專利名稱：Tig電弧焊用電極和tig電弧焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及TIG電弧焊用電極和TIG電弧焊方法，涉及對(duì)鎢電極形狀加以改良，來改善焊道形狀、熔深形狀的TIG電弧焊方法。
背景技術(shù)：
圖10 表不 TIG焊接(Tungsten Inert Gas Arc Welding)的概念圖。TIG焊接是在焊接鐵板等的焊接對(duì)象物3 (以下有時(shí)稱為母材3)時(shí)，使用作為非消耗電極的鎢電極1，在氬氣等的惰性氣體氣氛中，從上述鎢電極I到成為焊接對(duì)象物的上述母材3產(chǎn)生電弧4，形成熔池5的焊接方法，母材3的熔融、焊縫金屬的凝固等在惰性氣體氣氛中進(jìn)行，而不在氧化性氣氛中進(jìn)行，因此能夠進(jìn)行高品質(zhì)的焊接。再者，雖未圖示但根據(jù)需要添加焊接材料。 作為鎢電極1，一般使用直徑為f 10mm、圓柱狀的含釷的鎢電極(ThO2 T2重量％)、含鋪的鶴電極(CeO2 :1^2重量％)或者含鑭的鶴電極(La2O3 :1 2重量％)等,鶴電極I的朝向母材3側(cè)的尖端部為了提高電弧4的集中性、指向性一般采用研磨成圓錐狀的尖端部。作為焊接電源6，一般采用恒流特性的直流電源。上述直流電源6和母材3以正極連接，上述直流電源6和鎢電極I以負(fù)極連接。鎢電極I的朝向母材3側(cè)的尖端部被研磨成圓錐狀，通電后尖端部達(dá)到高溫釋放熱電子從而產(chǎn)生電弧4。電弧4從鎢電極I的尖端部朝向母材3形成為圓錐狀，電流從母材3朝向鎢電極I的尖端流動(dòng)，因此從鎢電極I的軸的外周向軸作用洛倫茲力。因此，在鎢電極I的尖端部附近的電流密度比母材3附近的擴(kuò)口狀的電弧4部的電流密度高，從鎢電極I的尖端部附近(高壓)向母材3附近(低壓)產(chǎn)生壓力差從而產(chǎn)生等離子氣流7。此時(shí)電極尖端附近的溫度達(dá)到17000K成為等離子狀態(tài)。上述等離子氣流7碰撞母材3因高熱而熔融了的熔池5，在按壓熔池5的方向上產(chǎn)生電弧壓力(arc pressure)。TIG焊接是高品質(zhì)的，但缺點(diǎn)是效率低。對(duì)此，一直以來提出了提高效率的方法。為了提高TIG焊接的效率，需要將焊接電流設(shè)為大電流。特別是在角焊的情況下需要將焊接電流設(shè)為大電流并且提高焊接速度。例如，如果將焊接電流提高到200A以上，將焊接速度提高到150mm/分鐘以上，則等離子氣流7變?yōu)楦咚伲娀毫ι仙?，熔?的中央的凹坑變大，產(chǎn)生在熔池底部露出的狀態(tài)下凝固的駝峰形焊道和/或沿著熔池的橫向的焊趾挖掉母材成為溝槽而殘留的咬邊焊道等的缺陷焊接焊道。因此，為了能夠進(jìn)行大電流焊接且高速焊接，只要降低鎢電極11的尖端部附近的電流密度，減小鎢電極I的尖端部附近和母材3附近的壓力差，使等離子氣流7的流速降低，減輕電弧壓力即可，以往考慮了各種對(duì)策。另外，如果在大電流狀態(tài)下結(jié)束焊接，則熔池5的中心的凹坑殘留，或產(chǎn)生裂紋，因此一般進(jìn)行被稱為電流衰減、火口處理的焊接結(jié)束時(shí)的處理方法，逐漸降低電流縮小熔池5為較小來結(jié)束焊接。該處理中，特別是穩(wěn)定地產(chǎn)生電弧是不可缺少的，需要留意不偏斜地產(chǎn)生電弧，不使焊道蜿蜒，不使焊道的寬度變細(xì)而成為凸焊道。
作為用于能夠進(jìn)行上述大電流且高速焊接的現(xiàn)有技術(shù)，首先，有將電弧長(zhǎng)度(在圖10中從鎢電極I尖端部到母材3的距離)極端地縮短到Imm左右，減小鎢電極I的尖端部附近和母材3附近之間的壓力差從而抑制電弧壓力進(jìn)行焊接的方法，但沒有電弧的擴(kuò)展，因此焊道寬度變細(xì)，熔深變淺，因此適合于數(shù)毫米薄板的對(duì)焊、搭接焊，但不適合于需要充分的焊道寬度和熔深的厚板的焊接。另外，為了擴(kuò)展焊道寬度，有在IOHz以上的高速下相對(duì)于焊接進(jìn)行方向垂直地?fù)u擺鎢電極I的方法、或者通過對(duì)電弧4作用磁場(chǎng)使電弧4偏向來相對(duì)于焊接進(jìn)行方向搖擺的方法，但在這些方法中，需要用于以高速搖擺鎢電極I的機(jī)構(gòu)、用于利用磁場(chǎng)使電弧4偏向從而搖擺的機(jī)構(gòu)，焊機(jī)的控制、特別是用于操作收納鎢電極的焊炬部的控制變得復(fù)雜，焊機(jī)的重量增加，因此存在向進(jìn)行高速焊接的通用機(jī)器人的應(yīng)用變難，焊炬部變大，由于組裝制品等對(duì)焊接區(qū)干涉等，因此不能夠應(yīng)用等的問題。接著，作為用于能夠進(jìn)行大電流且高速焊接的現(xiàn)有技術(shù)，說明精心構(gòu)思了鎢電極I的形狀的方法。圖8表示將用于TIG焊接的尖端部加工成圓錐狀的鎢電極I。有增大該尖端的圓 錐角度e的方法。該方法通過擴(kuò)大鎢電極I的尖端部附近的電弧直徑，減小在鎢電極I的尖端部附近的電流密度和母材3的附近的擴(kuò)口狀的電弧4部的電流密度的大小之差，由此減小鎢電極I的尖端部附近和母材3附近的壓力差，有降低電弧壓力的效果。但是，上述圓錐角度e的上限約為120°，如果增大到其以上則有時(shí)如圖10所示的電弧4從特定的圓錐面產(chǎn)生，變得不穩(wěn)定。特別是在焊接結(jié)束時(shí)的處理方法中不可缺少的小電流下容易從圓錐面產(chǎn)生電弧4，焊接變得不穩(wěn)定。特別是作為在小電流區(qū)域偏斜地產(chǎn)生電弧4的原因，與電流的大小和在鎢電極I的尖端部的電弧4的產(chǎn)生位置的面積有關(guān)，電弧4在鎢電極I和母材3的最短距離產(chǎn)生，在小電流區(qū)域，電弧4的產(chǎn)生位置的面積小，因此在鎢電極I的尖端部的軸部和母材3的距離、以及軸部以外和母材3的距離之差微小的情況下，或者由于附著物等對(duì)鎢電極I的尖端部影響鎢電極I和母材3的最短距離成為軸部以外的情況下，有時(shí)從此產(chǎn)生電弧4，認(rèn)為成為偏斜地產(chǎn)生電弧4的原因。接著，圖9表示將鎢電極I的尖端部加工成平面的切頭圓錐電極I。是通過增大該切頭直徑W2來擴(kuò)大鎢電極I的尖端部的電弧直徑的方法。在該方法中在小電流區(qū)域的情況下與上述同樣，在切頭面的一部分偏斜地產(chǎn)生電弧4。另外，有時(shí)即使增大切頭直徑W2也在切頭面的一部分偏斜地產(chǎn)生電弧4，電弧4變得不穩(wěn)定。在上述兩種方法中特別是在小電流下即使能夠焊接，電弧4也從鎢電極I的軸偏斜地產(chǎn)生，因此有熔深形狀在焊道的左右不同、變淺的傾向，得不到完好的焊接區(qū)。作為同樣的方法，在日本特開昭52-144345號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中曾公開了使用在鎢電極尖端部具有孔的鎢電極的方法。具體地講，如專利文獻(xiàn)I的第I表中那樣，在直徑為8_的鶴電極的尖端部設(shè)置切頭部,在其中心部設(shè)置有直徑為3、4或者5mm,每個(gè)深度為5_的孔。在該方法中，與上述同樣地在小電流區(qū)域偏斜地產(chǎn)生電弧，因此有熔深形狀在焊道的左右不同、變淺的傾向，得不到完好的焊接區(qū)。另外，日本特開昭61-3683號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)曾介紹了使用中空式鎢電極，從鎢電極的外部和中空部分別流通惰性氣體而產(chǎn)生電弧的方法。在該方法中從位于中空部的外側(cè)的的環(huán)狀的鎢電極尖端部產(chǎn)生電弧，但與上述專利文獻(xiàn)I記載的方法同樣地在小電流區(qū)域容易偏斜地產(chǎn)生電弧。在該現(xiàn)有技術(shù)中由于是從中空部流通惰性氣體的結(jié)構(gòu)，因此鎢電極的直徑變大，因此從尖端部到母材的最短距離沿圓周方向分布。因此，容易偏斜地產(chǎn)生電弧，因此，有熔深形狀在焊道的左右不同、變淺的傾向，得不到完好的焊接區(qū)。以上的現(xiàn)有技術(shù)是通過擴(kuò)大在鎢電極尖端部產(chǎn)生的電弧4，使電弧4的集中性所引起的缺點(diǎn)減少的方法。同樣地，日本特開昭60-49891號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)曾公開了下述方法通過形成為將鎢電極尖端部的形狀為尖的楔狀，在其尖端部的寬度中心形成凹槽的電極，通過從槽的兩側(cè)產(chǎn)生電弧來使電弧的集中性減少，并且使用磁探頭使電弧在與焊線垂直的方向上搖動(dòng)從而得到寬幅度且熔深較淺的焊接區(qū)。但是，在專利文獻(xiàn)3的圖2公開了鎢電極的尖端部形狀，槽的兩側(cè)的峰部形成平緩的頂部，在這樣的形狀的情況下，特別是在小電流時(shí)如已經(jīng)說明那樣，在每個(gè)頂部電弧的產(chǎn)生位置不穩(wěn)定，因此認(rèn)為成為偏斜地產(chǎn)生電弧的原因。另外，專利文獻(xiàn)3的圖3公開了作為鎢電極的外徑為3. 2mm，從專利文獻(xiàn)3的圖2推定頂部的中心間距離為1.6mm。該距離作為后述的本發(fā)明中使用的電極尖端的狹縫寬度 過大，不是適當(dāng)?shù)木嚯x。另外，在該方法中，根據(jù)楔形狀的安裝方向產(chǎn)生熔深形狀的不同，特別是在使用機(jī)器人等的自動(dòng)焊接裝置的情況下需要進(jìn)行將安裝于焊炬的鎢電極尖端部的楔形狀的方向設(shè)為一定的示教，在該操作中有相當(dāng)?shù)睦щy，因此不適合機(jī)器人等的自動(dòng)焊接裝置。另外，在進(jìn)行電極的自動(dòng)交換的情況下，需要將安裝于焊炬的鎢電極尖端部的楔形狀的安裝方向設(shè)為一定，在該操作中也有困難性。此外，有為了使用磁探頭導(dǎo)致焊機(jī)的大型化的問題。接著，日本特開昭61-273295號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)4)曾公開了下述方法通過從鎢電極的尖端部沿軸向設(shè)置狹縫，形成兩個(gè)以上的尖銳的尖端(尖端)，利用上述兩個(gè)以上的成為尖端的多點(diǎn)沿各自的特定方向產(chǎn)生電弧，由此即使沒有擺動(dòng)也可得到寬幅的焊道。專利文獻(xiàn)4中沒有鎢的外徑和狹縫寬度的記載，但由圖示來看上述尖端形成于外徑的外側(cè)，從每個(gè)尖端朝向母材分別形成多個(gè)電弧。因此，尖端間的距離與鎢的外徑大致相等，該距離與作為后述的本發(fā)明中使用的電極尖端的狹縫寬度相距甚遠(yuǎn)，不是適當(dāng)?shù)木嚯x。另外，在該方法中，特別是在小電流區(qū)域來自各尖端的電弧的強(qiáng)弱不平衡地產(chǎn)生，因此有熔深形狀在焊道的左右不同、變淺的傾向，得不到完好的焊接區(qū)。另外，作為鎢電極I的形狀在日本實(shí)開平4-98390號(hào)(英國(guó)公開2250900A、美國(guó)專利5173581)(專利文獻(xiàn)5)中曾公開了下述技術(shù)將由兩個(gè)個(gè)別的部分構(gòu)成的鎢電極每一個(gè)的尖端部加工成尖狀，將其隔開間隙相互對(duì)向地固定使用，由此抑制金屬離子的蒸鍍并且進(jìn)行火花感應(yīng)的技術(shù)。專利文獻(xiàn)5記載的發(fā)明的目的涉及良好的引弧(起弧)中不可缺少的火花感應(yīng)的改善，不同于本發(fā)明的目的。專利文獻(xiàn)5中沒有鎢電極的外徑和間隙部的寬度的記載，但在說明書的段落
中，記載了在狹縫的寬度極小的情況下也能夠良好地進(jìn)行作為專利文獻(xiàn)5記載的技術(shù)的目的的火花感應(yīng)，也可以實(shí)質(zhì)上對(duì)向地接觸相互固定，推定狹縫寬度接近O。該接近0的狹縫寬度作為用于本發(fā)明的狹縫寬度過小，不是適當(dāng)?shù)木嚯x。另外，在專利文獻(xiàn)5記載的現(xiàn)有技術(shù)中，為了將電弧點(diǎn)弧而在鎢電極和母材間施加高頻，在通常的研磨成圓錐的鎢電極中在電極尖端蒸鍍金屬離子，引弧時(shí)的熱電子的釋放變困難，引弧性變差。如果在鎢電極尖端設(shè)置狹窄的空隙、狹縫，則在空隙、狹縫內(nèi)金屬離子的蒸鍍難以進(jìn)行，因此即使在圓錐面蒸鍍金屬離子也可從空隙、狹縫內(nèi)進(jìn)行電子的釋放，因此引弧性不會(huì)下降。該情況下設(shè)置在鎢電極尖端部的空隙、狹縫需要較窄地設(shè)定以使得金屬蒸氣不混入。接著，在歐洲專利第67062號(hào)(美國(guó)專利4471208)(專利文獻(xiàn)6)中曾公開了將鎢電極的尖端部研磨成圓錐狀，并且在鎢電極的尖端部設(shè)置空隙部的方法。專利文獻(xiàn)6記載的發(fā)明的目的是改善由于來自熔池的金屬的蒸鍍而不能夠焊接的問題，與涉及在良好的引弧中不可缺少的火花感應(yīng)的改善的上述專利文獻(xiàn)5記載的技術(shù)是同樣的目的，不同于本發(fā)明的目的。在專利文獻(xiàn)6中有鎢電極的直徑為4mm、尖端部的切頭部的直徑為Imm等的記載，但沒有對(duì)于空隙部的寬度的記載。但是，從 專利文獻(xiàn)6的正文中的記載中記載了應(yīng)該防止熔敷物(cbposits)的侵入，并且從專利文獻(xiàn)6的圖I中推定空隙部的寬度為0. 5mm以下，該距離作為用于本發(fā)明的狹縫寬度過小，不是適當(dāng)?shù)木嚯x。另外，專利文獻(xiàn)5記述了使狹縫寬度極其微小，在專利文獻(xiàn)6記載的發(fā)明中使用鎢電極的圓錐尖端為平坦的切頭圓錐形狀，切頭的直徑為1_，因此推定狹縫的寬度為0. 5mm以下。在這樣的電極尖端部的尖的加工部分的間隙(專利文獻(xiàn)5)和電極尖端部的空隙(專利文獻(xiàn)6)的情況下，鎢電極尖端部的附近的電弧的展開小，保持電流密度大的狀態(tài)，因此不能夠減小在鎢電極的尖端部附近的電流密度和母材的附近的擴(kuò)口狀的電弧部的電流密度的大小之差，不能夠減小鎢電極的尖端部附近和母材3附近的壓力差，因此得不到降低電弧壓力的效果。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開昭52-144345號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開昭61-3683號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開昭60-49891號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 :日本特開昭61-273295號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 :日本實(shí)開平4-98390號(hào)公報(bào)(英國(guó)公開2250900A、美國(guó)專利5173581)專利文獻(xiàn)6 :歐洲專利第67062號(hào)(美國(guó)專利4471208)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是提供一種TIG焊接用的鎢電極和TIG焊接方法，該電極在大電流區(qū)域保持電弧的集中的狀態(tài)下，降低鎢電極的尖端部附近的電流密度，減小鎢電極的尖端部附近和母材附近的壓力差，使等離子氣流的流速降低，減輕電弧壓力，能夠得到良好的焊接區(qū)，并且在小電流區(qū)域也能夠保持電弧的集中，能夠不偏斜地產(chǎn)生電弧，不使焊道蜿蜒，不使焊道的寬度變細(xì)而成為凸焊道，可得到良好的焊接區(qū)和火口處理部。上述本發(fā)明的課題可以通過下述TIG焊接用的鎢電極和TIG焊接方法實(shí)現(xiàn)從鎢電極的端面沿電極寬度(直徑)的中心方向加工設(shè)置狹縫，將該狹縫加工過的鎢電極端面研磨成從該端面的中心附近沿軸向擴(kuò)大的圓錐狀、或多棱錐(多角錐)狀，由此在電極中心附近夾著狹縫形成至少兩個(gè)以上的尖端，從得到的多個(gè)接近的尖端產(chǎn)生的電弧被洛倫茲力牽引形成一個(gè)電弧。權(quán)利要求I所述的發(fā)明是一種TIG電弧焊用電極，其特征在于，將鎢電極的尖端研磨成圓錐狀或多棱錐狀，從電極的尖端向基部側(cè)沿軸向設(shè)置了沿著該尖端部的中心軸的寬度為0. 75mnTl. 5mm的狹縫。權(quán)利要求2所述的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求I所述的TIG電弧焊用電極，其特征在于，設(shè)置在鎢電極的尖端的狹縫的形狀從尖端部側(cè)觀察為一字狀或十字狀。權(quán)利要求3所述的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求I所述的TIG電弧焊用電極，其特征在于，鎢電極尖端的圓錐狀或多棱錐狀的尖端角度為30° 100°。權(quán)利要求4所述的發(fā)明是一種TIG電弧焊方法，其特征在于，將鎢電極的尖端研磨成圓錐狀或多棱錐狀，從電極的尖端向基部側(cè)沿軸向設(shè)置沿著該尖端部的中心軸的寬度為0. 75mnTl. 5mm且一定的狹縫，在電極中心附近夾著狹縫形成至少兩個(gè)以上的尖端，從得到的多個(gè)接近的尖端形成一個(gè)電弧。權(quán)利要求5所述的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求4所述的TIG電弧焊方法，其特征在于，將 相對(duì)于焊接進(jìn)行方向的鶴電極的安裝方向設(shè)為同一方向或者設(shè)為上述同一方向以外的方向進(jìn)行焊接。根據(jù)權(quán)利要求1、2、4所述的本發(fā)明，通過從電極的尖端向基部側(cè)沿軸向設(shè)置沿著鎢電極的尖端部的中心軸的寬度為0. 75mnTl. 5mm的狹縫，從上述兩個(gè)以上的電極的尖端部產(chǎn)生的電弧由于電流的流向相同，因此被洛倫茲力相互牽引，形成一個(gè)電弧，有如下的效果。(I)在200A以上的大電流下也能夠不產(chǎn)生駝峰形焊道和咬邊焊道等的焊道成形不良地焊接，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定相當(dāng)于狹縫的寬度的鎢電極的接近的兩個(gè)以上的尖端的距離，在保持電弧的集中的狀態(tài)下降低鎢電極的尖端部附近的電流密度，電極的尖端部附近的壓力和母材附近之間的壓力之差變小，等離子氣流的流速變慢，減輕按壓熔池的電弧壓力，可以得到良好的焊接區(qū)。另外，在100A左右的小電流區(qū)域通過將鎢電極的接近的兩個(gè)以上的尖端的距離設(shè)定為0. 75mnTl. 5mm來形成一個(gè)電弧，由此不產(chǎn)生電弧的偏斜所引起的不穩(wěn)定，不發(fā)生焊道的蜿蜒等。(2)在焊接結(jié)束時(shí)的電流衰減、火口處理那樣在小電流下的焊接時(shí)也保持電弧的集中，能夠進(jìn)行沒有焊道的蜿蜒和焊道的寬度變細(xì)，不產(chǎn)生凸焊道的穩(wěn)定的焊接，因此能夠?qū)崿F(xiàn)TIG焊接的高速化和效率化。特別是在向進(jìn)行高速焊接的通用機(jī)器人的應(yīng)用、向組裝制品等的焊接區(qū)的應(yīng)用時(shí)能夠進(jìn)行穩(wěn)定的焊接，因此能夠?qū)崿F(xiàn)TIG焊接的高速化和效率提聞。(3)在厚板焊接的多層堆焊中，可以充分地熔化焊道的重疊部和母材，使得不產(chǎn)生熔合不良等的缺陷。根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)明，除了權(quán)利要求I記載的發(fā)明的效果以外，通過將設(shè)置在鎢電極的尖端的狹縫的形狀設(shè)為從尖端部側(cè)觀察為一字狀或十字狀，可以利用金剛石切割機(jī)等容易地加工。另外，雖然在一字的情況下也能夠充分地進(jìn)行沒有方向性的焊接，但特別是在鎢電極的直徑超過5. Omm較大的情況下，十字的情況與一字的情況相比更加能夠進(jìn)行沒有方向性的焊接。權(quán)利要求3所述的發(fā)明，除了權(quán)利要求I記載的發(fā)明的效果以外，如果鎢電極尖端的圓錐狀或多棱錐狀的尖端角度為30° 100°，則基本上沒有電弧壓力之差，熔深形狀也是焊道深度/寬度比為0. 17、. 20且基本相同，加深焊道的熔深。另外，如果電極尖端的研磨角度超過100°，則從各尖端產(chǎn)生的電弧沿狹縫的方向擴(kuò)大，因此焊道深度/寬度比在狹縫的方向?yàn)楹附舆M(jìn)行方向的情況下小于0. 17^0. 20，在與焊接進(jìn)行方向垂直的情況下大于0. 17、. 20，產(chǎn)生狹縫的設(shè)置方向和熔深形狀的不同。另外，如果上述研磨角度低于30°，則強(qiáng)度不足，研磨加工變得困難，成品率變?yōu)?0%以下。根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)明，除了權(quán)利要求4中記載的發(fā)明的效果以外，即使相對(duì)于焊接進(jìn)行方向改變鎢電極的狹縫的方向，也能夠使焊道的寬度/深度比大致一定，與切頭電極和中空電極相比焊道底的熔深較深，不產(chǎn)生焊道底的熔合不良等的缺陷。


圖I是表示用于本發(fā)明的第I實(shí)施例的鎢電極的形狀的主視圖(圖1(a))、側(cè)視圖(圖I (b))、仰視圖(圖I (C))。圖2是表示用于本發(fā)明的第2實(shí)施例的鎢電極的形狀的主視圖(圖1(a))、側(cè)視圖 (圖I (b))、仰視圖(圖I (C))。圖3表示使用圖I的鎢電極測(cè)算的電弧壓力分布圖，圖3(a)是電極尖端角為60°的圓錐狀電極的情況，圖3 (b)是狹縫寬度為Imm且沿焊接方向設(shè)置狹縫的情況，圖3 (c)是狹縫寬度為1_且沿與焊接方向垂直的方向設(shè)置狹縫的情況。圖4是第I實(shí)施例的鎢電極的電弧壓力相對(duì)于狹縫寬度的測(cè)定值的圖。圖5是第I實(shí)施例的鎢電極的電弧壓力相對(duì)于尖端角度的測(cè)定值的圖。圖6是使用第I實(shí)施例的鎢電極的電弧的照片，圖6 Ca)是研磨成圓錐狀的電極的電弧，圖6 (b)是利用有狹縫的電極從狹縫方向觀察的電弧，圖6 (c)是利用有狹縫的電極從與狹縫垂直的方向觀察的電弧。圖7是使用用于第I實(shí)施例的鎢電極實(shí)施弧焊時(shí)的狹縫寬度、尖端角度和狹縫方向的數(shù)值、焊道外觀照片和截面宏觀模式圖。圖8是現(xiàn)有技術(shù)的尖端為圓錐狀的鎢電極的主視圖(圖8(a))和仰視圖(圖8(b))。圖9是現(xiàn)有技術(shù)的尖端為切頭圓錐狀的鎢電極的主視圖(圖9 Ca))和仰視圖(圖9 (b))。圖10是說明電極的電弧產(chǎn)生狀況的圖。
具體實(shí)施例方式以下，利用

本發(fā)明的實(shí)施例。圖f圖7表示使用本發(fā)明的第I實(shí)施例中的鎢電極I實(shí)施弧焊時(shí)的電極形狀、電弧壓力分布圖、電弧壓力相對(duì)于狹縫2的寬度的測(cè)定值、電弧壓力相對(duì)于電極尖端部的圓錐狀的角度的測(cè)定值、電弧的照片和焊道的外觀與截面宏觀照片。采用非專利文獻(xiàn)I (平岡、岡田、稲垣「TIG 了一 7 C婦It 6最大7 —々圧力C及ff+電極形狀O影響」(電極形狀對(duì)TIG電弧中的最大電弧壓力帶來的影響)、焊接學(xué)會(huì)論文集、Vol. 3、No. 2、PP. 246 252 (1985))中記載的方法測(cè)定電弧壓力。通過對(duì)水冷銅板設(shè)置直徑為Imm的貫通孔，在貫通孔的出口設(shè)置壓力計(jì)并使電弧在貫通孔上通過的方法測(cè)定。使用直徑為3. 2mm、含2%鑭的鎢電極I，將尖端研磨角度為60°、焊接電流為300A、電弧長(zhǎng)度為3mm的電弧壓力(kPa)的測(cè)定結(jié)果示于圖3 (a)。可知從電弧4 (圖10)的中心向兩側(cè)分別有單側(cè)寬為4mm、最大電弧壓力為2. SkPa的電弧壓力分布，而且電弧壓力在電弧中心集中、較大。再者，圖3中縱軸表示電弧壓力(kPa)，橫軸表示焊道橫向的長(zhǎng)度。將改變狹縫寬度(W1 = 0、0.5、0.75、lmm)和尖端研磨角度(0 =30°、45°、60° )進(jìn)行電弧壓力測(cè)定的結(jié)果不于圖4和圖5。另外，將對(duì)軟鋼板不添加焊絲等的焊接材料進(jìn)行板上珠焊(bead on plate)試驗(yàn)的結(jié)果示于表1，將代表性的焊道外觀和截面宏觀組織示于圖7。焊接條件是焊接電流為300A、電弧長(zhǎng)度為3mm、焊接速度為200mm/分鐘。在無狹縫、狹縫寬度為0. 5mm的所有條件下產(chǎn)生了駝峰形焊道，在狹縫寬度為0. 75mm時(shí)在一部分條件下在引弧部產(chǎn)生了駝峰形焊道，但其后變?yōu)檎：傅?。電弧壓力在狹縫寬度為0. 75mm附近收斂為IkPa,由此認(rèn)為狹縫寬度為0. 75mm以上是適當(dāng)?shù)摹Ａ硗?，如果將狹縫寬度設(shè)為比Imm寬的I. 5mm，則小電流時(shí)來自兩尖端的電弧4的維持變困難，僅從單側(cè)產(chǎn)生電弧4。該現(xiàn)象的原因在現(xiàn)有技術(shù)中也已說明，在鎢電極I的兩 尖端部的每一個(gè)與母材3 (圖10)產(chǎn)生距離差，在任一個(gè)鎢電極I的尖端部與母材3的距離 為最短的情況下，有時(shí)僅從最短的部位產(chǎn)生電弧4，成為偏斜地產(chǎn)生電弧4的原因。因此，狹縫寬度優(yōu)選為1.5mm以下。比較將狹縫2的方向設(shè)為焊接進(jìn)行方向的情況和設(shè)為與焊接進(jìn)行方向垂直的方向的情況。表示圖3 (b)的狹縫2的方向?yàn)楹附舆M(jìn)行方向的情況、圖3 (c)的狹縫2的方向?yàn)榕c焊接進(jìn)行方向垂直的方向的情況的每一個(gè)狹縫寬度為1_的電弧壓力分布，電弧壓力不受狹縫2的方向影響為大致同樣的分布。表I、圖7表示熔深形狀等。表I

權(quán)利要求
1.一種TIG電弧焊用電極，其特征在于，將鎢電極的尖端研磨成圓錐狀或多棱錐狀，從電極的尖端向基部側(cè)沿軸向設(shè)置了沿著該尖端部的中心軸的寬度為0. 75mnTl. 5mm的狹縫。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的TIG電弧焊用電極，其特征在于，設(shè)置在鎢電極的尖端的狹縫的形狀從尖端部側(cè)觀察為一字狀或十字狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的TIG電弧焊用電極，其特征在于，鎢電極尖端的圓錐狀或多棱錐狀的尖端角度為30° 100°。
4.一種TIG電弧焊方法，其特征在于，將電極的尖端研磨成圓錐狀或多棱錐狀，從電極的尖端向基部側(cè)沿軸向設(shè)置沿著該尖端部的中心軸的寬度為0. 75mnTl. 5mm且一定的狹縫，在電極中心附近夾著狹縫形成至少兩個(gè)以上的尖端，從得到的多個(gè)接近的尖端形成一個(gè)電弧。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的TIG電弧焊方法，其特征在于，將相對(duì)于焊接進(jìn)行方向的鎢電·極的安裝方向設(shè)為同一方向或者設(shè)為所述同一方向以外的方向進(jìn)行焊接。
全文摘要
本發(fā)明通過形成為將鎢電極(1)的尖端研磨成圓錐狀或多棱錐狀，從電極(1)的尖端向基部側(cè)沿軸向設(shè)置沿著該尖端部的中心軸的寬度為0.75mm~1.5mm且一定的狹縫，在電極(1)的中心附近夾著狹縫形成了至少兩個(gè)以上的尖端的TIG電弧焊用電極(1)，可得到在大電流區(qū)域可不發(fā)生焊道成形不良而進(jìn)行焊接，在小電流區(qū)域也能夠保持電弧集中，避免偏斜地產(chǎn)生電弧而使焊道蜿蜒、避免焊道寬度變細(xì)而成為凸焊道的TIG焊接鎢電極(1)。
文檔編號(hào)B23K9/167GK102753299SQ201180009130
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者渡邊浩 申請(qǐng)人:巴布考克日立株式會(huì)社