本發(fā)明涉及焊接裝置以及焊接方法。

背景技術(shù)：

在焊接產(chǎn)業(yè)中，因焊接金屬中的擴(kuò)散性氫(氫原子h)導(dǎo)致的焊接金屬的氫脆化以及氫破裂成為問題。焊接金屬中的擴(kuò)散性氫集中于鋼組織的晶界、微小空間而成為氫分子(h2)，體積膨脹，通過其膨脹壓力而產(chǎn)生破裂，從而導(dǎo)致構(gòu)造物的破壞。關(guān)于上述那樣的氫破裂，隨著鋼的強(qiáng)度增大而使氫破裂敏感性提高，近年來，存在焊接中使用高強(qiáng)度的高張力鋼的趨勢。

圖20是用于說明擴(kuò)散性氫被焊接金屬吸收的過程的圖。在圖20中，作為焊絲而使用加入焊劑的焊絲即藥芯焊絲(fcw(fluxcoredwire))進(jìn)行說明。另外，圖21是示出藥芯焊絲的截面的圖。

作為藥芯焊絲的焊絲201由構(gòu)成外周的鋼制環(huán)202和中心部203構(gòu)成。在藥芯焊絲的情況下，中心部203含有金屬或者合金等的金屬粉以及焊劑。而且，在焊絲201穿過導(dǎo)電嘴208被輸送的同時(shí)，焊接電流從導(dǎo)電嘴208流向焊絲201，利用焊絲201前端的電弧209將焊絲201熔化而成為焊接金屬210。此時(shí)，焊接電流流過從導(dǎo)電嘴208突出的焊絲201的焊絲突出部211，因此產(chǎn)生電阻發(fā)熱，溫度上升。該上升溫度例如存在如下情況：在距導(dǎo)電嘴208的前端為5mm左右的位置處達(dá)到100℃，在距導(dǎo)電嘴208的前端為20mm的焊絲前端附近處上升至大約600℃。

在焊絲突出部211的溫度超過100℃而上升時(shí)，首先，焊絲201表面的氫源205氣化而從焊絲201釋放出。接著，通過來自被加熱的鋼制環(huán)202的導(dǎo)熱來加熱中心部203，焊劑內(nèi)以及金屬粉內(nèi)的氫源205也氣化，穿過作為接縫的焊縫204而向焊絲201外釋放出。從焊絲201釋放出的氫源205的一部分通過在電弧等離子體氣流以及氣體保護(hù)電弧焊的情況下從噴嘴206向焊接部供給的保護(hù)氣體的流動(dòng)(箭頭207所示的方向)而流向箭頭213所示的方向并被引導(dǎo)至電弧209。電弧209為數(shù)千度的高溫，因此氫源205例如h2o被分解而成為擴(kuò)散性氫212，其被電弧柱內(nèi)的熔滴以及焊接金屬210吸收而進(jìn)入到焊接金屬210內(nèi)。

這樣一來，存在于焊絲表面的氫源、焊絲所使用的焊劑以及金屬粉所包含的氫源在被加熱至高溫的焊絲突出部進(jìn)行氣化。然后，氣化后的氫源借助在電弧等離子體氣流以及氣體保護(hù)電弧焊的情況下被供給的保護(hù)氣體的流動(dòng)而被運(yùn)至電弧柱內(nèi)及其附近，分解而成為氫原子(即擴(kuò)散性氫)，從而被吸收至焊接金屬。

作為因擴(kuò)散性氫產(chǎn)生的氫脆化以及氫破裂的對策，為了促使擴(kuò)散性氫從焊接金屬向外部釋放出，有時(shí)進(jìn)行預(yù)熱(在焊接前加熱焊接鋼材)、后熱(在焊接后加熱焊接部)。另外，在焊接過程中使用藥芯焊絲的情況下，還使用通過向焊劑添加caf2、na3alf6等氟化物而使擴(kuò)散性氫減少的方法。此外，還提出向在氣體保護(hù)電弧焊中被供給的保護(hù)氣體微量地混合cf4的方法。

另外，例如，作為用于取出對于焊接人員而言不優(yōu)選的物質(zhì)即焊接煙塵的裝置，專利文獻(xiàn)1記載有下述的用于進(jìn)行焊接作業(yè)的裝置，其具備：能夠在內(nèi)部引導(dǎo)可與電壓源連接的焊絲的中心構(gòu)件；為了取出焊接煙塵而配置于中心構(gòu)件的外側(cè)的取出構(gòu)件；以及為了供給氣體而配置于取出構(gòu)件的外側(cè)的氣體供給構(gòu)件。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特表2002-506736號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

焊絲中的氫源是附著于焊絲表面的油、水分以及附著于藥芯焊絲、金屬芯焊絲(mcw(metalcoredwire))所內(nèi)包的焊劑以及金屬粉的水分。通常，相比于附著于焊絲表面的氫源，附著于焊劑、金屬粉的氫源比較多。因此，為了減少附著于焊劑以及金屬粉的氫源，有時(shí)采用如下方法：在制造焊絲之前，用高溫來干燥焊劑以及金屬粒子，從而去除氫源。另外，還需要在制造工序中防止吸濕，因此耗費(fèi)大量的成本。此外，即便在產(chǎn)品化之后，在保管過程中、濕度高的焊接現(xiàn)場的作業(yè)過程中也從空氣中吸附水分，因此對于減少氫源而言存在各種各樣的障礙。

另外，作為氫脆化以及氫破裂的對策，在進(jìn)行預(yù)熱、后熱的情況下，也進(jìn)行150～250℃的加熱，耗費(fèi)大量的能量費(fèi)用以及工作量。另外，還存在高溫的作業(yè)給焊接作業(yè)者帶來沉重的負(fù)擔(dān)這樣的問題。在向焊劑添加氟化物的情況下，由于隨著增加添加物的量而使電弧的穩(wěn)定性劣化，擴(kuò)散性氫有時(shí)不會(huì)充分減少。此外，在向保護(hù)氣體混合cf4的方法中，存在安全性的問題、電弧的穩(wěn)定性劣化的問題，對于普及這種方法存在障礙。本發(fā)明的目的在于減少焊接金屬中的擴(kuò)散性氫的量。

解決方案

基于上述目的，本發(fā)明涉及一邊向焊接部供給保護(hù)氣體一邊進(jìn)行焊接的焊接方法，使用吸引噴嘴從自導(dǎo)電嘴突出的焊絲的周圍以及在該焊絲的前端部產(chǎn)生的電弧柱及其周圍吸引含有從該焊絲釋放出的氫源的氣體，并將吸引到的氣體與新的保護(hù)氣體混合進(jìn)行焊接。另外，其特征在于，焊絲是含有氟化物的藥芯焊絲。

此外，從其他觀點(diǎn)來說，本發(fā)明的焊接裝置具有：導(dǎo)電嘴，其引導(dǎo)焊絲并且向該焊絲供給焊接電流；吸引部，其包圍從導(dǎo)電嘴突出的焊絲的周圍，且朝向該焊絲的前端部開口而吸引氣體；混合部，其對由吸引部吸引到的氣體與新的保護(hù)氣體進(jìn)行混合；以及保護(hù)氣體供給噴嘴，其向焊接部供給在混合部混合后的氣體。另外，其特征在于，吸引部從自導(dǎo)電嘴突出的焊絲的周圍以及在該焊絲的前端部產(chǎn)生的電弧柱及其周圍吸引從該焊絲釋放出的氫源，從而減少焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量。此外，其特征在于，作為吸引部以及混合部而具備噴射器，該噴射器利用新的保護(hù)氣體的流動(dòng)而吸引氣體。而且，其特征在于，吸引部具備真空泵。進(jìn)而，其特征在于，吸引部具備用于監(jiān)視吸引流量的流量計(jì)。另外，其特征在于，吸引部具備用于去除與氫源一并被吸引的煙塵的過濾器。此外，其特征在于，吸引部具備將吸引量控制為恒定的吸引量控制裝置。而且，其特征在于，吸引部具備吸引量異常檢測裝置，該吸引量異常檢測裝置在檢測到吸引量的異常時(shí)發(fā)出警報(bào)或者停止焊接。另外，其特征在于，該焊接裝置能夠是焊矩。在該情況下，其特征在于，吸引部是供新的保護(hù)氣體流動(dòng)的路徑，且包括噴出該保護(hù)氣體的驅(qū)動(dòng)噴嘴，混合部包括對由吸引部吸引到的氣體與從驅(qū)動(dòng)噴嘴噴出的保護(hù)氣體進(jìn)行混合的混合管，保護(hù)氣體供給噴嘴與混合管的出口連接，且向焊接部供給在該混合管混合后的氣體。

而且，從其他觀點(diǎn)來說，本發(fā)明的焊接裝置具有：導(dǎo)電嘴，其引導(dǎo)焊絲并且向該焊絲供給焊接電流；吸引部，其包圍從導(dǎo)電嘴突出的焊絲的周圍，且具有朝向該焊絲的前端部的開口部，利用從外部供給的新的保護(hù)氣體的流動(dòng)而吸引氣體；混合部，其對由吸引部吸引到的氣體與新的保護(hù)氣體進(jìn)行混合；以及保護(hù)氣體供給噴嘴，其向焊接部供給在混合部混合后的氣體。

另外，從其他觀點(diǎn)來說，本發(fā)明涉及利用消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊或者自保護(hù)電弧焊進(jìn)行焊接的焊接方法，其特征在于，使用吸引噴嘴從自導(dǎo)電嘴突出的焊絲的周圍以及在該焊絲的前端部產(chǎn)生的電弧柱及其周圍吸引從該焊絲釋放出的氫源，并向焊接部外排出吸引到的氫源，由此減少焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量。另外，其特征在于，焊絲是含有氟化物的藥芯焊絲。此外，其特征在于，由吸引噴嘴吸引的含有氫源的氣體的流量是從保護(hù)氣體供給噴嘴供給的氣體的流量的80％以下。而且，其特征在于，由吸引噴嘴吸引的含有氫源的氣體的流速是從保護(hù)氣體供給噴嘴供給的氣體的流速的1倍以上。

此外，從其他觀點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明的焊接裝置具有：引導(dǎo)焊絲的導(dǎo)電嘴；保護(hù)氣體供給噴嘴，其向焊接部供給保護(hù)氣體；以及吸引噴嘴，其包圍從導(dǎo)電嘴突出的焊絲的周圍，且朝向該焊絲的前端部開口而吸引氣體。該焊接裝置的特征在于，還具備對由吸引噴嘴吸引到的含有氫源的氣體進(jìn)行吸引的吸引機(jī)構(gòu)。另外，其特征在于，吸引機(jī)構(gòu)具備利用壓縮氣體的流動(dòng)而吸引氣體的噴射器。此外，其特征在于，吸引機(jī)構(gòu)具備真空泵。而且，其特征在于，吸引機(jī)構(gòu)具備用于監(jiān)視吸引流量的流量計(jì)。進(jìn)而，其特征在于，吸引機(jī)構(gòu)具備用于去除與氫源一并被吸引的煙塵的過濾器。另外，其特征在于，吸引機(jī)構(gòu)具備將吸引量控制為恒定的吸引量控制裝置。此外，其特征在于，吸引機(jī)構(gòu)具備吸引量異常檢測裝置，該吸引量異常檢測裝置在檢測到吸引量的異常時(shí)發(fā)出警報(bào)或者停止焊接。而且，其特征在于，吸引機(jī)構(gòu)具備吸引機(jī)構(gòu)起動(dòng)控制裝置，該吸引機(jī)構(gòu)起動(dòng)控制裝置接收通知焊接的開始的焊接開始信號以及通知焊接的停止的焊接停止信號，并基于接收到的該焊接開始信號以及該焊接停止信號進(jìn)行基于吸引機(jī)構(gòu)的吸引的起動(dòng)以及停止。

而且，從其他觀點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明的焊接裝置具有：引導(dǎo)焊絲的導(dǎo)電嘴；保護(hù)氣體供給噴嘴，其向焊接部供給保護(hù)氣體；以及吸引噴嘴，其通過吸引從焊絲釋放出的氫源而向焊接部外排出氫源，由此減少焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠減少焊接金屬中的擴(kuò)散性氫的量。

附圖說明

圖1是示出本實(shí)施方式所涉及的焊接系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖2是焊接系統(tǒng)中的圖1的a-a部的剖視圖。

圖3是示出吸引裝置的其他結(jié)構(gòu)例的圖。

圖4是示出吸引裝置的其他結(jié)構(gòu)例的圖。

圖5是示出吸引裝置的其他結(jié)構(gòu)例的圖。

圖6是示出吸引裝置的其他結(jié)構(gòu)例的圖。

圖7是示出吸引裝置的其他結(jié)構(gòu)例的圖。

圖8是示出具備噴射器的功能的焊矩的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖9是焊接系統(tǒng)中的圖8的b-b部的剖視圖。

圖10是示出焊接系統(tǒng)排出所吸引的保護(hù)氣體的情況下的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖11是示出吸引裝置具備吸引裝置起動(dòng)控制裝置的結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖12是示出焊矩的噴嘴部分的其他結(jié)構(gòu)例的圖。

圖13是示出焊矩的噴嘴部分的其他結(jié)構(gòu)例的圖。

圖14是示出焊矩的噴嘴部分的其他結(jié)構(gòu)例的圖。

圖15是示出焊矩的噴嘴部分的其他結(jié)構(gòu)例的圖。

圖16是示出使吸引量變化的情況下的測定結(jié)果的一例的圖。

圖17是示出使吸引噴嘴的開口部的截面積、吸引流量變化的情況下的吸引流速的圖。

圖18是示出在使吸引噴嘴的開口部的截面積、吸引流量變化的情況下測定出的擴(kuò)散性氫量的圖。

圖19是示出進(jìn)行自保護(hù)電弧焊的焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖20是用于說明擴(kuò)散性氫被焊接金屬吸收的過程的圖。

圖21是示出藥芯焊絲的截面的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

＜焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)＞

本實(shí)施方式所涉及的焊接系統(tǒng)100是通過消耗電極式氣體保護(hù)電弧焊來進(jìn)行焊接的裝置。消耗電極是指在電弧焊中通過電弧熱而熔融的電極。另外，氣體保護(hù)電弧焊是利用噴射的保護(hù)氣體將焊接部與外部氣體隔絕進(jìn)行焊接的焊接方法。而且，焊接系統(tǒng)100吸引向焊接部噴射的保護(hù)氣體中的焊絲突出長度附近的包含氫源的保護(hù)氣體，并將吸引的保護(hù)氣體和新的保護(hù)氣體混合，將混合后的保護(hù)氣體(以下，稱作混合保護(hù)氣體)進(jìn)一步向焊接部噴射進(jìn)行焊接。

圖1是示出本實(shí)施方式所涉及的焊接系統(tǒng)100的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。如圖1所示，本實(shí)施方式所涉及的焊接系統(tǒng)100具備：使用焊絲(焊條)1而焊接工件w的焊矩10；吸引保護(hù)氣體并將吸引的保護(hù)氣體與新的保護(hù)氣體混合的吸引裝置30；供吸引的保護(hù)氣體流動(dòng)的吸引保護(hù)氣體供給路徑60；以及供混合保護(hù)氣體流動(dòng)的混合保護(hù)氣體供給路徑70。

焊矩10利用從焊接電源(未圖示)供給的焊接電流向焊絲1供電而焊接工件w。作為焊絲1，例如使用在中心部添加有金屬粉以及焊劑的藥芯焊絲、在中心部主要添加有金屬粉的金屬芯焊絲、由鋼等合金構(gòu)成的實(shí)芯焊絲。焊矩10具備保護(hù)氣體供給噴嘴11、吸引噴嘴12、導(dǎo)電嘴14、吸引路徑15以及導(dǎo)電嘴主體17。

吸引裝置30從焊矩10的吸引噴嘴12吸引保護(hù)氣體，并對所吸引的保護(hù)氣體和新的保護(hù)氣體進(jìn)行混合。在此，新的保護(hù)氣體從保護(hù)氣體儲(chǔ)氣罐等未圖示的外部的保護(hù)氣體供給裝置供給。作為吸引裝置30，具有例如25升/min左右的吸引能力即可，并不需要小型且大功率的吸引裝置，能夠采用廉價(jià)供給的吸引裝置。吸引裝置30具備流量控制閥31和噴射器32。

吸引保護(hù)氣體供給路徑60例如是橡膠管，成為將焊矩10的吸引路徑15和吸引裝置30連接而供所吸引的保護(hù)氣體流動(dòng)的路徑。

混合保護(hù)氣體供給路徑70成為將后述的吸引裝置30的排氣口37和焊矩10的導(dǎo)電嘴主體17連接而供混合保護(hù)氣體流動(dòng)的路徑。

而且，在本實(shí)施方式中，焊接系統(tǒng)100被用作焊接裝置的一例。另外，具備導(dǎo)電嘴14、保護(hù)氣體供給噴嘴11、吸引噴嘴12的焊矩10也用作焊接裝置的一例。另外，在本實(shí)施方式中，在將焊接系統(tǒng)100用作焊接裝置的一例的情況下，作為吸引機(jī)構(gòu)的一例，使用吸引裝置30以及吸引保護(hù)氣體供給路徑60。另外，作為吸引部的一例，使用吸引裝置30、吸引保護(hù)氣體供給路徑60、吸引噴嘴12以及吸引路徑15。此外，作為混合部的一例，使用吸引裝置30。

接下來，對焊矩10的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

保護(hù)氣體供給噴嘴11具有筒狀的形狀，通過嵌入形成為筒狀的導(dǎo)電嘴主體17中的成為圖1的下側(cè)的開口側(cè)而被固定。該保護(hù)氣體供給噴嘴11向焊接部供給混合保護(hù)氣體。另外，保護(hù)氣體供給噴嘴11形成為筒狀，因此混合保護(hù)氣體被供給為包圍焊接部而阻隔外部氣體。另外，保護(hù)氣體供給噴嘴11經(jīng)由導(dǎo)電嘴主體17、混合保護(hù)氣體供給路徑70而與吸引裝置30連接。

吸引噴嘴12配設(shè)于保護(hù)氣體供給噴嘴11的內(nèi)部，且具有筒狀的形狀，通過嵌入導(dǎo)電嘴主體17中的成為圖1的下側(cè)的開口側(cè)而被固定。另外，吸引噴嘴12具有包圍從導(dǎo)電嘴14突出的焊絲1的焊絲突出部2的周圍3的構(gòu)造，并且朝向焊絲1的前端部而具有開口部13。圖2是焊接系統(tǒng)100中的圖1的a-a部的剖視圖。如圖2所示，以包圍焊絲突出部2的周圍3的方式設(shè)置吸引噴嘴12。

在此，吸引噴嘴12朝向焊絲1的前端方向即具有電弧6的方向開口，并吸引在焊絲前端部的附近釋放出的含有氫源4的保護(hù)氣體。通過使吸引噴嘴12進(jìn)行吸引，含有氫源4的保護(hù)氣體沿朝向焊接部外的方向即箭頭5的方向流動(dòng)而被吸引，并向焊接部外排出。

為了吸引在焊絲前端部的附近釋放出的氫源4，構(gòu)成為延長吸引噴嘴12而包圍至焊絲前端部即可，但可能會(huì)因電弧熱導(dǎo)致吸引噴嘴12熔融。因此，吸引噴嘴12構(gòu)成為，以考慮到電弧熱的影響的長度朝向焊絲前端部開口。作為吸引噴嘴12，例如使用導(dǎo)熱優(yōu)異的銅合金、耐熱優(yōu)異的陶瓷。此外，也可以使用為了防止濺射物的附著而實(shí)施了鍍鉻等的吸引噴嘴。

導(dǎo)電嘴14配設(shè)于吸引噴嘴12的內(nèi)部，且具有筒狀的形狀，通過嵌入導(dǎo)電嘴主體17中的成為圖1的下側(cè)的開口側(cè)而被固定。該導(dǎo)電嘴14引導(dǎo)焊絲1并且向焊絲1供給焊接電流。在導(dǎo)電嘴14內(nèi)部形成有能夠與焊絲1接觸的直徑的焊絲送給路，從而向焊絲1供電。另外，導(dǎo)電嘴14被安裝為裝卸自如，在通過長期使用而消耗的情況下被更換。

吸引路徑15將由吸引噴嘴12吸引的保護(hù)氣體引導(dǎo)至吸引裝置30。該吸引路徑15是利用鉆床在導(dǎo)電嘴主體17的四處位置穿孔有例如直徑為1.5mm左右的孔而形成的通路，使四處位置的孔所形成的通路在圓周方向的合流槽16合流，之后，經(jīng)由吸引保護(hù)氣體供給路徑60而與吸引裝置30連接。但是，作為吸引路徑15，并不限于上述那樣的結(jié)構(gòu)，只要構(gòu)成將保護(hù)氣體、氫源4從吸引噴嘴12引導(dǎo)至吸引裝置30的路徑即可，也可以是任意的吸引路徑。

導(dǎo)電嘴主體17成為焊矩10的主體部，具有筒狀的形狀，且對保護(hù)氣體供給噴嘴11、吸引噴嘴12、導(dǎo)電嘴14進(jìn)行支承。

接下來，對吸引裝置30的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

流量控制閥31例如由針閥構(gòu)成，具備馬達(dá)等致動(dòng)器，并控制吸引流量。流量控制閥31設(shè)于后述的噴射器32的吸引口35與吸引保護(hù)氣體供給路徑60之間。

噴射器32成為t字管，具有通常的噴射器的功能。即，通過使保護(hù)氣體從外部的保護(hù)氣體供給裝置沿水平方向流動(dòng)而使流速在管內(nèi)的變細(xì)的部分處增大，相對于t字的垂線的管成為吸入口，經(jīng)由吸引噴嘴12而進(jìn)行保護(hù)氣體的吸引。噴射器32具備驅(qū)動(dòng)噴嘴33、氣體供給口34、吸引口35、混合管36、排氣口37。

在該噴射器32中，氣體供給口34與外部的保護(hù)氣體供給裝置連接，從保護(hù)氣體供給裝置供給新的保護(hù)氣體。另外，從氣體供給口34導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)噴嘴33的新的保護(hù)氣體朝向混合管36噴出。另外，吸引口35經(jīng)由吸引保護(hù)氣體供給路徑60、吸引路徑15而最終與吸引噴嘴12連接。即，從吸引噴嘴12吸引的含有氫源4的保護(hù)氣體被導(dǎo)向吸引口35。

然后，將新的保護(hù)氣體朝向混合管36噴出，由此吸引口35的含有氫源4的保護(hù)氣體和新的保護(hù)氣體在混合管36中混合?；旌媳Ｗo(hù)氣體被送至排氣口37，并在箭頭8所示的方向上流動(dòng)，經(jīng)由與排氣口37連接的混合保護(hù)氣體供給路徑70而被導(dǎo)向保護(hù)氣體供給噴嘴11。然后，混合保護(hù)氣體被供給至焊接部并進(jìn)行焊接。

這樣，噴射器32帶有吸引含有氫源4的保護(hù)氣體的功能，并且兼具將所吸引的保護(hù)氣體和新的保護(hù)氣體混合的功能。另外，噴射器32能夠?qū)⒁恢币詠硎褂玫摹耐獠康谋Ｗo(hù)氣體供給裝置供給的新的保護(hù)氣體用作驅(qū)動(dòng)源，因此還具有如下特征：無需從其他系統(tǒng)導(dǎo)入成為驅(qū)動(dòng)源的壓縮氣體等；構(gòu)造簡單且故障少；與真空泵不同且無需電驅(qū)動(dòng)源等。這樣，噴射器32可以說是設(shè)備廉價(jià)且維護(hù)性良好的結(jié)構(gòu)。

另外，通常，供給新的保護(hù)氣體時(shí)的供給壓力為約0.1～0.3百萬帕斯卡(壓力的單位：mpa)，通常使用的新的保護(hù)氣體的流量為約20～25升/min。在上述那樣的條件下，若適當(dāng)?shù)剡x擇驅(qū)動(dòng)噴嘴33、混合管36的尺寸，則容易將保護(hù)氣體的吸引流量確保為20升/min左右。此外，通過使用流量控制閥31，能夠調(diào)整為焊接作業(yè)者所希望的吸引流量。

此外，關(guān)于新的保護(hù)氣體的供給，利用焊接電源在焊接開始時(shí)接通保護(hù)氣體電磁閥(未圖示)而開始供給，在焊接停止時(shí)斷開保護(hù)氣體電磁閥而停止供給。因此，噴射器32的驅(qū)動(dòng)與焊接同步地進(jìn)行，含有氫源4的保護(hù)氣體的吸引也與焊接同步，焊接作業(yè)者無需進(jìn)行操作而自動(dòng)地進(jìn)行。因此，通過使用噴射器32，不使吸引裝置30追加具備吸引開始以及吸引停止的功能也沒有關(guān)系。

另外，在使用噴射器32的情況下，求出排氣口37的壓力低于氣體供給口34的壓力。因此，在使與排氣口37連接的混合保護(hù)氣體供給路徑70的截面積過小、或者使路徑長度過長時(shí)，難以確保吸引流量。通過實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)在混合保護(hù)氣體供給路徑70的截面積為28mm²且路徑長度為6m的情況下能夠確保足夠的吸引量，實(shí)用方面沒有問題。

這樣一來，在本實(shí)施方式所涉及的焊接系統(tǒng)100中，吸引裝置30利用吸引噴嘴12在焊絲突出部2的周圍3以及焊絲1的前端部附近進(jìn)行吸引。然后，含有從加熱后的焊絲1釋放出的氫源4的保護(hù)氣體沿著朝向焊接部外的方向即箭頭5的方向流動(dòng)而被吸引。在不使用吸引裝置30進(jìn)行吸引的情況下，氫源4位于電弧6的正上方，因此大部分的氫源4被導(dǎo)向電弧6而被吸收到焊接金屬中。另一方面，通過使用本實(shí)施方式所涉及的焊接系統(tǒng)100，氫源4向電弧6流動(dòng)而在電弧6內(nèi)成為擴(kuò)散性氫，從而抑制被焊接金屬吸收的情況，焊接金屬中的擴(kuò)散性氫的量減少。而且，通過使焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量減少，由此防止焊接金屬中的氫脆化以及氫破裂。

另外，在本實(shí)施方式所涉及的焊接系統(tǒng)100中，吸引裝置30吸引保護(hù)氣體，由此含有氫源4的保護(hù)氣體在吸引裝置30內(nèi)與新的保護(hù)氣體混合。在所吸引的保護(hù)氣體中，氫源4集中于保護(hù)氣體的中心部，但通過與新的保護(hù)氣體混合，中心部的氫源濃度變?yōu)閹追种弧４送?，被?dǎo)向電弧6內(nèi)的混合保護(hù)氣體的比例是從保護(hù)氣體供給噴嘴11供給的混合保護(hù)氣體中的幾分之一。因此，最終，氫源4被導(dǎo)向電弧6內(nèi)的比例成為約十分之一以下。

因此，通過將所吸引的保護(hù)氣體與新的保護(hù)氣體混合，從焊絲突出部2釋放出的氫源4擴(kuò)散至保護(hù)氣體整體，即便使保護(hù)氣體混合，也能夠得到擴(kuò)散性氫的減少效果。另外，通過再次利用已經(jīng)供給過的保護(hù)氣體，為了將焊接部與外部氣體隔絕，從外部供給的保護(hù)氣體的量較少也沒有關(guān)系。

另外，通常，通過將焊接金屬中的擴(kuò)散性氫減少1毫升/100g，能夠使必要的預(yù)熱溫度降低約25℃。例如，在擴(kuò)散性氫減少4毫升/100g的情況下，在預(yù)熱溫度需要為125℃的焊接中，能夠?qū)㈩A(yù)熱溫度降低100℃，從而預(yù)熱溫度成為25℃，其結(jié)果是無需預(yù)熱。另外，例如在預(yù)熱溫度需要為200℃的焊接中，也僅需100℃的預(yù)熱即可。上述那樣的預(yù)熱溫度的降低可以獲得節(jié)約預(yù)備用能量、削減預(yù)熱所需的工作量以及時(shí)間等經(jīng)濟(jì)效果。另外，200℃的預(yù)熱作業(yè)的嚴(yán)酷的勞動(dòng)環(huán)境得以改善。

此外，焊絲1因保管環(huán)境而吸濕，但通過目視觀察無法知曉是否吸濕，因此謀求徹底的保管環(huán)境的管理。通過使用本實(shí)施方式所涉及的焊接系統(tǒng)100，焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量減少，因此保管環(huán)境的管理等級得以放寬，即便存在因人為過失導(dǎo)致的吸濕，那樣的過失的影響也得以緩和。

＜吸引裝置的其他結(jié)構(gòu)例＞

接下來，對吸引裝置30的其他結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說明。圖3～7是示出吸引裝置30的其他結(jié)構(gòu)例的圖。

首先，如圖3所示，吸引裝置30也可以具備用于監(jiān)視吸引流量的流量計(jì)38。流量計(jì)38配置于吸引口35與吸引保護(hù)氣體供給路徑60之間。該流量計(jì)38使用例如浮標(biāo)式(面積式)的流量計(jì)、輸出與吸引流量成比例的模擬信號或者數(shù)字信號的流量計(jì)，也可以是公知的市場出售的流量計(jì)。

而且，焊接作業(yè)者基于流量計(jì)38的指示值而調(diào)整流量控制閥31等并確保所希望的流量即可。另外，焊接作業(yè)者基于流量計(jì)38的指示值而監(jiān)視吸引流量是否適當(dāng)即可。這樣，通過使用流量計(jì)38，能夠確保氫源4被吸引。

另外，如圖4所示，吸引裝置30也可以具備過濾器39。過濾器39配置于吸引口35與吸引保護(hù)氣體供給路徑60之間，為了去除與氫源4一起被吸引的煙塵7而使用。作為過濾器39的材料，使用例如化學(xué)纖維的無紡布、多孔的陶瓷、金屬纖維等。另外，由于煙塵7為1μm左右的微粒，因此過濾器39優(yōu)選網(wǎng)眼小的結(jié)構(gòu)。

在焊接過程中，因高溫的電弧6而導(dǎo)致金屬以及氧化物蒸發(fā)，從而產(chǎn)生煙塵7。產(chǎn)生的煙塵7為微量，但與氫源4一起被吸引裝置30吸引。如后述那樣，關(guān)于所吸引的煙塵7的量，通過實(shí)驗(yàn)而確認(rèn)在吸引裝置30的吸引量為5升/min的情況下，減少至煙塵7的所有產(chǎn)生量的3％左右。

然而，煙塵7例如有時(shí)附著于流量計(jì)38的浮標(biāo)而引起動(dòng)作不合格、或者堆積于流量控制閥31的狹窄位置而引起調(diào)整不合格。另外，煙塵7例如有時(shí)堆積于噴射器32而引起吸引力的降低。上述那樣的由煙塵7引起的現(xiàn)象分別成為阻礙氫源4的吸引的重要因素。為了消除這些問題，過濾器39發(fā)揮功能，通過使用過濾器39來保護(hù)噴射器32、流量計(jì)38、流量控制閥31等。

另外，如圖5所示，吸引裝置30也可以具備用于將保護(hù)氣體的吸引量控制為恒定的吸引量控制裝置40。吸引量控制裝置40具備：流量控制閥31；能夠輸出模擬或者數(shù)字的信號且是與流量成比例的信號的流量計(jì)38；輸出流量基準(zhǔn)信號的流量設(shè)定器41。另外，吸引量控制裝置40具備：對來自流量設(shè)定器41的流量基準(zhǔn)信號和來自流量計(jì)38的信號進(jìn)行比較而放大誤差的誤差放大器42；以及基于誤差放大器42的信號而驅(qū)動(dòng)流量控制閥31的閥驅(qū)動(dòng)裝置43。

該吸引量控制裝置40控制流量控制閥31，以便形成流量設(shè)定器41的指示流量。而且，吸引量控制裝置40在產(chǎn)生被供給至氣體供給口34的保護(hù)氣體壓力的變動(dòng)、或者因過濾器39的堵塞導(dǎo)致的壓力損失的增加等帶來吸引流量的變動(dòng)的重要因素的情況下，也能夠使吸引流量恒定而保證氫源4的吸引。

另外，如圖6所示，吸引裝置30也可以具備用于檢測保護(hù)氣體的吸引量的異常的吸引量異常檢測裝置44。吸引量異常檢測裝置44具備：輸出與吸引流量成比例的模擬信號或者數(shù)字信號的流量計(jì)38；利用模擬信號或者數(shù)字信號輸出成為吸引流量的異常值的基準(zhǔn)的閾值的基準(zhǔn)閾值設(shè)定器45；接收流量計(jì)38的信號和基準(zhǔn)閾值設(shè)定器45的信號而判斷異常的異常判斷器46。另外，吸引量異常檢測裝置44具備接收異常判斷器46判斷為異常的信號而產(chǎn)生警報(bào)的蜂鳴器或者指示燈等異常顯示器47。此外，吸引量異常檢測裝置44具備焊接停止控制部48，該焊接停止控制部48帶有如下功能：接收異常判斷器46判斷為異常的信號，插入指示焊矩10處的電弧輸出的焊炬開關(guān)信號并使焊接停止。

吸引量異常檢測裝置44的流量計(jì)38也可以是浮標(biāo)式的流量計(jì)，在流量計(jì)38為浮標(biāo)式的情況下，基準(zhǔn)閾值設(shè)定器45是設(shè)置在浮標(biāo)的位置的上限以及下限的至少任一方的光傳感器。另外，異常顯示器47以及焊接停止控制部48也可以構(gòu)成為僅設(shè)置于任一方。通過使用上述那樣的吸引量異常檢測裝置44，焊接作業(yè)者沒注意到吸引量的異常而繼續(xù)進(jìn)行焊接的情況得以抑制。需要說明的是，圖6所示的吸引裝置30不具備吸引量控制裝置40，但也可以具備吸引量控制裝置40。

另外，如圖7所示，作為吸引裝置30，也可以使用機(jī)械式的真空泵49來代替噴射器32。在該情況下，利用真空泵49來進(jìn)行來自焊絲突出部2的附近的保護(hù)氣體的吸引。真空泵49可以是市面出售的公知的真空泵，可以應(yīng)用轉(zhuǎn)子式、活塞式、隔膜式等各種方式的真空泵。另外，優(yōu)選將容易控制吸引流量的馬達(dá)設(shè)為驅(qū)動(dòng)源。能夠控制該馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而調(diào)整吸引流量。

另外，在吸引裝置30使用真空泵49的情況下，設(shè)有用于使所吸引的保護(hù)氣體與新的保護(hù)氣體混合的混合器55。由混合器55混合后的混合保護(hù)氣體沿著箭頭9所示的方向流動(dòng)，經(jīng)由混合保護(hù)氣體供給路徑70而被導(dǎo)向保護(hù)氣體供給噴嘴11。此外，在使用真空泵49而代替噴射器32的結(jié)構(gòu)中，與圖3～圖6相同，吸引裝置30也可以具備流量計(jì)38、過濾器39、吸引量控制裝置40、吸引量異常檢測裝置44。

＜具備噴射器的功能的焊矩的結(jié)構(gòu)例＞

接下來，對焊接系統(tǒng)100的其他結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說明。焊接系統(tǒng)100也可以在焊矩10的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)噴射器32的功能。圖8是示出具備噴射器32的功能的焊矩10的結(jié)構(gòu)例的圖。另外，圖9是焊接系統(tǒng)100中的圖8的b-b部的剖視圖。

圖8所示的焊矩10具備：通過焊接電流對焊絲1供電的導(dǎo)電嘴14；帶有包圍焊絲突出部2的周圍3的構(gòu)造且朝向焊絲1的前端部而具有開口部13的吸引噴嘴12；以及成為焊矩10的主體部的導(dǎo)電嘴主體17。

另外，如圖8以及圖9所示，焊矩10具備：將從外部的保護(hù)氣體供給裝置(未圖示)輸送的新的保護(hù)氣體向驅(qū)動(dòng)噴嘴33供給的氣體供給口34；以及成為供新的保護(hù)氣體流動(dòng)的路徑且將保護(hù)氣體朝向混合管36的入口噴出的驅(qū)動(dòng)噴嘴33。而且，利用由驅(qū)動(dòng)噴嘴33噴出的保護(hù)氣體的流動(dòng)而由吸引噴嘴12進(jìn)行吸引。

此外，焊矩10具備：將從吸引噴嘴12吸引的含有氫源4的保護(hù)氣體導(dǎo)向吸引口35的吸引路徑15；將導(dǎo)向吸引口35的含有氫源4的保護(hù)氣體和從驅(qū)動(dòng)噴嘴33噴出的新的保護(hù)氣體混合的混合管36；以及與混合管36的出口連接且將混合保護(hù)氣體向焊接部供給的保護(hù)氣體供給噴嘴11。

在此，在本實(shí)施方式中，在焊矩10的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)噴射器32的功能的情況下，作為吸引部的一例，使用圖8所示的吸引噴嘴12、吸引路徑15、氣體供給口34、驅(qū)動(dòng)噴嘴33以及吸引口35。另外，作為混合部的一例，使用圖8所示的混合管36。

這樣，通過包括驅(qū)動(dòng)噴嘴33以及混合管36的將吸引混合功能加入到焊矩10之中的結(jié)構(gòu)，焊接金屬中的擴(kuò)散性氫減少。另外，即便使用上述那樣的焊矩10，能夠以通常的焊接所需的保護(hù)氣體流量來實(shí)現(xiàn)充分的吸引，與將噴射器32設(shè)于焊矩10的外部的結(jié)構(gòu)相比，緊湊化且易于處理，成本也低廉。

需要說明的是，圖8以及圖9示出在焊矩10內(nèi)設(shè)置四個(gè)吸引混合功能的例子。吸引混合功能只要設(shè)為混合保護(hù)氣體在保護(hù)氣體供給噴嘴11內(nèi)成為均勻的流速即可，例如可以設(shè)置為3個(gè)，也可以設(shè)置8個(gè)。另外，通過延長保護(hù)氣體供給噴嘴11等對應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)混合保護(hù)氣體的流速的均勻化，上述那樣的吸引混合功能的數(shù)量不具有限制性，只要是至少一個(gè)以上即可。

此外，在使用圖8所示的焊矩10的情況下，焊接作業(yè)者無法在焊接中確認(rèn)保護(hù)氣體的吸引量，但根據(jù)實(shí)驗(yàn)，即便保護(hù)氣體流量、保護(hù)氣體供給壓力發(fā)生變化，也不存在較大的吸引量的變動(dòng)，只要吸引量為3升/min以上，則確認(rèn)獲得擴(kuò)散性氫的減少效果。另外，即便吸引量為10升/min以上，由于所吸引的保護(hù)氣體被再次利用，因此不會(huì)形成保護(hù)氣體流量不足的情況，可以說是實(shí)用的結(jié)構(gòu)。另外，即便焊接作業(yè)者在焊接中無法確認(rèn)保護(hù)氣體的吸引量，由于在焊接前流通保護(hù)氣體，在吸引噴嘴12的前端連接流量計(jì)而能夠確認(rèn)吸引流量，因此抑制焊接品質(zhì)的降低。

＜不混合保護(hù)氣體的情況的結(jié)構(gòu)例＞

雖然對焊接系統(tǒng)100吸引保護(hù)氣體而與新的保護(hù)氣體混合的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但也可以不使所吸引的保護(hù)氣體與新的保護(hù)氣體混合而向外部排出。即便是排出所吸引的保護(hù)氣體的結(jié)構(gòu)，通過吸引含有從加熱后的焊絲1釋放出的氫源4的保護(hù)氣體，抑制擴(kuò)散性氫向焊接金屬的侵入，焊接金屬中的擴(kuò)散性氫的量減少。

圖10是示出焊接系統(tǒng)100排出所吸引的保護(hù)氣體的情況的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖10所示，吸引裝置30經(jīng)由吸引路徑15而從吸引噴嘴12吸引保護(hù)氣體，并將所吸引的保護(hù)氣體向外部排出。另外，圖1所示的吸引裝置30在噴射器32中將新的保護(hù)氣體作為驅(qū)動(dòng)源而進(jìn)行保護(hù)氣體的吸引。另一方面，圖10所示的吸引裝置30在吸引中沒有將新的保護(hù)氣體作為驅(qū)動(dòng)源，而是利用壓縮氣體的一例即壓縮空氣的流動(dòng)。

吸引裝置30的噴射器32具備氣體供給口34、吸引口35、混合管36、排氣口37。然后，通過使壓縮空氣沿水平方向流動(dòng)，在管內(nèi)的變細(xì)的部分流速增大，相當(dāng)于t字的垂線的管成為吸入口，經(jīng)由吸引噴嘴12而從吸引口35進(jìn)行保護(hù)氣體的吸引。然后，所吸引的保護(hù)氣體在排氣口37排氣。

另外，氣體供給口34與未圖示的工廠空氣配管或者壓縮機(jī)的輸出口連接，從而供給壓縮空氣。所供給的壓縮空氣為通常在工廠中使用的0.5mpa就足夠，但根據(jù)實(shí)驗(yàn)，即便該壓力變化為0.3mpa，在吸引流量為5升/min的情況下，僅降低為其94％左右，確認(rèn)為確保穩(wěn)定的吸引流量。另外，噴射器32為小型即可，壓縮空氣的消耗流量例如可以為35升/min左右。

另外，圖10所示的焊接系統(tǒng)100將從外部的保護(hù)氣體供給裝置(未圖示)輸送的新的保護(hù)氣體向焊接部供給，與圖1所示的焊接系統(tǒng)100不同，不設(shè)置混合保護(hù)氣體供給路徑70。此外，用于使從保護(hù)氣體供給裝置輸送的保護(hù)氣體均勻的縮徑部即小孔18配置在焊矩10內(nèi)。

此外，即便在排出所吸引的保護(hù)氣體的焊接系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)中，也可以與圖3所示的吸引裝置30同樣地在吸引口35與吸引保護(hù)氣體供給路徑60之間設(shè)置流量計(jì)38。另外，也可以與圖4所示的吸引裝置30同樣地在吸引口35與吸引保護(hù)氣體供給路徑60之間設(shè)置過濾器39。此外，也可以與圖5所示的吸引裝置30同樣地設(shè)置吸引量控制裝置40。而且，也可以與圖6所示的吸引裝置30同樣地設(shè)置吸引量異常檢測裝置44。另外，也可以與圖7所示的吸引裝置30同樣地使用真空泵49來代替噴射器32。

另外，在不混合保護(hù)氣體的情況下，與圖1所示的結(jié)構(gòu)不同，不自動(dòng)地進(jìn)行保護(hù)氣體的吸引，因此，如圖11所示，吸引裝置30也可以具備控制基于吸引裝置30的吸引的起動(dòng)以及停止的吸引裝置起動(dòng)控制裝置50。該吸引裝置起動(dòng)控制裝置50為吸引機(jī)構(gòu)起動(dòng)控制裝置的一例。圖11是示出吸引裝置30具備吸引裝置起動(dòng)控制裝置50的結(jié)構(gòu)的一例的圖。吸引裝置起動(dòng)控制裝置50具備：接收通知焊接的開始的焊接開始信號以及通知焊接的停止的焊接停止信號的接收器51；基于接收器51所接收的信號而生成吸引裝置30的起動(dòng)開始信號以及起動(dòng)停止信號的判斷器52；控制壓縮空氣的供給的空氣供給電磁閥53；基于判斷器52生成的起動(dòng)開始信號以及起動(dòng)停止信號而驅(qū)動(dòng)空氣供給電磁閥53的電磁閥驅(qū)動(dòng)裝置54?？諝夤┙o電磁閥53的上游側(cè)與壓縮空氣的供給源連接。

在此，作為通知焊接的開始或者停止的信號，例如，具有焊炬開關(guān)信號、控制外部的保護(hù)氣體供給裝置中的電磁閥的開閉的保護(hù)氣體電磁閥信號、通過檢測出在焊矩10的內(nèi)部流通有保護(hù)氣體而生成的保護(hù)氣體檢測信號等。另外，在作為吸引裝置30而使用真空泵49的情況下，使用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置(未圖示)來代替電磁閥驅(qū)動(dòng)裝置54，使用馬達(dá)(未圖示)來代替空氣供給電磁閥53，由此成為吸引裝置起動(dòng)控制裝置50的結(jié)構(gòu)。

而且，將吸引裝置起動(dòng)控制裝置50控制為在開始焊接時(shí)供給壓縮空氣而開始保護(hù)氣體的吸引。另外，將吸引裝置起動(dòng)控制裝置50控制為在停止焊接時(shí)或者從停止起稍許延遲而停止壓縮空氣的供給并停止保護(hù)氣體的吸引。因此，壓縮空氣僅在必要的時(shí)候被消耗，壓縮空氣的消耗量得以抑制。

＜焊矩的噴嘴部分的其他結(jié)構(gòu)例＞

接下來，對焊矩10的噴嘴部分的其他結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說明。圖12～15是示出焊矩10的噴嘴部分的其他結(jié)構(gòu)例的圖。

圖12所示的吸引噴嘴12是將圖1所示的吸引噴嘴12中的包圍焊絲突出部2的周圍3的部分的壁厚設(shè)為與吸引噴嘴12的其他部分相同的大小。另外，通過改變包圍焊絲突出部2的周圍3的部分的壁厚，開口部13的截面積也比圖1的吸引噴嘴12的情況大。

另外，在圖13所示的例子中，與圖12所示的例子相比，延長保護(hù)氣體供給噴嘴11，縮短吸引噴嘴12，將吸引噴嘴前端部19的高度(從吸引噴嘴前端部19到工件w為止的距離)設(shè)為與保護(hù)氣體供給噴嘴前端部21的高度(從保護(hù)氣體供給噴嘴前端部21到工件w為止的距離)相同。此外，在圖14所示的例子中，將吸引噴嘴前端部19的高度、保護(hù)氣體供給噴嘴前端部21的高度設(shè)為與導(dǎo)電嘴前端部20的高度(從導(dǎo)電嘴前端部20到工件w為止的距離)相同，吸引噴嘴12不包圍焊絲突出部2的周圍。

另外，圖1等的噴嘴直徑恒定的保護(hù)氣體供給噴嘴11也可以如圖15所示形成保護(hù)氣體供給噴嘴前端部21越靠前端越縮窄的形狀。反之，保護(hù)氣體供給噴嘴前端部21也可以是越靠前端越擴(kuò)展的形狀。

通常，對于從焊絲1釋放出的氫源4，當(dāng)從導(dǎo)電嘴14突出的焊絲1的長度即突出長度短時(shí)，氫源4難以氣化。另一方面，當(dāng)突出長度長時(shí)，電弧6的穩(wěn)定性喪失。因此，作為用于吸引氫源4的突出長度，調(diào)整為氫源4氣化所需的長度，為了保證電弧6的穩(wěn)定性而不宜過長。

而且，通常，若縮短從保護(hù)氣體供給噴嘴前端部21到電弧6為止的距離，則通過保護(hù)氣體來隔離焊接部的效果提高。因此，保護(hù)氣體供給噴嘴前端部21的高度是考慮到保護(hù)氣體的隔離效果而調(diào)整的。在本實(shí)施方式中，只要采用能夠基于吸引噴嘴12來吸引保護(hù)氣體的結(jié)構(gòu)，就能夠獲得擴(kuò)散性氫的減少效果，因此保護(hù)氣體供給噴嘴前端部21的高度不受限定。

另外，在本實(shí)施方式所涉及的吸引噴嘴12中，在考慮到電弧熱量的影響的基礎(chǔ)上，越縮短從吸引噴嘴前端部19到電弧6為止的距離，越容易吸引在焊絲前端部的附近釋放出的氫源4。此外，如圖1、圖12、圖13、圖15所示的吸引噴嘴12那樣，通過包圍焊絲突出部2的周圍3進(jìn)行吸引，容易吸引氫濃度高的保護(hù)氣體。但是，如圖14所示，即便使用吸引噴嘴12不包圍焊絲突出部2的周圍的結(jié)構(gòu)，也可以通過吸引保護(hù)氣體，獲得擴(kuò)散性氫的減少效果。

＜實(shí)施例＞

接下來，示出實(shí)驗(yàn)結(jié)果并對本實(shí)施方式中的實(shí)施例進(jìn)行說明。

在圖1所示的焊接系統(tǒng)100中，基于從保護(hù)氣體供給噴嘴11供給的保護(hù)氣體流量為25升/min、焊絲突出長度為25mm、焊接電流為270安培(電流的單位：a)這樣的焊接條件，使用不含有氟化物且直徑為1.2mm的藥芯焊絲進(jìn)行焊接。然后，測定沒有由吸引裝置30吸引的情況下的焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量和由吸引裝置30吸引的情況下的焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量。另外，在由吸引裝置30吸引的情況下，將利用吸引噴嘴12從焊絲突出部2的附近吸引的吸引流量設(shè)為5升/min，通過與新的保護(hù)氣體25升/min的混合，將合計(jì)30升/min的混合保護(hù)氣體供給至焊接部而進(jìn)行焊接。需要說明的是，焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量基于jisz3118所規(guī)定的氣相色譜法而測定。

其結(jié)果是，沒有由吸引裝置30吸引的情況下的擴(kuò)散性氫量為6毫升/100g(焊接金屬100g所包含的擴(kuò)散性氫量為6毫升)。另一方面，由吸引裝置30吸引的情況下的擴(kuò)散性氫量成為3毫升/100g，與不吸引的情況相比，焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量減少。

焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量不為零的原因在于，氫源4從焊絲1以外供給，但焊絲1表面以及焊劑內(nèi)部的擴(kuò)散性氫沒有全部釋放出也是原因之一。如上述那樣，越延長焊絲突出長度，越促進(jìn)擴(kuò)散性氫的釋放，但存在焊接的電弧穩(wěn)定性劣化的趨勢。因此，焊絲突出長度優(yōu)選為根據(jù)焊接的用途、狀況進(jìn)行選擇。

接下來，基于相同的焊接條件，使吸引流量分別變化為3升/min、10升/min，即使混合保護(hù)氣體的流量分別變化為28升/min、35升/min，從而測定焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量。其結(jié)果是，吸引流量為3升/min、10升/min的情況下的擴(kuò)散氫量分別為3.5毫升/100g、2.5毫升/100g。吸引流量多的情況下，擴(kuò)散性氫量的減少效果高，為了不使因吸引流量多而對保護(hù)性能造成影響，因此推薦吸引流量為10升/min左右。但是，也考慮為了提高保護(hù)性能的效果而減少吸引流量，因此吸引流量優(yōu)選根據(jù)焊接的用途、狀況而進(jìn)行選擇。

接下來，基于相同的焊接條件，作為焊絲，使用實(shí)芯焊絲來代替藥芯焊絲而測定焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量。在此，在利用吸引裝置30進(jìn)行吸引的情況下，將吸引流量設(shè)為10升/min、將混合保護(hù)氣體的流量設(shè)為30升/min。其結(jié)果是，在不利用吸引裝置30進(jìn)行吸引的情況下的擴(kuò)散性氫量為2.5毫升/100g。另一方面，在利用吸引裝置30以吸引流量為10升/min的方式進(jìn)行吸引的情況下的擴(kuò)散性氫量為1毫升/100g，與不吸引的情況相比，焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量減少。

實(shí)芯焊絲不含有焊劑，因此僅是焊絲表面的潤滑劑、附著水分等成為氫源，與使用藥芯焊絲的情況相比，產(chǎn)生的擴(kuò)散性氫少。而且，確認(rèn)了即便在使用上述那樣的實(shí)芯焊絲的情況下，也通過利用吸引裝置30吸引而使焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量減少。

接下來，基于相同的焊接條件，使用向焊劑加入有氟化物的藥芯焊絲而測定焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量。其中，加入到焊劑的氟化物的量是不會(huì)較大阻礙電弧穩(wěn)定性的程度的量。另外，在利用吸引裝置30進(jìn)行吸引的情況下，將吸引流量設(shè)為5升/min、將混合保護(hù)氣體的流量設(shè)為30升/min。其結(jié)果是，不利用吸引裝置30進(jìn)行吸引的情況下的擴(kuò)散性氫量為3毫升/100g。另一方面，利用吸引裝置30將吸引流量設(shè)為5升/min進(jìn)行吸引的情況下的擴(kuò)散性氫量為1毫升/100g，與不吸引的情況相比，焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量減少。

氟化物具有降低電弧6附近的氫分壓的效果，因此即便在不吸引的情況下，也能夠使焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量減少，通過向焊劑加入氟化物，與沒有向焊劑加入氟化物的情況相比，期待較低的擴(kuò)散性氫量。順帶一提，基于相同的焊接條件，在使用不含有氟化物的藥芯焊絲而不利用吸引裝置30進(jìn)行吸引的情況下，如上述那樣，擴(kuò)散性氫量為6毫升/100g。另一方面，通過加入氟化物而減少至3毫升/100g。而且，通過利用吸引裝置30進(jìn)行吸引，擴(kuò)散性氫量進(jìn)一步減少，成為與上述的使用實(shí)芯焊絲的情況下的擴(kuò)散性氫量(1毫升/100g)同等的量。

由于焊劑的吸濕，藥芯焊絲的氫源比實(shí)芯焊絲多。另一方面，藥芯焊絲的電弧的穩(wěn)定性、效率優(yōu)異，另外，特殊的高合金焊絲的生產(chǎn)率也優(yōu)異，也適于特殊的小批量生產(chǎn)。通過加入氟化物，若使用藥芯焊絲的情況下的擴(kuò)散性氫量與使用實(shí)芯焊絲的情況同等，則氫源多這樣的問題得以減輕。因此，在焊接中，容易使用具有各種優(yōu)點(diǎn)的藥芯焊絲。

接下來，基于相同的焊接條件，使從吸引噴嘴12吸引的吸引量從5升/min變化至25升/min，測定焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量、焊接金屬中的氮量、附帶吸引的煙塵量(所吸引的煙塵量相對于煙塵的所有產(chǎn)生量的比例)。圖16是示出使吸引量變化的情況下的測定結(jié)果的一例的圖。

如圖16所示，通過增多來自吸引噴嘴12的吸引量，焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量降低，但因保護(hù)性能劣化，焊接金屬中的氮量增加。在此，在焊接金屬中的氮量超過100ppm時(shí)，焊接金屬的韌性劣化，進(jìn)一步在超過150ppm時(shí)，產(chǎn)生焊接部的缺陷之一即氣孔。另外，在附帶吸引的煙塵量增加時(shí)，為了保護(hù)吸引裝置30、流量計(jì)38等設(shè)備而設(shè)置的過濾器39的更換頻率增加。另外，如圖16所示，以吸引量20升/min為界，擴(kuò)散性氫量的降低效果飽和，并且氮量開始增大。

因此，根據(jù)圖16所示的例子，從吸引噴嘴12吸引的吸引量的優(yōu)選的上限為20升/min。在此，從保護(hù)氣體供給噴嘴11供給的保護(hù)氣體流量為25升/min，因此從吸引噴嘴12吸引的吸引量優(yōu)選為保護(hù)氣體流量的80％以下。通過將吸引量設(shè)為保護(hù)氣體流量的80％以下，能夠防止焊接金屬的劣化，抑制煙塵的吸引量，并且減少焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量。

接下來，基于相同的焊接條件，將從保護(hù)氣體供給噴嘴11供給的保護(hù)氣體流速固定為2.8m/sec，使處于吸引噴嘴12的前端的開口部13的開口截面積和吸引流量發(fā)生變化，由此改變吸引流速，并測定焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量。圖17是示出使吸引噴嘴12的開口部13的截面積、吸引流量變化的情況下的吸引流速的圖。吸引流速的單位為m/sec，例如，在開口部13的截面積為11.4mm²、吸引流量為3升/min的情況下，吸引流速為4.4m/sec。另外，圖18是示出在使吸引噴嘴12的開口部13的截面積、吸引流量變化的情況下測定的擴(kuò)散性氫量的圖。擴(kuò)散性氫量的單位為毫升/100g，例如，在開口部13的截面積為11.4mm²、吸引流量為3升/min的情況下，擴(kuò)散性氫量為3.2毫升/100g。

在此，基于相同的焊接條件，不吸引保護(hù)氣體的情況下的焊接金屬中的擴(kuò)散氫量如上述那樣為6毫升/100g。因此，例如在吸引流速為1.8m/sec的情況下，擴(kuò)散性氫量為4.4毫升/100g，擴(kuò)散性氫的減少效果降低。另一方面，確認(rèn)到如下情況：擴(kuò)散性氫的減少效果從吸引流速與保護(hù)氣體流速相同的約2.8m/sec的附近開始變大，在吸引流速為5m/sec以上時(shí)，減少效果飽和。即，在所供給的保護(hù)氣體的流動(dòng)和電弧等離子體氣流的作用下，氫源4被導(dǎo)向電弧6，但為了通過吸引防止上述情況而向焊接部的外部排出氫源4，吸引流速優(yōu)選為所供給的保護(hù)氣體的流速的1倍以上。

＜自保護(hù)電弧焊的結(jié)構(gòu)例＞

另外，在本實(shí)施方式中，雖然說明了焊接系統(tǒng)100進(jìn)行氣體保護(hù)電弧焊的情況，也可以構(gòu)成為進(jìn)行不供給保護(hù)氣體的自保護(hù)電弧焊。圖19是示出進(jìn)行自保護(hù)電弧焊的焊接系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)例的圖。

在自保護(hù)電弧焊中，作為焊絲1而使用自保護(hù)焊絲。自保護(hù)焊絲是指不使用保護(hù)氣體而以自身進(jìn)行保護(hù)的焊絲，是添加有保護(hù)輔助成分或固定成為氣孔的氮而防止氣孔的產(chǎn)生的鋁等粒狀物質(zhì)的焊絲。另外，焊接系統(tǒng)100不向焊接部供給保護(hù)氣體，因此與圖1以及圖10所示的結(jié)構(gòu)不同，不具備保護(hù)氣體供給噴嘴11。另一方面，焊接系統(tǒng)100與圖1以及圖10所示的結(jié)構(gòu)相同地具備吸引噴嘴12。另外，焊接系統(tǒng)100具備圖10所示的吸引裝置30，并進(jìn)行保護(hù)氣體的吸引。根據(jù)上述那樣的結(jié)構(gòu)，擴(kuò)散性氫被焊接金屬吸收的情況得以抑制，焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量減少。

在圖19所示的焊接系統(tǒng)100中，基于焊絲突出長度為25mm、焊接電流為270a這樣的焊接條件，使用不含有氟化物的直徑為1.2mm的藥芯焊絲進(jìn)行焊接。其結(jié)果是，不利用吸引裝置30進(jìn)行吸引的情況下的焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量為7毫升/100g。另一方面，確認(rèn)到如下情況：利用吸引裝置30將吸引流量設(shè)為5升/min進(jìn)行吸引的情況下的焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量為3毫升/100g，在自保護(hù)電弧焊中，也實(shí)現(xiàn)焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量的減少。

以上，使用實(shí)施方式而說明了本發(fā)明，但本發(fā)明的技術(shù)范圍并不局限于上述實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)然能夠在不脫離本發(fā)明的主旨以及范圍的情況下進(jìn)行各種變更或采用代替方式。

附圖標(biāo)記說明：

1…焊絲；2…焊絲突出部；3…周圍；4…氫源；6…電??；7…煙塵；10…焊矩；11…保護(hù)氣體供給噴嘴；12…吸引噴嘴；13…開口部；14…導(dǎo)電嘴；15…吸引路徑；30…吸引裝置；32…噴射器；33…驅(qū)動(dòng)噴嘴；36…混合管；38…流量計(jì)；39…過濾器；40…吸引量控制裝置；44…吸引量異常檢測裝置；49…真空泵；50…吸引裝置起動(dòng)控制裝置；55…混合器；60…吸引保護(hù)氣體供給路徑；70…混合保護(hù)氣體供給路徑；100…焊接系統(tǒng)。