JP5535280B2 - 溶接用チップの強化方法及び溶接用チップ - Google Patents
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Description
本発明の溶接用チップの強化方法は,銅,銅合金,又はセラミック分散銅のうちのいずれかの材質によって形成された溶接用チップ1(11,12)の少なくとも内周面に,該溶接用チップ1(11,12)の材質と同等以上の硬度を有する平均粒径40〜150μmの金属粉体ショットを噴射速度100m/sec以上で噴射して行う表面強化層形成工程,
前記表面強化層形成工程により形成された表面強化層2上に,更に水アトマイズ法により製造されて表面に酸化スズ被膜が形成された平均粒径10〜100μmのスズ粉体を噴射速度200m/sec以上で噴射して,前記表面強化層2上に酸化スズの半導体被膜3を形成する半導体被膜形成工程,を含むことを特徴とする(請求項1)。
前記表面強化層2上に,水アトマイズ法により製造されて表面に酸化スズ被膜が形成された平均粒径10〜100μmのスズ粉体を噴射速度200m/sec以上で噴射することにより形成された,酸化スズの半導体被膜3を設けたことを特徴とする(請求項5)。
本発明の溶接用チップの強化方法は,溶接用チップの少なくとも内周面に,溶接用チップの母材硬度よりも高硬度の金属粉体ショットを噴射して内周面の表面付近に表面強化層2を形成する表面強化層形成工程と,前記表面強化層2上に更に酸化被膜の形成されたスズ粉体ショットを噴射することにより,酸化スズの半導体被膜3を形成する半導体被膜形成工程によって構成される。
本発明で処理対象とする溶接用チップとしては,図2を参照して説明したアーク溶接用のトーチに設けられる,電極棒5との通電点を形成するコンタクトチップ11や,図3を参照して説明したようにプラズマ溶接用のトーチに設けられる,電極棒6の外周を覆うノズルチップ12のいずれも対象とすることができる。
本発明の表面強化層形成工程,及び,半導体被膜形成工程のいずれ共に,既知のサンドブラスト処理乃至はショットピーニング処理等に適用される,市販のエア式のブラスト加工装置を使用することができる。
前述の溶接用チップの少なくとも内周面,好ましくは内周面及び外周面に対しては,先ず,溶接用チップの母材の硬度と同等以上の硬度を有する金属粉体のショットを噴射して,噴射位置の溶接用チップの表面付近に表面強化層2を形成する,表面強化層形成工程を行う。
上記工程によって形成された表面強化層2上に,更にスズ粉体を噴射して酸化スズの半導体被膜3を形成する,半導体被膜形成工程を実行する。
以上のように,本発明の方法で強化された溶接用チップは,チップ母材と同等以上の硬度を有するショットの噴射によって高硬度の表面強化層2を形成したことと,この表面強化層2の上に更に,高硬度で耐熱性を有する半導体被膜3を形成することにより,半導体被膜3の形成によって懸念された導電性の低下が見られなかっただけでなく,溶接用チップが高温に加熱された場合であっても電気抵抗が増加することなく良好な導電性を示すものであった。
アーク溶接用のコンタクトチップ(クローム銅製;φ1.2mm)に対し,以下の条件により本発明の強化方法を実施した。
コンタクトチップの内周面及び外面に対し,それぞれ下記の条件で金属粒体を噴射した。
上記条件での表面強化処理が終了した後のコンタクトチップの内周面及び外面に対し,それぞれ下記の条件でスズ粉体を噴射した。
上記の条件によって表面強化層及び半導体被膜を形成した本発明のコンタクトチップ(実施例1)と,未処理品のコンタクトチップ(比較例1),表面強化処理のみを施したコンタクトチップ(比較例2)の性能評価を行った結果を下記の表3に示す。
以上の結果から,比較例1(未処理)の表面硬度がHV139kg/mm2であったのに対し,表面強化工程を経た比較例2では,HV181kg/mm2と金属成分拡散効果により大幅に硬度及び応力の向上が確認されると共に,寿命(耐久性)が4倍に向上した。
プラズマ溶接用のノズルチップ(クローム銅製,鍛造品;φ2.5mm)に対し,以下の条件により本発明の表面強化処理を施すと共に,処理後のノズルチップの特性を評価した。
ノズルチップの内周面及び外面に対し,それぞれ下記の条件で金属粒体を噴射した。
上記条件での表面強化処理が終了した後のノズルチップの内周面及び外面に対し,それぞれ下記の条件でスズ粉体を噴射した。
上記の条件によって表面強化層及び半導体被膜を形成した本発明のノズルチップ(実施例2)と,未処理品のノズルチップ(比較例3),表面強化処理のみを施したノズルチップ(比較例4)の性能評価を行った結果を下記の表6に示す。
プラズマ溶接用のノズルチップは,前述したアーク溶接用のコンタクトチップとは異なり,電極棒と直接接触するものではないが,アーク熱で加熱膨張した電極棒外周とノズルチップ内周間のプラズマ用ガスを,ノズル孔で絞って高速で噴射するものであるため,その摩滅等は溶接品質に直接影響する部品である。
11 コンタクトチップ
12 ノズルチップ
121 ノズル孔
2 表面強化層
3 半導体被膜
4 ガスノズル
5 電極棒(溶加材)
6 電極棒(タングステン棒)
7 シールドリング
W 被溶接物
Claims (8)
- 銅,銅合金,又はセラミック分散銅のうちのいずれかの材質によって形成された溶接用チップの少なくとも内周面に,該溶接用チップの材質と同等以上の硬度を有する平均粒径40〜150μmの金属粉体ショットを噴射速度100m/sec以上で噴射して行う表面強化層形成工程,
前記表面強化層形成工程により形成された表面強化層上に,更に水アトマイズ法により製造されて表面に酸化スズ被膜が形成された平均粒径10〜100μmのスズ粉体を噴射速度200m/sec以上で噴射して,前記表面強化層上に酸化スズの半導体被膜を形成する半導体被膜形成工程,
を含むことを特徴とする溶接用チップの強化方法。 - 前記溶接用チップが,イナートガスアーク溶接又は炭酸ガスアーク溶接用トーチ先端に設けたコンタクトチップである請求項1記載の溶接用チップの強化方法。
- 前記溶接用チップが,プラズマ溶接用トーチの先端に設けたノズルチップである請求項1記載の溶接用チップの強化方法。
- 前記表面強化層形成工程において,前記金属粉体ショットの成分を前記内周面に拡散浸透させることによる成分強化と,前記内周面の表面付近の金属組織の微細化による高硬度化,及び,前記金属粉体ショットの衝突による塑性変形に伴う圧縮応力が付与された前記表面強化層を形成することを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の溶接用チップの強化方法。
- 銅,銅合金,又はセラミック分散銅のうちのいずれかの材質によって形成された溶接用チップの少なくとも内周面に,該溶接用チップの材質と同等以上の硬度を有する平均粒径40〜150μmの金属粉体ショットを噴射速度100m/sec以上で噴射して形成された表面強化層を備え,
前記表面強化層上に,水アトマイズ法により製造されて表面に酸化スズ被膜が形成された平均粒径10〜100μmのスズ粉体を噴射速度200m/sec以上で噴射することにより形成された,酸化スズの半導体被膜を備えることを特徴とする溶接用チップ。 - 前記溶接用チップが,電極の外周面と摺接する前記内周面を備えた,アーク溶接用トーチ先端に設けるコンタクトチップである請求項5記載の溶接用チップ。
- 前記溶接用チップが,プラズマガスの導入空間を画成する前記内周面を備えた,プラズマ溶接用トーチの先端に設けるノズルチップである請求項5記載の溶接用チップ。
- 前記表面強化層が,前記金属粉体ショットの成分が拡散浸透していると共に,微細化された金属組織と,圧縮応力を有することを特徴とする請求項5〜7いずれか1項記載の溶接用チップ。
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