JP2024060639A - Double shield tig welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2重シールドティグ溶接方法に関するものである。 The present invention relates to a double shielded TIG welding method.
インナーガスを噴出させるインナーノズル及びアウターガスを噴出させるアウターノズルを備えた溶接トーチを使用して溶接する2重シールドティグ溶接方法が慣用されている(例えば、特許文献1参照)。インナーガス及びアウターガスとしては、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが使用される。 A double-shielded TIG welding method is commonly used, in which welding is performed using a welding torch equipped with an inner nozzle that ejects an inner gas and an outer nozzle that ejects an outer gas (see, for example, Patent Document 1). Inert gases such as argon and helium are used as the inner and outer gases.
従来技術の2重シールドティグ溶接方法では、溶接開始に際して、インナーガス及びアウターガスを同時に噴出させてプリフローを行った後にアークを発生させている。このときに、インナーガスは周囲の空気を巻き込みながら噴出されるので、定常状態になるまで6~10秒程度の長い時間がかかる。したがって、十分なプリフロー時間を設けていない場合は、空気を巻き込んだ状態で溶接が開始されるので、シールド性が低下し、溶接不良となるおそれがある。しかし、プリフロー時間を長く設定すると、作業効率が低下し、高価な不活性ガスを多く消費することになる。 In the conventional double-shielded TIG welding method, when welding begins, inner and outer gases are ejected simultaneously to perform preflow, and then an arc is generated. At this time, the inner gas is ejected while drawing in the surrounding air, so it takes a long time, around 6 to 10 seconds, for the gas to reach a steady state. Therefore, if sufficient preflow time is not set, welding begins with air being drawn in, which can reduce shielding and result in poor welding. However, setting a long preflow time reduces work efficiency and consumes a lot of expensive inert gas.
そこで、本発明では、溶接開始時のプリフロー時間を短く設定しても十分なシールド性を確保することができる2重シールドティグ溶接方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a double-shielded TIG welding method that can ensure sufficient shielding even if the preflow time at the start of welding is set to a short time.
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
インナーガスを噴出させるインナーノズル及びアウターガスを噴出させるアウターノズルを備えた溶接トーチを使用し、
溶接開始に際して前記インナーガス及び前記アウターガスのプリフローを行った後にアークを発生させて溶接する2重シールドティグ溶接方法において、
前記プリフローは前記アウターガスを噴出させた後に前記インナーガスを噴出させる、
ことを特徴とする2重シールドティグ溶接方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides:
A welding torch having an inner nozzle for ejecting an inner gas and an outer nozzle for ejecting an outer gas is used,
In a double shield TIG welding method, at the start of welding, a preflow of the inner gas and the outer gas is performed, and then an arc is generated to weld,
The preflow ejects the inner gas after ejecting the outer gas.
This is a double shielded TIG welding method characterized by the above.
請求項2の発明は、
前記プリフローは、前記アウターガスのみを噴出させる時間が前記インナーガスを噴出させる時間よりも長くなるように設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の2重シールドティグ溶接方法である。
The invention of
The pre-flow is set so that the time during which only the outer gas is ejected is longer than the time during which the inner gas is ejected.
2. The double shielded TIG welding method according to claim 1 .
請求項3の発明は、
前記インナーガスの流量を、前記プリフロー中は前記プリフロー終了後よりも小さくする、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の2重シールドティグ溶接方法である。
The invention of claim 3 is as follows:
The flow rate of the inner gas is set to be smaller during the preflow than after the preflow ends.
3. The double shielded TIG welding method according to claim 1 or 2.
請求項4の発明は、
前記アウターガスの流量を、前記プリフロー中は前記プリフロー終了後よりも大きくする、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の2重シールドティグ溶接方法である。
The invention of claim 4 is as follows:
The flow rate of the outer gas is set to be larger during the preflow than after the preflow ends.
3. The double shielded TIG welding method according to claim 1 or 2.
本発明に係る2重シールドティグ溶接方法によれば、溶接開始時のプリフロー時間を短く設定しても十分なシールド性を確保することができる。これにより、作業効率を高めることができ、高価な不活性ガスの消費量を減らすことができる。 The double-shielded TIG welding method of the present invention ensures sufficient shielding even if the preflow time at the start of welding is set short. This improves work efficiency and reduces the consumption of expensive inert gas.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る2重シールドティグ溶接方法を実施するための溶接装置のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。 Figure 1 is a block diagram of a welding device for carrying out a double-shielded TIG welding method according to an embodiment of the present invention. Each block will be described below with reference to the figure.
溶接トーチWTは、主に電極1、それを取り囲むインナーノズル4及びそれを取り囲むアウターノズル5を備えている。電極1には、タングステン電極等が使用される。 The welding torch WT mainly comprises an electrode 1, an inner nozzle 4 surrounding it, and an outer nozzle 5 surrounding the inner nozzle 4. A tungsten electrode or the like is used for the electrode 1.
溶接開始回路ONは、溶接を開始するときにHighレベルとなる溶接開始信号ONを出力する。この溶接開始回路ONは、溶接トーチWTに設けられたトーチスイッチである。また、溶接開始回路ONは、ロボット制御装置内に設けられる場合もある。 The welding start circuit ON outputs a welding start signal ON that goes to a high level when welding begins. This welding start circuit ON is a torch switch provided on the welding torch WT. The welding start circuit ON may also be provided within the robot control device.
プリフロー期間回路TPは、上記の溶接開始信号Onを入力として、溶接開始信号OnがHighレベルに変化した時点から予め定めたプリフロー時間が経過するまではHighレベルとなるプリフロー期間信号Tpを出力する。 The preflow period circuit TP receives the above-mentioned welding start signal On as input and outputs a preflow period signal Tp that remains at a high level until a predetermined preflow time has elapsed from the time the welding start signal On changes to a high level.
インナーガス噴出開始回路TIは、上記のプリフロー期間信号Tpを入力として、プリフロー期間信号TpがHighレベルに変化した時点から予め定めた遅延時間Tdが経過した時点で短時間Highレベルとなるインナーガス噴出開始信号Tiを出力する。遅延時間Tdはプリフロー期間Tpよりも短い時間である。 The inner gas ejection start circuit TI receives the preflow period signal Tp as input and outputs an inner gas ejection start signal Ti that goes to high level for a short period of time a predetermined delay time Td has elapsed since the preflow period signal Tp changed to high level. The delay time Td is shorter than the preflow period Tp.
インナーガス流量設定回路FIRは、上記のプリフロー期間信号Tpを入力として、プリフロー期間信号TpがHighレベルのときは予め定めたプリフローインナーガス流量値となり、Lowレベルのときは予め定めた本溶接インナーガス流量値となるインナーガス流量設定信号Firを出力する。ここで、プリフローインナーガス流量値は本溶接インナーガス流量値よりも小さな値に設定されることが望ましい。 The inner gas flow rate setting circuit FIR receives the preflow period signal Tp as input and outputs an inner gas flow rate setting signal Fir that is a predetermined preflow inner gas flow rate value when the preflow period signal Tp is at a high level and a predetermined main welding inner gas flow rate value when the preflow period signal Tp is at a low level. Here, it is desirable to set the preflow inner gas flow rate value to a value smaller than the main welding inner gas flow rate value.
インナーガス流量調整器CIは、上記の溶接開始信号On、上記のインナーガス噴出開始信号Ti及び上記のインナーガス流量設定信号Firを入力として、インナーガス噴出開始信号Toが短時間Highレベルに変化した時点から溶接開始信号OnがLowレベルに変化して予め定めたアフターフロー時間が経過するまでの期間中は、インナーガスボンベ6からのインナーガス7の流量Fiをインナーガス流量設定信号Firによって定まる値に調整して噴出する。 The inner gas flow regulator CI receives the above welding start signal On, the above inner gas ejection start signal Ti, and the above inner gas flow rate setting signal Fir as inputs, and adjusts the flow rate Fi of the inner gas 7 from the inner gas cylinder 6 to a value determined by the inner gas flow rate setting signal Fir and ejects it during the period from when the inner gas ejection start signal To changes to a high level for a short period of time until the welding start signal On changes to a low level and a predetermined after-flow time has elapsed.
アウターガス流量設定回路FORは、上記のプリフロー期間信号Tpを入力として、プリフロー期間信号TpがHighレベルのときは予め定めたプリフローアウターガス流量値となり、Lowレベルのときは予め定めた本溶接アウターガス流量値となるアウターガス流量設定信号Forを出力する。ここで、プリフローアウターガス流量値は本溶接アウターガス流量値よりも大きな値に設定されることが望ましい。 The outer gas flow rate setting circuit FOR receives the preflow period signal Tp as input, and outputs an outer gas flow rate setting signal For that is a predetermined preflow outer gas flow rate value when the preflow period signal Tp is at a high level, and is a predetermined main welding outer gas flow rate value when the preflow period signal Tp is at a low level. Here, it is desirable to set the preflow outer gas flow rate value to a value greater than the main welding outer gas flow rate value.
アウターガス流量調整器COは、上記の溶接開始信号On、上記のプリフロー期間信号Tp及び上記のアウターガス流量設定信号Forを入力として、溶接開始信号OnがHighレベルに変化した時点から溶接開始信号OnがLowレベルに変化するまでの期間中は、アウターガスボンベ8からのアウターガス9の流量Foをアウターガス流量設定信号Forによって定まる値に調整して噴出する。 The outer gas flow regulator CO receives the above welding start signal On, the above preflow period signal Tp, and the above outer gas flow setting signal For as inputs, and during the period from when the welding start signal On changes to a high level to when the welding start signal On changes to a low level, it adjusts the flow rate Fo of the outer gas 9 from the outer gas cylinder 8 to a value determined by the outer gas flow setting signal For and sprays it.
インナーノズル4の内側の通路をインナーガス7が流れる。また、インナーノズル4の外側とアウターノズル5の内側の通路をアウターガス9が流れる。インナーガス7及びアウターガス9にはアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが使用される。アーク3は、電極1が負極となり、母材2が正極となって発生する。
An inner gas 7 flows through the passage inside the inner nozzle 4. An outer gas 9 flows through the passage outside the inner nozzle 4 and inside the outer nozzle 5. Inert gases such as argon and helium are used for the inner gas 7 and outer gas 9. The arc 3 is generated with the electrode 1 serving as the negative electrode and the
溶接電源PSは、上記の溶接開始信号On及び上記のプリフロー期間信号Tpを入力として、溶接開始信号OnがHighレベルとなり、かつ、プリフロー期間信号TpがLowレベルになると、電極1と母材2との間に高周波高電圧を印加し、アーク3が発生すると溶接電流Iwの出力を開始し、溶接開始信号OnがLowレベルになると溶接電流Iwの出力を停止する。
The welding power source PS receives the above welding start signal On and the above preflow period signal Tp as inputs, and when the welding start signal On goes to high level and the preflow period signal Tp goes to low level, it applies a high-frequency high voltage between the electrode 1 and the
図2は、本発明の実施の形態に係る2重シールドティグ溶接方法を示す図1の溶接装置における各信号のタイミングチャートである。同図(A)は溶接開始信号Onの時間変化を示し、同図(B)はプリフロー期間信号Tpの時間変化を示し、同図(C)はインナーガス噴出開始信号Tiの時間変化を示し、同図(D)はアウターガス流量Fo(リットル/分)の時間変化を示し、同図(E)はインナーガス流量Fi(リットル/分)の時間変化を示し、同図(F)は溶接電流Iwの時間変化を示す。以下、同図を参照して、溶接開始時及び溶接終了時の動作について説明する。 Figure 2 is a timing chart of each signal in the welding device of Figure 1, which shows a double-shielded TIG welding method according to an embodiment of the present invention. Figure (A) shows the change over time of the welding start signal On, Figure (B) shows the change over time of the preflow period signal Tp, Figure (C) shows the change over time of the inner gas ejection start signal Ti, Figure (D) shows the change over time of the outer gas flow rate Fo (liters/minute), Figure (E) shows the change over time of the inner gas flow rate Fi (liters/minute), and Figure (F) shows the change over time of the welding current Iw. Below, the operation at the start and end of welding will be explained with reference to the figures.
時刻t1において、溶接作業者が図1の溶接トーチWTに設けられたトーチスイッチをオン状態にすると、同図(A)に示すように、溶接開始信号OnがHighレベルに変化する。これに応動して、同図(B)に示すように、プリフロー期間信号TpがHighレベルとなる。同時に、図1のアウターガス流量調整器COによってアウターガスの噴出が開始される。同図(D)に示すように、アウターガス流量Foは図1のアウターガス流量設定信号Forによって定まる予め定めたプリフローアウターガス流量値となる。 At time t1, when the welding operator turns on the torch switch provided on the welding torch WT in FIG. 1, the welding start signal On changes to a high level, as shown in FIG. 1 (A). In response to this, as shown in FIG. 1 (B), the preflow period signal Tp becomes a high level. At the same time, the outer gas starts to be ejected by the outer gas flow regulator CO in FIG. 1. As shown in FIG. 1 (D), the outer gas flow rate Fo becomes a predetermined preflow outer gas flow rate value determined by the outer gas flow rate setting signal For in FIG. 1.
時刻t1から予め定めた遅延時間Tdが経過した時刻t2において、同図(B)に示すように、インナーガス噴出開始信号Tiが短時間Highレベルとなる。これに応動して、図1のインナーガス流量調整器CIによってインナーガスの噴出が開始される。同図(E)に示すように、インナーガス流量Fiは図1のインナーガス流量設定信号Firによって定まる予め定めたプリフローインナーガス流量値となる。 At time t2, when a predetermined delay time Td has elapsed from time t1, the inner gas ejection start signal Ti goes to high level for a short period of time, as shown in FIG. 1B. In response to this, the ejection of the inner gas is started by the inner gas flow regulator CI in FIG. 1. As shown in FIG. 1E, the inner gas flow rate Fi becomes a predetermined pre-flow inner gas flow rate value determined by the inner gas flow rate setting signal Fir in FIG. 1.
時刻t3においてプリフロー期間信号TpがLowレベルに変化すると、図1の溶接電源Sは図1の電極1と母材2との間に高周波高電圧を印加して図1のアーク3を発生させ、同図(F)に示すように、溶接電流Iwの通電を開始させる。同時に、同図(D)に示すように、アウターガス流量Foは図1のアウターガス流量設定信号Forによって定まる予め定めた本溶接アウターガス流量値となる。同様に、同図(E)に示すように、インナーガス流量Fiは図1のインナーガス流量設定信号Firによって定まる予め定めた本溶接アウターガス流量値となる。そして、時刻t3から溶接を開始する。
When the preflow period signal Tp changes to a low level at time t3, the welding power source S in FIG. 1 applies a high-frequency high voltage between the electrode 1 and the
上述したように、プリフロー期間中は、アウターガスを噴出させた後にインナーガスを噴出させている。このようにすると、アウターガスの噴出によって周囲をシールドされた状態でインナーガスの噴出が開始されるので、インナーガスが周囲の空気を巻き込むことがなくなり、定常状態に早期に収束させることができる。このために、本実施の形態では、アウターガス及びインナーガスの噴出を同時に開始する従来技術に比べて、プリフロー時間を50%程度に短くすることができる。したがって、本実施の形態では、溶接開始時のプリフロー時間を短く設定しても十分なシールド性を確保することができるので、作業効率を高めることができ、高価な不活性ガスの消費量を減らすことができる。例えば、従来技術ではプリフロー期間を6秒程度に設定するひつようがあったが、本実施の形態では3秒程度に設定することができる。 As described above, during the preflow period, the outer gas is ejected, followed by the inner gas. In this way, the ejection of the inner gas is started while the surroundings are shielded by the ejection of the outer gas, so that the inner gas does not draw in the surrounding air, and the steady state can be quickly converged to. For this reason, in this embodiment, the preflow time can be shortened to about 50% compared to the conventional technology in which the ejection of the outer gas and the inner gas is started at the same time. Therefore, in this embodiment, sufficient shielding can be ensured even if the preflow time at the start of welding is set short, so that the work efficiency can be improved and the consumption of expensive inert gas can be reduced. For example, in the conventional technology, it was necessary to set the preflow period to about 6 seconds, but in this embodiment, it can be set to about 3 seconds.
さらに、時刻t1~t2のアウターガスのみを噴出させる時間が時刻t2~t3のインナーガスを噴出させる時間よりも長くなるように設定されることが望ましい。このようにすると、インナーガスが空気を巻き込むことをより確実に抑制することができるので、さらにプリフロー時間を短く設定することができる。 Furthermore, it is desirable to set the time during which only the outer gas is ejected from time t1 to t2 to be longer than the time during which the inner gas is ejected from time t2 to t3. In this way, it is possible to more reliably prevent the inner gas from entraining air, and therefore it is possible to set the preflow time even shorter.
さらに、インナーガス流量Fiを、プリフロー期間中はプリフロー期間終了後の本溶接期間中よりも小さくすることが望ましい。このようにすると、インナーガスの噴出状態をより早期に定常状態にすることができるので、さらにプリフロー時間を短く設定することができる。 Furthermore, it is desirable to set the inner gas flow rate Fi smaller during the preflow period than during the actual welding period after the end of the preflow period. In this way, the inner gas ejection state can be brought to a steady state more quickly, so that the preflow time can be set even shorter.
さらに、アウターガス流量Foを、プリフロー期間中はプリフロー期間終了後の本溶接期間中よりも大きくすることが望ましい。このようにすると、インナーガスの噴出状態をより早期に定常状態にすることができるので、さらにプリフロー時間を短く設定することができる。 Furthermore, it is desirable to set the outer gas flow rate Fo to be greater during the preflow period than during the actual welding period after the end of the preflow period. In this way, the inner gas ejection state can be brought to a steady state more quickly, so that the preflow time can be set even shorter.
上記の各パラメータの数値例を以下に示す。
溶接トーチWT:インナ―ノズル内径5mm、アウターノズル内径13mmの二重シールドノズルを備えた溶接トーチ
電極1:直径3.2mmのタングステン電極
アウターガス及びインナーガス:100%アルゴンガス
母材2:板厚2.3mmの軟鋼の突き合わせ継手
溶接電流Iw:150A、溶接速度:30cm/min
アウターガス流量Fo:プリフロー期間12l/min、本溶接期間10l/min
インナーガス流量Fi:プリフロー期間4l/min、本溶接期間5l/min
プリフロー時間:3秒(アウターガスが噴出を開始してから2秒後にインナーガスの噴出が開始し、その1秒後にアークが発生する。)
Numerical examples of the above parameters are shown below.
Welding torch WT: Welding torch equipped with a double shield nozzle with an inner nozzle inner diameter of 5 mm and an outer nozzle inner diameter of 13 mm Electrode 1: Tungsten electrode with a diameter of 3.2 mm Outer gas and inner gas: 100% argon gas Base material 2: Butt joint of mild steel with a plate thickness of 2.3 mm Welding current Iw: 150 A, welding speed: 30 cm/min
Outer gas flow rate Fo: Preflow period 12 l/min, main welding period 10 l/min
Inner gas flow rate Fi: Preflow period 4 l/min, main welding period 5 l/min
Preflow time: 3 seconds (The inner gas starts to
時刻t4において溶接作業者がトーチスイッチをオフ状態にすると、同図(A)に示すように、溶接開始信号OnはLowレベルに変化する。これに応動して、同図(F)に示すように、溶接電流Iwの通電が停止する。同時に、同図(D)に示すように、アウターガス流量Foは0となり、アウターガスの噴出が停止する。 When the welding operator turns off the torch switch at time t4, the welding start signal On changes to a low level, as shown in FIG. 1(A). In response to this, as shown in FIG. 1(F), the flow of the welding current Iw stops. At the same time, as shown in FIG. 1(D), the outer gas flow rate Fo becomes 0, and the ejection of the outer gas stops.
時刻t4から予め定めたアフターフロー時間が経過した時刻t5において、同図(E)に示すように、インナーガス流量Fiは0となり、インナーガスの噴出が停止する。アフターフロー時間は、7秒程度に設定される。 At time t5, when a predetermined after-flow time has elapsed since time t4, the inner gas flow rate Fi becomes 0, as shown in FIG. 1(E), and the ejection of the inner gas stops. The after-flow time is set to about 7 seconds.
従来技術では、アフターフロー期間中はアウターガス及びインナーガスの両方を噴出させている。これに対して、本実施の形態では、インナーガスのみを噴出させるようにしている。アフターフローの作用は、電極及び溶融池を冷却するまで空気からシールドすることである。この作用のためにはインナーガスのみを噴出させれば充分である。このようにすると、高価な不活性ガスの消費量を減らすことができる。 In the conventional technology, both the outer gas and the inner gas are ejected during the afterflow period. In contrast, in this embodiment, only the inner gas is ejected. The function of the afterflow is to shield the electrode and molten pool from the air until they are cooled. To achieve this function, it is sufficient to eject only the inner gas. In this way, the consumption of expensive inert gas can be reduced.
1 電極
2 母材
3 アーク
4 インナーノズル
5 アウターノズル
6 インナーガスボンベ
7 インナーガス
8 アウターガスボンベ
9 アウターガス
CI インナーガス流量調整器
CO アウターガス流量調整器
Fi インナーガス流量
FIR インナーガス流量設定回路
Fir インナーガス流量設定信号
Fo アウターガス流量
FOR アウターガス流量設定回路
For アウターガス流量設定信号
Iw 溶接電流
ON 溶接開始回路
On 溶接開始信号
PS 溶接電源
TI インナーガス噴出開始回路
Ti インナーガス噴出開始信号
TP プリフロー期間回路
Tp プリフロー期間信号
WT 溶接トーチ
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (4)
溶接開始に際して前記インナーガス及び前記アウターガスのプリフローを行った後にアークを発生させて溶接する2重シールドティグ溶接方法において、
前記プリフローは前記アウターガスを噴出させた後に前記インナーガスを噴出させる、
ことを特徴とする2重シールドティグ溶接方法。 A welding torch having an inner nozzle for ejecting an inner gas and an outer nozzle for ejecting an outer gas is used,
In a double shield TIG welding method, at the start of welding, a preflow of the inner gas and the outer gas is performed, and then an arc is generated to weld,
The preflow ejects the inner gas after ejecting the outer gas.
A double shielded TIG welding method.
ことを特徴とする請求項1に記載の2重シールドティグ溶接方法。 The pre-flow is set so that the time during which only the outer gas is ejected is longer than the time during which the inner gas is ejected.
The double shield TIG welding method according to claim 1 .
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の2重シールドティグ溶接方法。 The flow rate of the inner gas is set to be smaller during the preflow than after the preflow ends.
3. The double shielded TIG welding method according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の2重シールドティグ溶接方法。 The flow rate of the outer gas is set to be larger during the preflow than after the preflow ends.
3. The double shielded TIG welding method according to claim 1 or 2.
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CN117917294A (en) | 2024-04-23 |
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