DE2748519A1 - Hartbeschichtungs-schweissvorrichtung sowie verfahren zur verwendung derselben - Google Patents

Hartbeschichtungs-schweissvorrichtung sowie verfahren zur verwendung derselben

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Description

EATON CORPORATION, Cleveland, Ohio 44114, V.St.A.
Hartbeschichtunqs-Schweißvorrichtung sowie Verfahren zur Verwendung derselben
Die Erfindung bezieht sich auf Schweißvorrichtungen oder Schweißköpfe zum Auftragen harter Stirnflächen mit einem Plasmabogen. Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zum Aufbringen harter Schichten an der Oberfläche von Substraten oder Trägern zur Erzeugung eines harten abriebsbeständigen Überzugs für den Betrieb bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise dann, wenn direkte Berührung mit Motorabgasen besteht.
Eine übliche Plasmabogen-Schweißvorrichtung führt ein Pulver der Mitte der Schweißvorrichtung oder Schweißzone zu, und zwar entlang der Längsachse mittels eines inerten Gases, wie beispielsweise Helium. Gleichzeitig wird ein inertes Gas, wie beispielsweise Argon oder Helium, in ein ionisiertes Plasma verwandelt, und zwar dadurch, daß man das inerte Gas durch einen elektrischen Bogen leitet, wonach das gepulverte Material und das Plasma kombiniert werden. Das sich ergebende Plasma trägt und schmelzt das gepulverte Material, welches von der Schweißvorrichtung ausgehend vorhanden ist und zu dem Artikel hingeleitet wird, der mit einer harten Oberfläche beschichtet werden soll.
TELEFON: (089) 285527
809818/0962
TELEX: S-SOMpMw d
Im allgemeinen ist es ebenfalls zweckmäßig, eine konstante Strömung eines inerten Schutzgases, wie beispielsweise von Argon oder Helium, um das Plasma herum vorzusehen, um die Oxydation des geschmolzenen Metalls zu verhindern.
Bei den üblichen Plasmabogen-Schweißvorrichtungen sind in der Pulverbahn gewundene Drehungen vorhanden, welche das Verstopfen der Schweißvorrichtungskanäle durch das Pulver gestatten. Infolgedessen wird das Metall in das Plasma nicht in einer gleichmäßigen gesteuerten Weise eingegeben. Diese Konstruktion muß das gleiche inerte Gas als Pulverträger verwenden, wie es zur Erzeugung des Hauptplasmas verwendet wird.
Zur Lösung des genannten, durch den gekrümmten Pfad mittig gespeister Schweißvorrichtungen verursachten Problems wurden extern gespeiste Schweißvorrichtungen entwickelt, bei denen ein durch ein inertes Gas getragenes Pulvermaterial in den Plasmastrom an einem Punkt außerhalb der Schweißvorrichtung eingespeist wird. Diese extern gespeisten Düsen minimieren das Verstopfen durch Reduktion von Windungen und gekrümmten Kehren in den Pulverkanälen insbesondere innerhalb der Schweißvorrichtung. Diese Schweißvorrichtung gestattet dieVerwendung eines unterschiedlichen Gases als Pulverträger als das zur Erzeugung des Hauptplasma verwendeten Gases. Derartige extern gespeiste Düsen haben jedoch eine Reihe von neuen Problemen aufgeworfen. Ein Problem besteht darin, daß die sich ergebende Düse einen droßen Durchmesser besitzt. Große Düsen erzeugen Probleme, wenn geformte Werkstücke, wie beispielsweise Motorkopfventile, hartbeschichtet werden sollen, da die Düse nicht richtig bezüglich des Werkstücks orientiert werden kann. In der Tat können manche Werkstücke überhaupt nicht mit einer harten Auftragfläche versehen werden. Darüber hinaus wird ein Teil des geformten Werkstücks oftmals in Berührung mit der Schutzgashülle kommen, was die Verformung der Abschirmung, d.h. Hülle bewirkt und möglicherweise eine Verschlechterung des abgeschiedenen harten Schichtüberzugs zur Folge hat. Ferner kann das geformte Werkstück auch in körperliche Berührung mit dem Schweißvorrichtungskörper gelangen, was eine Verkürzung des Weges des elektrischen Stroms zur Folge hat, wodurch sich Schweißfehler oder eine Schädi-
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gung der Schweißvorrichtung ergeben.
Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine einen kleineren Durchmesser aufweisende Schweißvorrichtung vorzusehen, welche die optimalen Speise- oder Zuführungseigenschaften einer extern mit Pulver gespeisten Plasmaschweißvorrichtung beibehält. Die Erfindung sieht ferner eine Schweißvorrichtung vor, die eine glatte Laminarströmung des Schutzgases vorsieht, welches die Schweissung schützt. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist,ein Schweißverfahren unter Verwendung einer Plasmabogenschweißzone vorzusehen, welche eine glatte Schweissungsuberlappung erzeugt, wenn die Schweißlage in einem kontinuierlichen Umfangsstreifen ausgebildet wird.
Kurz gesagt sieht die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung eine Elektrode zur Erzeugung eines Plasmabogens vor, und zwar ist die Elektrode innerhalb der Schweißvorrichtung enthalten und es sind Mittel vorgesehen, um ein gepulvertes Hartbeschichtungsmaterial, welches auf einem Substrat abgeschieden werden soll, in das Plasma einzugeben, und zwar an einem Punkt entfernt gegenüber dem Schweißvorrichtungskörper. Abschirm- oder Schutzmittel erzeugen einen glatten, d.h. ungestörten Fluß inerten Gases um das Schweißbad herum. Bei der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung wird da Schutzgas einem ersten Beruhigungsraum (Plenum) innerhalb der Schweißvorrichtung zugeführt, wobei dieser Beruhigungsraum zur Aufnahme und Unterdrucksetzung des inerten Schutzgases dient. Das Schutzgas läuft durch eine hinter dem Punkt, wo das Pulver in das Plasma eingegeben wird, angeordnete Prallvorrichtung. Das Schutzgas und das Pulverträgergas stehen nicht in Strömungskontakt. Das aus dem Plenum oder Beruhigungsraum austretende Gas läuft über die Prallvorrichtung zu einem zweiten Beruhigungsraum oder Plenum. Der zweite Beruhigungsraum stößt das Schutzgas durch ein Diffusionsglied aus, und zwar um das aus der Schweißvorrichtung austretende Plasma herum, um einen glatten zylindrischen Schutz um das Plasma und die geschmolzene Hartbeschichtungsabscheidung herum vorzusehen.
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Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Plasmaschweißvorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Beschichtungsverfahrens, wobei die Variablen des erfindungsgemässen Schweißverfahrens als Funktion der Zeit dargestellt sind;
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Motorkopfventil, welches hartbeschichtet wurde, und zwar unter Verwendung der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Schweißvorrichtungskopf. Der für die Plasmahartbeschichtung geeignete Schweißkopf ist mit 10 bezeichnet. Der Schweißkopf 10 ist derart ausgebildet, daß ein inertes Schutzgas, wie beispielsweise Argon oder Helium, einer ersten ringförmigen Plenum- oder Beruhigungskammer 12, enthalten in einem Schwelβvorrichtüngskörper 26, über Leitung 13 zugeführt wird. Wenn das Schutzgas in die erste Ringplenumkammer 12 eintritt, wird es verlangsamt und wieder unter Druck gesetzt, wobei das ringförmige Plenum das Schutzgas gleichmäßig um die Mittellinie des Schweißvorrichtungskopfes herum verteilt. Nachdem das Schutzgas unter Druck gesetzt ist, tritt es in einer Reihe von im ganzen mit 16 bezeichneten Bohrungen ein, die mit Radialabstand um den Umfang einer Prallplatte 18 herum angeordnet sind. Nachdem das Schutzgas durch die Bohrungen hindurchgelaufen ist, tritt es in eine zweite ringförmige Plenum- oder Beruhigungskammer 20 ein. Diese zweite Ringkammer 20 gestattet wiederum, daß das Gas gleichmäßig verteilt .und unter Druck gesetzt wird. Sodann bewegt sich das Schutzgas durch eine Diffusorplatte 22 in einen schmalen zylindrischen Schirm oder ein Schild aus inertem Gas bildet, und zwar radial um die Längsachse der Schweißvorrichtung 10 herum angeordnet.
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Die Diffusorplatte 22 wird auf dem Schweißvorrichtungskörper durch irgendwelche geeigneten Mittel, wie beispielsweise einen Schraubkragen 24, gehalten, der mit einem Gewindeteil auf Schweißvorrichtungskörper 26 zusammenpaßt. Die Diffusorplatte kann aus zahlreichen porösen Materialien bestehen, die eine im wesentlichen gleichförmige Porosität vorsehen und der Gasströmung eine im wesentlchen gleichförmige Oberfläche darbieten. Eine brauchbare Diffusorplatte ist ein gesinterter poröser Messungring mit einer mittleren freien Oberfläche von annähernd 50%.
Der Elektrodenmechnismus zur Erzeugung eines Bogens und die Systeme zur Einführung eines inerten Gases in den Bogen zur Bildung eines Plasmas sind bekannt. Aus Gründen der Kürze wird deshalb darauf nicht weiter eingegangen.
Eine brauchbare Bogenerzeugungsvorrichtung wird von der Linde Division der Union Carbide hergestellt und ist als PT-9 Hartbeschichtungs-Schweißvorrichtung (hard surfacing torch) bezeichnet, die entweder in übliche oder besonders kräftig ausgebildete Vorderendanordnungen eingebaut werden kann. Diese Schweißvorrichtung ist im einzelnen in dem Prospekt der genannten Firma Linde beschrieben, welches die Nummer 11-724-B trägt.
Eine weitere Beschreibung einer geeigneten Bogenerzeugungsvorrichtung kann US-PS 2 806 124 entnommen werden; vgl. insbesondere Spalte 4, Zeilen 20 ff. Eine weitere ins einzelne gehende Beschreibung der Plasmaerzeugungsvorrichtung wird hier weggelassen, da diese Einzelheiten keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden.
Bei der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung soll eine Mischung aus Pulvermaterial als eine Hartbeschichtung (Auftragsbeschichtung) aufgebracht werden und ein inertes Trägergas, wie beispielsweise Argon, wird in die Schweißvorrichtung über Leitung 28 eingeführt. Die Pulver-Gasmischung läuft durch die Prallvorrichtung 18 innerhalb der Bohrung 30, die sodann die Gas-Pulvermischung unter einem Winkel von ungefähr 35° auf den Bogen leitet. Der Winkel der
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Mischung ist derart gewählt, daß die Gas-PulVermischung auf den Plasmabogen an einem Punkt innerhalb des Schutzschirmes auftrifft, der durch das inerte Schutzgas gebildet wird, welches sich axial nach aussen von der Diffusorplatte aus bewegt. Die Richtung der Gas-Pulvermischung drückt die Gas-Pulvermischung in das Plasma an einem Punkt annähernd 5/8 Zoll jenseits des Endes der Schweißvorrichtung. Die Gas-Pulvermischung ist keinen Einschränkungen innerhalb der Schweißvorrichtung unterworfen und fließt infolgedessen frei, glatt und mit einer gleichförmigen Rate. Der genaue Winkel, mit dem die Pulvergasmischung auf das Plasma auftrifft, und die genaue Position ändern sich. Die Pulver-Gasmischung trifft jedoch erfindungsgemäß stets auf das Plasma außerhalb des Schweißvorrichtungskopfes auf.
Fig. 2 zeigt graphisch mehrere Variable, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßig sind. Die Variablen sind für die Hartbeschichtung der Umfangssitzoberflache eines Ventils dargestellt, welches 1,5 Zoll Durchmesser besitzt, und wobei der Umfang annähernd 4,7 Zoll beträgt. Die gesamte Zykluszeit betrug annähernd 28 Sekunden. Das erste Diagramm 40 zeigt einen repräsentativen Querschnitt einer Schweissung hergestellt unter Verwendung der Bedingungen gemäß den graphischen Darstellungen unterhalb des Diagramms 40. Die Pulverflußlinie 42 zeigt das im inerten Gas mitgeführte Pulver. Der durchschnittliche Pulverfluß beträgt annähernd 20 Gramm/Minute. Die Spindelgeschwindigkeit 44 steht grundsätzlich mit der Drehgeschwindigkeit des Futters in Beziehung, auf dem das Ventil befestigt ist und während des Beschichtungszyklus verdreht wird. Die Schweißstromlinie 46 zeigt einen Strombereich von annähernd 0 bis 110 Ampere. Die Schutzgaslinie 48 zeigt den Fluß des Schutzgases, wie beispielsweise von Argon, wobei der durchschnittliche Fluß annähernd 50 Kubikfuß pro Stunde beträgt. Die Linie für das Pulvergas 50, wie beispielsweise Helium, zeigt den Fluß des Pulverträgergases mit einem Maximum von 12 Kubikfuß pro Stunde und die Magnetkraftbogenoszillation mit gesteuerter Amplitude, Frequenz und Verweilzeit verbleibt während des gesamten Schweißzyklus konstant. Diese Bogenbewegung senkrecht zur Schweißlage steuert dieVerteilung der Wärme und des Hartbeschichtungsmaterials
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genau über die Fläche des hartzubeschichtenden Substrats hinweg.
Zur Herstellung des gezeigten Schweißquerschnitts, der eine Tiefe von annähernd 0,060 Zoll darstellt, wird der Schweißstrom von 0 auf 100 Ampere in einer fünf (5) Sekundenperiode gebracht. Das Werkstück wird anfänglich mit einer hohen Rate von sechs Umdrehungen pro Minute rotiert, um dem Bogen Übergang und Stabilisierung zu gestatten, während Schäden im Substrat verhindert werden, wenn der übertragene Bogen aufgebaut ist. Die Schutzgashülle wird aufgebaut, aber es ist kein Pulverträgergas oder Pulverfluß vorhanden. Nach annähernd zwei (2) Sekunden Bogenübertragung und Stabilisierung wird die Werkstückrotation auf ungefähr drei (3) Umdrehungen pro Minute vermindert. Gleichzeitig strömt das Pulvergas und das gepulverte Hartbeschichtungsmaterial fängt an, mit einer Anfangsgeschwindigkeit von annähernd 6 Gramm/Minute zu fließen. Der Schweißstrom und der Pulverfluß werden gleichzeitig linear über eine fünf (5) Sekunden Periode auf einen Maximalstrom von 110 Ampere und maximale Pulverflußrate von 20 Gramm/Minute erhöht. Dies erzeugt eine allmähliche ansteigende Schweißlage mit einer relativ glatten Oberfläche auf dem Ventilsubstrat· Die gewünschte Stärke des Schweißmaterials, ungefähr 0,060 Zoll, wird auf dem Substrat abgeschieden und mit dieser Rate oder Geschwindigkeit fortgesetzt, bis die Spindel praktisch eine vollständige Umdrehung gemacht hat.
An diesem Punkt wird die Schweißlagendicke vermindert, um in den Anfang der Schweißlage überzugehen, wodurch eine glatte kontinuierliche Umfangsschweißlage gebildet wird. Der Pulverfluß wird linear auf eine Rate von annähernd 5 Gramm/Minute über eine zwei (2) Sekunden Periode hinweg reduziert. Gleichzeitig wird der Schweißstrom linear über eine annähernd drei (3) Sekunden Periode vermindert. Nahe dem Ende des Beschichtungszyklus wird der Pulverfluß vollständig beendet, die Spindelgeschwindigkeit wird auf sechs Umdrehungen pro Minute erhöht und man läßt den übertragungsbogen den allmählichen Abfall fortsetzen und schließlich am Ende des Zyklus erlöschen.
Infolge dieses Verfahrens ergibt sich eine überlappte Schweißverbindung frei von internen und externen Schweißschäden, und zwar
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metallurgisch verbunden mit dem darunter liegenden Substrat. Wegen der intensiven Wärme und der schnellung Abkühlung ergibt sich nur eine kleinere Menge einer Vermischung in der Schmelzzone. Infolge der schnellen thermischen Wärmeableitung in der Auflage besitzt das harte Beschichtungsmaterial eine feine Kornstruktur mit gleichmäßig hindurch verteilten Carbiden.
Fig. 3 zeigt eine Ventilquerschnittsoberfläche, hergestellt unter Verwendung der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das Ventil 60 ist auf einer Kupferplatte 62 angeordnet dargestellt. Wie gezeigt, ist ein Mittelteil 64 der Kühlplatte entfernt, so daß der Kühleffekt der Platte auf den Umfang 66 des Ventils konzentriert ist. Es wurde festgestellt, daß die Verwendung einer Kühlplatte mit dieser Form zur Kühlung des Ventils eine ausgezeichnete Kühlung zur Folge, hat, welche eine feine Carbidverteilung im Oberflächenmaterial 68 sicherstellt. Die Mittelausnehmung stellt mit sicher, daß ein guter elektrischer Kontakt am Umfang des Ventils hergestellt wird, da jegliche überhöhung des Ventils nahe der Mitte in der Ausnehmung erfolgt; infolgedessen wird sich die Kante des Ventils in enger Berührung mit der Platte befinden.
Die erfindungsgemäße Zuführ- oder Speisevorrichtung wurde bezüglich einer PlasmabogenschweiBvorrichtung beschrieben. Sie kann jedoch in geeigneter Weise auch abgewandelt werden, um zusammen mit TIG oder anderen Formen von Bogenhartbeschichtungsverfahren verwendet zu werden. Abwandlungen der Erfindung sind dem Fachmann gegeben.
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Claims (9)

  1. Ansprüche
    Π.J Verfahren zur Hartbeschichtung eines Gegenstandes mit einem Überzug unter Verwendung eines Plasmabogenschweißüberzugsmaterials, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    Einleitung und Erhöhung des Schweißstromes auf einen vorbestimmten Pegel über eine vorbestimmte Zeitperiode hinweg, Einspeisen des Uberzugsmaterials in den Plasmabogen während der Zeitperiode, während welcher der Schweißstrom ansteigt, um eine glatte Einführung am Oberzug zu erhalten, Forsetzung des Eingehens oder Einspeisens des Materials in den Plasmabogen und Aufrechterhaltung der Einspeisung bei einem konstanten Schweißstrom, konstant für eine vorbestimmte Zeitperiode, die erforderlich ist, um die gewünschte Fläche des Werkstücks zu überziehen,
    nach Vollendung des Uberziehens der gewünschten Fläche des Werkstücks Verkleinern des Schweifistroms mit einer vorbestimmten Rate , und
    Verkleinerung der Speiserate des Oberzugsmaterials,während der Schweißstrom abnimmt, um einen glatten Auslauf an dem überzug vorzusehen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt des Betriebs des Schweißstroms mit einer sich verkleinernden Rate,nachdem die Eingabe des gepulverten Materials aufgehört hat.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hartzubeschichtende Substrat auf einer Basis angeordnet ist, welche einen vertieften Mittelteil aufweist, wodurch das Substrat die Platte nur am Umfang des Substrats berührt, wodurch ein guter Kontakt zwischen dem Substrat und der Basis sichergestellt ist.
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    ORIGINAL INSPECTED
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmabogen während des Verfahrens oszilliert, um die Wärme gleichmäßig über die hartzubeschichtende Oberfläche zu verteilen.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillation durch ein Magnetfeld durchgeführt wird.
  6. 6. Plasmaschweißvorrichtung zum Abscheiden einer Metalllage auf einem Substrat mit einem Plasma erzeugenden Bogen in der Schweißvorrichtung, Mitteln zur Eingabe eines auf dem Substrat abzuscheidenden Pulvermaterials in das Plasma an einem Punkt entfernt gegenüber der Elektrode und Abschirm- oder Schutzmitteln zur Erzeugung eines Schutzes aus inertem Gas um das Plasma herum, gekennzeichnet durch ein erstes Plenum (12) innerhalb der Schweißvorrichtung zur Aufnahme und Unterdrucksetzung des inerten Schutzgases, Prallmittel (18) in Strömungsmittelverbindung mit dem ersten Plenum (12), ein zweites Plenum (20) in Strömungsmittelverbindung mit der Prallvorrichtung (18) und Diffusormittel (22) in Strömungsmittelverbindung mit dem zweiten Plenum (20), wobei das zweite Plenum (Beruhigungskammer)(20)das Gas durch die Diffusormittel (22) ausstößt, um einen im wesentlichen gleichförmigen zylindrischen Schild um das Plasma herum vorzusehen, wodurch die Schweißvorrichtung einen verringerten Schweißvorrichtungsdurchmesser besitzt, um zu gestatten, daß die Schweißvorrichtung und das zugehörige Werkstück in dichtere Nachbarschaft gebracht werden.
  7. 7. Schweißvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Diffusorglied eine gesinterte Pulvermetallplatte aufweist.
  8. 8. Schweißvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Beruhigungskammern ringförmige Beruhigungskammern (12, 20) sind.
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  9. 9. Schwelßvorrlchtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prellvorrichtung eine Platte (18) ist, die eine Vielzahl von Bohrungen (16) aufweist, die im wesentlichen eine gleichförmige Querschnittsfläche besitzen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114192946A (zh) * 2021-12-15 2022-03-18 南京中远海运船舶设备配件有限公司 一种船用气阀阀门密封面堆焊收弧疏松缺陷的抑制方法

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2509640A1 (fr) * 1981-07-17 1983-01-21 Creusot Loire Procede de fabrication d'une piece metallique composite et produits obtenus
DE3438439A1 (de) * 1983-10-26 1985-05-09 Daido Tokushuko K.K., Nagoya, Aichi Pulveroberflaechenschweissverfahren
DE3773258D1 (de) * 1986-05-18 1991-10-31 Daido Steel Co Ltd Verschleissfeste gegenstaende aus titan oder aus einer titanlegierung.
US4917852A (en) * 1988-04-29 1990-04-17 Norton Company Method and apparatus for rapid solidification
US5076991A (en) * 1988-04-29 1991-12-31 Norton Company Method and apparatus for rapid solidification
US4866240A (en) * 1988-09-08 1989-09-12 Stoody Deloro Stellite, Inc. Nozzle for plasma torch and method for introducing powder into the plasma plume of a plasma torch
GB2276886B (en) * 1993-03-19 1997-04-23 Smith International Rock bits with hard facing
US5486383A (en) * 1994-08-08 1996-01-23 Praxair Technology, Inc. Laminar flow shielding of fluid jet
US5858470A (en) * 1994-12-09 1999-01-12 Northwestern University Small particle plasma spray apparatus, method and coated article
US5744777A (en) * 1994-12-09 1998-04-28 Northwestern University Small particle plasma spray apparatus, method and coated article
US5674449A (en) * 1995-05-25 1997-10-07 Winsert, Inc. Iron base alloys for internal combustion engine valve seat inserts, and the like
JPH08192274A (ja) * 1995-09-20 1996-07-30 Daido Steel Co Ltd エンジンバルブ
US6385847B1 (en) 2000-09-13 2002-05-14 Eaton Corporation Seat faced engine valves and method of making seat faced engine valves
US6915964B2 (en) * 2001-04-24 2005-07-12 Innovative Technology, Inc. System and process for solid-state deposition and consolidation of high velocity powder particles using thermal plastic deformation
US7632175B2 (en) * 2004-05-04 2009-12-15 Blount, Inc. Cutting blade hard-facing method and apparatus
US7611590B2 (en) * 2004-07-08 2009-11-03 Alloy Technology Solutions, Inc. Wear resistant alloy for valve seat insert used in internal combustion engines
US8948917B2 (en) * 2008-10-29 2015-02-03 Baker Hughes Incorporated Systems and methods for robotic welding of drill bits
US8450637B2 (en) * 2008-10-23 2013-05-28 Baker Hughes Incorporated Apparatus for automated application of hardfacing material to drill bits
US9439277B2 (en) * 2008-10-23 2016-09-06 Baker Hughes Incorporated Robotically applied hardfacing with pre-heat
GB2489493B (en) 2011-03-31 2013-03-13 Norsk Titanium Components As Method and arrangement for building metallic objects by solid freeform fabrication
WO2014008075A1 (en) * 2012-07-03 2014-01-09 Eaton Corporation Non-destructive test of detecting faulty welds on an engine poppet valve
CN104722903B (zh) * 2015-03-23 2017-04-05 赵毛兴 一种气门杆小端等离子堆焊方法
US10307852B2 (en) 2016-02-11 2019-06-04 James G. Acquaye Mobile hardbanding unit

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2357170A (en) * 1940-08-03 1944-08-29 Smith Corp A O Arc welding chill
US2808804A (en) * 1954-04-17 1957-10-08 Isler William Apparatus for applying metal coatings to valves
US2920183A (en) * 1957-02-12 1960-01-05 Air Reduction Magnetic oscillation of welding arc
FR1305240A (fr) * 1960-11-15 1962-09-28 Union Carbide Corp Appareil et procédé de soudure à l'arc
US3283205A (en) * 1961-06-01 1966-11-01 Bolt Harold E De Shifting arc plasma system
GB1405415A (en) * 1971-11-06 1975-09-10 Rolls Royce Plasma arc welding
US3988566A (en) * 1972-06-05 1976-10-26 Metco Inc. Automatic plasma flame spraying process and apparatus
US3743815A (en) * 1972-10-06 1973-07-03 Stoody Co System for producing valves as for internal-combustion engines

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114192946A (zh) * 2021-12-15 2022-03-18 南京中远海运船舶设备配件有限公司 一种船用气阀阀门密封面堆焊收弧疏松缺陷的抑制方法

Also Published As

Publication number Publication date
ES463590A1 (es) 1978-07-16
GB1585207A (en) 1981-02-25
JPS5354134A (en) 1978-05-17
FR2369013A1 (fr) 1978-05-26
GB1585206A (en) 1981-02-25
BR7707145A (pt) 1978-07-25
IT1085275B (it) 1985-05-28
US4104505A (en) 1978-08-01

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