JP6111477B2 - プラズマ溶射装置 - Google Patents
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Description
そこで本発明は、プラズマガスの供給条件を異ならせて皮膜を形成することが可能なプラズマ溶射装置を提供することを目的とする。
このようなプラズマ溶射装置によれば、供給量制御部により副プラズマガスの供給量を制御して互いに厚みが異なる皮膜を形成することが可能である。
このようなプラズマ溶射装置によれば、供給量制御部により副プラズマガスの供給量を多くすることにより、厚みが厚い皮膜を形成することが可能である。
このようなプラズマ溶射装置によれば、供給量制御部により副プラズマガスの供給量を制御して互いに硬度が異なる皮膜を形成することが可能である。
このようなプラズマ溶射装置によれば、供給量制御部により副プラズマガスの供給量を多くすることにより硬度が高い皮膜の形成することが可能であり、副プラズマガスの供給量を少なくすることにより硬度が低い皮膜を形成することが可能である。
このようなプラズマ溶射装置によれば、供給量制御部は、形成すべき皮膜の特性と予め生成した特性データベースとに基づいて、副プラズマガスの供給量を制御するので、皮膜の特性の制御が容易である。
このようなプラズマ溶射装置によれば、基材に吹き付けられる溶射材料の粒子速度と粒子温度との少なくともいずれか一方を観測した観測結果に基づいて副プラズマガスの供給量を制御するので、より正確な制御が可能であり所望の特性を備えた皮膜を形成することが可能である。
このようなプラズマ溶射装置によれば、複数の副トーチは、円周方向において均等に配置されているので、副プラズマガスは、主陽極の中心軸を中心とする円周上から均等に材料供給ガスに作用するので、副プラズマガスをバランス良く作用させることが可能である。
主陽極3は、電気伝導率に優れた材料、例えば、銅などの金属により形成されている。主陽極3は、中心軸C1上にある先端中央に溶射材料吐出孔19aを有する材料送入管19を備える。
また、副電源42の負端子は、スイッチ46を介して副陰極10、及び、スイッチ9を介して主電源7の負端子、及びに接続され、また、スイッチ9を介して主電源7の負端子、及び、スイッチ43を介して副陰極40に接続される。
アルゴン、ヘリウムなどのプラズマ化が可能な不活性ガスを主プラズマガス6として、主プラズマガス導入口5から主トーチ1内に導入し、主プラズマガス6の旋回流を形成させる。また、スイッチ9を開き、スイッチ8を閉じた状態で、主電源7により主陽極3と主外套4との間に、直流電圧に高周波高電圧を重畳した電圧を印加する。その結果、主陽極3の先端から主外套4に向かうプラズマアークが形成される。そして、高周波電圧の重畳を停止した後も、主外套4から熱電子が放出されることで、プラズマアークが維持される。このプラズマアークにより主プラズマガス6が加熱され、プラズマ炎16となって主外套4の開口部4aから放出される。
図5は、副プラズマガス13、49の供給量と形成される皮膜24の硬度との関係を示すグラフである。図5に示すように、副プラズマガス13、49の供給量が多いほど、皮膜24の硬度が高くなる。この結果から、副プラズマガス13、49の供給量を制御して形成される皮膜24の特性として硬度を変え得ることができることがわかる。すなわち、副プラズマガス13、49の供給量をより多くして硬度が高い皮膜24を形成する、或いは、副プラズマガス13、49の供給量をより少なくして硬度が低い皮膜24を形成することが可能となる。
上記実施形態においては、主トーチ1と副トーチ2とが別個に分離しているプラズマ溶射装置100について説明したが、図6に示すように、主トーチ1の外套における開口部4aの出口側に副トーチ2、39が絶縁体60を介して設けられた、主トーチ1と副トーチ2、39の一体型プラズマ溶射装置101であっても構わない。
4b テーパー部、5 主プラズマガス導入口、6 主プラズマガス、7 主電源、
8、9 スイッチ、10 副陰極、10a 副陰極の先端、11 副外套、11a 孔、12 副プラズマガス導入口、13 副プラズマガス、14 副電源、15 スイッチ、16 プラズマ炎、17 プラズマ炎、18 プラズマ、
19 材料送入管、19a 溶射材料吐出孔、20 材料供給ガス、20a 溶射材料、
21 溶融物、22 プラズマトリミング部、23 プラズマ炎、24 皮膜、
25 基材、26 連結管、27、28 絶縁体、30 副プラズマガス自動供給装置、
31 制御装置、39 副トーチ、40 副陰極、40a 副陰極の先端、
41 副外套、41a 孔、42 副電源、
43、44、45、46 スイッチ、47 絶縁体、
48 副プラズマガス導入口、49 副プラズマガス、50 旋回流形成部、
51 ガス環状室、52 旋回流形成孔、53 内壁、55 スイッチ、
56 プラズマ炎、60 絶縁体、100 ツインカソード型プラズマ溶射装置、
101 一体型プラズマ溶射装置、
C1 主陽極の中心軸、C2 副陰極の中心軸、
Claims (8)
- 中心軸に沿って溶射材料を含む材料供給ガスを送入する材料送入管を有する主陽極を備え、前記中心軸に沿って主プラズマガスを導入する主トーチと、
中心軸が前記主陽極の前記中心軸と交差し、当該主陽極の前記中心軸を中心とする円周上に、当該円周方向に互いに間隔を隔てて配置される副陰極を備える複数の副トーチと、
を有し、
前記主陽極と前記副陰極との間に形成されるプラズマアークと、
前記主陽極の前記中心軸に沿うように導入される前記主プラズマガスと、
前記副陰極の前記中心軸に沿い前記主陽極の前記中心軸に向かうように導入される前記副プラズマガスと、により前記主陽極の前記中心軸に沿うように形成されるプラズマ炎に、前記材料送入管から前記材料供給ガスが送入されて前記溶射材料が溶融され基材に吹き付けられて前記溶射材料の皮膜を形成するプラズマ溶射装置において、
前記副プラズマガスの供給量を制御する供給量制御部を備え、
前記供給量制御部は、形成される前記皮膜の特性を変えるべく前記副プラズマガスの供給量を制御することを特徴とするプラズマ溶射装置。 - 前記皮膜の特性は、形成される前記皮膜の厚みであることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ溶射装置。
- 前記皮膜の厚みを厚くするときほど、前記供給量制御部により前記副プラズマガスの供給量が多くなるように制御することを特徴とする請求項2に記載のプラズマ溶射装置。
- 前記皮膜の特性は、形成される前記皮膜の硬度であることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ溶射装置。
- 前記皮膜の前記硬度を高くするときほど、前記供給量制御部により前記副プラズマガスの供給量が多くなるように制御することを特徴とする請求項4に記載のプラズマ溶射装置。
- 前記皮膜の前記特性と前記副プラズマガスの供給量とを対応付けた特性データベースを生成し、
前記供給量制御部は、形成すべき前記皮膜の前記特性と前記特性データベースとに基づいて前記副プラズマガスの供給量を制御することを特徴とする請求項1〜5に記載のプラズマ溶射装置。 - 前記供給量制御部は、前記基材に吹き付けられる前記溶射材料の粒子速度と粒子温度との少なくともいずれか一方を観測し、観測結果と形成すべき前記皮膜の前記特性とに基づいて前記副プラズマガスの供給量を制御することを特徴とする請求項1〜5に記載のプラズマ溶射装置。
- 前記複数の副トーチは、前記円周方向において均等に配置されていることを特徴とする請求項1〜7に記載のプラズマ溶射装置。
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