JP4481167B2 - Thermal spray equipment - Google Patents

Thermal spray equipment Download PDF

Info

Publication number
JP4481167B2
JP4481167B2 JP2004538105A JP2004538105A JP4481167B2 JP 4481167 B2 JP4481167 B2 JP 4481167B2 JP 2004538105 A JP2004538105 A JP 2004538105A JP 2004538105 A JP2004538105 A JP 2004538105A JP 4481167 B2 JP4481167 B2 JP 4481167B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frame member
thermal spraying
flame
end piece
powder
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004538105A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005539144A (en
Inventor
ニーレン,ペル
ボウサゴル,アリス
スベンソン,ロジャー
モラ,ガブリエル
ハンソン,マッツ−オロブ
ウィグレン,ヤン
ヨアンソン,ジミー
Original Assignee
ボルボ エアロ コーポレイション
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ボルボ エアロ コーポレイション filed Critical ボルボ エアロ コーポレイション
Publication of JP2005539144A publication Critical patent/JP2005539144A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4481167B2 publication Critical patent/JP4481167B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/129Flame spraying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/20Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
    • B05B7/201Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle
    • B05B7/205Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle the material to be sprayed being originally a particulate material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/42Plasma torches using an arc with provisions for introducing materials into the plasma, e.g. powder, liquid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Finger-Pressure Massage (AREA)
  • Catching Or Destruction (AREA)

Abstract

A frame element (6) of the powder injection unit projects in the flame injection direction from the end piece. The frame element partly surrounds a flame zone extending from the end piece.

Description

本発明は、火炎を生成する手段とその火炎の中に粉末を噴射する手段とを含み、前記火炎生成手段が、溶射を受ける基材に向かって火炎がそこから案内されるエンドピースを含む、溶射装置に関する。   The present invention includes means for generating a flame and means for injecting powder into the flame, the flame generating means including an end piece from which the flame is guided toward a substrate to be sprayed. It relates to a thermal spraying device.

「溶射装置」は、金属またはセラミックの皮膜を基材に被着させるために使用され得る火炎生成装置と呼ばれるものであり、種々のプラズマ溶射ガン、火炎ジェット装置、HVOFなどを包含しても良い。   A “thermal spraying device” is called a flame generating device that can be used to deposit a metal or ceramic coating on a substrate and may include various plasma spray guns, flame jet devices, HVOF, and the like. .

本発明の技術分野は、特には金属またはセラミックの熱遮蔽皮膜のような皮膜を、特には航空宇宙構造物における構造部材のような基材であり、更に詳細にはそのモータ部品である基材に対して被着させるものに関する。しかしながら、本発明は、上記用途に限定されるものではなく、この比較的狭い分野以外にも多数の用途を見出し得ることであろう。   The technical field of the present invention is a substrate, in particular a metal or ceramic thermal barrier coating, in particular a structural member in an aerospace structure, more particularly a substrate that is a motor component thereof. It is related with what is attached to. However, the present invention is not limited to the applications described above, and many applications other than this relatively narrow field can be found.

基材に粉末をプラズマ溶射する先行技術の装置は、プラズマジェット生成手段と、粉末がそれを介してプラズマジェットに対して噴射される1つ以上の粉末噴射ポートとを含む。   Prior art apparatus for plasma spraying powder onto a substrate includes a plasma jet generating means and one or more powder injection ports through which the powder is injected against the plasma jet.

例えば広く使用されているF4・Sulzer・Metcoガンのような従来のプラズマジェットガンは、プラズマジェットが、それを介して、被着されるべき基材に向かってガンから案内されるエンドピースを含む。そのエンドピースには、プラズマジェットに向かってかつその中に粉末を噴射するためのノズルを装備したショルダすなわちノブが取付けられる。   Conventional plasma jet guns such as the widely used F4 Sulzer Metco gun include an end piece through which the plasma jet is guided from the gun toward the substrate to be deposited. . The end piece is fitted with a shoulder or knob equipped with a nozzle for injecting powder into and into the plasma jet.

粉末がプラズマジェットの中に噴射され、溶融されて基材に被着される作業の間には、粉末がジェットに到達する際に特徴的な流れパターンが生成される。しばしば、標準の作業状態においても、粉末の逆流が、ノズルに戻って来る可能性があり、その目詰まりを発生させる。ノズルすなわちエンドピースの中に目詰まりする粉末の大きな凝集粒子は、遅かれ早かれ、遊離してジェットの中に噴出されることになり、それによって、溶射プロセスに混乱を引き起こし、皮膜の中に膨れおよび塊を生成するのである。   During operations in which the powder is injected into the plasma jet, melted and applied to the substrate, a characteristic flow pattern is created as the powder reaches the jet. Often, even under standard operating conditions, powder backflow can return to the nozzle, causing its clogging. Larger agglomerated particles of powder clogging in the nozzle or end piece will sooner or later become free and ejected into the jet, thereby causing confusion in the thermal spraying process, swelling in the coating and It creates a lump.

本発明の1つの目的は、粉末の歩留まりを改善した溶射装置、すなわち先行技術による同等の装置に比べて効率を改善した溶射装置を提供することである。言い換えれば、本発明による装置は、粉末の消費量を少なくして、先行技術の装置と等しいかまたはそれ以上の成果を保証するはずなのである。   One object of the present invention is to provide a thermal spraying device with improved powder yield, i.e., a thermal spraying device with improved efficiency compared to equivalent devices according to the prior art. In other words, the device according to the present invention should reduce the consumption of powder and guarantee a result equal to or better than the prior art devices.

本発明のもう1つの目的は、ノズルの目詰まりを発生させる粉末の不都合な逆流を有する傾向が削減され或いは排除もされる溶射装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a thermal spray apparatus in which the tendency to have an adverse backflow of powder that causes nozzle clogging is reduced or even eliminated.

本発明の更なる1つの目的は、改善された溶射速度、すなわち被着される皮膜の十分な品質を維持しつつ使用される所定量の粉末のための溶射時間の削減を獲得することである。   A further object of the present invention is to obtain an improved spray rate, i.e. a reduction in spray time for a given amount of powder used while maintaining sufficient quality of the coating to be applied. .

本発明の目的は、粉末噴射手段がエンドピースから火炎噴出方向に突出するフレーム部材を含み、そのフレーム部材がエンドピースから延在する火炎帯域を少なくとも部分的には取り囲むことを特徴とする、冒頭で定義した溶射装置によって達成される。火炎帯域の円周の少なくとも4分の1すなわち90°が、フレーム部分によって取り囲まれるのである。   The object of the present invention is characterized in that the powder injection means comprises a frame member projecting from the end piece in the flame ejection direction, the frame member at least partially surrounding a flame zone extending from the end piece, This is achieved by the thermal spraying device defined in. At least one quarter of the circumference of the flame zone, ie 90 °, is surrounded by the frame portion.

フレーム部材の少なくとも部分的には環状の形状であるその包囲物のお陰で、改善された流れパターンが獲得され、逆流の傾向が顕著に削減される。標準的には、火炎方向に突出するフレーム部材の部分の内周の形状および/または寸法は、火炎生成手段のエンドピースのものに対応する。ノズル(各ノズル)すなわち粉末ポート(各粉末ポート)は、フレーム部材の突出部分の中に配置され、それによって、粉末ジェットが、フレーム部材の内周から半径方向における中央火炎に向かって、火炎の長手方向に対して垂直に、或いは火炎の長手方向に対して部分的に斜めに案内される。   Thanks to its enclosure being at least partly annular in shape of the frame member, an improved flow pattern is obtained and the tendency for backflow is significantly reduced. Typically, the shape and / or dimensions of the inner periphery of the portion of the frame member protruding in the flame direction corresponds to that of the end piece of the flame generating means. Nozzles (each nozzle) or powder port (each powder port) are arranged in the protruding part of the frame member, so that the powder jet moves from the inner periphery of the frame member towards the central flame in the radial direction. It is guided perpendicularly to the longitudinal direction or partially obliquely to the longitudinal direction of the flame.

1つの好適な実施例によれば、フレーム部材は、エンドピースから延在する火炎帯域の円周の少なくとも180°、好ましくは少なくとも270°、或いは最も好ましくは360°をカバーする。   According to one preferred embodiment, the frame member covers at least 180 °, preferably at least 270 °, or most preferably 360 ° of the circumference of the flame zone extending from the end piece.

好ましくは、フレーム部材は、リング形状の部材を規定するものであり、全体にわたって延在して360°をカバーする連続的な内周を備えた連続的なリングとして設計される。しかしながら、1つの代替例として、それは、それぞれにフレーム部材の分弧を規定する2つ以上の個別リング部分によっても構成され得るものであると理解されるべきである。それらの個別リング部分は、連続的な内周を有するフレーム部材を形成する必要がなく、不連続な断続的リングを規定することもまた同様に可能であり、結果として、その周方向において、全体にわたって延在して少なくとも180°をカバーし、好ましくは少なくとも270°をカバーするのである。1つ以上のノズルすなわち粉末ポートが、個々の上記リング部分すなわちリングセグメントの間に配列されても良い。   Preferably, the frame member defines a ring-shaped member and is designed as a continuous ring with a continuous inner circumference extending throughout and covering 360 °. However, as an alternative, it should be understood that it can also be constituted by two or more individual ring portions, each defining a division of the frame member. These individual ring portions need not form a frame member having a continuous inner circumference, and it is equally possible to define a discontinuous intermittent ring, and as a result, in its circumferential direction, the entire Extending over and covering at least 180 °, preferably covering at least 270 °. One or more nozzles or powder ports may be arranged between the individual ring portions or ring segments.

好ましくは、フレーム部材は、その横断面がエンドピースの内周の横断面の幾何学的形状に対応する内周を有する。その横断面は、回転対称を呈するべきである。   Preferably, the frame member has an inner periphery whose cross section corresponds to the geometric shape of the inner cross section of the end piece. The cross section should exhibit rotational symmetry.

本発明の1つの好適な実施例によれば、火炎噴出方向においてエンドピースを越えて突出する少なくともフレーム部材の部分は、少なくとも1つの半径方向貫通孔を含む。上記孔は、火炎の空気冷却を提供して、粉末噴射領域内におけるその流れを安定させる。フレーム部材の内周における孔によって規定される開口部および存在し得る粉末噴射ノズルは別として、その突出部分の内周面は、概ね平坦であり、火炎および噴射された粉末の流れパターンを否定して混乱させる突起などは何も提示しない。   According to one preferred embodiment of the invention, at least the part of the frame member projecting beyond the end piece in the flame ejection direction comprises at least one radial through hole. The holes provide flame air cooling to stabilize the flow in the powder injection region. Apart from the openings defined by the holes in the inner periphery of the frame member and the powder injection nozzles that may be present, the inner peripheral surface of the protruding portion is generally flat, negating the flow pattern of the flame and the injected powder. It does not present any projections that are confusing.

好ましくは、フレーム部材は、標準的には少なくとも6個である複数の半径方向貫通孔を含むものであり、更に好ましくは10個を越える半径方向貫通孔を含む。それらの孔は、フレーム部材の周囲に一様に配分されるべきである。その結果として、均一な流れ条件が、中央火炎すなわちジェットの周りの全体において達成され得るのである。   Preferably, the frame member includes a plurality of radial through holes, typically at least six, and more preferably includes more than ten radial through holes. The holes should be evenly distributed around the frame member. As a result, uniform flow conditions can be achieved throughout the central flame or jet.

1つの実施例によれば、エンドピースは、内側幅すなわち内径dを有し、フレーム部材は、間隔pだけ突出する。dとpの間の関係は、0.5d<p<2dである。これは、少なくとも6または8mmの内径を備えたエンドピースに関しては好適な関係であると判明しており、実際に使用される殆どのその他の直径に関しても好適である見込みである。   According to one embodiment, the end piece has an inner width or inner diameter d and the frame member protrudes by a distance p. The relationship between d and p is 0.5d <p <2d. This has proved to be a suitable relationship for end pieces with an inner diameter of at least 6 or 8 mm and is expected to be suitable for most other diameters in practice.

エンドピースが内側幅すなわち内径dを有して、フレーム部材の突出部分が内側の対応する幅すなわち直径Dを有するとき、Dは、dと等しいかまたはそれより大きいものであり、好ましくは、D<1.2dである。この関係は、少なくとも6または8mmの内径dを備えたエンドピースに関しては適当であると判明している。   When the end piece has an inner width or inner diameter d and the protruding portion of the frame member has an inner corresponding width or diameter D, D is equal to or greater than d, preferably D <1.2d. This relationship has proven appropriate for end pieces with an inner diameter d of at least 6 or 8 mm.

本発明の更なる1つの好適な実施例によれば、火炎に向かって粉末を案内する2つ以上の粉末噴射ポートが、フレーム部材の内周に配分される。それによって、プラズマジェット内における改善されかつ更に一様である粉末配給が達成される。噴射される粉末が多数のノズルを介して配給されるので、単位時間当りの多量の粉末が、ただ1つだけのノズルすなわちポートが使用される場合に生じるであろう不安定性に関する同じ問題を回避してプラズマの中に噴射され得るのである。   According to a further preferred embodiment of the invention, two or more powder injection ports for guiding the powder towards the flame are distributed on the inner circumference of the frame member. Thereby, an improved and more uniform powder distribution in the plasma jet is achieved. Since the sprayed powder is distributed through multiple nozzles, a large amount of powder per unit time avoids the same problem of instability that would occur if only one nozzle or port was used And can be injected into the plasma.

好ましくは、粉末噴射ポートは、フレーム部材の周囲に一様に配分される。それによって、プラズマ内における粉末の一様な配給が促進されるのである。好ましくは、当該装置は、それらの粉末噴射器の間においても粉末を一様に配給する何らかの手段を含むものであり、或いはそのような手段に対して接続される。   Preferably, the powder injection ports are evenly distributed around the frame member. Thereby, the uniform distribution of the powder in the plasma is promoted. Preferably, the device includes or is connected to any means for evenly distributing the powder between the powder injectors.

1つの実施例によれば、各々の粉末噴射ポートは、フレーム部材を貫通する半径方向孔すなわち開口部の中に挿入されるノズルを含むものであり、少なくとも1つ以上の貫通孔が、上記ノズルをその中に収容するように適応される。従って、フレーム部材は、フレーム部材の外側から内側まで延在する複数の半径方向貫通孔を装備されるものであり、空気のような何らかの媒体がそれらを介して通ることを許容する。それらの孔の少なくとも幾つかは、その中にノズルなどを収容するように適応される。例えば、幾つかの孔が、ノズルと係合するためのネジ筋を設けられても良く、結果として、更に汎用的な装置になるのである。   According to one embodiment, each powder injection port includes a nozzle inserted into a radial hole or opening through the frame member, wherein at least one or more through holes are defined in the nozzle. Is adapted to be housed therein. Thus, the frame member is equipped with a plurality of radial through holes extending from the outside to the inside of the frame member, allowing some medium, such as air, to pass through them. At least some of the holes are adapted to receive a nozzle or the like therein. For example, some holes may be provided with threads for engaging the nozzle, resulting in a more versatile device.

フレーム部材は、エンドピースに対して取外し可能に取付けられるべきである。例えば、フレーム部材の一部は、エンドピースの外周に被せて嵌められるように適応されることが可能であり、フレーム部材の当該部分は、その壁を貫通する締付けネジを設けられる。任意の種類のクランプなどが、エンドピースに対してフレーム部材を固定するために使用されることもまた可能である。   The frame member should be removably attached to the end piece. For example, a portion of the frame member can be adapted to fit over the outer periphery of the end piece, and that portion of the frame member is provided with a clamping screw that penetrates the wall. Any type of clamp or the like can also be used to secure the frame member to the end piece.

本発明によれば、火炎生成手段によって生成される火炎は、陰極と陽極の間における環状通路の中にガス流を流すことによって形成されるプラズマジェットである。典型的には、上記ジェットの温度は、15000℃に達し得るものであり、プラズマの中に導入される粉末は、基材に衝突する前にそのプラズマジェットにより溶融されて加速されるので、1秒当り500mに達する速度を獲得することが可能である。   According to the present invention, the flame generated by the flame generating means is a plasma jet formed by flowing a gas flow in an annular passage between the cathode and the anode. Typically, the temperature of the jet can reach 15000 ° C., and the powder introduced into the plasma is melted and accelerated by the plasma jet before impinging on the substrate. It is possible to obtain speeds reaching 500 m per second.

本発明の更なる特徴および利点は、進歩的な装置の好適な実施例に関する後続の詳細な説明において提示されるものとする。   Additional features and advantages of the present invention will be presented in the following detailed description of preferred embodiments of the inventive apparatus.

ここで、本発明の好適な実施例が、以下のような添付図面を参照して説明されるものとする。   The preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

図1および図2は、より正確にはプラズマ溶射装置である先行技術に従った溶射装置のエンドピース1を示している。当該装置は、ここではプラズマジェットである火炎を生成する手段2を含む。上記手段は、図8で示されたように、本質的に公知である様式で配列され、それらの間に環状通路を規定する、陰極および陽極を包含する。それは、プラズマジェットの中に粉末を噴射する手段3をも更に含んでいる。   1 and 2 show an end piece 1 of a thermal spraying device according to the prior art, more precisely a plasma spraying device. The apparatus comprises means 2 for generating a flame, here a plasma jet. Such means include a cathode and an anode, arranged in a manner known per se, as shown in FIG. 8, and defining an annular passage therebetween. It further comprises means 3 for injecting powder into the plasma jet.

エンドピース1は、円形断面を備えた管を含むものであり、陽極を包含しても良い。粉末噴射手段3は、エンドピース1に取付けられるショルダすなわちノブ4を含む。ショルダすなわちノブ4は、火炎に向かって粉末を噴射するポートを規定する粉末噴射ノズル5によって貫通される半径方向孔を含む。   The end piece 1 includes a tube having a circular cross section, and may include an anode. The powder injection means 3 includes a shoulder or knob 4 attached to the end piece 1. The shoulder or knob 4 includes a radial hole that is penetrated by a powder injection nozzle 5 that defines a port for injecting powder toward the flame.

図2は、火炎の僅かな部分だけが単一ノズル5からの噴射の際に実際に利用される様式を示している。ショルダすなわちノブ4によってカバーされる小さな角度分弧の故に、部分的に溶融して戻る粉末の逆流が生成され、ノズル5に対して不都合に付着してしまうのである。   FIG. 2 shows the manner in which only a small part of the flame is actually utilized during the injection from the single nozzle 5. Due to the small angle arc covered by the shoulder or knob 4, a backflow of powder that partially melts back is generated and adheres unfavorably to the nozzle 5.

図3および図4は、本発明に従った溶射装置の参考例を示している。火炎すなわちプラズマジェットは、図1および図2で説明されたものと同じ手段によって生成される。2つの個別リング部分7,8によって形成されるフレーム部材6は、火炎の円周のほぼ180°をカバーする。言い換えれば、それは、それに対応する連続的なリングがカバーしたであろう円周の50%をカバーするのである。ここでは、各々のリング部分7,8が、前記円周の少なくとも90°をカバーする分弧を規定する。
3 and 4 show a reference example of the thermal spraying apparatus according to the present invention. The flame or plasma jet is generated by the same means as described in FIGS. The frame member 6 formed by the two individual ring portions 7, 8 covers approximately 180 ° of the flame circumference. In other words, it covers 50% of the circumference that the corresponding continuous ring would have covered. Here, each ring portion 7, 8 defines a partial arc covering at least 90 ° of the circumference.

フレーム部材6は、火炎方向と同じであるその長手方向において突出し、エンドピース1を延長している。各々のリング部分7,8は、1つ以上の半径方向孔を設けられ、少なくともそれらの1つは、粉末噴射ノズル5によって貫通される。各々のノズル5は、図1および図2における先行技術のノズルに関して前述されたように配列されて案内されても良い。複式ノズル構成とフレーム部材6の存在とのお陰で、粉末を逆流させる傾向が抑制され、より安定してより有効に使用されるプラズマジェットが達成される。従って、先行技術に比べて高い粉末の歩留まりが達成されるのである。   The frame member 6 protrudes in the longitudinal direction, which is the same as the flame direction, and extends the end piece 1. Each ring portion 7, 8 is provided with one or more radial holes, at least one of which is penetrated by the powder injection nozzle 5. Each nozzle 5 may be arranged and guided as described above with respect to the prior art nozzles in FIGS. Thanks to the dual nozzle configuration and the presence of the frame member 6, the tendency of the powder to flow backward is suppressed and a more stable and more effective plasma jet is achieved. Therefore, a high powder yield is achieved compared to the prior art.

図5から図7では、本発明に従った装置の実施例が提示される。当該装置は、好ましくは図1から図4に関連して前述されたような火炎生成手段を含む。それは、単一の連続的なリングによって形成されるフレーム部材6を含むという点で、図3および図4に示された参考例とは異なっている。
In FIGS. 5 to 7 an embodiment of the device according to the invention is presented. The apparatus preferably includes flame generating means as described above in connection with FIGS. It differs from the reference example shown in FIGS. 3 and 4 in that it includes a frame member 6 formed by a single continuous ring.

リング6は、プラズマジェット方向においてエンドピース1の端部に対して取外し可能に取付けられ、かつそれを越えて間隔pだけ突出する。エンドピース1は、0.5d<p<2dであり、好ましくはd≒pである、内径dを有する。   The ring 6 is detachably attached to the end of the end piece 1 in the direction of the plasma jet and projects beyond it by a distance p. The end piece 1 has an inner diameter d, 0.5d <p <2d, preferably d≈p.

リング6は、エンドピース1の内径dにほぼ等しい直径Dを備えた円形の内周を有する。より正確に言えば、この場合、直径Dは、エンドピース1の内径dにエンドピース1の壁の厚さを加えたものに対応する。 The ring 6 has a circular inner circumference with a diameter D approximately equal to the inner diameter d of the end piece 1. More precisely, in this case, the diameter D corresponds to the inner diameter d of the end piece 1 plus the wall thickness of the end piece 1.

フレーム部材6は、その突出部分の周囲に一様に配分される複数の半径方向貫通孔9をも更に含む。孔9の少なくとも幾つかは、その中に収容され得る粉末噴射ノズル5と係合するためのネジ筋を設けられる。代替的には、孔9と整列し或いは整列しない独立した孔の集合が、ノズル収容孔すなわち粉末ポートとして機能すべく配列されることもまた可能である。   The frame member 6 further includes a plurality of radial through holes 9 that are uniformly distributed around the protruding portion thereof. At least some of the holes 9 are provided with threads for engaging the powder injection nozzle 5 which can be accommodated therein. Alternatively, it is also possible that an independent collection of holes aligned or not aligned with the holes 9 is arranged to function as nozzle receiving holes or powder ports.

孔9は、リング6の内周の周りにおいて概ね互いに整列している。粉末噴射ノズル5を収容しないそれらの孔は、リングの内側と外側の間における半径方向の連絡に寄与する。標準的には、その外部は、空気の雰囲気を含むものであり、孔9は、ジェットを更に安定させて、ノズル5に向かう粉末の逆流を打ち消すものでもある空気冷却孔として機能する。   The holes 9 are generally aligned with each other around the inner circumference of the ring 6. Those holes that do not accommodate the powder injection nozzle 5 contribute to the radial communication between the inside and the outside of the ring. Typically, the exterior includes an air atmosphere, and the holes 9 function as air cooling holes that further stabilize the jet and counteract the backflow of powder toward the nozzle 5.

好ましくは、ノズル(すなわち粉末ポート)は、フレーム部材6の内周の周りに(互いに同じ角度間隔を置いて)一様に配分される。ノズル5の本数は、変更可能であるが、コンピュータ・シミュレーションでは、3本のノズルが、しばしば好適であり、有益な粉末の歩留まり(粉末の低損失)および安定した流れ状態を生じるということが示されている。   Preferably, the nozzles (i.e. powder ports) are evenly distributed around the inner circumference of the frame member 6 (at the same angular spacing as one another). Although the number of nozzles 5 can vary, computer simulations show that three nozzles are often preferred, resulting in beneficial powder yield (low powder loss) and stable flow conditions. Has been.

エンドピース1に対して容易に着脱されるために、ここではフレーム部材6である粉末噴射手段3が、エンドピース1の端部に被せて嵌められ、固定ネジ16によって適所に固定されるように適応される。クランプなどのようなその他の接続手段もまた、代替物として使用されることが可能である。   In order to be easily attached to and detached from the end piece 1, the powder injection means 3, which is a frame member 6 here, is fitted over the end of the end piece 1 and fixed in place by a fixing screw 16. Adapted. Other connection means such as clamps can also be used as an alternative.

本発明に従ったプラズマ溶射装置は、図8に概略的に示されている。当該装置は、中央の陰極11を取り囲み、かつガスのためのノズルすなわち環状通路をも形成する陽極10を含み、この種の装置は、その現状技術では周知のものであり、更なる詳細な説明は必要とされない。電気アークすなわちプラズマジェット12は、陽極10と陰極11の間の電圧差を制御して、そのノズルにガス流を流すことによって生成される。当該装置は、本発明に従って粉末粒子13の流れをプラズマジェット12の中に導入する手段3をも更に含む。ジェット12は、基材15に向かって案内され、粉末粒子13を基材15に向かって運搬することになり、それと同時に前記粒子13を少なくとも部分的には溶融させている。   A plasma spray apparatus according to the present invention is shown schematically in FIG. The device includes an anode 10 that surrounds a central cathode 11 and also forms a nozzle or annular passage for gas, such devices are well known in the state of the art and are described in further detail. Is not required. An electric arc or plasma jet 12 is generated by controlling the voltage difference between the anode 10 and the cathode 11 and flowing a gas flow through the nozzle. The apparatus further comprises means 3 for introducing a flow of powder particles 13 into the plasma jet 12 according to the invention. The jet 12 will be guided towards the substrate 15 and will carry the powder particles 13 towards the substrate 15 and at the same time at least partially melt the particles 13.

本発明の特殊な利点は、上述のようなフレーム部材6が、広く使用されていて、今日でも市場において入手可能であるF4ガンのようなプラズマジェットガンにおける先行技術の単一のショルダ・ノズル構成に代えて、広範な作業を必要とすることなく使用されることが可能であり、結果として、改善された粉末の歩留まりと、プラズマジェットの効率性および安定性と、粉末ポートが目詰まりする危険性の低下とが生じることである。   A particular advantage of the present invention is the prior art single shoulder nozzle configuration in a plasma jet gun such as the F4 gun, where the frame member 6 as described above is widely used and still available on the market today. Instead, it can be used without requiring extensive work, resulting in improved powder yield, plasma jet efficiency and stability, and the risk of clogging the powder port A decrease in sex.

本発明に関する以上の提示内容は、例として挙げられたものであり、代替的な実施例が当業者には自明であろうと理解されるべきである。しかしながら、請求される保護の範囲は、当該説明および添付図面によって支持される特許請求項において規定される。   It should be understood that the foregoing presentation regarding the present invention has been given by way of example and that alternative embodiments will be apparent to those skilled in the art. However, the scope of protection claimed is defined in the claims supported by the description and the accompanying drawings.

先行技術に従った粉末噴射手段を装備した溶射装置のエンドピースの拡大図である。It is an enlarged view of the end piece of the thermal spraying apparatus equipped with the powder injection means according to a prior art. 図1に示された装置の端面図である。FIG. 2 is an end view of the apparatus shown in FIG. 1. 2つの個別リング部分によって形成されるフレーム部材上に配列された2本の対向するノズルを含む粉末噴射手段を備えた、図1による装置の参考例を示している。Fig. 2 shows a reference example of the device according to Fig. 1 with powder injection means comprising two opposing nozzles arranged on a frame member formed by two individual ring parts. 図3に示された装置の端面図である。FIG. 4 is an end view of the apparatus shown in FIG. 3. 本発明に従った溶射装置の実施例を示している。1 shows an embodiment of a thermal spray apparatus according to the present invention. 図5に示された装置の端面図である。FIG. 6 is an end view of the apparatus shown in FIG. 5. 図5および図6に示されたフレーム部材の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the frame member shown in FIGS. 5 and 6. 本発明に従った典型的なプラズマ溶射装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of an exemplary plasma spray apparatus according to the present invention.

Claims (14)

火炎を生成する手段(1,2)とその火炎の中に粉末を噴射する手段(3)とを含む溶射装置であって、前記火炎生成手段(1,2)が、溶射を受ける基材に向かって火炎がそこから案内されるエンドピース(1)を含み、前記粉末噴射手段(3)が、エンドピース(1)から火炎噴出方向に突出するフレーム部材(6)を含み、前記フレーム部材がエンドピース(1)から延在する火炎帯域を少なくとも部分的には取り囲む当該溶射装置において、
前記フレーム部材(6)は、径方向に方向付けられた粉末噴射用の複数の第1貫通孔を、該フレーム部材(6)の周方向に配置して有し、
前記フレーム部材(6)は、径方向に方向付けられた複数の第2貫通孔を、該フレーム部材(6)の周方向に配置して有しており、該第2貫通孔は、火炎の空気冷却を提供して、粉末噴射領域内におけるその流れを安定させるために開口し、前記第1貫通孔と前記第2貫通孔とは、前記フレーム部材(6)の周方向に略一列に並んで配置されていることを特徴とする、溶射装置。
A thermal spraying apparatus including means (1, 2) for generating a flame and means (3) for injecting powder into the flame, wherein the flame generating means (1, 2) is applied to a substrate to be sprayed. The powder injection means (3) includes a frame member (6) projecting from the end piece (1) in the flame ejection direction, the flame member being directed from the end piece (1) In the thermal spraying apparatus, which at least partially surrounds a flame zone extending from the end piece (1),
The frame member (6) has a plurality of first through holes for powder injection directed in the radial direction, arranged in the circumferential direction of the frame member (6),
The frame member (6) has a plurality of second through holes oriented in the radial direction, arranged in the circumferential direction of the frame member (6). An opening is provided to provide air cooling and stabilize the flow in the powder injection region, and the first through hole and the second through hole are arranged in a line in the circumferential direction of the frame member (6). A thermal spraying device, characterized by being arranged in
フレーム部材(6)は、エンドピース(1)から延在する火炎帯域の円周の少なくとも90°をカバーすることを特徴とする、請求項1に記載の溶射装置。The thermal spraying device according to claim 1, characterized in that the frame member (6) covers at least 90 ° of the circumference of the flame zone extending from the end piece (1). フレーム部材(6)は、エンドピース(1)から延在する火炎帯域の円周の少なくとも270°をカバーすることを特徴とする、請求項1に記載の溶射装置。  The thermal spraying device according to claim 1, characterized in that the frame member (6) covers at least 270 ° of the circumference of the flame zone extending from the end piece (1). フレーム部材(6)は、エンドピース(1)の内周の横断面の形状に幾何学的に相似する円形状の内周の横断面を有することを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の溶射装置。Frame members (6) are characterized by having a circular inner periphery of the cross section geometrically similar to the circular shape of the inner circumference of the cross section of the e Ndopisu (1) of claims 1 to 3 The thermal spraying apparatus in any one . フレーム部材(6)は、リング形状の部材を規定することを特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の溶射装置。Frame member (6) is characterized by defining a ring-shaped member, spray apparatus of any crab of claims 1 to 4. 前記複数の第1貫通孔及び前記複数の第2貫通孔は、合わせて少なくとも6個開口していることを特徴とする、請求項1ないし5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 5, wherein at least six of the plurality of first through holes and the plurality of second through holes are opened in total. 前記複数の第1貫通孔及び前記複数の第2貫通孔からなる貫通孔は、フレーム部材(6)の周囲に一様に配分されることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれかに記載の溶射装置。 Said plurality of first through-hole and the through hole comprising a plurality of second through-holes, characterized in that it is uniformly distributed around the frame member (6), any crab of claims 1 to 6 The thermal spraying apparatus described. エンドピース(1)は、内側幅すなわち内径dを有し、フレーム部材(6)は、間隔pだけ突出し、0.5d<p<6dであることを特徴とする、請求項1ないし7のいずれかに記載の溶射装置。End piece (1) has an inner width or inner diameter d, the frame member (6) protrudes by a distance p, any of 0.5d <p <characterized in that it is a 6d, of claims 1 to 7 The thermal spraying apparatus of crab . エンドピース(1)は、内側幅すなわち内径dを有し、フレーム部材(6)の突出部分は、内側の対応する幅すなわち直径Dを有し、Dは、dと等しいかまたはそれより大きいものであることを特徴とする、請求項1ないし8のいずれかに記載の溶射装置。The end piece (1) has an inner width or inner diameter d and the protruding part of the frame member (6) has a corresponding inner width or diameter D, where D is equal to or greater than d. and characterized in that, the thermal spraying apparatus of any crab of claims 1 to 8. 火炎に向かって粉末を案内する2つ以上の粉末噴射ポート(5)は、フレーム部材(6)の前記第1貫通孔に配分されることを特徴とする、請求項1ないし9のいずれかに記載の溶射装置。Two or more powder injection ports for guiding the powder towards the flame (5), characterized in that allocated to the first through-hole of the frame member (6), any crab of claims 1 to 9 The thermal spraying apparatus described. 粉末噴射ポート(5)は、フレーム部材(6)の周囲に一様に配分されることを特徴とする、請求項10に記載の溶射装置。11. Thermal spraying device according to claim 10 , characterized in that the powder injection ports (5) are distributed uniformly around the frame member (6). 各々の粉末噴射ポート(5)は、フレーム部材を貫通する半径方向孔すなわち開口部の中に挿入されるノズルを含むものであり、少なくとも1つ以上の前記第1貫通孔は、記ノズルを該第1貫通孔の中に収容するように適応されることを特徴とする、請求項10または11に記載の溶射装置。Each powder injection ports (5) are those containing a nozzle which is inserted into the radial hole or opening through the frame member, at least one of the first through-hole, before Symbol Nozzle characterized in that the adapted to house in the first through-hole, spray apparatus of claim 10 or 11. フレーム部材(6)は、エンドピース(1)に対して取外し可能に取付けられることを特徴とする、請求項1ないし12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 12 , characterized in that the frame member (6) is detachably attached to the end piece (1). 火炎生成手段によって生成される火炎は、プラズマジェットであることを特徴とする、請求項1ないし13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 13 , wherein the flame generated by the flame generating means is a plasma jet.
JP2004538105A 2002-09-18 2003-09-17 Thermal spray equipment Expired - Fee Related JP4481167B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US31955802P 2002-09-18 2002-09-18
SE0202765A SE525927C2 (en) 2002-09-18 2002-09-18 Thermal sprayer used in aero space constructions, has frame element projecting in flame injection direction from end piece, and partly surrounding flame zone extending from end piece
PCT/SE2003/001457 WO2004028222A1 (en) 2002-09-18 2003-09-17 A thermal spraying device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005539144A JP2005539144A (en) 2005-12-22
JP4481167B2 true JP4481167B2 (en) 2010-06-16

Family

ID=32033033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004538105A Expired - Fee Related JP4481167B2 (en) 2002-09-18 2003-09-17 Thermal spray equipment

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP1552728B1 (en)
JP (1) JP4481167B2 (en)
AT (1) ATE321437T1 (en)
AU (1) AU2003263709A1 (en)
DE (1) DE60304224T2 (en)
ES (1) ES2260689T3 (en)
RU (1) RU2314878C2 (en)
SE (1) SE525927C2 (en)
WO (1) WO2004028222A1 (en)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2571099C (en) * 2005-12-21 2015-05-05 Sulzer Metco (Us) Inc. Hybrid plasma-cold spray method and apparatus
GB2445926A (en) * 2007-01-24 2008-07-30 Michael Bernard Coupland Quigley Powder injection apparatus with shroud arrangement
US7836843B2 (en) * 2007-10-24 2010-11-23 Sulzer Metco (Us), Inc. Apparatus and method of improving mixing of axial injection in thermal spray guns
FI121990B (en) * 2007-12-20 2011-07-15 Beneq Oy Device for producing fogs and particles
WO2010008533A1 (en) * 2008-07-14 2010-01-21 Xiom Corporation Powder coating spraying device
FR2936964B1 (en) * 2008-10-10 2011-04-15 Hamid Hammouche THERMAL PROJECTION TYPE HVOF
US9683282B2 (en) * 2009-06-22 2017-06-20 Oerlikon Metco (Us) Inc. Symmetrical multi-port powder injection ring
WO2011086669A1 (en) * 2010-01-13 2011-07-21 株式会社中山製鋼所 Device and method for forming amorphous coating film
US8692150B2 (en) * 2011-07-13 2014-04-08 United Technologies Corporation Process for forming a ceramic abrasive air seal with increased strain tolerance
US10279365B2 (en) 2012-04-27 2019-05-07 Progressive Surface, Inc. Thermal spray method integrating selected removal of particulates
JP2016065302A (en) * 2014-09-17 2016-04-28 東京エレクトロン株式会社 Component for plasma treatment apparatus and manufacturing method of the component
CN107107097B (en) * 2014-12-04 2021-04-27 渐进表面公司 Thermal spray process incorporating selective particle removal
CN108775969B (en) * 2018-03-27 2023-08-22 中国计量大学 Device and method for measuring supersonic flame spraying jet temperature
CN116275374B (en) * 2023-04-06 2024-02-13 芜湖明特威工程机械有限公司 Engineering machinery hard alloy coordinate welding machine and welding method thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB967445A (en) * 1960-03-25 1964-08-19 British Oxygen Co Ltd Electric arc torch
NL295849A (en) * 1962-07-27 1900-01-01
FR2600229B1 (en) * 1986-06-17 1994-09-09 Metallisation Ind Ste Nle PLASMA RECHARGING TORCH
DE9215133U1 (en) * 1992-11-06 1993-01-28 Plasma-Technik Ag, Wohlen Plasma sprayer
FR2725582B1 (en) * 1994-10-06 1997-01-03 Commissariat Energie Atomique ARC PLASMA TORCH WITH GAS SHEATH STABILIZATION
US5858470A (en) * 1994-12-09 1999-01-12 Northwestern University Small particle plasma spray apparatus, method and coated article
CH693083A5 (en) * 1998-12-21 2003-02-14 Sulzer Metco Ag Nozzle and nozzle assembly for a burner head of a plasma spray device.

Also Published As

Publication number Publication date
SE0202765D0 (en) 2002-09-18
ES2260689T3 (en) 2006-11-01
WO2004028222A1 (en) 2004-04-01
DE60304224D1 (en) 2006-05-11
RU2005111602A (en) 2006-06-10
AU2003263709A1 (en) 2004-04-08
SE0202765L (en) 2004-03-19
JP2005539144A (en) 2005-12-22
SE525927C2 (en) 2005-05-31
RU2314878C2 (en) 2008-01-20
DE60304224T2 (en) 2007-03-08
EP1552728B1 (en) 2006-03-22
ATE321437T1 (en) 2006-04-15
EP1552728A1 (en) 2005-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7557324B2 (en) Backstream-preventing thermal spraying device
JP4481167B2 (en) Thermal spray equipment
US5013883A (en) Plasma spray device with external powder feed
US5733662A (en) Method for depositing a coating onto a substrate by means of thermal spraying and an apparatus for carrying out said method
JP3007895B2 (en) Single cathode plasma gun and anode attachment for use therein
CA1234689A (en) Plasma gun
KR850000598B1 (en) Thermal spray apparatus
US20100314466A1 (en) Thermal spraying method and device
US4869936A (en) Apparatus and process for producing high density thermal spray coatings
US4661682A (en) Plasma spray gun for internal coatings
JP2006130503A (en) Apparatus for plasma spray coating
CA2231109A1 (en) Plasma arc torch
CN104955582B (en) Apparatus for thermally coating a surface
JPH06228730A (en) Plasma thermal spraying device for shooting out powdery material
JPS6242665B2 (en)
JP2011005486A (en) Symmetrical multi-port powder injection ring
EP2545998B1 (en) A plasma spray gun and a method for coating a surface of an article
US20150097486A1 (en) Multizone hollow cathode discharge system with coaxial and azimuthal symmetry and with consistent central trigger
USRE31018E (en) Method and apparatus for shielding the effluent from plasma spray gun assemblies
JPH09217164A (en) Plasma spraying device
RU204751U1 (en) PLASMOTRON FOR ADDITIVE GROWING
KR101479767B1 (en) Arc-jet plasma generator
GB2144654A (en) Thermal spraying gun nozzle
CN114786322A (en) Plasma nozzle
KR100323494B1 (en) A plasma gun device for the injection of strengthening-powder

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060724

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090316

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090324

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090617

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091110

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100208

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: 20100309

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100317

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140326

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees