JP2685989B2 - Plasma overlay equipment - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマト−チが発生
するア−ク中に金属粉体を供給して、ト−チに対向する
母材に肉盛溶接を行なうプラズマ肉盛装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma overlaying apparatus for supplying a metal powder into an arc where a plasma torch is generated and performing overlay welding on a base material facing the torch. .
【0002】[0002]
【従来の技術】金属表面の補強や改善(耐摩耗性,耐熱
性,耐蝕性等の向上)を行なうために、従来より肉盛溶
接が行なわれている。従来のプラズマ肉盛装置は、プラ
ズマト−チ,該ト−チの主電極と母材との間にアークを
形成するためのプラズマ電源,形成されたアーク中に金
属粉体を供給する粉体供給手段、および、前記ト−チお
よび母材の少くとも一方を他方に対して相対的に移動さ
せる駆動手段、を備える。肉盛溶接処理では、粉体金属
がプラズマアーク柱中に供給され、ア−クで溶かされて
プラズマアークと共に母材の溶接面に衝突する。プラズ
マト−チ又は母材がこの肉盛溶接の間駆動され、これに
より所要厚の肉盛層が母材上に形成される。これに使用
するプラズマトーチが例えば特開平1-218772号公報に開
示されている。 この種のプラズマトーチの先端部分
は、例えば図9または図10に示すような構造になって
いる。各図において、51がタングステン電極、52が
プラズマガス、53が粉体、54が粉体キャリアガス、
55が冷却水、56がシールドガス、57がプラズマア
ーク柱、58が溶融金属、59が母材、60がノズル部
材(インサートチップ)である。図9に示すトーチにお
いては、ノズル部材60に、プラズマ噴射孔とその周囲
に形成された複数の粉体供給孔60aが備わっており、
粉体53はキャリアガス54と共に粉体キャリアガス供
給路31を通して、粉体供給孔60aからプラズマアー
ク柱57内に供給される。粉体キャリアガス供給路31
の下開口と粉体供給孔60aの上開口の間には、アーク
孔を周回するリング状の空間がある。図10に示すトー
チにおいては、同心状に2つのノズル61,62が設け
られており、内側のノズル61でプラズマアークを絞っ
て噴射し、2つのノズルの隙間から、キャリアガス54
と共に粉体53をプラズマアーク柱57内に供給する。2. Description of the Related Art In order to reinforce and improve a metal surface (improve wear resistance, heat resistance, corrosion resistance, etc.), overlay welding has been conventionally performed. A conventional plasma overlaying apparatus includes a plasma torch, a plasma power source for forming an arc between a main electrode of the torch and a base material, and powder for supplying metal powder into the formed arc. A supply means and a drive means for moving at least one of the torch and the base material relative to the other. In the overlay welding process, powder metal is supplied into the plasma arc column, melted by an arc, and collides with the plasma arc along the welding surface of the base metal. A plasma torch or base metal is driven during this build-up welding, whereby a build-up layer of the required thickness is formed on the base material. A plasma torch used for this purpose is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-218772. The tip portion of this type of plasma torch has a structure as shown in FIG. 9 or 10, for example. In each figure, 51 is a tungsten electrode, 52 is a plasma gas, 53 is a powder, 54 is a powder carrier gas,
55 is cooling water, 56 is a shield gas, 57 is a plasma arc column, 58 is a molten metal, 59 is a base material, and 60 is a nozzle member (insert tip). In the torch shown in FIG. 9, the nozzle member 60 is provided with a plasma injection hole and a plurality of powder supply holes 60a formed around the plasma injection hole,
The powder 53 is supplied into the plasma arc column 57 from the powder supply hole 60a through the powder carrier gas supply passage 31 together with the carrier gas 54. Powder carrier gas supply path 31
There is a ring-shaped space that surrounds the arc hole between the lower opening and the upper opening of the powder supply hole 60a. In the torch shown in FIG. 10, two nozzles 61 and 62 are concentrically provided, and a plasma arc is squeezed and ejected by an inner nozzle 61, and a carrier gas 54 is discharged from a gap between the two nozzles.
At the same time, the powder 53 is supplied into the plasma arc column 57.
【0003】図11に従来のプラズマ肉盛装置を用いた
肉盛の様子を示す。図11に示すようにアーク57内に
肉盛用の金属粉体53を供給し、さらにプラズマトーチ
を所定の速度で図中Aの方向に移動させて肉盛を行な
う。なお図中において、56はシールドガス、58は溶
着金属、58aは肉盛された金属、58bは母材の溶込
み部、59は母材、60はノズル部材、をそれぞれ示
す。FIG. 11 shows a state of overlaying using a conventional plasma overlaying device. As shown in FIG. 11, metal powder 53 for overlaying is supplied into the arc 57, and the plasma torch is further moved at a predetermined speed in the direction of A in the figure to overlay. In the figure, 56 is a shield gas, 58 is a deposited metal, 58a is a built-up metal, 58b is a base metal penetration portion, 59 is a base material, and 60 is a nozzle member.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のプラ
ズマ粉体肉盛溶接では、肉盛りされた金属58aの幅
(ト−チの移動方向に直交する方向の横断面幅)が比較
的に広く、高さが低い。小幅で高い肉盛が求められる場
合、特に、加工対象の母材が比較的に小形で小幅の肉盛
りが求められる場合に、適合しえないことがある。プラ
ズマト−チを小型にすることによりある程度肉盛幅を狭
くすることはできるが、ア−クが小さくなると所要の溶
込みが得られなくなるので、ト−チ小型化には限界があ
る。By the way, in the conventional plasma powder overlay welding, the width of the overlayed metal 58a (the cross-sectional width in the direction orthogonal to the moving direction of the torch) is relatively wide. , The height is low. This may not be suitable when a small and high buildup is required, especially when the base material to be processed is relatively small and a narrow buildup is required. The build-up width can be narrowed to some extent by reducing the size of the plasma torch, but if the arc becomes smaller, the required penetration cannot be obtained, so there is a limit to downsizing the torch.
【0005】本発明は、横幅が比較的に狭く高さが比較
的に高い、溶込み品質の良い肉盛を得ることができるプ
ラズマ肉盛装置を提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide a plasma overlaying apparatus capable of obtaining a overlay with a relatively small width and a relatively high height and good penetration quality.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマト−
チ(1),ト−チ(1)の主電極(51)と母材(59)との間にアー
クを形成するためのプラズマ電源(20),形成されたアー
ク中に金属粉体(53)を供給する粉体供給手段(30)、およ
び、ト−チ(1)および母材(59)の少くとも一方を他方に
対して相対的に移動させる駆動手段、を備えるプラズマ
肉盛装置において、ト−チ(1)の主電極(51)の先端と母
材(59)の間の空間に、主電極(51)の中心軸に沿う方向お
よび前記移動の方向に直交する成分を有する磁束を発生
する磁束生成手段(2,3,10)を備えることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a plasma transistor.
Plasma power source (20) for forming an arc between the main electrode (51) of the torch (1) and the torch (1) and the base material (59), and metal powder (53) in the formed arc. ), A powder supply means (30), and a drive means for moving at least one of the torch (1) and the base material (59) relative to the other. , A magnetic flux having a component orthogonal to the direction along the central axis of the main electrode (51) and the direction of movement in the space between the tip of the main electrode (51) of the torch (1) and the base material (59). It is characterized by including a magnetic flux generating means (2, 3, 10) for generating.
【0007】[0007]
【作用】これによれば、磁束生成手段(2,3,10)が、ト−
チ(1)の主電極(51)の先端と母材(59)の間の空間に、主
電極(51)の中心軸に沿う方向および前記移動の方向に直
交する成分を有する磁束を発生するので、該空間に生成
されるア−クに、フレミングの左手の法則に従って、ト
−チ(1)と母材(59)との相対移動方向に偏向力が作用す
る。これによりア−クが該移動方向に振れる。ア−クに
供給された金属粉体(53)はア−クと共に移動するが、上
記振れによりア−クの横断面(母材表面に平行な面に沿
う断面)形状が大略で非対称楕円形(略たまご形)とな
り、母材の溶融幅(移動方向に直交する方向)が狭くな
り、溶融長(移動方向に沿う方向)が広くなる。溶融幅
が狭くなったことに対応して肉盛幅が狭くなり、溶融長
の広がりに対応して溶融金属中のガス成分の浮上逃散が
促進し欠陥がない高品率の肉盛が得られる。According to this, the magnetic flux generating means (2, 3, 10) is
In the space between the tip of the main electrode (51) of the chi (1) and the base material (59), a magnetic flux having a component orthogonal to the direction along the central axis of the main electrode (51) and the direction of the movement is generated. Therefore, a deflection force acts on the arc generated in the space in the relative movement direction between the torch (1) and the base material (59) according to Fleming's left-hand rule. This causes the arc to swing in the moving direction. The metal powder (53) supplied to the arc moves with the arc, but due to the above deflection, the cross section of the arc (cross section parallel to the surface of the base metal) is roughly asymmetrical elliptical. It becomes (substantially egg-shaped), the melting width of the base material (direction orthogonal to the moving direction) becomes narrower, and the melting length (direction along the moving direction) becomes wider. The build-up width becomes narrower as the melting width becomes narrower, and the floating escape of gas components in the molten metal is promoted as the melting length spreads, and a high-quality build-up with no defects is obtained. .
【0008】本発明の他の目的および特徴は図面を参照
した以下の実施例の説明より明らかになろう。Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.
【0009】[0009]
【実施例】図1は本発明の一実施例の構成概略を示すブ
ロック図である。粉体供給路を内部に有するプラズマト
ーチ1に、プラズマ電源20および粉体供給装置30が
接続されている。プラズマ電源20および粉体供給装置
30には、制御装置、冷却水装置、シールドガス源、プ
ラズマガス源、キャリアガス源等が接続されている。な
お、図示を省略したが、母材59とト−チ1の一方を紙
面と垂直な方向に定速駆動する駆動装置もあり、これも
制御装置に接続されている。これらの構成および接続等
は従来のプラズマ肉盛装置のものと同様である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention. A plasma power source 20 and a powder supply device 30 are connected to a plasma torch 1 having a powder supply path inside. A control device, a cooling water device, a shield gas source, a plasma gas source, a carrier gas source, and the like are connected to the plasma power source 20 and the powder supply device 30. Although not shown, there is also a drive device that drives one of the base material 59 and the torch 1 at a constant speed in a direction perpendicular to the paper surface, which is also connected to the control device. The configuration and connection of these are similar to those of the conventional plasma overlaying apparatus.
【0010】図1に示すプラズマ肉盛装置のプラズマト
−チ1には、励磁コイル3を巻回した磁極片2が装着さ
れており、励磁コイル3がオシレート制御盤10に接続
されている。このオシレート制御盤10には励磁コイル
3に通電する電源回路と、オペレ−タの入力操作に対応
して励磁コイル3の通電電流値,オン(通電)/オフ
(非通電)周期および通電デュ−ティを設定し、スタ−
ト入力に応答して励磁コイル3への通電を開始し、スト
ップ入力に応答して通電を停止する制御回路が備わって
いる。励磁コイル3が通電されると、磁極片2が、ト−
チ1の下端と母材59の上表面間の空間を左右に横切る
磁束を発生する。ト−チ1から母材59に向かうプラズ
マア−クがあると、このア−クが紙面の裏側に、又は表
面側に偏向する。A magnetic pole piece 2 around which an exciting coil 3 is wound is attached to a plasma torch 1 of the plasma overlaying apparatus shown in FIG. 1, and the exciting coil 3 is connected to an oscillating control board 10. The oscillating control board 10 has a power supply circuit for energizing the exciting coil 3, and a value of energizing current, an on (energizing) / off (non-energizing) period and an energizing duty of the exciting coil 3 corresponding to the input operation of the operator. Set the tee and start
A control circuit is provided for starting energization of the exciting coil 3 in response to a power input, and stopping energization in response to a stop input. When the exciting coil 3 is energized, the magnetic pole piece 2 moves
A magnetic flux is generated that laterally crosses the space between the lower end of the chi and the upper surface of the base material 59. When there is a plasma arc from the torch 1 toward the base material 59, the arc is deflected to the back side of the paper surface or the front side.
【0011】図2に、図1に示すプラズマトーチ1と磁
極片2の位置関係を示す。図2の(a)はプラズマトー
チ1の下面を示し、(b)は正面(図1と同じ面)を示
す。磁極片2の一端の先端面は、該先端面より発生する
磁束が、トーチ1より発生するアーク柱を横切るよう
に、トーチ1よりも更に下側にあり、ア−クに対向す
る。 図3に、図1に示すプラズマトーチ1の右側面を
示す。すなわち図3は、図2の(b)の矢印Bの方向か
らプラズマトーチ1の先端を見た図である。トーチ1
は、その中の電極棒51と母材59との間に生成される
アーク柱57の中に粉体53を供給しながら、母材59
に対して矢印Aの方向に移動する。供給された粉体53
は主としてアーク中で溶融し、母材59の表面に衝突
し、溶融金属58を形成する。溶融金属58は、母材5
9の表面部に溶込み部58bを形成し、トーチ1の移動
に伴い、肉盛金属58aとして母材59上に固定され
る。なお、56はシールドガス、60はノズル部材(イ
ンサートチップ)である。FIG. 2 shows the positional relationship between the plasma torch 1 and the pole pieces 2 shown in FIG. 2A shows the lower surface of the plasma torch 1, and FIG. 2B shows the front surface (the same surface as FIG. 1). The front end surface of one end of the pole piece 2 is further below the torch 1 and faces the arc so that the magnetic flux generated from the front end surface crosses the arc column generated from the torch 1. FIG. 3 shows the right side surface of the plasma torch 1 shown in FIG. That is, FIG. 3 is a view of the tip of the plasma torch 1 viewed from the direction of arrow B in FIG. Torch 1
While supplying the powder 53 into the arc column 57 generated between the electrode rod 51 and the base material 59 therein, the base material 59
With respect to the direction of arrow A. Powder 53 supplied
Melts mainly in the arc and collides with the surface of the base material 59 to form a molten metal 58. The molten metal 58 is the base material 5
A welded portion 58b is formed on the surface of 9 and is fixed on the base material 59 as a build-up metal 58a as the torch 1 moves. In addition, 56 is a shield gas and 60 is a nozzle member (insert tip).
【0012】ところで上述のように、磁極片2が、ト−
チ1の下端と母材59の上表面間の空間を、図1では左
右に、図3では紙面と垂直に、横切る磁束を発生する
と、この磁束によりアーク57が、アーク57aのよう
にト−チ1の移動方向A(図3)に曲げられる。アーク
のこの曲がりは、磁極片2より発生する磁束の強さ(励
磁コイル3の電流値)に対応するので、オシレート制御
装置10において励磁コイル3に定周期で間欠通電する
と、あるいは定周期で正,逆交互通電(通電極性の切換
え)をすると、ア−ク57が定周期で、ト−チ1の移動
方向Aに揺動(オシレ−ト)する。オシレ−トの振幅は
電流値(ア−ク電流値および励磁コイル電流値)に対応
し、それが大きいと大きい。By the way, as described above, the pole piece 2 is
When a magnetic flux is generated across the space between the lower end of the die 1 and the upper surface of the base material 59, left and right in FIG. 1, and perpendicularly to the paper surface in FIG. 3, the magnetic flux causes the arc 57 to move like an arc 57a. B is bent in the moving direction A (FIG. 3). This bending of the arc corresponds to the strength of the magnetic flux generated from the magnetic pole piece 2 (current value of the exciting coil 3), and therefore, when the exciting coil 3 is intermittently energized in the oscillating control device 10 at regular intervals, or positive at regular intervals. When reverse alternating current is applied (current polarity is switched), the arc 57 swings (oscillates) in the moving direction A of the torch 1 at a constant cycle. The amplitude of the oscillator corresponds to the current value (arc current value and exciting coil current value), and the larger it is, the larger.
【0013】励磁コイル3に通電していないときには、
図5の(a)に示すように、ア−ク57は母材59に直
進する。励磁コイル3に正方向通電をすると図5の
(c)に示すように、ア−クは57で示すように、左方
向Aに曲がる。励磁コイル3に逆方向通電をすると右方
向に曲る。図5の(a)および(c)に示すようにトー
チ1の先端と母材59の間隔を8mmとしたとき、その中
間部(A1−A2ライン)でのア−クの横断面形状は、
励磁コイル3に通電していない(図5のa)ときには図
5の(c)に示すように円形であるが、励磁コイル3の
通電によりア−クが曲げられているときには図5の
(d)に示すように非対称楕円形となり、曲り方向Aと
直交する方向の幅(短軸直径)が通電がないときよりも
狭くなる。なお、このときア−クの曲り量は、母材59
の表面上で5mmである。励磁コイル3の通電を図4に
示すように0.5秒周期,通電デュ−ティ50%の間欠
通電(オシレ−ト通電)にすると、ア−クの横断面形状
は、0.25秒毎に大きい直径の円形(図5のdの2点
鎖線)と幅が狭い非対称楕円形(図5のdの実線)に切
換わり、時系列平均では、これらの円形と非対称楕円形
が曲り方向Aで並んだ、A方向に長い横断面形状とな
る。When the exciting coil 3 is not energized,
As shown in FIG. 5A, the arc 57 goes straight to the base material 59. When the exciting coil 3 is energized in the forward direction, the arc bends in the left direction A, as indicated by 57, as shown in FIG. When the exciting coil 3 is energized in the reverse direction, it turns to the right. As shown in FIGS. 5A and 5C, when the distance between the tip of the torch 1 and the base material 59 is 8 mm, the cross-sectional shape of the arc at the intermediate portion (A1-A2 line) is:
When the exciting coil 3 is not energized (a in FIG. 5), it has a circular shape as shown in FIG. 5 (c), but when the arc is bent by energizing the exciting coil 3, (d) in FIG. ), The width becomes an asymmetric elliptical shape and the width (minor axis diameter) in the direction orthogonal to the bending direction A becomes narrower than that when no current is applied. At this time, the bending amount of the arc is
Is 5 mm on the surface of. When the exciting coil 3 is energized for 0.5 second cycle with intermittent energization of 50% energizing duty (oscillating energization), the cross-sectional shape of the arc is every 0.25 seconds. To a large diameter circle (two-dot chain line of d in FIG. 5) and a narrow asymmetric ellipse shape (solid line of d in FIG. 5). The cross sectional shape is long in the A direction.
【0014】母材59およびトーチ1共に静止固定した
ままで、所定の時間だけ肉盛溶接を行なった。なお、肉
盛溶接条件は、プラズマ電流120A、パウダーガス
(アルゴン)流量2リットル/min、シールドガス(ア
ルゴン)流量5リットル/min、パウダ送給量5g/mi
n、である。図6に得られた肉盛金属の外形を示す。図
6の(a)および(b)は、励磁コイル3に通電しない
で得られた、図3,図5に示す方向Aから見た外形およ
び方向Aと直交する(紙面に垂直な)方向から見た外形
を示す。励磁コイル3に通電しないときには、肉盛金属
はなだらかな丸丘崚形状となる。図6の(c)および
(d)には、励磁コイル3に上述のオシレ−ト通電した
ときに得られた、図3,図5に示す方向Aから見た外形
および方向Aと直交する(紙面に垂直な)方向から見た
外形を示す。励磁コイル3にオシレ−ト通電したときに
は、ア−クの曲り方向(A)と直交する方向では急俊な
山形状でア−クの曲り方向では長く伸びたものとなり、
オシレ−ト通電しない場合よりも、方向Aと直交する方
向では幅が狭くしかも高さが高くなる。With the base material 59 and the torch 1 both stationary and fixed, overlay welding was performed for a predetermined time. The overlay welding conditions are plasma current 120 A, powder gas (argon) flow rate 2 liters / min, shield gas (argon) flow rate 5 liters / min, powder feed amount 5 g / mi.
n. FIG. 6 shows the outer shape of the obtained overlay metal. 6 (a) and 6 (b) are obtained from the direction orthogonal to the external shape and the direction A (perpendicular to the plane of FIG. 5) obtained from the direction A shown in FIGS. The external appearance is shown. When the exciting coil 3 is not energized, the overlay metal has a gentle rounded hill shape. 6C and 6D are orthogonal to the outer shape and the direction A seen from the direction A shown in FIGS. 3 and 5 obtained when the exciting coil 3 is energized with the above-described oscillator ( The external shape seen from the direction (perpendicular to the paper surface) is shown. When the exciting coil 3 is energized with an oscillating current, it becomes a steep mountain shape in a direction orthogonal to the bending direction (A) of the arc and extends long in the bending direction of the arc.
The width is narrower and the height is higher in the direction orthogonal to the direction A than when the oscillator is not energized.
【0015】次に、プラズマトーチ1を120mm/min
の速度で移動させて、上述の肉盛溶接条件と同じ条件で
肉盛溶接を行なった。図7に得られた肉盛金属の外形を
示す。図7の(a)および(b)は、励磁コイル3に通
電しないで得られた、図3,図5に示す方向Aから見た
外形および方向Aと直交する(紙面に垂直な)方向から
見た外形を示す。励磁コイル3に通電しないときには、
肉盛金属の急俊度(高さ/横幅)が小さい(1.5/
7.1=0.211)。図7の(c)および(d)に
は、励磁コイル3に上述のオシレ−ト通電し、かつプラ
ズマト−チ1を方向Aで移動させたときに得られた、図
3,図5に示す方向Aから見た外形および方向Aと直交
する(紙面に垂直な)方向から見た外形を示す。このよ
うに、励磁コイル3にオシレ−ト通電し、この通電によ
るア−クの曲り方向Aと同方向にプラズマト−チ1を移
動させたときには、急俊度が1.9/5.5=0.34
5となり大きくなる。加えて、ア−クが進向方向の前方
に曲るので、溶融長が進行方向に広がり、これに対応し
て溶融金属中のガス成分の浮上逃散が促進し欠陥がない
高品率の肉盛が得られる。図7の(e)および(f)に
は、励磁コイル3に上述のオシレ−ト通電し、かつプラ
ズマト−チ1を方向Aとは逆のC方向(図5のc)で移
動させたときに得られた、図3,図5に示す方向Aから
見た外形および方向Aと直交する(紙面に垂直な)方向
から見た外形を示す。このように、励磁コイル3にオシ
レ−ト通電し、この通電によるア−クの曲り方向Aと逆
方向にプラズマト−チ1を移動させたときには、急俊度
が1.3/4.0=0.325となる。このように急俊
度が大きいと共に、肉盛金属の横幅がきわめて狭くな
る。この場合にも、溶融長が進行方向に広がり、これに
対応して溶融金属中のガス成分の浮上逃散が促進し欠陥
がない高品率の肉盛が得られる。Next, the plasma torch 1 is set to 120 mm / min.
The overlay welding was performed under the same conditions as the above overlay welding conditions while moving at the speed of. FIG. 7 shows the outer shape of the obtained overlay metal. 7A and 7B are obtained from the direction orthogonal to the outer shape and the direction A (shown in the direction A shown in FIGS. 3 and 5) obtained without energizing the exciting coil 3 and the direction perpendicular to the paper surface. The external appearance is shown. When the exciting coil 3 is not energized,
The steepness (height / width) of the overlay metal is small (1.5 /
7.1 = 0.211). 7 (c) and 7 (d) are shown in FIGS. 3 and 5 obtained when the exciting coil 3 is energized with the above-mentioned oscillation and the plasma torch 1 is moved in the direction A. FIG. The external shape seen from the direction A shown and the external shape seen from the direction orthogonal to the direction A (perpendicular to the paper surface) are shown. In this way, when the exciting coil 3 is energized with an oscillator current and the plasma torch 1 is moved in the same direction as the bending direction A of the arc due to this energization, the steepness is 1.9 / 5.5. = 0.34
It becomes 5 and becomes large. In addition, since the arc bends forward in the advancing direction, the melting length expands in the advancing direction, and in response to this, levitation and escape of gas components in the molten metal are promoted, and high-quality meat with no defects is obtained. The prime is obtained. In (e) and (f) of FIG. 7, the exciting coil 3 is energized with the above-described oscillation, and the plasma torch 1 is moved in the C direction opposite to the direction A (c in FIG. 5). The external shape seen from the direction A shown in FIGS. 3 and 5 and the external shape seen from the direction orthogonal to the direction A (perpendicular to the paper surface) are shown. As described above, when the exciting coil 3 is energized with an oscillator current and the plasma torch 1 is moved in a direction opposite to the bending direction A of the arc due to this energization, the steepness is 1.3 / 4.0. = 0.325. In this way, the steepness is large and the lateral width of the overlay metal is extremely narrow. In this case as well, the melting length spreads in the traveling direction, and in response to this, the floating and escape of the gas component in the molten metal is promoted, and a high-quality build-up without defects can be obtained.
【0016】図8に、本発明のプラズマ肉盛装置を、エ
ンジンバルブの周面の肉盛溶接に使用した態様を示す。
この例では、プラズマト−チ1を固定し、バルブを所定
速度で回転させた。バルブ上に形成すべき肉盛幅(要求
肉盛幅)が5.5mmであったとき、溶接条件として、プ
ラズマ電流51A、パウダーガス(アルゴン)流量2/
min、シールドガス(アルゴン)流量5/min、パウダ送
給量5g/min、バルブの周速度480mm/min、ア−ク
の振れ方向はバルブの回転方向とし、上述のオシレ−ト
通電条件で励磁コイル3に通電した。その結果好適な肉
盛が得られた。FIG. 8 shows a mode in which the plasma overlaying apparatus of the present invention is used for overlay welding of the peripheral surface of an engine valve.
In this example, the plasma torch 1 was fixed and the valve was rotated at a predetermined speed. When the build-up width (required build-up width) to be formed on the valve was 5.5 mm, the welding conditions were plasma current 51A, powder gas (argon) flow rate 2 /
min, shield gas (argon) flow rate 5 / min, powder feed rate 5 g / min, valve peripheral speed 480 mm / min, arc swing direction is the valve rotation direction, and excitation is performed under the above-mentioned oscillator energization conditions. The coil 3 was energized. As a result, a suitable overlay was obtained.
【0017】[0017]
【発明の効果】本発明のプラズマ肉盛装置によれば、横
幅が比較的に狭く高さが比較的に高い、溶込み品質の良
い肉盛を得ることができる。According to the plasma surfacing apparatus of the present invention, it is possible to obtain a surfacing having a relatively small lateral width and a relatively high height and good penetration quality.
【図1】 本発明の一実施例の構成概略を示すブロック
図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】 図1に示すプラズマトーチ1と磁極片2の位
置関係を示す図であり、(a)はプラズマト−チ1の拡
大下面図、(b)は拡大正面図である。2A and 2B are diagrams showing a positional relationship between the plasma torch 1 and the magnetic pole pieces 2 shown in FIG. 1, FIG. 2A being an enlarged bottom view of the plasma torch 1 and FIG. 2B being an enlarged front view.
【図3】 図1に示すプラズマト−チ1の拡大側面図で
ある。FIG. 3 is an enlarged side view of the plasma torch 1 shown in FIG.
【図4】 図1に示す励磁コイル3への通電の通電波形
を示すタイムチャ−トである。4 is a time chart showing an energization waveform of energization to the exciting coil 3 shown in FIG. 1. FIG.
【図5】 図1に示すプラズマト−チ1の先端部を拡大
して示しかつア−クの横断面形状を示すものであり、
(a)および(c)はプラズマト−チ1の拡大側面図、
(b)は(a)に示すア−ク57のA1−A2線拡大断
面図、(d)は(c)に示すア−ク57aのA1−A2
線拡大断面図である。5 is an enlarged view of the tip of the plasma torch 1 shown in FIG. 1 and shows the cross-sectional shape of the arc,
(A) and (c) are enlarged side views of the plasma torch 1,
(B) is an A1-A2 line enlarged sectional view of the arc 57 shown in (a), (d) is A1-A2 of the arc 57a shown in (c).
It is a line expanded sectional view.
【図6】 プラズマトーチ1および母材59を静止させ
て図5の(a)および(c)の態様で肉盛溶接をして得
られた肉盛金属の外形を示す図面であり、図6の(a)
および(b)は図5の(a)の態様(ア−クの曲りな
し)で得られた肉盛金属の正面図および側面図、図6の
(c)および(d)は図5の(c)の態様(ア−クの曲
りあり)で得られた肉盛金属の正面図および側面図であ
る。6 is a drawing showing an outer shape of a overlay metal obtained by overlay welding with the plasma torch 1 and the base material 59 stationary and in the modes of FIGS. 5 (a) and 5 (c). FIG. (A)
5 (b) are front and side views of the overlay metal obtained in the embodiment of FIG. 5 (a) (without arc bending), and FIGS. 6 (c) and 6 (d) are FIG. FIG. 3 is a front view and a side view of the overlay metal obtained in the mode (c) (there is a bend in the arc).
【図7】 プラズマトーチ1を移動をして肉盛溶接を行
なったときに得られた肉盛金属の外形を示す図面であ
り、図7の(a)および(b)は、図5の(a)の態様
(ア−クの曲りなし)で得られた肉盛金属の正面図およ
び側面図、図7の(c)および(d)は図5の(c)の
態様(ア−クの曲りあり)でしかもプラズマト−チ1の
移動方向がア−クの曲り方向と同じ方向のときに得られ
た肉盛金属の正面図および側面図、図7の(e)および
(f)は図5の(c)の態様(ア−クの曲りあり)でし
かもプラズマト−チ1の移動方向がア−クの曲り方向と
逆方向のときに得られた肉盛金属の正面図および側面図
である。FIG. 7 is a view showing the outer shape of the overlay metal obtained when the plasma torch 1 is moved to perform overlay welding, and FIGS. 7 (a) and 7 (b) are diagrams of FIG. The front view and the side view of the overlay metal obtained in the mode (a) (without bending of the arc), and (c) and (d) of FIG. 7 are the modes of (c) of FIG. 5 (c). (Bent) and the moving direction of the plasma torch 1 is the same as the bending direction of the arc, front and side views of the overlay metal, and (e) and (f) of FIG. The front view and the side view of the overlay metal obtained in the mode of FIG. 5C (with arc bending) and when the moving direction of the plasma torch 1 is opposite to the bending direction of the arc. It is a figure.
【図8】 図1に示すプラズマト−チ1でエンジンバル
ブに肉盛溶接を行なう一態様を示す側面図である。FIG. 8 is a side view showing one mode in which the plasma torch 1 shown in FIG. 1 performs overlay welding on an engine valve.
【図9】 従来の肉盛溶接用のプラズマト−チの先端部
の縦断面図である。FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of a tip portion of a conventional plasma torch for overlay welding.
【図10】 従来のもう1つのプラズマト−チの先端部
の縦断面図である。FIG. 10 is a vertical cross-sectional view of the tip portion of another conventional plasma torch.
【図11】 従来のプラズマト−チを用いた肉盛溶接の
様子を示すトーチ側面図である。FIG. 11 is a side view of a torch showing a state of overlay welding using a conventional plasma torch.
1:トーチヘッド 2:磁極片 3:励磁コイル 10:オシレート制御
盤 20:プラズマ電源装置 30:粉体供給装置 31:粉体供給口 51:電極 52:プラズマガス 53:粉体 54:キャリアガス 55:冷却水 56:シールドガス 57:プラズマアー
ク柱 58:溶融金属 58a:肉盛金属 58b:溶込部 59:母材 60:ノズル部材 60a:粉体供給孔 61,62:ノズル1: Torch head 2: Magnetic pole piece 3: Excitation coil 10: Oscillation control panel 20: Plasma power supply device 30: Powder supply device 31: Powder supply port 51: Electrode 52: Plasma gas 53: Powder 54: Carrier gas 55 : Cooling water 56: Shielding gas 57: Plasma arc column 58: Molten metal 58a: Overlay metal 58b: Penetration part 59: Base material 60: Nozzle member 60a: Powder supply hole 61, 62: Nozzle
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−43769(JP,A) 特開 昭63−224877(JP,A) 特開 昭58−378(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-63-43769 (JP, A) JP-A-63-224877 (JP, A) JP-A-58-378 (JP, A)
Claims (3)
材との間にアークを形成するためのプラズマ電源,形成
されたアーク中に金属粉体を供給する粉体供給手段、お
よび、前記ト−チおよび母材の少くとも一方を他方に対
して相対的に移動させる駆動手段、を備えるプラズマ肉
盛装置において、前記ト−チの主電極の先端と母材の間
の空間に、主電極の中心軸に沿う方向および前記移動の
方向に直交する成分を有する磁束を発生する磁束生成手
段を備えることを特徴とするプラズマ肉盛装置。1. A plasma torch, a plasma power source for forming an arc between a main electrode of the torch and a base material, a powder supply means for supplying metal powder into the formed arc, And a drive means for moving at least one of the torch and the base material relative to the other, in a space between the tip of the main electrode of the torch and the base material. The plasma overlaying apparatus, further comprising magnetic flux generating means for generating a magnetic flux having a component orthogonal to the direction along the central axis of the main electrode and the moving direction.
先端と母材の間の空間に対向する端面を有する磁性体コ
ア,該磁性体コアに巻回された電気コイルおよび該電気
コイルに通電する手段でなる、請求項1記載のプラズマ
肉盛装置。2. The magnetic flux generating means includes a magnetic core having an end face facing the space between the tip of the main electrode of the torch and the base material, an electric coil wound around the magnetic core, and the electric coil. The plasma overlaying apparatus according to claim 1, comprising means for energizing the coil.
もしくは通電方向を反転する請求項2記載のプラズマ肉
盛装置。3. The plasma overlaying apparatus according to claim 2, wherein the energizing means interrupts the energizing or reverses the energizing direction at a predetermined cycle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5471591A JP2685989B2 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Plasma overlay equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5471591A JP2685989B2 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Plasma overlay equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04288973A JPH04288973A (en) | 1992-10-14 |
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Family
ID=12978506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP5471591A Expired - Lifetime JP2685989B2 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Plasma overlay equipment |
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Families Citing this family (2)
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JP5721205B2 (en) * | 2010-02-15 | 2015-05-20 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | Plasma arc multi-layer welding method and magnetic material excitation apparatus used for plasma arc multi-layer welding |
CN105234538B (en) * | 2015-11-10 | 2017-04-12 | 武汉高力热喷涂工程有限责任公司 | Gantry type high-power plasma arc 3D printing equipment and method |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP5471591A patent/JP2685989B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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