JP2007038303A

JP2007038303A - Tig welding method

Info

Publication number: JP2007038303A
Application number: JP2006313222A
Authority: JP
Inventors: Toyoyuki Sato; 豊幸佐藤; Koji Nakamura; 幸司中村; Yutaka Kimura; 裕木村; Hidetoshi Fujii; 英俊藤井; Yoshihei Riku; 善平陸; Kiyoshi Noshiro; 清野城
Original assignee: Nippon Sanso Holdings Corp
Current assignee: Nippon Sanso Holdings Corp
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2007-02-15

Abstract

【課題】ＴＩＧ溶接において、溶接品質を低下させることなく溶接金属部を深くし、かつ容易に溶接施工が可能であり、しかも溶接効率を高めることができるＴＩＧ溶接方法を提供する。
【解決手段】電極２と被溶接物１０との間にアークを発生させることによって、被溶接物１０を溶接する方法であって、不活性ガスからなる第１のシールドガス８を、電極２を囲むように被溶接物に向けて流すとともに、酸化性ガスを含む第２のシールドガス９を、第１のシールドガスの周辺側に、被溶接物１０に向けて流し、溶接金属部の表面に形成される酸化膜の厚さを２０μｍ以下とする。
【選択図】図１In TIG welding, a TIG welding method is provided in which a weld metal part can be deepened without degrading weld quality, welding can be easily performed, and welding efficiency can be increased.
A method of welding an object to be welded by generating an arc between the electrode and the work to be welded, wherein a first shield gas made of an inert gas is applied to the electrode. While flowing toward the work piece so as to surround, a second shield gas 9 containing an oxidizing gas is caused to flow toward the work piece 10 on the peripheral side of the first shield gas and on the surface of the weld metal part. The thickness of the oxide film to be formed is 20 μm or less.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、鉄鋼系材料等をＴＩＧ溶接するＴＩＧ溶接方法およびこのＴＩＧ溶接方法で得られた溶接金属部に関する。 The present invention relates to a TIG welding method for TIG welding steel materials and the like, and a weld metal part obtained by the TIG welding method.

従来、炭素鋼、ステンレス鋼などの鉄鋼系材料を母材として用いた構造物を溶接する方法としては、ＴＩＧ（ＴａｎｇｓｔｅｎＩｎｅｒｔＧａｓＷｅｌｄｉｎｇ）溶接がある。ＴＩＧ溶接は、比較的容易に溶接施工が可能で、かつ高品質な溶接金属部が得られることから、高い信頼性が要求される構造物の溶接方法として広く利用されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００３−１９５６１号公報 Conventionally, there is TIG (Tangsten Inert Gas Welding) welding as a method of welding a structure using a steel material such as carbon steel or stainless steel as a base material. TIG welding is relatively widely used as a welding method for structures that require high reliability because welding can be performed relatively easily and a high-quality weld metal part can be obtained (for example, Patent Documents). 1).
JP 2003-19561 A

しかしながら、近年用いられているステンレス鋼などでは、材料中の不純物成分であるＳ（硫黄）成分が少ないことが多いため、ＴＩＧ溶接においては、溶接金属部が幅広かつ浅い溶け込み形状となって、溶接が不十分となりやすい。
溶接金属部を深く形成するためにはパス数を多くする必要があるが、パス数を多くすると、溶接効率が低くなってしまう問題がある。 However, since stainless steel and the like used in recent years often have a small amount of S (sulfur) component as an impurity component in the material, in TIG welding, the weld metal part has a wide and shallow penetration shape, and welding is performed. Tends to be insufficient.
In order to form a weld metal part deeply, it is necessary to increase the number of passes. However, if the number of passes is increased, there is a problem that the welding efficiency is lowered.

他の溶接方法としては、ＭＡＧ（ＭｅｔａｌＡｃｔｉｖｅＧａｓＷｅｌｄｉｎｇ）溶接、ＭＩＧ（ＭｅｔａｌＩｎｅｒｔＧａｓＷｅｌｄｉｎｇ）溶接、プラズマ溶接などがある。ＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接、プラズマ溶接は、溶接金属部が深く、かつ効率が高い溶接施工が要求される場合に採用されている。
しかしながら、ＭＡＧ溶接やＭＩＧ溶接では、溶接品質が劣化したり、溶接欠陥が発生し易いなどの問題がある。また、プラズマ溶接では、開先精度その他の施工条件の許容範囲が小さく、現場などで利用しにくいという欠点がある。 Other welding methods include MAG (Metal Active Gas Welding) welding, MIG (Metal Inert Gas Welding) welding, plasma welding, and the like. MAG welding, MIG welding, and plasma welding are adopted when a welded metal part is deep and welding work with high efficiency is required.
However, MAG welding and MIG welding have problems such as poor weld quality and easy occurrence of welding defects. In addition, plasma welding has a drawback that the tolerance of groove accuracy and other construction conditions is small, and it is difficult to use in the field.

そこで、ＴＩＧ溶接の大きな欠点である、溶接金属部の浅さを改善する方法として、アルゴンなどの不活性ガスに水素やヘリウムなどを混合した混合ガスからなるシールドガスを利用する方法が提案されている。また、最近では、活性フラックスを用いた溶接方法（Ａ−ＴＩＧ）も提案されている。 Therefore, as a method for improving the shallowness of the weld metal part, which is a major drawback of TIG welding, a method using a shielding gas composed of a mixed gas in which an inert gas such as argon is mixed with hydrogen or helium has been proposed. Yes. Recently, a welding method (A-TIG) using an active flux has also been proposed.

しかしながら、水素を含むシールドガスを用いる方法は、気孔発生や溶接金属の脆化などの問題があるためにオーステナイト系ステンレス鋼以外には利用しにくい。また、ヘリウムの利用はコスト面で不利である。
また、活性フラックスを用いた溶接方法は、溶接前に塗布作業が必要であるため作業性が劣る。また、溶接ビード上に著しいスラグが発生するため、ビード外観が悪いばかりでなく、多層溶接の際にはスラグ除去作業が必要となる。さらに、溶接時に多量のヒュームが発生するため、作業環境の点で好ましくない。 However, the method using a shielding gas containing hydrogen is difficult to use except for austenitic stainless steel because of problems such as generation of pores and embrittlement of the weld metal. In addition, the use of helium is disadvantageous in terms of cost.
In addition, the welding method using the active flux is inferior in workability because an application work is required before welding. In addition, since significant slag is generated on the weld bead, not only the bead appearance is bad, but also slag removal work is required for multilayer welding. Furthermore, a large amount of fumes are generated during welding, which is not preferable in terms of the working environment.

ＭＡＧ溶接などの陽極式アーク溶接法（直流棒プラス）においては、アーク安定性を高めることを目的として、酸化成分として例えば２０％二酸化炭素をアルゴンに混合したシールドガスが利用されるが、酸化性のガスをＴＩＧ溶接用シールドガスとして使用すると、電極が劣化し、長時間の溶接や反復利用ができなくなる。劣化した電極を用いると、溶接品質が安定しないばかりか、溶接欠陥が生ずる可能性がある。 In an anodic arc welding method (DC rod plus) such as MAG welding, for example, a shielding gas in which 20% carbon dioxide is mixed with argon is used as an oxidizing component for the purpose of improving arc stability. When this gas is used as a shielding gas for TIG welding, the electrode deteriorates, and long-time welding and repeated use cannot be performed. If a deteriorated electrode is used, not only the welding quality is stabilized, but also a welding defect may occur.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＴＩＧ溶接において、溶接品質を低下させることなく溶接金属部を深くし、かつ容易に溶接施工が可能であり、しかも溶接効率を高めることができるＴＩＧ溶接方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in TIG welding, the weld metal part can be deepened without lowering the welding quality, and can be easily welded, and the welding efficiency can be increased. An object is to provide a TIG welding method.

本発明者は、鋭意研究の結果、溶接金属部の形状は、溶融池での対流に大きく影響され、溶融池の対流は、溶融池の温度分布によって生じる表面張力分布が大きな因子となることに着目し、この知見に基づいて本発明を完成した。
請求項１にかかる発明は、電極と被溶接物との間にアークを発生させることによって、被溶接物を溶接する方法であって、不活性ガスからなる第１のシールドガスを、電極を囲むように被溶接物に向けて流すとともに、酸化性ガスを含む第２のシールドガスを、第１のシールドガスの周辺側に、被溶接物に向けて流し、溶接金属部の表面に形成される酸化膜の厚さを２０μｍ以下とすることを特徴とするＴＩＧ溶接方法である。 As a result of diligent research, the present inventors have found that the shape of the weld metal part is greatly influenced by convection in the molten pool, and the surface tension distribution generated by the temperature distribution of the molten pool is a major factor in the convection in the molten pool. Attention was paid and the present invention was completed based on this finding.
The invention according to claim 1 is a method of welding an object to be welded by generating an arc between the electrode and the object to be welded, and surrounding the electrode with a first shielding gas made of an inert gas. The second shield gas containing an oxidizing gas is caused to flow toward the work piece on the peripheral side of the first shield gas, and is formed on the surface of the weld metal part. The TIG welding method is characterized in that the thickness of the oxide film is 20 μm or less.

請求項２にかかる発明は、電極と被溶接物との間にアークを発生させることによって、被溶接物を溶接する方法であって、不活性ガスからなる第１のシールドガスを、電極を囲むように被溶接物に向けて流すとともに、酸化性ガスを含む第２のシールドガスを、電極に対し少なくとも溶接進行方向両側方において被溶接物に向けて流し、溶接金属部の表面に形成される酸化膜の厚さを２０μｍ以下とすることを特徴とするＴＩＧ溶接方法である。
請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の溶接方法で得られ、表面に形成された酸化膜の厚さが２０μｍ以下であることを特徴とする溶接金属部である。 The invention according to claim 2 is a method of welding an object to be welded by generating an arc between the electrode and the object to be welded, and surrounding the electrode with a first shielding gas made of an inert gas. The second shield gas containing an oxidizing gas is caused to flow toward the work piece at least on both sides of the welding direction with respect to the electrode, and is formed on the surface of the weld metal part. The TIG welding method is characterized in that the thickness of the oxide film is 20 μm or less.
The invention according to claim 3 is a weld metal part obtained by the welding method according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the oxide film formed on the surface is 20 μm or less.

本発明にあっては、以下に示す効果を奏する。
（１）不活性ガスからなる第１シールドガスを、電極を囲むように流すことができるため、電極が酸化により劣化するのを防ぎ、溶接品質に優れた溶接構造物を得ることができる。
（２）不活性ガスからなる第１シールドガスを溶融池の中央側領域に供給し、かつ酸化性ガスを含む第２シールドガスを溶融池の周辺側領域に供給することができる。 The present invention has the following effects.
(1) Since the first shield gas made of an inert gas can be flowed so as to surround the electrode, it is possible to prevent the electrode from being deteriorated due to oxidation and to obtain a welded structure excellent in welding quality.
(2) The first shield gas made of an inert gas can be supplied to the central region of the molten pool, and the second shield gas containing the oxidizing gas can be supplied to the peripheral region of the molten pool.

これによって、溶融池に所定濃度範囲の酸素を供給することができ、かつ溶融池の周辺側領域の酸素濃度を中央側領域の酸素濃度よりも高くすることができる。
このため、溶融池の表面張力を、温度が低くて酸素濃度が高い周辺側領域で小さく、かつ温度が高くて酸素濃度が低い中央側領域で大きくし、溶融池内で内向きの対流を促進し、溶融池を深く形成することができる。
従って、被溶接物の深部に達する溶接金属部を形成することができる。 Thus, oxygen in a predetermined concentration range can be supplied to the molten pool, and the oxygen concentration in the peripheral region of the molten pool can be made higher than the oxygen concentration in the central region.
For this reason, the surface tension of the molten pool is decreased in the peripheral region where the temperature is low and the oxygen concentration is high, and is increased in the central region where the temperature is high and the oxygen concentration is low, thereby promoting inward convection in the molten pool. The molten pool can be formed deeply.
Therefore, the weld metal part reaching the deep part of the workpiece can be formed.

（３）活性フラックスを用いた従来方法に比べ、スラグが発生しにくく、その除去作業が不要となる。また溶接時にヒュームが発生しにくい。従って、施工を容易にすることができる。
（４）溶接金属部を深く形成することができるため、溶け込み不良の発生や、溶接効率が低くなるのを防ぐことができる。 (3) Compared with the conventional method using the active flux, slag is less likely to be generated, and the removal work is unnecessary. Also, fumes are hardly generated during welding. Therefore, construction can be facilitated.
(4) Since the weld metal part can be formed deeply, it is possible to prevent the occurrence of poor penetration and the decrease in welding efficiency.

以下、本発明の溶接方法に用いられるＴＩＧ溶接装置について図面を参照して説明する。
以下に示す各溶接装置は、図示しないが、溶接機、制御装置、ガス供給源、溶接電源を有する。 Hereinafter, a TIG welding apparatus used in the welding method of the present invention will be described with reference to the drawings.
Although not shown, each welding apparatus shown below includes a welding machine, a control device, a gas supply source, and a welding power source.

（第１の実施の形態）
図１は、ＴＩＧ溶接装置の第１の実施形態を示すものである。
ここに示すＴＩＧ溶接装置Ａは、鉄鋼系材料などの母材１０（被溶接物）との間にアーク７を発生させるタングステン電極２と、このタングステン電極２を囲んで設けられた管状のインナーノズル３と、このインナーノズル３を囲んで設けられた管状のアウターノズル４とから構成された多重管構造のトーチ１を備えている。
すなわち、トーチ１は、タングステン電極２の外周側にインナーノズル３が設けられ、その外周側にアウターノズル４が設けられた多重管構造物である。 (First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment of a TIG welding apparatus.
A TIG welding apparatus A shown here includes a tungsten electrode 2 that generates an arc 7 with a base material 10 (a workpiece to be welded) such as a steel-based material, and a tubular inner nozzle that surrounds the tungsten electrode 2. 3 and a torch 1 having a multi-tube structure composed of a tubular outer nozzle 4 provided so as to surround the inner nozzle 3.
That is, the torch 1 is a multi-tube structure in which an inner nozzle 3 is provided on the outer peripheral side of the tungsten electrode 2 and an outer nozzle 4 is provided on the outer peripheral side.

タングステン電極２は、先端（下端）が、インナーノズル３の先端よりも先端方向（下方）に突出するように形成されている。
インナーノズル３は、タングステン電極２に対し間隔をおいて、タングステン電極２と略同心円状に配置される。
インナーノズル３は、高純度の不活性ガスからなる第１シールドガス８を供給できるようになっている。この第１シールドガス８としては、アルゴン、ヘリウムを例示できる。 The tungsten electrode 2 is formed such that the tip (lower end) protrudes in the tip direction (downward) from the tip of the inner nozzle 3.
The inner nozzle 3 is disposed substantially concentrically with the tungsten electrode 2 at a distance from the tungsten electrode 2.
The inner nozzle 3 can supply a first shield gas 8 made of a high purity inert gas. Examples of the first shield gas 8 include argon and helium.

アウターノズル４は、インナーノズル３に対し間隔をおいて、インナーノズル３と略同心円状に配置されている。
アウターノズル４は、インナーノズル３との隙間を通して、酸化性ガスを含む第２シールドガス９を供給できるようになっている。第２シールドガス９としては、酸化性ガスを不活性ガスに添加した混合ガスを使用できる。酸化性ガスとしては、酸素（Ｏ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）を例示できる。不活性ガスとしては、アルゴン、ヘリウムを例示できる。 The outer nozzle 4 is disposed substantially concentrically with the inner nozzle 3 at a distance from the inner nozzle 3.
The outer nozzle 4 can supply a second shield gas 9 containing an oxidizing gas through a gap with the inner nozzle 3. As the second shield gas 9, a mixed gas obtained by adding an oxidizing gas to an inert gas can be used. Examples of the oxidizing gas include oxygen (O ₂ ) and carbon dioxide (CO ₂ ). Examples of the inert gas include argon and helium.

以下、溶接装置Ａを用いて母材１０の溶接を行う方法を説明する。
図１に示すように、タングステン電極２を負極とし、母材１０を正極として、トーチ１と母材１０の間に電圧をかけて放電させ、アーク７を発生させる。トーチ１を図中左方に移動させつつ、アーク７の熱によって母材１０を溶融させて溶融池５を形成し、母材１０の溶接を行う。なお、図中符号６はビードである。 Hereinafter, a method of welding the base material 10 using the welding apparatus A will be described.
As shown in FIG. 1, the tungsten electrode 2 is used as a negative electrode, the base material 10 is used as a positive electrode, a voltage is applied between the torch 1 and the base material 10, and an arc 7 is generated. While moving the torch 1 to the left in the figure, the base material 10 is melted by the heat of the arc 7 to form the molten pool 5, and the base material 10 is welded. In the figure, reference numeral 6 denotes a bead.

溶接の際には、第１シールドガス８をインナーノズル３内に供給する。第１シールドガス８はタングステン電極２を囲んでインナーノズル３の先端に向けて流れ、この先端から母材１０に向けて噴出する。第１シールドガス８は、溶融池５の中央側領域に吹き付けられる。 At the time of welding, the first shield gas 8 is supplied into the inner nozzle 3. The first shield gas 8 surrounds the tungsten electrode 2 and flows toward the tip of the inner nozzle 3 and is ejected from the tip toward the base material 10. The first shield gas 8 is sprayed on the central region of the molten pool 5.

同時に、酸化性ガスを含む第２シールドガス９を、インナーノズル３とアウターノズル４との隙間に供給する。
第２シールドガス９はアウターノズル４の先端に向けて流れ、この先端から母材１０に向けて噴出する。
この際、第２シールドガス９は、第１シールドガス８を囲むように、第１シールドガス８の周辺側を流れ、溶融池５の周辺側領域（中央側領域よりも周辺側に位置する領域）に吹き付けられる。 At the same time, the second shield gas 9 containing an oxidizing gas is supplied to the gap between the inner nozzle 3 and the outer nozzle 4.
The second shield gas 9 flows toward the tip of the outer nozzle 4 and is ejected from the tip toward the base material 10.
At this time, the second shield gas 9 flows around the first shield gas 8 so as to surround the first shield gas 8, and is a peripheral region of the molten pool 5 (a region located closer to the peripheral side than the central region). ).

第２シールドガス９は、酸素、二酸化炭素などの酸化性ガスの濃度を１６００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍとするのが好適である。酸化性ガスの濃度は、２０００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍが好ましく、３０００〜５０００ｖｏｌ．ｐｐｍがさらに好ましい。
酸化性ガスを含む第２シールドガス９の使用によって、溶接金属部５ａに酸素を固溶させることできる。第２シールドガス９の酸化性ガスの濃度は、溶接金属部５ａの酸素濃度が７０〜２２０ｗｔ．ｐｐｍとなるよう設定することが好ましい。 The second shield gas 9 has a concentration of oxidizing gas such as oxygen and carbon dioxide of 1600 to 6000 vol. It is preferable to use ppm. The concentration of the oxidizing gas is 2000 to 6000 vol. ppm is preferred, 3000-5000 vol. More preferred is ppm.
By using the second shield gas 9 containing an oxidizing gas, oxygen can be dissolved in the weld metal portion 5a. The concentration of the oxidizing gas of the second shield gas 9 is such that the oxygen concentration of the weld metal portion 5a is 70 to 220 wt. It is preferable to set it to ppm.

これによって、溶接金属部５ａを有する溶接構造物が得られる。
溶接金属部５ａの表面には、酸化膜が形成される。酸化膜の厚みは２０μｍ以下となるように溶接金属部５ａの酸素濃度を決定する。この酸素濃度の決定は、第２シールドガス９中の酸化性ガスの濃度によって定まる。
酸化膜の厚みがこの範囲を越えると、溶接金属部５ａが浅くなりやすい。 As a result, a welded structure having the weld metal portion 5a is obtained.
An oxide film is formed on the surface of the weld metal portion 5a. The oxygen concentration of the weld metal portion 5a is determined so that the thickness of the oxide film is 20 μm or less. The determination of the oxygen concentration is determined by the concentration of the oxidizing gas in the second shield gas 9.
If the thickness of the oxide film exceeds this range, the weld metal portion 5a tends to become shallow.

溶融金属の表面張力は、固溶（溶解）している硫黄や酸素などの微量成分の濃度、温度などによって変化する。
図２（ａ）は、溶融金属の表面張力と温度との関係の一例を示すもので、ある濃度範囲の硫黄または酸素が溶接金属に固溶した例である。ここに示す例では、温度の上昇に従って表面張力が大きくなる。 The surface tension of the molten metal varies depending on the concentration, temperature, and the like of trace components such as sulfur and oxygen that are dissolved (dissolved).
FIG. 2 (a) shows an example of the relationship between the surface tension of molten metal and temperature, and is an example in which sulfur or oxygen in a certain concentration range is dissolved in the weld metal. In the example shown here, the surface tension increases as the temperature increases.

図２（ｂ）に示すように、溶融池５の周辺側領域Ｒ２の温度が中央側領域Ｒ１の温度に比べて低くなると、周辺側領域Ｒ２の表面張力が中央側領域Ｒ１の表面張力より小さくなり、溶融池５において内向きの対流が起きる。
また、一定温度であっても、溶融した金属（鉄など）に固溶した酸素濃度が高いほど表面張力が低下する。 As shown in FIG. 2B, when the temperature of the peripheral region R2 of the molten pool 5 is lower than the temperature of the central region R1, the surface tension of the peripheral region R2 is smaller than the surface tension of the central region R1. Thus, inward convection occurs in the molten pool 5.
Even at a constant temperature, the surface tension decreases as the concentration of oxygen dissolved in molten metal (such as iron) increases.

この溶接装置Ａを用いた溶接方法では、以下に示す効果を奏する。
（１）不活性ガスからなる第１シールドガス８をタングステン電極２を囲むように流すことができるため、タングステン電極２を第１シールドガス８によって保護し、タングステン電極２が酸化により劣化するのを防ぐことができる。
従って、溶接品質に優れた溶接構造物を得ることができる。 The welding method using the welding apparatus A has the following effects.
(1) Since the first shield gas 8 made of an inert gas can flow so as to surround the tungsten electrode 2, the tungsten electrode 2 is protected by the first shield gas 8, and the tungsten electrode 2 is deteriorated by oxidation. Can be prevented.
Therefore, a welded structure with excellent welding quality can be obtained.

（２）インナーノズル３とアウターノズル４との隙間に第２シールドガス９を供給することによって、第１シールドガス８を溶融池５の中央側領域Ｒ１に供給し、かつ酸化性ガスを含む第２シールドガス９を溶融池５の周辺側領域Ｒ２に供給することができる。
これによって、溶融池５に、所定の濃度範囲の酸素を供給することができ、かつ周辺側領域Ｒ２の酸素濃度を中央側領域Ｒ１の酸素濃度よりも高くすることができる。 (2) By supplying the second shield gas 9 to the gap between the inner nozzle 3 and the outer nozzle 4, the first shield gas 8 is supplied to the central region R1 of the molten pool 5, and the oxidizing gas is contained. 2 Shielding gas 9 can be supplied to the peripheral region R2 of the molten pool 5.
Thereby, oxygen in a predetermined concentration range can be supplied to the molten pool 5, and the oxygen concentration in the peripheral region R2 can be made higher than the oxygen concentration in the central region R1.

このため、溶融池５の表面張力を、温度が低くて酸素濃度が高い周辺側領域Ｒ２で小さく、かつ温度が高くて酸素濃度が低い中央側領域Ｒ１で大きくし、溶融池５内で内向きの対流を促進し、溶融池５を深く形成することができる。
従って、母材１０の深部に達する溶接金属部５ａを形成することができる。
（３）活性フラックスを用いた従来方法に比べ、スラグが発生しにくく、その除去作業が不要となる。また溶接時にヒュームが発生しにくい。従って、施工を容易にすることができる。
（４）溶接金属部５ａを深く形成することができるため、溶け込み不良の発生や、溶接効率が低くなるのを防ぐことができる。 For this reason, the surface tension of the molten pool 5 is decreased in the peripheral region R2 where the temperature is low and the oxygen concentration is high, and is increased in the central region R1 where the temperature is high and the oxygen concentration is low. Convection can be promoted, and the molten pool 5 can be formed deeply.
Therefore, the weld metal part 5a reaching the deep part of the base material 10 can be formed.
(3) Compared with the conventional method using the active flux, slag is less likely to be generated, and the removal work is unnecessary. Also, fumes are hardly generated during welding. Therefore, construction can be facilitated.
(4) Since the weld metal part 5a can be formed deeply, it is possible to prevent the occurrence of poor penetration and the decrease in welding efficiency.

（第２の実施の形態）
図３は、溶接装置の第２の実施形態を示すものである。以下の説明では、図１に示す溶接装置Ａとの共通部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
なお、以下、溶接時にトーチが移動する方向を溶接進行方向ということがある。また、溶接進行方向を前方といい、溶接進行方向に対し逆の方向を後方ということがある。 (Second Embodiment)
FIG. 3 shows a second embodiment of the welding apparatus. In the following description, portions common to the welding apparatus A shown in FIG.
Hereinafter, the direction in which the torch moves during welding may be referred to as a welding progress direction. In addition, the welding progress direction may be referred to as the front, and the direction opposite to the welding progress direction may be referred to as the rear.

溶接装置Ｂは、タングステン電極２と、このタングステン電極２を囲んで設けられた管状のセンターノズル１３と、タングステン電極２とセンターノズル１３との間に設けられたサイドノズル１４とから構成されたトーチ１１を備えている。
すなわち、トーチ１１は、タングステン電極２の外周側にセンターノズル１３が設けられ、タングステン電極２とセンターノズル１３との間にサイドノズル１４が設けられた構成を有する。 The welding apparatus B includes a tungsten electrode 2, a tubular center nozzle 13 provided around the tungsten electrode 2, and a side nozzle 14 provided between the tungsten electrode 2 and the center nozzle 13. 11 is provided.
That is, the torch 11 has a configuration in which a center nozzle 13 is provided on the outer peripheral side of the tungsten electrode 2 and a side nozzle 14 is provided between the tungsten electrode 2 and the center nozzle 13.

センターノズル１３は、タングステン電極２に対し間隔をおいて、タングステン電極２と略同心円状に配置される。センターノズル１３は、第１シールドガス８を供給できるようになっている。 The center nozzle 13 is disposed substantially concentrically with the tungsten electrode 2 at a distance from the tungsten electrode 2. The center nozzle 13 can supply the first shield gas 8.

図３（ｂ）に示すように、サイドノズル１４は、タングステン電極２の溶接進行方向両側方に１本ずつ設けられている。
サイドノズル１４は、その先端が、センターノズル１３の先端よりも先端方向に突出するように形成するのが好ましい。
サイドノズル１４は、第２シールドガス９を供給できるようになっている。
なお、サイドノズル１４は、少なくともその先端がタングステン電極２の側方であり、ビードに直接第２シールドガスがかからないように設けられていればよい。 As shown in FIG. 3B, one side nozzle 14 is provided on each side of the welding direction of the tungsten electrode 2.
The side nozzle 14 is preferably formed such that its tip protrudes in the tip direction from the tip of the center nozzle 13.
The side nozzle 14 can supply the second shield gas 9.
The side nozzle 14 may be provided so that at least the tip thereof is lateral to the tungsten electrode 2 and the second shield gas is not directly applied to the bead.

図３および図４に示すように、溶接装置Ｂを用いて溶接を行う際には、トーチ１１を移動させつつ、アーク７によって母材１０を溶融させて溶融池１５を形成させ、母材１０の溶接を行う。なお、図中符号１６はビードである。
溶接の際には、第１シールドガス８をセンターノズル１３内に供給する。第１シールドガス８はタングステン電極２を囲んでセンターノズル１３の先端に向けて流れ、この先端から母材１０に向けて噴出する。 As shown in FIGS. 3 and 4, when welding is performed using the welding apparatus B, the base material 10 is melted by the arc 7 while the torch 11 is moved to form the molten pool 15. Welding. In the figure, reference numeral 16 denotes a bead.
During welding, the first shield gas 8 is supplied into the center nozzle 13. The first shield gas 8 surrounds the tungsten electrode 2 and flows toward the tip of the center nozzle 13 and is ejected from the tip toward the base material 10.

同時に、第２シールドガス９をサイドノズル１４に供給する。第２シールドガス９はサイドノズル１４の先端に向けて流れ、この先端から母材１０に向けて噴出する。
第２シールドガス９は、第１シールドガス８の周辺側を流れ、溶融池１５の周辺側領域のうち側方部分に吹き付けられる。このため、トーチ１１の移動速度が高い場合でも第２シールドガス９が中央側領域に供給されることはない。
これによって、溶接金属部１５ａを有する溶接構造物が得られる。 At the same time, the second shield gas 9 is supplied to the side nozzle 14. The second shield gas 9 flows toward the tip of the side nozzle 14 and is ejected from the tip toward the base material 10.
The second shield gas 9 flows around the first shield gas 8 and is sprayed to the side portion of the peripheral region of the molten pool 15. For this reason, even when the moving speed of the torch 11 is high, the second shield gas 9 is not supplied to the central region.
As a result, a welded structure having the weld metal portion 15a is obtained.

この溶接装置Ｂによる溶接方法にあっても、図１に示す溶接装置Ａと同様に、タングステン電極２が酸化により劣化するのを防ぎ、溶接品質に優れた溶接構造物を得ることができる。 Even in the welding method using the welding apparatus B, similarly to the welding apparatus A shown in FIG. 1, the tungsten electrode 2 can be prevented from being deteriorated by oxidation, and a welded structure excellent in welding quality can be obtained.

また、酸化性ガスを含む第２シールドガス９を溶融池１５の周辺側領域に供給することができるため、溶融池１５内で内向きの対流を促進し、溶融池１５を深く形成することができる。従って、母材１０の深部に達する溶接金属部１５ａを形成することができる。
さらには、施工を容易にするとともに、溶接効率を高くすることができる。 Further, since the second shield gas 9 containing an oxidizing gas can be supplied to the peripheral region of the molten pool 15, inward convection is promoted in the molten pool 15, and the molten pool 15 can be formed deeply. it can. Therefore, the weld metal part 15a reaching the deep part of the base material 10 can be formed.
Furthermore, the construction can be facilitated and the welding efficiency can be increased.

図５は、溶接装置の第３の実施形態を示すもので、ここに示す溶接装置Ｂ’は、タングステン電極２とセンターノズル１３との間に、タングステン電極２の前後にも、それぞれ第２シールドガス９を供給するサイドノズル１４ａ、１４ａが設けられている点で、図３に示す溶接装置Ｂと異なる。 FIG. 5 shows a third embodiment of the welding apparatus. The welding apparatus B ′ shown here is a second shield between the tungsten electrode 2 and the center nozzle 13 and before and after the tungsten electrode 2. 3 is different from the welding apparatus B shown in FIG. 3 in that side nozzles 14a and 14a for supplying the gas 9 are provided.

図６は、溶接装置の第４の実施形態を示すもので、ここに示す溶接装置Ｃは、サイドノズル２４がセンターノズル２３の外部に設けられている点で図３に示す溶接装置Ｂと異なる。
すなわち、溶接装置Ｃは、タングステン電極２と、このタングステン電極２を囲んで設けられた管状のセンターノズル２３と、センターノズル２３の外部に設けられたサイドノズル２４とから構成されたトーチ２１を備えている。 FIG. 6 shows a fourth embodiment of the welding apparatus. The welding apparatus C shown here is different from the welding apparatus B shown in FIG. 3 in that the side nozzle 24 is provided outside the center nozzle 23. .
That is, the welding apparatus C includes a torch 21 including a tungsten electrode 2, a tubular center nozzle 23 provided around the tungsten electrode 2, and a side nozzle 24 provided outside the center nozzle 23. ing.

サイドノズル２４は、タングステン電極２の溶接進行方向両側方に１本ずつ設けられている。
サイドノズル２４は、その先端が、センターノズル２３の先端よりも先端方向に突出するように形成するのが好ましい。
サイドノズル２４は、第２シールドガス９を供給できるようになっている。 One side nozzle 24 is provided on each side of the welding direction of the tungsten electrode 2.
The side nozzle 24 is preferably formed such that its tip protrudes in the tip direction from the tip of the center nozzle 23.
The side nozzle 24 can supply the second shield gas 9.

なお、サイドノズル２４は、少なくともその先端がタングステン電極２の側方であり、ビードに直接第２シールドガスがかからないように設けられていればよい。また、溶接進行方向は、被溶接部の配置により変わる。例えば溶接進行方向が９０度変わっても、常にサイドノズル２４はタングステン電極２の側方に位置することになる。 The side nozzle 24 only needs to be provided so that at least the tip thereof is lateral to the tungsten electrode 2 and the second shield gas is not directly applied to the bead. Further, the welding progress direction varies depending on the arrangement of the welded portion. For example, even if the welding progress direction changes by 90 degrees, the side nozzle 24 is always located on the side of the tungsten electrode 2.

図７に示すように、溶接装置Ｃを用いて溶接を行う際には、アーク７によって母材１０を溶融させて溶融池２５を形成させ、母材１０の溶接を行う。なお、図中符号２６はビードである。
溶接の際には、第１シールドガス８をセンターノズル２３内に供給する。第１シールドガス８はタングステン電極２を囲んでセンターノズル２３の先端に向けて流れ、この先端から母材１０に向けて噴出する。 As shown in FIG. 7, when welding is performed using the welding apparatus C, the base material 10 is melted by the arc 7 to form a molten pool 25, and the base material 10 is welded. In the figure, reference numeral 26 denotes a bead.
During welding, the first shield gas 8 is supplied into the center nozzle 23. The first shield gas 8 surrounds the tungsten electrode 2 and flows toward the tip of the center nozzle 23 and is ejected from the tip toward the base material 10.

同時に、第２シールドガス９をサイドノズル２４に供給する。第２シールドガス９はサイドノズル２４の先端に向けて流れ、この先端から母材１０に向けて噴出する。
第２シールドガス９は、溶融池２５の周辺側領域のうち側方部分に吹き付けられる。これによって、溶接金属部２５ａを有する溶接構造物が得られる。 At the same time, the second shield gas 9 is supplied to the side nozzle 24. The second shield gas 9 flows toward the tip of the side nozzle 24 and is ejected from the tip toward the base material 10.
The second shield gas 9 is sprayed on the side portion of the peripheral region of the molten pool 25. As a result, a welded structure having the weld metal portion 25a is obtained.

この溶接装置Ｃによる溶接方法でも、図１に示す溶接装置Ａと同様に、タングステン電極２が酸化により劣化するのを防ぎ、溶接品質に優れた溶接構造物を得ることができる。
また、第２シールドガス９を溶融池２５の周辺側領域に供給することができるため、溶融池２５内において内向きの対流を促進することができ、溶融池２５を深く形成することができる。 In the welding method using the welding apparatus C, similarly to the welding apparatus A shown in FIG. 1, the tungsten electrode 2 can be prevented from being deteriorated due to oxidation, and a welded structure excellent in welding quality can be obtained.
Further, since the second shield gas 9 can be supplied to the peripheral region of the molten pool 25, inward convection can be promoted in the molten pool 25, and the molten pool 25 can be formed deeply.

従って、母材１０の深部に達する溶接金属部２５ａを形成することができる。
さらには、施工を容易にするとともに、溶接効率を高くすることができる。
また、サイドノズル２４がセンターノズル２３の外部に設けられているので、第２シールドガス９を確実に第１シールドガス８の周辺側に供給することができる。 Therefore, the weld metal part 25a reaching the deep part of the base material 10 can be formed.
Furthermore, the construction can be facilitated and the welding efficiency can be increased.
Further, since the side nozzle 24 is provided outside the center nozzle 23, the second shield gas 9 can be reliably supplied to the peripheral side of the first shield gas 8.

図８は、溶接装置の第５の実施形態を示すもので、ここに示す溶接装置Ｃ’は、センターノズル２３の外部において、タングステン電極２の前後にも、それぞれ第２シールドガス９を供給するサイドノズル２４ａ、２４ａが設けられている点で、図６に示す溶接装置Ｃと異なる。 FIG. 8 shows a fifth embodiment of the welding apparatus. The welding apparatus C ′ shown here supplies the second shield gas 9 before and after the tungsten electrode 2 outside the center nozzle 23. 6 is different from the welding apparatus C shown in FIG. 6 in that side nozzles 24a and 24a are provided.

なお、上記溶接装置Ｂ，Ｂ’，Ｃ，Ｃ’において、サイドノズル１４、２４は、厳密にタングステン電極２の側方に位置する必要はなく、その位置が前後方向にずれていてもよい。 In the welding apparatuses B, B ′, C, and C ′, the side nozzles 14 and 24 do not have to be strictly located on the side of the tungsten electrode 2, and the positions may be shifted in the front-rear direction.

以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、低硫黄濃度のステンレス鋼であるＳＵＳ３０４を母材１０として用いた。このステンレス鋼の成分を表１に示す。 Examples of the present invention will be described below. In this example, SUS304, which is stainless steel having a low sulfur concentration, was used as the base material 10. Table 1 shows the components of this stainless steel.

（試験１）
図１に示す溶接装置Ａを用いて、次に示す溶接試験を行った。
不活性ガスであるアルゴンに、酸化性ガスである酸素（Ｏ_２）を添加した混合ガスを第２シールドガス９として母材１０に溶接を行い、溶接金属部５ａの断面を観察した。第１シールドガス８としてはアルゴンを用いた。 (Test 1)
The welding test shown below was conducted using the welding apparatus A shown in FIG.
A mixed gas obtained by adding oxygen (O ₂ ), which is an oxidizing gas, to argon, which is an inert gas, was welded to the base material 10 as a second shield gas 9, and the cross section of the weld metal portion 5a was observed. Argon was used as the first shield gas 8.

この溶接試験において、第２シールドガス９の酸素濃度は１０００〜９０００ｖｏｌ．ｐｐｍの範囲とし、第２シールドガス９の流量は１０Ｌ／分または２０Ｌ／分とした。
図９および図１０に、各試験により得られた溶接金属部５ａの断面図を示す。図９は溶接金属部５ａの写真であり、図１０は図９に示す写真に基づいて作成された模式図である。
比較のため、第２シールドガス９に純アルゴンガスを用いた場合の試験結果も併せて示す。その他の溶接条件を表２に示す。 In this welding test, the oxygen concentration of the second shield gas 9 is 1000 to 9000 vol. The flow rate of the second shield gas 9 was 10 L / min or 20 L / min.
9 and 10 are sectional views of the weld metal part 5a obtained by each test. FIG. 9 is a photograph of the weld metal portion 5a, and FIG. 10 is a schematic diagram created based on the photograph shown in FIG.
For comparison, a test result when pure argon gas is used as the second shield gas 9 is also shown. Other welding conditions are shown in Table 2.

図９および図１０に示すように、第２シールドガス９に純アルゴンガス（酸素濃度０ｖｏｌ．ｐｐｍ）を用いた場合に比べ、酸素を含む第２シールドガス９を用いた場合には、溶接金属部５ａを深く形成することができたことがわかる。
また、第２シールドガス９の酸素濃度が１６００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ（特に２０００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ、さらには３０００〜５０００ｖｏｌ．ｐｐｍ）の範囲において、溶接金属部５ａが深く形成されていることがわかる。
酸素濃度が１０００ｖｏｌ．ｐｐｍ以下である場合には、溶け込みが浅く、しかも溶接金属部５ａの底部が平坦になる傾向が見られた。 As shown in FIGS. 9 and 10, when the second shield gas 9 containing oxygen is used in comparison with the case where pure argon gas (oxygen concentration 0 vol. Ppm) is used as the second shield gas 9, the weld metal It can be seen that the portion 5a can be formed deeply.
The oxygen concentration of the second shield gas 9 is 1600-6000 vol. It can be seen that the weld metal portion 5a is deeply formed in the range of ppm (particularly 2000 to 6000 vol. ppm, and further 3000 to 5000 vol. ppm).
The oxygen concentration is 1000 vol. When the content was less than or equal to ppm, the penetration was shallow, and the bottom of the weld metal portion 5a tended to be flat.

また、酸素濃度が７０００ｖｏｌ．ｐｐｍ以上である場合には、溶接金属部５ａの底部は平坦でなく丸みを帯びているが、酸素濃度が１０００ｖｏｌ．ｐｐｍ以下である場合と同様に、溶け込みは浅くなった。
第２シールドガス９の酸素濃度が溶接金属部５ａの形状に及ぼす影響については、次の推測が可能である。 Moreover, oxygen concentration is 7000 vol. When the concentration is not less than ppm, the bottom of the weld metal portion 5a is not flat but round, but the oxygen concentration is 1000 vol. As in the case of ppm or less, the penetration became shallower.
About the influence which the oxygen concentration of the 2nd shield gas 9 has on the shape of the weld metal part 5a, the following estimation is possible.

酸素濃度が低い場合（１０００ｖｏｌ．ｐｐｍ以下）と高い場合（７０００ｖｏｌ．ｐｐｍ以上）との溶接金属部５ａの形状が異なることは、溶け込みが浅くなることの原因が、酸素濃度が高い場合と低い場合とで異なることを示すものである。 The difference in the shape of the weld metal part 5a between when the oxygen concentration is low (1000 vol. Ppm or less) and when it is high (7000 vol. Ppm or more) is that the cause of shallow penetration is when the oxygen concentration is high and low It shows that they are different.

すなわち、酸素濃度が低い場合には、高温の中央側領域で表面張力が小さくなり、溶融池に外向きの対流が生じるため、溶接金属部５ａの底部が平坦になる。
一方、酸素濃度が高い場合には、表面張力が中央側領域で大きくなり、内向きの対流が生じるため、中央部分が比較的深い、すなわち底部が丸みを帯びた溶接金属部５ａが形成される。しかし、表面の酸化膜が厚くなって対流が阻害されるため、溶け込みはそれほど深くならない。 That is, when the oxygen concentration is low, the surface tension becomes small in the high temperature central region, and outward convection occurs in the molten pool, so that the bottom of the weld metal portion 5a becomes flat.
On the other hand, when the oxygen concentration is high, the surface tension increases in the central region and inward convection occurs, so that a weld metal portion 5a having a relatively deep central portion, that is, a round bottom portion is formed. . However, since the surface oxide film becomes thick and convection is hindered, the penetration does not become so deep.

このように、酸素濃度は、高いほど内向きの対流が促進されて溶け込みが深くなる傾向があるが、高すぎる場合には溶け込みが深くなりにくくなる。このため、酸素濃度が上記範囲にある場合に溶接金属部５ａを深く形成することができる。 Thus, as the oxygen concentration increases, inward convection is promoted and the penetration tends to deepen. However, when the oxygen concentration is too high, the penetration becomes difficult to deepen. For this reason, when the oxygen concentration is in the above range, the weld metal portion 5a can be formed deeply.

図１１は、第２シールドガス９の酸素濃度と溶接金属部５ａの寸法との関係を示すグラフである。図１１（ａ）は第２シールドガス９の流量を１０Ｌ／分とした場合を示し、図１１（ｂ）は第２シールドガス９の流量を２０Ｌ／分とした場合を示す。 FIG. 11 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration of the second shield gas 9 and the dimensions of the weld metal portion 5a. FIG. 11A shows a case where the flow rate of the second shield gas 9 is 10 L / min, and FIG. 11B shows a case where the flow rate of the second shield gas 9 is 20 L / min.

この図より、第２シールドガス９の酸素濃度を１０００ｖｏｌ．ｐｐｍ以下または７０００ｖｏｌ．ｐｐｍ以上とした場合に比べ、第２シールドガス９の酸素濃度を１６００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ（特に２０００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ、好ましくは３０００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ、さらに好ましくは３０００〜５０００ｖｏｌ．ｐｐｍ）とした場合には、ビード６の幅が狭く、かつ溶接金属部５ａが深く形成されたことがわかる。 From this figure, the oxygen concentration of the second shield gas 9 is set to 1000 vol. ppm or less or 7000 vol. Compared with the case where it is set to ppm or more, the oxygen concentration of the second shield gas 9 is set to 1600 to 6000 vol. In the case of ppm (particularly 2000 to 6000 vol. ppm, preferably 3000 to 6000 vol. ppm, more preferably 3000 to 5000 vol. ppm), the width of the bead 6 was narrow and the weld metal part 5a was formed deeply. I understand.

図１２は、第２シールドガス９の酸素濃度と溶接金属部５ａの寸法比との関係を示すグラフである。図１２には、第２シールドガス９の酸素濃度と溶接金属部５ａの酸素濃度との関係を併せて示す。
図１２（ａ）は第２シールドガス９の流量を１０Ｌ／分とした場合を示し、図１２（ｂ）は第２シールドガス９の流量を２０Ｌ／分とした場合を示す。寸法比とは、溶接金属部５ａの深さ（Ｄ）／幅（Ｗ）を意味する。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration of the second shield gas 9 and the dimensional ratio of the weld metal part 5a. FIG. 12 also shows the relationship between the oxygen concentration of the second shield gas 9 and the oxygen concentration of the weld metal portion 5a.
FIG. 12A shows a case where the flow rate of the second shield gas 9 is 10 L / min, and FIG. 12B shows a case where the flow rate of the second shield gas 9 is 20 L / min. The dimension ratio means the depth (D) / width (W) of the weld metal part 5a.

この図より、純アルゴンガスを用いた場合に比べ、酸素を含む第２シールドガス９を用いた場合には、溶接金属部５ａの寸法比を大きくすることができたことがわかる。
特に、第２シールドガス９の酸素濃度が１６００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ（特に２０００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ、好ましくは３０００〜５０００ｖｏｌ．ｐｐｍ）の範囲である場合には、溶接金属部５ａの寸法比を大きくすることができたことがわかる。 From this figure, it can be seen that the dimensional ratio of the weld metal portion 5a can be increased when the second shield gas 9 containing oxygen is used, compared with the case where pure argon gas is used.
In particular, the oxygen concentration of the second shield gas 9 is 1600 to 6000 vol. In the range of ppm (particularly 2000 to 6000 vol. ppm, preferably 3000 to 5000 vol. ppm), it can be seen that the dimensional ratio of the weld metal portion 5a could be increased.

図１２に示すように、溶接金属部５ａの酸素濃度は、第２シールドガス９の酸素濃度を高めるに従って高くなり、第２シールドガス９の酸素濃度が約５０００ｖｏｌ．ｐｐｍのときに約２００ｗｔ．ｐｐｍに達し、約６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ以上の範囲でほぼ一定値（約２２０ｗｔ．ｐｐｍ）となった。
溶接金属部５ａの酸素濃度が７０〜２２０ｗｔ．ｐｐｍ（特に７０〜２００ｗｔ．ｐｐｍ）である範囲では、溶接金属部５ａの寸法比は高い値を示したが、溶接金属部５ａの酸素濃度がこの範囲を超える場合には、溶接金属部５ａが浅くなった。これは、溶接ビード表面に生ずる酸化膜の厚さが過大となるためであると考えられる。 As shown in FIG. 12, the oxygen concentration of the weld metal portion 5a increases as the oxygen concentration of the second shield gas 9 is increased, and the oxygen concentration of the second shield gas 9 is about 5000 vol. About 200 wt. ppm, about 6000 vol. The value was almost constant (about 220 wt. ppm) in the range of ppm or more.
The oxygen concentration of the weld metal part 5a is 70 to 220 wt. In the range of ppm (particularly 70 to 200 wt. ppm), the dimensional ratio of the weld metal part 5a showed a high value, but when the oxygen concentration of the weld metal part 5a exceeds this range, the weld metal part 5a It became shallow. This is presumably because the thickness of the oxide film formed on the surface of the weld bead becomes excessive.

（試験２）
二酸化炭素（ＣＯ_２）とアルゴンとの混合ガスを第２シールドガス９として母材１０を溶接する試験を行い、溶接金属部５ａの断面を観察した。第２シールドガス９の流量は１０Ｌ／分とした。その他の試験条件は試験１に準じた。
図１３および図１４は、溶接金属部５ａの断面図を示すものである。図１３は溶接金属部５ａの写真であり、図１４は図１３に示す写真に基づいて作成された模式図である。 (Test 2)
A test for welding the base material 10 was performed using a mixed gas of carbon dioxide (CO ₂ ) and argon as the second shield gas 9, and the cross section of the weld metal portion 5 a was observed. The flow rate of the second shield gas 9 was 10 L / min. Other test conditions were in accordance with Test 1.
13 and 14 show sectional views of the weld metal portion 5a. FIG. 13 is a photograph of the weld metal portion 5a, and FIG. 14 is a schematic diagram created based on the photograph shown in FIG.

これらの図に示すように、第２シールドガス９の二酸化炭素濃度が１６００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ（特に２０００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ、さらには３０００〜５０００ｖｏｌ．ｐｐｍ）の範囲において、溶接金属部５ａが深く形成された。 As shown in these figures, the carbon dioxide concentration of the second shield gas 9 is 1600-6000 vol. In the range of ppm (particularly 2000 to 6000 vol. ppm, further 3000 to 5000 vol. ppm), weld metal portion 5a was formed deeply.

図１５は、第２シールドガス９の二酸化炭素濃度と溶接金属部５ａの寸法との関係を示すグラフである。この図に示すように、第２シールドガス９の二酸化炭素濃度を１６００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ（好ましくは２０００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ、さらに好ましくは３０００〜５０００ｖｏｌ．ｐｐｍ）とした場合には、溶接金属部５ａは、幅が狭く、かつ深く形成された。 FIG. 15 is a graph showing the relationship between the carbon dioxide concentration of the second shield gas 9 and the dimensions of the weld metal portion 5a. As shown in this figure, the carbon dioxide concentration of the second shield gas 9 is set to 1600-6000 vol. In the case of ppm (preferably 2000 to 6000 vol. ppm, more preferably 3000 to 5000 vol. ppm), the weld metal portion 5a is narrow and deep.

図１６は、第２シールドガス９の二酸化炭素濃度と溶接金属部５ａの寸法比との関係を示すグラフである。
この図には、第２シールドガス９の二酸化炭素濃度と溶接金属部５ａの酸素濃度との関係を併せて示す。 FIG. 16 is a graph showing the relationship between the carbon dioxide concentration of the second shield gas 9 and the dimensional ratio of the weld metal part 5a.
This figure also shows the relationship between the carbon dioxide concentration of the second shield gas 9 and the oxygen concentration of the weld metal portion 5a.

この図に示すように、第２シールドガス９の二酸化炭素濃度が１６００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ（好ましくは２０００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ、さらに好ましくは３０００〜５０００ｖｏｌ．ｐｐｍ）である場合には、溶接金属部５ａの寸法比を大きくすることができた。 As shown in this figure, the carbon dioxide concentration of the second shield gas 9 is 1600-6000 vol. In the case of ppm (preferably 2000 to 6000 vol. ppm, more preferably 3000 to 5000 vol. ppm), the dimensional ratio of the weld metal portion 5a could be increased.

また、溶接金属部５ａの酸素濃度が７０〜２２０ｗｔ．ｐｐｍ（特に７０〜２００ｗｔ．ｐｐｍ）である範囲では、溶接金属部５ａの寸法比は高い値を示したが、溶接金属部５ａの酸素濃度がこの範囲を超える場合には、溶接金属部５ａが浅くなった。 Moreover, the oxygen concentration of the weld metal part 5a is 70 to 220 wt. In the range of ppm (particularly 70 to 200 wt. ppm), the dimensional ratio of the weld metal part 5a showed a high value, but when the oxygen concentration of the weld metal part 5a exceeds this range, the weld metal part 5a It became shallow.

（試験３）
溶接金属部５ａの酸素濃度が、溶接金属部５ａの形状に及ぼす影響を確認するため、次の試験を行った。
ＳＵＳ３０４からなる母材１０上に、酸化物（Ｃｕ_２Ｏ、ＮｉＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２のうちいずれか）を厚さ０．１ｍｍとなるよう塗布した。
この酸化物塗布部分に対して、第２シールドガスとしてアルゴンガスを用いてビードオン溶接を行い、溶接金属部５ａの断面を観察した。
第２シールドガスの流量は１０Ｌ／分とした。その他の試験条件は試験１に準じた。 (Test 3)
In order to confirm the influence of the oxygen concentration of the weld metal part 5a on the shape of the weld metal part 5a, the following test was performed.
An oxide (any one of Cu ₂ O, NiO, Cr ₂ O ₃ , SiO ₂ , and TiO ₂ ) was applied on the base material 10 made of SUS304 to a thickness of 0.1 mm.
Bead-on welding was performed on the oxide-coated portion using argon gas as the second shield gas, and the cross section of the weld metal portion 5a was observed.
The flow rate of the second shield gas was 10 L / min. Other test conditions were in accordance with Test 1.

図１７は、溶接金属部５ａの酸素濃度と、寸法比（深さ／幅）との関係を示すグラフである。
この図より、酸化物の種類にかかわらず、溶接金属部５ａの酸素濃度を７０ｗｔ．ｐｐｍ以上とすることによって、溶接金属部５ａの寸法比が大きくなる、すなわち溶接金属部５ａが深く形成される傾向があることがわかる。 FIG. 17 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration of the weld metal part 5a and the dimensional ratio (depth / width).
From this figure, the oxygen concentration of the weld metal part 5a is set to 70 wt. By setting it as ppm or more, it turns out that the dimensional ratio of the weld metal part 5a becomes large, that is, the weld metal part 5a tends to be deeply formed.

図１８は、第２シールドガス９の酸化性ガス（酸素または二酸化炭素）濃度と、溶接金属部の酸素濃度との関係を示すグラフである。
この図に示すように、溶接金属部５ａの酸素濃度は、第２シールドガス９の酸化性ガス濃度を高めるに従って高くなり、酸化性ガス濃度が約６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ以上の範囲でほぼ一定値（約２２０ｗｔ．ｐｐｍ）となった。 FIG. 18 is a graph showing the relationship between the oxidizing gas (oxygen or carbon dioxide) concentration of the second shield gas 9 and the oxygen concentration of the weld metal part.
As shown in this figure, the oxygen concentration of the weld metal portion 5a increases as the oxidizing gas concentration of the second shield gas 9 is increased, and the oxidizing gas concentration is about 6000 vol. The value was almost constant (about 220 wt. ppm) in the range of ppm or more.

図１２、図１６および図１７に示す結果より、溶接金属部５ａ中の酸素濃度が７０〜２２０ｗｔ．ｐｐｍとなるように第２シールドガス９の組成を設定すると、好ましい形状の溶接金属部５ａが得られると判断できる。 From the results shown in FIGS. 12, 16, and 17, the oxygen concentration in the weld metal portion 5a is 70 to 220 wt. If the composition of the second shield gas 9 is set so as to be ppm, it can be determined that a weld metal part 5a having a preferable shape can be obtained.

図１８より、溶接金属部５ａの酸素濃度７０ｗｔ．ｐｐｍは、第２シールドガス９の酸化性ガスの濃度１６００ｖｏｌ．ｐｐｍに相当することがわかる。
従って、溶接金属部５ａの酸素濃度を好適な範囲である７０〜２２０ｗｔ．ｐｐｍとするには、第２シールドガス９の酸化性ガスの濃度を１６００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍとするのが好適である。 From FIG. 18, the oxygen concentration of the weld metal part 5a is 70 wt. ppm is the concentration of the oxidizing gas of the second shield gas 9 of 1600 vol. It can be seen that it corresponds to ppm.
Therefore, the oxygen concentration of the weld metal portion 5a is in the preferred range of 70 to 220 wt. In order to make it ppm, the concentration of the oxidizing gas of the second shield gas 9 is set to 1600-6000 vol. It is preferable to use ppm.

（試験４）
第２シールドガス９として、酸素とアルゴンとの混合ガス、または二酸化炭素とアルゴンとの混合ガスを用い、試験１に準じて溶接試験を行った。
図１９は、酸素とアルゴンとの混合ガスを第２シールドガス９として用いた場合において、第２シールドガス９の酸素濃度と、溶接金属部５ａの表面に形成された酸化膜の厚みとの関係を示すグラフである。第２シールドガス９の流量は１０Ｌ／分または２０Ｌ／分とした。 (Test 4)
A welding test was performed according to Test 1 using a mixed gas of oxygen and argon or a mixed gas of carbon dioxide and argon as the second shield gas 9.
FIG. 19 shows the relationship between the oxygen concentration of the second shield gas 9 and the thickness of the oxide film formed on the surface of the weld metal portion 5a when a mixed gas of oxygen and argon is used as the second shield gas 9. It is a graph which shows. The flow rate of the second shield gas 9 was 10 L / min or 20 L / min.

図２０は、二酸化炭素とアルゴンとの混合ガスを第２シールドガス９として用いた場合において、第２シールドガス９の二酸化炭素濃度と、溶接金属部５ａの表面の酸化膜の厚みとの関係を示すグラフである。第２シールドガス９の流量は１０Ｌ／分とした。
図１９および図２０に示すように、酸化膜は、酸化性ガスの濃度が６０００ｖｏｌ．ｐｐｍを越えると厚くなり、溶融池５における対流を阻害するため、溶接金属部５ａが深くなりにくくなる。また耐食性が劣化し、外観も悪くなる。 FIG. 20 shows the relationship between the carbon dioxide concentration of the second shield gas 9 and the thickness of the oxide film on the surface of the weld metal portion 5a when a mixed gas of carbon dioxide and argon is used as the second shield gas 9. It is a graph to show. The flow rate of the second shield gas 9 was 10 L / min.
As shown in FIGS. 19 and 20, the oxide film has an oxidizing gas concentration of 6000 vol. If it exceeds ppm, it becomes thick and hinders convection in the molten pool 5, so that the weld metal part 5a is difficult to deepen. Further, the corrosion resistance is deteriorated and the appearance is also deteriorated.

このため、酸化性ガスの濃度は、６０００ｖｏｌ．ｐｐｍ以下であることが好ましく、５０００ｖｏｌ．ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。
酸化性ガスの濃度６０００ｖｏｌ．ｐｐｍは酸化膜の厚み２０μｍに相当することから、酸化膜は厚みは２０μｍ以下とするのが好ましいと判断される。 For this reason, the concentration of the oxidizing gas is 6000 vol. It is preferable that it is ppm or less. More preferably, it is at most ppm.
The concentration of oxidizing gas is 6000 vol. Since ppm corresponds to the thickness of the oxide film of 20 μm, it is determined that the thickness of the oxide film is preferably 20 μm or less.

（試験５）
図６に示す溶接装置Ｃを用い、二酸化炭素とアルゴンとの混合ガスを第２シールドガス９として用いて、トーチを移動させずに溶接試験を行った（溶接速度０ｍｍ／秒）。溶接時間は６０秒とした。第２シールドガス９の二酸化炭素濃度は５０００ｖｏｌ．ｐｐｍとし、第２シールドガス９の流量は１５Ｌ／分とした。その他の試験条件は試験１に準じた。 (Test 5)
A welding test was performed using the welding apparatus C shown in FIG. 6 and using a mixed gas of carbon dioxide and argon as the second shield gas 9 without moving the torch (welding speed 0 mm / second). The welding time was 60 seconds. The carbon dioxide concentration of the second shield gas 9 is 5000 vol. The flow rate of the second shield gas 9 was 15 L / min. Other test conditions were in accordance with Test 1.

図２１は、試験終了後の電極２の外観を示すものである。
比較のため、センターノズル２３から供給される第１シールドガス８に代えて、上記二酸化炭素とアルゴンとの混合ガス（第２シールドガス９）を用いて溶接試験を行った。
図２２は、試験終了後の電極２の外観を示すものである。 FIG. 21 shows the appearance of the electrode 2 after the test is completed.
For comparison, a welding test was performed using the mixed gas of carbon dioxide and argon (second shield gas 9) instead of the first shield gas 8 supplied from the center nozzle 23.
FIG. 22 shows the appearance of the electrode 2 after the test.

図２１および図２２より、二酸化炭素とアルゴンとの混合ガスを用いた場合には電極２が劣化したが、第１シールドガス８としてアルゴンを用いた場合には、電極２の劣化がほとんど見られなかったことがわかる。 21 and 22, when the mixed gas of carbon dioxide and argon is used, the electrode 2 is deteriorated. However, when argon is used as the first shield gas 8, the electrode 2 is hardly deteriorated. You can see that there wasn't.

酸素／アルゴン混合ガスを第２シールドガス９として用いる場合には、例えば溶接電流１６０Ａ、溶接速度２ｍｍ／秒の条件で、酸素濃度を１６００〜６０００ｖｏｌ．ｐｐｍとすることで、溶接金属部５ａの形状が改善され、より効率が高い溶接が可能になる。 When an oxygen / argon mixed gas is used as the second shield gas 9, the oxygen concentration is set to 1600 to 6000 vol., For example, under the conditions of a welding current of 160 A and a welding speed of 2 mm / second. By setting it as ppm, the shape of the weld metal part 5a is improved, and welding with higher efficiency becomes possible.

本発明の溶接装置の第１の実施の形態の要部を示す概略構造図である。It is a schematic structure figure showing the important section of a 1st embodiment of a welding device of the present invention. （ａ）溶融池における温度と表面張力との関係を示す図、（ｂ）溶融池の状態を示す模式図である。(A) The figure which shows the relationship between the temperature and surface tension in a molten pool, (b) The schematic diagram which shows the state of a molten pool. 本発明の溶接装置の第２の実施の形態の要部を示す概略構造図であり、（ａ）は一部を断面状態とした正面図であり、（ｂ）は横断面図である。It is a schematic structure figure which shows the principal part of 2nd Embodiment of the welding apparatus of this invention, (a) is the front view which made some cross sections, (b) is a cross-sectional view. 図３に示す溶接装置によって得られた被溶接物の平面図である。It is a top view of the to-be-welded object obtained by the welding apparatus shown in FIG. 本発明の溶接装置の第３の実施の形態の要部を示す概略構造図であり、（ａ）は一部を断面状態とした正面図であり、（ｂ）は横断面図である。It is a schematic structure figure which shows the principal part of 3rd Embodiment of the welding apparatus of this invention, (a) is the front view which made some cross sections, (b) is a cross-sectional view. 本発明の溶接装置の第４の実施の形態の要部を示す概略構造図であり、（ａ）は一部を断面状態とした正面図であり、（ｂ）は横断面図である。It is a schematic structure figure which shows the principal part of 4th Embodiment of the welding apparatus of this invention, (a) is the front view which made one part a cross-sectional state, (b) is a cross-sectional view. 図６に示す溶接装置によって得られた被溶接物の平面図である。It is a top view of the to-be-welded object obtained by the welding apparatus shown in FIG. 本発明の溶接装置の第５の実施の形態の要部を示す概略構造図であり、（ａ）は一部を断面状態とした正面図であり、（ｂ）は横断面図である。It is a schematic structure figure which shows the principal part of 5th Embodiment of the welding apparatus of this invention, (a) is the front view which made some cross sections, (b) is a cross-sectional view. 溶接金属部の断面を示す写真である。It is a photograph which shows the cross section of a weld metal part. 図９に示す溶接金属部の断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section of the weld metal part shown in FIG. 試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a test. 試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a test. 溶接金属部の断面を示す写真である。It is a photograph which shows the cross section of a weld metal part. 図１３に示す溶接金属部の断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section of the weld metal part shown in FIG. 試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a test. 試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a test. 試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a test. 試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a test. 試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a test. 試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a test. 試験終了後の電極を示す写真である。It is a photograph which shows the electrode after completion | finish of a test. 試験終了後の電極を示す写真である。It is a photograph which shows the electrode after completion | finish of a test.

Explanation of symbols

Ａ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’・・・溶接装置、１、１１、２１・・・トーチ、２・・・タングステン電極、３・・・インナーノズル、４・・・アウターノズル、５、１５、２５・・・溶融池、７・・・アーク、８・・・第１のシールドガス、９・・・第２のシールドガス、１０・・・母材（被溶接物）、１３、２３・・・センターノズル、１４、１４ａ、２４、２４ａ・・・サイドノズル A, B, B ', C, C' ... Welding device 1, 11, 21 ... Torch, 2 ... Tungsten electrode, 3 ... Inner nozzle, 4 ... Outer nozzle, 5, 15, 25 ... molten pool, 7 ... arc, 8 ... first shield gas, 9 ... second shield gas, 10 ... base material (workpiece), 13, 23 ... Center nozzle, 14, 14a, 24, 24a ... Side nozzle

Claims

A method of welding a workpiece by generating an arc between an electrode and the workpiece,
A first shield gas made of an inert gas is allowed to flow toward the work piece so as to surround the electrode, and a second shield gas containing an oxidizing gas is welded to the peripheral side of the first shield gas. Flow towards things,
A TIG welding method, wherein the thickness of the oxide film formed on the surface of the weld metal part is 20 μm or less.

A method of welding a workpiece by generating an arc between an electrode and the workpiece,
A first shield gas made of an inert gas is flowed toward the work piece so as to surround the electrode, and a second shield gas containing an oxidizing gas is welded to the electrode at least on both sides in the welding progress direction. Flow towards things,
A TIG welding method, wherein the thickness of the oxide film formed on the surface of the weld metal part is 20 μm or less.

A weld metal part obtained by the welding method according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the oxide film formed on the surface is 20 µm or less.