[本発明の第1及び第2の実施形態]
 本発明の第1及び第2の実施形態では、例え� �図1に示したプラズマ溶接トーチを用いてプ� ��ズマ溶接する際、タングステン電極1とイン サートチップ2との間隙にアルゴン、ヘリウ� �などの不活性ガスまたはこれらの混合ガス� �らなるセンターガスを流し、インサートチ� �プ2とシールドキャップ3との間隙に炭酸ガス 0.5~2vol%、好ましくは0.6~2vol%と、アルゴン、ヘ リウムまたはアルゴンとヘリウムの混合ガス などの不活性ガス98~99.5vol%、好ましくは98~99.4 vol%との混合ガスからなるアウターガスを流� �。
 なお、第1及び第2の実施形態は、上述の第1� ��び第2の態様に対応している。

 本発明の第1及び第2の実施形態では、この� �うなセンターガスとアウターガスとの組み� �わせにより、深い溶け込みが得られ、裏ビ� �ドを安定させることができる効果が得られ� �。
 アウターガス中の炭酸ガス濃度が0.5vol%未満 の場合および2vol%を越える場合には、ともに� ��ビードの幅が不揃いで、ビードの蛇行、凹� ��が生じ、ビードが不安定になる。
 また、アウターガスとして、不活性ガスと� ��素との混合ガスを用いた場合、あるいは不� ��性ガスと水素との混合ガスを用いた場合に� ��いても、裏ビードの幅が不揃いで、ビード� ��蛇行、凹凸が生じ、ビードが不安定になる� ��

 プラズマ溶接におけるセンターガスに不活� ��ガスを用いる点は公知であるが、アウター� ��スに炭酸ガス0.5~2vol%と不活性ガス98~99.5vol%� �の混合ガスを用いる点は知られていない。
 TIG溶接では、このような混合ガスをシール� ��ガスに用いることが提案されているが、溶� ��原理が相違し、溶接トーチの構造も異なる� ��で、作用効果も相違するものである。

 TIG溶接において、シールドガスとしてアル� ��ンに0.5vol%以下の炭酸ガスを混合した混合ガ スを用いることがあるが、この場合の炭酸ガ スの機能は、溶融池の対流を内向対流とし、 溶け込みを深くするものである。
 一方、本発明の第1及び第2の実施形態にお� �て、アウターガスとして前記混合ガスを用� �る場合の炭酸ガスの機能は十分解明されて� �ないが、溶融池の表面張力を低下させ、こ� �により溶融池全体の溶融金属の粘性が低下� �、キーホールがスムースに形成され、裏ビ� �ドに良好に影響するのではないかと推察さ� �る。

 前記センターガスの流量は、溶接条件、� ��溶接材の種類などによって異なるが、通常0 .1~5リットル/分程度とするのが好ましい。ま� ��、アウターガスの流量も溶接条件、被溶接� ��の種類などによって異なるが、通常5~20リッ トル/分程度とするのが好ましい。

 溶接電流には、直流が用いられるが、パル� ��電流の方が好ましい。パルス電流としては� ��電流波形が矩形波であって、パルス周波数2 0~100Hz、ベース電流30~80A、ピーク電流30~200A、� ��ーク期間とベース期間との比率(パルス幅)1: 05~1:5とすることが望ましいが、この範囲に限 定されることはない。
 ピーク電流を高くすると、発生するプラズ� ��アークの拡がりが絞り込まれ、キーホール� ��生成しやすくなって、板厚が厚いステンレ� ��鋼材の溶接に好適になる。

 溶接速度の好適範囲は、被溶接材の種類、� ��さなどによって異なるが、通常3~10cm/分程度 とされる。
 溶接姿勢は、下向き、上向き、立向き(vertic al position)のいずれでもよい。上向きおよび� �向き姿勢ではパルス電流の周波数を低くす� �と、溶融金属の垂れ防止、裏ビード形成に� �利である。
 トーチの傾斜角は、0~30度程度とすることが 望ましい。

 溶接トーチのインサートチップ2の先端部の 内径は、生成するプラズマアークの拡がりに 影響を与えるので重要であり、5mm以下、好ま しくは2mm程度とすることが適切である。
 また、被溶接材には、特に限定されないが� ��通常のステンレス鋼材が用いられる。キー� ��ールが良好に形成されるので、板厚が厚い� ��テンレス鋼材、例えば厚さ8~12mmのステンレ� ��鋼材に適用することができる。

 また、本発明の第1及び第2の実施形態の� �接においては、溶接時に被溶接材の裏側に� �当金を必ずしも当てる必要はない。これは� �ビードが安定して形成されるためである。� �のため、配管や容器などの裏当金を当てる� �とのできない被溶接材に対しても良好な溶� �を行うことができることになる。

[本発明の第3~第6の実施形態]
 本発明の第3~第6の実施形態では、例えば図1 に示したプラズマ溶接トーチを用いて、炭素 鋼を被溶接材としてプラズマ溶接する際、タ ングステン電極1とインサートチップ2との間� ��にアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスま� ��はこれらの混合ガスからなるセンターガス� ��流し、インサートチップ2とシールドキャッ プ3との間隙に流すアウターガスとして以下� �2種の混合ガスを用いるものである。
 1)炭酸ガス0.5~2vol%、好ましくは0.5~1vol%、残� �アルゴンの混合ガス、
 2)酸素0.5~6vol%、好ましくは0.5~3vol%、残部ア� �ゴンの混合ガス。
 なお、第3~第6の実施形態は、上述の第3~第6� ��態様に対応している。

 本発明の第3~第6の実施形態では、このよう� ��センターガスとアウターガスとの組み合わ� ��により、深い溶け込みが得られ、キーホー� ��溶接ができ、裏ビードを安定させることが� ��きる効果が得られる。
 アウターガス中の炭酸ガス濃度が0.5vol%未満 の場合および2vol%を越える場合には、あるい� ��酸素濃度0.5vol%未満の場合および6vol%を越え� ��場合には、ともに裏ビードの幅が不揃いで� ��ビードの蛇行、凹凸が生じ、ビードが不安� ��になる。
 また、アウターガスとして、不活性ガスと� ��素との混合ガスを用いた場合においても、� ��ビードの幅が不揃いで、ビードの蛇行、凹� ��が生じ、ビードが不安定になる。

 炭素鋼のプラズマ溶接におけるセンターガ� ��に不活性ガスを用いる点は公知であるが、� ��ウターガスに前記2種の混合ガスを用いる点 は知られていない。
 TIG溶接では、このような混合ガスをシール� ��ガスに用いることが提案されているが、溶� ��原理が相違し、溶接トーチの構造も異なる� ��で、作用効果も相違するものである。

 上述の通り、TIG溶接において、シールドガ� ��としてアルゴンに0.5vol%以下の炭酸ガスを混 合した混合ガスを用いることがあるが、この 場合の炭酸ガスの機能は、溶融池の対流を内 向対流とし、溶け込みを深くするものである 。
 一方、本発明の第3~第6の実施形態において� ��アウターガスとして前記混合ガスを用いる� ��合の炭酸ガスの機能は十分解明されていな� ��が、溶融池の表面張力を低下させ、これに� ��り溶融池全体の溶融金属の粘性が低下し、� ��ーホールがスムースに形成され、裏ビード� ��良好に影響するのではないかと推察される� ��

 前記センターガスの流量は、溶接条件、� ��溶接材の種類などによって異なるが、通常0 .1~5リットル/分程度とするのが好ましい。ま� ��、アウターガスの流量も溶接条件、被溶接� ��の種類などによって異なるが、通常5~20リッ トル/分程度とするのが好ましい。

 溶接電流には、直流が用いられるが、パル� ��電流であってもよい。電流値は被溶接材の� ��さ、種類、溶接速度などの要因によって左� ��されるが、通常100~300Aの範囲とされる。
 溶接速度は、炭素鋼材の種類、厚さなどに� ��って好適範囲が異なるが、通常3~10cm/分程度 とされる。
 溶接姿勢は、下向き、上向き、立向きのい� ��れでもよい。上向きおよび立向き姿勢では� ��ルス電流の周波数を低くすると、溶融金属� ��垂れ防止、裏ビード形成に有利である。
 トーチの傾斜角は、0~30度程度とすることが 望ましい。

 溶接トーチのインサートチップ2の先端部の 内径は、生成するプラズマアークの拡がりに 影響を与えるので重要であり、5mm以下、好ま しくは3.2mm程度とすることが適切である。
 また、被溶接材には、通常の炭素鋼材が用� ��られ、キーホールが良好に形成されるので� ��板厚が厚い、例えば厚さ6~10mmの炭素鋼に適� ��できる。V型、U型の開先を設ける場合は、� �ート面を10mm以下とした時には板厚の制限は� ��い。

 また、本発明の第3~第6の実施形態の溶接� ��おいては、溶接時に被溶接材の裏側に裏当� ��を必ずしも当てる必要はない。これは裏ビ� ��ドが安定して形成されるためである。この� ��め、配管や容器などの裏当金を当てること� ��できない被溶接材に対しても良好な溶接を� ��うことができることになる。