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JP2006305615A - Aluminum welding equipment - Google Patents

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Publication number
JP2006305615A
JP2006305615A JP2005133774A JP2005133774A JP2006305615A JP 2006305615 A JP2006305615 A JP 2006305615A JP 2005133774 A JP2005133774 A JP 2005133774A JP 2005133774 A JP2005133774 A JP 2005133774A JP 2006305615 A JP2006305615 A JP 2006305615A
Authority
JP
Japan
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gas
welding
electrode wire
shielding
shielding gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005133774A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Tsuboi
正義 坪井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2005133774A priority Critical patent/JP2006305615A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve removal effect of an oxidized film, to prevent welding irregularity caused by dust of an electrode wire, and to suppress puckering even in a high welding current. <P>SOLUTION: The welding equipment for aluminum comprises a welding torch composed of: a tip 9 which is designed to make a shielding gas A flow in a welding direction in a gap, wherein a gap is formed between an electrode wire 2 and a hole by preparing the hole for feeding the electrode wire 2 to a weld zone and by supplying an electric power from a welding power source to the electrode wire 2; an internal nozzle 8 which injects a shielding gas B from the outer periphery of the tip 9; and an external nozzle 7 which injects a shielding gas C from the outer periphery of the internal nozzle 8. The shielding gases A, B are a mixed gas of 50% Ar and 50% He, while the shielding gas C is a gas with 100% Ar. The flow rate of the shielding gas A is set at 0-5 L/min, while that of the shielding gases B, C is set at 25-60 L/min. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、アルミニウムの溶接を高効率化することができるアルミニウムの溶接装置に関するものである。   The present invention relates to an aluminum welding apparatus capable of increasing the efficiency of aluminum welding.

アルミニウム素材表面には高融点の酸化皮膜(Al)が生成されており、この酸化皮膜のためにアルミニウムの溶接における溶接アークが不安定になり、溶接内部に多くの欠陥が発生するという問題がある。 A high melting point oxide film (Al 2 O 3 ) is formed on the surface of the aluminum material, and this oxide film makes the welding arc unstable during welding of aluminum and causes many defects inside the weld. There's a problem.

従来、上記問題に対して、ArガスやHeガス等の不活性ガスを溶接部に吹き付けるノズルを、溶接部へ送給する電極ワイヤーの周囲に設けて外気の混入を防止するシールド対策が講じられている。   Conventionally, with respect to the above problems, a shield measure has been taken to prevent the entry of outside air by providing a nozzle for blowing an inert gas such as Ar gas or He gas to the welded portion around the electrode wire that is fed to the welded portion. ing.

例えば、特許文献1にはノズルを多重にし、外側ノズルと内側ノズルのガスの種類と流量を変えることにより、シールド効果と溶接性能とを向上させることが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses that the shielding effect and the welding performance are improved by multiplexing the nozzles and changing the gas types and flow rates of the outer nozzle and the inner nozzle.

特開昭57−390815号公報(第2−4頁、第3図、第4図)JP-A-57-390815 (page 2-4, FIGS. 3 and 4)

上記特許文献1に記載のアルミニウムの溶接装置では、アルミニウム表面に生成される酸化皮膜(Al)の除去効果が十分とはいえず、また、電極ワイヤーを溶接部へ送給するガイドとなるチップにおける電極ワイヤーから発生する粉塵による溶接ムラが発生するという問題がある。 In the aluminum welding apparatus described in Patent Document 1, the effect of removing the oxide film (Al 2 O 3 ) generated on the aluminum surface is not sufficient, and the guide for feeding the electrode wire to the welded portion There exists a problem that the welding nonuniformity by the dust which generate | occur | produces from the electrode wire in the chip | tip which becomes is generated.

また、溶け込み深さ及び広さを大きくするために、溶接電流を大きくすると約350Aを超えた場合に、パッカリングという溶接の不安定現象が起こるという問題がある。   Further, when the welding current is increased in order to increase the penetration depth and width, there is a problem that an unstable phenomenon of welding called puckering occurs when the current exceeds about 350 A.

本発明は、上記のような従来のアルミニウムの溶接装置の問題を解決するためになされたものであり、アルミニウム表面に生成される酸化皮膜の除去効果を向上させ、また、電極ワイヤーの粉塵による溶接ムラを防止するとともに、高い溶接電流でもパッカリングの発生が抑止されるようにして安定したアルミニウムの溶接ができるようにすることを目的とする。   The present invention has been made to solve the problems of the conventional aluminum welding apparatus as described above, improves the effect of removing the oxide film formed on the aluminum surface, and welds the electrode wire with dust. An object is to prevent unevenness and to suppress the occurrence of puckering even at a high welding current so that stable aluminum welding can be performed.

本発明に係るアルミニウムの溶接装置は、溶接部に電極ワイヤーを送通する孔を有し、溶接電源からの電力を上記電極ワイヤーに供給し、上記電極ワイヤーと上記孔との間に隙間を形成するように構成し、上記隙間に上記溶接部の方向へシールドガスAを所定の流量で流すようにしたチップ、
上記チップの外周から上記溶接部にシールドガスBを所定の流量で噴出する内部ノズル、
上記内部ノズルの外周から上記溶接部にシールドガスCを所定の流量で噴出する外部ノズルを備えた溶接トーチを有し、
上記シールドガスA及びシールドガスBをArガス50%とHeガス50%の混合ガスとし、
上記シールドガスCをArガス100%とし、
上記シールドガスAの上記流量を0を超え、5L/min以下とし、
上記シールドガスB及びシールドガスCの上記流量を25L/min以上、60L/min以下とするものである。
The aluminum welding apparatus according to the present invention has a hole for passing an electrode wire through a welded portion, supplies power from a welding power source to the electrode wire, and forms a gap between the electrode wire and the hole. A chip configured to flow the shield gas A at a predetermined flow rate in the direction of the welded portion in the gap,
An internal nozzle for injecting shield gas B at a predetermined flow rate from the outer periphery of the tip to the weld;
A welding torch provided with an external nozzle for injecting a shielding gas C at a predetermined flow rate from the outer periphery of the internal nozzle to the weld;
The shield gas A and shield gas B are mixed gas of Ar gas 50% and He gas 50%,
The shielding gas C is Ar gas 100%,
The flow rate of the shielding gas A exceeds 0 and 5 L / min or less,
The flow rates of the shield gas B and the shield gas C are 25 L / min or more and 60 L / min or less.

本発明に係るアルミニウムの溶接装置によれば、酸化皮膜の除去効果が向上され、また、電極ワイヤーの粉塵による溶接ムラが防止され、さらに、高い溶接電流でもパッカリングの発生が抑止され、安定なアルミニウムの溶接ができるようになる。   According to the aluminum welding apparatus of the present invention, the effect of removing the oxide film is improved, welding unevenness due to the dust of the electrode wire is prevented, and further, the occurrence of puckering is suppressed even at a high welding current, and stable. Aluminum can be welded.

実施の形態1.
図1は、アルミニウム溶接時におけるアルミニウム酸化皮膜除去の原理を示す模式図である。図1に示したように、溶接電源(直流電源)1のいわゆる逆極性(電極ワイヤー2が+でアルミニウム3が−)が電極ワイヤー2に与えられると+のガスイオンが発生し、このガスイオンがアルミニウム3表面の酸化皮膜4に衝突して酸化皮膜4が破壊され、アルミニウム3表面がクリーニングされたクリーニング面5が形成される。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the principle of removal of an aluminum oxide film during aluminum welding. As shown in FIG. 1, when a so-called reverse polarity (electrode wire 2 is + and aluminum 3 is-) of the welding power source (DC power source) 1 is applied to the electrode wire 2, + gas ions are generated. Collides with the oxide film 4 on the surface of the aluminum 3 to destroy the oxide film 4 and form the cleaning surface 5 in which the surface of the aluminum 3 is cleaned.

図2は、本発明に係るアルミニウムの溶接装置の実施の形態1を示す模式図であり、溶接トーチは、送給ローラー6により送給される電極ワイヤー2をガイドするとともに電極ワイヤー2に通電するためのチップ9、チップ9の外周からシールドガスBを噴出する内部ノズル8、内部ノズル8の外周からシールドガスCを噴出する外部ノズル7を備え、チップ9には、シールドガスAを流入し溶接部の方向へ流出させる隙間が設けられている。   FIG. 2 is a schematic diagram showing Embodiment 1 of the aluminum welding apparatus according to the present invention, and the welding torch guides the electrode wire 2 fed by the feeding roller 6 and energizes the electrode wire 2. Chip 9, an internal nozzle 8 for injecting shield gas B from the outer periphery of chip 9, and an external nozzle 7 for injecting shield gas C from the outer periphery of internal nozzle 8. A gap is provided to flow in the direction of the part.

シールドガスA及びシールドガスBは、Arガスタンク12及びHeガスタンク11から供給されるArガス及びHeガスをガスミキサーによってArガス50%+Heガス50%とした混合ガスであり、シールドガスCは、Arタンク12から供給されるArガス100%のガスである。   The shield gas A and the shield gas B are mixed gases in which Ar gas and He gas supplied from the Ar gas tank 12 and He gas tank 11 are Ar gas 50% + He gas 50% by a gas mixer, and the shield gas C is Ar gas. The gas is 100% Ar gas supplied from the tank 12.

シールドガスAの流量は、0を超え5L/min以下とし、シールドガスB及びシールドガスCの流量は、25L/min以上、60L/min以下とする。   The flow rate of shield gas A exceeds 0 and 5 L / min or less, and the flow rates of shield gas B and shield gas C are 25 L / min or more and 60 L / min or less.

図3は、チップ9において電極ワイヤー2から粉塵10が発生する状態を示す断面図であり、図3(a)に示したように、チップ9の電極ワイヤー2挿入側のエッジと電極ワイヤー2とが摺動して粉塵10が発生して電極ワイヤー2の送給速度が不安定になり、その結果溶接が不安定になることがあるが、図3(b)に示したように、チップ9と電極ワイヤー2との間の隙間にシールドガスAを流すことによって粉塵10が隙間から外部へ押し出され、電極ワイヤー2の送給速度が安定する。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which dust 10 is generated from the electrode wire 2 in the chip 9, and as shown in FIG. 3A, the edge of the chip 9 on the insertion side of the electrode wire 2 and the electrode wire 2 Slid to generate dust 10 and the feeding speed of the electrode wire 2 becomes unstable. As a result, welding may become unstable. However, as shown in FIG. By flowing the shielding gas A through the gap between the electrode wire 2 and the dust wire 10 is pushed out from the gap, the feeding speed of the electrode wire 2 is stabilized.

シールドガスAの流量は、外気を巻込まないように隙間内を正圧とするために、0を超えるようにし、また、電極ワイヤー2から発生するアークに対して影響しないように5L/min以下とする。   The flow rate of the shield gas A is set to exceed 0 in order to make the inside of the gap positive so as not to involve outside air, and is 5 L / min or less so as not to affect the arc generated from the electrode wire 2. To do.

また、シールドガスB及びシールドガスCの流量は、シールド性を保持するために25L/min以上とすることが必要である。シールドガスB及びシールドガスCの流量を多くしすぎると外気を巻込むので、シールドガスB及びシールドガスCの流量は外気を巻込まないように60L/min以下とする。   Further, the flow rates of the shielding gas B and the shielding gas C need to be 25 L / min or more in order to maintain the shielding property. If the flow rates of the shield gas B and the shield gas C are excessively increased, outside air is involved. Therefore, the flow rates of the shield gas B and the shield gas C are set to 60 L / min or less so as not to involve outside air.

また、シールドガスA及びシールドガスBは、溶接部の溶け込み深さ及び溶け込み形状に影響する。本発明者らの実験によれば、シールドガスA及びシールドガスBを、Arガス50%+Heガス50%の混合ガスとすることによって、350Aを超える溶接電流でもパッカリング現象が抑制され、いわゆる鍋底型の溶け込みが深く、かつ、溶け込みが広い溶接が安定して得られることが判明した。   Further, the shield gas A and the shield gas B affect the penetration depth and penetration shape of the weld. According to the experiments by the present inventors, the shielding gas A and the shielding gas B are mixed gas of Ar gas 50% + He gas 50%, so that the puckering phenomenon is suppressed even at a welding current exceeding 350 A. It has been found that welding with a deep mold penetration and a wide penetration can be obtained stably.

このように、350Aを超える溶接電流でも鍋底型の溶け込みが安定して得られるのは、Arのシールドガスに、50%のHeガスを混合することにより、アークが発生したときの混合シールドガスの熱伝導性が向上し、シールドガスの原子の運動速度が速くなることにより熱エネルギーが増すことによって、クリーニング現象が助長され、また、安定し、パッカリングが抑制されるためと推察される。   Thus, even if the welding current exceeds 350 A, the bottom-bottom-type penetration can be stably obtained by mixing 50% He gas with the Ar shielding gas, and the mixed shielding gas when the arc is generated. It is assumed that the thermal conductivity is increased and the thermal energy is increased by increasing the speed of movement of the atoms in the shield gas, thereby promoting the cleaning phenomenon and stabilizing and suppressing puckering.

以上のように、本実施の形態1のアルミニウムの溶接装置によれば、酸化皮膜の除去効果が向上し、また、電極ワイヤーの粉塵による溶接ムラが防止され、さらに、350Aを超える高い溶接電流でもパッカリングの発生が抑止された安定なアルミニウムの溶接ができるようになる。   As described above, according to the aluminum welding apparatus of the first embodiment, the effect of removing the oxide film is improved, welding unevenness due to dust of the electrode wire is prevented, and even at a high welding current exceeding 350 A, Stable aluminum welding with suppressed puckering can be achieved.

本発明に係るアルミニウムの溶接装置は、厚肉のアルミニウム部材同士の溶接に有効に利用することができる。   The aluminum welding apparatus according to the present invention can be effectively used for welding thick aluminum members.

アルミニウム溶接時におけるアルミニウム酸化皮膜除去の原理を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principle of the aluminum oxide film removal at the time of aluminum welding. 本発明に係るアルミニウムの溶接装置の実施の形態1を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows Embodiment 1 of the welding apparatus of the aluminum which concerns on this invention. チップ9において電極ワイヤー2から粉塵10が発生する状態を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where dust 10 is generated from the electrode wire 2 in the chip 9.

符号の説明Explanation of symbols

1 溶接電源、2 電極ワイヤー、3 アルミニウム、4 酸化皮膜、
5 クリーニング面、6 送給ローラー、7 外部ノズル、8 内部ノズル、
9 チップ、10 粉塵、11 Heタンク、12 Arタンク、
A,B,C シールドガス。
1 welding power source, 2 electrode wire, 3 aluminum, 4 oxide film,
5 Cleaning surface, 6 Feeding roller, 7 External nozzle, 8 Internal nozzle,
9 chips, 10 dust, 11 He tank, 12 Ar tank,
A, B, C Shield gas.

Claims (1)

溶接部に電極ワイヤーを送通する孔を有し、溶接電源からの電力を上記電極ワイヤーに供給し、上記電極ワイヤーと上記孔との間に隙間を形成するように構成し、上記隙間に上記溶接部の方向へシールドガスAを所定の流量で流すようにしたチップ、
上記チップの外周から上記溶接部にシールドガスBを所定の流量で噴出する内部ノズル、
上記内部ノズルの外周から上記溶接部にシールドガスCを所定の流量で噴出する外部ノズルを備えた溶接トーチを有し、
上記シールドガスA及びシールドガスBをArガス50%とHeガス50%の混合ガスとし、
上記シールドガスCをArガス100%とし、
上記シールドガスAの上記流量を0を超え、5L/min以下とし、
上記シールドガスB及びシールドガスCの上記流量を25L/min以上、60L/min以下とすることを特徴とするアルミニウムの溶接装置。
It has a hole through which the electrode wire is passed through the welded portion, and power is supplied from the welding power source to the electrode wire, and a gap is formed between the electrode wire and the hole. A tip that allows the shield gas A to flow at a predetermined flow rate in the direction of the weld,
An internal nozzle for injecting shield gas B at a predetermined flow rate from the outer periphery of the tip to the weld;
A welding torch provided with an external nozzle for injecting a shielding gas C at a predetermined flow rate from the outer periphery of the internal nozzle to the weld;
The shield gas A and shield gas B are mixed gas of Ar gas 50% and He gas 50%,
The shielding gas C is Ar gas 100%,
The flow rate of the shielding gas A exceeds 0 and 5 L / min or less,
An aluminum welding apparatus, wherein the flow rate of the shielding gas B and the shielding gas C is 25 L / min or more and 60 L / min or less.
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