JPH07102464B2 - 交流ｔｉｇ溶接における電極消耗低減方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，交流TIG溶接における電極の消耗を少なくす
るようにした方法に関する。

〔従来の技術〕

TIG溶接は，溶接雰囲気への空気の混入を防止するた
め，電極を囲む二重のシールドを設け，このシールド先
端の開口部から不活性ガスを噴出させて溶接個所に囲
み，空気の混入を防止するようにしている。

しかし，交流電源を用いたTIG溶接の場合，電極である
タングステンは，溶接中にワークからの電子の衝撃を受
けて少しずつ消耗し，また，熱により変形するために，
何回か連続してワークを溶接した後，電極の交換をしな
ければならない面倒がある。特に溶接ロボットなどで自
動溶接を行っている場合は，電極の交換時に電極取り替
えのための作業者がロボット等の自動機の動作エリアに
入らねばならないため，安全上の問題があり，かつ，電
極を交換する間は，装置が停止するため装置の稼働率が
下がるという問題もある。

このような電極の消耗による交換の回数は，電極の変形
によって消耗が大きな影響をうけるために,TIG溶接機の
多くはアフターフロー機能をそなえ，溶接終了後一定時
間は，不活性ガスであるアルゴンやヘリウムを少量噴出
させて，電極を冷却し，変形を生じないようにしてい
る。

また，自動的に電極を交換する装置を用いる方法は，安
全ではあるが装置自体が高価であり，かつ，トーチまわ
りに付属品が付くため，トーチとワークや治具との干渉
が問題となり，また、交換装置は電極の消耗を防ぐもの
ではないから，電極交換の時間を短縮しても回数を減少
させることはできず，稼働率が下がる問題に対しては，
あまり改善されないという欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように，交流TIG溶接では，直流TIG溶接と比べて電
極の消耗が著しいため電極の交換に手数を要する。特
に，アルミニウムの溶接では酸化皮膜除去のため交流TI
G溶接を行う必要があるため，電極の消耗・変形により
溶接条件が敏感に変化するので，電極の交換を頻ぱんに
行わなければならず，この電極の頻ぱんな交換が，交流
TIG溶接の自動化の大きな妨げになっていた。

本発明は，このような交流TIG溶接での問題点に鑑みて
なされたものであり，電極の交換回数を大幅に減少し，
安定した溶接を行うことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために，本発明の交流TIG溶接にお
いては，溶接終了後，アフターフローにより不活性ガス
を吹き付けて電極を冷却するのではなく，溶接終了後に
すぐ電極に酸素を含む気体を吹き付け，電極を冷却する
とともに，電極を酸化させるようにしてある。

〔作用〕

電極を酸素を含む気体により冷却することにより電極の
変形を防止するとともに，電極表面，特に側面を酸化さ
せて電極の消耗を減少させる。この原理を以下に説明す
る。

発明者は交流TIG溶接におけるアークの発生状態を詳細
に観察した結果，電極がプラスの時とマイナスの時で
は，第２図（ａ）（ｂ）に示すようにアークの発生形態
が異なり，電極がマイナスの時には第２図（ａ）に示す
ようにアークが電極側面にはい上がっており，繰り返し
溶接を行うと，徐々に，はい上がり状態が激しくなり，
電極を消耗，変形させるばかりでなく，はい上がったこ
とにより，アーク長が長くなるため，アーク電圧が上が
り，溶接状態が変化することが判明した。

はい上がり状態が激しくなる原因はつぎの理由によるも
のと考えられる。

（１）電極は水冷されていても，徐々に温度が上がる。

（２）アークがはい上がった近傍は，活性化され，クリ
ーニング作用を受けるためアークは電極のように上部の
酸化物のある金属部分から発生しようとする。

したがって，この原因を取り除くために，溶接終了後，
すぐに，酸素を含む気体を電極に吹き付け，電極を冷却
するとともに，電極表面とくに側面に酸化皮膜を形成さ
せ，繰り返し溶接したときの電極側面へのアークのはい
上がりを小さくするようにしてある。

なお，電極が酸化することにより，通常の直流TIG溶接
ではアークが電極から出にくくなるが，交流TIG溶接で
は，極性が反転するため，先端面はアークが出やすい状
態になり，溶接に支障は起こらなかった。

〔実施例〕

以下，本発明を図面に示す実施例に基づき具体的に説明
する。

第１図は，本発明の方法を達成するためのシステムの概
略図である。図において,1はTIG用水冷トーチ,2はタン
グステン電極,4はワーク,5はロボット,6はロボット制御
装置,7は交流TIG溶接機,8はシーケンサ,9はエアーガン
である。

まず，ロボット５はロボット制御装置６によりアームを
制御してタングステン電極２を操作し，ワーク４の溶接
を行う。このとき，電極の周囲に図示しないシールドノ
ズルから不活性ガス噴出される。溶接を終了すると，ロ
ボット制御装置６はシーケンサ８に溶接が終了したこと
を知らせる信号を送るとともに，ロボット５は，ただち
に，タングステン電極２をエアーガン９の真上に移動さ
せ，シーケンサ８からの指令でエアーガン９から数秒間
エアーをタングステン電極２に吹き付ける。

タングステン電極２が冷却，酸化された後，次の溶接個
所あるいは別のワークを溶接を行い，その溶接が終了す
るとタングステン電極２にエアーを吹き付ける，この一
連の作業を電極が消耗して溶接ができくなるまで繰り返
す。

実験結果によると，エアーでの冷却を行わない場合，ワ
ーク８個ごとに電極を交換しなければならなかったが，
エアーで冷却を行うと，ワーク15個ごとの電極交換でも
十分溶接ができるようになり，電極の寿命が約２倍に延
びた。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように，溶接が終わった電極にエアーを
吹きつけて冷却とともに酸化させるようにしてあるた
め，電極の冷却効果が良好で変形を防ぎ得るとともに，
酸化により溶接時の電極側面へのアークのはい上がりを
小さくすることができ，電極を消耗を減少させ，アーク
長を小さく保持させ溶接状態を均等に保持し得る効果が
ある。

また，電極の変換回数が少なくなるため，自動機の稼働
率を上げることができ，かつ，作業者が自動機の動作エ
リアに入る回数も減少するため，安全性も向上し，特に
ロボットなどによる自動溶接に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実地例を示すシステム概略図で，第２
図は溶接時の電極とアークの状態を示す説明図で，
（ａ）は電極がマイナスの時のアーク状態、（ｂ）は電
極がプラスの時のアーク状態を示している。 1:トーチ,2:タングステン電極 3:アーク,4:ワーク 5:ロボット,6:ロボット制御装置 7:交流TIG溶接機,8:シーケンサ 9:エアーガン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接終了後，ただちにタングステン電極に
   酸素を含む気体を吹き付け，電極を冷却，酸化させるこ
   とを特徴とする交流TIG溶接における電極消耗低減方
   法。
2. 【請求項２】前記酸素を含む気体が空気である請求項１
   記載の交流TIG溶接における電極消耗低減方法。