding the nozzle,
a first cylindrical member having a contact portion at a tip thereof on the base material side which contacts the base material, and a first gas exhaust port formed at a position opposed to an outer peripheral surface of the nozzle, the first exhaust passage being connected to the first gas exhaust port and being configured between the nozzle and the first cylindrical member.

また、溶接トーチに係る本発明の好ましい実施形態は、以下の（２）～（５）に関する。 Furthermore, preferred embodiments of the present invention relating to the welding torch relate to the following (2) to (5).

（２）前記当接部は、前記母材に当接される位置に弾性シール部材を有することを特徴とする、（１）に記載の溶接トーチ。 (2) The welding torch described in (1) is characterized in that the contact portion has an elastic seal member at a position where it contacts the base material.

（３）前記ノズルは、前記母材側の先端が、前記当接部と略同一面上となる位置まで延出した延出部を備え、
前記延出部は、前記第１排出路に連通するノズル側ガス排出口を有し、
前記延出部の先端面は、前記シールドガス及び前記溶接ワイヤを通過させるノズル先端穴と、前記ノズル先端穴を中心とした凹面部と、を有することを特徴とする、（１）又は（２）に記載の溶接トーチ。 (3) The nozzle includes an extension portion whose tip on the base material side extends to a position on substantially the same plane as the contact portion,
the extension portion has a nozzle-side gas exhaust port communicating with the first exhaust passage,
3. The welding torch according to claim 1, wherein the tip surface of the extension portion has a nozzle tip hole through which the shielding gas and the welding wire pass, and a concave portion centered on the nozzle tip hole.

（４）さらに、前記第１筒状部材の周囲を囲む第２筒状部材を有し、
前記第２筒状部材は、第２ガス排出口を有し、前記第１ガス排出口と前記第２ガス排出口との間に、前記第１排出路に連通する第２排出路が構成されていることを特徴とする、（１）～（３）のいずれか１つに記載の溶接トーチ。 (4) The device further includes a second cylindrical member surrounding the first cylindrical member,
The welding torch described in any one of (1) to (3), characterized in that the second cylindrical member has a second gas exhaust port, and a second exhaust passage communicating with the first exhaust passage is formed between the first gas exhaust port and the second gas exhaust port.

（５）前記第２ガス排出口は、前記第１ガス排出口よりも前記母材側の位置において、前記第１筒状部材と前記第２筒状部材との間に構成され、前記第１筒状部材は、前記第２ガス排出口よりも前記母材側に、前記第１筒状部材の円周方向外方に延出するフランジ部を有することを特徴とする、（４）に記載の溶接トーチ。 (5) The welding torch described in (4) is characterized in that the second gas exhaust port is configured between the first tubular member and the second tubular member at a position closer to the base material than the first gas exhaust port, and the first tubular member has a flange portion extending circumferentially outward of the first tubular member closer to the base material than the second gas exhaust port.

また、本発明の上記目的は、アーク溶接装置に係る下記（６）の構成により達成される。 The above object of the present invention is also achieved by the following configuration (6) of the arc welding device.

（６）（１）～（５）のいずれか１つに記載の溶接トーチと、
前記第１排出路を通流したガスを回収する集塵装置と、を有することを特徴とする、アーク溶接装置。 (6) A welding torch according to any one of (1) to (5),
and a dust collector that collects the gas that has flowed through the first exhaust passage.

また、本発明の上記目的は、アーク溶接方法に係る下記（７）～（１０）の構成により達成される。 The above object of the present invention is also achieved by the following configurations (7) to (10) of the arc welding method.

（７）溶接ワイヤの先端にシールドガスを供給しつつ、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて母材を溶接するアーク溶接方法であって、
前記母材の表面から、前記母材の表面に対して垂線方向に所定の間隔で離隔した位置までの領域において、前記シールドガスを遮蔽する遮蔽空間が形成されていることを特徴とする、アーク溶接方法。 (7) An arc welding method for welding a base metal by generating an arc between a welding wire and the base metal while supplying a shielding gas to a tip of the welding wire, comprising:
13. An arc welding method, comprising: forming a shielded space for shielding the shielding gas in a region from the surface of the base metal to a position spaced a predetermined distance apart in a direction perpendicular to the surface of the base metal.

（８）（１）～（５）のいずれか１つに記載の溶接トーチを使用し、前記溶接ワイヤと前記母材との間にアークを発生させて前記母材を溶接する工程を有するアーク溶接方法であって、
前記母材を溶接する工程において、前記第１筒状部材の当接部を前記母材に当接させた状態で、前記ノズルの先端から前記溶接ワイヤの先端に供給された前記シールドガスを、前記第１排出路を介して排出させることを特徴とする、アーク溶接方法。 (8) An arc welding method comprising the steps of: using the welding torch according to any one of (1) to (5) above; generating an arc between the welding wire and the base metal to weld the base metal;
a first exhaust passage for exhausting the shielding gas from the nozzle to the tip of the welding wire while the abutment portion of the first cylindrical member is abutted against the base material during the process of welding the base material.

（９）（３）に記載の溶接トーチを使用し、前記溶接ワイヤと前記母材との間にアークを発生させて前記母材を溶接する工程を有するアーク溶接方法であって、
前記母材を溶接する工程は、前記第１筒状部材の当接部を前記母材に当接させた状態で、前記ノズルの先端から前記溶接ワイヤの先端に供給された前記シールドガスを、前記第１排出路を介して排出させる工程と、
前記延出部の先端面で溶接金属の形状を制御する工程と、を有することを特徴とする、アーク溶接方法。 (9) An arc welding method using the welding torch according to (3) above, the method including a step of generating an arc between the welding wire and the base metal to weld the base metal,
The step of welding the base material includes a step of discharging the shielding gas supplied from the tip of the nozzle to the tip of the welding wire through the first exhaust path while the contact portion of the first cylindrical member is in contact with the base material;
and controlling a shape of the weld metal at a tip surface of the extension.

（１０）（４）又は（５）に記載の溶接トーチを使用し、前記溶接ワイヤと前記母材との間にアークを発生させて前記母材を溶接する工程を有するアーク溶接方法であって、
前記母材を溶接する工程において、前記第１筒状部材の当接部を前記母材に当接させた状態で、前記ノズルの先端から前記溶接ワイヤの先端に供給された前記シールドガスを、前記第１排出路及び前記第２排出路を介して前記第２ガス排出口から排出させることを特徴とする、アーク溶接方法。 (10) An arc welding method comprising the steps of: using the welding torch according to (4) or (5) to generate an arc between the welding wire and the base metal to weld the base metal,
a first exhaust passage and a second exhaust passage, the first exhaust passage being disposed in a position opposite to the first exhaust passage and the second exhaust passage, and the second exhaust passage being disposed in a position opposite to the first exhaust passage and the second exhaust passage.

本発明によれば、ヒューム、スパッタ及びスマットが周囲に飛散することを防止できるとともに、アーク光が溶接作業者に悪影響を及ぼすことを防止でき、これにより、作業環境及び溶接作業性を向上させることができる溶接トーチ、アーク溶接装置及びアーク溶接方法を提供することができる。 The present invention provides a welding torch, arc welding device, and arc welding method that can prevent fumes, spatter, and smut from scattering in the surrounding area and prevent the arc light from adversely affecting the welding worker, thereby improving the working environment and welding workability.

図１は、本発明の第１実施形態に係る溶接トーチを示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a welding torch according to a first embodiment of the present invention. 図２は、図１の一部を拡大して示す断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of FIG. 図３は、本発明の第２実施形態に係る溶接トーチの一部を拡大して示す断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of a welding torch according to a second embodiment of the present invention. 図４は、本発明の第３実施形態に係るアーク溶接装置を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an arc welding device according to a third embodiment of the present invention. 図５は、第１実施例において発明例を評価するためのスポット溶接方法を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a spot welding method for evaluating examples of the invention in the first embodiment. 図６は、第１実施例において発明例を評価するためのスポット溶接方法を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing a spot welding method for evaluating examples of the invention in the first embodiment. 図７は、第１実施例において発明例を評価するためのスポット溶接方法を示す上面図である。FIG. 7 is a top view showing a spot welding method for evaluating examples of the invention in the first embodiment. 図８は、発明例の溶接金属及びその周辺の様子を示す図面代用写真である。FIG. 8 is a photograph showing the weld metal and its surroundings in an example of the present invention. 図９は、比較例の溶接金属及びその周辺の様子を示す図面代用写真である。FIG. 9 is a photograph showing the weld metal and its surroundings in a comparative example. 図１０は、各試験材の溶接金属の外観及び断面を示す図面代用写真である。FIG. 10 is a photograph showing the appearance and cross section of the weld metal of each test material.

以下、本発明に係る溶接トーチ、アーク溶接装置及びアーク溶接方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。また、本発明は、以下に説明する第１実施形態～第３実施形態の各構成を適宜組み合わせたものも含まれるものとする。 The following describes in detail the embodiments of the welding torch, arc welding device, and arc welding method according to the present invention with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and can be modified as desired without departing from the gist of the present invention. The present invention also includes appropriate combinations of the configurations of the first to third embodiments described below.

［第１実施形態］
＜溶接トーチ＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る溶接トーチを示す模式図である。また、図２は、図１の一部を拡大して示す断面図である。図１及び図２を用いて、第１実施形態に係る溶接トーチについて説明する。 [First embodiment]
<Welding torch>
Fig. 1 is a schematic diagram showing a welding torch according to a first embodiment of the present invention. Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of Fig. 1. The welding torch according to the first embodiment will be described with reference to Figs. 1 and 2.

溶接トーチ１０は、溶接トーチ本体部１１と、コンタクトチップ１３と、ノズル１５と、第１筒状部材１６と、第２筒状部材２１とを有する。溶接トーチ本体部１１は、母材（鋼板１及びアルミニウム合金板２）に向かって溶接ワイヤ１２及びシールドガス３５を供給する。コンタクトチップ１３は、溶接トーチ本体部１１に支持され、溶接トーチ本体部１１から供給された溶接ワイヤ１２を母材における所定の位置に案内する。円筒状のノズル１５は、コンタクトチップ１３と同様に、溶接トーチ本体部１１に支持されており、コンタクトチップ１３の周囲に、コンタクトチップ１３を囲むように配置されている。そして、ノズル１５とコンタクトチップ１３との間に、シールドガス供給路１４が構成されている。 The welding torch 10 has a welding torch body 11, a contact tip 13, a nozzle 15, a first cylindrical member 16, and a second cylindrical member 21. The welding torch body 11 supplies a welding wire 12 and a shielding gas 35 toward the base material (steel plate 1 and aluminum alloy plate 2). The contact tip 13 is supported by the welding torch body 11 and guides the welding wire 12 supplied from the welding torch body 11 to a predetermined position in the base material. The cylindrical nozzle 15 is supported by the welding torch body 11 in the same manner as the contact tip 13, and is disposed around the contact tip 13 so as to surround it. A shielding gas supply path 14 is formed between the nozzle 15 and the contact tip 13.

円筒状の第１筒状部材１６はノズル１５に取り付けられており、ノズル１５の周囲を囲むように配置されている。また、第１筒状部材１６は、母材側の先端における全周方向に耐熱ゴムからなる弾性シール部材２０を有し、弾性シール部材２０は、母材に当接される当接部１７を有する。したがって、当接部１７を母材に当接させると、第１筒状部材１６の内側には、第１筒状部材１６の一方の端面、すなわち、当接部１７が形成されている面が母材で閉塞された遮蔽空間Ｓ１が形成される。 The cylindrical first tubular member 16 is attached to the nozzle 15 and is arranged to surround the nozzle 15. The first tubular member 16 also has an elastic seal member 20 made of heat-resistant rubber in the circumferential direction at the tip on the base material side, and the elastic seal member 20 has an abutment portion 17 that abuts against the base material. Therefore, when the abutment portion 17 is abutted against the base material, a shielded space S1 is formed inside the first tubular member 16, with one end face of the first tubular member 16, i.e., the surface where the abutment portion 17 is formed, being blocked by the base material.

さらに、第１筒状部材１６には、当接部１７から離隔した位置であって、ノズル１５の外周面に対向する複数の位置に、第１筒状部材１６の厚さ方向に貫通する第１ガス排出口１８が形成されている。そして、遮蔽空間Ｓ１から第１ガス排出口１８との間に、第１排出路１９が構成されている。 Furthermore, the first cylindrical member 16 is formed with first gas exhaust ports 18 that penetrate the first cylindrical member 16 in the thickness direction at multiple positions that are spaced apart from the contact portion 17 and face the outer peripheral surface of the nozzle 15. A first exhaust path 19 is formed between the shielded space S1 and the first gas exhaust ports 18.

第１筒状部材１６よりも大径の円筒状の第２筒状部材２１は、第１筒状部材１６における溶接トーチ本体部１１側で第１筒状部材１６に取り付けられている。第２筒状部材２１は、第１筒状部材１６の周囲を囲み、少なくとも第１ガス排出口１８が隠れるように配置されている。したがって、第２筒状部材２１の母材側の端部は、第１ガス排出口１８よりも母材側に位置して開放されており、この端部と第１筒状部材１６の外周面との間に、第２ガス排出口２２が構成されている。一方、第２筒状部材の母材と反対側の端部は、第１筒状部材に取り付けられて閉塞している。そして、第１ガス排出口１８と第２ガス排出口２２との間に、第１排出路１９に連通する第２排出路２３が構成されている。 The second cylindrical member 21, which is cylindrical and has a larger diameter than the first cylindrical member 16, is attached to the first cylindrical member 16 on the welding torch body 11 side of the first cylindrical member 16. The second cylindrical member 21 is arranged so as to surround the first cylindrical member 16 and hide at least the first gas exhaust port 18. Therefore, the end of the second cylindrical member 21 on the base material side is located closer to the base material side than the first gas exhaust port 18 and is open, and the second gas exhaust port 22 is formed between this end and the outer circumferential surface of the first cylindrical member 16. On the other hand, the end of the second cylindrical member opposite the base material is attached to the first cylindrical member and closed. And, the second exhaust path 23 communicating with the first exhaust path 19 is formed between the first gas exhaust port 18 and the second gas exhaust port 22.

なお、ノズル１５の外周面における所定の位置に、雄ねじ部１５ａが形成されているとともに、第１筒状部材１６の内周面における所定の位置に、雌ねじ部１６ｂが形成されており、これらが螺合されることにより、第１筒状部材１６がノズル１５に取り付けられている。また、第１筒状部材１６の雌ねじ部１６ｂが形成されている位置に対向する外周面には、雄ねじ部１６ａが形成されており、第２筒状部材２１の内周面における所定の位置に、雌ねじ部２１ｂが形成されており、これらが螺合されることにより、第２筒状部材２１が、第１筒状部材１６を介してノズル１５に取り付けられている。したがって、第１筒状部材１６及び第２筒状部材２１は、それぞれノズル１５から取り外し可能に構成されている。 A male thread portion 15a is formed at a predetermined position on the outer peripheral surface of the nozzle 15, and a female thread portion 16b is formed at a predetermined position on the inner peripheral surface of the first cylindrical member 16, and these are screwed together to attach the first cylindrical member 16 to the nozzle 15. In addition, a male thread portion 16a is formed on the outer peripheral surface opposite to the position where the female thread portion 16b of the first cylindrical member 16 is formed, and a female thread portion 21b is formed at a predetermined position on the inner peripheral surface of the second cylindrical member 21, and these are screwed together to attach the second cylindrical member 21 to the nozzle 15 via the first cylindrical member 16. Therefore, the first cylindrical member 16 and the second cylindrical member 21 are each configured to be removable from the nozzle 15.

また、本実施形態においては、第２筒状部材２１と第１筒状部材１６との螺合の度合いによって、第２筒状部材２１の高さを変化させると、第２ガス排出口２２の幅が変化するように構成されており、第２ガス排出口２２からのガスの排出の度合いを制御することができる。 In addition, in this embodiment, the width of the second gas exhaust port 22 changes when the height of the second cylindrical member 21 is changed depending on the degree of screwing between the second cylindrical member 21 and the first cylindrical member 16, and the degree of gas exhaust from the second gas exhaust port 22 can be controlled.

＜アーク溶接方法＞
次に、上記第１実施形態に係る溶接トーチを使用したアーク溶接方法について、図２を用いて説明する。 <Arc welding method>
Next, an arc welding method using the welding torch according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

（母材を準備する工程）
まず、母材としてアルミニウム合金板２の上に鋼板１を重ね合わせたものを準備する。鋼板１におけるアルミニウム合金板２との接合予定位置には、予め穴１ａを設けている。 (Process of preparing base material)
First, a base material is prepared by superposing a steel plate 1 on an aluminum alloy plate 2. A hole 1a is pre-formed in the steel plate 1 at a position to be joined to the aluminum alloy plate 2.

（母材を溶接する工程）
次に、溶接ワイヤ１２が鋼板１の穴１ａの中心に位置するように溶接トーチ１０を母材（鋼板１及びアルミニウム合金板２）の上方から配置する。その後、第１筒状部材１６の弾性シール部材２０における当接部１７を鋼板１の上面に当接させた状態で、図２中に矢印で示すように、コンタクトチップ１３とノズル１５との間のシールドガス供給路１４を介して、溶接ワイヤ１２の先端に向けて、シールドガス３５を供給する。これにより、第１筒状部材１６に囲まれた遮蔽空間Ｓ１がシールドガス３５で充填される。なお、シールドガス３５を供給し続けることにより、遮蔽空間Ｓ１内のシールドガス３５は、ノズル１５と第１筒状部材１６との間の第１排出路１９、第１筒状部材１６に設けられた第１ガス排出口１８、及び第１筒状部材１６と第２筒状部材２１との間の第２排出路２３を介して、第２ガス排出口２２から外部に排出される。 (Process of welding base material)
Next, the welding torch 10 is placed from above the base material (steel plate 1 and aluminum alloy plate 2) so that the welding wire 12 is located at the center of the hole 1a of the steel plate 1. Thereafter, with the contact portion 17 of the elastic seal member 20 of the first cylindrical member 16 in contact with the upper surface of the steel plate 1, as shown by the arrow in FIG. 2, the shielding gas 35 is supplied toward the tip of the welding wire 12 through the shielding gas supply path 14 between the contact tip 13 and the nozzle 15. As a result, the shielding space S1 surrounded by the first cylindrical member 16 is filled with the shielding gas 35. By continuing to supply the shielding gas 35, the shielding gas 35 in the shielding space S1 is discharged to the outside from the second gas discharge port 22 through the first discharge path 19 between the nozzle 15 and the first cylindrical member 16, the first gas discharge port 18 provided in the first cylindrical member 16, and the second discharge path 23 between the first cylindrical member 16 and the second cylindrical member 21.

そして、遮蔽空間Ｓ１に向けてシールドガス３５を流しつつ、溶接ワイヤ１２及びアルミニウム合金板２に電圧を印加し、両者の間にアークを発生させる。これにより、アルミニウム又はアルミニウム合金製の溶接ワイヤ１２及びアルミニウム合金板２を溶融させ、穴１ａを不図示の溶接金属で充填するとともに、穴１ａよりも大きい径の溶接金属を穴１ａの上方及び鋼板１の上面に形成し、アルミニウム合金板２と鋼板１とを溶接金属によって接合する。 Then, while flowing shielding gas 35 toward the shielded space S1, a voltage is applied to the welding wire 12 and the aluminum alloy plate 2, generating an arc between them. This melts the aluminum or aluminum alloy welding wire 12 and the aluminum alloy plate 2, filling the hole 1a with a weld metal (not shown), and forming a weld metal with a diameter larger than that of the hole 1a above the hole 1a and on the top surface of the steel plate 1, joining the aluminum alloy plate 2 and the steel plate 1 with the weld metal.

上記第１実施形態に係る溶接トーチ及びアーク溶接方法においては、第１筒状部材１６の当接部１７が母材に当接している。このため、母材の表面から、母材の表面に対して垂線方向に所定の間隔で離隔した位置までの領域、具体的には、母材の表面から第１筒状部材１６の第１ガス排出口１８までの領域において、シールドガス３５を遮蔽する遮蔽空間Ｓ１が形成されている。そして、溶接はこの遮蔽空間Ｓ１内で行われるため、溶接時に発生するヒューム、スパッタ及びスマットが第１筒状部材１６から外側に飛散することを抑制することができる。また、第２筒状部材２１が、第１筒状部材１６に形成された第１ガス排出口１８が隠れるように配置されているため、溶接作業者の視野の範囲内でアーク光が発生することによる作業環境の劣化を防止することができる。 In the welding torch and arc welding method according to the first embodiment, the abutment portion 17 of the first cylindrical member 16 abuts against the base material. Therefore, in the region from the surface of the base material to a position spaced apart at a predetermined interval in the direction perpendicular to the surface of the base material, specifically, in the region from the surface of the base material to the first gas exhaust port 18 of the first cylindrical member 16, a shielded space S1 that shields the shielding gas 35 is formed. Since welding is performed within this shielded space S1, it is possible to prevent fumes, spatters, and smut generated during welding from scattering outward from the first cylindrical member 16. In addition, since the second cylindrical member 21 is arranged so as to hide the first gas exhaust port 18 formed in the first cylindrical member 16, it is possible to prevent deterioration of the working environment due to the generation of arc light within the field of vision of the welding operator.

また、本実施形態において、第１筒状部材１６及び第２筒状部材２１は、ノズル１５から取り外し可能に構成されているため、仮に、第１筒状部材１６の内表面にヒューム、スパッタ及びスマット等が付着しても、容易に取り外して清掃又は交換することができる。したがって、溶接作業性を向上させることができる。 In addition, in this embodiment, the first cylindrical member 16 and the second cylindrical member 21 are configured to be removable from the nozzle 15. Therefore, even if fumes, spatter, smut, etc. adhere to the inner surface of the first cylindrical member 16, it can be easily removed and cleaned or replaced. This improves the ease of welding work.

さらに、本実施形態においては、第２筒状部材２１と第１筒状部材１６との螺合の強度を変化させることにより、第２ガス排出口２２からのガスの排出量を制御することができるため、必要に応じてガスの排出量を増減させ、遮蔽空間Ｓ１へのシールドガス３５の充填量を調整することができる。 Furthermore, in this embodiment, the amount of gas discharged from the second gas exhaust port 22 can be controlled by changing the strength of the screw engagement between the second cylindrical member 21 and the first cylindrical member 16, so that the amount of gas discharged can be increased or decreased as necessary, and the amount of shielding gas 35 filled into the shielded space S1 can be adjusted.

なお、上記第１実施形態においては、第１筒状部材１６の母材側の先端に弾性シール部材２０が取り付けられており、これにより、第１筒状部材１６の当接部１７と鋼板１とを隙間なく密着させることができる。その結果、ヒューム、スパッタ及びスマットの飛散を防止する優れた効果を得ることができる。ただし、本発明においては、弾性シール部材２０を取り付けず、第１筒状部材１６の母材側の先端面を当接部１７とすることができ、このような構成であっても、鋼板１の表面形状及び溶接姿勢等によっては、ヒューム、スパッタ及びスマットの飛散を十分に防止することができる。 In the first embodiment, an elastic seal member 20 is attached to the tip of the first cylindrical member 16 on the base material side, which allows the contact portion 17 of the first cylindrical member 16 to be tightly attached to the steel plate 1 without any gaps. As a result, an excellent effect of preventing the scattering of fumes, spatters, and smut can be obtained. However, in the present invention, the tip surface of the first cylindrical member 16 on the base material side can be used as the contact portion 17 without attaching the elastic seal member 20. Even with this configuration, depending on the surface shape of the steel plate 1 and the welding position, etc., it is possible to sufficiently prevent the scattering of fumes, spatters, and smut.

また、上記第１実施形態に係る溶接トーチ１０は、第１筒状部材１６の周囲を囲む第２筒状部材２１を有しているが、第２筒状部材２１は必ずしも必要ではない。具体的には、遮蔽空間Ｓ１内のシールドガス３５を、ノズル１５と第１筒状部材１６との間の第１排出路１９を介して、第１筒状部材１６に設けられた第１ガス排出口１８から外部に排出されるものであってもよい。このような構成であっても、第１筒状部材１６が取り付けられていない従来の溶接トーチと比較して、ヒューム、スパッタ及びスマットの飛散を防止するとともに、アーク光による作業環境の劣化を防止することができる。 The welding torch 10 according to the first embodiment has a second cylindrical member 21 surrounding the first cylindrical member 16, but the second cylindrical member 21 is not necessarily required. Specifically, the shielding gas 35 in the shielded space S1 may be discharged to the outside from a first gas exhaust port 18 provided in the first cylindrical member 16 via a first exhaust path 19 between the nozzle 15 and the first cylindrical member 16. Even with this configuration, compared to a conventional welding torch not having a first cylindrical member 16 attached, it is possible to prevent the scattering of fumes, spatter, and smut, and to prevent deterioration of the working environment due to the arc light.

［第２実施形態］
＜溶接トーチ＞
図３は、本発明の第２実施形態に係る溶接トーチの一部を拡大して示す断面図である。図３に示す第２実施形態において、図２に示す第１実施形態と同一物には同一符号を付して、溶接トーチ及びアーク溶接方法の詳細な説明は省略又は簡略化する。また、図３に示す第２実施形態に係る溶接トーチ４０の全体図は、図１と同様であるため、図示を省略する。 [Second embodiment]
<Welding torch>
Fig. 3 is an enlarged cross-sectional view of a part of a welding torch according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment shown in Fig. 3, the same components as those in the first embodiment shown in Fig. 2 are given the same reference numerals, and detailed descriptions of the welding torch and the arc welding method are omitted or simplified. In addition, the overall view of the welding torch 40 according to the second embodiment shown in Fig. 3 is the same as that in Fig. 1, and therefore is not shown.

第２実施形態において、ノズル１５は、母材側の先端が、第１筒状部材１６の当接部１７と略同一面上となる位置まで延出した延出部２５を有する。この延出部２５はノズル１５と同一の銅製であって、先端近傍にノズル側ガス排出口２４が形成されており、ノズル側ガス排出口２４は、ノズル１５と第１筒状部材１６との間に形成された第１排出路１９に連通している。また、延出部２５の先端面２５ａは、シールドガス３５及び溶接ワイヤ１２を通過させるノズル先端穴２６と、ノズル先端穴２６を中心とした凹面部２７と、を有する。 In the second embodiment, the nozzle 15 has an extension 25 whose tip on the base material side extends to a position that is approximately flush with the abutment portion 17 of the first cylindrical member 16. This extension 25 is made of the same copper as the nozzle 15, and has a nozzle-side gas exhaust port 24 formed near the tip, which is connected to the first exhaust passage 19 formed between the nozzle 15 and the first cylindrical member 16. In addition, the tip surface 25a of the extension 25 has a nozzle-tip hole 26 that allows the shielding gas 35 and the welding wire 12 to pass through, and a concave portion 27 centered on the nozzle-tip hole 26.

また、第２実施形態において、第１筒状部材１６には、第２ガス排出口２２よりも母材側に、第１筒状部材１６の円周方向外方に延出するフランジ部２８が形成されている。 In addition, in the second embodiment, the first cylindrical member 16 is formed with a flange portion 28 that extends outward in the circumferential direction of the first cylindrical member 16, closer to the base material than the second gas exhaust port 22.

＜アーク溶接方法＞
上記第２実施形態に係る溶接トーチ４０を使用したアーク溶接方法について、図３を用いて説明する。なお、母材を準備する工程は、第１実施形態と同様であるため、記載を省略する。 <Arc welding method>
The arc welding method using the welding torch 40 according to the second embodiment will be described with reference to Fig. 3. Note that the process of preparing the base material is the same as that of the first embodiment, and therefore the description thereof will be omitted.

（母材を溶接する工程）
第１実施形態に係るアーク溶接方法と同様に、第１筒状部材１６の弾性シール部材２０における当接部１７を鋼板１の上面に当接させた状態で、遮蔽空間Ｓ１をシールドガス３５で充填しつつ、溶接を実施する。本実施形態において、シールドガス供給路１４を通過したシールドガス３５は、ノズル側ガス排出口２４を介して、遮蔽空間Ｓ１に充填される。また、遮蔽空間Ｓ１は、第１筒状部材１６により遮蔽されているため、シールドガス３５は、ノズル先端穴２６を介して、凹面部２７と鋼板１及びアルミニウム合金板２との間の矮小空間Ｓ２にも供給される。その後、矮小空間Ｓ２内のシールドガス３５は、ノズル先端穴２６及びノズル側ガス排出口２４を介して、遮蔽空間Ｓ１に移動する。遮蔽空間Ｓ１以降のシールドガス３５の通路は、第１実施形態と同様である。 (Process of welding base material)
As in the arc welding method according to the first embodiment, welding is performed while filling the shielded space S1 with shielding gas 35 in a state in which the contact portion 17 of the elastic seal member 20 of the first cylindrical member 16 is in contact with the upper surface of the steel plate 1. In this embodiment, the shielding gas 35 that has passed through the shielding gas supply path 14 is filled into the shielded space S1 through the nozzle-side gas exhaust port 24. In addition, since the shielded space S1 is shielded by the first cylindrical member 16, the shielding gas 35 is also supplied through the nozzle tip hole 26 to the small space S2 between the concave portion 27 and the steel plate 1 and the aluminum alloy plate 2. Thereafter, the shielding gas 35 in the small space S2 moves to the shielded space S1 through the nozzle tip hole 26 and the nozzle-side gas exhaust port 24. The passage of the shielding gas 35 after the shielded space S1 is the same as in the first embodiment.

その後、溶接ワイヤ１２とアルミニウム合金板２との間にアークを発生させ、鋼板１の穴１ａの内部及び鋼板１の上面に溶接金属を形成する。このとき、延出部２５の先端面２５ａで溶接金属の形状を制御する。 Then, an arc is generated between the welding wire 12 and the aluminum alloy plate 2, forming a weld metal inside the hole 1a in the steel plate 1 and on the top surface of the steel plate 1. At this time, the shape of the weld metal is controlled by the tip surface 25a of the extension portion 25.

上記第２実施形態に係る溶接トーチ４０及びアーク溶接方法においても、第１筒状部材１６によって遮蔽空間Ｓ１が形成されているため、溶接時に発生するヒューム、スパッタ及びスマットが第１筒状部材１６から外側に飛散することを抑制することができるとともに、溶接作業者の作業環境を良好に保つことができる。また、鋼板１の上面に電着塗装が施されている場合に、電着塗装被膜は金属との濡れ性が悪いため、溶接金属が広がりにくくなる。一方、本実施形態によると、延出部２５の先端面２５ａが凹面部２７を有しており、この凹面部２７で溶融金属の頭部を鋼板１の上面に平行な方向に拡大させ、形状を整えることができるため、優れた接合強度を得ることができる。なお、本実施形態において、延出部２５は銅製であるため、溶融金属と延出部２５の先端面２５ａとが接合されることはなく、凹面部２７の形状に沿って優れた形状を有する溶接金属を得ることができる。 In the welding torch 40 and the arc welding method according to the second embodiment, the shielded space S1 is formed by the first cylindrical member 16, so that the fumes, spatters, and smut generated during welding can be prevented from scattering outward from the first cylindrical member 16, and the working environment of the welding operator can be maintained in a good condition. In addition, when the upper surface of the steel plate 1 is electrocoated, the electrocoating film has poor wettability with metal, so that the weld metal is difficult to spread. On the other hand, according to this embodiment, the tip surface 25a of the extension portion 25 has a concave portion 27, and this concave portion 27 can expand the head of the molten metal in a direction parallel to the upper surface of the steel plate 1 and adjust the shape, so that excellent joint strength can be obtained. In this embodiment, since the extension portion 25 is made of copper, the molten metal and the tip surface 25a of the extension portion 25 are not joined, and a weld metal having an excellent shape can be obtained according to the shape of the concave portion 27.

ここで、例えば第１実施形態に係る溶接トーチ１０を用いて溶接を実施した場合に、第２排出路２３を通過して第２ガス排出口２２から排出されるシールドガス３５に、溶接ワイヤ１２中のＭｇ等が酸化物となって混在していると、この酸化物がシールドガス３５とともに排出されて、スマットが発生することがある。本実施形態においては、第１筒状部材１６に、その円周方向外方に延出するフランジ部２８が形成されているため、第２ガス排出口２２から母材側に向けて排出されたＭｇ酸化物等をフランジ部２８の上面で受けることができる。したがって、本実施形態によると、第１筒状部材１６の外側に拡散されるおそれがある微量のスマットも完全に防止することができる。 Here, for example, when welding is performed using the welding torch 10 according to the first embodiment, if Mg and other oxides in the welding wire 12 are mixed in the shielding gas 35 that passes through the second exhaust passage 23 and is exhausted from the second gas exhaust port 22, these oxides may be exhausted together with the shielding gas 35, causing smut. In this embodiment, the first cylindrical member 16 is formed with a flange portion 28 that extends outward in the circumferential direction, so that the upper surface of the flange portion 28 can receive Mg oxides and other oxides that are exhausted from the second gas exhaust port 22 toward the base material side. Therefore, according to this embodiment, even a small amount of smut that may diffuse to the outside of the first cylindrical member 16 can be completely prevented.

ノズル１５の延出部２５が、第１筒状部材１６の当接部１７と同一面上となる位置まで延出していると、延出部２５の先端は、第１筒状部材１６と同様に、鋼板１の上面に当接されるため、優れた形状の溶接金属を得ることができる。ただし、ノズル１５の延出部２５は、第１筒状部材１６の当接部１７と完全に同一面上である必要はなく、例えば、第１筒状部材１６の当接部１７を鋼板１の上面に当接させた状態で、延出部２５の先端が鋼板１の上面から若干離隔していても、溶接金属の形状を制御する効果を十分に得ることができる。 When the extension portion 25 of the nozzle 15 extends to a position on the same plane as the abutment portion 17 of the first tubular member 16, the tip of the extension portion 25 abuts against the upper surface of the steel plate 1, just like the first tubular member 16, and a weld metal with an excellent shape can be obtained. However, the extension portion 25 of the nozzle 15 does not need to be completely on the same plane as the abutment portion 17 of the first tubular member 16. For example, even if the tip of the extension portion 25 is slightly separated from the upper surface of the steel plate 1 when the abutment portion 17 of the first tubular member 16 is abutted against the upper surface of the steel plate 1, the effect of controlling the shape of the weld metal can be sufficiently obtained.

［第３実施形態］
＜アーク溶接装置＞
図４は、本発明の第３実施形態に係るアーク溶接装置を示す模式図である。図４に示す第３実施形態において、図２に示す第１実施形態と同一物には同一符号を付して、溶接トーチ及びアーク溶接方法の詳細な説明は省略又は簡略化する。また、図４に示す第３実施形態における溶接トーチ５０の全体図は、図１と同様であるため、図示を省略する。 [Third embodiment]
<Arc welding equipment>
Fig. 4 is a schematic diagram showing an arc welding device according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment shown in Fig. 4, the same components as those in the first embodiment shown in Fig. 2 are given the same reference numerals, and detailed descriptions of the welding torch and the arc welding method are omitted or simplified. In addition, the overall view of the welding torch 50 in the third embodiment shown in Fig. 4 is the same as that in Fig. 1, and therefore is not shown.

第３実施形態において、アーク溶接装置５１は、溶接トーチ５０と、溶接トーチ５０に連結された集塵装置３４とを有する。溶接トーチ５０において、第１筒状部材１６の周囲を囲む第２筒状部材２１は、下側部材２９と上側部材３０とにより構成されている。下側部材２９は、第１筒状部材１６の第１ガス排出口１８よりも母材側の端部において第１筒状部材１６に固定され、閉塞しており、第１ガス排出口１８よりも母材と反対側の端部は開放されている。上側部材３０は、母材側の端部で下側部材に取り付けられており、他方の端部でノズル１５に取り付けられ、閉塞している。また、上側部材３０の側面には、第２ガス排出口３１となる貫通穴が設けられているとともに、この貫通穴が形成された位置に、外方に突出するホース接続部３２が設けられている。さらに、ホース接続部３２は、ホース３３によって集塵装置３４に連結されている。 In the third embodiment, the arc welding device 51 has a welding torch 50 and a dust collector 34 connected to the welding torch 50. In the welding torch 50, the second cylindrical member 21 surrounding the first cylindrical member 16 is composed of a lower member 29 and an upper member 30. The lower member 29 is fixed to the first cylindrical member 16 at the end closer to the base material than the first gas exhaust port 18 of the first cylindrical member 16 and is closed, and the end opposite the base material than the first gas exhaust port 18 is open. The upper member 30 is attached to the lower member at the end closer to the base material, and is attached to the nozzle 15 at the other end and is closed. In addition, a through hole that serves as the second gas exhaust port 31 is provided on the side of the upper member 30, and a hose connection portion 32 that protrudes outward is provided at the position where this through hole is formed. Furthermore, the hose connection portion 32 is connected to the dust collector 34 by a hose 33.

＜アーク溶接方法＞
上記第３実施形態に係るアーク溶接装置５１を使用したアーク溶接方法が、第１実施形態で説明したアーク溶接方法と異なる点は、シールドガス３５の流路のみであり、その他の工程は第１実施形態とほとんど同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について、以下に第３実施形態に係るアーク溶接方法について説明する。 <Arc welding method>
The arc welding method using the arc welding apparatus 51 according to the third embodiment differs from the arc welding method described in the first embodiment only in the flow path of the shielding gas 35, and the other steps are almost the same as those in the first embodiment. Therefore, the arc welding method according to the third embodiment will be described below with respect to the parts that differ from the first embodiment.

（母材を溶接する工程）
溶接ワイヤ１２とアルミニウム合金板２との間にアークを発生させる前に、シールドガス供給路１４を介して、溶接ワイヤ１２の先端に向けてシールドガス３５を供給し、第１筒状部材１６に囲まれた遮蔽空間Ｓ１をシールドガス３５で充填する。その後、遮蔽空間Ｓ１内のシールドガス３５を、ノズル１５と第１筒状部材１６との間の第１排出路１９、第１筒状部材１６に設けられた第１ガス排出口１８、第１筒状部材１６と第２筒状部材２１との間の第２排出路２３及び第２ガス排出口３１から排出させ、ホース３３を介して集塵装置３４によって回収する。 (Process of welding base material)
Before generating an arc between the welding wire 12 and the aluminum alloy plate 2, a shielding gas 35 is supplied toward the tip of the welding wire 12 through the shielding gas supply path 14, and the shielded space S1 surrounded by the first cylindrical member 16 is filled with the shielding gas 35. Thereafter, the shielding gas 35 in the shielded space S1 is discharged from the first exhaust path 19 between the nozzle 15 and the first cylindrical member 16, the first gas exhaust port 18 provided in the first cylindrical member 16, the second exhaust path 23 between the first cylindrical member 16 and the second cylindrical member 21, and the second gas exhaust port 31, and is collected by a dust collector 34 through a hose 33.

上記第３実施形態に係るアーク溶接装置５１を使用した溶接方法においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態によると、第１排出路を通流するシールドガス３５を、溶接により発生するＭｇ等の酸化物とともに、第１ガス排出口１８及び第２排出路２３を介して、第２ガス排出口３１から排出させ、集塵装置３４により完全に回収することができるため、第１筒状部材１６の外側にスマットが拡散されることを完全に防止することができる。 The welding method using the arc welding device 51 according to the third embodiment can also achieve the same effects as the first embodiment. Furthermore, according to this embodiment, the shielding gas 35 flowing through the first exhaust passage can be exhausted from the second gas exhaust port 31 via the first gas exhaust port 18 and the second exhaust passage 23 together with oxides of Mg and the like generated by welding, and can be completely collected by the dust collector 34, so that it is possible to completely prevent smut from being diffused to the outside of the first cylindrical member 16.

なお、第３実施形態に係るアーク溶接装置５１におけるノズル１５は、第２実施形態に示すような延出部２５を有していてもよい。これにより、上面に電着塗装被膜が形成された鋼板１を使用した場合であっても、優れた形状の溶接金属が得られ、高い接合強度を得ることができる。 The nozzle 15 in the arc welding device 51 according to the third embodiment may have an extension 25 as shown in the second embodiment. This makes it possible to obtain a weld metal with an excellent shape and high joint strength even when using a steel plate 1 with an electrocoating coating formed on the upper surface.

次に、本実施形態において使用することが好適である溶接方法、母材及び溶接ワイヤについて、以下に説明する。 Next, the welding method, base material, and welding wire suitable for use in this embodiment will be described below.

＜溶接方法＞
本発明に係る溶接トーチ及びアーク溶接装置は、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接するガスシールドアーク溶接方法に適用されるものであり、その他の溶接条件等について特に限定されない。例えば、ＭＩＧアーク溶接のように、特有の強いアーク光やスマットが発生される溶接方法に対して、特に好適に使用することができる。また、第２実施形態に係る溶接トーチは、上板の穴にリベット形状の溶接金属を形成することにより上板と下板とを接合するミグアークスポット溶接において、上板とされる鋼板の表面に電着塗装が施されている場合に、特に好適である。 <Welding method>
The welding torch and arc welding device according to the present invention are applied to a gas shielded arc welding method in which welding is performed by generating an arc between a welding wire and a base metal, and other welding conditions, etc. are not particularly limited. For example, they can be particularly preferably used for a welding method in which a specific strong arc light and smut are generated, such as MIG arc welding. Furthermore, the welding torch according to the second embodiment is particularly suitable for a MIG arc spot welding method in which an upper plate and a lower plate are joined by forming a rivet-shaped weld metal in a hole in the upper plate, when the surface of the steel plate serving as the upper plate is electrochemically coated.

＜母材＞
本発明に係るアーク溶接方法において、母材の種類は特に限定されないが、鋼板やアルミニウム又はアルミニウム合金板を使用することができる。 <Base material>
In the arc welding method according to the present invention, the type of base material is not particularly limited, but a steel plate, an aluminum plate, or an aluminum alloy plate can be used.

＜溶接ワイヤ＞
本発明に係るアーク溶接方法において、溶接ワイヤの種類は特に限定されず、母材や要求される溶接金属の性能に合わせて、適宜選択することができる。なお、Ａｌ－Ｍｇ系の溶接ワイヤを使用した場合に、スマットが発生することが知られている。したがって、Ａｌ－Ｍｇ系の溶接ワイヤを使用する場合に、広範囲にスマットが発生することを抑制することができる本発明は特に好適である。 <Welding wire>
In the arc welding method according to the present invention, the type of welding wire is not particularly limited and can be appropriately selected according to the base material and the required performance of the weld metal. It is known that smut occurs when an Al-Mg welding wire is used. Therefore, the present invention, which can suppress the generation of smut over a wide area, is particularly suitable when an Al-Mg welding wire is used.

［第１実施例］
＜スポット溶接＞
発明例として、図２に示す溶接トーチ１０を使用してスポット溶接を実施し、溶接金属の周囲におけるスマットの付着について評価した。図５は、第１実施例において発明例を評価するためのスポット溶接方法を示す斜視図であり、図６はその側面図、図７はその上面図である。図５～図７に示すように、アルミニウム合金板２の上に、複数の穴１ａを設けた鋼板１を重ねて配置し、アルミニウム合金板２の下には不図示の裏板を配置して、各穴１ａに対してスポット溶接を実施した。鋼板１及びアルミニウム合金板２の種類、並びに溶接条件を以下に示す。 [First embodiment]
<Spot welding>
As an example of the invention, spot welding was performed using the welding torch 10 shown in Fig. 2, and the adhesion of smut around the weld metal was evaluated. Fig. 5 is a perspective view showing a spot welding method for evaluating the example of the invention in the first embodiment, Fig. 6 is a side view thereof, and Fig. 7 is a top view thereof. As shown in Figs. 5 to 7, a steel plate 1 having a plurality of holes 1a was placed on an aluminum alloy plate 2, and a back plate (not shown) was placed under the aluminum alloy plate 2, and spot welding was performed for each hole 1a. The types of the steel plate 1 and the aluminum alloy plate 2, and the welding conditions are shown below.

鋼板１：ＧＡ９８０ＭＰａ級鋼鈑、板厚１．４ｍｍ
アルミニウム合金板：６０００系アルミニウム合金板、板厚２．０ｍｍ
溶接機電源：パルスＭＡＧ／ＭＩＧ溶接電源ＷｅｌｂｅｅＩｎｖｅｒｔｅｒＰ５００Ｌ、株式会社ダイヘン製
電流－電圧（指令値）：１５０Ａ－２５Ｖ
電流－電圧（実測値）：１５３Ａ－２５Ｖ
アークタイム：２．０秒
シールドガス：１００％Ａｒ
溶接ワイヤ：Ａ－５３５６ＷＹ、ワイヤ径１．２ｍｍ
その他：ワイヤ供給制御あり（シンクロフィードモード） Steel plate 1: GA980MPa class steel plate, plate thickness 1.4mm
Aluminum alloy plate: 6000 series aluminum alloy plate, plate thickness 2.0 mm
Welding machine power supply: Pulse MAG/MIG welding power supply Welbee Inverter P500L, manufactured by Daihen Corporation Current-voltage (command value): 150A-25V
Current-voltage (actual value): 153A-25V
Arc time: 2.0 seconds Shielding gas: 100% Ar
Welding wire: A-5356WY, wire diameter 1.2 mm
Other: Wire feed control available (synchronous feed mode)

なお、鋼板１及びアルミニウム合金板２は、上面視で長方形である。鋼板１は、幅が１５０ｍｍ、長手方向の長さが５００ｍｍであり、幅方向に３０ｍｍ間隔で４個ずつ、長手方向に３０ｍｍ間隔で１５列で、合計６０個の直径が９ｍｍの穴１ａを形成した。そして、鋼板１の長手方向端面に最も近い４個の穴１ａに対して順番に溶接金属を形成し、その後、図隣り合う列の４個の穴１ａに対して溶接金属を形成し、これを繰り返して８列目まで進み、合計３２個の穴１ａに対して溶接を実施した。 The steel plate 1 and the aluminum alloy plate 2 are rectangular when viewed from above. The steel plate 1 is 150 mm wide and 500 mm long in the longitudinal direction, and a total of 60 holes 1a with a diameter of 9 mm were formed in the steel plate 1, four holes at 30 mm intervals in the width direction and 15 rows at 30 mm intervals in the longitudinal direction. Then, weld metal was formed in the four holes 1a closest to the longitudinal end face of the steel plate 1 in order, and then weld metal was formed in the four holes 1a in the adjacent rows, and this was repeated up to the eighth row, welding was performed on a total of 32 holes 1a.

比較例としては、１個の穴を有する鋼板をアルミニウム合金板の上に配置し、第１筒状部材１６及び第２筒状部材２１等が取り付けられていない従来の溶接トーチを使用して、スポット溶接を実施した。 As a comparative example, a steel plate with one hole was placed on top of an aluminum alloy plate, and spot welding was performed using a conventional welding torch without the first cylindrical member 16 and the second cylindrical member 21 attached.

＜スマット及び作業環境の評価＞
図８は、発明例の溶接金属及びその周辺の様子を示す図面代用写真である。図８における矢印は、溶接開始から８番目の穴までの溶接の順序を示しており、その後も同様の順序で溶接を実施している。また、図９は、比較例の溶接金属及びその周辺の様子を示す図面代用写真である。図８に示すように、本発明に係る溶接トーチを使用して溶接を実施した場合に、第１筒状部材１６の内側においては、溶接金属６０の周囲にスマット６１が付着したが、第１筒状部材１６から外側にはスマットがほとんど付着しなかった。また、溶接時においても、溶接作業者からはアーク光が見えず、優れた作業環境で溶接することができた。なお、３２箇所全ての溶接において、同様の優れた結果が得られたため、溶接は３２箇所で終了した。 <Evaluation of smut and working environment>
FIG. 8 is a drawing substitute photograph showing the weld metal and its surroundings of the invention example. The arrows in FIG. 8 indicate the order of welding from the start of welding to the eighth hole, and welding is performed in the same order thereafter. FIG. 9 is a drawing substitute photograph showing the weld metal and its surroundings of the comparative example. As shown in FIG. 8, when welding was performed using the welding torch according to the present invention, smut 61 was attached around the weld metal 60 on the inside of the first cylindrical member 16, but almost no smut was attached to the outside of the first cylindrical member 16. In addition, even during welding, the welding operator could not see the arc light, and welding could be performed in an excellent working environment. Since similar excellent results were obtained in all 32 welding locations, welding was completed at 32 locations.

一方、図９に示すように、従来の溶接トーチを使用して溶接を実施した比較例については、溶接金属７０の周囲にスマット７１が広範囲に拡散して付着した。また、溶接時に強いアーク光が発生し、作業環境が悪いものとなった。 On the other hand, as shown in FIG. 9, in the comparative example in which welding was performed using a conventional welding torch, smut 71 was dispersed and adhered over a wide area around the weld metal 70. In addition, a strong arc light was generated during welding, creating a poor working environment.

［第２実施例］
＜スポット溶接＞
アルミニウム合金板２の上に、穴１ａを有し、表面に電着塗装被膜１ｂを形成した鋼板１を重ねて配置した母材を２組準備し、異なる溶接トーチを使用してスポット溶接を実施し、溶接金属の形状について評価した。具体的に、試験材Ｎｏ．１は、図２に示す溶接トーチ１０を使用し、試験材Ｎｏ．２は、図３に示す溶接トーチ４０を使用した。溶接条件等は、上記第１実施例と同様とした。 [Second embodiment]
<Spot welding>
Two sets of base materials were prepared, each set having a steel plate 1 having a hole 1a and having an electrodeposition coating film 1b formed on its surface, placed on an aluminum alloy plate 2, and spot welding was performed using different welding torches to evaluate the shape of the weld metal. Specifically, the welding torch 10 shown in Fig. 2 was used for test material No. 1, and the welding torch 40 shown in Fig. 3 was used for test material No. 2. The welding conditions, etc. were the same as those of the first example.

＜溶接金属の形状の評価＞
図１０は、各試験材の溶接金属の外観及び断面を示す図面代用写真である。図１０に示すように、試験材Ｎｏ．１は、電着塗装被膜１ｂが形成されていない第１実施例の溶接金属６０と比較して、溶接金属６２の頭部の広がりが小さくなった。これに対して、図３に示す溶接トーチ４０を使用した試験材Ｎｏ．２は、試験材Ｎｏ．１と比較して、溶接金属６３の頭部が広がり、優れた強度を有する接合部が形成された。 <Evaluation of the shape of weld metal>
Fig. 10 is a photograph showing the appearance and cross section of the weld metal of each test material. As shown in Fig. 10, the head of the weld metal 62 of test material No. 1 was smaller than that of the weld metal 60 of the first example in which the electrodeposition coating film 1b was not formed. In contrast, the head of the weld metal 63 of test material No. 2, which used the welding torch 40 shown in Fig. 3, was wider than that of test material No. 1, and a joint having excellent strength was formed.

１鋼板
２アルミニウム合金板
１ａ穴
１０、４０、５０溶接トーチ
１３コンタクトチップ
１４シールドガス供給路
１５ノズル
１６第１筒状部材
１７当接部
１８第１ガス排出口
１９第１排出路
２０弾性シール部材
２１第２筒状部材
２２、３１第２ガス排出口
２３第２排出路
２４ノズル側ガス排出口
２５延出部
２８フランジ部
３４集塵装置
３５シールドガス
６０、６２、６３、７０溶接金属
６１、７１スマット REFERENCE SIGNS LIST 1 steel plate 2 aluminum alloy plate 1a hole 10, 40, 50 welding torch 13 contact tip 14 shielding gas supply passage 15 nozzle 16 first cylindrical member 17 abutment portion 18 first gas exhaust port 19 first exhaust passage 20 elastic seal member 21 second cylindrical member 22, 31 second gas exhaust port 23 second exhaust passage 24 nozzle-side gas exhaust port 25 extension portion 28 flange portion 34 dust collection device 35 shielding gas 60, 62, 63, 70 weld metal 61, 71 smut

Claims

A welding torch body for supplying a welding wire to a base material;
A contact tip that guides the welding wire;
a nozzle surrounding the contact tip and forming a supply path for a shielding gas between at least the contact tip and the nozzle;
A first cylindrical member surrounding the nozzle,
a first cylindrical member having a contact portion at a tip thereof on the base material side which contacts the base material, and a first gas exhaust port formed at a position opposed to an outer peripheral surface of the nozzle, the first exhaust passage being connected to the first gas exhaust port and being configured between the nozzle and the first cylindrical member.

The welding torch according to claim 1, characterized in that the contact portion has an elastic seal member at a position where it contacts the base material.

the nozzle includes an extension portion whose tip on the base material side extends to a position on substantially the same plane as the contact portion,
the extension portion has a nozzle-side gas exhaust port communicating with the first exhaust passage,
2. The welding torch according to claim 1, wherein a tip surface of the extension portion has a nozzle tip hole through which the shielding gas and the welding wire pass, and a concave portion centered on the nozzle tip hole.

Further, a second cylindrical member is provided surrounding the first cylindrical member,
2. The welding torch according to claim 1, characterized in that the second cylindrical member has a second gas exhaust port, and a second exhaust passage communicating with the first exhaust passage is formed between the first gas exhaust port and the second gas exhaust port.

The welding torch according to claim 4, characterized in that the second gas exhaust port is configured between the first cylindrical member and the second cylindrical member at a position closer to the base material than the first gas exhaust port, and the first cylindrical member has a flange portion extending outward in the circumferential direction of the first cylindrical member closer to the base material than the second gas exhaust port.

A welding torch according to any one of claims 1 to 5;
and a dust collector that collects the gas that has flowed through the first exhaust passage.

An arc welding method for welding a base metal by generating an arc between a welding wire and the base metal while supplying a shielding gas to a tip of the welding wire, comprising:
13. An arc welding method, comprising: forming a shielded space for shielding the shielding gas in a region from the surface of the base metal to a position spaced a predetermined distance apart in a direction perpendicular to the surface of the base metal.

An arc welding method comprising a step of generating an arc between the welding wire and the base metal by using the welding torch according to any one of claims 1 to 5,
a first exhaust passage for exhausting the shielding gas from the nozzle to the tip of the welding wire while the abutment portion of the first cylindrical member is abutted against the base material during the process of welding the base material.

4. An arc welding method comprising the steps of: generating an arc between the welding wire and the base metal by using the welding torch according to claim 3;
The step of welding the base material includes a step of discharging the shielding gas supplied from the tip of the nozzle to the tip of the welding wire through the first exhaust path while the contact portion of the first cylindrical member is in contact with the base material;
and controlling a shape of the weld metal at a tip surface of the extension.

6. An arc welding method comprising the steps of: using the welding torch according to claim 4 or 5; generating an arc between the welding wire and the base metal to weld the base metal;
a first exhaust passage and a second exhaust passage, the first exhaust passage being disposed in a position opposite to the first exhaust passage and the second exhaust passage, and the second exhaust passage being disposed in a position opposite to the first exhaust passage and the second exhaust passage.