JPH027754B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、特にプラズマ発生のための複雑な
装置を必要としないプラズマアーク発生方法に関
する。

従来のプラズマ溶接方法は第１図に示すよう
に、シールドキヤツプ１内に同心的に設けられた
インサート３、トーチ５の中心に配置された電極
棒７によつて構成され、シールドキヤツプ１とイ
ンサート３の間隙を通してシールドガス９をノズ
ル口１１の周辺に放出し、電極棒７とインサート
３の間隙を通してノズル口１１からパイロツトガ
ス１３を集中噴射させ、電極棒７とインサート３
の間に高周波電源１５、パイロツトアーク電源１
７の電圧（約200V）を印加してアークを発生さ
せパイロツトガス１３をイオン化し、このイオン
化したパイロツトガス１３を狭いノズル口１１に
よりプラズマジエツト１９としてパイロツトガス
１３の加圧により集中噴射させる。更に母材２１
と電極棒７との間に母材２１を＋極として溶接ア
ーク電源２３の直流電圧を印加して母材２１にプ
ラズマアーク２５を吹きつけて溶接するものであ
る。なお２７は冷却水である。

このようなプラズマ溶接機ではプラズマを発生
させるには上記に説明したように複雑で充分なプ
ラズマ溶接機としての機能をもつた溶接装置でな
ければならない。

この発明は、このような複雑なプラズマ発生装
置を必要とせず、通常の多電極TIG溶接に用いら
れる低電圧（例えば35V程度）の複数相の交流電
圧とアルゴンガスだけでプラズマ発生の可能なプ
ラズマアーク発生方法を提供することを目的とす
る。

以下、図面によりこの発明の実施例について説
明する。

第２図、第３図において、３本のダングステン
溶接棒等の非消耗性電極２９，３１，３３を、電
極間アークが発生可能になるように極めて接近さ
せて等間隔に３角形状に平行にノズル口３８に向
けて、ガスカツプ３５内に配置してテイグトーチ
３７を構成する。ここで、通常の多電極TIG溶接
時と同程度の量のアルゴンガスをガスカツプ３５
内に供給し、かつタングステン溶接棒の非消耗性
電極２９，３１，３３からなる各電極の径を1.6
mm、各電極先端の間隙を約１mmとし、各電極間に
低電圧（約35V、50A）の３相交流電力を供給
し、さらにNi−Cr鋼のごとき母材３９を前記３
相交流電力の中性点に接続すると、各電極間に３
ケの相間アーク４１が発生するとともに母材３９
と各非消耗性電極２９，３１，３３との間にもア
ーク４３がそれぞれ発生し、テイグトーチ３７の
先端に合計６ケのアークが同時に発生する。

この場合テイグトーチ３７の中心先端部分はア
ーク熱が互に重なり、外側部の通常アーク４５に
比し極めて高温の状態となり高温アーク雰囲気が
形成されてプラズマ４７が母材３９との間に発生
する。この中心先端部分をアーク４３の表面を通
して観察すると約直径10粍程度の通常のテイグ溶
接に見られるアークの中心部に約0.3粍位のプラ
ズマが発生しているのが見られる。

このプラズマ４７は35V程度の低電位で約50A
の電流の３相交流電力をタングステン溶接棒間に
加え、しかもガスカツプ３５に通常の溶接時と同
程度の量のアルゴンガスを送るだけで発生するの
であつて、その理由は前述したように電極相互
間、および各電極と母材３９の間に合計６ケのア
ークが互に重なり極めて高温のアーク雰囲気がテ
イグトーチ３７のアークの中心部に発生し、かつ
３相電力のもつ回転電磁作用によりそのエネルギ
ーが集束されて、アルゴンガスを電子分解させる
からと思われる。

なお第２図、第３図に示した実施例における電
気回路図は第４図、第５図に示すように３相Ｙ結
線電源４９の相電圧をテイグトーチ３７の各非消
耗性電極２９，３１，３３に印加し、３相Ｙ結線
電源４９の中性点０を母材３９に接続し相間アー
ク４１、アーク４３を発生させ、プラズマアーク
４７が発生するようになつている。

以上のごとき実施例の説明により理解されるよ
うに、要するに本発明によれば、複数の各電極間
および各電極と母材との間に発生した各アークを
電極群の中央部において一部を互に重複せしめて
外側部の通常アークに比較して極めて高温状態の
高温アーク雰囲気を中央部に形成し、この高温ア
ーク雰囲気にアルゴンガスを供給して電極群の中
央部にプラズマアークを発生せしめるものである
から、特別のプラズマ溶接機等でなく、単なる通
常のマルチテイグ溶接機であつても、各電極先端
間の間隔を約１mm位として、従来よりも互に近接
する構成とすることによりプラズマアークを容易
に発生することができるものである。したがつ
て、従来のごとき複雑な機構を必要とすることな
しに容易にプラズマアークの発生を行ない得るも
のである。

ところで、第６図は参考例を示すもので、第６
図においては、６相６電極でプラズマ溶液を行う
場合を示し、６相交流電源５１の中性点０をテイ
グトーチ５３内の中央部に配置された中空の中心
電極５５に接続し、中心電極５５の周囲に、中心
電極５５との間隔および相互の間隔が約１mm程度
になるように各電極の先端部を極めて接近させて
６本の溶接棒５７を中心電極５５と同心に円形に
配置し、これら各溶接棒５７にそれぞれ６相交流
電源５１の各相出力電圧を加えたものである。こ
のような参考例では中心電極５５の中空の穴から
プラズマが発生しやすい、例えば水素等を混合し
たガスをテイグトーチ５３から噴出させると、中
心電極５５の外側に配置された６本の溶接棒５７
相互間に発生したアークとそのおのおのが母材
（図示せず）に向つて発生するアークと、さらに
は６本の溶接棒５７と中心電極５５に向つてそれ
ぞれ６相の18ケのアークが発生することになり、
これらのアークの一部が中心部に集束されて極め
て高温となつてプラズマを発生する。

また上記参考例において、第７図の参考例に示
すように多電極テイグ用６相交流電源５９の中性
点０と母材６１との間に母材６１側を正極として
直流電源６３の電圧を加えるとプラズマの発生は
より強力かつ安定となる。

また更に他の参考例として、第８図に示すよう
に３相交流電源６５によつて３相３電極の多電極
でパイプ状の中心電極６７の周囲に円形にほぼ等
間隔（約１mmの間隔）に近接して設けた９本のタ
ングステン電極棒６９を３相交流の各相Ａ、Ｂ、
Ｃの群にわけて３相交流電圧を印加するとタング
ステン電極棒６９間に発生した９ケのアークが中
心電極６７近辺の中心部に集束され、さらに母材
（図示せず）と３相交流電源６５の中性点０との
間に電圧を加えることによつて合計10ケのアーク
が発生し、それが中心部に集束されてプラズマと
なることはすでに述べた参考例と同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプラズマ溶接法におけるトーチ
部分を断載したブロツク回路図、第２図はノズル
口附近における電極の放電状態を説明する一実施
例の平断面図、第３図は同じく縦断面図、第４
図、第５図はいずれも第２図、第３図の実施例の
電気回路の図、第６図、第７図、第８図はそれぞ
れ電極数、電源の相数を変えた場合の電気回路の
参考例を示す図である。 ２９，３１，３３……非消耗性電極、３５……
ガスカツプ、３８……ノズル口、３９……母材、
４１……アーク、４７……プラズマアーク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガスカツプ３７内に互に平行に設けられた複
   数本の非消耗電極２９，３１，３３の相互の間隔
   を、各電極２９，３１，３３の間に発生する各ア
   ーク４１および各電極２９，３１，３３と母材３
   ９との間に発生する各アーク４３が共に各電極２
   ９，３１，３３群の中央部において互に重複する
   ように近接して等間隔に設け、前記各電極２９，
   ３１，３３の相互間および各電極２９，３１，３
   ３と母材３９との間に複数相の交流電圧を印加し
   て各電極２９，３１，３３の間および各電極２
   ９，３１，３３と母材３９との間にそれぞれアー
   ク４１，４３を発生せしめると共に各アーク４
   １，４３を電極群２９，３１，３３の中央部にお
   いて互に重複せしめて、電極群２９，３１，３３
   の中央部に高温アーク雰囲気を形成し、この高温
   アーク雰囲気中にアルゴンガスを送給してプラズ
   マアーク４７を発生させることを特徴とするプラ
   ズマアーク発生方法。