JP2001259833A - Method and device for cladding by welding - Google Patents

Method and device for cladding by welding

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JP2001259833A
JP2001259833A JP2000067409A JP2000067409A JP2001259833A JP 2001259833 A JP2001259833 A JP 2001259833A JP 2000067409 A JP2000067409 A JP 2000067409A JP 2000067409 A JP2000067409 A JP 2000067409A JP 2001259833 A JP2001259833 A JP 2001259833A
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welding
overlay
torch
bead
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Japanese (ja)
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Yukio Manabe
幸男 真鍋
Satoru Zenitani
哲 銭谷
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for cladding by welding, by which a cladding part with a high quality can be stably formed even when cladding by welding on the thin part of a work and a welding deformation can be reduced. SOLUTION: When cladding by welding on the work 1 by a torch 3, by generating a Lorentz force driving molten metal in the molten pool of the work 1 by an exciting coil 3a disposed so that the outer periphery of the lower part of the torch 3 is surrounded, weld beads are smoothed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、風力機械やタービ
ン等におけるブレードのエッジ部のような比較的薄いワ
ークについて肉盛溶接を施すのに適した、肉盛溶接方法
および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a build-up welding method and apparatus suitable for performing build-up welding on a relatively thin work such as an edge portion of a blade in a wind machine or a turbine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、主な肉盛方法としてはガス肉盛
法,アーク肉盛法,プラズマ肉盛法等があり、肉盛され
る側の部材(以下ワークと称する)が比較的厚板で熱容
量が大きいものに対しては実用化の例も多い。しかし、
ワークがタービンブレードのように比較的薄板で、しか
もその部材端部にコーティングするような場合には、ワ
ークのエッジ部が非常に溶融し易いことから適正な肉盛
形状・品質(硬度等)が得難く、また溶接変形が出易い
等の問題点があり、適用が困難となっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are a gas overlay method, an arc overlay method, a plasma overlay method, and the like, and a member to be overlaid (hereinafter referred to as a work) is a relatively thick plate. There are many examples of practical application for those with large heat capacity. But,
When the work is a relatively thin plate such as a turbine blade, and the end of the work is coated, the edge of the work is very easy to melt, so the proper overlay shape and quality (hardness etc.) There are problems such as difficulty in obtaining and deformation of welding easily, which makes application difficult.

【0003】すなわち、従来の肉盛手段では、図1
(a)に示す薄板部材としてのワーク1の端部に肉盛す
るような場合に、以下の問題点がある。 (1)投入熱量が高いと、 (a) ワーク1のエッジ部にビード(肉盛金属)2を溶接
すると、同エッジ部が溶融し過ぎて図1(b)に示すよう
に垂れてしまい、所定の形状が確保できない。 (b) ワーク1の希釈が高くなることにより肉盛材が本来
持つ優れた特性(高硬度等)が得られない。 (2)逆にワーク1のエッジ部があまり溶けないように
投入熱量を低くし過ぎると、 (a) エッジから離れた部分で図1(c)に示すように融合
不良個所kが発生し易くなる。 (b) 図1(c)に示すようにビード2が凸化して、ぬれ角
が大きくなったり、なじみ性が低下したりするなど、ビ
ード形状が悪化し、ビード端部での疲労強度が低下した
り、多層肉盛する際にはビード端部の部分に溶接欠陥が
発生したりする。 (c) 溶融金属の温度が低く流動・撹拌があまり行われな
くなるため、組織が粗大化したり不均一になったりす
る。
[0003] That is, in the conventional overlaying means, FIG.
In the case where the work 1 as a thin plate member as shown in FIG. (1) If the input heat quantity is high, (a) If a bead (facing metal) 2 is welded to the edge of the work 1, the edge is melted too much and droops as shown in FIG. The specified shape cannot be secured. (b) Due to the high dilution of the work 1, excellent properties (high hardness, etc.) inherent in the overlay material cannot be obtained. (2) Conversely, if the input heat is too low so that the edge of the work 1 is not melted too much, (a) a defective fusion point k is likely to occur at a portion away from the edge as shown in FIG. 1 (c). Become. (b) As shown in FIG. 1 (c), the bead 2 becomes convex, the wetting angle increases, the conformability decreases, the bead shape deteriorates, and the fatigue strength at the bead end decreases. Or a weld defect occurs at the end of the bead when performing multi-layer overlaying. (c) Since the temperature of the molten metal is low and fluidization and stirring are not performed much, the structure becomes coarse or non-uniform.

【0004】上述の問題点により、安定して良好な肉盛
部を得ることが非常に困難になるほか、ワーク1が薄板
の場合には、溶接変形が生じやすくなるという問題も合
わせて存在する。
[0004] The above-mentioned problems make it extremely difficult to obtain a stable and good build-up portion. In addition, when the work 1 is a thin plate, there is a problem that welding deformation easily occurs. .

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、ワー
クの薄肉部分に肉盛する場合においても安定して高品質
な肉盛部を形成でき、また溶接変形も低減できるように
した肉盛溶接方法および装置を提供することを課題とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a build-up welding in which a high-quality build-up portion can be formed stably even when building up a thin portion of a work, and welding deformation can be reduced. It is an object to provide a method and an apparatus.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明の肉盛溶接方法は、ワークの表面に肉盛溶接
を施す際に、その溶接部における溶融池内に、電磁手段
によって溶融金属を駆動するローレンツ力を発生させな
がら、肉盛溶接を行うことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the overlay welding method according to the present invention is characterized in that when overlay welding is performed on the surface of a work, the weld is welded by electromagnetic means into a weld pool at the weld. It is characterized in that build-up welding is performed while generating Lorentz force for driving metal.

【0007】上述の本発明の肉盛溶接方法では、タービ
ンブレード等のワークの薄肉部分に肉盛溶接を施す際
に、その溶接部の溶融池内で、電磁手段によるローレン
ツ力で溶融金属を撹拌したり一方向に流動させたりする
作用が行われるので、良好な肉盛部が得られるようにな
る。
According to the above-mentioned overlay welding method of the present invention, when overlay welding is performed on a thin portion of a work such as a turbine blade, the molten metal is stirred by Lorentz force by electromagnetic means in a molten pool of the welded portion. Or a flow in one direction, so that a good build-up portion can be obtained.

【0008】そして、上記ローレンツ力が交流磁場で発
生するようにした場合は、結晶粒の微細化と組織の均一
化とにより硬度などのコーティング膜特性の向上がもた
らされる。またビード形状の偏平化と溶接面へのなじみ
性の向上とにより、肉盛部の疲労強度の低下防止や多層
肉盛時の溶接欠陥防止がもたらされる。さらに、肉盛部
における溶け込みの浅広化により、ワークのエッジ部の
過度な溶融や融合不良等を低減する効果が得られる。
When the Lorentz force is generated by an alternating magnetic field, the coating film properties such as hardness are improved by the refinement of the crystal grains and the homogenization of the structure. Further, the flattening of the bead shape and the improvement of the conformability to the welded surface can prevent a decrease in the fatigue strength of the overlay portion and prevent welding defects at the time of multilayer overlaying. Furthermore, the effect of reducing excessive melting, poor fusion, and the like of the edge portion of the work can be obtained by making the penetration of the overlay portion shallower and wider.

【0009】また、上記ローレンツ力が直流磁場で発生
するようにした場合は、溶融金属の一方向流動によりワ
ークのエッジ側のビード厚さの増加やエッジ部の垂れ下
がりが防止されるようになる。特に交流と直流を重ね合
わせた磁場やデューティ比を変化させた交流磁場のよう
に、平均値が0でなくバイアスをもった交流磁場にして
前記ローレンツ力を発生させた場合、上記交流磁場の場
合と直流磁場の場合の各効果が合わせて得られ、より良
好な肉盛部が得られる。
When the Lorentz force is generated by a DC magnetic field, an increase in the thickness of the bead on the edge side of the work and the sagging of the edge portion due to the unidirectional flow of the molten metal can be prevented. In particular, when the Lorentz force is generated in a biased AC magnetic field having an average value other than 0, such as a magnetic field in which AC and DC are superimposed or an AC magnetic field in which the duty ratio is changed. And the respective effects in the case of the DC magnetic field can be obtained together, and a better built-up portion can be obtained.

【0010】次に、本発明の肉盛溶接装置は、肉盛溶接
を施されるワークを固定するためのワーク固定治具と、
同ワーク固定治具の直上に配置された肉盛溶接用トーチ
とを備え、同トーチにより上記ワークに形成される溶融
池内で溶融金属を駆動するローレンツ力を発生させるた
めの励磁コイルが、上記トーチの下部外周を取り囲むよ
うに配設されていることを特徴としている。
Next, a build-up welding apparatus according to the present invention includes a work fixing jig for fixing a work to be subjected to build-up welding,
A build-up welding torch disposed directly above the work fixing jig; and an excitation coil for generating Lorentz force for driving molten metal in a molten pool formed on the work by the torch is provided by the torch. Are arranged so as to surround the lower periphery of the lower part.

【0011】また本発明の肉盛溶接装置は、上記ワーク
固定治具が、上記ワークを挟持する適正ビード形成用鋳
型機能付き水冷銅ブロックと、同ブロックを締付け可能
に支持するバイスと、上記ワークの姿勢を調整すべく上
記バイスを回動調節可能に支持する支持台とにより構成
されていることを特徴としている。
Further, in the overlay welding apparatus according to the present invention, the work fixing jig comprises: a water-cooled copper block having a mold function for forming an appropriate bead for holding the work; a vise for supporting the block in a tightenable manner; And a support base that supports the vice so as to adjust its rotation so as to adjust the posture of the vise.

【0012】上述の本発明の肉盛溶接装置では、ワーク
固定治具により固定されたワークが、同固定治具の直上
に配置された溶接用トーチにより溶融池を形成される際
に、同トーチの下部外周を取り囲むように配設された励
磁コイルにより上記溶融池内で溶融金属を駆動するロー
レンツ力が適切に発生するようになって、これにより良
好な肉盛部が形成されるようになる。
In the above-mentioned overlay welding apparatus of the present invention, when the work fixed by the work fixing jig is formed into a molten pool by the welding torch disposed immediately above the work fixing jig, the same torch is used. The excitation coil disposed so as to surround the lower periphery of the metal plate appropriately generates a Lorentz force for driving the molten metal in the molten pool, thereby forming a good overlay.

【0013】また、薄板ワークの端部のように非常に溶
融しやすい部分への肉盛溶接の際に、上記ワーク固定治
具におけるワーク挟持用の水冷銅ブロックと同ブロック
締付け用のバイスとによるワークの適切な拘束および冷
却と、上記バイスを回動調節可能に支持する支持台によ
るワーク姿勢の適切な調整とにより、ワーク上への肉盛
溶接作業が能率よく行われるようになり、特にワークを
挟持する上記水冷銅ブロックの適正ビード形成用鋳型機
能により、ワークの溶接変形が低減されるとともに良好
なビード形状の肉盛部が得られるようになる。
In addition, when overlay welding is performed on a very easily melted portion such as an end portion of a thin plate work, a water-cooled copper block for clamping the work and a vice for fastening the block in the work fixing jig are used. By appropriately restraining and cooling the work, and by appropriately adjusting the posture of the work by the support base that supports the vise so that the rotation can be adjusted, the overlay welding work on the work can be performed efficiently, Due to the function of the appropriate bead forming mold of the water-cooled copper block that holds the work, welding deformation of the work is reduced and a good bead-shaped overlay is obtained.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
形態としての肉盛溶接方法および装置について説明する
と、図2は本発明による肉盛溶接装置を模式的に示す説
明図、図3は図2の装置で肉盛溶接を行った際の溶融池
の拡大図、図4は本発明の装置で交流磁場を用いた場合
のビード形状改善効果を示す説明図で、(a)図は従来
の装置による凸ビードの肉盛状態を示す側面図、(b)
図は本発明の装置による偏平ビードの肉盛状態を示す側
面図であり、図5は本発明の装置で直流磁場を用いた場
合のビード形状改善効果を示す説明図であり、図6は本
発明の装置における磁場付与条件の説明図で、(a)図
は交流と直流とを重ね合わせた波形を示すグラフ、
(b)図はデューティ比を変化させた交流波形を示すグ
ラフであり、図7は本発明の装置におけるワーク固定治
具の構造を示す説明図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing a cladding welding method and apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. FIG. 4 is an enlarged view of a weld pool when the overlay welding is performed by the apparatus of FIG. 2, and FIG. 4 is an explanatory view showing a bead shape improving effect when an AC magnetic field is used in the apparatus of the present invention. Side view showing the overlaid state of the convex bead by the apparatus of FIG.
FIG. 5 is a side view showing a flat bead buildup state by the apparatus of the present invention, FIG. 5 is an explanatory view showing a bead shape improving effect when a DC magnetic field is used in the apparatus of the present invention, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view of a magnetic field applying condition in the apparatus of the present invention. FIG. 5A is a graph showing a waveform in which AC and DC are superimposed,
FIG. 7B is a graph showing an AC waveform with the duty ratio changed, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing the structure of a work fixing jig in the apparatus of the present invention.

【0015】図2に示すように、本発明の一実施形態と
しての肉盛溶接装置は、肉盛溶接を施されるワーク1を
固定するためのワーク固定治具20と、同ワーク固定治具
20の直上に配置された肉盛溶接用トーチ3とを備えてお
り、同トーチ3には、粉体供給装置4によりパウダーが
供給されるほか、制御装置7により制御されたセンター
ガスやシールドガスが送給されるようになっている。さ
らに、トーチ3にはプラズマ電源5や冷却水循環装置6
が接続されている。また本装置には遠隔操作箱9が設け
られている。このようにして、ワーク1にプラズマ粉体
肉盛溶接が施されるようになっている。
As shown in FIG. 2, a build-up welding apparatus as one embodiment of the present invention includes a work fixing jig 20 for fixing a work 1 to be subjected to build-up welding, and a work fixing jig.
And a torch 3 for overlay welding, which is disposed immediately above the torch 20. The torch 3 is supplied with powder by a powder supply device 4, and also has a center gas and a shielding gas controlled by a control device 7. Is to be sent. Further, the torch 3 includes a plasma power supply 5 and a cooling water circulating device 6.
Is connected. Further, a remote control box 9 is provided in this apparatus. In this way, the workpiece 1 is subjected to the plasma powder overlay welding.

【0016】本装置では、特にトーチ3の下部外周を取
り囲むように励磁コイル3aが配設され、ワーク1への
肉盛溶接の際にトーチ3によりワーク1に形成される溶
融池(図3の符号17参照)に、励磁コイル3aによって
溶融金属を駆動するローレンツ力が発生するようになっ
ている。なお、図3において符号14は磁場を示し、15は
アーク電流、16はアーク極点、18は電磁力を示してい
る。
In the present apparatus, an exciting coil 3a is disposed so as to surround the lower periphery of the torch 3, and a molten pool (see FIG. 3) formed on the work 1 by the torch 3 at the time of overlay welding on the work 1. In FIG. 17, a Lorentz force for driving the molten metal is generated by the exciting coil 3a. In FIG. 3, reference numeral 14 indicates a magnetic field, 15 indicates an arc current, 16 indicates an arc pole, and 18 indicates an electromagnetic force.

【0017】励磁コイル3aにより付与する磁場14の方
向および強さは、励磁電源8から励磁コイル3aに供給
する励磁電流の方向および大きさにより調整できる。
The direction and strength of the magnetic field 14 applied by the exciting coil 3a can be adjusted by the direction and magnitude of the exciting current supplied from the exciting power supply 8 to the exciting coil 3a.

【0018】図7に示すように、ワーク固定治具20は冷
却水11を通される水冷銅ブロック10でワーク1を挟持
(クランプ)するようになっており、これによりワーク
1の拘束と冷却が可能となっている。また水冷銅ブロッ
ク10の締付けは、バイス12の締付片12aにより行われる
ようになっている。
As shown in FIG. 7, the work fixing jig 20 holds (clamps) the work 1 with a water-cooled copper block 10 through which cooling water 11 is passed. Is possible. The fastening of the water-cooled copper block 10 is performed by a fastening piece 12 a of the vise 12.

【0019】水冷銅ブロック10は適正ビード形成用鋳型
機能を有し、ワーク1のエッジ部裏面を受ける形状とな
っている。また、ワーク1の姿勢を調整できるようにす
るため、バイス12が回動軸13aを中心として回動調節さ
れるように支持台13に支持されている。
The water-cooled copper block 10 has a proper bead forming mold function and is shaped to receive the back surface of the edge of the work 1. Further, in order to adjust the posture of the work 1, the vise 12 is supported by the support base 13 so as to be rotatable about a rotation shaft 13a.

【0020】プラズマ粉体肉盛溶接は、ワーク1と溶接
トーチ3との間に発生させたプラズマアーク中に、溶加
材としての粉末材料を投入し、ワーク1の表面に溶着金
属膜としてのビード3を形成するものである。
In the plasma powder build-up welding, a powder material as a filler material is charged into a plasma arc generated between the work 1 and the welding torch 3, and a welding metal film is formed on the surface of the work 1. A bead 3 is formed.

【0021】図3に示すように、プラズマアークにより
形成された溶融池17において、アーク電流15はアーク極
点16を中心としてほぼ放射状に流れる。ここに励磁コイ
ル3aによりワーク1の表面に対して垂直方向の磁場14
を付与すると、アーク電流15との相互作用によりフレミ
ングの左手の法則に従いローレンツ力が発生する。
As shown in FIG. 3, in a molten pool 17 formed by a plasma arc, an arc current 15 flows almost radially around an arc pole 16. Here, a magnetic field 14 perpendicular to the surface of the workpiece 1 is generated by the exciting coil 3a.
, Lorentz force is generated by the interaction with the arc current 15 according to Fleming's left-hand rule.

【0022】まず、励磁コイル3aに流す電流を交流と
し溶融池17に対し交流磁場を付与した場合、発生するロ
ーレンツ力の方向も時間とともに方向が変化するように
なり、溶融金属が撹拌されるようになる。
First, when an alternating current is applied to the exciting coil 3a and an alternating magnetic field is applied to the molten pool 17, the direction of the generated Lorentz force changes with time, so that the molten metal is stirred. become.

【0023】その結果、 (1) 結晶粒微細化と組織均一化とにより、硬度等のコ
ーティング膜特性が向上する。 (2) ビード形状の偏平化(凸化防止)と端部なじみ性
の向上とにより、ビード形状が改善される。すなわち、
磁気撹拌の無い従来の場合は図4(a)に示すようにビー
ド2がぬれ角大でなじみ不良の個所nを生じるのに比べ
て、本発明の方法および装置によれば、磁気撹拌により
図4(b)に示すようにビード2が偏平化し、ぬれ角小で
なじみ良好の状態mになる。 (3) 溶け込みの浅広化により、エッジ部の過度な溶融
や融合不良などが低減される。等の効果が得られ、高品
質な肉盛部が安定して得られる。本効果は磁場強さ10
0〜1000Gauss,磁場周波数1〜10Hzの範囲で
顕著である。
As a result, (1) the coating film characteristics such as hardness are improved by the refinement of the crystal grains and the homogenization of the structure. (2) The bead shape is improved by flattening the bead shape (preventing convexity) and improving the end conformability. That is,
According to the conventional method without magnetic stirring, the bead 2 has a large wetting angle and generates a poorly conformable portion n as shown in FIG. 4 (a). As shown in FIG. 4 (b), the bead 2 is flattened, and the wet state becomes small with a small wetting angle. (3) By making the penetration shallower, excessive melting of the edge portion and poor fusion are reduced. And the like, and a high quality overlay is stably obtained. This effect has a magnetic field strength of 10
It is remarkable in the range of 0 to 1000 Gauss and the magnetic field frequency of 1 to 10 Hz.

【0024】次に、励磁コイル3aに流す電流を直流と
し溶融池17に対し一方向磁場を付与した場合には、発生
するローレンツ力の方向も時間変化しなくなるが、溶融
池内において溶融金属はアーク前方(溶接進行方向)よ
りもアーク後方に多く存在しており、アーク後方での電
磁力が溶融金属の流動さらにはビード形成に大きく影響
する。例えば図3のように右回りの回転力となるように
すると、アーク後方では溶接進行方向に対して左向(紙
面下方向)のローレンツ力が常に働くため溶融金属が溶
接進行方向に対して左側(紙面下方向)に押し寄せられ
るようになり、溶接進行方向に対して左側が厚い肉盛ビ
ードを形成できるようになる。
Next, when a unidirectional magnetic field is applied to the molten pool 17 with the current flowing through the exciting coil 3a being a direct current, the direction of the generated Lorentz force does not change with time, but the molten metal in the molten pool becomes an arc. It exists more behind the arc than ahead (welding progress direction), and the electromagnetic force behind the arc greatly affects the flow of the molten metal and further the bead formation. For example, if the rotational force is clockwise as shown in FIG. 3, the left side (downward in the drawing) Lorentz force always acts in the welding progress direction behind the arc, so that the molten metal is leftward in the welding progress direction. (Downward in the plane of the paper), and a thick overlay bead can be formed on the left side with respect to the welding progress direction.

【0025】この現象を利用して磁場の方向を適宜設定
することにより、図5に示すように、ワーク1上にエッ
ジ側が厚く盛り上がった形状のビード2を形成すること
ができ、エッジ部での垂れの少ない良好なビード形状が
得られる。本効果は磁場強さ100〜1000Gaussの
範囲で顕著である。
By appropriately setting the direction of the magnetic field by utilizing this phenomenon, it is possible to form a bead 2 having a thick edge on the workpiece 1 as shown in FIG. A good bead shape with little droop can be obtained. This effect is remarkable when the magnetic field strength is in the range of 100 to 1000 Gauss.

【0026】さらに、励磁コイル3aに流す電流を、図
6(a)に示すような交流と直流を重ね合わせた波形
や、図6(b)に示すようなデューティ比を変化させた
交流波形のごとく、平均値が0でなくバイアスをもつよ
うな交流波形にした場合、上述のような励磁電流が交流
の場合と直流の場合のそれぞれの効果を同時に得られ、
より良好な肉盛溶接部が得られる。本効果は磁場強さ1
00〜1000Gauss,磁場周波数1〜10Hzの範囲
で顕著である。
Further, the current flowing through the exciting coil 3a is changed to a waveform obtained by superimposing an alternating current and a direct current as shown in FIG. 6A or an alternating current waveform obtained by changing the duty ratio as shown in FIG. As described above, when the average value is set to an AC waveform having a bias instead of 0, the respective effects of the case where the exciting current is AC and the case of DC as described above can be simultaneously obtained,
A better overlay weld is obtained. This effect is magnetic field strength 1
It is remarkable in the range of 00 to 1000 Gauss and the magnetic field frequency of 1 to 10 Hz.

【0027】上記に加え図7に示すようなワーク1を固
定する治具20を用いた場合、以下に示す効果が得られ
る。 (1) 水冷銅ブロック10でワーク1をクランプし、拘束
・冷却しているので溶接変形を低減できる。 (2) 水冷銅ブロック10がエッジ部裏面を受ける形状を
有して、同ブロックが鋳型的な役割を果たしていると、
エッジ部の溶融金属の垂れが低減でき、良好な形状のビ
ードが得られる。
When the jig 20 for fixing the work 1 as shown in FIG. 7 is used in addition to the above, the following effects can be obtained. (1) The work 1 is clamped by the water-cooled copper block 10 and is restrained and cooled, so that welding deformation can be reduced. (2) If the water-cooled copper block 10 has a shape to receive the back of the edge, and the block plays a role of a mold,
The dripping of the molten metal at the edge can be reduced, and a bead having a good shape can be obtained.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の肉盛溶接
方法および装置によれば次のような効果が得られる。 (1) 本発明の肉盛溶接方法では、タービンブレード等の
ワークの薄肉部分に肉盛溶接を施す際に、その溶接部の
溶融池内で、電磁手段によるローレンツ力で溶融金属を
撹拌したり一方向に流動させたりする作用が行われるの
で、良好な肉盛部が得られるようになる。 (2) 本発明の肉盛溶接装置では、ワーク固定治具により
固定されたワークが、同固定治具の直上に配置された溶
接用トーチにより溶融池を形成される際に、同トーチの
下部外周を取り囲むように配設された励磁コイルにより
上記溶融池内で溶融金属を駆動するローレンツ力が適切
に発生するようになって、これにより良好な肉盛部が形
成されるようになる。 (3) 薄板ワークの端部のように非常に溶融しやすい部分
への肉盛溶接の際に、上記ワーク固定治具におけるワー
ク挟持用の水冷銅ブロックと同ブロック締付け用のバイ
スとによるワークの適切な拘束および冷却と、上記バイ
スを回動調節可能に支持する支持台によるワーク姿勢の
適切な調整とにより、ワーク上への肉盛溶接作業が能率
よく行われるようになり、特にワークを挟持する上記水
冷銅ブロックの適正ビード形成用鋳型機能により、ワー
クの溶接変形が低減されるとともに良好なビード形状の
肉盛部が得られるようになる。
As described in detail above, the following effects can be obtained by the overlay welding method and apparatus of the present invention. (1) In the overlay welding method of the present invention, when performing overlay welding on a thin-walled portion of a work such as a turbine blade, the molten metal is stirred by Lorentz force by electromagnetic means in a molten pool of the welded portion. Since an action of flowing in the direction is performed, a good build-up portion can be obtained. (2) In the overlay welding apparatus of the present invention, when the work fixed by the work fixing jig forms a molten pool by the welding torch arranged immediately above the work fixing jig, the lower part of the torch is formed. The excitation coil disposed to surround the outer periphery appropriately generates a Lorentz force for driving the molten metal in the molten pool, thereby forming a good overlay. (3) When overlaying on very easily melted parts such as the end of a thin plate work, the work fixing jig uses a water-cooled copper block for clamping the work and a vise for fastening the block. With proper restraint and cooling, and proper adjustment of the work position by the support base that supports the vice so that the rotation can be adjusted, overlay welding work on the work can be performed efficiently, especially when the work is clamped. Due to the proper bead forming mold function of the water-cooled copper block, welding deformation of the work is reduced and a good bead-shaped overlay is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の肉盛溶接を示す説明図であって、(a)図
は肉盛前のワークを示し、(b),(c)図はいずれも肉盛
後のワークを示す説明図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view showing a conventional overlay welding, in which FIG. 1 (a) shows a workpiece before overlaying, and FIGS. 1 (b) and 1 (c) each show an workpiece after overlaying. It is.

【図2】本発明による肉盛溶接装置を模式的に示す説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a build-up welding apparatus according to the present invention.

【図3】図2の装置で肉盛溶接を行った際の溶融池の拡
大図である。
FIG. 3 is an enlarged view of a molten pool when overlay welding is performed by the apparatus of FIG. 2;

【図4】本発明の装置で交流磁場を用いた場合のビード
形状改善効果を示す説明図で、(a)図は従来の装置に
よる凸ビードの肉盛状態を示す側面図、(b)図は本発
明の装置による偏平ビードの肉盛状態を示す側面図であ
る。
4A and 4B are explanatory views showing a bead shape improving effect when an AC magnetic field is used in the apparatus of the present invention, wherein FIG. 4A is a side view showing a built-up state of a convex bead by a conventional apparatus, and FIG. FIG. 4 is a side view showing a flat bead buildup state by the apparatus of the present invention.

【図5】本発明の装置で直流磁場を用いた場合のビード
形状改善効果を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a bead shape improving effect when a DC magnetic field is used in the apparatus of the present invention.

【図6】本発明の装置における磁場付与条件の説明図
で、(a)図は交流と直流とを重ね合わせた波形を示す
グラフ、(b)図はデューティ比を変化させた交流波形
を示すグラフである。
6A and 6B are explanatory diagrams of magnetic field application conditions in the apparatus of the present invention. FIG. 6A is a graph showing a waveform in which AC and DC are superimposed, and FIG. 6B is an AC waveform in which the duty ratio is changed. It is a graph.

【図7】本発明の装置におけるワーク固定治具の構造を
示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing a structure of a work fixing jig in the apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ワーク 2 ビード 3 肉盛溶接用トーチ 3a 励磁コイル 4 粉体供給装置 5 プラズマ電源 6 冷却水循環装置 7 制御装置 8 励磁電源 9 遠隔操作箱 10 水冷銅ブロック 11 冷却水 12 バイス 12a 締付片 13 支持台 13a 回動軸 14 磁場 15 アーク電流 16 アーク極点 17 溶融池 18 電磁力 20 ワーク固定治具 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Work 2 Bead 3 Overlay welding torch 3a Excitation coil 4 Powder supply device 5 Plasma power supply 6 Cooling water circulation device 7 Control device 8 Excitation power source 9 Remote control box 10 Water-cooled copper block 11 Cooling water 12 Vise 12a Tightening piece 13 Support Table 13a Rotating axis 14 Magnetic field 15 Arc current 16 Arc pole 17 Melt pool 18 Electromagnetic force 20 Work fixing jig

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ワークの表面に肉盛溶接を施す際に、そ
の溶接部における溶融池内に、電磁手段によって溶融金
属を駆動するローレンツ力を発生させながら、肉盛溶接
を行うことを特徴とする肉盛溶接方法。
1. The method according to claim 1, wherein, when overlay welding is performed on the surface of the workpiece, the overlay welding is performed while generating Lorentz force for driving the molten metal by electromagnetic means in a molten pool in the welded portion. Overlay welding method.
【請求項2】 肉盛溶接を施されるワークを固定するた
めのワーク固定治具と、同ワーク固定治具の直上に配置
された肉盛溶接用トーチとを備え、同トーチにより上記
ワークに形成される溶融池内で溶融金属を駆動するロー
レンツ力を発生させるための励磁コイルが、上記トーチ
の下部外周を取り囲むように配設されていることを特徴
とする肉盛溶接装置。
2. A work fixing jig for fixing a work to be subjected to build-up welding, and a build-up welding torch disposed immediately above the work fixing jig, and the work is attached to the work by the torch. A build-up welding apparatus, wherein an excitation coil for generating a Lorentz force for driving a molten metal in a formed molten pool is provided so as to surround a lower outer periphery of the torch.
【請求項3】 請求項2に記載の肉盛溶接装置におい
て、上記ワーク固定治具が、上記ワークを挟持する適正
ビード形成用鋳型機能付き水冷銅ブロックと、同ブロッ
クを締付け可能に支持するバイスと、上記ワークの姿勢
を調整すべく上記バイスを回動調節可能に支持する支持
台とにより構成されていることを特徴とする肉盛溶接装
置。
3. The overlay welding apparatus according to claim 2, wherein the work fixing jig comprises a water-cooled copper block having a mold function for forming an appropriate bead for holding the work, and a vice for supporting the block in a tightenable manner. And a support base for supporting the vise so as to adjust the rotation of the work so as to adjust the posture of the work.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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