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1、(10)申请公布号 CN 102481657 A (43)申请公布日 2012.05.30 C N 1 0 2 4 8 1 6 5 7 A *CN102481657A* (21)申请号 201080040198.6 (22)申请日 2010.09.06 2009-208980 2009.09.10 JP B23K 10/00(2006.01) B23K 10/02(2006.01) H05H 1/34(2006.01) (71)申请人本田技研工业株式会社 地址日本东京都 (72)发明人藤内启辉 大山真哉 掘向俊之 (74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人雒运朴 (。
2、54) 发明名称 等离子焊炬和等离子弧焊接方法 (57) 摘要 等离子弧焊接中所使用的等离子焊炬(1)包 括：棒状的电极(10)；包围该电极(10)而设置且 喷出等离子气体的圆筒形状的第1喷嘴(11)；以 及包围该第1喷嘴(11)而设置且喷出保护气体的 圆筒形状的第2喷嘴(12)。第2喷嘴(12)的第 2喷出口(121)向着在相对于电极(10)的轴方向 而大致平行的方向或者离开电极(10)的方向，在 第1喷嘴(11)的外周面或者第2喷嘴(12)的内 周面上，形成相对于电极(10)的轴方向而倾斜的 多个沟部。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.03.09 (86)P。
3、CT申请的申请数据 PCT/JP2010/065264 2010.09.06 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/030738 JA 2011.03.17 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 1/1页 2 1.一种等离子焊炬，是等离子弧焊接中所使用的等离子焊炬，具备： 棒状的电极； 包围所述电极而设置且喷出等离子气体的圆筒形状的第1喷嘴；以及 包围所述第1喷嘴而设置且喷出保护气体的圆筒形状的第2喷嘴， 所述第2喷嘴的喷出口，在相对于所述电极的轴方向大致。
4、平行的方向或者离开该电极 的方向上扩展， 在所述第1喷嘴的外周面或者所述第2喷嘴的内周面上，形成相对于所述电极的轴方 向而倾斜的多个沟部。 2.根据权利要求1所述的等离子焊炬，其中， 所述沟部延伸到所述第2喷嘴的喷出口为止。 3.根据权利要求1或者2所述的等离子焊炬，其中， 与所述第1喷嘴的喷出口相比，所述第2喷嘴的喷出口位于所述电极的轴方向的基端 一侧。 4.一种等离子弧焊接方法，其中， 按照沿着弧表面而螺旋状地流动的方式喷出保护气体，并喷射到熔池的表面， 通过被喷射的保护气体，使所述熔池内的熔融金属在预定方向上移动。 5.根据权利要求4所述的等离子弧焊接方法，其中， 喷出所述保护气体，使得。
5、所述熔池内的所述弧的前进方向后侧的熔融金属朝向薄的工 件，并且将厚度不同的工件对接焊接。 权 利 要 求 书CN 102481657 A 1/5页 3 等离子焊炬和等离子弧焊接方法 技术领域 0001 本发明涉及一种等离子焊炬(plasma torch)和等离子弧焊接方法。详细地，涉及 一种等离子弧焊接中所使用的等离子焊炬和等离子弧焊接方法。 背景技术 0002 根据现有技术，已知等离子弧焊接。在该等离子弧焊接中，使用焊接用等离子焊 炬。该焊接用等离子焊炬例如包括：棒状的电极；包围该电极而设置并喷出等离子气体的 第1喷嘴；和包围该第1喷嘴而设置并喷出保护气体的第2喷嘴(参考专利文献1)。 00。
6、03 根据该焊接用等离子焊炬，从第1喷嘴喷出等离子气体，并且在电极和非焊接材 料之间施加电压，从而产生弧。此时，从第2喷嘴按照包围弧的周围的方式喷出保护气体， 从而防止大气中的氮气和氧气流入到焊接部。 0004 然而，要进行通过将厚度不同的2种板材对接焊(butt welding)来形成拼焊板 (tailored blank)材料。在该情况下，当使用上述的焊接用等离子焊炬时，沿着焊接焊道的 两端，产生母材凹陷的咬边。在特别薄的板材中，产生该咬边的部分的板厚变成相当的薄。 因此，存在不能够确保拼焊板材料的强度的担心。 0005 现有技术文献 0006 专利文献 0007 专利文献1：日本国特开2。
7、008-284580号公报。 发明内容 0008 本发明的一个以上的实施方式，提供一种在焊接不同厚度的工件时，能够确保焊 接后的工件的强度的等离子焊炬和等离子弧焊接方法。 0009 根据本发明一个以上的实施方式，等离子弧焊接中所使用的等离子焊炬(例如， 后述的等离子焊炬1)，包括：棒状的电极(例如，后述的电极10)；包围该电极而设置且喷 出等离子气体的圆筒形状的第1喷嘴(例如，后述的第1喷嘴11)；以及包围该第1喷嘴而 设置且喷出保护气体的圆筒形状的第2喷嘴(例如，后述的第2喷嘴12)。该第2喷嘴的喷 出口(例如，后述的第2喷出口121)，朝向相对于所述电极的轴方向而大致平行的方向或者 离开该。
8、电极的方向。在所述第1喷嘴的外周面或者所述第2喷嘴的内周面上，形成相对于 所述电极的轴方向而倾斜的多个沟部(例如，后述的沟部141)。 0010 根据上述的结构，从第1喷嘴喷出等离子气体，并且使电压施加在电极和工件之 间而产生弧，并且从第2喷嘴按照包围弧的周围的方式喷出保护气体。在第1喷嘴的外周 面或者第2喷嘴的内周面上形成相对于电极的轴方向而倾斜的多个沟部。因此，从第2喷 嘴喷出的保护气体，螺旋状地流动，在将弧设为旋转中心而进行旋转的方向上对熔池的表 面进行喷射(吹付)。 0011 在该状态下，当使等离子弧在焊接方向上移动时，熔池变成在俯视时向着等离子 弧的后方进行延伸。因此，通过喷射的保护。
9、气体，等离子弧的前进方向后侧的熔融金属被挤 说 明 书CN 102481657 A 2/5页 4 压而移动。因此，在焊接厚度不同的工件的情况下，将保护气体喷射到熔池的表面，通过将 等离子弧的前进方向后侧的熔融金属向着薄的工件进行移动，从而能够通过该移动的熔融 金属而填埋薄的工件的母材的凹陷部分。其结果，能够防止薄的工件的板厚由于咬边而变 薄的情况，能够确保焊接后的工件的强度。 0012 此外，第2喷嘴的喷出口朝向相对于电极的轴方向而大致平行的方向或者离开电 极的方向。在使第2喷嘴的喷出口朝向离开电极的方向的情况下，当从该第2喷嘴喷出保 护气体时，喷射的保护气体在离开弧的方向上扩展。因此，由于保。
10、护气体不直接碰撞弧，因 此能够防止弧散乱，从而焊接稳定。此外，在使第2喷嘴的喷出口朝向相对于电极的轴方向 而大致平行的方向的情况下，即使从该第2喷嘴喷出保护气体，由于在该第2喷嘴的喷出口 的外侧产生负压，因此该喷出的保护气体在离开弧的方向上扩展。因此，由于保护气体不直 接碰撞弧，因此能够防止弧散乱，从而焊接稳定。 0013 这里，在日本国专利第3205540号公报中，示出了切断用等离子焊炬。但是，在该 切断用等离子焊炬中，由于保护气体碰撞弧，因此存在弧散乱、焊接不稳定的担心。 0014 所述沟部可以延伸到所述第2喷嘴的喷出口为止。 0015 在日本国专利第3205540号公报示出那样的切断用等。
11、离子焊炬中，保护气体的流 量变多，熔池飞散。相反，在保护气体的流量少时，此时等离子气体变成不稳定，而且不能够 使熔融金属充分地移动。另一方面，如果将沟部延长到第2喷嘴的喷出口为止，则即使保护 气体的流量少，也能够使等离子气体稳定，并且使熔融金属可靠地移动。 0016 与所述第1喷嘴的喷出口相比，所述第2喷嘴的喷出口可以位于所述电极的轴方 向的基端一侧。 0017 在第2喷嘴的喷出口相对第1喷嘴的喷出口位于电极的轴方向的相同位置或者前 端一侧时，存在从第2喷嘴喷射的保护气体容易直接碰撞弧而使弧散乱之类的问题。另一 方面，如果与第1喷嘴的喷出口相比，使第2喷嘴的喷出口位于电极的轴方向的基端一侧， 。
12、则能够防止保护气体直接碰撞弧，能够防止弧散乱。 0018 根据本发明的一个以上的实施方式，等离子弧焊接方法由下述步骤构成：按照沿 着弧表面而螺旋状地流动的方式喷出保护气体，并喷射到熔池的表面，通过该被喷射的保 护气体，使所述熔池内的熔融金属在预定方向上移动。 0019 根据上述方法，通过喷射的保护气体，使熔池内的熔融金属在预定方向上移动。因 此，在焊接厚度不同的工件时，通过向着薄的工件使熔融金属移动，由该移动的熔融金属来 填埋薄的工件的母材的凹陷部分。其结果，能够防止薄的工件的板厚通过咬边而变薄的情 况，能够确保焊接后的工件的强度。此外，由于按照沿着工件的表面而螺旋状地进行流动的 方式喷出保护。
13、气体，因此保护气体不直接碰撞弧，从而防止弧散乱而使焊接稳定。此外，由 于将保护气体喷射到熔池的表面，使该熔池内的熔融金属在预定方向上移动，因此能够在 熔融部凝固之前压平熔池的凸起。此外，与用金属线使熔池内的熔融金属移动的情况相比， 能够增大流量。此外，与通过磁场使熔池内的熔融金属移动的情况相比，能够使设备小型 化，并且即使对弧设定前进角，也能够防止弧弯曲并减少热量的情况。 0020 而且，在将厚度不同的工件进行对接焊接的情况下，可以喷出所述保护气体，使得 所述熔池内的所述弧的前进方向后侧的流动向着薄的工件。 0021 如果通过喷出保护气体使得熔池内的弧的前进方向后侧的熔融金属向着薄的工 说 明。
14、 书CN 102481657 A 3/5页 5 件来将厚度不同的工件进行对接焊接，则通过喷射的保护气体，使等离子弧的前进方向后 侧的熔融金属被挤压而向着薄的工件进行移动。然后，通过该移动的熔融金属，填埋薄的工 件的母材的凹陷部分。其结果，能够防止薄的工件的板厚由于咬边而变薄的情况，能够确保 焊接后的工件的强度。 0022 其他的特征和效果根据实施例的记载和所附的权利要求而明确。 附图说明 0023 图1是本发明的典型实施方式涉及的等离子焊炬的剖面图。 0024 图2是所述实施方式涉及的等离子焊炬的第1喷嘴的立体图。 0025 图3是用于说明所述实施方式涉及的等离子焊炬的动作的立体图。 0026。
15、 图4是用于说明所述实施方式涉及的等离子焊炬的动作的平面图。 0027 图5(a)和图5(b)是表示比较例的实验结果的示意图，图5(c)是表示本发明的实 施例的实验结果的示意图。 具体实施方式 0028 下面，基于附图，说明本发明的典型实施方式。图1是典型实施方式涉及的等离子 焊炬1的剖面图。等离子焊炬1包括：棒状的电极10、包围该电极10而设置且喷出等离子 气体的圆筒形状的第1喷嘴11、包围该第1喷嘴11而设置且喷出保护气体的圆筒形状的第 2喷嘴12。 0029 在第1喷嘴11前端，形成了圆形状的第1喷出口111，通过该第1喷出口111，等 离子气体喷出。该第1喷嘴11包括：筒状的内筒部13。
16、、包围该内筒部13而设置的外筒部 14。 0030 图2是第1喷嘴11的外筒部14的立体图。外筒部14的前端部分是随着向着前 端而变细的大致圆锥形状，在该外筒部14的前端部分的外周面上，形成了相对于电极10的 轴方向而倾斜的多个沟部141。该沟部141延伸到外筒部14的前端为止。 0031 返回图1，在第2喷嘴12的前端，形成了圆环形状的第2喷出口121，通过该第2喷 出口121，保护气体喷出。第2喷嘴12的喷出口121，越向着前端就越向着离开电极10的 方向。而且，可以将第2喷嘴12的喷出口121配置成相对电极10的轴方向大致平行。此 外，第2喷嘴12的喷出口121与第1喷嘴11的喷出口11。
17、1相比，位于电极10的轴方向的 基端一侧。此外，上述的第1喷嘴11的沟部141延伸到第2喷嘴12的喷出口121为止。 0032 下面，参考图3和图4，说明使用等离子焊炬1的等离子弧焊接。具体地，将厚度薄 的板材即工件W 1 和厚度比工件W 1 厚的板材即工件W 2 对接焊接，形成拼焊板材料。 0033 首先，从第1喷嘴11的第1喷出口111喷出等离子气体，并且施加在电极10和工 件W 1 ，W 2 之间而产生弧A。从第2喷嘴12的第2喷出口121喷出保护气体，使得包围弧A 的周围。 0034 于是，保护气体沿着多个沟部141在图3中空心箭头的方向上流动，从第2喷出口 121喷出。该喷出的保护气。
18、体在离开弧A的方向上扩展，同时沿着弧A的表面而螺旋状地 流动，对熔池P的表面，在将弧A设为旋转中心而进行旋转的方向即图3中黑箭头方向上喷 射。具体地，如图4所示，对工件W 1 、W 2 的8个位置喷射保护气体，各个位置上的保护气体的 说 明 书CN 102481657 A 4/5页 6 流动方向成为图4中由黑箭头所示那样。 0035 在该状态下，当使弧A在焊接方向上移动时，熔池P如图4所示，变成在俯视看向 着弧A的后方进行延伸。因此，通过喷射的保护气体，弧A的前进方向后侧的由图4中虚线 所包围的区域的熔融金属，向着薄的工件W 1 被挤压而移动。然后，通过该移动的熔融金属， 埋进薄的工件W 1 。
19、的母材的凹陷部分。 0036 以下，说明本发明的实施例和比较例。在比较例1中，使用现有技术的等离子焊炬 来将厚度不同的板材W 1 ，W 2 对接焊接。在该比较例1中，将焊接速度设为分速1m。在比较例 2中，使用现有技术的等离子焊炬来将厚度不同的板材W 1 、W 2 对接焊接。在该比较例2中， 将焊接速度设为分速1.5m。在实施例中，使用本发明的等离子焊炬来将厚度不同的板材W 1 、 W 2 对接焊接。在该实施例中，将焊接速度设为分速1.5m。 0037 图5(a)是比较例1的实验结果，图5(b)是比较例2的实验结果，图5(c)是实施 例的实验结果。根据这些实验结果可以判断，在使用现有技术的等离。
20、子焊炬的情况下，当 将焊接速度放慢到分速1m时，薄的工件W 1 的咬边比较小，而当使焊接速度上升并设为分速 1.5m时，薄的工件W 1 的咬边变大。与此相对，能够判断，在使用本发明的等离子焊炬的情况 下，即使将焊接速度设为分速1.5m，也能够使薄的工件W 1 的咬边变小。 0038 根据上述的典型实施方式，具有以下这样的效果。 0039 (1)从第1喷嘴11喷出等离子气体，并且施加在电极10和工件W 1 ，W 2 之间并产生 弧，同时按照包围弧的周围的方式从第2喷嘴12喷出保护气体。此时，在第1喷嘴11的外 周面上预先形成相对于电极10的轴方向而倾斜的多个沟部141。因此，从第2喷嘴12喷出 。
21、的保护气体，螺旋状地流动，对熔池P的表面，在将弧A设为旋转中心而进行旋转的方向上 进行喷射。在该状态下，当使弧A在焊接方向上移动时，熔池P变成在俯视看向着弧A的后 方进行延伸。因此，通过喷射的保护气体，弧A的前进方向后侧的熔融金属在预定方向上被 挤压而移动。因此，在焊接厚度不同的工件W 1 ，W 2 的情况下，将保护气体喷射到熔池P的表 面，通过将弧的前进方向后侧的熔融金属向着薄的工件W 1 进行移动，能够通过该移动的熔 融金属而填埋薄的工件W 1 的母材的凹陷部分。其结果，能够抑制薄的工件的板厚通过咬边 而变薄的情况，能够确保焊接后的工件的强度。 0040 (2)由于将第2喷嘴12的喷出口1。
22、21向着离开电极10的方向，因此当从该第2喷 嘴12喷出保护气体时，喷射的保护气体在离开弧的方向上扩展。因此，由于保护气体不直 接碰撞弧，因此能够防止弧散乱，从而焊接稳定。 0041 (3)将沟部141延伸到第2喷嘴12的第2喷出口121为止。通过这样，即使保护 气体的流量减少，也能够使等离子气体稳定且使熔融金属可靠地移动。 0042 (4)由于与第1喷嘴11的第1喷出口111相比，使第2喷嘴12的第2喷出口121 位于电极10的轴方向的基端一侧，因此能够防止保护气体直接碰撞弧，能够防止弧散乱。 0043 而且，本发明不局限于所述的典型实施方式，本发明还包含在能够实现本发明的 目的的范围内的变。
23、形、改良等。 0044 符号说明 0045 1等离子焊炬 0046 10电极 0047 11第1喷嘴 说 明 书CN 102481657 A 5/5页 7 0048 12第2喷嘴 0049 111第1喷出口 0050 121第2喷出口 0051 141沟部 0052 P熔池 0053 W 1 、W 2 工件 说 明 书CN 102481657 A 1/4页 8 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102481657 A 2/4页 9 图3 说 明 书 附 图CN 102481657 A 3/4页 10 图4 说 明 书 附 图CN 102481657 A 10 4/4页 11 图5 说 明 书 附 图CN 102481657 A 11 。