JP2766680B2 - プラズマワイヤ溶射加工方法およびその装置 - Google Patents

プラズマワイヤ溶射加工方法およびその装置

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JP2766680B2 JP1203511A JP20351189A JP2766680B2 JP 2766680 B2 JP2766680 B2 JP 2766680B2 JP 1203511 A JP1203511 A JP 1203511A JP 20351189 A JP20351189 A JP 20351189A JP 2766680 B2 JP2766680 B2 JP 2766680B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、溶射ワイヤにプラズマを移行させて行な
う、プラズマワイヤ溶射加工方法及びその装置に関する
ものである。
[従来の技術] この種のプラズマワイヤ溶射加工は、溶射ワイヤを送
給しつつ、この溶射ワイヤにプラズマアークを移行さ
せ、これを細粒化して被加工物に向けて吹きつけ溶射皮
膜を形成させるものである。
ところで、プラズマガスの流量又は圧力を増して、プ
ラズマアークを絞ることにより、プラズマエネルギーを
増大させ、溶射ワイヤをより細粒化しうることは確認さ
れているが、プラズマガスの流量又は圧力を増すことに
より、アークの点弧が困難となり、このため必然的に溶
射加工時のプラズマエネルギーを抑制されることとな
る。このことは、プラズマガスとして2原子ガスを用い
る場合はなおのことである。また一方、溶射加工時にア
トマイジングガスを増大させることにより、溶射粒子を
効率よく細粒化させうるが、アーク点弧時には不安定に
なる要素となっていた。従って、これもアーク点弧時に
アークが安定して点弧しうる範囲内で条件を設定してい
た。
第4図は、この種のプラズマワイヤ溶射加工方法に用
いる従来の装置である。プラズマワイヤ溶射加工時は、
プラズマワイヤ溶射用トーチ1の電極11を陰極として、
溶射ワイヤ2を陽極とする溶射用電源3の出力により、
この種のプラズマワイヤ溶射加工では、通常窒素ガスな
どの雰囲気中で、プラズマアークPを発生させ、溶射ワ
イヤ2を送給しつつプラズマ溶射を行なっていくもので
あり、Mはその溶射粒子である。4は窒素ガスなどのプ
ラズマガスGを充填したガスボンベであり、このプラズ
マガスGが電磁弁5を介して、プラズマワイヤ溶射用ト
ーチ1の電極11とチップ12間のプラズマガス供給部16に
適宜供給され、チップ12のチップオリフィス12aから適
宜放出される。6はエア源であり、プラズマワイヤ溶射
用トーチ1の冷却エアCと、通常エアが用いられるアト
マイジングガスAとに分岐され、それぞれ電磁弁7,8を
介して、一方はチップ12とエアリング13間の冷却エア供
給部17に、他方は溶射ユニット14のアトマイジングガス
供給部18に供給される。また冷却エアCはリング孔13a
から、アトマイジングガスAはガス噴出孔14aから放出
される。なお15は、溶射ワイヤ2を案内する溶射ユニッ
ト14に取着されたワイヤガイドである。またアーク点弧
時は、溶射用電源3の出力を、陰極側の電極11と陽極側
の制限抵抗9を介したチップ12間に供給し、パイロット
アークを発生するようにしている。
ところで従来は、溶射加工時にプラズマガスの流量又
は圧力を増すことにより、プラズマエネルギーを増大さ
せ、溶射ワイヤをより細粒化しうることがわかっていて
も、これによりアークの点弧が困難となり、また一方、
溶射加工時にアトマイジングガスを増大させることによ
り、溶射粒子を効率よく細粒子化させうることに対して
も、アークの点弧が不安定になることから、アーク点弧
時はアークが安定して点弧しうる範囲内で条件を設定し
ていた。
従って、従来のプラズマワイヤ溶射加工方法、またそ
の装置では、より効率的な溶射加工に対処しえるもので
はなく、より高度な溶射技術を駆使することは望むべく
もなかった。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、プラズマワイヤ溶射加工において、アーク
点弧時のプラズマガスおよびアトマイジングガスの流量
又は圧力と、溶射加工時のプラズマガスおよびアトマイ
ジングガスの流量又は圧力とを、それぞれ適正な条件に
設定し、これを切換えることにより、より効率的であり
高度な溶射加工が可能なプラズマワイヤ溶射加工方法
と、同じくアーク点弧時と溶射加工時のプラズマガスお
よびアトマイジングガスの値を、単独に又は双方とも切
換えうるその装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明は、プラズマワイヤ溶射加工における、従来技
術の問題点を解決するために、第1には、プラズマガス
の供給を、アーク点弧時には所定値よりも低い値とし、
溶射ワイヤにプラズマアークが移行した後に所定値に増
大せしめることを特徴とするプラズマワイヤ溶射加工方
法であり、第2には、溶射ワイヤにプラズマアークが移
行したことを検出するアーク移行検出回路を設け、該ア
ーク移行検出回路の出力を、プラズマガスの値を切換え
る電空比例弁の切換信号としたことを特徴とするプラズ
マワイヤ溶射加工装置である。本発明の第3は、アトマ
イジングガスの供給を、アーク点弧時には0ないしは所
定値よりも低い値とし、溶射ワイヤにプラズマアークが
移行した後に所定値に増大せしめることを特徴とするプ
ラズマワイヤ溶射加工方法であり、本発明の第4は、溶
射ワイヤにプラズマアークが移行したことを検出するア
ーク移行検出回路を設け、該アーク移行検出回路の出力
を、アトマイジングガスの値を切換える電空比例弁の切
換信号としたことを特徴とするプラズマワイヤ溶射加工
装置である。本発明の第5は、プラズマガス及びアトマ
イジングガスの供給を、アーク点弧時には所定値よりも
低い値とし、溶射ワイヤにプラズマアークが移行した後
に所定値に増大せしめることを特徴とするプラズマワイ
ヤ溶射加工方法であり、本発明の第6は、溶射ワイヤに
プラズマアークが移行したことを検出するアーク移行検
出回路を設け、該アーク移行検出回路の出力を、プラズ
マガス及びアトマイジングガスのそれぞれの値を切換え
る、それぞれの電空比例弁を単独に又は双方とも切換え
る切換信号としたことを特徴とするプラズマワイヤ溶射
加工装置にある。
[作用] 本発明のプラズマワイヤ溶射加工方法は、プラズマガ
スの供給を、アーク点弧時には所定値よりも低い値と
し、またはアトマイジングガスの供給を、アーク点弧時
には0ないし所定値よりも低い値としし、あるいはこれ
らを組合せたたものであるから、アークが安定して点弧
しうるものであり、溶射ワイヤにプラズマアークが移行
した後は、これらを所定値に増大せしめるものであるか
ら、より効率的でより高度な溶射加工が可能となるもの
である。また、本発明のプラズマワイヤ溶射加工装置
は、前記した溶射加工方法を可能ならしめるため、溶射
ワイヤにプラズマアークが移行したことを検出するアー
ク移行検出回路を設け、このアーク移行検出回路の出力
を、プラズマガス及びアトマイジングガスのそれぞれの
値を切換える、それぞれの電空比例弁を単独に又は双方
とも切換える切換信号としたものであるから、アーク点
弧時と溶射加工時のプラズマガスおよびアトマイジング
ガス切換えが、簡単な装置で容易にその目的を達成しえ
るものである。
[発明の実施例] 次に、本発明の実施例について、第1図ないし第3図
を用いて説明を行なう。なお、先に述べた第4図の従来
例と変わらない部分については、同符号を用いる。
第1図は、本発明の第1であるプラズマガスGの供給
を、アーク点弧時には所定値よりも低い値とし、溶射ワ
イヤ2にプラズマアークPが移行した後に所定値に増大
せしめる、溶射加工方法を実施するための第2の発明の
装置である。第1図において、第4図の従来例と異なる
ところは、電磁弁5に代えて電空比例弁に代えて電空比
例弁51とし、溶射用電源3とワイヤガイド15との間にア
ーク移行検出回路10を設けたことである。
そして、アーク点弧時には、溶射用電源3の出力を陰
極側の電極11と陽極側の制限抵抗9を介したチップ12間
に供給し、パイロットアークを発生させる。このとき、
アークが安定する点弧時のプラズマガスGとして、所定
値よりも低い値の流量で約18〜20l/min、圧力で約1.5〜
2kg/cm2程度のプラズマガスGを、ガスボンベ4から電
空比例弁51を介し供給する。つぎに溶射ワイヤ2が送給
され、電極11を陰極とし、溶射ワイヤ2を陽極とする溶
射用電源3の出力により、主アークであるプラズマアー
クPを発生させる。すると、アーク移行検出回路10が作
動し、その出力がプラズマガスGの値を切換える電空比
例弁51を作動させ、当初の所定値よりも低い値のプラズ
マガスGが電空比例弁51を介し、所定値の一例として
の、流量で約40l/min、圧力で約5kg/cm2程度のプラズマ
ガスGが、プラズマワイヤ溶射用トーチ1の電極11とと
チップ12間のプラズマガス供給部16に適宜供給され、チ
ップ12のチップオリフィス12aから適宜放出される。エ
ア源6からの、これを分岐したプラズマワイヤ溶射用ト
ーチ1の冷却エアCとアトマイジングガスAとしてのエ
アの、それぞれの電磁弁7,8を介した供給回路などは従
来例と同様である。
第2図は、本発明の第3であるアトマイジングガスA
の供給を、アーク点弧時には0ないし所定値よりも低い
値として、溶射ワイヤ2にプラズマアークPが移行した
後に所定値に増大せしめる、溶射加工方法を実施するた
めの第4の発明の装置である。第2図において、第4図
の従来例と異なるところは、電磁弁8に代えて電空比例
弁81とし、溶射用電源3とワイヤガイド15との間にアー
ク移行検出回路10を設けたことである。
そして、アーク点弧時には、パイロットアークを発生
させ、アトマイジングガスAを所定値より低い値の、流
量で0〜約300l/min、圧力で0〜約2kg/cm2程度のアト
マイジングガスAを、エア源6から電空比例弁81を介し
て供給する。つぎに溶射ワイヤ2が送給され、溶射用電
源3の出力によりプラズマアークPを発生させる。する
と、第1図の実施例と同様にアーク移行検出回路10が作
動し、本実施例ではその出力がアトマイジングガスAの
値を切換える電空比例弁81を作動させ、当初の所定値よ
りも低い値のアトマイジングガスAが電空比例弁81を介
し、所定値の一例としての、流量で約750l/min、圧力で
約6.5kg/cm2程度のアトマイジングガスAが、溶射ユニ
ット14のアトマイジングガス供給部18に供給され、ガス
噴出孔14aから適宜放出される。エア源6からのこれを
分岐した冷却エアCと、ガスボンベ4からのプラズマガ
スGの供給回路などは従来例と同様である。
第3図は、本発明の第1,第3,第5であるプラズマガス
GおよびアトマイジングガスAの供給を、それぞれ単独
に又は双方ともアーク点弧時には所定値よりも低い値と
し、溶射ワイヤ2にプラズマアークPが移行した後に所
定値に増大せしめる、溶射加工方法を実施するための第
6の発明の装置である。第3図において、第4図の従来
例と異なるところは、電磁弁5,8に代えて電空比例弁51,
81とし、溶射用電源3とワイヤガイド15との間にアーク
移行検出回路10を設けたことである。
そして、アーク点弧時には、パイロットアークを発生
させ、アークが安定する点弧時のプラズマガスGを、所
定値よりも低い値の流量で約18〜20l/min、圧力で約1.5
〜2kg/cm2程度のプラズマガスGを、ガスボンベ4から
電空比例弁51を介して供給し、アトマイジングガスAを
所定値より低い値の、流量で0〜約300l/min、圧力で0
〜約2kg/cm2程度のアトマイジングガスAを、エア源6
から電空比例弁81を介して供給する。
つぎに、溶射ワイヤ2が送給され、溶射用電源3の出
力によりプラズマアークPを発生させる。すると、アー
ク移行検出回路10が作動し、その出力がプラズマガスG
の値を切換える電空比例弁51を作動させ、所定値の一例
としての、流量で約40l/min、圧力で約5kg/cm2程度のプ
ラズマガスGが、プラズマガス供給部16に適宜供給さ
れ、同時にアーク移行検出回路10の出力が、アトマイジ
ングガスAの値を切換える電空費例弁81を作動させて、
所定値の一例としての、流量で約750l/min、圧力で約6.
5kg/cm2程度のアトマイジングガスAが、溶射ユニット1
4のアトマイジングガス供給部18に供給される。そし
て、それぞれプラズマガスGはチップ12のチップオリフ
ィス12aから放出され、アトマイジングエアAはガス噴
出孔14aから適宜放出される。
以上に述べたものは、第3図に示した本発明の装置
を、電空比例弁51,81を双方とも作動させ、本発明の第
5であるプラズマガスGおよびアトマイジングガスAの
値を両方とも制御したものであるが、それぞれの電空比
例弁51,81を単独に作動させ、プラズマガスGおよびア
トマイジングガスAの値を単独に制御させることによ
り、第1,第3の本発明を実施することもできる。
[発明の効果] 本発明は、プラズマワイヤ溶射加工において、アーク
点弧時のプラズマガスおよびアトマイジングガスの流量
又は圧力と、溶射加工時のプラズマガスおよびアトマイ
ジングガスの流量又は圧力とを、それぞれ適正な条件に
設定し、これを切換えることにより、より効率的でより
高度な溶射加工が可能なプラズマワイヤ溶射加工方法
と、同じくアーク点弧時と溶射加工時のプラズマガスお
よびアトマイジングガスの切換えを、アーク移行検出回
路を設けて、この出力をそれぞれの電空比例弁切換え信
号として制御しうるようにしたプラズマワイヤ溶射加工
装置であるから、アーク点弧時に、アークが安定しうる
範囲内でしか条件設定ができないという問題点を解消
し、従って溶射加工時に必要なプラズマガスの値に制御
することが可能となり、効率的なプラズマエネルギーに
増大させえる一方、溶射加工時に必要なアトマイジング
ガスの値に増大させることにより、溶射粒子を効率よく
細粒子化させうることことも可能となった。
以上に述べたように、本発明は、より効果的にプラズ
マワイヤ溶射を行ないうるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の発明を実施するための装置で
あり、溶射用トーチの要部断面図とこれに係る回路図で
ある。第2図は、本発明の第3の発明を実施するための
装置であり、溶射用トーチの要部断面図とこれに係る回
路図である。第3図は、本発明の第1,第3,第5の発明を
実施するための装置であり、溶射用トーチの要部断面図
とこれに係る回路図である。第4図は、従来例の装置で
あり、溶射用トーチの要部断面図とこれに係る回路図で
ある。 1……プラズマワイヤ溶射用トーチ、11……電極、15…
…ワイヤガイド、16……プラズマガス供給部、18……ア
トマイジングガス供給部 2……溶射ワイヤ、3……溶射用電源、4……ガスボン
ベ、51,81……電空比例弁、6……エア源、7……電磁
弁、10……アーク移行検出回路、G……プラズマガス、
A……アトマイジングガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B05B 7/00 - 7/32 C23C 4/12 H05H 1/42

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶射ワイヤにプラズマアークを移行させて
    行なう、プラズマワイヤ溶射加工方法において、プラズ
    マガスの供給を、アーク点弧時には所定値よりも低い値
    とし、溶射ワイヤにプラズマアークが移行した後に所定
    値に増大せしめることを特徴とするプラズマワイヤ溶射
    加工方法。
  2. 【請求項2】溶射ワイヤにプラズマアークを移行させて
    行なう、プラズマワイヤ溶射加工装置において、溶射ワ
    イヤにプラズマアークが移行したことを検出するアーク
    移行検出回路を設け、該アーク移行検出回路の出力を、
    プラズマガスの値を切換える電空比例弁の切換信号とし
    たことを特徴とするプラズマワイヤ溶射加工装置。
  3. 【請求項3】溶射ワイヤにプラズマアークを移行させて
    行なう、プラズマワイヤ溶射加工方法において、アトマ
    イジングガスの供給を、アーク点弧時には0ないしは所
    定値よりも低い値とし、溶射ワイヤにプラズマアークが
    移行した後に所定値に増大せしめることを特徴とするプ
    ラズマワイヤ溶射加工方法。
  4. 【請求項4】溶射ワイヤにプラズマアークを移行させて
    行なう、プラズマワイヤ溶射加工装置において、溶射ワ
    イヤにプラズマアークが移行したことを検出するアーク
    移行検出回路を設け、該アーク移行検出回路の出力を、
    アトマイジングガスの値を切換える電空比例弁の切換信
    号としたことを特徴とするプラズマワイヤ溶射加工装
    置。
  5. 【請求項5】溶射ワイヤにプラズマアークを移行させて
    行なう、プラズマワイヤ溶射加工方法において、プラズ
    マガス及びアトマイジングガスの供給を、アーク点弧時
    には所定値よりも低い値とし、溶射ワイヤにプラズマア
    ークが移行した後に所定値に増大せしめることを特徴と
    するプラズマワイヤ溶射加工方法。
  6. 【請求項6】溶射ワイヤにプラズマアークを移行させて
    行なう、プラズマワイヤ溶射加工装置において、溶射ワ
    イヤにプラズマアークが移行したことを検出するアーク
    移行検出回路を設け、該アーク移行検出回路の出力を、
    プラズマガス及びアトマイジングガスのそれぞれの値を
    切換える、それぞれの電空比例弁を単独に又は双方とも
    切換える切換信号としたことを特徴とするプラズマワイ
    ヤ溶射加工装置。
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