JP2012162777A - Method and apparatus for plasma spraying - Google Patents
Method and apparatus for plasma spraying Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012162777A JP2012162777A JP2011024863A JP2011024863A JP2012162777A JP 2012162777 A JP2012162777 A JP 2012162777A JP 2011024863 A JP2011024863 A JP 2011024863A JP 2011024863 A JP2011024863 A JP 2011024863A JP 2012162777 A JP2012162777 A JP 2012162777A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- plasma
- nozzle
- plasma arc
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、ワイヤを溶射ガンに送給しつつ溶射ガン先端付近でプラズマアークを発生させ、このプラズマアークの熱により溶融するワイヤの溶融金属を被溶射物に向けて噴射するプラズマ溶射方法及びプラズマ溶射装置に関する。 The present invention relates to a plasma spraying method and a plasma in which a plasma arc is generated in the vicinity of a tip of a spray gun while feeding a wire to the spray gun, and a molten metal of the wire that is melted by the heat of the plasma arc is sprayed toward a sprayed object. It relates to a thermal spraying device.
従来のプラズマ溶射装置としては、例えば下記特許文献1に記載されたものが知られている。この溶射装置は、プラズマガスを吐出するノズルと、ノズル内に配置してある陰極との間に、ノズル側を陽極として高周波、高電圧を付与してパイロットアークを発生させる。 As a conventional plasma spraying apparatus, for example, the one described in Patent Document 1 below is known. This thermal spraying device generates a pilot arc by applying a high frequency and a high voltage with a nozzle side as an anode between a nozzle for discharging plasma gas and a cathode disposed in the nozzle.
発生したパイロットアークは、ノズル内を流れるプラズマガス流に乗ってノズルと同様の陽極となっているワイヤへ移行してプラズマアークを形成する。このプラズマアークの熱によってワイヤが溶融するととともに、溶融したワイヤの溶融金属がプラズマガス流によって被溶射部物に吹き付けられる。 The generated pilot arc rides on a plasma gas flow flowing in the nozzle and moves to a wire that is an anode similar to the nozzle to form a plasma arc. The wire is melted by the heat of the plasma arc, and the molten metal of the melted wire is sprayed onto the object to be sprayed by the plasma gas flow.
ところで、上記した従来の溶射装置にあっては、プラズマアークを発生させた後に、ワイヤをノズル側方からノズル中心に向けて前進移動させている。すなわち、この場合には、パイロットアークがワイヤに移行してプラズマアークが発生した時点では、ワイヤは停止したまま先端が溶融することになり、このためプラズマアークの先端側が溶融したワイヤの先端に引張られるようにして側方に変位してしまう。 By the way, in the above-mentioned conventional thermal spraying apparatus, after generating a plasma arc, the wire is moved forward from the nozzle side toward the nozzle center. That is, in this case, when the pilot arc is transferred to the wire and the plasma arc is generated, the tip is melted while the wire is stopped, so that the tip side of the plasma arc is pulled to the tip of the melted wire. Will be displaced laterally.
その結果、この状態でワイヤが溶融すると、溶融金属がノズル前方の本来のプラズマジェットの流れから外れた方向へ吹き飛ばされて側方の電極など他箇所に付着、堆積し、この堆積物が離反して被溶射物に溶射されることになって不良品の発生を招く。また、ノズルに付着した堆積物によってプラズマガスの流れ方向が変化して溶射方向が変わり、必要とする箇所に溶射されずに不良品の発生を招く。 As a result, when the wire melts in this state, the molten metal is blown away in the direction deviating from the original plasma jet flow in front of the nozzle and adheres to and accumulates at other locations such as the side electrodes, and this deposit separates. As a result, it is sprayed on the object to be sprayed, resulting in the generation of defective products. In addition, the flow direction of the plasma gas is changed by the deposit attached to the nozzle, and the spraying direction is changed, so that defective products are generated without being sprayed at a required place.
そこで、本発明は、プラズマ溶射による不良品発生を抑えることを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to suppress generation of defective products due to plasma spraying.
本発明は、ワイヤを、その先端がノズルの前方位置にある状態で前進移動させつつ供給し、この供給状態でプラズマアークを発生させてワイヤの先端を溶融させ、プラズマアーク発生後のワイヤの移動速度を、移動開始時より高くすることを特徴とする。 In the present invention, the wire is supplied while being moved forward in a state where the tip is in front of the nozzle, and a plasma arc is generated in this supply state to melt the tip of the wire, and the wire is moved after the plasma arc is generated. The speed is higher than that at the start of movement.
本発明によれば、プラズマアークの発生時には、ワイヤの先端は既にノズル前方位置にあるので、プラズマアークはこの前方位置に向けて形成されて側方への変位を抑制でき、プラズマ溶射による不良品発生を抑えることができる。 According to the present invention, when the plasma arc is generated, since the tip of the wire is already at the nozzle front position, the plasma arc is formed toward the front position and can suppress lateral displacement. Occurrence can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本発明の一実施形態に係わるプラズマ溶射装置は、ガン本体1から下方に突出して設けてある溶射ガン3の先端部分から、側方の被加工物5の被加工面5aに向けて溶射金属の噴流7を吹き付け皮膜を形成する。なお、ここでの被加工物5は、一例としてエンジンのシリンダブロックとしてあり、被加工面5aはシリンダボアである。
As shown in FIG. 1, a plasma spraying apparatus according to an embodiment of the present invention includes a processing surface of a
ガン本体1及び溶射ガン3には、ワイヤ収容容器9に収容してある鉄系金属材料からなるワイヤ11が、ワイヤ供給手段としてのワイヤ送給部13を経て順次供給される。ワイヤ送給部13は、駆動部としてのワイヤ送りモータ15(図2参照)と、ワイヤ送りモータ15によって回転する送りローラ17を備え、送りローラ17の回転によってワイヤ11を移動させる。ワイヤ送りモータ15は、制御手段としての制御コントローラ19によって駆動制御される。
A
溶射ガン3は、その基端部(図1中で上端部)を、ガン本体1のハウジング21内の底部に回転可能に設けてある回転支持部23に連結している。回転支持部23には、隔壁25を隔ててハウジング21内に設けてあるガン回転用モータ27を、連結ベルト29を介して連結している。
The
回転支持部23の中心にはワイヤ11を移動可能に挿入してあり、回転支持部23はこのワイヤ11を中心として回転し、ワイヤ11は回転しない。溶射ガン3は回転支持部23の回転中心に対して偏心した位置に取り付けてあり、したがって、溶射ガン3はワイヤ11を中心としてその周囲を旋回するようにして回転する。また、この回転する溶射ガン3の先端を除く周囲を囲むようにして円筒形状のカバー30をハウジング21の下部に取り付けている。
The
回転支持部23の上部には、ガス導入部31を設けてあり、このガス導入部31に、プラズマ用ガスボンベ33及びアトマイズ用エアボンベ35から、プラズマ用ガス及びアトマイズ用エアをそれぞれ供給して溶射ガン3の先端から噴出させる。したがって、図1では特に図示していないが、ガス導入部31から回転支持部23及び溶射ガン3にわたり、プラズマ用ガス及びアトマイズ用エアがそれぞれ流れるプラズマ用ガス流路及びアトマイズ用エア流路を形成してある。
A
ここで、ガス導入部31内の図示しないプラズマ用ガス流路及びアトマイズ用エア流路と、ガス導入部31に対して回転する回転支持部23内の図示しないプラズマ用ガス流路及びアトマイズ用エア流路とをそれぞれ連通させる必要がある。
Here, a plasma gas passage and an atomizing air passage (not shown) in the
この場合の連通構造としては、例えばガス導入部31内のプラズマ用ガス流路及びアトマイズ用エア流路の各下端部を環状通路とし、この環状通路に、回転支持部23内の上下に延びるプラズマ用ガス流路及びアトマイズ用エア流路の上端をそれぞれ連通させることが考えられる。これにより、回転支持部23がガス導入部31に対して回転しても、回転支持部23内のプラズマ用ガス流路及びアトマイズ用エア流路とガス導入部31内のプラズマ用ガス流路及びアトマイズ用エア流路とがそれぞれ常時連通することになる。
As a communication structure in this case, for example, each lower end portion of the plasma gas flow path and the atomizing air flow path in the
溶射ガン3は、先端(下端)のカバー30から突出した部分に、ノズル37を備えており、このノズル37は、図2に示すように、吐出口39が溶射ガン3の回転中心軸線(ワイヤ11の長さ方向)に対してほぼ直交する方向に指向している。
The
ノズル37は、中心部にプラズマ用ガスが流れるプラズマ用ガス吐出通路41を備え、プラズマ用ガス通路41の周囲にアトマイズ用エアが流れるアトマイズ用エア吐出通路43を複数形成している。プラズマ用ガス吐出通路41及びアトマイズ用エア吐出通路43は、前記した図示しないプラズマ用ガス流路及びアトマイズ用エア流路にそれぞれ連通している。
The
プラズマ用ガス吐出通路41は、先端側ほど内径が小さくなるよう先細の円錐形状に形成してあり、この円錐形状の外周側に沿ってアトマイズ用エア吐出通路43を形成している。すなわち、ノズル37の吐出口39は、プラズマ用ガス吐出通路41の先端の中心部に位置するプラズマ用ガス吐出口41aと、その周囲にて円周方向に沿ってほぼ等間隔に複数形成された、アトマイズ用エア吐出通路43の先端のアトマイズ用エア吐出口43aとを備えている。
The plasma
プラズマ用ガス吐出通路43の中心には電極として陰極45を配置してあり、この陰極45と陽極となるノズル37との間に、電力供給部としての電源装置47により高電圧が印加される。ワイヤ11のノズル37付近には、ノズル37と同様の陽極となるコンタクトチップ49を設けてあり、このコンタクトチップ49は、溶射ガン3(ノズル37)に一体となるよう取り付けてあるものとする。したがって、コンタクトチップ49は、ノズル37の回転に伴って回転しつつワイヤ11に対して電気的に導通することになる。
A
なお、ワイヤ11は、コンタクトチップ49とハウジング21との間で、図示しないワイヤガイドによってガイドされて前方で順次送られる。
The
電源装置47と陰極45との間には、高周波発生部としての高周波発生装置51を接続しており、この高周波発生装置51と電源装置47とでプラズマ発生手段を構成している。
A high-
次に、図3〜図6を用いて作用を説明する。まず、制御コントローラ19が、プラズマ発生オン信号とワイヤ供給オン信号とを同時に出力する(ステップS1)。これにより、ワイヤ送りモータ15が駆動してワイヤ11の供給が図6の時間T1にて開始される(、図4(a))。このとき、図6に示すように、ワイヤ11の送り速度Aは、第1の速度である3m/minと低速としている。なお、このとき、プラズマ用ガス及びアトマイズ用エアは、あらかじめノズル37先端のプラズマ用ガス吐出口41a及びアトマイズ用エア吐出口43aからそれぞれ吐出しているものとする。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. First, the
その後、電源装置47から高周波発生装置51に対し高周波・高電圧駆動信号を出力し(ステップS2)、これにより陰極45と、ノズル37におけるプラズマ用ガス通路41の内壁との間にパイロットアーク53(図2参照)が発生する。発生したパイロットアーク53は、プラズマガス流に乗ってワイヤ11の先端に移行し、図4(b)に示すように、図6の時間T2にてプラズマアーク55となる。
Thereafter, a high frequency / high voltage drive signal is output from the
プラズマアーク55が発生する時点では、ワイヤ11は、ほぼ図4(a)の位置から、図4(b)に示すように、先端がノズル37の中心線57を僅かに越えた状態となっている。このため、プラズマアーク55は、ノズル37の中心線57に沿った状態で、陰極45とワイヤ11の先端付近との間に形成されることになる。
At the time when the
この状態で、ワイヤ11の先端がプラズマアーク55の熱により溶融し、図5(a)に示すように、その溶滴59が、プラズマガス流及びアトマイズエア流によって流され、前記した噴流7となって被溶射面5aに吹き付けられて皮膜を形成する。
In this state, the tip of the
速度Aの低速でワイヤ11が移動している間は、ワイヤ移動速度に対しプラズマの熱量が過多となるので、図5(a)に示すように、プラズマアーク55内のワイヤ11は、溶融により徐々に短くなっていく。
While the
そして、このプラズマアーク55の発生を、電源装置47が備えているプラズマ発生検出器(検流計)61が検出し、この検出信号をプラズマ発生確認信号として制御コントローラ19に出力する(ステップS3)。制御コントローラ19は、プラズマ発生確認信号を受けて、ワイヤ送りモータ15を低速から高速となるよう駆動信号を出力し(ステップS4)、これに伴いワイヤ送りモータ15は図6の時間T2にて高速での駆動を開始する。このワイヤ11の高速での送り速度Bは、図6に示すように第2の速度となる10m/minとしている。
The generation of the
ワイヤ11の送り速度Bが高速になると、図5(b)に示すように、送り速度Bとプラズマアーク55の熱量とのバランスが取れた定常状態となり、この定常状態で、溶射ガン3を回転させつつ下降させることで、被溶射面5aに溶射皮膜が形成される。
When the feed speed B of the
このように、本実施形態では、ワイヤ11を、低速の送り速度Aで移動させてノズル37の前方位置とした状態で、プラズマアーク55を発生させ、その後ワイヤ11の移動速度を通常速度となるよう高めるようにしている。これにより、プラズマアーク55の発生時には、ワイヤ11の先端はノズル37の前方の中心線57にほぼ対応した位置となり、プラズマアーク55はこの前方位置に向けて形成されてコンタクトチップ49側への変位を抑制できる。
As described above, in the present embodiment, the
これに対し比較例として図7(a)に示すように、プラズマアーク550を発生させた後に、ワイヤ110の供給を開始する場合には、プラズマアーク550が発生した時点では、ワイヤ110は停止したまま先端の溶融が進行することになる。このため、プラズマアーク550の先端側がワイヤ110に引張られるようにして側方のコンタクトチップ490側に変位してしまう。
In contrast, as shown in FIG. 7A as a comparative example, when the supply of the
その結果、この状態でワイヤ110が溶融すると、溶融金属が本来のプラズマジェットの流れから外れた方向へ吹き飛ばされてコンタクトチップ490周辺に付着、堆積し、この堆積物100がやがて離反して被溶射物に溶射されることになって不良品の発生を招く。
As a result, when the
また、図7(b)に示すように、コンタクトチップ490に付着した堆積物100によってガスの流れ方向が変化し、溶射方向が本来の破線位置から実線位置のようにノズル370の中心からずれるように変化してしまい、被溶射物の必要な箇所に溶射されず不良品の発生を招くことになる。
Further, as shown in FIG. 7B, the gas flow direction is changed by the
また、図8の比較例のように、ワイヤ110をあらかじめノズル370を越えた位置まで供給しておいてプラズマアーク550を発生させる場合には、プラズマアーク550が発生するまでに多くのワイヤ110が供給されることになってワイヤ110の消費量が多くなるとともに、余剰ワイヤ110aの被溶射物への付着による不良品が発生する。
In addition, when the
一方、本実施形態では、プラズマアーク55は、発生時にノズル37の前方位置に向けて形成されてコンタクトチップ49側への変位を抑制しているので、図6のような堆積物100のコンタクトチップ49への付着を抑えることができる。その結果、図4(b)に示すように、プラズマアーク55はノズル37の前方位置にて中心線57を中心としたほぼ円錐形状に広がり、被溶射面5aに対して均一な皮膜を形成でき、よってプラズマ溶射による不良品発生を抑えることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
また、プラズマアーク550の側方への変位を避けるために、図8のように、あらかじめワイヤ110を充分供給しておいてから、プラズマアーク550を発生させる場合のような余剰ワイヤ110aの発生も抑えることもできる。
Further, in order to avoid the lateral displacement of the
また、本実施形態では、制御コントローラ19が、ワイヤ送りモータ15及び電源装置47に対して同時に起動信号を出力するようにしている。これにより、ワイヤ送りモータ15が駆動してワイヤ11の供給が開始された後に、電源装置47からの要求信号によって高周波発生装置51が遅れて作動し、プラズマアーク55をワイヤ11の送り動作に遅れて発生させることができる。
In the present embodiment, the
なお、上記実施形態では、ワイヤ11を送り速度Aの低速で供給開始した時間T1からプラズマアーク55が発生する時間T2までの時間(間隔)を、20msec〜100msecとすることで、図6に示したような堆積物100のコンタクトチップ490への付着を回避することができた。また、プラズマアーク55が発生するまでのワイヤ11の低速での送り速度Aについては、3m/minに限らず、1.5〜6.0m/minの範囲で堆積物100の発生を抑えることができた。
In the above embodiment, the time (interval) from the time T1 when the supply of the
3 溶射ガン
5 被溶射物
11 ワイヤ
15 ワイヤ送りモータ(駆動部、ワイヤ供給手段)
17 送りローラ(ワイヤ供給手段)
19 制御コントローラ(制御手段)
37 ノズル
45 陰極(電極)
47 電源装置(電力供給部、プラズマ発生手段)
51 高周波発生装置(高周波発生部、プラズマ発生手段)
55 プラズマアーク
3
17 Feed roller (wire supply means)
19 Control controller (control means)
37
47 Power supply (power supply unit, plasma generating means)
51 High-frequency generator (high-frequency generator, plasma generator)
55 Plasma Arc
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011024863A JP5751408B2 (en) | 2011-02-08 | 2011-02-08 | Plasma spraying method and plasma spraying apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011024863A JP5751408B2 (en) | 2011-02-08 | 2011-02-08 | Plasma spraying method and plasma spraying apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012162777A true JP2012162777A (en) | 2012-08-30 |
JP5751408B2 JP5751408B2 (en) | 2015-07-22 |
Family
ID=46842443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011024863A Expired - Fee Related JP5751408B2 (en) | 2011-02-08 | 2011-02-08 | Plasma spraying method and plasma spraying apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5751408B2 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001512364A (en) * | 1997-02-14 | 2001-08-21 | フォード、グローバル、テクノロジーズ、インコーポレーテッド | Improved plasma transfer wire arc spray apparatus and method |
-
2011
- 2011-02-08 JP JP2011024863A patent/JP5751408B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001512364A (en) * | 1997-02-14 | 2001-08-21 | フォード、グローバル、テクノロジーズ、インコーポレーテッド | Improved plasma transfer wire arc spray apparatus and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5751408B2 (en) | 2015-07-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200331012A1 (en) | Plasma transfer wire arc thermal spray system | |
JP4013997B2 (en) | Improved plasma transfer wire arc sprayer | |
EP2654966B2 (en) | Improved thermal spray method and apparatus using plasma transferred wire arc | |
US5109150A (en) | Open-arc plasma wire spray method and apparatus | |
CA2830431C (en) | Axial feed plasma spraying device | |
US20050186355A1 (en) | Thermal spraying device and thermal spraying method | |
US20140014003A1 (en) | Device for thermally coating a surface | |
CN107520444A (en) | Deposition apparatus and deposition method | |
JP2020507681A (en) | Arc wire spraying method, equipment and products | |
JP5751408B2 (en) | Plasma spraying method and plasma spraying apparatus | |
JP5034336B2 (en) | Thermal spray coating forming apparatus and thermal spray coating forming method | |
US10766094B2 (en) | Arc welding device and method | |
KR20170014281A (en) | Ring-type plasma spray gun | |
JP2012126948A (en) | Thermal spraying method | |
CN111958090A (en) | Plasma arc material increase device and material increase method | |
JP2011049103A (en) | Plasma generation method | |
JP5262861B2 (en) | Thermal spray coating apparatus and power feeding method to wire | |
JP5098513B2 (en) | Method and apparatus for cleaning substrate before spraying | |
JP2008001924A (en) | Method and apparatus for forming thermal spray coating film | |
GB2586497A (en) | Plasma constriction nozzle | |
JP3144184B2 (en) | Plasma spraying equipment | |
JP2012062535A (en) | Thermal spraying method | |
JP2003034856A (en) | Thermal spraying method | |
KR810001970B1 (en) | Metal melt spraying equipment | |
WO2015147127A1 (en) | Plasma spraying device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131224 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140918 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140924 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141010 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150422 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150505 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5751408 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |