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WO2015141768A1 - 非移行型のプラズマアークシステム、変換用アダプタキット、非移行型のプラズマアーク用トーチ - Google Patents

非移行型のプラズマアークシステム、変換用アダプタキット、非移行型のプラズマアーク用トーチ Download PDF

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WO2015141768A1
WO2015141768A1 PCT/JP2015/058206 JP2015058206W WO2015141768A1 WO 2015141768 A1 WO2015141768 A1 WO 2015141768A1 JP 2015058206 W JP2015058206 W JP 2015058206W WO 2015141768 A1 WO2015141768 A1 WO 2015141768A1
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WO
WIPO (PCT)
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torch
plasma arc
welding
power supply
plasma
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2015/058206
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English (en)
French (fr)
Inventor
勝則 和田
周平 金丸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sanso Holdings Corp
Original Assignee
Nippon Sanso Holdings Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sanso Holdings Corp filed Critical Nippon Sanso Holdings Corp
Priority to US15/126,382 priority Critical patent/US10131013B2/en
Priority to SG11201607731QA priority patent/SG11201607731QA/en
Priority to JP2016508783A priority patent/JP6487417B2/ja
Publication of WO2015141768A1 publication Critical patent/WO2015141768A1/ja
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    • B23K10/02—Plasma welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3457—Nozzle protection devices

Definitions

  • the present invention relates to a non-transfer type plasma arc system, a conversion adapter kit, and a non-transfer type plasma arc torch.
  • non-consumable conventionally called TIG welding (Tungsten Inert Gas welding) or GTAW (Gas Tungsten Arc welding) such as plasma arc welding
  • TIG welding Tungsten Inert Gas welding
  • GTAW Gas Tungsten Arc welding
  • Electrode-type gas shielded arc welding is used.
  • TIG welding uses a TIG welding torch equipped with a non-consumable electrode and a torch nozzle, generates an arc between the non-consumable electrode ( ⁇ ) and the workpiece (+), and the workpiece is processed by the heat of the arc. Welding is performed while melting a material to form a molten pool (pool). Further, during welding, shielding gas is released from a torch nozzle surrounding the periphery of the electrode, and welding is performed while shielding the atmosphere (air) with this shielding gas.
  • a plasma arc torch including a non-consumable electrode, a water-cooled insert tip (also referred to as a restraint nozzle), and a shield cap is used, and the gap between the non-consumable electrode and the insert tip is used.
  • a plasma gas also referred to as a working gas
  • the plasma flow (plasma jet) generated at this time is narrowed by the insert tip, and the wall effect (the effect of stabilizing the airflow of the plasma flow) due to the inner wall shape of the insert tip, and the thermal pinch effect obtained by cooling the insert tip
  • a plasma arc having an increased energy density is generated by utilizing (the effect of contraction and high temperature by cooling the plasma flow from the surroundings). Further, the plasma arc is further narrowed down due to the thermal pinch effect caused by the shield gas released from the shield cap.
  • plasma arc welding welding is performed using a plasma arc having such a high energy density and a narrowed arc shape as a heat source.
  • Plasma arcs are classified into a transfer type and a non-transfer type.
  • the transfer-type plasma arc is a method in which a current flows between the non-consumable electrode ( ⁇ ) and the workpiece (+), and can be applied only to a conductive workpiece.
  • the non-transfer type plasma arc is a method in which a current flows between the non-consumable electrode ( ⁇ ) and the insert tip (+), and can be applied to a non-conductive workpiece.
  • the plasma arc is used not only for the above-described welding application but also for brazing, joining, cutting, thermal spraying, melting furnace, and the like to the workpiece.
  • the plasma arc torch and power supply device provided in the plasma arc system are generally more expensive than the TIG welding torch and power supply device provided in the TIG welding system.
  • a dual-purpose torch that can be used as a TIG welding torch or a plasma arc torch by replacing a replacement part attached to the plasma arc torch body has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 it is necessary to prepare separate replacement parts for the case of using as a torch for TIG welding and for the case of using as a torch for plasma arc. Further, as the power supply device, a relatively expensive power supply device for plasma arc is used.
  • a TIG welding method or a plasma welding method has been used as a non-consumable electrode type welding method for welding a workpiece (base material).
  • the plasma welding method is superior in heat concentration as compared with the TIG welding method, so that the bead width is narrow, the welding can be performed at a high speed, and the distortion is small.
  • Plasma welding methods include a plasma arc method (transfer plasma), a plasma jet method (non-transfer plasma), and the like.
  • a plasma arc type welding system (plasma arc type welding machine) is a main type in which a torch, a minus terminal is connected to an electrode constituting the torch, and a plus terminal is electrically connected to a workpiece.
  • Changeover switch provided on the wiring connecting the power supply, the pilot arc power supply electrically connected to the power supply through the wiring, and the insert tip (also referred to as “restraining nozzle”) constituting the pilot arc power supply and the torch.
  • restraining nozzle also referred to as “restraining nozzle”
  • the electrode constituting the torch is connected to the negative terminal of the main power source, and the positive terminal of the main power source and the insert tip constituting the torch are used. Connect with a positive electrode.
  • the plasma jet system since no current flows through the workpiece, it is also used as a heat source for thermal spraying and a heat source for a furnace.
  • the composite-type plasma welding system disclosed in Patent Document 2 includes a torch and a power supply device (hereinafter referred to as “composite-type plasma power supply device”).
  • the plasma power supply device for the composite system has a main arc power supply (also referred to as “main power supply”), a pilot arc power supply, and a high-frequency device.
  • main arc power supply also referred to as “main power supply”
  • pilot arc power supply is electrically connected to the main arc power source and the insert tip. Since the composite type plasma welding system having the above-described configuration can obtain a stable plasma even at a very low current, it is possible to weld an ultra-thin plate which is difficult with the TIG welding method.
  • TIG power supply device As a power supply device (hereinafter referred to as “TIG power supply device”) constituting the TIG welding system (TIG welding machine), a welding power source and a high-frequency device are used, and the configuration is very simple.
  • the plasma power supply device is more expensive than the TIG power supply device, it is a factor that increases the cost of the plasma welding system. For this reason, even if the welding performance of the plasma welding system is good, there is a problem that it is difficult to adopt a plasma welding system that can obtain deep penetration due to the disadvantage that the cost at the time of initial investment is high.
  • the first aspect of the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and a non-transfer type plasma arc system that can use a non-transfer type plasma arc at low cost and easily, and such a non-transfer type plasma arc system.
  • a conversion adapter kit for converting a TIG welding torch into a non-transfer type plasma arc in a transfer type plasma arc system and a non-transfer type plasma arc torch having such a conversion adapter kit.
  • the second part of the present invention is to provide a welding system and a plasma welding method capable of obtaining deep penetration while suppressing initial investment in the welding system.
  • part 1 of the present invention provides the following means. (1) a non-consumable electrode torch for plasma arc that includes a non-consumable electrode as a cathode and an insert tip as an anode that is cooled by circulating a coolant and discharges a plasma arc to a workpiece; A power supply device for supplying electric power and gas to the plasma arc torch, the plasma arc torch comprising a non-consumable electrode for generating an arc with the workpiece, and a workpiece generated by the arc A torch nozzle for releasing a shielding gas toward the molten pool of the TIG welding torch, and the plasma arc torch surrounding the torch nozzle with respect to the TIG welding torch.
  • Non-migration type plasma arc system (2)
  • the plasma arc torch is attached in a state of being insulated from the attachment in a state of surrounding the periphery of the attachment, and includes a shield cap that discharges a shielding gas from the outside of the plasma arc.
  • the non-migration type plasma arc system as described in (1) above, (3)
  • the attachment includes a power feeding nozzle that surrounds the periphery of the tip side of the torch nozzle, and the plasma arc torch moves the non-consumable electrode in an axial direction so that the tip of the non-consumable electrode is fed to the power supply.
  • Non-migration type plasma arc system ((4)
  • the attachment includes a power feeding nozzle supported so as to be movable in the axial direction in a state of surrounding the tip side of the torch nozzle, and the plasma arc torch moves the power feeding nozzle in the axial direction.
  • the power supply device includes a switching mechanism that switches the supply of electric power between the case where the plasma arc torch is used and the case where the TIG welding torch is used.
  • the specifications of the power supply device those described in (15) to (23), which is the second part of the present invention, can be used.
  • a TIG welding torch comprising a non-consumable electrode that generates an arc between the workpiece and a torch nozzle that discharges a shielding gas toward a molten pool of the workpiece generated by the arc as a cathode
  • Adapter kit for conversion to a non-transition type plasma arc torch comprising a non-consumable electrode and an insert tip as an anode that is cooled by circulating a coolant and discharges a plasma arc to a workpiece
  • An adapter kit for conversion comprising an attachment that is detachably attached to the TIG welding torch while surrounding the torch nozzle and functions as the insert tip.
  • a TIG welding torch comprising: a non-consumable electrode that generates an arc with a workpiece; and a torch nozzle that releases a shielding gas toward a molten pool of the workpiece generated by the arc;
  • a non-transition type plasma arc torch comprising the conversion adapter kit according to any one of 10) to (12).
  • the 2 of this invention provides the following welding systems and plasma welding methods.
  • An electrode an insert tip disposed so as to surround the outer periphery of the electrode, a center gas supply channel that is disposed between the electrode and the insert tip and is supplied with a center gas, and an outer periphery of the insert tip Used for TIG welding system, and a shield cap disposed so as to surround the outer periphery, and a plasma welding torch disposed between the shield cap and the insert tip and having an outer gas supply channel to which an outer gas is supplied
  • a first welding power source in which a plus terminal is electrically connected to the insert tip and a minus terminal is electrically connected to the electrode, and a welding power source used in a TIG welding system.
  • a second welding electrode in which the plus terminal is electrically connected to the workpiece and the minus terminal is connected to the electrode. Welding system, characterized by having a more becomes the power supply.
  • the first welding power source includes a high-frequency device or a high-voltage device, and the second welding power source supplies a welding current only while a welding current is supplied from the first welding power source.
  • a welding power source used in a TIG welding system wherein a plus terminal is electrically connected to an insert tip of a plasma welding torch, and a minus terminal is electrically connected to an electrode of the plasma welding torch.
  • the plus terminal is electrically connected to the workpiece
  • the minus terminal is supplied with a current from a second welding power source connected to the electrode
  • a transition type is provided between the workpiece and the electrode.
  • a welding step of welding the workpiece by generating a plasma arc.
  • a welding power source used in a TIG welding system wherein a plus terminal is electrically connected to an insert tip of a plasma welding torch, and a minus terminal is electrically connected to an electrode of the plasma welding torch.
  • the positive terminal is electrically connected to the workpiece
  • the negative terminal is supplied with current from the second welding power source connected to the electrode
  • the high frequency start is performed by the high frequency device constituting the second welding power source.
  • a high voltage start method using a high voltage device that constitutes the second welding power source instead of the high frequency device.
  • plasma welding method characterized by having a welding step for welding of the workpiece.
  • the plasma jet arc is generated by supplying a current of 4 A or more and 500 A or less by the first welding power source, wherein any one of (20) to (22) is provided. Plasma welding method.
  • a non-migration type plasma arc system in which a non-migration type plasma arc can be used inexpensively and easily, and in such a non-migration type plasma arc system, TIG It is possible to provide a conversion adapter kit for converting a welding torch into a non-transfer type plasma arc, and a non-transfer type plasma arc torch including such a conversion adapter kit.
  • FIG. 1A and 1B It is a side view of an example of the torch for TIG welding. It is principal part sectional drawing of an example of the torch for TIG welding. It is a figure which shows an example of the non-transfer type plasma arc torch and the adapter kit for conversion, and is a figure which shows the state by which the adapter kit for conversion was attached to the torch for TIG welding shown to FIG. 1A and 1B. It is a figure which shows an example of the non-transfer type plasma arc torch and the adapter kit for conversion, and is a figure which shows the state from which the adapter kit for conversion was removed from the torch for TIG welding shown to FIG. 1A and 1B.
  • FIG. 1A and 1B shows the state by which the adapter kit for conversion was attached to the torch for TIG welding shown to FIG. 1A and 1B at the time of using the torch for plasma arcs as a TIG welding torch with a double nozzle structure.
  • FIG. 1A and 1B shows the state by which the adapter kit for conversion was attached to the torch for TIG welding shown to FIG. 1A and 1B at the time of using the torch for plasma arcs as a TIG welding torch with a double nozzle structure.
  • FIG. 1B shows the state by which the adapter kit for conversion was attached to the torch for TIG welding shown to FIG. 1A and 1B at the time of using the torch for plasma arcs as a TIG welding torch with a double nozzle structure.
  • FIG. 1A and 1B shows the state by which the adapter kit for conversion was attached to the torch for TIG welding shown to FIG. 1A and 1B at the time of using the torch for plasma arcs as a TIG welding torch with a double nozzle structure
  • FIG. 6 is a photograph showing the presence or absence of plasma treatment on the surface of a steel plate in Example 2-1. It is a photograph which shows the presence or absence of the plasma processing with respect to the surface of a glass plate in Example 2-2.
  • Example 4 is a photograph showing a welding result obtained by welding a SUS304 plate under the conditions of Example 3-1.
  • 4 is a photograph showing a welding result obtained by welding a SUS304 plate under the conditions of Example 3-1.
  • It is a schematic diagram which shows the plasma spraying nozzle used in Example 3-2. 4 is a photograph showing the appearance of a base material after thermal spraying in Example 3-2. 4 is a photograph showing the appearance of a base material after thermal spraying in Example 3-2.
  • 4 is a photomicrograph showing a cross section of a base material after thermal spraying in Example 3-2.
  • 4 is a photomicrograph showing a cross section of a base material after thermal spraying in Example 3-2.
  • Non-transfer type plasma arc torch and conversion adapter kit First, an example of a non-transfer type plasma arc torch and a conversion adapter kit to which the first aspect of the present invention is applied will be described.
  • the plasma arc torch to which the first aspect of the present invention is applied consists of a diverted TIG welding torch.
  • the TIG welding torch is used for a non-transfer type plasma arc. It consists of what has been converted to a torch. Therefore, in the plasma arc torch to which the present invention is applied, a general-purpose TIG welding torch that has been conventionally used can be used and connected to a TIG welding power supply device. .
  • FIGS. 1A and 1B are side views of the torch 100 for TIG welding
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the main part of the torch 100 for TIG welding.
  • the TIG welding torch 100 includes a non-consumable electrode 101 as a cathode, a collet 102 that supports the non-consumable electrode 101 inserted therein, and the non-consumable electrode 101 from the tip side.
  • the non-consumable electrode 101 is made of a long electrode rod formed using a metal material having a high melting point such as tungsten.
  • the tip of the non-consumable electrode 101 protrudes outward from the tip of the torch nozzle 105.
  • the collet 102 is made of a substantially cylindrical member formed using a metal material having excellent electrical and thermal conductivity such as copper or copper alloy.
  • the collet 102 has a through hole 102a penetrating in the axial direction, and supports the non-consumable electrode 101 inserted inside the through hole 102a so as to be slidable in the axial direction.
  • a plurality of slits 102 b are provided in the circumferential direction on the tip side of the collet 102. The plurality of slits 102b are notched in a straight line from the tip of the collet 102 to a midway portion in the axial direction.
  • tip part 102c between each slit 102b can be elastically deformed to a diameter reduction direction.
  • a tapered portion 102d having a gradually reduced diameter is provided at the tip of the collet 102.
  • the base end portion of the collet 102 is provided with a diameter-expanded portion 102e having a diameter larger than that of the periphery thereof.
  • the collet body 103 is made of a substantially cylindrical member formed using a material excellent in electrical conductivity and thermal conductivity such as copper or copper alloy.
  • the collet body 103 has a through hole 103a penetrating in the axial direction, and holds the collet 102 inserted from the base end side of the through hole 103a inside.
  • the through hole 103a of the collet body 103 forms a flow path through which the shield gas supplied from the torch body 104 side flows.
  • the tip of the collet body 103 is gradually reduced in diameter together with the through hole 103a, and only the non-consumable electrode 101 can be projected from the tip of the through hole 103a.
  • a plurality of ejection holes 103b through which shield gas is ejected are provided side by side in the circumferential direction on the tip side of the collet body 103.
  • the collet body 103 can be detachably attached to the torch body 104 by screwing the base end side thereof.
  • the torch body 104 is a body fitting (not shown) formed using a conductive metal material having a lower thermal conductivity than the collet 102 or the collet body 103 described above, for example, a steel material such as mild steel or stainless steel, brass, or the like. And has a structure in which the body fitting is covered with an insulating resin.
  • the main body bracket forms a power feeding section that supplies power to the non-consumable electrode 101 via the collet body 103 and the collet 102, and the inside has a flow path for supplying shield gas toward the collet body 103. Forming.
  • the body fitting is detachably attached to the collet body 103 on one end side (front end side) and the torch cap 108 on the opposite side (rear end side) thereof by screwing, respectively.
  • the main body bracket includes a connection portion at the tip of the extended portion schematic tubular downward from an intermediate portion of the cylindrical portion, connecting the first power cable C 1 detachably to the connecting portion It is possible.
  • the first power cable C 1 is a so-called air-cooled power cable. Inside the power cable C 1 , for example, a power supply cable for supplying power to a main body bracket (power supply unit), a main body bracket ( A gas hose for supplying a gas containing a shielding gas and a plasma gas described later is provided in the flow path).
  • a power supply cable for supplying power to a main body bracket (power supply unit)
  • a main body bracket A gas hose for supplying a gas containing a shielding gas and a plasma gas described later is provided in the flow path).
  • the torch nozzle 105 rectifies the shield gas ejected from the ejection hole 103b of the collet body 103.
  • the torch nozzle 105 is formed in a substantially cylindrical shape using ceramic having excellent heat resistance, and has a nozzle shape in which the tip side is gradually reduced in diameter.
  • the torch nozzle 105 can be detachably attached to the outer periphery of the collet body 103 by screwing.
  • the front gasket 106 is attached while being sandwiched between the torch nozzle 105 and the torch body 104.
  • the torch cap 108 seals the rear end side of the torch body 104 together with the rear gasket 107, and is formed in a generally cap shape so as to accommodate the rear end side of the non-consumable electrode 101 inside.
  • the torch cap 108 is detachably attached to the body fitting of the torch body 104 by screwing or the like. Further, when the torch cap 108 is attached to the torch body 104, the tip of the torch cap 108 presses the collet 102 toward the tip side while abutting against the base end of the collet 102.
  • the distal end surface (tapered portion 102d) of the collet 102 inserted into the through hole 103a of the collet body 103 is pressed against the distal end surface of the through hole 103a, so that the distal end portion 102c of the collet 102 is elastic in the reduced diameter direction. Deform. Thereby, the tip portion 102 c of the collet 102 can sandwich the non-consumable electrode 101, and the non-consumable electrode 101 can be fixed in the collet 102.
  • the amount of protrusion of the non-consumable electrode 101 from the tip of the torch nozzle 105 can be adjusted by performing a fixing operation with the torch cap 108. it can.
  • the handle 109 is a portion that is gripped by the user, and is formed, for example, in a generally pipe shape and attached to an extended portion of the torch body 104.
  • the first power cable C 1 can be connected to the connecting portion of the torch body 104 through the inside of the handle 109.
  • a shielding gas from the tip of the torch nozzle 105 for example, a mixed gas obtained by adding hydrogen (H 2 ) to argon (Ar), or helium (He) to argon (Ar). Welding is performed by generating an arc between the non-consumable electrode 2 and the workpiece while discharging the mixed gas to which is added.
  • FIG. 2A is an enlarged view of the main part of the plasma arc torch 1 and shows a conversion adapter kit 50 attached to the TIG welding torch 100.
  • FIG. 2B shows a state where the conversion adapter kit 50 is removed from the TIG welding torch 100.
  • 3A to 3D are configuration diagrams of the conversion adapter kit 50.
  • 3A shows the conversion adapter kit 50 viewed from one side in the X-axis direction
  • 3B shows the conversion adapter kit 50 in the Y-axis.
  • 3C shows a view of the conversion adapter kit 50 viewed from one side (base end side) in the Z-axis direction
  • 3D shows a view of the conversion adapter kit 50 in the Z-axis direction. The figure seen from the other side (front end side) is shown.
  • the conversion adapter kit 50 is attached to the TIG welding torch 100 so that the TIG welding torch 100 is a non-transition type plasma arc torch 1. It is to convert to.
  • the conversion adapter kit 50 includes an attachment 51 that is detachably attached to the TIG welding torch 100 while surrounding the torch nozzle 105.
  • the attachment 51 is cooled by circulation of the cooling water (cooling liquid) W and functions as a water-cooled insert tip that discharges the plasma arc PA to the workpiece.
  • the attachment 51 includes a main body 52 formed in a substantially cylindrical shape using, for example, a conductive metal material.
  • the main body 52 has a through hole 52a penetrating in the axial direction, and the outer periphery of the torch nozzle 105 is fixed using a fixing means such as a fixing screw 53 in a state where the torch nozzle 105 is inserted from the base end side of the through hole 52a. Fixed to the part. Or it can also fix to the outer peripheral part of the said torch nozzle 105 by fitting in the outer peripheral part of the said torch nozzle 105, without using fixing means, such as the fixing screw 53.
  • a water jacket (water channel) 54 through which the cooling water W flows is provided inside the main body 52.
  • the outer peripheral portion of the main body 52 is provided with an inlet side connection portion 55 a for supplying the cooling water W to the water jacket 54 and an outlet side connection portion 55 b for discharging the cooling water W from the water jacket 54. It has been.
  • the attachment 51 can removably connect the second power cable C2 to the main body 52.
  • the second power cable C 2 is a so-called water-cooled power cable. Inside the second power cable C 2 , for example, a power supply cable for supplying power to the main body 52, a main body 52 A cooling hose for circulating cooling water (cooling liquid) inside is provided.
  • the power supply nozzle 56 surrounding the periphery of the tip side of the torch nozzle 105 is provided at the tip of the main body 52.
  • the power supply nozzle 56 is formed in a substantially cylindrical shape using, for example, a conductive metal material, and has a shape in which a tip portion is narrowed inward.
  • the power supply nozzle 56 is attached to the inner peripheral surface of the main body 52 by screwing in a state where the base end side is inserted inside the through hole 52a.
  • the torch nozzle 105 is positioned by being brought into contact with the proximal end portion of the power supply nozzle 56 when inserted into the through hole 52a. Further, the tip of the non-consumable electrode 101 is drawn inward from the tip of the power supply nozzle 56.
  • a shield cap 57 is attached to the attachment 51 via an insulating cap (insulating portion) 58. Since the shield cap 57 is not affected by heat as much as the main body 52 and the power supply nozzle 56, the shield cap 57 is formed in a substantially cylindrical shape using, for example, a metal material such as stainless steel, and its tip is narrowed inward. It has a shape.
  • the shield cap 57 is attached to the outer peripheral portion of the insulating cap 58 by screwing in a state of surrounding the periphery of the attachment 51.
  • the insulating cap 58 is made of a substantially cylindrical member using an insulating material or the like.
  • the insulating cap 58 is attached to the outer periphery of the main body 52 by screwing. Thereby, the shield cap 57 is attached to the attachment 51 in a state of being insulated by the insulating cap 58.
  • a connection portion 59 for supplying the shield gas SG is provided on the outer peripheral portion of the main body portion 52.
  • the attachment 51 can detachably connect a gas hose GH for supplying the shield gas SG to the connection portion 59.
  • a gas lens (rectifying unit) 60 that rectifies the shield gas SG released from the shield cap 57 is disposed between the main body 52 and the shield cap 57.
  • the gas lens 60 is made of a metal mesh member, is formed in a ring shape, and is held inside the shield cap 57 in a state where the main body 52 is inserted.
  • the gas lens 60 is not always necessary, and may be omitted depending on circumstances.
  • the non-consumable electrode 101 as the cathode ( ⁇ ) and the anode (+) are discharged while the plasma gas (working gas) PG is discharged from the tip of the torch nozzle 105.
  • a plasma gas PG that is electrically converted into plasma is supplied to the attachment (insert chip) 51.
  • the plasma flow (plasma jet) generated at this time is narrowed by the power supply nozzle 56, and the energy density is increased by utilizing the wall effect due to the inner wall shape of the power supply nozzle 56 and the thermal pinch effect obtained by cooling the main body 52.
  • the generated plasma arc PA is generated. Further, the plasma arc PA is further narrowed down by receiving a thermal pinch effect by the shield gas SG emitted from the shield cap 57.
  • the plasma gas PG and the shield gas SG are not particularly limited.
  • an inert gas such as argon (Ar) or helium (He), or a mixture obtained by adding hydrogen (H 2 ) to argon (Ar).
  • a gas, a mixed gas obtained by adding helium (He) to argon (Ar), or the like can be used.
  • the shielding gas SG for example, carbon dioxide (CO 2 ), an inert gas to which an oxidizing gas such as oxygen (O 2 ) or carbon dioxide (CO 2 ) is added, or a flammable gas may be used. Good.
  • welding is performed using the plasma arc PA having a high energy density and the arc shape narrowed down to a cylindrical shape as a heat source.
  • the TIG welding torch 100 can be easily converted to the plasma arc torch 1 by attaching the conversion adapter kit 50 to the TIG welding torch 100. Further, by using this plasma arc torch 1, it is possible to use a non-migration type plasma arc inexpensively and easily.
  • the conversion adapter kit 50 is not limited to the structure of the attachment 51 in which the metal shield cap 57 is attached to the main body 52 via the insulating cap 58 described above.
  • the insulating cap 58 is omitted. It is also possible to adopt a structure in which a metal shield cap 57 is directly attached to the main body 52. Further, the insulating cap 58 is omitted, and a structure in which a shield cap 57 made of an insulating material such as ceramic is directly attached to the main body 52, or the entire attachment 51 (however, the screw portion or the like is attached using heat resistant rubber or heat resistant resin). It is also possible to adopt a structure that insulates the entire attachment 51 by performing painting or ceramic spraying treatment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a non-migration type plasma arc system 500 to which the first aspect of the present invention is applied.
  • the plasma arc system 500 is connected to the plasma arc torch 1 and the power supply device 501 connected to the plasma arc torch 1 to supply power, plasma gas PG and shield gas SG, A cooling device 502 that is connected to the plasma arc torch 1 and circulates the cooling water W flowing through the attachment (insert tip) 51 is roughly provided.
  • a power supply device for TIG welding is used as the power supply device 501. That is, in the plasma arc system 500 of the present embodiment, the TIG welding power supply device can be used together with the TIG welding torch 100.
  • the power supply device 501 is not limited to the diversion of the TIG welding power supply device, and a plasma arc power supply device may be used.
  • the cooling device 502 is not particularly limited, and a conventionally known cooling device can be used.
  • the non-consumable electrode 101 and the negative terminal ( ⁇ ) of the power supply device 501 are electrically connected via the power supply cable E 1 in the first power cable C 1 . Further, between the positive terminal (+) is electrically connected via the power supply cable E 2 of the second power in the cable C 2 attachments 51 and the power supply 501.
  • the plasma arc system 500 it is possible to supply the plasma gas PG through the liner LH air-cooled power cable C 1 to the plasma arc torch 1. Further, the shielding gas SG can be supplied to the plasma arc torch 1 through the gas hose GH.
  • cooling hoses CH 1 of the second power in the cable C 2 is connected (not shown. In FIG. 4) and the connecting portion 55a of the inlet side connected to the power supply 501.
  • the cooling hoses CH 2 connected to the cooling device 502 is connected to the outlet side of the connecting portion 56a (not shown in FIG. 4.).
  • a cooling hose CH 3 that connects the power supply device 501 and the cooling device 502 is provided. Then, in the plasma arc system 500, it can be cooled while circulating cooling water W between the attachment 51 (main body 52) and the cooling device 502 through these cooling hoses CH 1, CH 2, CH 3 It has become.
  • the first power cable C 1 , the second power cable C 2 , the gas hose GH, and the cooling hose CH 2 are assembled into one aggregate cable CA.
  • the cables and hoses used in the plasma arc system 500 are not necessarily limited to those having the above-described configuration, and may be appropriately changed.
  • the power supply device 501 using the TIG welding power supply device together with the plasma arc torch 1 converted by attaching the conversion adapter kit 50 to the TIG welding torch 100 is provided. It is possible to use a non-migration type plasma arc inexpensively and easily.
  • the first aspect of the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • a switching mechanism 503 that switches power supply between when the plasma arc torch 1 is used and when the TIG welding torch 100 is used. Also good.
  • the switching mechanism 503 includes a first power supply cable E 3 electrically connected to the positive terminal (+) of the power supply device 501 and a second power supply cable E 4 electrically connected to the attachment 51.
  • a first power supply cable E 3 electrically connected to the positive terminal (+) of the power supply device 501
  • a second power supply cable E 4 electrically connected to the attachment 51.
  • the switching mechanism 503 is switched so as to be connected.
  • the switching mechanism 503 is switched.
  • the plasma arc torch 1 can also be used as a TIG welding torch having a double nozzle structure, as shown in FIGS. This case, the electrical connection between the positive terminal of the first feed cable E 3 and the third feeding cable E 5 through the workpiece S and the power supply 501 (+).
  • the tip of the non-consumable electrode 101 protrudes outward from the tip of the power supply nozzle 56 from the state where the tip of the non-consumable electrode 101 is pulled inward from the tip of the power supply nozzle 56. State.
  • the plasma arc torch 1 can be used as a TIG welding torch having a double nozzle structure.
  • the feed nozzle (called inner nozzle.) 56 The first shielding gas SG 1 released instead of the plasma gas PG from that shield cap (outer nozzle .) from 57 emits a second shielding gas SG 2.
  • the conversion adapter kit 50 has a function of converting the TIG welding torch 100 into a TIG welding torch having a double nozzle structure by being attached to the TIG welding torch 100.
  • the conversion adapter kit 50 by removing the conversion adapter kit 50 from the plasma arc torch 1, the plasma arc torch 1 can be easily converted to the TIG welding torch 100.
  • a TIG welding power supply device When a TIG welding power supply device is used as the power supply device 501, the function of the TIG welding power supply device can be applied to the plasma arc.
  • a TIG welding power supply uses DC pulse control with a frequency of about 0.1 to 500 Hz. This DC pulse control is suitable for controlling arc heat.
  • the TIG welding power supply apparatus uses AC frequency control with a frequency of about 30 to 400 Hz. This AC frequency control is suitable for applications that require a cleaning action. Further, the TIG welding power supply apparatus uses a control in which a DC pulse control having a frequency of about 0.1 to 20 Hz and an AC frequency control are combined. This control has an effect of suppressing the consumption of the non-consumable electrode 101.
  • the power supply nozzle 56A may include an attachment 51A that is supported so as to be movable in the axial direction with respect to the main body 52A.
  • . 8A shows the conversion adapter kit 50A viewed from one side in the X-axis direction
  • FIG. 8B shows the conversion adapter kit 50A viewed from one side (base end side) in the Z-axis direction.
  • 8C shows a cross-sectional view of the conversion adapter kit 50A with the tip of the non-consumable electrode 101 pulled in
  • FIG. 8D shows a cross-section of the conversion adapter kit 50A with the tip of the non-consumable electrode 101 protruding.
  • the figure is shown.
  • the main body 52 ⁇ / b> A has a configuration that is divided into a fixed part 61 and a movable part 62.
  • fixed part 61 is a part containing the through-hole 52a mentioned above.
  • the movable portion 62 includes the water jacket (water channel) 54, the inlet side connecting portion 55a, the outlet side connecting portion 55b, the power supply nozzle 56A, the shield cap 57, the insulating cap 58, the connecting portion 59, and the gas lens 60. It is a part to include.
  • the fixing portion 61 is fixed to the outer peripheral portion of the torch nozzle 105 using fixing means such as a fixing screw 53 in a state where the torch nozzle 105 is inserted from the base end side of the through hole 52a.
  • the fixed portion 61 is provided with a storage recess 63 for storing the movable portion 62 and a pair of guide slits 65 a and 65 b for guiding a pair of guide screws 64 a and 64 b attached to the outer peripheral surface of the movable portion 62. ing.
  • the movable portion 62 is housed inside the housing recess 63 with the pair of guide screws 64a and 64b engaged inside the pair of guide slits 65a and 65b.
  • a compression coil spring 66 that urges the movable portion 62 toward the distal end side is housed inside the housing recess 63.
  • the movable portion 62 can be moved in the axial direction relative to the fixed portion 61 while the pair of guide screws 64a and 64b are relatively moved (slid) inside the pair of guide slits 65a and 65b. It is possible. In addition, in the attachment 51 ⁇ / b> A, it is possible to push the movable portion 62 into the housing recess 63 against the urging force of the compression coil spring 66. Further, in the attachment 51A, the movable portion 62 can be fixed to the fixed portion 61 by tightening the guide screws 64a and 64b.
  • the non-consumable electrode shown in FIG. 8C is obtained by moving the movable portion 62 including the power supply nozzle 56A relative to the fixed portion 61 in the axial direction. It is possible to switch between a state in which the tip of 101 is drawn inward from the tip of the power supply nozzle 56A and a state in which the tip of the non-consumable electrode 101 shown in FIG. 8D protrudes outward from the tip of the power supply nozzle 56A.
  • the plasma arc torch 1 can be converted to a TIG welding torch having a double nozzle structure.
  • the use of the plasma arc is not limited to the above-described welding, for example, brazing to a workpiece, joining of metal, resin, glass, etc., cutting as an alternative to a gas burner, surface treatment such as spraying, It can be widely used as a heat source such as a surface modification treatment, a melting furnace, other heat sources, and a plasma generation source.
  • the plasma arc torch 1 can also be used as a transfer type plasma arc torch in which a current flows between a non-consumable electrode as a cathode ( ⁇ ) and a workpiece as an anode (+).
  • the plasma arc torch 1 includes a general-purpose TIG torch (FIG. 14A) and components shown in an exploded view (FIG. 14D) (completed FIG. 1 (FIG. 14B) or Completion drawing 2 (FIG. 14C)).
  • Completion FIG. 1 shows an assembly state diagram without a cover (FIG. 14B).
  • Completion FIG. 2 shows an assembly state diagram with a cover (FIG. 14C).
  • the electrode center straightening ceramic 151 is a guide for guiding the non-consumable electrode 101 to the center in an insulated state.
  • the nozzle 153 is an outer shield nozzle installed at the front end of the main body.
  • the insulator 155 is a part installed for the purpose of shielding gas leakage.
  • the attachment fixing ring 157 is a ring that connects the main body 52 and the insulator 155.
  • the main body insulating cover 159 is a cover that insulates the main body portion 52, and the cover 161 is a cover that covers the handle 109.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing a schematic configuration of a welding system according to the second embodiment of the present invention.
  • the insert tip 222 and the shield cap 224 constituting the plasma welding torch 212 are shown in cross section.
  • the configuration other than the components of the welding system 210 is illustrated by a dotted line.
  • a welding system 210 of the present embodiment includes a plasma welding torch 212, a power supply device 213, and wirings 216 to 219.
  • the plasma welding torch 212 includes an electrode 221, an insert tip 222, a center gas supply channel 223, a shield cap 224, and an outer gas supply channel 225.
  • the electrode 221 is a non-consumable electrode extending in one direction, and has a tip 221A having a sharp shape.
  • the distal end portion 221 ⁇ / b> A is completely accommodated in the insert tip 222.
  • the electrode 221 is made of a metal material having a high melting point.
  • tungsten or a material obtained by adding an oxide (eg, thorium oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, or the like) to tungsten can be used.
  • the insert tip 222 has a cylindrical shape that is disposed so as to surround the outer periphery of the electrode 221 so that a gap is interposed between the insert tip 222 and the electrode 221 (in other words, the center gas supply channel 223 can be formed). It is a member.
  • the insert chip 222 has a cooling water flow path 222A capable of supplying cooling water therein.
  • the cooling water flow path 222A supplies cooling water for cooling the electrode 221 into the cooling water flow path 222A, and is connected to a cooling water circulation unit 231 that collects cooling water that has contributed to cooling of the electrode 221.
  • the shape of the distal end portion of the insert tip 222 is a shape whose diameter is reduced in the direction from the proximal end of the insert tip 222 toward the distal end.
  • the tip of the insert tip 222 has an insert tip hole 222B that ejects a plasma arc generated from the electrode 221 to the outside of the insert tip 222. Since the plasma arc generated at the electrode 221 is subjected to a wall effect and a thermal pinch effect by the insert tip 222, it is constricted into an arc having a high energy density, and is ejected from the insert tip hole 222B.
  • the center gas supply channel 223 is a substantially cylindrical space defined by the outer surface of the electrode 221 and the inner surface of the insert tip 222.
  • the center gas supply channel 223 is connected to a center gas supply source 232 via a center gas supply line 233.
  • the center gas is supplied from the center gas supply source 232 to the center gas supply channel 223, the center gas is supplied to the tip 221A of the electrode 221.
  • an inert gas such as argon gas can be used.
  • the center gas supply line 233 is provided with a flow meter for measuring the flow rate of the center gas and a flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the center gas.
  • the shield cap 224 is disposed so as to surround the outer periphery of the insert tip 222 so that a gap is interposed between the shield cap 224 and the insert tip 222 (in other words, the outer gas supply channel 225 can be formed). It is a cylindrical member. The shape of the tip of the shield cap 224 is a reduced diameter.
  • the outer gas supply channel 225 is a substantially cylindrical space defined by the outer surface of the insert tip 222 and the inner surface of the shield cap 224.
  • the outer gas supply channel 225 is connected to the outer gas supply source 235 through the outer gas supply line 36.
  • the outer gas is supplied from the outer gas supply source 235 to the outer gas supply channel 225, the outer gas is supplied to the distal end side of the plasma welding torch 212.
  • the outer gas examples include an inert gas such as argon gas and helium gas, a mixed gas obtained by mixing argon gas and hydrogen gas, a mixed gas obtained by mixing argon gas and helium gas, and argon gas and helium.
  • an inert gas such as argon gas and helium gas
  • a mixed gas obtained by mixing argon gas and hydrogen gas a mixed gas obtained by mixing argon gas and helium gas
  • argon gas and helium Use a mixed gas in which a gas and hydrogen gas are mixed, a mixed gas in which an oxidizing gas composed of argon, oxygen, or carbon dioxide is mixed, a mixed gas in which nitrogen is mixed in an inert gas such as argon or helium, or the like.
  • the outer gas supply line 36 is provided with a flow meter for measuring the flow rate of the outer gas and a flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the outer gas.
  • the power supply device 213 includes a first welding power source 214 and a second welding power source 215 that is a power source that supplies a welding current only while a welding current is supplied from the first welding power source 214. Yes.
  • the first welding power source 214 includes a high frequency device or a high voltage device.
  • the second welding power source 215 is configured to have a high frequency device or a high voltage device.
  • the power supply device 213 may be configured by a first welding power source 214 having a high frequency device and a second welding power source 215 having a high frequency device. That is, the same kind of welding power source may be used as the first and second welding power sources 214 and 215. In this case, the same kind of welding power source can be used as the first and second welding power sources 214 and 215. As a result, common parts can be used, and the standby power supply can be easily managed when the first and second welding power supplies 214 and 215 fail. In addition, since the same type of welding power source is used as the first and second welding power sources 214 and 215, the operation method of the welding power source becomes the same, so that the first and second welding power sources 214 and 215 are erroneously operated. Can be suppressed.
  • the power supply device 213 may be composed of a first welding power source 214 having a high voltage device and a second welding power source 215 having a high voltage device. That is, the same kind of welding power source may be used as the first and second welding power sources 214 and 215. In this case, as the first and second welding power sources 214 and 215, the same effect as when the same high-frequency device is used can be obtained.
  • the power supply device 213 may be constituted by a first welding power source 214 having a high-frequency device and a second welding power source 215 having a high-voltage device, or a first power source having a high-voltage device. You may comprise by the welding power supply 214 and the 2nd welding power supply 215 which has a high frequency device. In other words, different types of welding power sources may be used as the first and second welding power sources 214 and 215.
  • the power supply device 213 includes the first welding power source 214 and the second welding power source 215 that is a power source that supplies the welding current only while the welding current is supplied from the first welding power source 214. , Is composed of.
  • a high-frequency device constituting a conventional plasma power supply device has a high-frequency device or a high-voltage device that is used only for generating a pilot arc. That is, in the conventional plasma welding power source, the pilot arc is generated by the pilot arc power source and the high-frequency device, and the main arc is transferred between the electrode and the base material by being guided to the pilot arc.
  • the conventional plasma power supply device does not use a high-frequency device for generating a main arc.
  • a pilot arc is generated by the high-frequency device constituting the first welding power source, and then the first and second
  • the pilot arc can be used as the main arc to transfer from the electrode to the base material more reliably (transition type). That is, in the present invention, the pilot arc can be smoothly transferred to the main arc by using the high-frequency devices provided in the first and second welding power sources 214 and 215.
  • the first welding power source 214 is not a general conventional plasma power source device (specifically, a power source device including a plasma arc power source, a pilot arc power source, and a high frequency device), but is used in a general TIG welding system. This is an inexpensive welding power source.
  • a high-frequency device for arc formation for example, a high-voltage device for arc formation, or a DC output current, initial current, crater current, gas preflow time, gas after-time, and current increase
  • An adjustable welding power source such as slope time, current down slope time, pulse frequency, and pulse width can be used.
  • the specifications of the first welding power source 214 include, for example, a DC output current of 4 A to 500 A, an initial current of 10 A to 500 A, a crater current of 10 A to 500 A, a gas preflow time of 0 seconds to 30 seconds, and a gas after time of 0 to 30 seconds, upslope time 0 to 10 seconds, current output 0 to 10 seconds, downslope time 0 to 10 seconds, current output 0 to 10 seconds, pulse frequency 0.1 Hz Up to 500 Hz and a pulse width of 5% to 95% can be used.
  • the first welding power source 214 for example, an AC / DC welding power source capable of using both alternating current and direct current may be used. In this case, only the DC function of the AC / DC welding power source is used.
  • the first welding power source 214 has a plus terminal 214A and a minus terminal 214B.
  • the plus terminal 214 ⁇ / b> A is connected to one end of the wiring 216.
  • the positive terminal 214 ⁇ / b> A is electrically connected to the insert chip 222 via the wiring 216.
  • the minus terminal 214B is connected to one end of the wiring 217.
  • the negative terminal 214B is electrically connected to the electrode 221 through the wiring 217.
  • the first welding power source 214 configured as described above functions as a welding power source when performing non-migration type plasma welding.
  • the second welding power source 215 is used in a general TIG welding system, not a general conventional plasma power source device (specifically, a power source device including a plasma arc power source, a pilot arc power source, and a high frequency device). This is an inexpensive welding power source.
  • the second welding power source 215 is the same as the first welding power source 214 described above (specifically, a high-frequency device for arc formation, a high-voltage device for arc formation, or a DC output current). , Initial current, crater current, gas preflow time, gas after time, current up slope time, current down slope time, pulse frequency, pulse width, etc. can be adjusted, and these ranges are within the above-mentioned ranges. Welding power source) can be used.
  • an AC / DC welding power source capable of using both alternating current and direct current may be used.
  • welding is performed using only the DC function of the AC / DC welding power source.
  • welding of aluminum or copper alloy uses an AC function.
  • the second welding power source 215 has a plus terminal 215A and a minus terminal 215B.
  • the plus terminal 215A is connected to one end of the wiring 218.
  • the plus terminal 215 ⁇ / b> A is electrically connected to the workpiece 211 through the wiring 218.
  • the minus terminal 215B is connected to one end of the wiring 219.
  • the minus terminal 215 ⁇ / b> B is electrically connected to the electrode 221 through the wiring 219.
  • the second welding power source 215 configured as described above functions as a welding power source when performing transfer type plasma welding.
  • the power supply device 213 (welding power source composed of the first and second welding power sources 214 and 215) having the above configuration is, for example, about 1/10 to 1/3 of the price of a general conventional plasma power source device. Can be used. Thereby, cost reduction of the welding system 210 can be achieved.
  • the first welding is achieved by including the power supply device 213 that is less expensive than a general conventional plasma power supply device (specifically, a power supply device including a plasma arc power supply, a pilot arc power supply, and a high-frequency device).
  • a power supply device including a plasma arc power supply, a pilot arc power supply, and a high-frequency device.
  • a first welding power source 214 and a second welding power source 215 are installed, and the electric energy supplied from the first and second welding power sources 214 and 215 is combined to generate a mother.
  • the material is welded. Further, depending on the base material to be welded and welding conditions, it may be necessary to supply a larger amount of welding current. However, in Part 2 of the present invention, even in such a case, it can be handled by a free combination of general-purpose TIG welding power sources can do.
  • the main arc can be stably maintained by always using a high-frequency device that is typically installed in a general-purpose TIG welding power source. That is, in Part 2 of the present invention, the necessary penetration depth can be ensured by the synergistic effect of the non-migration type and the migration type. Further, by setting the welding current to be higher, it is possible to obtain a deeper penetration than conventional plasma welding and realize a high-speed welding operation.
  • the welding system of the present embodiment is a plasma welding torch 212 and a welding power source used in the TIG welding system.
  • the plus terminal 214A is electrically connected to the insert tip 222, and the minus terminal 214B is electrically connected to the electrode 221.
  • a power supply device 213 including a second welding power source 215.
  • welding system 210 configured as described above can be used for non-keyhole welding, keyhole welding, and the like.
  • the first plasma welding method of the present embodiment is a welding power source used in the TIG welding system
  • the plus terminal 14B is electrically connected to the insert tip 222 of the plasma welding torch 212
  • the minus terminal 214B is plasma.
  • a welding power source used in the jet arc generation process and the TIG welding system from the second welding power source 215 in which the plus terminal 215A is electrically connected to the workpiece 211 and the minus terminal 215B is connected to the electrode 221.
  • a transfer-type plasma anode is provided between the workpiece 211 and the electrode 221.
  • a center gas is supplied to the center gas supply channel 223.
  • center gas the gas mentioned above can be used.
  • the flow rate of the center gas can be appropriately selected according to the purpose, but can be set, for example, within a range of 0.1 to 5 L / min.
  • the outer gas may be supplied to the outer gas supply channel 225 or may not be supplied.
  • a current is supplied between the electrode 221 and the insert tip 222 using the first welding power source 214, thereby generating a non-migration type plasma jet arc below the tip 221 ⁇ / b> A of the electrode 221.
  • the magnitude of the current supplied by the first welding power source 214 between the electrode 221 and the insert tip 222 can be appropriately selected within the range of 4 A or more and 500 A or less from the performance range of the welding power source, for example. it can.
  • the pilot arc may become unstable.
  • the magnitude of the current supplied by the first welding power source 214 between the electrode 221 and the insert tip 222 is less than 4A, the pilot arc may become unstable.
  • the magnitude of the current supplied by the first welding power source 214 between the electrode 221 and the insert tip 222 is greater than 500 A, the TIG welding power source sold at low cost cannot be used, resulting in an increase in cost. End up. Therefore, the introduction power of the welding power source can be suppressed by setting the magnitude of the current supplied by the first welding power source 214 between the electrode 221 and the insert tip 222 to 4 A or more and 500 A or less.
  • the electric current which the 1st welding power supply 214 supplies is 20 A or more and 500 A or less, for example.
  • the outer gas In the welding process, when the outer gas is not supplied to the outer gas supply channel 225 in the plasma jet arc generation process, the outer gas is supplied to the outer gas supply channel 225. In the plasma jet arc generation process, when the outer gas is supplied to the outer gas supply channel 225, the supply of the outer gas is continued.
  • the outer gas has a function of blocking the melting part from the atmosphere.
  • the method will be described by taking as an example the case of welding the workpiece 211 using a plasma jet arc and a plasma arc.
  • the supply of the outer gas is maintained and the generation of the plasma jet arc is continued (the current supply from the first welding power source 214 is continued), and the electrode 221 and the workpiece are processed from the second welding power source 215.
  • a plasma jet arc and a plasma arc are generated to weld the workpiece 211.
  • the current supplied from the second welding power source 215 may be smaller or larger than the current supplied from the first welding power source 214.
  • the current supplied by the second welding power source 215 can be appropriately selected within a range of 4 A or more and 500 A or less, for example.
  • the welding process it is also possible to weld the workpiece 211 using only a plasma arc.
  • the supply of the outer gas is maintained, the current is supplied between the electrode 221 and the workpiece 211 from the second welding power source 215, and then the generation of the plasma jet arc is stopped (the first In a state where the supply of current from the welding power source 214 is stopped), the workpiece 211 is welded only by the plasma arc.
  • the current supplied by the second welding power source 215 can be selected as appropriate within a range of 4 A to 500 A, for example.
  • the current supplied from the second welding power source 215 may be an AC arc waveform.
  • the “cleaning process” refers to a process of removing the oxide film on the surface of the base material by collision of positive ions. In the cleaning process, if the electrode side is made positive, the electrode is consumed, and therefore a DC power source (electrode is positive) cannot be used as the second welding power source 215. Therefore, by using an AC arc waveform as the current supplied by the second welding power source 215, it is possible to remove the oxide film while suppressing electrode consumption.
  • the welding system 210 may be used for preheating a base material that needs to be preheated using only the first welding power source 214 without using the second welding power source 215.
  • the second arc power source 215 can be used to transition to the main arc.
  • welding, brazing, soldering, thermal spraying, etc. may be performed, and other heat sources (for example, heat sources for furnaces, heat sources for post heat treatment, and many other heat sources such as glass heat processing) may be used.
  • a plasma torch having a configuration using a general-purpose TIG torch for example, the torch disclosed in Japanese Patent Application No. 2014-056528) may be used.
  • the insert tip hole 222B of the plasma welding torch 212 is made larger than the electrode 221, and the electrode 221 protrudes from the tip of the insert tip 222B, so that it can be used for TIG welding. Good. Further, a TIG welding torch may be used instead of the plasma welding torch 212.
  • an expensive power supply device for a conventional plasma welding system is provided by having the above-described plasma jet arc generation step and the welding step of welding the workpiece 211.
  • the direct current power source for pilot arc disclosed in Patent Document 2 supplies a current for generating an arc.
  • the current is generally a low current
  • the first welding described in the present embodiment is used.
  • the power source 214 it cannot contribute to the stable transition of the main arc.
  • the second plasma welding method of the present embodiment is a welding power source used in the TIG welding system, in which the plus terminal 214A is electrically connected to the insert tip 222 of the plasma welding torch 212, and the minus terminal 214B is plasma.
  • the “high frequency start method” means a start method using a high frequency at the time of arc start
  • the “high voltage start method” uses a high voltage at the time of arc start. Refers to the start method.
  • a high-frequency start method using a high-frequency device that constitutes the second welding power source 215, or a high-voltage that constitutes the second welding power source 215 instead of the high-frequency device instead of the high-frequency device.
  • the workpiece 211 is welded by generating a transfer-type plasma arc between the workpiece 211 and the electrode 221 by the high voltage start method by the voltage device. It can be performed by the same method as the first plasma welding method, and the same effect as the first plasma welding method can be obtained.
  • the second plasma welding method of the present embodiment has a high frequency that constitutes the second welding power source 215 even if the numerical value of the current supplied from the first welding power source 214 is small (for example, about 5 A).
  • achieve the stable main arc transfer using an apparatus or a high voltage apparatus differs from the 1st plasma welding method demonstrated previously.
  • a stable main arc transition is performed using a high-frequency device or a high-voltage device that constitutes the second welding power source 215, and in the first plasma welding method, the main arc transition is stable. Therefore, the current (electric energy) supplied from the first welding power source 214 is used.
  • Example 1 In Example 1, welding was actually performed using the plasma arc torch 1.
  • the welding conditions are as follows.
  • Workpiece material Cold rolled steel plate (SPCC), plate thickness 1.6mm, 2 types of welding: lap joint
  • Plasma gas Mixed gas of 93% Ar gas and 7% H 2 gas, flow rate 10 L / min
  • Non-consumable electrode Tungsten electrode rod, diameter 4mm
  • Feed nozzle 5mm inside diameter
  • Brazing material phosphorus copper brazing Current: 180A
  • the welded portion has a beautiful finish with no welding defects.
  • Example 2-1 In Example 2-1, the plasma treatment (surface modification treatment) was actually performed on the surface of the steel sheet using the plasma arc torch 1.
  • the processing conditions are as follows. Material of steel plate: Stainless steel (SUS304), plate thickness 0.7mm Plasma gas: 100% Ar gas, flow rate 5 L / min Feed nozzle: 5mm inside diameter Current: 100A
  • FIG. 10 The left side (L) in FIG. 10 is the case without plasma treatment, and the right side (R) in FIG. 10 is the case with plasma treatment. As shown in FIG. 9, the wettability on the surface of the steel sheet was improved by the plasma treatment.
  • Example 2-2 the plasma treatment (surface modification treatment) was actually performed on the surface of the glass plate using the plasma arc torch 1.
  • the processing conditions are as follows. Glass plate material: float glass, plate thickness 2mm Plasma gas: 100% Ar gas, flow rate 5 L / min Feed nozzle: 5mm inside diameter Current: 50A
  • FIG. 11 the photograph after a plasma processing is shown in FIG. Note that the left side (L) in FIG. 11 is the case without plasma processing, and the right side (R) in FIG. 11 is the case with plasma processing. As shown in FIG. 11, the wettability on the surface of the glass plate was improved by the plasma treatment.
  • Example 3-1 is an example using the apparatus to which the plasma adapter of the present invention shown in FIG. 5 of Part 1 of the present invention is attached.
  • the front and back beads of the welding results are shown in FIGS. 12A and 12B.
  • a good bead appearance was obtained.
  • Similar results were obtained when the system of FIG. 15 of Part 2 of the present invention (two TIG welders) was installed with the plasma adapter of Part 1 of the present invention.
  • the processing conditions are as follows.
  • Material of steel plate Stainless steel (SUS304), plate thickness 1mm Pilot gas (center gas): 100% Ar gas, flow rate 1.5 L / min Shielding gas (outer gas): 93% Ar gas and 7% H2 gas mixed gas, flow rate 7L / min Electrode diameter: ⁇ 2.4 Restraint nozzle inner diameter: ⁇ 2 Welding speed: 60 cm / min Welding current: 30A
  • Example 3-2 is an example of plasma spraying.
  • the shield gas (outer nozzle) in Fig. 5 is not used.
  • Zn-2% Al powder and Zn wire were sprayed on the base material for blasting.
  • FIG. 13A shows the plasma spray nozzle used.
  • 13B and 13C show the appearance of the base material after thermal spraying, respectively.
  • FIG. 13D and FIG. 13E each show a sprayed cross section. Respectively, the cross section of the base material after spraying was confirmed with a microscope, and it was confirmed that the spraying was soundly performed.
  • the zinc aluminum plasma spraying conditions are as follows.
  • a plasma jet arc was generated by supplying a current of 20 A from the first welding power source 214.
  • a current of 100 A is supplied from the second welding power source 215, and after one second has elapsed, the supply of current from the first welding power source 214 is stopped, and a plasma arc of the second welding power source is ejected to the plate of SUS304.
  • the workpiece 211 was welded.
  • the plasma arc could not be maintained during welding.
  • the configuration of the welding system 210 was the following configuration.
  • a power supply device output current range is 10 to 350 A class
  • the power supply device 213 first and second welding power sources 214 and 215) used in the experimental example is used.
  • the power supply device was about 1 ⁇ 2 of the power supply device used in the plasma welding system.
  • a tungsten electrode having an outer diameter of 3.2 mm was used as the electrode 221.
  • the tip of the electrode 221 was disposed 5 mm inside from the tip of the insert tip 222.
  • the diameter of the insert tip hole 222B of the insert tip 222 was 3.5 mm.
  • the following conditions were used for welding conditions.
  • an argon gas having a flow rate of 3 L / min and containing 7% H 2 was used as the center gas supplied to the center gas supply channel 223.
  • the outer gas flow rate is the 7L / min, using an argon gas containing 7% H 2.
  • the moving speed of the plasma welding torch 212 was 45 cm / min.
  • the section to be welded was 10 cm.
  • FIG. 16 is a photograph of the front and back surfaces of the plate material when the SUS304 plate material was welded under the conditions of the experimental example and Examples 3 and 2.
  • Table 1 shows the evaluation results of the penetration depth determined from the photograph shown in FIG.
  • Table 1 shows the evaluation results of the penetration depth determined from the photograph shown in FIG.
  • Table 1 when the penetration depth is considerably deep and the back bead is continuous and clearly expressed, it is evaluated as “++”, and the penetration depth is slightly shallow and the back bead appears in part. “+” was given, and “ ⁇ ” was evaluated for those in which it was difficult to maintain the arc during welding.
  • Example 3 In Example 3, using the same apparatus as the welding system 210 used in the above-described experimental example, the current of the second welding power source 215 to 100 A is supplied while the current of the first welding power source 214 is supplied to 20 A. Welding was performed. In Experimental Example 1, the same welding conditions as in the Experimental Example were used except that the first welding power source 214 was kept on. Then, after the welding process, the state of the front surface and the back surface of the workpiece 211 subjected to the welding process was observed. The results are shown in Table 1. In Example 3, a stable arc was obtained until the end.
  • Example 4 In Example 4, using the same apparatus as the welding system 210 used in the above-described experimental example, the current supplied from the first welding power source 214 is changed to 100 A, and the current from the first welding power source 214 to 100 A is changed. While being supplied, welding was performed by supplying a current of 100 A from the second welding power source 215. In Example 4, the same process as in Example 3 was performed except that the current supplied from the first welding power source 214 was changed to 100A. Then, after the welding process, the state of the front surface and the back surface of the workpiece 211 subjected to the welding process was observed. The results are shown in Table 1. In Example 4, as in Example 3, a stable arc was obtained until the end, deeper penetration was achieved, and very good results were obtained.
  • the first aspect of the present invention is a non-transfer type plasma arc system that can use a non-transfer type plasma arc inexpensively and easily, and a non-transfer type TIG welding torch in such a non-transfer type plasma arc system. It is possible to provide a conversion adapter kit for converting the plasma arc into a non-transfer type plasma arc torch equipped with such a conversion adapter kit.
  • the second of the present invention can be applied to a welding system and a plasma welding method capable of obtaining deep penetration while suppressing an initial investment in the welding system.
  • Non-consumable electrode 102 ... Collet 103 ... Collet body 104 ... Torch body 105 ... Torch nozzle 106 ... Front gasket 107 ... Rear gasket 108 ... Torch cap 109 ... Handle 110 ... Body fitting 151 ... Electric Center straightening ceramic 153 ... Nozzle 155 ... Insulator 157 ... Attachment fixing ring 159 ... Main body insulating cover 161 ... Cover 170 ... Wire 172 ... Wire guide 500, 500A ... Plasma arc system 501 ... Power supply device (power supply device for TIG) 502 ... Cooling device 503 ... switching mechanism PG ... plasma gas SG ... shielding gas PA ... plasma arc W ...
  • cooling water (coolant) S workpiece C 1 ... first power cable C 2 ... second power cable CA ... collective cable E 1 , E 2 ... feeding cable LH ... liner GH ... gas hose CH 1 , CH 2 , CH 3 ... cooling hose
  • 210 ... welding system, 211 ... workpiece, 212 ... plasma welding torch, 213 ... power supply, 214 ... first welding power source, 214A, 215A ... plus terminal, 214B, 215B ... minus terminal, 215 ... second Welding power source, 216 to 219 ... wiring, 221 ... electrode, 221A ... tip, 222 ... insert tip, 222A ... cooling water channel, 222B ... insert tip hole, 223 ... center gas supply channel, 224 ... shield cap 225 ... outer gas supply channel, 231 ... cooling water circulation section, 232 ... center gas supply source, 233 ... center gas supply line, 235 ... outer gas supply source, 236 ... outer gas supply line

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Abstract

非移行型のプラズマアークシステムであって、陰極としての非消耗電極（１０１）と、冷却液（Ｗ）の循環により冷却されると共に、被加工物に対してプラズマアークを放出する陽極としてのインサートチップとを備える非移行型のプラズマアーク用トーチ（１）を備え、プラズマアーク用トーチ（１）は、被加工物との間でアークを発生させる非消耗電極（１０１）と、アークによって生じた被加工物の溶融池に向かってシールドガスを放出するトーチノズル（１０５）とを備えるＴＩＧ溶接用トーチ（１００）を流用したものからなり、プラズマアーク用トーチ（１）は、トーチノズル（１０５）の周囲を囲んだ状態で、ＴＩＧ溶接用トーチ（１００）に対して着脱自在に取り付けられると共に、インサートチップとして機能するアタッチメント（５１）を備えることで、非移行型のプラズマアークを安価且つ容易に利用する。

Description

非移行型のプラズマアークシステム、変換用アダプタキット、非移行型のプラズマアーク用トーチ
　本発明は、非移行型のプラズマアークシステム、変換用アダプタキット、非移行型のプラズマアーク用トーチに関する。
本願は、２０１４年３月１９日に、日本に出願された特願２０１４－０５６５２８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　金属や非鉄金属などを母材として用いた構造物（被加工物）の溶接には、従来よりＴＩＧ溶接（Tungsten Inert Gas welding）又はプラズマアーク溶接等のＧＴＡＷ（Gas Tungsten Arc welding）と呼ばれる非消耗電極式のガスシールドアーク溶接が用いられている。
　ＴＩＧ溶接では、非消耗電極とトーチノズルとを備えるＴＩＧ溶接用トーチを使用し、非消耗電極（－）と被加工物（＋）との間でアークを発生させて、このアークの熱により被加工物を溶かして溶融池（プール）を形成しながら溶接が行われる。また、溶接中は電極の周囲を囲むトーチノズルからシールドガスを放出し、このシールドガスで大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。
　これに対して、プラズマアーク溶接では、非消耗電極と、水冷のインサートチップ（拘束ノズルとも言う。）と、シールドキャップとを備えるプラズマアーク用トーチを使用し、非消耗電極とインサートチップとの間で電気的にプラズマ化されたプラズマガス（作動ガスとも言う。）を流す。このとき発生するプラズマ流（プラズマジェット）をインサートチップで絞り込み、インサートチップの内壁形状によるウォール効果（プラズマ流の気流の流れを安定させる効果）や、インサートチップを冷却することで得られるサーマルピンチ効果（プラズマ流を周囲から冷却することで緊縮し高温となる効果）を利用して、エネルギー密度が高められたプラズマアークを発生させる。また、プラズマアークは、シールドキャップから放出されるシールドガスによるサーマルピンチ効果を受けて更に絞り込まれる。
　プラズマアーク溶接では、このようにエネルギー密度が高く、アーク形状が円柱状に絞り込まれたプラズマアークを熱源として溶接が行われる。また、プラズマアークには、移行型と非移行型とがある。移行型のプラズマアークは、非消耗電極（－）と被加工物（＋）との間で電流を流す方式であり、導電性の被加工物に対してのみ適用が可能である。一方、非移行型のプラズマアークは、非消耗電極（－）とインサートチップ（＋）との間で電流を流す方式であり、非導電性の被加工物に対しても適用が可能である。さらに、プラズマアークは、上述した溶接の用途に限らず、例えば、被加工物に対するロウ付けや、接合、切断、溶射、溶融炉などにも利用されている。
　ところで、プラズマアークシステムが備えるプラズマアーク用トーチ及び電源装置は、ＴＩＧ溶接用システムが備えるＴＩＧ溶接用トーチ及び電源装置に比べて一般的に高価である。一方、プラズマアークトーチ本体に取り付けた取替部品を取り替えることで、ＴＩＧ溶接用トーチ又はプラズマアーク用トーチとして使用できる兼用トーチが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ＴＩＧ溶接用トーチとして使用する場合と、プラズマアーク用トーチとして使用する場合とで、それぞれ別々の取替部品を用意する必要がある。また、電源装置として、比較的高価なプラズマアーク用の電源装置が用いられている。
　また、従来、被加工物（母材）を溶接する非消耗電極式溶接法として、ＴＩＧ溶接法やプラズマ溶接法が用いられている。プラズマ溶接法は、ＴＩＧ溶接法と比較して、熱集中性が優れているため、ビード幅を狭く、高速に溶接することが可能で、かつ歪の少ない溶接法である。
　プラズマ溶接法には、プラズマアーク方式（移行式プラズマ）や、プラズマジェット方式（非移行式プラズマ）等がある。
　一般的に、プラズマアーク方式の溶接システム（プラズマアーク方式の溶接機）は、トーチと、マイナス端子がトーチを構成する電極と接続され、かつプラス端子が被加工物と電気的に接続された主電源と、配線を介して、電源と電気的に接続されたパイロットアーク電源と、パイロットアーク電源とトーチを構成するインサートチップ（「拘束ノズル」ともいう）とを接続する配線に設けられた切替スイッチと、パイロットアークを発生させる高周波装置と、を有する。
　プラズマアーク方式のプラズマ溶接システムを用いる場合、比較的溶け込みの大きい溶接を行うことが可能となる。
　プラズマジェット方式のプラズマ溶接システム（プラズマジェット方式のプラズマ溶接機）を用いる場合、トーチを構成する電極を主電源のマイナス端子と接続させ、該主電源のプラス端子とトーチを構成するインサートチップとをプラス電極で接続させる。
　プラズマジェット方式では、被加工物に電流が流れないため、溶射の熱源や炉の熱源にも使用されている。
　特許文献２に開示された複合方式のプラズマ溶接システムは、トーチと、電源装置（以下、「複合方式用のプラズマ電源装置」という）と、を有する。複合方式用のプラズマ電源装置は、メインアーク電源（「主電源」ともいう）と、パイロットアーク電源と、高周波装置と、を有した構成とされている。
　メインアーク電源（主電源）は、マイナス端子がトーチを構成する電極と接続され、プラス端子が被加工物と電気的に接続されている。パイロットアーク電源は、メインアーク電源及びインサートチップと電気的に接続されている。
　上記構成とされた複合方式のプラズマ溶接システムは、非常に低電流でも安定したプラズマを得ることが可能であるため、ＴＩＧ溶接法では難しい極薄板の溶接が可能となる。
　ところで、ＴＩＧ溶接システム（ＴＩＧ溶接機）を構成する電源装置（以下、「ＴＩＧ用電源装置」という）としては、溶接電源及び高周波装置が用いられ、非常に簡便な構成とされている。
　このように、ＴＩＧ用電源装置と比較して、プラズマ電源装置が高価であるため、プラズマ溶接システムのコストを高くする要因となっている。
　このため、プラズマ溶接システムの溶接性能が良くても、初期投資時のコストが高いというデメリットにより、深い溶け込みを得ることの可能なプラズマ溶接システムを採用しにくいという問題があった。
実開昭５６－１２６９８１号公報 特開昭６３－１９４８６７号公報
　本発明のその１は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、非移行型のプラズマアークを安価且つ容易に利用できる非移行型のプラズマアークシステム、並びに、そのような非移行型のプラズマアークシステムにおいて、ＴＩＧ溶接用トーチを非移行型のプラズマアークに変換する変換用アダプタキット、及びそのような変換用アダプタキットを備える非移行型のプラズマアーク用トーチを提供することを目的とする。
　また、本発明のその２は、溶接システムへの初期投資を抑制した上で、深い溶け込みを得ることの可能な溶接システム及びプラズマ溶接方法を提供することを課題とする。
　上記目的を達成するために、本発明のその１は以下の手段を提供する。
（１）　陰極としての非消耗電極と、冷却液の循環により冷却されると共に、被加工物に対してプラズマアークを放出する陽極としてのインサートチップとを備える非移行型のプラズマアーク用トーチと、前記プラズマアーク用トーチに電力とガスとを供給する電源装置とを備え、前記プラズマアーク用トーチは、被加工物との間でアークを発生させる非消耗電極と、前記アークによって生じた被加工物の溶融池に向かってシールドガスを放出するトーチノズルとを備えるＴＩＧ溶接用トーチを流用したものからなり、前記プラズマアーク用トーチは、前記トーチノズルの周囲を囲んだ状態で、前記ＴＩＧ溶接用トーチに対して着脱自在に取り付けられると共に、前記インサートチップとして機能するアタッチメントを備えることを特徴とする非移行型のプラズマアークシステム。
（２）　前記プラズマアーク用トーチは、前記アタッチメントの周囲を囲んだ状態で、前記アタッチメントに対して絶縁した状態で取り付けられると共に、前記プラズマアークの外側からシールドガスを放出するシールドキャップを備えることを特徴とする前記（１）に記載の非移行型のプラズマアークシステム。
（３）　前記アタッチメントは、前記トーチノズルの先端側の周囲を囲む給電ノズルを備え、前記プラズマアーク用トーチは、前記非消耗電極を軸線方向に移動させることによって、前記非消耗電極の先端が前記給電ノズルの先端よりも内側に引き込んだ状態と、前記非消耗電極の先端が前記給電ノズルの先端よりも外側に突き出した状態とに切り替わることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の非移行型のプラズマアークシステム。
（４）　前記アタッチメントは、前記トーチノズルの先端側の周囲を囲んだ状態で、軸線方向に移動自在に支持された給電ノズルを備え、前記プラズマアーク用トーチは、前記給電ノズルを軸線方向に移動させることによって、前記非消耗電極の先端が前記給電ノズルの先端よりも内側に引き込んだ状態と、前記非消耗電極の先端が前記給電ノズルの先端よりも外側に突き出した状態とに切り替わることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の非移行型のプラズマアークシステム。
（５）　前記電源装置は、ＴＩＧ溶接用電源装置を流用したものからなることを特徴とする前記（１）～（４）の何れか一項に記載の非移行型のプラズマアークシステム。
（６）　前記電源装置は、前記プラズマアーク用トーチを使用する場合と、前記ＴＩＧ溶接用トーチを使用する場合とで、前記電力の供給を切り替える切替機構を備えることを特徴とする前記（１）～（５）の何れか一項に記載のプラズマアークシステム。
（７）前記プラズマアーク用トーチのみを用いる溶接又はＴＩＧ溶接トーチのみを用いる溶接が可能であることを特徴とする（６）のプラズマアークシステム。
（８）前記電源装置はプラズマアーク用トーチ用電源とＴＩＧ溶接トーチ用電源の少なくとも２台の電源装置からなることを特徴とする（６）のプラズマアークシステム。その電源装置仕様については、下記本発明のその２である（１５）～（２３）に記載されているものも使用することが可能である。
（９）　前記プラズマアーク用トーチに接続されて、前記アタッチメント内を流れる冷却液を循環させる冷却装置を備えることを特徴とする前記（１）～（８）の何れか一項に記載のプラズマアークシステム。
（１０)　被加工物との間でアークを発生させる非消耗電極と、前記アークによって生じた被加工物の溶融池に向かってシールドガスを放出するトーチノズルとを備えるＴＩＧ溶接用トーチを、陰極としての非消耗電極と、冷却液の循環により冷却されると共に、被加工物に対してプラズマアークを放出する陽極としてのインサートチップとを備える非移行型のプラズマアーク用トーチに変換する変換用アダプタキットであって、前記トーチノズルの周囲を囲んだ状態で、前記ＴＩＧ溶接用トーチに対して着脱自在に取り付けられると共に、前記インサートチップとして機能するアタッチメントを備えることを特徴とする変換用アダプタキット。
（１１）　前記アタッチメントの周囲を囲んだ状態で、前記アタッチメントに対して絶縁した状態で取り付けられると共に、前記プラズマアークの外側からシールドガスを放出するシールドキャップを備えることを特徴とする前記（１０）に記載の変換用アダプタキット。
（１２）　前記アタッチメントは、軸線方向に移動自在に支持された給電ノズルを備えることを特徴とする前記（１０）又は（１１）に記載の変換用アダプタキット。
（１３）　被加工物との間でアークを発生させる非消耗電極と、前記アークによって生じた被加工物の溶融池に向かってシールドガスを放出するトーチノズルとを備えるＴＩＧ溶接用トーチと、前記（１０）～（１２）の何れか一項に記載の変換用アダプタキットとを備えることを特徴とする非移行型のプラズマアーク用トーチ。
（１４）　ＴＩＧ溶接用電源装置に接続されて使用されることを特徴とする前記（１３）に記載の非移行型のプラズマアーク用トーチ。
また、上記課題を解決するため、本発明のその２は以下の溶接システムおよびプラズマ溶接方法を提供する。
（１５）電極、該電極の外周を囲むように配置されたインサートチップ、前記電極と該インサートチップとの間に配置され、センターガスが供給されるセンターガス供給用流路、前記インサートチップの外周を囲むように配置されたシールドキャップ、及び該シールドキャップと前記インサートチップとの間に配置され、アウターガスが供給されるアウターガス供給用流路を有するプラズマ溶接用トーチと、ＴＩＧ溶接システムに使用される溶接電源であり、プラス端子が前記インサートチップと電気的に接続され、かつマイナス端子が前記電極と電気的に接続された第１の溶接電源、及びＴＩＧ溶接システムに使用される溶接電源であり、プラス端子が被加工物と電気的に接続され、かつマイナス端子が前記電極と接続された第２の溶接電源よりなる電源装置と、を有することを特徴とする溶接システム。
　（１６）前記第１の溶接電源は、高周波装置または高電圧装置を有し、前記第２の溶接電源は、前記第１の溶接電源から溶接電流が供給されている間のみ、溶接電流を供給する電源であり、かつ高周波装置または高電圧装置を有することを特徴とする（１５）に記載の溶接システム。
　（１７）前記第１及び第２の溶接電源は、同じ種類の溶接電源であることを特徴とする（１５）又は（１６）に記載の溶接システム。
　（１８）前記第１及び第２の溶接電源は、異なる種類の溶接電源であることを特徴とする（１５）又は（１６）に記載の溶接システム。
　（１９）前記インサートチップは、前記電極を冷却する冷却水を流すための冷却水用流路を有することを特徴とする（１５）ないし（１８）のうち、いずれか１項記載の溶接システム。
　（２０）ＴＩＧ溶接システムに使用される溶接電源であり、プラス端子がプラズマ溶接用トーチのインサートチップと電気的に接続され、マイナス端子が前記プラズマ溶接用トーチの電極と電気的に接続された第１の溶接電源から電流を供給することで、前記電極と前記インサートチップとの間に、非移行式のプラズマジェットアークを発生させるプラズマジェットアーク発生工程と、ＴＩＧ溶接システムに使用される溶接電源であり、プラス端子が被加工物と電気的に接続され、マイナス端子が前記電極と接続された第２の溶接電源から電流を供給すると共に、前記被加工物と前記電極との間に、移行式のプラズマアークを発生させることで、前記被加工物の溶接を行う溶接工程と、を有することを特徴とするプラズマ溶接方法。
　（２１）ＴＩＧ溶接システムに使用される溶接電源であり、プラス端子がプラズマ溶接用トーチのインサートチップと電気的に接続され、マイナス端子が前記プラズマ溶接用トーチの電極と電気的に接続された第１の溶接電源から電流を供給することで、前記電極と前記インサートチップとの間に、非移行式のプラズマジェットアークを発生させるプラズマジェットアーク発生工程と、ＴＩＧ溶接システムに使用される溶接電源であり、プラス端子が被加工物と電気的に接続され、マイナス端子が前記電極と接続された第２の溶接電源から電流を供給すると共に、該第２の溶接電源を構成する高周波装置による高周波スタート方式、或いは前記高周波装置に替えて該第２の溶接電源を構成する高電圧装置による高電圧スタート方式によって、前記被加工物と前記電極との間に、移行式のプラズマアークを発生させることで、前記被加工物の溶接を行う溶接工程と、を有することを特徴とするプラズマ溶接方法。
　（２２）前記溶接工程では、前記プラズマジェットアークの発生を継続させた状態で、前記被加工物の溶接を行うことを特徴とする（２０）又は（２１）に記載のプラズマ溶接方法。
　（２３）前記プラズマジェットアークは、４Ａ以上５００Ａ以下の電流を前記第１の溶接電源が供給することで発生させることを特徴とする（２０）ないし（２２）のうち、いずれか１項記載のプラズマ溶接方法。
　以上のように、本発明のその１によれば、非移行型のプラズマアークを安価且つ容易に利用できる非移行型のプラズマアークシステム、並びに、そのような非移行型のプラズマアークシステムにおいて、ＴＩＧ溶接用トーチを非移行型のプラズマアークに変換する変換用アダプタキット、及びそのような変換用アダプタキットを備える非移行型のプラズマアーク用トーチを提供することが可能である。
　また、本発明のその２によれば、溶接システムへの初期投資を抑制した上で、溶接する際に深い溶け込みを得ることがでる。
ＴＩＧ溶接用トーチの一例の側面図である。 ＴＩＧ溶接用トーチの一例の要部断面図である。 非移行型のプラズマアーク用トーチ及び変換用アダプタキットの一例を示す図であり、図１Ａと１Ｂに示すＴＩＧ溶接用トーチに変換用アダプタキットが取り付けられた状態を示す図である。 非移行型のプラズマアーク用トーチ及び変換用アダプタキットの一例を示す図であり、図１Ａと１Ｂに示すＴＩＧ溶接用トーチから変換用アダプタキットが取り外された状態を示す図である。 変換用アダプタキットの一例を示す図であり、Ｘ軸方向の一方側から見た図である。 変換用アダプタキットの一例を示す図であり、Ｙ軸方向の一方側から見た図である。 変換用アダプタキットの一例を示す図であり、Ｚ軸方向の一方側から見た図である。 変換用アダプタキットの一例を示す図であり、Ｚ軸方向の他方側から見た図である。 非移行型のプラズマアークシステムの一構成例を示す模式図である。 プラズマアークシステムの別の構成例を示す模式図である。 プラズマアーク用トーチを二重ノズル構造のＴＩＧ溶接用トーチとして使用する場合の図１Ａと１Ｂに示すＴＩＧ溶接用トーチに変換用アダプタキットが取り付けられた状態を示す図である。 プラズマアーク用トーチを二重ノズル構造のＴＩＧ溶接用トーチとして使用する場合のプラズマアークシステムの構成例を示す模式図である。 変換用アダプタキットの他例を示す図であり、Ｘ軸方向の一方側から見た図である。 変換用アダプタキットの他例を示す図であり、Ｚ軸方向の一方側（基端側）から見た図である。 変換用アダプタキットの他例を示す図であり、非消耗電極の先端が引き込んだ状態を示す断面図である。 変換用アダプタキットの他例を示す図であり、非消耗電極の先端が突き出した状態を示す断面図である。 実施例１において溶接を行った後の重ね継手のビード外観を示す写真である。 実施例２－１において鋼板の表面に対するプラズマ処理の有無を示す写真である。 実施例２－２においてガラス板の表面に対するプラズマ処理の有無を示す写真である。 実施例３－１の条件でＳＵＳ３０４の板材を溶接した溶接結果を示す写真である。 実施例３－１の条件でＳＵＳ３０４の板材を溶接した溶接結果を示す写真である。 実施例３－２において用いたプラズマ溶射ノズルを示す模式図である。 実施例３－２において溶射を行った後の母材の外観を示す写真である。 実施例３－２において溶射を行った後の母材の外観を示す写真である。 実施例３－２において溶射を行った後の母材断面を示す顕微鏡写真である。 実施例３－２において溶射を行った後の母材断面を示す顕微鏡写真である。 プラズマアーク用トーチを構成する汎用ＴＩＧトーチを示す図である。 プラズマアーク用トーチ組み立て状態（カバーなし）を示す図である。 プラズマアーク用トーチの組み立て状態（カバー付き）を示す図である。 プラズマアーク用トーチの各構成部品を示す分解図である。
本発明のその２の実施の形態に係る溶接システムの概略構成を模式的に示す図である。 実験例、及び実施例３，４の条件でＳＵＳ３０４の板材を溶接したときの板材の表面及び裏面の写真である。
　以下、本発明のその１を適用した非移行型のプラズマアークシステム、変換用アダプタキット、及び非移行型のプラズマアーク用トーチについて、図面を参照して詳細に説明する。
（非移行型のプラズマアーク用トーチ及び変換用アダプタキット）
　先ず、本発明のその１を適用した非移行型のプラズマアーク用トーチ及び変換用アダプタキットの一例について説明する。
　本発明のその１を適用したプラズマアーク用トーチは、ＴＩＧ溶接用トーチを流用したものからなり、本発明を適用した変換用アダプタキットを用いて、ＴＩＧ溶接用トーチを非移行型のプラズマアーク用トーチに変換したものからなる。したがって、本発明を適用したプラズマアーク用トーチでは、従来より使用されている汎用のＴＩＧ溶接用トーチを流用することができ、ＴＩＧ溶接用電源装置に接続して使用することが可能となっている。
　具体的には、先ず、図１Ａ，１Ｂに示すＴＩＧ溶接用トーチ１００について説明する。
　なお、図１Ａは、ＴＩＧ溶接用トーチ１００の側面図であり、図１Ｂは、ＴＩＧ溶接用トーチ１００の要部断面図である。
　ＴＩＧ溶接用トーチ１００は、図１Ａ，１Ｂに示すように、陰極としての非消耗電極１０１と、非消耗電極１０１を内側に挿入した状態で支持するコレット１０２と、非消耗電極１０１を先端側から突出させた状態でコレット１０２を内側に保持するコレットボディ１０３と、コレットボディ１０３が取り付けられるトーチボディ１０４と、非消耗電極１０１の周囲を囲んだ状態でコレットボディ１０３に取り付けられると共に、シールドガスを放出するトーチノズル１０５と、トーチボディ１０４とトーチノズル１０５との間に配置される前側ガスケット１０６と、トーチボディ１０４との間に後側ガスケット１０７を配置した状態で取り付けられるトーチキャップ１０８と、トーチボディ１０４が取り付けられると共に、使用者が把持するハンドル１０９とを概略備えている。
　非消耗電極１０１は、例えばタングステンなどの融点の高い金属材料を用いて形成された長尺状の電極棒からなる。非消耗電極１０１の先端は、トーチノズル１０５の先端よりも外側に突き出した状態となっている。
　コレット１０２は、例えば銅又は銅合金などの電気伝導性及び熱伝導性に優れた金属材料を用いて形成された概略円筒状の部材からなる。このコレット１０２は、軸線方向に貫通する貫通孔１０２ａを有し、この貫通孔１０２ａの内側に挿入された非消耗電極１０１を軸線方向にスライド可能に支持する。また、コレット１０２の先端側には、複数のスリット１０２ｂが周方向に並んで設けられている。これら複数のスリット１０２ｂは、コレット１０２の先端から軸線方向の中途部に亘って直線状に切り欠かれている。これにより、各スリット１０２ｂの間の先端部分１０２ｃが縮径方向に弾性変形可能となっている。
　また、コレット１０２の先端部には、漸次縮径されたテーパー部１０２ｄが設けられている。一方、コレット１０２の基端部には、その周囲よりも拡径された拡径部１０２ｅが設けられている。
　コレットボディ１０３は、銅又は銅合金などの電気伝導性及び熱伝導性に優れた材料を用いて形成された概略円筒状の部材からなる。このコレットボディ１０３は、軸線方向に貫通する貫通孔１０３ａを有し、この貫通孔１０３ａの基端側から挿入されたコレット１０２を内側に保持する。また、コレットボディ１０３の貫通孔１０３ａは、トーチボディ１０４側から供給されたシールドガスが流れる流路を形成している。また、コレットボディ１０３の先端部は、貫通孔１０３ａと共に漸次縮径されており、貫通孔１０３ａの先端部からは非消耗電極１０１のみを突出させることが可能となっている。さらに、コレットボディ１０３の先端側には、シールドガスを噴出される複数の噴出孔１０３ｂが周方向に並んで設けられている。そして、このコレットボディ１０３は、その基端側を螺合によってトーチボディ１０４に着脱自在に取り付けることが可能となっている。
　トーチボディ１０４は、上述したコレット１０２やコレットボディ１０３よりも熱伝導率が低い導電性金属材料、例えば軟鋼やステンレス鋼などの鋼材又は真鍮等を用いて形成された本体金具（図示せず。）を有し、この本体金具が絶縁樹脂により被覆された構造を有している。
　本体金具は、コレットボディ１０３及びコレット１０２を介して非消耗電極１０１に電力を供給する給電部を形成するものであり、また、その内側がコレットボディ１０３に向かってシールドガスを供給する流路を形成している。
　本体金具は、概略円筒状に形成された部分の一端側（先端側）にコレットボディ１０３と、それとは反対側（後端側）にトーチキャップ１０８とを、それぞれ螺合により着脱自在に取り付けることが可能となっている。また、本体金具は、この円筒部分の中途部から下方に向かって概略管状に延長された部分の先端に接続部を有し、この接続部に第１のパワーケーブルＣ１を着脱自在に接続することが可能となっている。
　第１のパワーケーブルＣ１は、いわゆる空冷式のパワーケーブルであり、このパワーケーブルＣ１の内側には、例えば、本体金具（給電部）に電力を供給するための給電ケーブルや、本体金具（流路）にシールドガスや後述するプラズマガスを含むガスを供給するためのガスホースが設けられている。 
　トーチノズル１０５は、上記コレットボディ１０３の噴出孔１０３ｂから噴出されたシールドガスの整流を行うものである。トーチノズル１０５は、耐熱性に優れたセラミックなどを用いて概略円筒状に形成されると共に、その先端側が漸次縮径されたノズル形状を有している。そして、このトーチノズル１０５は、コレットボディ１０３の外周部に螺合により着脱自在に取り付けることが可能となっている。また、前側ガスケット１０６は、このトーチノズル１０５とトーチボディ１０４との間に挟み込まれた状態で取り付けられている。
　トーチキャップ１０８は、後側ガスケット１０７と共にトーチボディ１０４の後端側を封止するものであり、非消耗電極１０１の後端側を内側に収納するように概略キャップ状に形成されている。また、トーチキャップ１０８は、トーチボディ１０４の本体金具に螺合等により着脱自在に取り付けられている。また、トーチキャップ１０８は、トーチボディ１０４に取り付けられたとき、その先端部がコレット１０２の基端部に当接しながら、コレット１０２を先端側に向かって押圧する。このとき、コレットボディ１０３の貫通孔１０３ａに挿入されたコレット１０２の先端面（テーパー部１０２ｄ）が貫通孔１０３ａの先端面に押し付けられることによって、このコレット１０２の先端部分１０２ｃが縮径方向に弾性変形する。これにより、コレット１０２の先端部分１０２ｃが非消耗電極１０１を挟持し、この非消耗電極１０１をコレット１０２内に固定した状態とすることができる。また、コレット１０２に対して非消耗電極１０１を軸線方向にスライドさせた後、このトーチキャップ１０８による固定操作を行うことで、トーチノズル１０５の先端からの非消耗電極１０１の突出量を調整することができる。
　ハンドル１０９は、使用者が把持する部分であり、例えば概略パイプ状に形成されて、トーチボディ１０４の延長部分に取り付けられている。そして、第１のパワーケーブルＣ１は、このハンドル１０９の内側を通して上記トーチボディ１０４の接続部に接続可能となっている。
　以上のような構造を有するＴＩＧ溶接用トーチ１００では、トーチノズル１０５の先端からシールドガスとして、例えばアルゴン（Ａｒ）に水素（Ｈ２）を添加した混合ガスや、アルゴン（Ａｒ）にヘリウム（Ｈｅ）を添加した混合ガス等を放出しながら、非消耗電極２と被加工物との間でアークを発生させて溶接が行われる。
　次に、図２Ａ，２Ｂに示す本発明を適用した非移行型のプラズマアーク用トーチ１、並びに図３Ａ～３Ｄに示す変換用アダプタキット５０について説明する。
　なお、図２Ａは、プラズマアーク用トーチ１の要部を拡大したものであり、上記ＴＩＧ溶接用トーチ１００に取り付けられた変換用アダプタキット５０を示す。図２Ｂは、上記ＴＩＧ溶接用トーチ１００に対して変換用アダプタキット５０が取り外された状態を示す。
　図３Ａ～３Ｄは、変換用アダプタキット５０の構成図であり、３Ａは、変換用アダプタキット５０をＸ軸方向の一方側から見た図を示し、３Ｂは、変換用アダプタキット５０をＹ軸方向の一方側から見た図を示し、３Ｃは、変換用アダプタキット５０をＺ軸方向の一方側（基端側）から見た図を示し、３Ｄは、変換用アダプタキット５０をＺ軸方向の他方側（先端側）から見た図を示す。
　変換用アダプタキット５０は、図２Ａ，２Ｂ及び図３Ａ～３Ｄに示すように、上記ＴＩＧ溶接用トーチ１００に装着されることによって、上記ＴＩＧ溶接用トーチ１００を非移行型のプラズマアーク用トーチ１に変換するものである。具体的に、この変換用アダプタキット５０は、上記トーチノズル１０５の周囲を囲んだ状態で、上記ＴＩＧ溶接用トーチ１００に対して着脱自在に取り付けられるアタッチメント５１を備えている。
　アタッチメント５１は、冷却水（冷却液）Ｗの循環により冷却されると共に、被加工物に対してプラズマアークＰＡを放出する水冷のインサートチップとして機能するものである。具体的に、このアタッチメント５１は、例えば導電性の金属材料等を用いて概略円筒状に形成された本体部５２を有している。本体部５２は、軸線方向に貫通する貫通孔５２ａを有し、この貫通孔５２ａの基端側から上記トーチノズル１０５を挿入した状態で、固定ネジ５３等の固定手段を用いて上記トーチノズル１０５の外周部に固定される。又は、固定ネジ５３等の固定手段を用いることなく、上記トーチノズル１０５の外周部に嵌め込むことで、上記トーチノズル１０５の外周部に固定することもできる。
　また、本体部５２の内部には、冷却水Ｗが流れるウォータージャケット（水路）５４が設けられている。本体部５２の外周部には、ウォータージャケット５４に冷却水Ｗを供給するための入側の接続部５５ａと、ウォータージャケット５４から冷却水Ｗを排出するための出側の接続部５５ｂとが設けられている。
　アタッチメント５１は、この本体部５２に第２のパワーケーブルＣ２を着脱自在に接続することが可能となっている。第２のパワーケーブルＣ２は、いわゆる水冷式のパワーケーブルであり、この第２のパワーケーブルＣ２の内側には、例えば、本体部５２に電力を供給するための給電ケーブルや、本体部５２の内部で冷却水（冷却液）を循環させるための冷却ホースが設けられている。
　本体部５２の先端には、トーチノズル１０５の先端側の周囲を囲む給電ノズル５６が設けられている。給電ノズル５６は、例えば導電性の金属材料等を用いて概略円筒状に形成されると共に、その先端部が内側に向かって絞り込まれた形状を有している。給電ノズル５６は、その基端側を貫通孔５２ａの内側に挿入した状態で、本体部５２の内周面に螺合によって取り付けられている。また、上記トーチノズル１０５は、貫通孔５２ａの内側に挿入されたとき、給電ノズル５６の基端部に当接されることによって位置決めがなされている。また、非消耗電極１０１の先端は、給電ノズル５６の先端よりも内側に引き込んだ状態となっている。
　アタッチメント５１には、シールドキャップ５７が絶縁キャップ（絶縁部）５８を介して取り付けられている。シールドキャップ５７は、本体部５２や給電ノズル５６ほど熱の影響を受けないため、例えばステンレス鋼などの金属材料等を用いて概略円筒状に形成されると共に、その先端部が内側に向かって絞り込まれた形状を有している。シールドキャップ５７は、アタッチメント５１の周囲を囲んだ状態で、絶縁キャップ５８の外周部に螺合によって取り付けられている。絶縁キャップ５８は、絶縁材料等を用いて概略円筒状の部材からなる。絶縁キャップ５８は、本体部５２の外周部に螺合によって取り付けられている。これにより、シールドキャップ５７は、アタッチメント５１に対して絶縁キャップ５８により絶縁された状態で取り付けられている。
　本体部５２の内部には、シールドガスＳＧが流れる流路が形成されている。さらに、シールドキャップ５７及び絶縁キャップ５８の内側には、シールドガスＳＧが流れる流路が形成されている。本体部５２の外周部には、シールドガスＳＧを供給するための接続部５９が設けられている。アタッチメント５１は、この接続部５９にシールドガスＳＧを供給するガスホースＧＨを着脱自在に接続することが可能となっている。
　また、本体部５２とシールドキャップ５７との間には、シールドキャップ５７から放出されるシールドガスＳＧを整流するガスレンズ（整流部）６０が配置されている。このガスレンズ６０は、金属製のメッシュ部材からなり、リング状に形成されて本体部５２を挿通させた状態でシールドキャップ５７の内側に保持されている。なお、ガスレンズ６０は、必ずしも必要なものではなく、場合によって省略することも可能である。
　以上のような構造を有するプラズマアーク用トーチ１では、上記トーチノズル１０５の先端からプラズマガス（作動ガス）ＰＧを放出しながら、陰極（－）としての上記非消耗電極１０１と、陽極（＋）としてのアタッチメント（インサートチップ）５１との間で電気的にプラズマ化されたプラズマガスＰＧを流す。このとき発生するプラズマ流（プラズマジェット）を給電ノズル５６で絞り込み、給電ノズル５６の内壁形状によるウォール効果や、本体部５２を冷却することで得られるサーマルピンチ効果を利用して、エネルギー密度が高められたプラズマアークＰＡを発生させる。また、プラズマアークＰＡは、シールドキャップ５７から放出されるシールドガスＳＧによるサーマルピンチ効果を受けて更に絞り込まれる。
　プラズマガスＰＧ及びシールドガスＳＧとしては、特に限定されるものではなく、例えばアルゴン（Ａｒ）や、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスや、アルゴン（Ａｒ）に水素（Ｈ２）を添加した混合ガス、アルゴン（Ａｒ）にヘリウム（Ｈｅ）を添加した混合ガス等を用いることができる。さらに、不活性ガスに窒素（Ｎ２）を添加したものや可燃性ガスを用いることができる。また、シールドガスＳＧについては、例えば炭酸ガス（ＣＯ２）や、不活性ガスに酸素（Ｏ２）や炭酸ガス（ＣＯ２）等の酸化性ガスを添加したものや可燃性ガスを用いてもよい。
　これにより、プラズマアーク用トーチ１を用いたプラズマアーク溶接では、エネルギー密度が高く、アーク形状が円柱状に絞り込まれたプラズマアークＰＡを熱源として溶接が行われる。
　以上のように、本実施形態では、ＴＩＧ溶接用トーチ１００に変換用アダプタキット５０を取り付けることによって、ＴＩＧ溶接用トーチ１００をプラズマアーク用トーチ１に容易に変換することができる。また、このプラズマアーク用トーチ１を用いて、非移行型のプラズマアークを安価且つ容易に利用することが可能である。
　なお、上記変換用アダプタキット５０については、上述した絶縁キャップ５８を介して金属製のシールドキャップ５７が本体部５２に取り付けられたアタッチメント５１の構造に限らず、例えば、絶縁キャップ５８を省略し、金属製のシールドキャップ５７を本体部５２に直接取り付けた構造とすることも可能である。また、絶縁キャップ５８を省略し、セラミック等の絶縁材料からなるシールドキャップ５７を本体部５２に直接取り付けた構造や、耐熱ゴムや耐熱樹脂などを用いてアタッチメント５１の全体（但し、ネジ部などを除く。）を絶縁する構造、塗装やセラミック溶射処理を施すことによってアタッチメント５１の全体を絶縁する構造等とすることも可能である。
（非移行型のプラズマアークシステム）
　次に、本発明のその１を適用した非移行型のプラズマアークシステムの一例について説明する。
　図４は、本発明のその１を適用した非移行型のプラズマアークシステム５００の一構成例を示す模式図である。
　プラズマアークシステム５００は、図４に示すように、上記プラズマアーク用トーチ１と、上記プラズマアーク用トーチ１と接続されて、電力並びにプラズマガスＰＧ及びシールドガスＳＧの供給を行う電源装置５０１と、上記プラズマアーク用トーチ１と接続されて、上記アタッチメント（インサートチップ）５１内を流れる冷却水Ｗを循環させる冷却装置５０２とを概略備えている。
　プラズマアークシステム５００では、電源装置５０１として、ＴＩＧ溶接用電源装置が用いられている。すなわち、本実施形態のプラズマアークシステム５００では、ＴＩＧ溶接用トーチ１００と共に、ＴＩＧ溶接用電源装置が流用可能となっている。なお、電源装置５０１としては、ＴＩＧ溶接用電源装置を流用する場合に限らず、プラズマアーク用電源装置を用いてもよい。冷却装置５０２については、特に限定されるものではなく、従来より公知のものを使用することができる。
　プラズマアークシステム５００では、非消耗電極１０１と電源装置５０１の負極端子（－）との間が第１のパワーケーブルＣ１内の給電ケーブルＥ１を介して電気的に接続されている。また、アタッチメント５１と電源装置５０１の正極端子（＋）との間が第２のパワーケーブルＣ２内の給電ケーブルＥ２を介して電気的に接続されている。
　プラズマアークシステム５００では、上記プラズマアーク用トーチ１に空冷式パワーケーブルＣ１内のライナーＬＨを介してプラズマガスＰＧを供給することが可能となっている。また、上記プラズマアーク用トーチ１にガスホースＧＨを介してシールドガスＳＧを供給することが可能となっている。
　プラズマアークシステム５００では、電源装置５０１に接続された第２のパワーケーブルＣ２内の冷却ホースＣＨ１が入側の接続部５５ａ（図４において図示せず。）と接続されている。また、冷却装置５０２に接続された冷却ホースＣＨ２が出側の接続部５６ａ（図４において図示せず。）と接続されている。また、電源装置５０１と冷却装置５０２との間を連結する冷却ホースＣＨ３が設けられている。そして、プラズマアークシステム５００では、これら冷却ホースＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３を介してアタッチメント５１（本体部５２）と冷却装置５０２との間で冷却水Ｗを循環させながら冷却を行うことが可能となっている。
　プラズマアークシステム５００では、第１のパワーケーブルＣ１、第２のパワーケーブルＣ２、ガスホースＧＨ、及び冷却ホースＣＨ２を、１本の集合ケーブルＣＡに集合したものを用いている。なお、プラズマアークシステム５００で使用されるケーブル類やホース類については、上記構成のものに必ずしも限定されるものではなく、適宜変更を加えてもよい。
　以上のような構造を有するプラズマアークシステム５００では、ＴＩＧ溶接用トーチ１００に変換用アダプタキット５０を取り付けることによって変換されたプラズマアーク用トーチ１と共に、ＴＩＧ溶接用電源装置を流用した電源装置５０１を用いて、非移行型のプラズマアークを安価且つ容易に利用することが可能である。
　なお、本発明のその１は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　例えば、図５に示すプラズマアークシステム５００Ａのように、プラズマアーク用トーチ１を使用する場合と、ＴＩＧ溶接用トーチ１００を使用する場合とで、電力の供給を切り替える切替機構５０３を備えた構成としてもよい。
　具体的に、この切替機構５０３は、電源装置５０１の正極端子（＋）と電気的に接続された第１の給電ケーブルＥ３と、アタッチメント５１と電気的に接続する第２の給電ケーブルＥ４と、被加工物Ｓと電気的に接続する第３の給電ケーブルＥ５との間に配置されて、第１の給電ケーブルＥ３と第２の給電ケーブルＥ４との間と、第１の給電ケーブルＥ３と第３の給電ケーブルＥ５との間で接点の接続を切り替える。
　すなわち、非移行型のプラズマアーク用トーチ１を使用する場合は、第１の給電ケーブルＥ３及び第２の給電ケーブルＥ４を介してアタッチメント５１と電源装置５０１の正極端子（＋）との間を接続するように切替機構５０３を切り替える。一方、ＴＩＧ溶接用トーチ１００を使用する場合は、第１の給電ケーブルＥ３及び第３の給電ケーブルＥ５を介して被加工物Ｓと電源装置５０１の正極端子（＋）との間を接続するように切替機構５０３を切り替える。
　これにより、非移行型のプラズマアーク用トーチ１を使用する場合と、ＴＩＧ溶接用トーチ１００を使用する場合で、電源装置５０１との接続を容易に切り替えることが可能である。
　また、上記プラズマアーク用トーチ１は、図６及び図７に示すように、二重ノズル構造のＴＩＧ溶接用トーチとして使用することも可能である。この場合、第１の給電ケーブルＥ３及び第３の給電ケーブルＥ５を介して被加工物Ｓと電源装置５０１の正極端子（＋）との間を電気的に接続する。また、上記プラズマアーク用トーチ１において、上述した非消耗電極１０１の先端が給電ノズル５６の先端よりも内側に引き込んだ状態から、非消耗電極１０１の先端が給電ノズル５６の先端よりも外側に突き出した状態とする。これにより、上記プラズマアーク用トーチ１を二重ノズル構造のＴＩＧ溶接用トーチとして使用することが可能である。なお、二重ノズル構造のＴＩＧ溶接用トーチとして使用する場合は、給電ノズル（インナーノズルという。）５６からプラズマガスＰＧの代わりに第１のシールドガスＳＧ１を放出し、シールドキャップ（アウターノズルという。）５７から第２のシールドガスＳＧ２を放出する。
　すなわち、変換用アダプタキット５０は、ＴＩＧ溶接用トーチ１００に取り付けることによって、ＴＩＧ溶接用トーチ１００を二重ノズル構造のＴＩＧ溶接用トーチに変換する機能を有している。一方、プラズマアーク用トーチ１から変換用アダプタキット５０を取り外すことで、ＴＩＧ溶接用トーチ１００に容易に変換することができる。
　電源装置５０１として、ＴＩＧ溶接用電源装置を用いた場合、ＴＩＧ溶接用電源装置が備える機能をプラズマアークに適用することが可能である。例えば、ＴＩＧ溶接用電源装置では、周波数が０．１～５００Ｈｚ程度の直流パルス制御を用いている。この直流パルス制御は、アーク熱のコントロールなどに適している。また、ＴＩＧ溶接用電源装置では、周波数が３０～４００Ｈｚ程度の交流周波数制御を用いている。この交流周波数制御は、クリーニング作用を必要とする用途に適している。さらに、ＴＩＧ溶接用電源装置では、周波数が０．１～２０Ｈｚ程度の直流パルス制御と交流周波数制御とを組み合わせた制御を用いている。この制御では、非消耗電極１０１の消耗を抑える効果などがある。
　また、例えば図８Ａ～８Ｄに示す変換用アダプタキット５０Ａのように、給電ノズル５６Ａが本体部５２Ａに対して軸線方向に移動自在に支持されたアタッチメント５１Ａを備えた構成とすることも可能である。なお、図８Ａは、変換用アダプタキット５０ＡをＸ軸方向の一方側から見た図を示し、図８Ｂは、変換用アダプタキット５０ＡをＺ軸方向の一方側（基端側）から見た図を示し、図８Ｃは、変換用アダプタキット５０Ａにおいて非消耗電極１０１の先端が引き込んだ状態の断面図を示し、図８Ｄは変換用アダプタキット５０Ａにおいて非消耗電極１０１の先端が突き出した状態の断面図を示す。また、以下の説明では、上記変換用アダプタキット５０と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
　具体的に、このアタッチメント５１Ａにおいて、本体部５２Ａは、固定部６１と、可動部６２とに分割された構成を有している。このうち、固定部６１は、上述した貫通孔５２ａを含む部分である。一方、可動部６２は、上述したウォータージャケット（水路）５４、入側の接続部５５ａ、出側の接続部５５ｂ、給電ノズル５６Ａ、シールドキャップ５７、絶縁キャップ５８、接続部５９及びガスレンズ６０を含む部分である。
　固定部６１は、貫通孔５２ａの基端側から上記トーチノズル１０５を挿入した状態で、固定ネジ５３等の固定手段を用いて上記トーチノズル１０５の外周部に固定される。また、固定部６１には、可動部６２を収納する収納凹部６３と、可動部６２の外周面に取り付けられた一対のガイドネジ６４ａ，６４ｂを案内する一対のガイドスリット６５ａ，６５ｂとが設けられている。
　可動部６２は、一対のガイドスリット６５ａ，６５ｂの内側に一対のガイドネジ６４ａ，６４ｂが係合された状態で、収納凹部６３の内側に収納されている。また、収納凹部６３の内側には、可動部６２を先端側に向かって付勢する圧縮コイルバネ６６が収納されている。
　これにより、アタッチメント５１Ａでは、一対のガイドスリット６５ａ，６５ｂの内側で一対のガイドネジ６４ａ，６４ｂを相対移動（スライド）させながら、固定部６１に対して可動部６２を軸線方向に移動させることが可能となっている。また、アタッチメント５１Ａでは、圧縮コイルバネ６６の付勢に抗して可動部６２を収納凹部６３の内側に押し込むことが可能である。さらに、アタッチメント５１Ａでは、ガイドネジ６４ａ，６４ｂを締め込むことによって、可動部６２を固定部６１に固定することが可能である。
　以上のような変換用アダプタキット５０Ａが装着されたプラズマアーク用トーチ１では、固定部６１に対して給電ノズル５６Ａを含む可動部６２を軸線方向に移動させることによって、図８Ｃに示す非消耗電極１０１の先端が給電ノズル５６Ａの先端よりも内側に引き込んだ状態と、図８Ｄに示す非消耗電極１０１の先端が給電ノズル５６Ａの先端よりも外側に突き出した状態とに切り替えることができる。
　これにより、非消耗電極１０１の先端が給電ノズル５６Ａの先端よりも内側に引き込んだ状態では、プラズマアークを熱源とした溶接等を行うことができる。一方、非消耗電極１０１の先端が給電ノズル５６の先端よりも外側に突き出した状態では、プラズマアーク用トーチ１を二重ノズル構造のＴＩＧ溶接用トーチに変換することができる。
　なお、プラズマアークの用途については、上述した溶接に限らず、例えば、被加工物に対するロウ付けや、金属、樹脂、ガラス等の接合、ガスバーナーの代替としての切断、溶射などの表面加工処理や表面改質処理、溶融炉などの熱源、その他の熱源及びプラズマ発生源として幅広く利用することが可能である。
　また、上記実施形態では、変換用アダプタキット５０，５０Ａを用いて、ＴＩＧ溶接用トーチ１００を非移行型のプラズマアーク用トーチ１に変換して使用する場合について説明したが、上記非移行型のプラズマアーク用トーチ１については、陰極（－）としての非消耗電極と陽極（＋）としての被加工物との間で電流を流す移行型のプラズマアーク用トーチとして使用することも可能である。
また、上記プラズマアーク用トーチ１は、図１４Ａ～１４Ｄに示すように、汎用ＴＩＧトーチ（図１４Ａ）と分解図（図１４Ｄ）で示す各構成部品とを備える（完成図１（図１４Ｂ）又は完成図２（図１４Ｃ））。完成図１は、カバーなしの組み立て状態図を示す（図１４Ｂ）。完成図２は、カバー付きの組み立て状態図を示す（図１４Ｃ）。
図１４Ｄの分解図において、電極センター矯正セラミック１５１は非消耗電極１０１を絶縁状態で中心に誘導するガイドである。ノズル１５３は本体部先端に設置される外側のシールドノズルである。インシュレータ１５５はシールドガス漏洩を目的に設置される部品である。アタッチメント固定リング１５７は、本体部５２とインシュレーター１５５を接続するリングである。本体絶縁カバー１５９は、本体部５２を絶縁するカバーであり、カバー１６１はハンドル１０９を覆うカバーである。
　以下、図面を参照して本発明のその２を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明のその２の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の溶接システムの寸法関係とは異なる場合がある。
　（実施の形態）
　図１５は、本発明のその２の実施の形態に係る溶接システムの概略構成を模式的に示す図である。図１５では、説明の便宜上、プラズマ溶接用トーチ２１２を構成するインサートチップ２２２及びシールドキャップ２２４を断面で図示する。また、図１５では、溶接システム２１０の構成要素以外の構成を点線で図示する。
図１５を参照するに、本実施の形態の溶接システム２１０は、プラズマ溶接用トーチ２１２と、電源装置２１３と、配線２１６～２１９と、を有する。
　プラズマ溶接用トーチ２１２は、電極２２１と、インサートチップ２２２と、センターガス供給用流路２２３と、シールドキャップ２２４と、アウターガス供給用流路２２５と、を有する。
　電極２２１は、一方向に延在した非消耗電極であり、先鋭形状とされた先端部２２１Ａを有する。先端部２２１Ａは、インサートチップ２２２内に完全に収容されている。電極２２１は、融点の高い金属材料で構成されている。
　電極２２１の材料としては、例えば、タングステンや、タングステンに酸化物（例えば、酸化トリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム等）を添加した材料を用いることができる。
　インサートチップ２２２は、電極２２１との間に隙間が介在されるように（言い換えれば、センターガス供給用流路２２３が形成可能なように）、電極２２１の外周を囲むように配置された筒状の部材である。
　インサートチップ２２２は、その内部に冷却水を供給可能な冷却水用流路２２２Ａを有する。冷却水用流路２２２Ａは、冷却水用流路２２２Ａ内に電極２２１を冷却する冷却水を供給するとともに、電極２２１の冷却に寄与した冷却水を回収する冷却水循環部２３１と接続されている。
　インサートチップ２２２の先端部の形状は、インサートチップ２２２の基端から先端に向かう方向に対して縮径された形状とされている。
　インサートチップ２２２の先端は、インサートチップ２２２の外部に電極２２１から発生したプラズマアークを噴出させるインサートチップ孔２２２Ｂを有する。
　電極２２１において発生したプラズマアークは、インサートチップ２２２によってウォール効果及びサーマルピンチ効果を受けるため、絞られてエネルギー密度の高いアークとなり、インサートチップ孔２２２Ｂから噴出する。
　センターガス供給用流路２２３は、電極２２１の外面とインサートチップ２２２の内面とで区画された略筒状の空間である。センターガス供給用流路２２３は、センターガス供給ライン２３３を介して、センターガス供給源２３２と接続されている。
　センターガス供給源２３２からセンターガス供給用流路２２３にセンターガスが供給されると、電極２２１の先端部２２１Ａにセンターガスが供給される。該センターガスとしては、例えば、アルゴンガス等の不活性ガスを用いることができる。
　なお、図１５には図示していないが、センターガス供給ライン２３３には、センターガスの流量を測定する流量計やセンターガスの流量を調整する流量調整用バルブが設けられている。
　シールドキャップ２２４は、インサートチップ２２２との間に隙間が介在されるように（言い換えれば、アウターガス供給用流路２２５が形成可能なように）、インサートチップ２２２の外周を囲むように配置された筒状の部材である。シールドキャップ２２４の先端部の形状は、縮径された形状とされている。
　アウターガス供給用流路２２５は、インサートチップ２２２の外面とシールドキャップ２２４の内面とで区画された略筒状の空間である。アウターガス供給用流路２２５は、アウターガス供給ライン３６を介して、アウターガス供給源２３５と接続されている。
　アウターガス供給源２３５からアウターガス供給用流路２２５にアウターガスが供給されると、プラズマ溶接用トーチ２１２の先端側にアウターガスが供給される。
　該アウターガスとしては、例えば、アルゴンガスやヘリウムガス等の不活性ガス単体、アルゴンガスと水素ガスとを混合させた混合ガス、アルゴンガスとヘリウムガスとを混合させた混合ガス、アルゴンガスとヘリウムガスと水素ガスとを混合させた混合ガス、アルゴンと酸素や二酸化炭素からなる酸化性ガスを混合させた混合ガス、アルゴンやヘリウム等の不活性ガスに窒素を混合させた混合ガス等を用いることができる。
　なお、図１５には図示していないが、アウターガス供給ライン３６には、アウターガスの流量を測定する流量計やアウターガスの流量を調整する流量調整用バルブが設けられている。
　電源装置２１３は、第１の溶接電源２１４と、第１の溶接電源２１４から溶接電流が供給されている間のみ、溶接電流を供給する電源である第２の溶接電源２１５と、で構成されている。
　第１の溶接電源２１４は、高周波装置または高電圧装置を有した構成とされている。第２の溶接電源２１５は、高周波装置または高電圧装置を有した構成とされている。
　電源装置２１３は、高周波装置を有する第１の溶接電源２１４と、高周波装置を有する第２の溶接電源２１５と、で構成してもよい。つまり、第１及び第２の溶接電源２１４，２１５として、同じ種類の溶接電源を用いてもよい。
　この場合、第１及び第２の溶接電源２１４，２１５として、同じ種類の溶接電源を用いることが可能となる。これにより、共通の部品を用いることが可能となり、第１及び第２の溶接電源２１４，２１５が故障した際の予備電源の管理を容易に行うことができる。
　また、第１及び第２の溶接電源２１４，２１５として、同じ種類の溶接電源を用いることで、溶接電源の操作方法が同じになるため、第１及び第２の溶接電源２１４，２１５の誤操作を抑制することができる。
　電源装置２１３は、高電圧装置を有する第１の溶接電源２１４と、高電圧装置を有する第２の溶接電源２１５と、で構成してもよい。つまり、第１及び第２の溶接電源２１４，２１５として、同じ種類の溶接電源を用いてもよい。
　この場合、第１及び第２の溶接電源２１４，２１５として、同じ高周波装置を用いた場合と同様な効果を得ることができる。
　また、電源装置２１３は、高周波装置を有する第１の溶接電源２１４と、高電圧装置を有する第２の溶接電源２１５と、で構成してもよいし、或いは、高電圧装置を有する第１の溶接電源２１４と、高周波装置を有する第２の溶接電源２１５と、で構成してもよい。つまり、第１及び第２の溶接電源２１４，２１５として、異なる種類の溶接電源を用いてもよい。
　上記説明したように、電源装置２１３は第１の溶接電源２１４と、第１の溶接電源２１４から溶接電流が供給されている間のみ、溶接電流を供給する電源である第２の溶接電源２１５と、で構成されている。
　一方、従来のプラズマ電源装置を構成する高周波装置は、パイロットアーク発生させるためだけに使用される高周波装置または高電圧装置を有した構成とされている。
　つまり、従来のプラズマ溶接電源では、パイロットアーク電源及び高周波装置によって、パイロットアークを発生させ、該パイロットアークに導かれてメインアークが電極と母材と間に移行する。
　したがって、従来のプラズマ電源装置では、メインアーク発生の為に、高周波装置を使用しない。一方、本願発明において、例えば、第１及び第２の溶接電源２１４，２１５が高周波装置を有する場合、第１の溶接電源を構成する高周波装置によりパイロットアークを発生させ、その後、第１及び第２の溶接電源を構成する高周波装置（２つの高周波装置）により、パイロットアークをメインアークとして、より確実に電極から母材へ移行させる（移行式）ことができる。
　つまり、本願発明では、第１及び第２の溶接電源２１４，２１５に設けられた高周波装置を使用することによって、パイロットアークをメインアークにスムーズに移行させることができる。
　第１の溶接電源２１４は、一般的な従来のプラズマ電源装置（具体的には、プラズマアーク電源、パイロットアーク電源、及び高周波装置よりなる電源装置）ではなく、一般的なＴＩＧ溶接システムで使用される安価な溶接電源である。
　第１の溶接電源２１４としては、例えば、アーク形成用の高周波装置や、アーク形成用の高電圧装置、或いは、直流出力電流、初期電流、クレータ電流、ガスプリフロー時間、ガスアフター時間、電流アップスロープ時間、電流ダウンスロープ時間、パルス周波数、及びパルス幅等の調整可能な溶接電源を用いることができる。
　第１の溶接電源２１４の仕様としては、例えば、直流出力電流が４Ａ～５００Ａ、初期電流が１０Ａ～５００Ａ、クレータ電流が１０Ａ～５００Ａ、ガスプリフロー時間が０秒～３０秒、ガスアフター時間が０秒～３０秒、アップスロープ時間が０秒～１０秒、電流出力が０秒～１０秒、ダウンスロープ時間が０秒～１０秒、電流出力が０秒～１０秒、パルス周波数が０．１Ｈｚ～５００Ｈｚ、パルス幅が５％～９５％を用いることができる。
　なお、第１の溶接電源２１４として、例えば、交流と直流との併用が可能な交直両用の溶接電源を用いてもよい。この場合には、交直両用の溶接電源の直流の機能のみを用いる。
　第１の溶接電源２１４は、プラス端子２１４Ａと、マイナス端子２１４Ｂと、を有する。プラス端子２１４Ａは、配線２１６の一端と接続されている。プラス端子２１４Ａは、配線２１６を介して、インサートチップ２２２と電気的に接続されている。
　マイナス端子２１４Ｂは、配線２１７の一端と接続されている。マイナス端子２１４Ｂは、配線２１７を介して、電極２２１と電気的に接続されている。
　上記構成とされた第１の溶接電源２１４は、非移行式のプラズマ溶接を行う際の溶接電源として機能する。
　第２の溶接電源２１５は、一般的な従来のプラズマ電源装置（具体的には、プラズマアーク電源、パイロットアーク電源、及び高周波装置よりなる電源装置）ではなく、一般的なＴＩＧ溶接システムで使用される安価な溶接電源である。
　第２の溶接電源２１５としては、先に説明した第１の溶接電源２１４と同様なもの（具体的には、アーク形成用の高周波装置や、アーク形成用の高電圧装置、或いは、直流出力電流、初期電流、クレータ電流、ガスプリフロー時間、ガスアフター時間、電流アップスロープ時間、電流ダウンスロープ時間、パルス周波数、及びパルス幅等の調整が可能で、かつこれらの範囲が上述した範囲内とされた溶接電源）を用いることができる。
なお、第２の溶接電源２１５として、例えば、交流と直流との併用が可能な交直両用の溶接電源を用いてもよい。この場合、被加工物２１１の材料としてステンレスや鉄等を用いる際には、交直両用の溶接電源の直流の機能のみを用いて溶接を行う。また、アルミや銅合金などの溶接は交流の機能を用いる。
　第２の溶接電源２１５は、プラス端子２１５Ａと、マイナス端子２１５Ｂと、を有する。プラス端子２１５Ａは、配線２１８の一端と接続されている。プラス端子２１５Ａは、配線２１８を介して、被加工物２１１と電気的に接続されている。
　マイナス端子２１５Ｂは、配線２１９の一端と接続されている。マイナス端子２１５Ｂは、配線２１９を介して、電極２２１と電気的に接続されている。
　上記構成とされた第２の溶接電源２１５は、移行式のプラズマ溶接を行う際の溶接電源として機能する。
　上記構成とされた電源装置２１３（第１及び第２の溶接電源２１４，２１５よりなる溶接電源）は、例えば、一般的な従来のプラズマ電源装置の価格の１／１０～１／３程度のものを用いることができる。これにより、溶接システム２１０の低コスト化を図ることができる。
　このように、一般的な従来のプラズマ電源装置（具体的には、プラズマアーク電源、パイロットアーク電源、及び高周波装置よりなる電源装置）よりも安価な電源装置２１３を有することで、第１の溶接電源２１４から供給される電流により発生させられるプラズマジェットアークと、第２の溶接電源２１５から供給される電流により発生させられるプラズマアークと、の相乗効果により、被加工物２１１の溶け込みを増大させることが可能となる。これにより、従来のプラズマ溶接システムと同等以上の溶け込みを得ることができるとともに、溶接速度を向上させることができる。
　本実施の形態の溶接システム２１０では、第１の溶接電源２１４と第２の溶接電源２１５とが設置され、第１及び第２の溶接電源２１４，２１５から供給される電気エネルギーが合わさって、母材の溶接が行われる。
　また、溶接する母材や溶接条件によって、より多くの溶接電流の供給が必要な場合があるが、本発明のその２では、このような場合でも、汎用のＴＩＧ溶接電源の自由な組み合わせによって対応することができる。
　しかも、汎用のＴＩＧ溶接電源に標準的に設置される高周波装置を常時使用することで、メインアークを安定して維持することが可能となる。
　つまり、本発明のその２では、非移行式と移行式との相乗効果により、必要な溶け込み深さを確保することができる。また、溶接電流を高めに設定することにより、従来のプラズマ溶接よりも深い溶け込みを得ることができ、かつ溶接作業の高速化を実現できる。
　一方、従来のプラズマアーク式溶接システムでは、主電源からの電気エネルギーのみが母材の溶接に用いられので、溶接母材や溶接条件によって、より多くの溶接電流の供給が必要な場合、溶接電源の追加等が必要となる。
　本実施の形態の溶接システムは、プラズマ溶接用トーチ２１２と、ＴＩＧ溶接システムに使用される溶接電源であり、プラス端子２１４Ａがインサートチップ２２２と電気的に接続され、マイナス端子２１４Ｂが電極２２１と電気的に接続された第１の溶接電源２１４、及びＴＩＧ溶接システムに使用される溶接電源であり、プラス端子２１５Ａが被加工物２１１と電気的に接続され、マイナス端子２１５Ｂが電極２２１と接続された第２の溶接電源２１５よりなる電源装置２１３と、を有する。
　これにより、従来のプラズマ溶接システムの高価な電源装置よりも安価な電源装置２１３を用いて、第１の溶接電源２１４から供給される電流により発生させられるプラズマジェットアークと、第２の溶接電源２１５から供給される電流により発生させられるプラズマアークと、の相乗効果により、被加工物２１１の溶け込みを増大させることが可能となる。
　つまり、溶接システム２１０への初期投資を抑制した上で、従来のプラズマ溶接システムと同等以上の溶け込み深さを得ることができる。
　なお、上記構成とされた溶接システム２１０は、非キーホール溶接やキーホール溶接等に用いることができる。
　次いで、図１５を参照して、本実施の形態の溶接システム２１０を用いた第１のプラズマ溶接方法について説明する。
　本実施の形態の第１のプラズマ溶接方法は、ＴＩＧ溶接システムに使用される溶接電源であり、プラス端子１４Ｂがプラズマ溶接用トーチ２１２のインサートチップ２２２と電気的に接続され、マイナス端子２１４Ｂがプラズマ溶接用トーチ２１２の電極２２１と電気的に接続された第１の溶接電源２１４から電流を供給することで、電極２２１とインサートチップ２２２との間に、非移行式のプラズマジェットアークを発生させるプラズマジェットアーク発生工程と、ＴＩＧ溶接システムに使用される溶接電源であり、プラス端子２１５Ａが被加工物２１１と電気的に接続され、マイナス端子２１５Ｂが電極２２１と接続された第２の溶接電源２１５から電流を供給すると共に、被加工物２１１と電極２２１との間に、移行式のプラズマアークを発生させることで、被加工物２１１の溶接を行う溶接工程と、を有する。
　上記プラズマジェットアーク発生工程では、始めに、センターガス供給用流路２２３にセンターガスを供給する。センターガスとしては、上述したガスを用いることができる。
　センターガスの流量は、目的に応じて適宜選択することが可能であるが、例えば、０．１～５Ｌ／ｍｉｎの範囲内で設定することができる。
　このとき、アウターガス供給用流路２２５には、アウターガスを供給してもよいし、アウターガスを供給しなくてもよい。
　次いで、第１の溶接電源２１４を用いて、電極２２１とインサートチップ２２２との間に電流を供給することで、電極２２１の先端部２２１Ａの下方に非移行式のプラズマジェットアークを発生させる。
　このとき、第１の溶接電源２１４が、電極２２１とインサートチップ２２２との間に供給する電流の大きさは、例えば、溶接電源の性能範囲から４Ａ以上５００Ａ以下の範囲内で適宜選択することができる。
　第１の溶接電源２１４が、電極２２１とインサートチップ２２２との間に供給する電流の大きさが４Ａよりも小さいと、パイロットアークが不安定となる恐れがある。一方、第１の溶接電源２１４が、電極２２１とインサートチップ２２２との間に供給する電流の大きさが５００Ａよりも大きいと、安価に販売されているＴＩＧ溶接電源では対応できなくなりコストアップになってしまう。
　したがって、第１の溶接電源２１４が、電極２２１とインサートチップ２２２との間に供給する電流の大きさを４Ａ以上５００Ａ以下とすることで、溶接電源の導入コストを抑制することができる。
　また、第１の溶接電源２１４が供給する電流は、例えば、２０Ａ以上５００Ａ以下とすることが好ましい。
　このように、第１の溶接電源２１４が供給する電流を２０Ａ以上５００Ａ以下とすることで、プラズマジェットアークが安定するとともに、より深い溶け込みを得ることができる。
　上記溶接工程では、プラズマジェットアーク発生工程においてアウターガス供給用流路２２５にアウターガスを供給しなかった場合には、アウターガス供給用流路２２５にアウターガスを供給する。
　なお、プラズマジェットアーク発生工程において、アウターガス供給用流路２２５にアウターガスを供給した場合には、アウターガスの供給を継続させる。アウターガスは、溶融部を大気から遮断する機能を有する。
　次いで、溶接工程において、プラズマジェットアーク及びプラズマアークを用いて被加工物２１１を溶接する場合を例に挙げて、その手法について説明する。
　この場合、アウターガスの供給を維持し、プラズマジェットアークの発生を継続（第１の溶接電源２１４からの電流の供給を継続）させた状態で、第２の溶接電源２１５から電極２２１と被加工物２１１との間に電流を供給することで、プラズマジェットアーク及びプラズマアークを発生させて被加工物２１１の溶接を行う。
　このとき、第２の溶接電源２１５が供給する電流は、第１の溶接電源２１４が供給する電流よりも小さくても、大きくてもよい。
　溶接工程において、第２の溶接電源２１５が供給する電流は、例えば、４Ａ以上５００Ａ以下の範囲内で適宜選択することができる。
　なお、溶接工程において、プラズマアークのみを用いて被加工物２１１を溶接することも可能である。
　この場合、この場合、アウターガスの供給を維持し、第２の溶接電源２１５から電極２２１と被加工物２１１との間に電流を供給してから、プラズマジェットアークの発生を停止（第１の溶接電源２１４からの電流の供給を停止）させた状態で、プラズマアークのみで被加工物２１１の溶接を行う。
　この溶接工程において、第２の溶接電源２１５が供給する電流は、例えば、４Ａ以上５００Ａ以下の範囲内で適宜選択することができる。
　なお、被加工物２１１の材料がアルミニウム合金やＣｕ合金等の場合、クリーニング処理が必要となるため、第２の溶接電源２１５が供給する電流としては、交流のアーク波形のものを用いるとよい。
　ここでの「クリーニング処理」とは、プラスイオンが衝突することで母材の表面の酸化膜を除去する処理のことをいう。クリーニング処理では、電極側をプラスにすると、電極が消耗するので、第２の溶接電源２１５として直流電源（電極が正極）を利用することができない。そこで、第２の溶接電源２１５が供給する電流として、交流のアーク波形を用いることで、電極の消耗を抑制した上で、酸化膜を除去することができる。
　また、上記溶接システム２１０は、第２の溶接電源２１５を用いることなく、第１の溶接電源２１４のみを用いて、予熱が必要な母材に対し、予熱用として用いても良く、目的の予熱温度に達した後に、第２の溶接電源２１５を用いて、メインアークへ移行することもできる。その他に溶接、ろう付け、はんだ付け、溶射等を行ってもよいし、その他の熱源（例えば、炉の熱源・後熱処理の熱源・ガラスの熱加工など、その他多くの熱源）として利用してもよい。
　また、汎用のＴＩＧトーチ（例えば、特願２０１４－０５６５２８に開示されたトーチ）を用いた構成のプラズマトーチを用いてもよい。
　第２の溶接電源２１５のみを用い、プラズマ溶接用トーチ２１２のインサートチップ孔２２２Ｂを電極２２１よりも大きくし、その電極２２１をインサートチップ２２２Ｂの先端から突出させることで、ＴＩＧ溶接用として用いてもよい。また、プラズマ溶接用トーチ２１２に替えて、ＴＩＧ溶接用トーチを用いてもよい。
　本実施の形態の第１のプラズマ溶接方法によれば、上記説明したプラズマジェットアーク発生工程、及び被加工物２１１の溶接を行う溶接工程を有することで、従来のプラズマ溶接システムの高価な電源装置よりも安価な電源装置２１３を用いて、第１の溶接電源２１４から供給される電流により発生させられるプラズマジェットアークと、第２の溶接電源２１５から供給される電流により発生させられるプラズマアークと、の相乗効果により、被加工物２１１の溶け込みを増大させることが可能となる。つまり、第１の溶接電源２１４から供給される電流（電気エネルギー）を、メインアークの移行を安定させるために利用することが可能となる。
　したがって、溶接システム２１０への初期投資を抑制した上で、従来のプラズマ溶接システムと同等以上の溶け込み深さを得ることができる。
　なお、特許文献２に開示されたパイロットアーク用の直流電源は、アーク発生目的の電流を供給するが、該電流は一般的に低電流であるため、本実施の形態で説明した第１の溶接電源２１４のようにメインアークの安定移行に貢献することができない。
　次に、図１５を参照して、本実施の形態の溶接システム２１０を用いた第２のプラズマ溶接方法について説明する。
　本実施の形態の第２のプラズマ溶接方法は、ＴＩＧ溶接システムに使用される溶接電源であり、プラス端子２１４Ａがプラズマ溶接用トーチ２１２のインサートチップ２２２と電気的に接続され、マイナス端子２１４Ｂがプラズマ溶接用トーチ２１２の電極２２１と電気的に接続された第１の溶接電源２１４を用いて、電極２２１とインサートチップ２２２との間に、非移行式のプラズマジェットアークを発生させるプラズマジェットアーク発生工程と、ＴＩＧ溶接システムに使用される溶接電源であり、プラス端子２１５Ａが被加工物２１１と電気的に接続され、マイナス端子２１５Ｂが電極２２１と接続された第２の溶接電源２１５から電流を供給すると共に、第２の溶接電源２１５を構成する高周波装置による高周波スタート方式、或いは該高周波装置に替えて第２の溶接電源２１５を構成する高電圧装置による高電圧スタート方式によって、被加工物２１１と電極２２１との間に、移行式のプラズマアークを発生させることで、被加工物２１１の溶接を行う溶接工程と、を有する。
　本発明のその２において、「高周波スタート方式」とは、アークスタートの際に高周波を用いたスタート方式のことをいい、「高電圧スタート方式」とは、アークスタートの際に高電圧を用いたスタート方式のことをいう。
　本実施の形態の第２のプラズマ溶接方法は、溶接工程において、第２の溶接電源２１５を構成する高周波装置による高周波スタート方式、或いは該高周波装置に替えて第２の溶接電源２１５を構成する高電圧装置による高電圧スタート方式によって、被加工物２１１と電極２２１との間に、移行式のプラズマアークを発生させることで、被加工物２１１の溶接を行うことが異なる以外は、先に説明した第１のプラズマ溶接方法と同様な手法で行うことができ、第１のプラズマ溶接方法と同様な効果を得ることができる。
　また、本実施の形態の第２のプラズマ溶接方法は、第１の溶接電源２１４から供給される電流の数値が小さくても（例えば、５Ａ程度でも）、第２の溶接電源２１５を構成する高周波装置または高電圧装置を利用して、安定したメインアーク移行を実現することができる点が、先に説明した第１のプラズマ溶接方法とは異なる。
　第２のプラズマ溶接方法では、第２の溶接電源２１５を構成する高周波装置または高電圧装置を利用して、安定したメインアーク移行を行い、第１のプラズマ溶接方法では、メインアーク移行を安定的に行うために第１の溶接電源２１４から供給される電流（電気エネルギー）を利用している。
　以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
（実施例１）
　実施例１では、実際に上記プラズマアーク用トーチ１を用いて溶接を行った。その溶接条件は以下のとおりである。
被加工物の材質：冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）、板厚１．６ｍｍ、２枚
溶接の種類：重ね継手　
プラズマガス：９３％Ａｒガスと７％Ｈ２ガスの混合ガス、流量１０Ｌ／ｍｉｎ　
非消耗電極：タングステン電極棒、直径４ｍｍ　
給電ノズル：内径５ｍｍ　
ろう材：リン銅ろう　
電流：１８０Ａ　
　そして、溶接後の写真を図９に示す。
　図９中の囲み部分Ｑに示すように、溶接部分は、溶接欠陥のない美しい仕上がりとなった。
（実施例２－１）
　実施例２－１では、実際に上記プラズマアーク用トーチ１を用いて、鋼板の表面に対してプラズマ処理（表面改質処理）を行った。その処理条件は以下のとおりである。
鋼板の材質：ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、板厚０．７ｍｍ　
プラズマガス：１００％Ａｒガス、流量５Ｌ／ｍｉｎ　
給電ノズル：内径５ｍｍ　
電流：１００Ａ　
　そして、プラズマ処理後の写真を図１０に示す。なお、図１０中の左側（Ｌ）は、プラズマ処理無しの場合であり、図１０中の右側（Ｒ）は、プラズマ処理有りの場合である。
　図９に示すように、プラズマ処理によって鋼板の表面における濡れ性が向上した。
（実施例２－２）
　実施例２－２では、実際に上記プラズマアーク用トーチ１を用いて、ガラス板の表面に対してプラズマ処理（表面改質処理）を行った。その処理条件は以下のとおりである。
ガラス板の材質：フロートガラス、板厚２ｍｍ　
プラズマガス：１００％Ａｒガス、流量５Ｌ／ｍｉｎ　
給電ノズル：内径５ｍｍ　
電流：５０Ａ　
　そして、プラズマ処理後の写真を図１１に示す。なお、図１１中の左側（Ｌ）は、プラズマ処理無しの場合であり、図１１中の右側（Ｒ）は、プラズマ処理有りの場合である。
　図１１に示すように、プラズマ処理によってガラス板の表面における濡れ性が向上した。
（実施例３－１）
実施例３－１は、本発明のその１の図５に示す本発明のプラズマアダプタを取り付けた装置を用いた実施例です。溶接結果の表ビードと裏ビードを図１２Ａ、図１２Ｂに示す。従来の溶接に比較して、良好なビード外観が得られた。また、本発明のその２（ＴＩＧ溶接機２台）の図１５のシステムを本発明その１のプラズマアダプタを取り付けた場合も同様の結果が得られた。その処理条件は以下のとおりである。
鋼板の材質：ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、板厚１ｍｍ
パイロットガス（センターガス）：１００％Ａｒガス、流量１．５Ｌ／ｍｉｎ
シールドガス（アウターガス）：９３％Ａｒガスと７％Ｈ２ガスの混合ガス、流量７Ｌ／ｍｉｎ
電極径：Φ２．４　
拘束ノズル内径：Φ２
溶接速度：６０ｃｍ／ｍｉｎ　
溶接電流：３０Ａ
（実施例３－２）
実施例３－２はプラズマ溶射例です。図５のシールドガス（アウターノズル）は無い状態で実施した例です。
溶射母材ブラスト処理材にＺｎ－２％Ａｌ粉末、Ｚｎワイヤを溶射した。図１３Ａは実施の用いたプラズマ溶射ノズルを示す。図１３Ｂ、図１３Ｃは其々、溶射後の母材の外観を示す。図１３Ｄ、図１３Ｅは其々、溶射断面を示す。其々、溶射後の母材断面を顕微鏡で確認し、健全に溶射されていることを確認した。亜鉛アルミニウム・プラズマ溶射条件は以下のとおりである。
電流電圧：３００Ａ　４４Ｖ（１３．２ｋＷ）
プラズマガス：９３％Ａｒガスと７％Ｈ２ガスの混合ガス、流量２０Ｌ／ｍｉｎ
溶射材：（１）Ｚｎ－２％Ａｌ粉末、粒度：５３μｍ
　　　　（２）Ｚｎワイヤ、φ１．３ｍｍ
溶射距離：　１００ｍｍ　程度
母材：　ブラスト処理材
（発明のその２の実験例）
　実験例では、図１５に示す溶接システム２１０を用いて、被加工物２１１として、ＳＵＳ３０４よりなる厚さ３ｍｍの板材に対して、アークを噴出させ、プラズマ溶接用トーチ２１２を所定の方向に移動させることで、被加工物２１１の溶接処理を行った。
　具体的には、実験例では、第１の溶接電源２１４から２０Ａの電流を供給することで、プラズマジェットアークを発生させた。次いで、第２の溶接電源２１５から１００Ａの電流を供給し、１秒経過後、第１の溶接電源２１４からの電流の供給を停止させ、第２の溶接電源のプラズマアークをＳＵＳ３０４の板材に噴出させることで、被加工物２１１の溶接処理を行った。しかしながら、溶接の途中からプラズマアークを維持できない場合があった。
　このとき、溶接システム２１０の構成を下記構成とした。
　電源装置２１３を構成する第１の溶接電源２１４としては、パナソニック製のＴＩＧ用の溶接電源であるＹＣ－３００ＢＰ４（型番）を用いた。電源装置２１３を構成する第２の溶接電源２１５としては、パナソニック製のＴＩＧ用の溶接電源であるＹＣ－５００ＢＰ４（型番）を用いた。
　一般的なプラズマ溶接システムで使用する電源装置（出力電流範囲が１０～３５０Ａクラス）を３５０万円とすると、実験例で使用した電源装置２１３（第１及び第２の溶接電源２１４，２１５よりなる電源装置）は、プラズマ溶接システムで使用する電源装置の１／２程度であった。
　電極２２１としては、外径３．２ｍｍとされたタングステン電極を用いた。電極２２１の先端は、インサートチップ２２２の先端から５ｍｍ内側に配置した。インサートチップ２２２のインサートチップ孔２２２Ｂの直径は、３．５ｍｍとした。
　また、溶接条件は、下記条件を用いた。
　センターガス供給用流路２２３に供給するセンターガスとしては、流量が３Ｌ／ｍｉｎとされ、７％Ｈ２を含むアルゴンガスを用いた。アウターガスとしては、流量が７Ｌ／ｍｉｎとされ、７％Ｈ２を含むアルゴンガスを用いた。
　また、プラズマ溶接用トーチ２１２の移動速度は、４５ｃｍ／ｍｉｎとした。溶接処理する区間は、１０ｃｍとした。
　その後、溶接処理された被加工物２１１の表面及び裏面の状態を観察するとともに、カメラで撮影した。このとき撮影した写真を図１６に示す。
　図１６は、実験例、及び実施例３，２の条件でＳＵＳ３０４の板材を溶接したときの板材の表面及び裏面の写真である。
　表１に、図１６に示す写真から判断した溶け込み深さの評価結果を示す。
　表１では、溶け込み深さがかなり深く、裏ビードが連続して、かつはっきりと表れたものを「＋＋」と評価し、溶け込み深さがやや浅く、裏ビードが一部に表れたものを「＋」とし、溶接の途中でアークの維持が困難となったものを「－」と評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　（実施例３）
　実施例３では、上述した実験例で使用した溶接システム２１０と同じ装置を用いて、第１の溶接電源２１４から２０Ａの電流を供給させたまま、第２の溶接電源２１５から１００Ａの電流を供給させることで、溶接を行った。実験例１では、第１の溶接電源２１４のオン状態を継続させたこと以外は、実験例と同じ溶接条件を用いた。
　そして、溶接処理後、溶接処理された被加工物２１１の表面及び裏面の状態を観察した。
この結果を表１に示す。実施例３では、最後まで安定したアークが得られた。
　（実施例４）
　実施例４では、上述した実験例で使用した溶接システム２１０と同じ装置を用いて、第１の溶接電源２１４から供給する電流を１００Ａに変更し、かつ第１の溶接電源２１４から１００Ａの電流を供給させたまま、第２の溶接電源２１５から１００Ａの電流を供給させることで、溶接を行った。実施例４では、第１の溶接電源２１４から供給する電流を１００Ａに変更させたこと以外は、実施例３と同様な処理を行った。
　そして、溶接処理後、溶接処理された被加工物２１１の表面及び裏面の状態を観察した。
この結果を表１に示す。実施例４では、実施例３のときと同様に最後まで安定したアークが得られ、さらに深い溶け込みとなり、非常に良好な結果が得られた。
　（実験例、及び実施例３，４の結果のまとめ）
　汎用的なＴＩＧ溶接電源を用いた場合、第１の溶接電源２１４から溶接電流が供給されていない状態で、第２の溶接電源２１５から溶接電流が供給されている被加工物２１１の溶接を行う場合において、アークの維持が困難になる場合があることが判った。
　第１の溶接電源２１４から溶接電流が供給されている状態で、第２の溶接電源２１５から溶接電流が供給されている状態にして被加工物２１１の溶接を行うと、アークの維持が可能であることが判った。
　そして、第１及び第２の溶接電源２１４，２１５をオン状態とし、第１及び第２の溶接電源２１４，２１５から供給する電流を高くすることで、さらに深い溶け込みを得ることができることが確認できた。
本発明のその１は、非移行型のプラズマアークを安価且つ容易に利用できる非移行型のプラズマアークシステム、並びに、そのような非移行型のプラズマアークシステムにおいて、ＴＩＧ溶接用トーチを非移行型のプラズマアークに変換する変換用アダプタキット、及びそのような変換用アダプタキットを備える非移行型のプラズマアーク用トーチを提供することが可能である。
　本発明のその２は、溶接システムへの初期投資を抑制した上で、深い溶け込みを得ることの可能な溶接システム及びプラズマ溶接方法に適用可能である。
　１…プラズマアーク用トーチ　５０…変換アダプタキット　５１，５１Ａ…アタッチメント　５２，５２Ａ…本体部　５３…固定ネジ（固定手段）　５４…ウォータージャケット（水路）　５５ａ…入側の接続部　５５ｂ…出側の接続部　５６…給電ノズル　５７…シールドキャップ　５８…絶縁キャップ（絶縁部）　５９…接続部　６０…ガスレンズ（整流部）　６１…固定部　６２…可動部　６３…収納凹部　６４ａ，６４ｂ…ガイドネジ　６５ａ，６５ｂ…ガイドスリット　６６…圧縮コイルバネ　１００…ＴＩＧ溶接用トーチ　１０１…非消耗電極　１０２…コレット　１０３…コレットボディ　１０４…トーチボディ　１０５…トーチノズル　１０６…前側ガスケット　１０７…後側ガスケット　１０８…トーチキャップ　１０９…ハンドル　１１０…本体金具　１５１…電極センター矯正セラミック　１５３…ノズル　１５５…インシュレーター　１５７…アタッチメント固定リング　１５９…本体絶縁カバー　１６１…カバー　１７０…ワイヤ　１７２…ワイヤガイド　５００，５００Ａ…プラズマアークシステム　５０１…電源装置（ＴＩＧ用電源装置）　５０２…冷却装置　５０３…切替機構　ＰＧ…プラズマガス　ＳＧ…シールドガス　ＰＡ…プラズマアーク　Ｗ…冷却水（冷却液）　Ｓ…被加工物　Ｃ１…第１のパワーケーブル　Ｃ２…第２のパワーケーブル　ＣＡ…集合ケーブル　Ｅ１，Ｅ２…給電ケーブル　ＬＨ…ライナー　ＧＨ…ガスホース　ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３…冷却ホース
　２１０…溶接システム、２１１…被加工物、２１２…プラズマ溶接用トーチ、２１３…電源装置、２１４…第１の溶接電源、２１４Ａ，２１５Ａ…プラス端子、２１４Ｂ，２１５Ｂ…マイナス端子、２１５…第２の溶接電源、２１６～２１９…配線、２２１…電極、２２１Ａ…先端部、２２２…インサートチップ、２２２Ａ…冷却水用流路、２２２Ｂ…インサートチップ孔、２２３…センターガス供給用流路、２２４…シールドキャップ、２２５…アウターガス供給用流路、２３１…冷却水循環部、２３２…センターガス供給源、２３３…センターガス供給ライン、２３５…アウターガス供給源、２３６…アウターガス供給ライン

Claims (14)

  1. 　非移行型のプラズマアーク用トーチと、
    　前記プラズマアーク用トーチに電力とガスとを供給する電源装置とを備える非移行型のプラズマアークシステムであって、
    前記プラズマアーク用トーチは、陰極としての非消耗電極と、冷却液の循環により冷却されると共に、被加工物に対してプラズマアークを放出する陽極としてのインサートチップとを備え
    　前記プラズマアーク用トーチは、
    前記被加工物との間でアークを発生させる前記非消耗電極と、前記アークによって生じた前記被加工物の溶融池に向かってシールドガスを放出するトーチノズルとを備えるＴＩＧ溶接用トーチを流用したものと、
    　前記トーチノズルの周囲を囲んだ状態で、前記ＴＩＧ溶接用トーチに対して着脱自在に取り付けられると共に、前記インサートチップとして機能するアタッチメントと
    を備えることを特徴とする非移行型のプラズマアークシステム。
  2. 　前記プラズマアーク用トーチは、前記アタッチメントの周囲を囲んだ状態で、前記アタッチメントに対して絶縁した状態で取り付けられると共に、前記プラズマアークの外側からシールドガスを放出するシールドキャップを備えることを特徴とする請求項１に記載の非移行型のプラズマアークシステム。
  3. 　前記アタッチメントは、前記トーチノズルの先端側の周囲を囲む給電ノズルを備え、
    　前記プラズマアーク用トーチは、前記非消耗電極を軸線方向に移動させることによって、前記非消耗電極の先端が前記給電ノズルの先端よりも内側に引き込んだ状態と、前記非消耗電極の先端が前記給電ノズルの先端よりも外側に突き出した状態とに切り替わることを特徴とする請求項１又は２に記載の非移行型のプラズマアークシステム。
  4. 　前記アタッチメントは、前記トーチノズルの先端側の周囲を囲んだ状態で、軸線方向に移動自在に支持された給電ノズルを備え、
    　前記プラズマアーク用トーチは、前記給電ノズルを軸線方向に移動させることによって、前記非消耗電極の先端が前記給電ノズルの先端よりも内側に引き込んだ状態と、前記非消耗電極の先端が前記給電ノズルの先端よりも外側に突き出した状態とに切り替わることを特徴とする請求項１又は２に記載の非移行型のプラズマアークシステム。
  5. 　前記電源装置は、ＴＩＧ溶接用電源装置を流用したものからなることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の非移行型のプラズマアークシステム。
  6. 　前記電源装置は、前記プラズマアーク用トーチを使用する場合と、前記ＴＩＧ溶接用トーチを使用する場合とで、前記電力の供給を切り替える切替機構を備えることを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の非移行型のプラズマアークシステム。
  7. 前記プラズマアーク用トーチのみを用いる溶接又はＴＩＧ溶接トーチのみを用いる溶接が可能であることを特徴とする請求項６のプラズマアークシステム。
  8. 前記電源装置はプラズマアーク用トーチ用電源とＴＩＧ溶接トーチ用電源の少なくとも２台の電源装置からなることを特徴とする請求項６のプラズマアークシステム。
  9. 　前記プラズマアーク用トーチに接続されて、前記アタッチメント内を流れる冷却液を循環させる冷却装置を備えることを特徴とする請求項１～８の何れか一項に記載の非移行型のプラズマアークシステム。
  10. 　ＴＩＧ溶接用トーチを非移行型のプラズマアーク用トーチに変換する変換用アダプタキットであって、
    前記ＴＩＧ溶接用トーチは、被加工物との間でアークを発生させる非消耗電極と、前記アークによって生じた前記被加工物の溶融池に向かってシールドガスを放出するトーチノズルとを備え、
    前記非移行型のプラズマアーク用トーチは、陰極としての非消耗電極と、冷却液の循環により冷却されると共に、被加工物に対してプラズマアークを放出する陽極としてのインサートチップとを備え、
    　前記トーチノズルの周囲を囲んだ状態で、前記ＴＩＧ溶接用トーチに対して着脱自在に取り付けられると共に、前記インサートチップとして機能するアタッチメントを備えることを特徴とする変換用アダプタキット。
  11. 　前記アタッチメントの周囲を囲んだ状態で、前記アタッチメントに対して絶縁した状態で取り付けられると共に、前記プラズマアークの外側からシールドガスを放出するシールドキャップを備えることを特徴とする請求項１０に記載の変換用アダプタキット。
  12. 　前記アタッチメントは、軸線方向に移動自在に支持された給電ノズルを備えることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の変換用アダプタキット。
  13. 　ＴＩＧ溶接用トーチと、
    　請求項１０～１２の何れか一項に記載の変換用アダプタキットとを備えることを特徴とする非移行型のプラズマアーク用トーチであって、
    前記ＴＩＧ溶接用トーチは、被加工物との間でアークを発生させる非消耗電極と、前記アークによって生じた被加工物の溶融池に向かってシールドガスを放出するトーチノズルとを備えることを特徴とする非移行型のプラズマアーク用トーチ。
  14. 　ＴＩＧ溶接用電源装置に接続されて使用されることを特徴とする請求項１３に記載の非移行型のプラズマアーク用トーチ。
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