專利名稱：電弧焊接用焊槍的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠在電弧焊接開始時盡可能防止失火的電弧焊接用焊槍，特別 是用于TIG焊接的電弧焊接用焊槍。
背景技術：
眾所周知，以往在電弧焊接時，若空氣與熔融金屬接觸，則大氣中的氮會熔入該金 屬中，并且在該熔融金屬凝固時，所熔入的氮會一下全部析出并形成氣泡，該熔融金屬在此 狀態下凝固，形成氣孔狀態。因此，在電弧焊接開始時會使用保護氣體，一般為氬氣，當電極 與工件周圍形成氬氣環境后，再在該氬氣環境內實施電弧焊接。作為該電弧焊接的一種，可 列舉TIG焊接。TIG焊接方法是在被焊接物與鎢電極之間產生電弧，利用其熱量進行焊接。 此時，會在焊接時噴射由氬構成的保護氣體，阻斷大氣，防止被焊接物變色氧化。由于利用 該TIG焊接可在非接觸狀態下飛出電弧，因此即使被焊接物與電極的位置出現一些偏移也 可進行焊接，尤其可有效進行端子狀焊接。日本專利實開昭58-76388號公報公開了一種為防止電弧焊接時濺射堆積在 焊槍噴嘴頂端部，在焊槍噴嘴頂端內周面形成陶瓷層的技術思想。此外，日本專利特開 2003-290930號公報公開了一種為避免出現焊接質量因氣孔等發生降低，在保護氣體噴出 口周圍設置過濾器的技術思想，該過濾器由具有絕緣性和耐熱性的纖維質材料形成。日本 專利特開2005-2M849號公報公開了一種鑒于電漿焊接時若導電性噴嘴與被焊接構件接 觸，該電漿噴嘴與電極之間將產生電弧，從而在電漿噴嘴頂端安裝導向構件，避免電漿噴嘴 與被焊接構件接觸的技術思想。
發明內容
但是，連續性持續實施電弧焊接作業時，或有時因工件形狀等原因，經常會發生將 空氣卷入氬氣內的現象。其結果，將出現電弧失火、焊接作業被迫中斷的問題。此外，電弧 失火時，會在焊接電極側加大施加電壓，嘗試再次產生初始電弧。而且，此時如果初始電弧 產生失敗，則會逐漸提高施加電壓。因此，存在當進一步增大電壓并重復進行重新啟動時， 會對電弧焊接裝置內置高電壓產生電路造成過大負擔，最終導致所述高電壓產生電路出現 故障的擔憂。而且，存在如上所述設置高電壓產生電路本身及整個裝置制造成本提高的問 題。本發明為解決上述問題而開發完成，其目的在于提供一種電弧焊接用焊槍，其能 夠在電弧焊接時盡可能地防止失火，以簡單的構造連續產生電弧，并可降低整個焊接裝置 的制造成本。為達成上述目的，本發明電弧焊接用焊槍的特征在于，含有焊槍體、設置在所述焊 槍體軸中心部的電極、固定所述電極的電極夾、圍繞所述電極夾的電極夾體、以及設置在所 述焊槍體頂端部且穿插所述電極的焊槍噴嘴，在所述焊槍噴嘴的內周面安裝導電性構件。此時，所述導電性構件也可圍繞所述電極。
此外，自焊槍體側往所述電極頂端方向，使焊槍噴嘴的剖面逐漸縮徑，并將所述導 電性構件安裝在該縮徑的該焊槍噴嘴內周面時，可獲得該導電性構件穩定的安裝效果。進而，導電性構件也可以是金屬網格或金屬板。另外，本發明中，所述金屬板包括 板厚不足0. Imm者。所述導電性構件為該金屬網格時，該金屬網格也可由不銹鋼(SUS)Jl 以及銅合金中的任一種金屬制成。所述導電性構件為該金屬板時，該金屬板也可由銅、銅合 金、鋁中的任一種金屬制成。此外，若將本發明的電弧焊接用焊槍用于TIG焊接，可抑制電弧失火，從而更加適且。由此，可防止電弧焊接時的失火。此外，由于可盡可能地避免產生電弧時失火，所 以無需重復施加產生初始電弧所需的規定電壓，能夠提高焊接的生產效率。進而，由于能夠 抑制初始電弧電壓，所以無需高電壓產生電路，或者即使有也可減小對該高電壓產生電路 的負荷，從而延長整個焊接裝置的壽命。
圖1是本發明第1實施例的電弧焊接用焊槍的重要部位剖面說明圖。圖2是使用圖1所示電弧焊接用焊槍實施電弧焊接的狀態說明圖。圖3是對應電弧焊接用焊槍中有無金屬網格的初始電弧電壓波形圖。圖4是本發明第2實施例的電弧焊接用焊槍的重要部位剖面說明圖。圖5是顯示在實例1中使用電弧焊接用焊槍實施電弧焊接的狀態下，氬氣與電弧 電流關系的圖表。圖6是實例2的實驗裝置的重要部位方塊圖。圖7是顯示實例2中電弧電流對應時間變化的圖表。圖8是使用具有導電性構件的電弧焊接用焊槍重復實施電弧放電時，顯示放電次 數及有無失火的實驗結果；以及使用不具有導電性構件的電弧焊接用焊槍重復實施電弧放 電時，顯示放電次數及有無失火的實驗結果。圖中:10、100、206…焊接焊槍；16、214…焊槍體；18、216…電極；24、218…焊槍噴 嘴；28…氣體導出孔；32…內周面；34、134、220…導電性構件；44…電弧形成空間
具體實施例方式以下，列舉本發明電弧焊接用焊槍的適當實施例，參照附圖進行詳細說明。(第1實施例)首先，關于本發明第1實施例的電弧焊接用焊槍，使用圖1 圖3加以說明。如圖 1所示，焊接焊槍10具有焊槍體16，所述焊槍體16具有設置在軸中心部的電極18和電極 夾20。所述電極夾20由電極夾體22圍繞，所述電極夾體22與焊槍噴嘴M螺合。所述電極18由電極夾20固定，其頂端部如下所示，自焊槍噴嘴M露出一部分在 外。所述電極夾體22上形成多個氣體導出孔觀，其將保護氣體(本實施例中為氬氣) 導出到形成在電極18與焊槍噴嘴M之間的空間部26。焊槍噴嘴M優選氧化鋁材質。所述焊槍噴嘴M的焊槍體16側為大徑基部側，往所述電極18的頂端側方向，經過小坡度的肩部在頂端部分形成為小徑圓筒狀，即其形狀為頂端部分的外徑逐漸縮小。該 焊槍噴嘴M的頂端中央部形成同徑且以規定距離延伸的開口部30，在所述開口部30中穿 插電極18，并且其頂端部自該開口部30突出。在該焊槍噴嘴M的內周面32，以圍繞所述 電極18基端部側的方式旋繞安裝導電性構件34，使其剛好適合焊槍噴嘴M逐漸縮小的所 述肩部內部。另外，導電性構件34也可安裝在焊槍噴嘴M內周面32中肩部以外的位置。例 如，也可通過肩部安裝在電極18側(即焊槍噴嘴的基部側)的內周面32直徑大致固定的 位置。如此，與安裝在焊槍噴嘴M直徑逐漸縮小的肩部相比，更易安裝導電性構件34。此外，導電性構件34形成為網格狀，并且由例如不銹鋼(SUS)、銅、及銅合金中的 任一種金屬制成。作為銅合金，例如可利用黃銅。此外，導電性構件34安裝到焊槍噴嘴M的內周面32時，不僅可利用導電性構件 34及焊槍噴嘴M之間產生的摩擦力，還可利用黏接劑等。另外，保護氣體不僅可使用氬氣， 也可使用二氧化碳或氦等。本發明第1實施例的焊接焊槍10的結構基本如上，以下，就其運行及作用效果加 以說明。如圖2所示，將正面呈L字狀的工件Wl與W2相互背部對準，設置在規定位置，使 焊接焊槍10的電極18以規定距離接近該工件Wl與W2連接的焊接部位42。該距離優選為 5mm ο接著，開始向焊接焊槍10供應規定電流及氬氣，在焊接部位42與電極18之間形 成產生電弧放電的電弧形成空間44。形成所述電弧形成空間44后，實施TIG焊接作業，形 成所述工件W的焊接部位42。此時，即使連續實施TIG焊接作業，焊接焊槍10也不會失火，能夠切實形成電弧形 成空間44，獲得與大氣良好的阻斷狀態，連續實施TIG焊接作業。其理由如下。即，根據先 前技術，在焊接開始時電弧會自電極頂端部產生，但隨著焊接次數累加，會出現電弧產生位 置自電極頂端向上攀爬的現象。可認為這是受電極氧化等影響。而且，電弧產生位置自電 極頂端部向上攀爬的現象表示電弧產生位置逐漸遠離工件。換言之，若工件至電弧產生位 置的距離延長，則初始電弧電壓會逐漸成為高電壓，導致失火頻發。作為電弧位置向上攀爬即電極頂端部不再產生電弧的理由，可認為是因氧化等影 響造成“電離電壓”提高。此處“電離”是指自外部對原子施加大于激發狀態的能量時，電子 自原子飛出的現象，該電離所需的最低電壓稱為“電離電壓”。如需產生電漿則必須施加不 小于電離電壓的能量，因此連續實施電弧焊接時，為避免初始電弧失火而慢慢提高對電極 施加的電壓，即提高電離電壓的操作，是以難以產生電漿的狀況為前提，表示失火頻率高。而使用如先前技術般在焊槍噴嘴M內周面32未安裝導電性構件34的焊接焊槍 連續實施TIG焊接作業時，電極會氧化，逐漸變得容易發生失火。失火后，我們會逐漸增大 初始電弧電壓，重新形成電弧形成空間44。而且，重復失火后，會在初始電弧電壓施加高電 壓產生電路容許的最大電壓時也失火，最終將中斷TIG焊接作業，需要實施電極頂端的研 磨作業等。另一方面，根據實驗已確認，通過如本實施例般在焊槍噴嘴M的內周面32安裝導 電性構件34，即使連續實施TIG焊接作業也幾乎不會發生失火。
如此，能夠減小初始電弧電壓，因此能夠降低對焊接焊槍10以及組裝它的TIG焊 接機的負荷。因此，高電壓產生電路難以發生故障，TIG焊接作業中斷現象減少，從而提高 了電弧焊接的生產效率。此外，根據情況，TIG焊接機中也可不組裝所述高電壓產生電路。圖3是對應有無導電性構件34的初始電弧電壓波形圖。圖3中所示的實線A表 示本實施例所述，在焊槍噴嘴M內周面32組裝由金屬網格制成的導電性構件34的焊接焊 槍10的初始電弧電壓波形，虛線a表示未安裝該導電性構件34的TIG焊接裝置的初始電弧 電壓波形。此處，初始電弧電壓是指形成所述電弧形成空間44所需的最小電壓值。另外， 圖3中縱軸顯示的電壓是往負數方向呈增大趨勢。由圖3可一目了然，根據本實施例，組裝 導電性構件34的焊接焊槍10在約6200V左右可獲得初始電弧電壓，但不具有導電性構件 34的先前技術型焊接焊槍的初始電弧電壓約為11500V。(第2實施例)以下，參照圖4說明本發明第2實施例的電弧焊接用焊槍。另外，第2實施例中與 第1實施例共通的結構部分使用相同參照符號，并省略其說明。第2實施例中，導電性構件134的結構與第1實施例不同。具體為，導電性構件 134形成為板狀(薄板狀)或箔狀，由例如銅、銅合金、鋁、及鋁合金等中的任一種金屬制成。 作為銅合金，例如可利用黃銅。另外，導電性構件134的厚度設為能夠使保護氣體在焊槍噴 嘴M內充分流通的尺寸。此外，導電性構件134的厚度也可設為0. Imm以下。根據第2實施例，焊接焊槍100的導電性構件134使用了金屬板或金屬箔，因此可 獲得與第1實施例相同的效果。本發明的電弧焊接用焊槍不僅限于上述實施例，當然也可在未超出本發明要旨的 范圍內，采用各種結構。例如導電性構件也可形成為線圈彈簧狀。此外，本發明也可在焊槍噴嘴內周面蒸鍍或覆蓋鋁等金屬，從而將導電性構件安 裝到所述焊槍噴嘴。由此，可消除該導電性構件自該焊槍噴嘴脫落的隱患。此時，也可不用 將所述焊槍噴嘴做成容易安裝所述導電性構件的形狀。因此，可增加所述焊槍噴嘴的設計
自由度。以下，列舉本發明實例，進一步具體說明本發明。實例1首先，就實例1加以說明。本實例中，使用如上述第1實施例般構成的電弧焊接用 焊槍實施TIG焊接。即，本實例中，使用金屬網格作為導電性構件。選擇銅板作為被焊接物，電極使用含1.5重量％鑭的鎢電極(Φ 2. 5mm)。如圖5所 示，使用氬氣作為保護氣體，每分鐘流入6升。該氬氣的預吹掃時間為2秒。流入氬氣后， 在2秒后向電極流入焊接電流100A。自焊接電流開始流入電極至結束流入，時間為100毫 秒。其后，氬氣的后吹掃時間為2秒。因此，焊接節拍時間為每5秒1次。焊接結果如下所示。即，在約2小時(1440次)的焊接中發生0次失火。此外，焊 接電源所設定的重試啟動操作(發生失火時由焊接電源重新啟動的功能)未曾運行。由此 可判斷，本電弧焊接用焊槍對預防失火極為有效。根據以往方法，即使用未組裝金屬網格構造的焊槍時，焊接超過200次左右便偶 發失火，超過300次則頻發失火。此時，人們會采取研磨電極頂端部的方法。通過如本實 例般在焊槍噴嘴安裝金屬網格，可將電極研磨次數由每焊接200次研磨1次改進為每焊接1500次研磨1次，延長電極壽命。此外，通過如上述般安裝金屬網格，還可抑制初始電弧電壓，因此可獲得減少高電 壓產生電路負擔并延長焊接電源壽命的特有效果。實例2(實驗裝置結構)以下，就實例2加以說明。如圖6所示，本實例的實驗裝置200具有焊接電源 (PULSETIG電源MAW-300A DC高電壓啟動式Miyachi iTechnos制)202、與焊接電源202的 一側端子204連接的焊接焊槍(TA-23SSP =Miyachi Technos制)206、向焊接焊槍206供應 保護氣體(氬氣)的供氣部208、以及與焊接電源202的另一側端子210連接的由韌銅制成 的工件212。焊接焊槍206的結構基本與上述第1實施例的焊接焊槍10相同，具有焊槍體214、 含1. 5重量％釷的鎢電極(Φ 1. 6mm) 216、焊槍噴嘴218、以及導電性構件220等。電極216的頂端研磨角度設為40°，并且安裝在焊槍體214上，自焊槍噴嘴218突 出的長度(Li)為2mm。此外，焊接焊槍206利用未圖示的支持構件加以固定，使工件212表 面與電極216頂端之間的距離(L2)為1mm。另外，焊接焊槍206及工件212按照電極216為陰極、工件212為陽極的方式分別 與焊接電源202的各端子204、210連接。(實驗條件)以下，就本實例的實驗條件加以說明。本實例中，作為導電性構件220，選擇了不銹 鋼(SUS)網格(厚度0. 14mm)、銅網格(厚度0. 3mm)、黃銅網格(厚度0. 3mm)、銅板(厚度 0. 14mm)、黃銅板(厚度0. Imm)、以及鋁制箔(鋁箔)(厚度0. Olmm) 6種材料。另外，本實例 中，按照Jis規格(JIS H 0500)，將導電性構件220中厚度不小于0. Imm的構件稱為板，不 足0. Imm的構件稱為箔。焊接電流的控制如圖7圖表所示。具體為，分別將啟動電流設為20A，將電流上升 (UPSL0PE)時間設為20毫秒，將焊接電流設為30A，將焊接時間設為50毫秒。另外，本實例 中，不實施電流下降(D0WNSL0PE)控制，焊接節拍時間為每3秒1次。此外，保護氣體流量 為每分鐘流入3升。(測定方法)本實例中，對上述6種導電性構件220分別按照上述焊接條件，就產生電弧時的放 電次數及有無失火實施3組測定。另外，本實例中，以實驗開始后首個電弧失火時間作為本 實例的電弧失火。即，不重新啟動電弧。此外，在各組實驗開始之前，利用未圖示的電極研 磨機對電極216進行研磨，使其頂端研磨角度為40°。電弧放電次數的上限基本為每組1500次。但僅不銹鋼(SUS)網格的第3組，將電 弧放電次數上限設為2100次(參照圖8)。(比較例)以下，就比較例加以說明。比較例使用的本實例實驗裝置200中省略了導電性構 件220。此外，實驗條件及測定方法與本實例相同。(實驗結果)下面，參照圖8對本實例及比較例的實驗結果進行說明。如圖8所示，相對于比較例在44次、36次、61次時分別發生失火，實例2除鋁箔第1組及第2組以外，都能夠連續放 電1500次，其間未發生失火。此外，不銹鋼(SUQ網格第3組可連續放電2100次，其間未 發生失火。關于鋁箔，雖然在902次、1302次時分別發生失火，但與比較例相比，連續放電的 次數至少可增加20倍以上。 如此可證明，通過在焊槍噴嘴218中安裝導電性構件220，可明顯減少失火的發生 頻率。尤其使用不銹鋼(SUQ網格、銅網格、黃銅網格、銅板、以及黃銅板時，防止失火效果 良好。此外，使用鋁箔時，與比較例相比也可獲得顯著的防止失火效果。
權利要求
1.一種電弧焊接用焊槍，其特征在于，具有 焊槍體(16)、設置在所述焊槍體(16)軸中心部的電極(18)、 固定所述電極(18)的電極夾00)、 圍繞所述電極夾OO)的電極夾體0 、以及設置在所述焊槍體0 頂端部且穿插所述電極(18)的焊槍噴嘴04)， 在所述焊槍噴嘴04)的內周面(32)安裝導電性構件(34)。
2.根據權利要求1所述的電弧焊接用焊槍，其特征在于， 所述導電性構件(34)圍繞所述電極(18)。
3.根據權利要求1或2所述的電弧焊接用焊槍，其特征在于，所述焊槍噴嘴04)在自所述焊槍體0 側往所述電極(18)頂端的方向上剖面逐漸 縮徑，所述導電性構件(34)設置在該逐漸縮徑的該焊槍噴嘴04)內周面(32)。
4.根據權利要求1至權利要求3中任一項所述的電弧焊接用焊槍，其特征在于， 所述導電性構件(34)為金屬網格。
5.根據權利要求4所述的電弧焊接用焊槍，其特征在于，所述金屬網格由不銹鋼(SUS)、銅、銅合金、鋁、以及鋁合金中的任一種金屬制成。
6.根據權利要求1至權利要求3中任一項所述的電弧焊接用焊槍，其特征在于， 所述導電性構件(34)為金屬板。
7.根據權利要求6所述的電弧焊接用焊槍，其特征在于，所述金屬板由不銹鋼(SUS)、銅、銅合金、鋁、以及鋁合金中的任一種金屬制成。
8.根據權利要求1至權利要求7中任一項所述的電弧焊接用焊槍，其特征在于，該電弧 焊接用焊槍用于TIG焊接。
全文摘要
本發明涉及一種電弧焊接用焊槍(10)，其含有焊槍體(16)，設置在所述焊槍體軸中心部的電極(18)，固定所述電極的電極夾(20)，圍繞所述電極夾(20)的電極夾體(22)，以及設置在所述焊槍體(16)頂端部且穿插所述電極的焊槍噴嘴(24)，在所述焊槍噴嘴(24)的內周面(32)安裝導電性構件(34)。導電性構件(34)由金屬網格或金屬板制成。
文檔編號B23K9/29GK102123815SQ20098013147
公開日2011年7月13日 申請日期2009年8月6日 優先權日2008年8月13日
發明者伊香賀定, 戶田雅規 申請人:米亞基株式會社