JP4250927B2 - Thermal spraying apparatus and method of using the same - Google Patents

Thermal spraying apparatus and method of using the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶射原料の粉末を粉末供給管の噴射口から溶射ガンの熱源に供給することにより、当該粉末を溶融又は半溶融状態にして被処理物に吹き付けて皮膜を形成する溶射装置及びその使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
溶射(spraying)とは、物質を熱源で溶融又は半溶融状態にして、基板に吹き付けて膜を形成するコーティング技術の一種である。この膜の形成物質は、金属、セラミックス、プラスチックなど、熱源で蒸発又は分解しないものであれば全て対象となる。熱源には、燃焼炎、アーク、プラズマ、レーザ等が用いられる。
【0003】
電極の間に不活性ガスを流して放電すると、不活性ガスが電離して高温かつ高速のプラズマとなる。このプラズマを熱源として用いる溶射法がプラズマ溶射(plasma spraying)である。一般には、アルゴンを作動ガスとして、水冷されたノズル状の銅製陽極とタングステン製陰極とを用いる。これらの電極の間にアークを発生させると、作動ガスがアークによってプラズマ化され、ノズルから高温かつ高速のプラズマジェットとなって噴出する。このプラズマジェットに溶射材料の粉末を投入し加熱及び加速して基材に吹き付ける。燃焼炎を用いるフレーム溶射では、溶射フレームの理論的な最高温度が3000℃程度である。これに対し、プラズマ溶射では、プラズマガス温度に理論的な上限が存在しないことから、通常5000〜10000℃程度の熱プラズマが用いられるので、高融点材料の溶射に適している。
【0004】
プラズマ溶射装置の中でも、溶射ガンの外側から溶射原料の粉末を供給する外部供給方式であって、溶射ガンと粉末タンクとが別体になった別体型が知られている。図7は、この種の従来のプラズマ溶射装置の概略を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
【0005】
従来のプラズマ溶射装置70は、溶射ガン71、粉末供給管81、供給ホース82、粉末タンク83等を備えている。溶射ガン71の先端にはノズル74が設けられ、ノズル74には棒状の陰極72とノズル状の陽極73とが設けられている。ノズル74内に作動ガス75を導き、陰極72と陽極73との間でアークを発生させると、作動ガス75がプラズマ化され、ノズル74から高温かつ高速のプラズマジェット76が噴出する。このプラズマジェット76に溶射材料の粉末84を供給することにより、粉末84を溶融して被処理物(図示せず)に吹き付けて皮膜を形成する。プラズマジェット76の外側には、溶滴となった粉末84からなる溶射フレーム77が形成されている。
【0006】
この種のプラズマ溶射装置70は、溶射ガン71と粉末タンク83とが別体となっていることにより、粉末タンク83の大型化が容易である。そのため、大量の連続処理生産に対して、連続性及び安定性の点で有利である。また、プラズマ溶射装置70は、溶射ガン71と粉末タンク83とが別体であるため、それらを連結する供給ホース82が必要となる。粉末タンク83から供給ホース82内に粉末供給ガス(図示せず)を流し、このガス流に粉末84を乗せて溶射ガン71へ供給している。
【0007】
固定された粉末タンク84に対して溶射ガン71が自在に動けるように、供給ホース82は可撓性を有する。また、供給ホース82は、溶射ガン71の取り回しを考えると、ある程度の長さが必要であり、2.4mのものと3.7mのものとが市販されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図8は図7のプラズマ溶射装置70の使用方法を示す概略図であり、図8[1]〜図8[3]の順に工程が進行する。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図7と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【0009】
供給ホース82内に粉末供給ガス90を流し、粉末供給ガス90の流れに粉末84を乗せて溶射ガン71へ供給している。溶射ガン71は、被処理物91に対向かつ移動しつつ、粉末84を溶融して被処理物91に吹き付けて、皮膜92を形成する(図8[1],[2])。そして、被処理面端部93にも確実に皮膜92を形成するため、溶射フレーム77が被処理面端部93を確実に通過した後に、粉末84の供給を停止している(図8[3])。
【0010】
この粉末供給の停止に際して、粉末84と粉末供給ガス90とを同時に停止すると、供給ホース82内に粉末84が残留することにより、供給ホース82内で粉末詰まりが発生するおそれがある。粉末詰まりが発生すると、粉末供給の再起動時に支障を来たすことになる。そこで、供給ホース82への粉末84の供給のみを停止し、粉末供給ガス90を流し続けることにより、供給ホース82内に粉末84が残留しないようにしている。
【0011】
しかしながら、この方法では、皮膜92の形成が終了した後でも、供給ホース82内に残った粉末84が粉末供給管81からプラズマジェット76に入り溶融する。そのため、溶射ガン71の先端が被処理面端部93を通過した後でも、溶滴が発生し続けるので、溶射装置70を含む周辺装置に溶滴が付着してしまう。周辺装置には稼動部分が多く存在するため、その稼動部分への溶滴の付着は、周辺装置の動作の妨げとなる。その稼動部分以外に溶滴が付着した場合でも、溶滴の状態で周辺装置に付着すると、その除去に要する労力は膨大なものとなる。
【0012】
一方、皮膜92の形成が終了した後、粉末84を溶滴にしないため、プラズマジェット76を停止させる方法もある。しかし、熱源のオン・オフの繰り返しは溶射ガン71の電極寿命を極端に低下させるとともに連続稼動の妨げにもなるため、有効な方法とは言えない。
【0013】
【発明の目的】
そこで、本発明の主な目的は、不要な溶滴の発生が抑えられる溶射装置及びその使用方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る溶射装置は、粉末供給管の噴射口から溶射原料の粉末を、溶射ガンの先端のノズルから噴き出す熱源に供給することにより、当該粉末を溶融又は半溶融状態にして被処理物に吹き付けて皮膜を形成するものであって、被処理物に皮膜を形成しない時間に圧縮エアを噴射するエア配管を備えている。このエア配管は、その噴射口を粉末供給管の噴射口に向けた状態で粉末供給管の外側に配置され、粉末の熱源への供給が妨げられる方向へ圧縮エアを噴射する(請求項1)。
【0015】
溶射原料の粉末は、粉末供給管の噴射口から溶射ガンの熱源に供給され、溶滴となって被処理物に吹き付けられる。このとき、粉末供給管の噴射口に向けてエア配管から圧縮エアを噴射すると、その噴射口から出てきた粉末が圧縮エアによって吹き飛ばされる。これにより、粉末の熱源への供給が妨げられるので、不要な溶滴の発生が抑えられる。
【0016】
請求項2記載の溶射装置は、請求項1記載の溶射装置において、圧縮エアによって吹き飛ばされた粉末を集める集塵手段を更に備えたものである。吹き飛ばされた粉末が集塵手段によって集められるので、溶滴となっていない粉末は回収が容易になるとともに周辺装置への飛散が抑えられる。
【0017】
請求項3記載の溶射装置は、請求項1又は2記載の溶射装置において、圧縮エアの圧力が粉末供給管内のガス圧力よりも高い、というものである。粉末供給管内のガス圧力よりも圧縮エアの圧力が高ければ、粉末供給管内から排出された粉末が圧縮ガスによって遠くへ飛ばされやすくなるので、粉末の熱源への投入が効率よく抑えられる。
【0018】
請求項4記載の溶射装置は、請求項1乃至3のいずれかに記載の溶射装置において、エア配管の延長線上に粉末供給管の噴射口が位置する、というものである。言い換えれば、エア配管の噴射口は、粉末供給管の噴射口面にオーバラップするように設けられている。このとき、霧吹きの原理により、粉末が迅速に吸い出される。ここで、霧吹きの原理について説明する。水を入れた容器に細い管を立て、この管上端部に空気を流すと、空気の流路に収縮した部分が生じるため、この部分での空気の速度が大きくなる。そのため、管上端部ではベルヌーイの定理により圧力が低下する。管上端部に空気流のない場合には、管内の水位は一定を保ち安定している。一方、空気流を生じることで管内に圧力勾配ができ、管上端部まで吸い上げられた水は空気流とともに下流側に霧状に飛散する。これが霧吹きの原理である。
【0019】
請求項5記載の溶射装置は、請求項1乃至4のいずれかに記載の溶射装置において、粉末供給管の中心線とエア配管の中心線とのなす角度が0度を越え90度以下である(ただし、これらの中心線の延長方向が一致する場合を0度とする。)、というものである。このとき、粉末供給管及びエア配管から排出されるガス流の合成ベクトルに、粉末を粉末供給管へ押し戻す成分が生じない。そのため、粉末を粉末供給管に押し戻すことなく、粉末が効率よく吹き飛ばされる。特に、前記角度を90度とした場合は、最も効果的である(請求項6)。
【0020】
請求項7記載の溶射装置は、請求項1乃至6のいずれかに記載の溶射装置において、粉末供給ガスの流れに乗せて、粉末タンクから供給ホースを介して、粉末供給管に粉末を移動させ、この粉末を粉末供給管の噴射口から溶射ガンの熱源に供給する、というものである。この溶射装置は、粉末タンクと粉末供給管とが分離しているので、粉末タンクと粉末供給管とを繋ぐ供給ホースが必要となる。そのため、供給ホース内に粉末が残留することにより、このままでは不要な溶滴が少なからず発生することになる。そこで、供給ホース内に残留した粉末が粉末供給管から出てくると、これを圧縮エアによって吹き飛ばすことにより、不要な溶滴の発生を抑える。このように、本発明の効果が顕著に現れる。
【0021】
請求項8記載の使用方法は、請求項1乃至7のいずれかに記載の溶射装置を使用して、複数の被処理物に対して連続して皮膜を形成する場合、一つの被処理物に対して皮膜の形成が終了した後、次の被処理物に対して皮膜の形成を始めるまでの間、エア配管から圧縮エアを噴射し、かつ熱源の発熱動作を維持する、というものである。被処理物に皮膜を形成しない時間は、熱源の発熱動作を停止するのではなく、圧縮エアを噴射する。これにより、溶射ガンの寿命を低下させることなく、かつ連続稼動を妨げることなく、不要な溶滴の発生を抑えられる。特に、プラズマ溶射の場合は、電源のオン・オフによっての電極の寿命が低下しやすいので、好適である(請求項9)。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は本発明に係る溶射装置の第一実施形態を示し、図1[1]は側面図、図1[2]は正面図、図2は図1[2]の要部拡大図(その1)である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図7及び図8と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【0023】
本実施形態の溶射装置10は、溶射原料の粉末84を粉末供給管81の噴射口811から溶射ガン71のプラズマジェット76に供給することにより、粉末84を溶融して被処理物(図示せず)に吹き付けて皮膜を形成するものであって、粉末供給管81の外側から粉末供給管81の噴射口811に向けて圧縮エア11を噴射するエア配管12を備えたことを特徴とする。詳しくは、粉末供給ガス90の流れに乗せて、粉末タンク(図示せず)から供給ホース82を介して、粉末供給管81に粉末84を移動させ、粉末84を粉末供給管81の噴射口811から溶射ガン71のプラズマジェット76に供給する。
【0024】
粉末供給管81は、ノズル74の側面から先端面に沿ってL字状に曲げられ、固定部材822によってノズル74に固定されている。エア配管12も、ノズル74の側面から先端面に沿ってL字状に曲げられ、図示しない固定部材によってノズル74に固定されている。
【0025】
溶射原料の粉末84は、粉末供給管81の噴射口811から溶射ガン71のプラズマジェット76に供給され、溶滴となって被処理物に吹き付けられる。このとき、粉末供給管81の噴射口811に向けてエア配管12から圧縮エア11を噴射すると、噴射口811から出てきた粉末84が圧縮エア11によって吹き飛ばされる。これにより、粉末84のプラズマジェット76への供給が妨げられるので、不要な溶滴の発生が抑えられる。また、溶射装置10は、粉末タンクと粉末供給管81とが分離しているので、粉末タンクと粉末供給管81とを繋ぐ供給ホース82が必要となる。そのため、供給ホース82内に粉末84が残留することにより、このままでは不要な溶滴が少なからず発生することになる。そこで、供給ホース82内に残留した粉末84が粉末供給管81から出てくると、これを圧縮エア11によって吹き飛ばすことにより、不要な溶滴の発生を抑える。
【0026】
図3は、図1[2]の要部拡大図(その2)である。以下、図1及び図3に基づき、更に詳しく説明する。
【0027】
本実施形態では、粉末供給管81の横に残留粉末除去専用のエア配管12を設置する。このとき、エア配管12の噴射口121は、粉末供給管81の噴射口81にオーバラップするように、すなわちエア配管12の延長線122上に粉末供給管81の噴射口811が位置するように、設置する。そして、被処理物への溶射後、粉末84の供給を停止すると同時に、粉末供給ガス90よりも高圧の圧縮エア11をエア配管12から噴射する。これにより、供給ホース82に残留した粉末84は、プラズマジェット76に入る軌道から外れるため、溶滴になることはない。
【0028】
ここで、粉末供給管81の中心線812とエア配管12の中心線123とのなす角度αは、90°が望ましい。ただし、圧縮エア11で飛ばされた粉末84がプラズマジェット76に入らなければ、0°<α<90°としてもよい(中心線812,123の延長方向が一致する場合を0°とする。)。一方、α>90°の場合は、圧縮エア11が粉末供給配管81内に粉末84を押し戻してしまうため好ましくない。また、粉末供給管81の噴射口811の真横からエア配管12の噴射口121をオーバラップさせるようにエア配管12が配置されているため、霧吹きの原理により粉末84が迅速に吸い出される。これにより、供給ホース82内は直ちに清掃された状態になるので、安定した粉末供給が可能になる。
【0029】
次に、溶射装置10の使用方法の一例を説明する。溶射装置10を使用して、複数の被処理物に対して連続して皮膜を形成する場合、一つの被処理物に対して皮膜の形成が終了した後、次の被処理物に対して皮膜の形成を始めるまでの間、粉末タンクからの粉末84の供給を停止し、かつ粉末供給ガス90の供給を維持することに加え、エア配管12から圧縮エア11を噴射し、かつプラズマジェット76の発熱動作を維持する。すなわち、被処理物に皮膜を形成しない時間は、プラズマジェット76の発熱動作を停止するのではなく、圧縮エア11を噴射する。これにより、溶射ガン71の電極の寿命を低下させることなく、かつ連続稼動を妨げることなく、不要な溶滴の発生を抑えられる。なお、エア配管12からの圧縮エア11の噴射を制御する手段、粉末タンクからの粉末84の供給を制御する手段、及び粉末供給ガス90の供給を制御する手段は、例えば電磁弁である。プラズマジェット76の発熱動作を制御する手段は、例えば溶射ガン71の電極に対して電源電圧を印加又は遮断するスイッチである。
【0030】
図4は本発明に係る溶射装置の第二実施形態を示す要部拡大図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図2と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【0031】
本実施形態の溶射装置20は、圧縮エア11によって吹き飛ばされた粉末84を集める集塵手段としての集塵管21を備えている。集塵管21は、先端が円錐状に開口し、基端がポンプ(図示せず)等に接続され、粉末84を吸引するためのエア流22が発生している。溶射装置20によれば、吹き飛ばされた粉末84が集塵管21によって集められるので、溶滴となっていない粉末84は回収が容易になるとともに周辺装置への飛散が抑えられる。
【0032】
換言すると、粉末供給管81の噴射口811の真横からエア配管12の噴射口121をオーバラップさせるようにエア配管12が配置されているため、圧縮エア11によって粉末84が吹き飛ばされる範囲も限定される。その範囲に集塵管21を配置することにより、溶滴となっていない粉末84の回収が容易に実施できる。なお、集塵管21は、言うまでもなく集塵手段の一例に過ぎないので、吹き飛ばされた粉末84を集められれば、どのような形状及び構造でもよい。
【0033】
図5は本発明に係る溶射装置の第三実施形態を示し、図5[1]は正面図、図5[2]は側面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図1と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【0034】
本実施形態の溶射装置30は、溶射原料の粉末84を粉末供給管31の噴射口311から溶射ガン32のプラズマジェット33に供給することにより、粉末84を溶融して被処理物(図示せず)に吹き付けて皮膜を形成するものであって、粉末供給管31の外側から粉末供給管31の噴射口311に向けて圧縮エア11を噴射するエア配管34を備えたことを特徴とする。詳しくは、粉末供給ガス90の流れに乗せて、図示しない粉末タンク及び供給ホースを介して、粉末供給管31に粉末84を移動させ、粉末84を粉末供給管31の噴射口311から溶射ガン32のプラズマジェット33に供給する。
【0035】
粉末供給管31は、ノズル35の側面から先端面に沿ってへ字状に曲げられ、固定部材822によってノズル35に固定されている。エア配管34も、ノズル35の側面から先端面に沿ってL字状に曲げられ、図示しない固定部材によってノズル35に固定されている。本実施形態の溶射装置30も、第一実施形態の溶射装置10(図1)と同等の作用及び効果を奏する。また、第二実施形態と同じように、圧縮エア11によって吹き飛ばされた粉末84を集める集塵手段を設けてもよい。
【0036】
なお、図1に示すように、第一実施形態の溶射装置10は、溶射ガン71の先端が円筒状であり、溶射ガン71の軸線方向にプラズマジェット76を噴き出す。これに対し、本実施形態の溶射装置30は、溶射ガン35の先端が楔状であり、溶射ガン35の軸線に対して斜め方向にプラズマジェット33を噴き出す。そのため、その軸線を中心に溶射ガン35を回転させることにより、溶射ガン35の周方向に溶滴を吹き付けることができる。つまり、溶射装置30は、円筒状の被処理物の内周面に皮膜を形成することに適している。
【0037】
【実施例】
次に、第三実施形態の溶射装置30を使った一実施例について、図5及び図6に基づき説明する。図6[1]は製造ラインを示す概略図、図6[2]は図6[1]の製造ラインにおけるブラスト工程を示す拡大図、図6[3]は図6[1]の製造ラインにおける溶射工程を示す拡大図である。
【0038】
図6[1]におけるブラスト工程41及び溶射工程42を、それぞれ拡大して図6[2],[3]に示す。図6[1]に示す製造ラインは、アルミウム製のシリンダボア内面43に耐磨耗性を有する皮膜44をコーティングすることにより、従来の鋳鉄スリーブを廃止して軽量化したオールアルミニウム製の溶射シリンダ45を製造するものである。
【0039】
まず、皮膜44に密着力を与えるため、細長いブラストガン46をシリンダボア内47に挿入し、ブラストガン46の先端から硬い研削材(アルミナ粒子)48をシリンダボア内面43に向けて噴射することにより、シリンダボア内面43を粗面化する(ブラスト工程)。続いて、先端からプラズマジェット33を発生させた細長い溶射ガン32をシリンダボア内47に挿入する。そして、溶射ガン32の先端がシリンダボア下端部49に達するのと同時に、粉末供給管31から粉末84をプラズマジェット33に投入することにより、溶滴50をシリンダボア内面43に付着させて皮膜44を形成する(溶射工程)。
【0040】
また、粉末供給管31の噴射口311の真横に、エア配管34の噴射口341が対向するようにエア配管34を配置した。更に、溶射工程において、シリンダボア上端部51まで十分に皮膜44が形成された後、粉末84の供給を停止した。その後、エア配管34から圧縮エア11を噴射させることにより、供給ホース内に残留した粉末84を除去した。以下に、エア配管34の設置、処理条件、効果等の詳細を記す。
【0041】
(1)エア配管34の設置
エア配管34は、圧縮エア11が粉末供給管31の噴射口311に直接当たるように配置した。このとき、粉末供給管31の中心線とエア配管34の噴射口341との距離h(図5[1])は、3mmとした。そして、エア配管34の中心線の延長上に粉末供給管31の噴射口311が位置するように、これらを配置した。また、粉末供給管31の中心線とエア配管34の中心線とのなす角度αは、90°とした。
【0042】
(2)圧縮エア11の噴射条件
噴射条件を以下に示す。
エア配管開口径 φ2mm
噴射流量 30l/min
噴射時間 粉末の供給停止後3秒間連続噴射
【0043】
(3)ブラスト条件
ブラスト材料には、ホワイトアランダムを使用し、直圧式のブラスト装置を用いた。ブラスト噴射角度は90degとした。詳細を以下に示す。
ブラスト種類 直圧式
ブラスト噴射角度 90deg
ブラストガン回転数 46rpm
直圧ノズル径 φ6mm
噴射圧力 392kPa(4kgf/cm
ブラスト材 ホワイトアランダム♯30
ブラストガン移動速度 5mm/sec
【0044】
(4)溶射条件
溶射方法 プラズマ溶射
溶射角度 45deg
供給電流 800A
主動ガス流量(Ar) 56.8l/min
補助ガス流量(He) 7.6l/min
粉末供給管開口径 φ2mm
粉末供給ガス流量(Ar) 5.3l/min
形成膜厚 200μm
【0045】
(5)効果
溶射シリンダ45を140個作製した。その終了後、周辺装置への溶滴の付着は観察されなかった。また、圧縮エア11を噴射する近くに集塵管を配置したことにより、溶滴とならなかった粉末84は、周辺装置への飛散が抑えられるとともに、確実に回収することができた。このときの粉末84は、溶滴とはなっていないため、簡単に回収かつ廃棄することができた。更に、140個の溶射シリンダ45の作製を終了した後、供給ホースを外し、粉末84の残留度合いを確認した結果、粉末84は残留していなかった。
【0046】
なお、本発明は、言うまでもなく、上記実施形態に限定されない。例えば、溶射ガンと粉末タンクとが別体になった別体型を例示したが、供給ホースがなく溶射ガンと粉末タンクとが一体になった一体型にも本発明を適用できる。その理由は、溶射ガンと粉末タンクとを直結する部分や粉末供給管に粉末が残留するものがあるからである。また、溶射原料として粉末を用いることができる溶射装置であれば、熱源はプラズマに限らず燃焼炎、アーク、レーザ等としてもよい。
【0047】
【発明の効果】
本発明に係る溶射装置によれば、溶射原料の粉末を粉末供給管の噴射口から溶射ガンの熱源に供給し、粉末を溶融して被処理物に吹き付けて皮膜を形成するものに、粉末供給管の外側から粉末供給管の噴射口に向けて圧縮エアを噴射するエア配管を設けたことにより、その噴射口から出てきた粉末を圧縮エアによって吹き飛ばすことができるので、不要な溶滴の発生を抑えることができる。
【0048】
請求項2記載の溶射装置によれば、圧縮エアによって吹き飛ばされた粉末を集める集塵手段を設けたことにより、その粉末に対して回収を容易化できるとともに周辺装置への飛散を抑えることができる。
【0049】
請求項3記載の溶射装置によれば、圧縮エアの圧力を粉末供給管内のガス圧力よりも高くしたことにより、粉末供給管内から排出された粉末を圧縮ガスによって遠くに飛ばしやすくなるので、粉末が熱源に入ることを効率よく抑えることができる。
【0050】
請求項4記載の溶射装置によれば、エア配管の延長線上に粉末供給管の噴射口が位置するので、霧吹きの原理によって粉末供給管内の粉末を迅速に外へ吸い出すことができる。
【0051】
請求項5記載の溶射装置によれば、粉末供給管の中心線とエア配管の中心線とのなす角度が0度を越え90度以下であるので、粉末を粉末供給管に押し戻すことなく、粉末を効率よく吹き飛ばすことができる。特に、請求項6記載の溶射装置によれば、前記角度を90度としたことにより、粉末を最も効率よく吹き飛ばすことができる。
【0052】
請求項7記載の溶射装置によれば、粉末タンクと粉末供給管とを繋ぐ供給ホース内に粉末が残りやすいので、その粉末を圧縮エアによって吹き飛ばすことにより、不要な溶滴の発生を大幅に抑えることができる。
【0053】
請求項8記載の溶射装置の使用方法によれば、一つの被処理物に対して皮膜の形成が終了した後、次の被処理物に対して皮膜の形成を始めるまでの間、エア配管から圧縮エアを噴射し、かつ熱源の発熱動作を維持することにより、溶射ガンの寿命を低下させることなく、かつ連続稼動を妨げることなく、不要な溶滴の発生を抑えることができる。特に、熱源にプラズマを用いた場合は、電源のオン・オフによっての電極の寿命が低下しやすいので、より大きな効果が得られる(請求項9)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る溶射装置の第一実施形態を示し、図1[1]は側面図、図1[2]は正面図である。
【図2】図1[2]の要部拡大図(その1)である。
【図3】図1[2]の要部拡大図(その2)である。
【図4】本発明に係る溶射装置の第二実施形態を示す要部拡大図である。
【図5】本発明に係る溶射装置の第三実施形態を示し、図5[1]は正面図、図5[2]は側面図である。
【図6】図5の溶射装置を使った一実施例を示し、図6[1]は製造ラインを示す概略図、図6[2]は図6[1]の製造ラインにおけるブラスト工程を示す拡大図、図6[3]は図6[1]の製造ラインにおける溶射工程を示す拡大図である。
【図7】従来のプラズマ溶射装置の概略を示す断面図である。
【図8】図7のプラズマ溶射装置の使用方法を示す概略図であり、図8[1]〜図8[3]の順に工程が進行する。
【符号の説明】
10,20,30 溶射装置
11 圧縮エア
12,34 エア配管
121,341 エア配管の噴射口
21 集塵管(集塵手段)
32,71 溶射ガン
33,76 プラズマジェット(熱源)
31,81 粉末供給管
311,811の粉末供給管の噴射口
82 供給ホース
83 粉末タンク
84 粉末
90 粉末供給ガス
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal spraying apparatus for forming a coating film by spraying a powder to be processed in a molten or semi-molten state by supplying a powder of a thermal spraying raw material from a spray port of a powder supply pipe to a heat source of a thermal spray gun. Regarding usage.
[0002]
[Prior art]
Spraying is a type of coating technique in which a material is melted or semi-molten with a heat source and sprayed onto a substrate to form a film. Any material that can form this film, such as metal, ceramics, plastic, etc., that does not evaporate or decompose with a heat source, is the target. A combustion flame, arc, plasma, laser, or the like is used as the heat source.
[0003]
When an inert gas is caused to flow between the electrodes and discharged, the inert gas is ionized to form high-temperature and high-speed plasma. A thermal spraying method using this plasma as a heat source is plasma spraying. In general, a water-cooled nozzle-like copper anode and tungsten cathode are used using argon as a working gas. When an arc is generated between these electrodes, the working gas is turned into plasma by the arc and ejected from the nozzle as a high-temperature and high-speed plasma jet. Thermal spray material powder is charged into this plasma jet, heated and accelerated, and sprayed onto the substrate. In flame spraying using a combustion flame, the theoretical maximum temperature of the spray flame is about 3000 ° C. On the other hand, in plasma spraying, since there is no theoretical upper limit on the plasma gas temperature, thermal plasma of about 5000 to 10,000 ° C. is usually used, which is suitable for thermal spraying of high melting point materials.
[0004]
Among plasma spraying apparatuses, there is known an external supply method in which powder of a thermal spraying raw material is supplied from the outside of a thermal spraying gun, in which a thermal spraying gun and a powder tank are separated. FIG. 7 is a cross-sectional view showing an outline of this type of conventional plasma spraying apparatus. Hereinafter, description will be given based on this drawing.
[0005]
A conventional plasma spraying apparatus 70 includes a spray gun 71, a powder supply pipe 81, a supply hose 82, a powder tank 83, and the like. A nozzle 74 is provided at the tip of the spray gun 71, and a rod-like cathode 72 and a nozzle-like anode 73 are provided on the nozzle 74. When the working gas 75 is introduced into the nozzle 74 and an arc is generated between the cathode 72 and the anode 73, the working gas 75 is turned into plasma, and a high-temperature and high-speed plasma jet 76 is ejected from the nozzle 74. By supplying a powder 84 of a thermal spray material to the plasma jet 76, the powder 84 is melted and sprayed onto an object to be processed (not shown) to form a film. On the outside of the plasma jet 76, a thermal spraying frame 77 made of powder 84 in the form of droplets is formed.
[0006]
In this type of plasma spraying apparatus 70, the spray gun 71 and the powder tank 83 are separated from each other, so that the powder tank 83 can be easily enlarged. Therefore, it is advantageous in terms of continuity and stability for large-scale continuous processing production. Moreover, since the thermal spray gun 71 and the powder tank 83 are separate bodies in the plasma spraying apparatus 70, a supply hose 82 for connecting them is necessary. A powder supply gas (not shown) is caused to flow from the powder tank 83 into the supply hose 82, and the powder 84 is placed on this gas flow and supplied to the spray gun 71.
[0007]
The supply hose 82 is flexible so that the spray gun 71 can move freely with respect to the fixed powder tank 84. Further, the supply hose 82 needs a certain length in consideration of the handling of the thermal spray gun 71, and 2.4 m and 3.7 m are commercially available.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 8 is a schematic diagram showing how to use the plasma spraying apparatus 70 of FIG. 7, and the process proceeds in the order of FIG. 8 [1] to FIG. 8 [3]. Hereinafter, description will be given based on this drawing. However, the same parts as those in FIG.
[0009]
A powder supply gas 90 is supplied into the supply hose 82, and the powder 84 is placed on the flow of the powder supply gas 90 and supplied to the spray gun 71. The thermal spray gun 71 melts and sprays the powder 84 on the workpiece 91 while facing and moving the workpiece 91 to form a coating 92 (FIGS. 8 [1] and [2]). Then, in order to surely form the coating 92 on the surface end 93 to be processed, the supply of the powder 84 is stopped after the sprayed frame 77 has surely passed the end 93 of the surface to be processed ([3] in FIG. 8). ]).
[0010]
If the powder 84 and the powder supply gas 90 are stopped at the same time when the powder supply is stopped, the powder 84 remains in the supply hose 82, which may cause clogging of the powder in the supply hose 82. If powder clogging occurs, it will interfere with restarting the powder supply. Therefore, only the supply of the powder 84 to the supply hose 82 is stopped and the powder supply gas 90 is kept flowing, so that the powder 84 does not remain in the supply hose 82.
[0011]
However, in this method, even after the formation of the film 92 is completed, the powder 84 remaining in the supply hose 82 enters the plasma jet 76 from the powder supply pipe 81 and melts. Therefore, even after the tip of the spray gun 71 passes through the surface end portion 93 to be processed, the droplet continues to be generated, so that the droplet adheres to peripheral devices including the spray device 70. Since there are many operating parts in the peripheral device, the deposition of droplets on the operating part hinders the operation of the peripheral device. Even when a droplet adheres to a portion other than the operating portion, if it adheres to the peripheral device in the state of the droplet, the labor required for the removal becomes enormous.
[0012]
On the other hand, after the formation of the film 92 is completed, there is also a method of stopping the plasma jet 76 in order not to make the powder 84 into droplets. However, repeated turning on and off of the heat source is not an effective method because it significantly reduces the electrode life of the spray gun 71 and hinders continuous operation.
[0013]
OBJECT OF THE INVENTION
Therefore, a main object of the present invention is to provide a thermal spraying apparatus that can suppress generation of unnecessary droplets and a method of using the same.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The thermal spraying apparatus according to the present invention is The powder of the thermal spray raw material from the injection port of the powder supply pipe Spray gun Ejected from the nozzle at the tip By supplying the heat source, the powder is melted or semi-molten and sprayed onto the workpiece to form a film, During the time when no film is formed on the workpiece Equipped with air piping that injects compressed air ing. This air pipe is arranged outside the powder supply pipe with its injection port facing the injection port of the powder supply pipe, and injects compressed air in a direction that prevents the supply of powder to the heat source. (Claim 1).
[0015]
The powder of the thermal spray raw material is supplied to the heat source of the thermal spray gun from the spray port of the powder supply pipe, and is sprayed on the object to be processed as a droplet. At this time, when compressed air is injected from the air pipe toward the injection port of the powder supply pipe, the powder that has come out of the injection port is blown off by the compressed air. Thereby, since supply to the heat source of powder is prevented, generation | occurrence | production of an unnecessary droplet is suppressed.
[0016]
A thermal spraying apparatus according to a second aspect is the thermal spraying apparatus according to the first aspect, further comprising dust collecting means for collecting the powder blown off by the compressed air. Since the blown powder is collected by the dust collecting means, the powder that is not in the form of droplets can be easily collected and scattered to the peripheral devices.
[0017]
A thermal spraying apparatus according to a third aspect is the thermal spraying apparatus according to the first or second aspect, wherein the pressure of the compressed air is higher than the gas pressure in the powder supply pipe. If the pressure of the compressed air is higher than the gas pressure in the powder supply pipe, the powder discharged from the powder supply pipe can be easily blown away by the compressed gas, so that the introduction of the powder into the heat source can be efficiently suppressed.
[0018]
A thermal spraying apparatus according to a fourth aspect is the thermal spraying apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein an injection port of the powder supply pipe is located on an extension line of the air pipe. In other words, the injection port of the air pipe is provided so as to overlap the injection port surface of the powder supply tube. At this time, the powder is quickly sucked out by the principle of spraying. Here, the principle of spraying will be described. When a thin tube is erected in a container containing water and air is allowed to flow through the upper end portion of the tube, a contracted portion is generated in the air flow path, and the velocity of air in this portion increases. Therefore, the pressure is reduced at the upper end of the pipe by Bernoulli's theorem. When there is no air flow at the upper end of the pipe, the water level in the pipe remains constant and stable. On the other hand, a pressure gradient is generated in the pipe by generating the air flow, and the water sucked up to the upper end of the pipe scatters in the form of a mist downstream with the air flow. This is the principle of spraying.
[0019]
The thermal spraying device according to claim 5 is the thermal spraying device according to any one of claims 1 to 4, wherein an angle formed by the center line of the powder supply pipe and the center line of the air pipe is more than 0 degree and not more than 90 degrees. (However, the case where the extension directions of these center lines coincide with each other is set to 0 degree). At this time, the composition vector of the gas flow discharged from the powder supply pipe and the air pipe does not generate a component for pushing the powder back to the powder supply pipe. Therefore, the powder is efficiently blown away without pushing the powder back into the powder supply pipe. In particular, it is most effective when the angle is 90 degrees.
[0020]
A thermal spraying apparatus according to claim 7 is the thermal spraying apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the thermal spraying apparatus moves the powder from the powder tank to the powder supply pipe via the supply hose, on the flow of the powder supply gas. The powder is supplied from the spray port of the powder supply pipe to the heat source of the spray gun. In this thermal spraying apparatus, since the powder tank and the powder supply pipe are separated from each other, a supply hose connecting the powder tank and the powder supply pipe is required. For this reason, the powder remains in the supply hose, so that a lot of unnecessary droplets are generated as it is. Therefore, when the powder remaining in the supply hose comes out of the powder supply pipe, the generation of unnecessary droplets is suppressed by blowing it off with compressed air. Thus, the effects of the present invention are remarkably exhibited.
[0021]
When using the thermal spraying apparatus according to any one of claims 1 to 7 to form a film continuously on a plurality of objects to be processed, the usage method according to claim 8 is applied to one object to be processed. On the other hand, after the formation of the film, the compressed air is injected from the air pipe and the heat generation operation of the heat source is maintained until the formation of the film on the next object is started. During the time when no film is formed on the workpiece, the heat generation operation of the heat source is not stopped, but compressed air is injected. Thereby, generation | occurrence | production of an unnecessary droplet can be suppressed, without reducing the lifetime of a spray gun, and preventing a continuous operation. In particular, plasma spraying is preferable because the life of the electrode is likely to be reduced by turning on and off the power supply (claim 9).
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2 show a first embodiment of a thermal spraying apparatus according to the present invention, FIG. 1 [1] is a side view, FIG. 1 [2] is a front view, and FIG. 2 is an enlarged view of the main part of FIG. It is a figure (the 1). Hereinafter, description will be given based on these drawings. However, the same parts as those in FIG. 7 and FIG.
[0023]
The thermal spraying apparatus 10 of this embodiment supplies the powder 84 of the thermal spray raw material to the plasma jet 76 of the thermal spray gun 71 from the injection port 811 of the powder supply pipe 81, thereby melting the powder 84 and subject to treatment (not shown). ) To form a film, and is characterized in that an air pipe 12 for injecting compressed air 11 from the outside of the powder supply pipe 81 toward the injection port 811 of the powder supply pipe 81 is provided. Specifically, the powder 84 is moved from the powder tank (not shown) to the powder supply pipe 81 through the supply hose 82 in the flow of the powder supply gas 90, and the powder 84 is injected into the injection port 811 of the powder supply pipe 81. To the plasma jet 76 of the spray gun 71.
[0024]
The powder supply pipe 81 is bent in an L shape from the side surface of the nozzle 74 along the tip surface, and is fixed to the nozzle 74 by a fixing member 822. The air pipe 12 is also bent in an L shape from the side surface of the nozzle 74 along the tip surface, and is fixed to the nozzle 74 by a fixing member (not shown).
[0025]
The powder 84 of the thermal spray raw material is supplied to the plasma jet 76 of the thermal spray gun 71 from the injection port 811 of the powder supply pipe 81, and is sprayed on the object to be processed as a droplet. At this time, when the compressed air 11 is injected from the air pipe 12 toward the injection port 811 of the powder supply pipe 81, the powder 84 that has come out of the injection port 811 is blown off by the compressed air 11. Thereby, since supply of the powder 84 to the plasma jet 76 is hindered, generation of unnecessary droplets can be suppressed. Further, since the powder tank and the powder supply pipe 81 are separated from each other in the thermal spraying apparatus 10, a supply hose 82 that connects the powder tank and the powder supply pipe 81 is necessary. For this reason, the powder 84 remains in the supply hose 82, so that a lot of unnecessary droplets are generated as it is. Therefore, when the powder 84 remaining in the supply hose 82 comes out from the powder supply pipe 81, the compressed air 11 blows off the powder 84, thereby suppressing generation of unnecessary droplets.
[0026]
FIG. 3 is an enlarged view (part 2) of the main part of FIG. 1 [2]. Hereinafter, it will be described in more detail based on FIG. 1 and FIG.
[0027]
In the present embodiment, an air pipe 12 dedicated to residual powder removal is installed beside the powder supply pipe 81. At this time, the injection port 121 of the air pipe 12 is overlapped with the injection port 81 of the powder supply pipe 81, that is, the injection port 811 of the powder supply pipe 81 is positioned on the extension line 122 of the air pipe 12. Install. And after spraying to a to-be-processed object, supply of the powder 84 is stopped and the compressed air 11 higher than the powder supply gas 90 is simultaneously injected from the air piping 12. As a result, the powder 84 remaining in the supply hose 82 deviates from the trajectory entering the plasma jet 76 and therefore does not become droplets.
[0028]
Here, the angle α formed by the center line 812 of the powder supply pipe 81 and the center line 123 of the air pipe 12 is desirably 90 °. However, if the powder 84 blown by the compressed air 11 does not enter the plasma jet 76, it may be 0 ° <α <90 ° (the case where the extending directions of the center lines 812 and 123 coincide with each other is 0 °). . On the other hand, when α> 90 °, the compressed air 11 pushes the powder 84 back into the powder supply pipe 81, which is not preferable. Further, since the air pipe 12 is arranged so that the jet port 121 of the air pipe 12 overlaps from the side of the jet port 811 of the powder supply pipe 81, the powder 84 is quickly sucked out by the principle of spraying. As a result, the inside of the supply hose 82 is immediately cleaned, and stable powder supply becomes possible.
[0029]
Next, an example of how to use the thermal spraying apparatus 10 will be described. When the thermal spraying apparatus 10 is used to continuously form a film on a plurality of objects to be processed, after the formation of the film on one object to be processed is completed, the film is applied to the next object to be processed. In addition to stopping the supply of the powder 84 from the powder tank and maintaining the supply of the powder supply gas 90, the compressed air 11 is injected from the air pipe 12 and the plasma jet 76 Maintain heat generation. That is, during the time when the film is not formed on the object to be processed, the compressed air 11 is injected instead of stopping the heat generation operation of the plasma jet 76. Thereby, generation | occurrence | production of an unnecessary droplet can be suppressed, without reducing the lifetime of the electrode of the spray gun 71, and preventing a continuous operation. The means for controlling the injection of the compressed air 11 from the air pipe 12, the means for controlling the supply of the powder 84 from the powder tank, and the means for controlling the supply of the powder supply gas 90 are, for example, electromagnetic valves. The means for controlling the heat generation operation of the plasma jet 76 is, for example, a switch that applies or cuts off the power supply voltage to the electrode of the spray gun 71.
[0030]
FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing a second embodiment of the thermal spraying apparatus according to the present invention. Hereinafter, description will be given based on this drawing. However, the same parts as those in FIG.
[0031]
The thermal spraying apparatus 20 of the present embodiment includes a dust collection tube 21 as dust collection means for collecting the powder 84 blown off by the compressed air 11. The dust collection tube 21 has a conical opening at the distal end, a proximal end connected to a pump (not shown) or the like, and an air flow 22 for sucking the powder 84 is generated. According to the thermal spraying device 20, the blown-off powder 84 is collected by the dust collection tube 21, so that the powder 84 that is not in the form of droplets can be easily collected and scattered to the peripheral devices.
[0032]
In other words, since the air pipe 12 is disposed so as to overlap the jet port 121 of the air pipe 12 from right next to the jet port 811 of the powder supply pipe 81, the range in which the powder 84 is blown off by the compressed air 11 is also limited. The By disposing the dust collection tube 21 in that range, it is possible to easily collect the powder 84 that is not a droplet. Needless to say, the dust collecting tube 21 is merely an example of a dust collecting means, and may have any shape and structure as long as the powder 84 blown off can be collected.
[0033]
FIG. 5 shows a third embodiment of the thermal spraying apparatus according to the present invention, FIG. 5 [1] is a front view, and FIG. 5 [2] is a side view. Hereinafter, description will be given based on these drawings. However, the same parts as those in FIG.
[0034]
The thermal spraying apparatus 30 of this embodiment supplies the powder 84 of the thermal spray raw material from the injection port 311 of the powder supply pipe 31 to the plasma jet 33 of the thermal spray gun 32, thereby melting the powder 84 and subject to treatment (not shown). ) To form a film, and is characterized in that an air pipe 34 for injecting compressed air 11 from the outside of the powder supply pipe 31 toward the injection port 311 of the powder supply pipe 31 is provided. Specifically, the powder 84 is moved to the powder supply pipe 31 through a powder tank and a supply hose (not shown) in the flow of the powder supply gas 90, and the powder 84 is sprayed from the injection port 311 of the powder supply pipe 31 to the thermal spray gun 32. The plasma jet 33 is supplied.
[0035]
The powder supply pipe 31 is bent into a square shape from the side surface of the nozzle 35 along the tip surface, and is fixed to the nozzle 35 by a fixing member 822. The air pipe 34 is also bent in an L shape from the side surface of the nozzle 35 along the tip surface, and is fixed to the nozzle 35 by a fixing member (not shown). The thermal spraying device 30 of this embodiment also has the same operation and effect as the thermal spraying device 10 (FIG. 1) of the first embodiment. Moreover, you may provide the dust collection means which collects the powder 84 blown off by the compressed air 11 similarly to 2nd embodiment.
[0036]
As shown in FIG. 1, in the thermal spraying apparatus 10 of the first embodiment, the tip of the thermal spray gun 71 is cylindrical, and the plasma jet 76 is ejected in the axial direction of the thermal spray gun 71. In contrast, in the thermal spraying apparatus 30 of the present embodiment, the tip of the thermal spray gun 35 has a wedge shape, and the plasma jet 33 is ejected in an oblique direction with respect to the axis of the thermal spray gun 35. Therefore, the spray droplets can be sprayed in the circumferential direction of the spray gun 35 by rotating the spray gun 35 around the axis. That is, the thermal spraying device 30 is suitable for forming a film on the inner peripheral surface of a cylindrical workpiece.
[0037]
【Example】
Next, an example using the thermal spraying apparatus 30 of the third embodiment will be described with reference to FIGS. 6 [1] is a schematic diagram showing the production line, FIG. 6 [2] is an enlarged view showing the blasting process in the production line of FIG. 6 [1], and FIG. 6 [3] is in the production line of FIG. It is an enlarged view which shows a thermal spraying process.
[0038]
The blasting process 41 and the thermal spraying process 42 in FIG. 6 [1] are enlarged and shown in FIGS. 6 [2] and [3], respectively. The production line shown in FIG. 6 [1] is an all-aluminum spray cylinder 45 in which the conventional cast iron sleeve is abolished by coating the inner surface 43 of the aluminum cylinder bore with a coating 44 having wear resistance. Is to be manufactured.
[0039]
First, in order to give adhesion to the coating 44, an elongated blast gun 46 is inserted into the cylinder bore 47, and a hard abrasive (alumina particles) 48 is sprayed from the tip of the blast gun 46 toward the cylinder bore inner surface 43, so that the cylinder bore The inner surface 43 is roughened (blasting process). Subsequently, an elongated spray gun 32 that generates the plasma jet 33 from the tip is inserted into the cylinder bore 47. At the same time when the tip of the spray gun 32 reaches the cylinder bore lower end portion 49, the powder 84 is introduced into the plasma jet 33 from the powder supply pipe 31, thereby causing the droplets 50 to adhere to the cylinder bore inner surface 43 to form the coating 44. (The spraying process).
[0040]
In addition, the air pipe 34 is arranged directly beside the injection port 311 of the powder supply pipe 31 so that the injection port 341 of the air pipe 34 is opposed. Furthermore, in the thermal spraying process, after the coating 44 was sufficiently formed up to the cylinder bore upper end 51, the supply of the powder 84 was stopped. Thereafter, the powder 84 remaining in the supply hose was removed by injecting the compressed air 11 from the air pipe 34. Details of installation, processing conditions, effects, etc. of the air pipe 34 will be described below.
[0041]
(1) Installation of air piping 34
The air pipe 34 was arranged so that the compressed air 11 directly hits the injection port 311 of the powder supply pipe 31. At this time, the distance h (FIG. 5 [1]) between the center line of the powder supply pipe 31 and the injection port 341 of the air pipe 34 was 3 mm. And these were arrange | positioned so that the injection port 311 of the powder supply pipe | tube 31 may be located on extension of the centerline of the air piping 34. FIG. Moreover, the angle α formed by the center line of the powder supply pipe 31 and the center line of the air pipe 34 was 90 °.
[0042]
(2) Injection condition of compressed air 11
The injection conditions are shown below.
Air piping opening diameter φ2mm
Injection flow rate 30 l / min
Injection time Continuous injection for 3 seconds after powder supply is stopped
[0043]
(3) Blasting conditions
As the blasting material, white alundum was used, and a direct pressure blasting apparatus was used. The blast injection angle was 90 deg. Details are shown below.
Blast type Direct pressure type
Blast injection angle 90deg
Blast gun rotation speed 46rpm
Direct pressure nozzle diameter φ6mm
Injection pressure 392 kPa (4 kgf / cm 2 )
Blasting material White Alundum # 30
Blast gun moving speed 5mm / sec
[0044]
(4) Thermal spraying conditions
Thermal spraying method Plasma spraying
Spray angle 45deg
Supply current 800A
Main gas flow rate (Ar) 56.8 l / min
Auxiliary gas flow rate (He) 7.6 l / min
Powder supply pipe opening diameter φ2mm
Powder supply gas flow rate (Ar) 5.3 l / min
Formed film thickness 200μm
[0045]
(5) Effect
140 spraying cylinders 45 were produced. After the completion, no adhesion of droplets to the peripheral device was observed. In addition, by arranging the dust collecting tube near the jet of the compressed air 11, the powder 84 that did not become droplets was suppressed from being scattered to the peripheral device and could be reliably recovered. Since the powder 84 at this time was not a droplet, it could be easily recovered and discarded. Further, after the 140 spraying cylinders 45 were finished, the supply hose was removed and the residual degree of the powder 84 was confirmed. As a result, the powder 84 did not remain.
[0046]
Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, a separate type in which the spray gun and the powder tank are separated is illustrated, but the present invention can also be applied to an integrated type in which the spray gun and the powder tank are integrated without a supply hose. The reason for this is that there are powders that remain in the portion directly connecting the spray gun and the powder tank or in the powder supply pipe. Further, as long as the thermal spraying apparatus can use powder as the thermal spraying raw material, the heat source is not limited to plasma, and may be a combustion flame, an arc, a laser, or the like.
[0047]
【The invention's effect】
According to the thermal spraying apparatus according to the present invention, the powder of the thermal spray raw material is supplied to the thermal source of the thermal spray gun from the spray port of the powder supply pipe, and the powder is melted and sprayed on the workpiece to form a coating. By providing an air pipe that injects compressed air from the outside of the tube toward the injection port of the powder supply tube, it is possible to blow off the powder that has come out of the injection port with compressed air. Can be suppressed.
[0048]
According to the thermal spraying apparatus of claim 2, by providing the dust collecting means for collecting the powder blown off by the compressed air, it is possible to facilitate the recovery of the powder and to suppress the scattering to the peripheral device. .
[0049]
According to the thermal spraying apparatus of claim 3, since the pressure of the compressed air is made higher than the gas pressure in the powder supply pipe, the powder discharged from the powder supply pipe can be easily blown away by the compressed gas. Entering the heat source can be efficiently suppressed.
[0050]
According to the thermal spraying apparatus of the fourth aspect, since the injection port of the powder supply pipe is located on the extended line of the air pipe, the powder in the powder supply pipe can be quickly sucked out by the principle of spraying.
[0051]
According to the thermal spraying apparatus of claim 5, since the angle formed by the center line of the powder supply pipe and the center line of the air pipe is more than 0 degree and not more than 90 degrees, the powder is not pushed back into the powder supply pipe. Can be efficiently blown away. In particular, according to the thermal spraying apparatus of the sixth aspect, the powder can be blown out most efficiently by setting the angle to 90 degrees.
[0052]
According to the thermal spraying apparatus of Claim 7, since powder tends to remain in the supply hose connecting the powder tank and the powder supply pipe, generation of unnecessary droplets is greatly suppressed by blowing the powder away with compressed air. be able to.
[0053]
According to the method for using the thermal spraying device according to claim 8, after the formation of the film on one object to be processed is completed, the air pipe is used until the start of film formation on the next object to be processed. By injecting compressed air and maintaining the heat generation operation of the heat source, it is possible to suppress the generation of unnecessary droplets without reducing the life of the spray gun and without disturbing continuous operation. In particular, when plasma is used as the heat source, the life of the electrode is likely to be shortened by turning on and off the power source, so that a greater effect can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a first embodiment of a thermal spraying apparatus according to the present invention, FIG. 1 [1] is a side view, and FIG. 1 [2] is a front view.
FIG. 2 is an enlarged view (No. 1) of a main part of FIG. 1 [2].
FIG. 3 is an enlarged view (No. 2) of main parts of FIG. 1 [2].
FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing a second embodiment of the thermal spraying apparatus according to the present invention.
FIG. 5 shows a third embodiment of the thermal spraying apparatus according to the present invention, FIG. 5 [1] is a front view, and FIG. 5 [2] is a side view.
6 shows an embodiment using the thermal spraying apparatus of FIG. 5, FIG. 6 [1] is a schematic diagram showing a production line, and FIG. 6 [2] shows a blasting process in the production line of FIG. 6 [1]. FIG. 6 [3] is an enlarged view showing a thermal spraying process in the production line of FIG. 6 [1].
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a conventional plasma spraying apparatus.
8 is a schematic view showing how to use the plasma spraying apparatus of FIG. 7, and the process proceeds in the order of FIG. 8 [1] to FIG. 8 [3].
[Explanation of symbols]
10, 20, 30 Thermal spraying device
11 Compressed air
12, 34 Air piping
121,341 Air piping injection port
21 Dust collection pipe (dust collection means)
32,71 Thermal spray gun
33,76 Plasma jet (heat source)
31,81 Powder supply pipe
311 and 811 powder supply pipe injection port
82 Supply hose
83 Powder tank
84 powder
90 Powder supply gas

Claims (9)

粉末供給管の噴射口から溶射原料の粉末を、溶射ガンの先端のノズルから噴き出す熱源に供給することにより、当該粉末を溶融又は半溶融状態にして被処理物に吹き付けて皮膜を形成する溶射装置において、
前記被処理物に前記皮膜を形成しない時間に圧縮エアを噴射するエア配管を備え
このエア配管は、当該エア配管の噴射口を前記粉末供給管の噴射口に向けた状態で当該粉末供給管の外側に配置され、前記粉末の前記熱源への供給が妨げられる方向へ前記圧縮エアを噴射する、
ことを特徴とする溶射装置。
A thermal spraying apparatus that forms a film by spraying the powder to be processed in a molten or semi-molten state by supplying the powder of the thermal spray raw material from the spray port of the powder supply pipe to a heat source ejected from the nozzle at the tip of the thermal spray gun In
An air pipe for injecting compressed air at a time when the film is not formed on the workpiece ;
The air pipe is disposed outside the powder supply pipe in a state where the injection port of the air pipe faces the injection port of the powder supply pipe, and the compressed air is directed in a direction in which the supply of the powder to the heat source is hindered. Inject,
A thermal spraying device characterized by that.
前記圧縮エアによって吹き飛ばされた前記粉末を集める集塵手段を更に備えた、請求項1記載の溶射装置。The thermal spraying device according to claim 1, further comprising dust collecting means for collecting the powder blown off by the compressed air. 前記圧縮エアの圧力は前記粉末供給管内のガス圧力よりも高い、請求項1又は2記載の溶射装置。The thermal spraying device according to claim 1 or 2, wherein a pressure of the compressed air is higher than a gas pressure in the powder supply pipe. 前記エア配管の延長線上に前記粉末供給管の噴射口が位置する、請求項1乃至3のいずれかに記載の溶射装置。The thermal spraying device according to any one of claims 1 to 3, wherein an injection port of the powder supply pipe is located on an extension line of the air pipe. 前記粉末供給管の中心線と前記エア配管の中心線とのなす角度は、これらの中心線の延長方向が一致する場合を0度とすると、0度を越え90度以下である、請求項1乃至4のいずれかに記載の溶射装置。The angle formed between the center line of the powder supply pipe and the center line of the air pipe is more than 0 degree and not more than 90 degrees when the extension direction of these center lines coincides with 0 degree. The thermal spraying apparatus in any one of thru | or 4. 前記角度は90度である、請求項5記載の溶射装置。The thermal spraying apparatus according to claim 5, wherein the angle is 90 degrees. 粉末供給ガスの流れに乗せて、粉末タンクから供給ホースを介して、前記粉末供給管に前記粉末を移動させ、当該粉末を当該粉末供給管の噴射口から前記溶射ガンの熱源に供給する、請求項1乃至6のいずれかに記載の溶射装置。The powder is moved to the powder supply pipe via a supply hose from the powder tank, and the powder is supplied from the injection port of the powder supply pipe to the heat source of the thermal spray gun. Item 7. The thermal spraying apparatus according to any one of Items 1 to 6. 請求項1乃至7のいずれかに記載の溶射装置を使用して、複数の被処理物に対して連続して皮膜を形成する場合、
一つの被処理物に対して皮膜の形成が終了した後、次の被処理物に対して皮膜の形成を始めるまでの間、前記エア配管から圧縮エアを噴射し、かつ前記熱源の発熱動作を維持する、溶射装置の使用方法。
When using the thermal spraying device according to any one of claims 1 to 7 to continuously form a coating on a plurality of objects to be processed,
After the formation of the film on one object to be processed, the compressed air is sprayed from the air pipe and the heat generation operation of the heat source is performed until the formation of the film on the next object to be processed is started. How to use thermal spray equipment to maintain.
前記熱源がプラズマである、請求項8記載の溶射装置の使用方法。The method of using a thermal spraying device according to claim 8, wherein the heat source is plasma.
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