JPH01262077A - Build-up welding method for titanium or titanium alloy - Google Patents

Build-up welding method for titanium or titanium alloy

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JPH01262077A
JPH01262077A JP8817588A JP8817588A JPH01262077A JP H01262077 A JPH01262077 A JP H01262077A JP 8817588 A JP8817588 A JP 8817588A JP 8817588 A JP8817588 A JP 8817588A JP H01262077 A JPH01262077 A JP H01262077A
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welding
plasma arc
titanium
electrode
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JP8817588A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasutoshi Nakada
中田 康俊
Hiroyuki Koike
弘之 小池
Hitoshi Sato
等 佐藤
Saburo Kitaguchi
北口 三郎
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form a sound build-up welding metal in the shape of an excellent welding bead by controlling the ratio of the positive electrode component time in a voltage waveform to the negative electrode component time in the specified range in case of the AC plasma arc build-up welding of Ti or Ti alloy. CONSTITUTION:The specified pilot current is fed from a pilot power source 5 between the inner cylinder 3a of a plasma arc torch 1 and W electrode, the specified welding current is fed from the main AC power source 6 fitted with the positive polarity and reverse polarity time ratio adjusting device 8 capable of adjusting the time ratio of the positive polarity and reverse polarity optionally between the W electrode 2 and Ti alloy sheet 11 to be processed and the high frequency generator 7 for igniting a plasma arc is fitted between the W electrode 2 and Ti alloy sheet 11. The powder build-up material 9 of a Co base super heat resistant alloy, etc. is fed from a pipe 4 into the plasma arc 10 generated between the W electrode 2 and Ti alloy sheet 11 and build-up welding is executed by electrifying with the time ratio satisfying an equation I between the positive electrode component time ta in the voltage waveform and negative electrode component time tb.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はチタンまたはチタン合金の表面に肉盛溶接を施
す肉盛溶接方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an overlay welding method for performing overlay welding on the surface of titanium or a titanium alloy.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

自動車等の吸気・排気エンジンバルブのフェース面は肉
盛処理を施すことにより、高温雰囲気下での耐摩耗性を
向上させることが必要とされている。このため、従来か
ら耐熱鋼素材、例えば、JIS G 4311規定によ
るマルテンサイト系耐熱鋼5U113等をエンジンバル
ブ素材として、用い、そのフェース面上にCo基超超耐
熱合金肉盛溶接している。
The face surfaces of intake and exhaust engine valves in automobiles and the like are required to be overlaid to improve their wear resistance under high-temperature atmospheres. For this reason, a heat-resistant steel material, for example, martensitic heat-resistant steel 5U113 according to JIS G 4311, has been used as an engine valve material, and a Co-based super super heat-resistant alloy is overlay welded onto the face surface of the engine valve material.

Co基超超耐熱合金高い硬度を有し、耐熱性にも優れて
いることからエンジンバルブ・フェース面への肉盛材と
してよく用いられている。
Co-based super super heat-resistant alloy has high hardness and excellent heat resistance, so it is often used as a build-up material for engine valve faces.

最近、エンジンの応答性の改善、低燃費化を目的として
、バルブ素材の軽量化が図られ、従来の耐熱鋼に代えて
、チタン合金の使用が検討されている。しかし、このチ
タン合金は耐熱性、耐食性に優れているが、耐摩耗性が
劣っているため、エンジンバルブ素材に用いる場合、硬
化肉盛処理が必要である。
Recently, efforts have been made to reduce the weight of valve materials in order to improve engine responsiveness and reduce fuel consumption, and the use of titanium alloys in place of conventional heat-resistant steel is being considered. However, although this titanium alloy has excellent heat resistance and corrosion resistance, it has poor wear resistance, and therefore requires hardfacing treatment when used as an engine valve material.

チタン・チタン合金材料の他の用途として、最近、陸上
で簡易に油井等の掘さくを行うに際して、掘さく材料の
軽量化を図るためにドリルパイプおよびそのカップリン
グに鋼に代えてチタン合金を使用する例が見られる。
As another use for titanium and titanium alloy materials, recently titanium alloys have been used instead of steel for drill pipes and their couplings in order to reduce the weight of drilling materials when drilling oil wells etc. on land. An example of its use can be seen.

上記チタン合金のトリルパイプ、ツールジヨイントとし
ては一般にTi −6Aj! −4V (Ti に6%
Aβ、4%■を含む合金)系のチタン合金等が使用され
ているが、この合金は鋼に比べて耐摩耗性が劣っており
、その耐用寿命が極めて短いなどの問題があるため、そ
の表面に硬化肉盛処理が必要である。
Ti-6Aj is generally used as the titanium alloy trill pipe and tool joint! -4V (6% to Ti
Titanium alloys containing Aβ, 4% Hardfacing treatment is required on the surface.

従来、かかる素材の硬化肉盛溶接方法として、特開昭6
1−23574号公報に記載されているように、チタン
基合金材料からなるエンジンバルブフェース面にチタン
と金属炭化物とから構成される混合粉末を用いた、プラ
ズマアーク肉盛溶接方法が提案されている。
Conventionally, as a hardfacing welding method for such materials, Japanese Patent Application Laid-open No. 6
As described in Publication No. 1-23574, a plasma arc build-up welding method has been proposed that uses a mixed powder composed of titanium and metal carbide on an engine valve face made of a titanium-based alloy material. .

この提案では、プラズマアーク肉盛溶接方法として、常
用されている正極性プラズマアーク肉盛溶接法が用いら
れている。正極性プラズマアーク肉盛溶接法は、逆極性
プラズマアーク溶接法に比べれば、母材の希釈が大きい
ことはよく知られているところであるが、チタンまたは
チタン合金に従来のCO基超超耐熱合金肉盛材料とした
硬化肉盛溶接を行うと、母材と肉盛溶接金属との接合界
面に金属間化合物が生成し、脆い接合部を形成する。そ
して、母材への希釈が大きくなるに従い、その脆い、化
合物相の生成幅が大きくなり、実用上、問題がある。そ
して、チタンあるいはチタン合金等のように母材表面に
溶融温度の高い酸化膜を形成する1、+料の溶接に清浄
効果のない正極性プラズマアーク溶接法を適用すると、
接合界面に介在物が形成され、健全な接合部が得られな
いなどの問題がある。
In this proposal, a commonly used positive polarity plasma arc build-up welding method is used as the plasma arc build-up welding method. It is well known that positive polarity plasma arc build-up welding involves greater dilution of the base metal than reverse polarity plasma arc welding. When hard overlay welding is performed using overlay material, intermetallic compounds are generated at the bonding interface between the base metal and overlay weld metal, forming a brittle joint. As the dilution into the base material increases, the width of formation of the brittle compound phase increases, which poses a practical problem. If positive plasma arc welding, which has no cleaning effect, is applied to welding materials such as titanium or titanium alloys, which form an oxide film with a high melting temperature on the surface of the base material,
There are problems such as inclusions being formed at the bonding interface, making it impossible to obtain a healthy bond.

また、特開昭59−78774号公報には、チタンまた
はチタン合金の表面に、純チタン粉末に炭化金属の硬化
粒を含有した硬化剤をT I G溶接方法またはプラズ
マアーク溶接で肉盛する溶接方法が提案されている。
Furthermore, JP-A-59-78774 discloses a welding process in which a hardening agent containing hardened metal carbide grains in pure titanium powder is deposited on the surface of titanium or titanium alloy by TIG welding or plasma arc welding. A method is proposed.

上記提案でのプラズマアーク肉盛溶接方法として、逆極
性ソフトプラスマアーク熔接法が用いられている。逆極
性ソフトプラズマ溶接方法は、母材の希釈が小さく、母
+4の酸化膜を除去する清浄効果があることが知られて
いる。特に、チタンあるいはチタン合金のように活性な
金属、合金等では、母材表面が溶融温度の高い酸化膜で
覆われている材料に肉盛溶接する場合、特にこの肉盛溶
接方法は有効である。しかし、母材を陰極、電極を陽極
とした逆極性接続では母材から発生した電子が絶えず、
電極に衝突し、電極が加熱され損傷されるため、正極性
プラズマアーク溶接法において用いられるW電極に代え
て、一般に大径の水冷の銅電極が用いられる。そのため
、逆極性プラズマアーク溶接I・−チは、正極性プラズ
マアーク溶接トーチにより大型化となり、エンジンバル
ブフェース面のような小物の肉盛溶接には不適であり、
溶接操作性に問題がある。
As the plasma arc build-up welding method in the above proposal, a reverse polarity soft plasma arc welding method is used. It is known that the reverse polarity soft plasma welding method causes less dilution of the base material and has a cleaning effect of removing the base +4 oxide film. This overlay welding method is especially effective when overlaying active metals and alloys, such as titanium or titanium alloys, whose base metal surface is covered with an oxide film with a high melting temperature. . However, in a reverse polarity connection where the base material is the cathode and the electrode is the anode, electrons generated from the base material are constantly generated.
A large diameter water-cooled copper electrode is generally used instead of the W electrode used in positive plasma arc welding because the electrode is heated and damaged by collision with the electrode. For this reason, reverse polarity plasma arc welding I/-CH is larger due to the positive polarity plasma arc welding torch, making it unsuitable for overlay welding of small items such as engine valve faces.
There is a problem with welding operability.

また、逆極性プラズマアーク溶接法および正極性プラズ
マアーク溶接法とも使用電流に直流を用いるので、磁気
吹きの影響を受けるため、良好なビード形状が得られ難
いなどの問題がある。
In addition, since both the reverse polarity plasma arc welding method and the positive polarity plasma arc welding method use direct current as the current used, they are affected by magnetic blowing, so there are problems such as difficulty in obtaining a good bead shape.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明はチタンまたはチタン合金の表面に形成される強
固で溶融温度の高い酸化膜を除去し、母材への希釈が小
さく接合部界面に脆い化合物相の生成がなく、さらに磁
気吹きの影響がなく、良好なビード形状が得られるプラ
ズマアーク肉盛溶接方法の提供を目的とするものである
The present invention removes the strong oxide film with a high melting temperature that forms on the surface of titanium or titanium alloys, reduces dilution to the base material, eliminates the formation of brittle compound phases at the joint interface, and eliminates the effects of magnetic blowing. The object of the present invention is to provide a plasma arc build-up welding method that allows a good bead shape to be obtained.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の目的を達成するために、本発明に係るチタンある
いはチタン合金のプラズマアーク肉盛溶接方法は、チタ
ンまたはチタン合金の表面の肉盛溶接方法において、交
流プラズマアーク肉盛溶接方法を用い、電圧波形の正極
成分時間をt8とし、負極成分時間をも、とした場合、
下式を満足する時間比率で肉盛溶接することを特徴とす
るものである。
In order to achieve the above object, the plasma arc build-up welding method for titanium or titanium alloy according to the present invention uses an AC plasma arc build-up welding method in the build-up welding method for the surface of titanium or titanium alloy. If the positive polarity component time of the waveform is t8 and the negative polarity component time is also,
This method is characterized by overlay welding at a time ratio that satisfies the following formula.

t + 〔作 用〕 エンジンバルブ素材や掘さく材料を構成するチタン材料
としては、チタンもしくはチタン合金が用いられ得るも
のであるが、一般にはチタン合金材料が好適である。チ
タン合金材料としては、代表的なTi −6A7!−4
V合金(6%のAβおよび4%の■を含有するTi合金
)をはじめTi −6AI2−2Sn −4Zr−2M
o合金(6%のAI!、2%のSn、4%のZrおよび
2%のM。
t + [Function] Titanium or a titanium alloy can be used as the titanium material constituting the engine valve material or the excavation material, but titanium alloy materials are generally preferred. Ti-6A7 is a typical titanium alloy material. -4
V alloy (Ti alloy containing 6% Aβ and 4% ■) as well as Ti-6AI2-2Sn-4Zr-2M
o alloy (6% AI!, 2% Sn, 4% Zr and 2% M.

を含有するTi合金)およびFi −5An −2,5
Sn合金(5%の、lおよび2.5%のSnを含有する
Ti合金)などがエンジンバルブ素材および掘さく材料
として適切である。
) and Fi-5An-2,5
Sn alloys (Ti alloys containing 5% L and 2.5% Sn) and the like are suitable as engine valve materials and drilling materials.

肉盛用粉末材料として用いられる、CO基超超耐熱合金
しては、ステライト合金(商品名)がある。代表的な呼
称と主な成分はステライト歯1(30%Cr −2,5
%C−1%Si   1%Mn −1%Mo −3%F
e −3%Ni  12.5%W−Ba1−Co)、ス
テライトm、6(28%Cr   1.1%C−1%S
i −1%Mn −1%Mo −3%Fe −3%Ni
−4%W−Ba1・CO)、ステライ141.12 (
29%Cr  −1,4%C−1,4%Si  〜1%
Mn  −1%Mo  −3%Fe  −3%Ni  
−8%W −Bal ・Co)などである。
Stellite alloy (trade name) is a CO-based super super heat-resistant alloy used as a powder material for overlay. The typical name and main components are Stellite tooth 1 (30%Cr-2,5
%C-1%Si 1%Mn-1%Mo-3%F
e -3%Ni 12.5%W-Ba1-Co), Stellite m, 6 (28%Cr 1.1%C-1%S
i -1%Mn -1%Mo -3%Fe -3%Ni
-4%W-Ba1・CO), Stellai 141.12 (
29%Cr -1,4%C-1,4%Si ~1%
Mn -1%Mo -3%Fe -3%Ni
-8%W-Bal.Co), etc.

本発明者らは、チタンもしくはチタン合金に上記Co基
超超耐熱合金肉盛した時に生ずる接合部の劣化は、母材
表面に形成された酸化物による接合界面の介在物の生成
および母材希釈の増大による接合界面の化合物相の生成
によるものと考え、プラズマアーク溶接法において、劣
化を抑制しうる種々の溶接電源特性について検討した。
The present inventors have discovered that the deterioration of the joint that occurs when the Co-based super super heat-resistant alloy is overlaid on titanium or titanium alloy is due to the formation of inclusions at the joint interface due to oxides formed on the surface of the base material and the dilution of the base material. Considering that this is due to the formation of a compound phase at the joint interface due to an increase in

その結果、上記接合部の劣化の抑制には、逆極性プラズ
マアーク溶接法(母材を陰極、電極を陽極とした接続)
および正極性時と負極性時の時間比率が所定範囲にある
交流プラズマアーク溶接法が有効であるとの知見を得た
As a result, the reverse polarity plasma arc welding method (connection with the base metal as the cathode and the electrode as the anode) is recommended to suppress the deterioration of the joints mentioned above.
It was also found that an AC plasma arc welding method in which the time ratio between positive polarity and negative polarity is within a predetermined range is effective.

しかし、逆極性プラズマアーク溶接法は、前述したよう
にブラスマ溶接1・−チの大型化および直流電流による
磁気吹きのため、ヒート形状および溶接操作性が悪く、
チタンまたはチタン合金の肉盛溶接方法としては十分で
はない。
However, in the reverse polarity plasma arc welding method, as mentioned above, the heat shape and welding operability are poor due to the large size of the plasma welding 1-chi and the magnetic blowing by direct current.
This is not a sufficient method for overlay welding of titanium or titanium alloys.

本発明の交流プラズマアーク溶接法における、正極性と
逆極性成分の時間比率が母材表面に形成された酸化膜を
除去する清浄効果と母材の希釈率とに密接な関係がある
ことを見いだした。両者の関係において逆極性成分は母
材に生成された酸化膜を清浄にし、正極成分は母材の希
釈を大きくするが、電極の冷却を確保する。したがって
、第2図の如く、電極印加電圧の正極性成分時間(t8
)と逆極性成分時間(1b)の比率を所定範囲に設定す
ることにより、電極の損傷を防止し、母材の希釈を抑制
し、適正な清浄効果域幅を確保できる。
It has been found that in the AC plasma arc welding method of the present invention, the time ratio of the positive polarity and reverse polarity components has a close relationship with the cleaning effect of removing the oxide film formed on the surface of the base material and the dilution rate of the base material. Ta. In the relationship between the two, the opposite polarity component cleans the oxide film formed on the base material, and the positive electrode component increases the dilution of the base material, but ensures cooling of the electrode. Therefore, as shown in FIG. 2, the positive polarity component time (t8
) and the reverse polarity component time (1b) within a predetermined range, damage to the electrode can be prevented, dilution of the base material can be suppressed, and an appropriate cleaning effect range width can be ensured.

第3図に本発明に係わる交流プラズマアーク肉盛溶接に
おける、正極性成分と逆極性成分の時間比率と清浄効果
域幅および希釈率との関係を示すグラフを提示する。
FIG. 3 presents a graph showing the relationship between the time ratio of the positive polarity component and the reverse polarity component, the width of the cleaning effect range, and the dilution rate in AC plasma arc overlay welding according to the present invention.

正極性成分時間比率が60%未満では、電極の発熱量は
逆極性成分時に母材から発生した電子が電極に衝突し、
電極の発熱量が急激に大きくなるため、電極が損傷し、
健全な溶接ができなくなる。
When the time ratio of the positive polarity component is less than 60%, the amount of heat generated by the electrode is due to electrons generated from the base material colliding with the electrode during the reverse polarity component.
The amount of heat generated by the electrode increases rapidly, causing damage to the electrode.
Sound welding will no longer be possible.

また、正極性成分時間比率が上限90%を超えると、急
激に母材への希釈率が増大するとともに、清浄効果も認
められなくなり、その接合部界面に介在物および化合物
相が生成し、接合性が劣化する。
In addition, when the time ratio of the positive polarity component exceeds the upper limit of 90%, the dilution rate to the base material increases rapidly, and the cleaning effect is no longer observed, and inclusions and compound phases are generated at the interface of the joint. Sexuality deteriorates.

上記理由により、電極損傷を防止し、所定の母材の希釈
率に抑制し、清浄効果域幅を得るには、電極に印加され
る両極性成分時間(ta+ttb)L、l十tb は60%以上、90%以下の範囲が適当である。
For the above reasons, in order to prevent electrode damage, suppress the dilution rate of the base material to a predetermined value, and obtain a cleaning effect range, the bipolar component time (ta + ttb) L, l + tb applied to the electrode must be 60%. As mentioned above, a range of 90% or less is appropriate.

以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。The present invention will be specifically described below based on Examples.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の肉盛溶接方法を第1図に基づいて説明する
Next, the overlay welding method of the present invention will be explained based on FIG.

第1図は、交流電源を用いて、チタン合金板の表面に粉
体肉盛材料を肉盛溶接するのに適した交流プラズマアー
ク溶接装置の一例を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of an AC plasma arc welding apparatus suitable for overlay welding a powder overlay material onto the surface of a titanium alloy plate using an AC power supply.

第1図において、(1)はプラズマアークトーチの先端
部を示し、かかるプラズマアークトーチ(1)には、中
心部にタングステン電極(2)を配備してあり、この電
極(2)の外側には、トーチ内筒(3a)および1・−
チ外筒(3b)がそれぞれ配設されている。そして、タ
ングステン電極(2)と1〜−チ内筒(3a)との間に
プラズマガス通路(13) 、およびトーチ内筒(3a
)とトーチ外筒(3b)との間にシールドガス通路(1
4)および粉体肉盛材料(9)を供給する粉体供給パイ
プ(4)が配設されている。通路(13)はアルゴンガ
スなどの不活性ガスがプラズマガスとして供給されるよ
うになっている。シールドガス通路(14)は、アルゴ
ンガスなどの不活性ガスが供給されるようになっており
、溶接部を大気からシールドするようになっている。
In FIG. 1, (1) shows the tip of a plasma arc torch, and the plasma arc torch (1) is equipped with a tungsten electrode (2) in the center, and outside of this electrode (2). is the torch inner cylinder (3a) and 1.-
Each outer cylinder (3b) is provided. A plasma gas passage (13) is provided between the tungsten electrode (2) and the torch inner cylinder (3a).
) and the torch outer cylinder (3b).
4) and a powder supply pipe (4) for supplying powder overlay material (9). The passageway (13) is configured to be supplied with an inert gas such as argon gas as a plasma gas. The shield gas passage (14) is supplied with an inert gas such as argon gas to shield the welding area from the atmosphere.

以上のように構成されたプラズマアークトーチ(1)の
下方には、肉盛溶接を施すべきチタン合金板(11)が
設置されている。そして、プラズマアーク(10)の中
に、粉体肉盛材料(9)が粉体送給パイプ(4)を通し
て、アルゴンガスなどの不活性ガスを供給ガスとして供
給され、チタン合金板(11)の表面上に順次肉盛金属
(12)が形成される。
A titanium alloy plate (11) to be subjected to overlay welding is installed below the plasma arc torch (1) configured as described above. Then, the powder overlay material (9) is supplied into the plasma arc (10) through the powder feed pipe (4) using an inert gas such as argon gas as a supply gas, and the titanium alloy plate (11) is Overlay metal (12) is sequentially formed on the surface of.

なお、タングステン電極(2)とトーチ内筒(3a)と
の間には、パイロット電源(5)から所定のパイロット
電流が供給されるようになっている。また、タングステ
ン電極(2)とチタン合金板(11)との間には、正極
性と逆極性の時間比率を任意に調整できる正極逆極性時
間比率調整装置(8)を取付けたメイン交流電源(6)
から、所定の溶接電流が供給できるようになっている。
Note that a predetermined pilot current is supplied from a pilot power source (5) between the tungsten electrode (2) and the torch inner cylinder (3a). In addition, between the tungsten electrode (2) and the titanium alloy plate (11), a main AC power supply ( 6)
From this, a predetermined welding current can be supplied.

更に、タングステン電極(2)とトーチ内筒(3a)の
間にはプラズマアーク点火用の高周波発生器(7)が配
設されている。
Further, a high frequency generator (7) for igniting the plasma arc is disposed between the tungsten electrode (2) and the torch inner cylinder (3a).

次に、本発明に基づく効果を確認するため、第2表に示
したチタンおよびチタン合金板に第3表に示した粉体肉
盛材料を組合せ、第1図に示した、本発明の一実施態様
の交流プラズマアーク肉盛溶接装置を用いて、下記溶接
条件で肉盛溶接を実施した。その肉盛部における接合性
およびビード形状を調べた結果を第1表に示す。
Next, in order to confirm the effects based on the present invention, the powder overlay materials shown in Table 3 were combined with the titanium and titanium alloy plates shown in Table 2, and Overlay welding was carried out under the following welding conditions using the AC plasma arc overlay welding apparatus of the embodiment. Table 1 shows the results of examining the bondability and bead shape of the built-up portion.

(1)溶接条件;溶接電流 60A 溶接速度 500mm /min プラズマガス流量(Ar) ]、 5 j! /min
シールドガス流量(Ar) 20 j2 /min粉体
キャリアガス流量(Ar) 27!/min第1表にお
ける試験No、 1〜6は前記第1図に示す交流プラズ
マアーク肉盛溶接装置を用いて、肉盛溶接を行ったもの
であるが、陽7,8は常用される正極性プラズマアーク
溶接法で、NO,9,10は逆極性プラズマアーク溶接
法で比較のため、肉盛溶接を行ったものである。
(1) Welding conditions: Welding current 60A Welding speed 500mm/min Plasma gas flow rate (Ar) ], 5 j! /min
Shield gas flow rate (Ar) 20 j2 /min Powder carrier gas flow rate (Ar) 27! /min Test Nos. 1 to 6 in Table 1 were overlay welded using the AC plasma arc overlay welding apparatus shown in Fig. No. 9, No. 10 was a reverse polarity plasma arc welding method, and for comparison, overlay welding was performed using the reverse polarity plasma arc welding method.

南1〜4は本発明の要件を満たし、肉盛部の接合界面に
は、介在物および化合物相が認められず、良好な接合性
、ビード形状の肉盛金属が得られた。
Minami 1 to 4 satisfied the requirements of the present invention, and no inclusions or compound phases were observed at the bonding interface of the built-up part, and good bonding properties and bead-shaped built-up metals were obtained.

また、電極の損傷もなく、安定した溶接が行なえたこと
は勿論である。
Moreover, it goes without saying that there was no damage to the electrodes and stable welding could be performed.

陥5,6は交流プラズマアーク溶接法で行なったもので
あるが、正極性成分時間比率:t + 例である。階5は正極性成分時間比率が下限より低く、
電極の損傷が激しく、溶接途中でアークが不安定となり
、中止した。No、 6は正極性成分時間比率が上限を
超えており、清浄効果もなく、母材の希釈も大きくなり
、接合部界面に介在物、化合物相が生成し、割れが認め
られた。
Folds 5 and 6 were performed by AC plasma arc welding, and are examples of positive polarity component time ratio: t + . In floor 5, the positive polarity component time ratio is lower than the lower limit,
The electrode was severely damaged and the arc became unstable during welding, so welding was stopped. In No. 6, the positive polarity component time ratio exceeded the upper limit, there was no cleaning effect, the dilution of the base metal increased, inclusions and compound phases were formed at the joint interface, and cracks were observed.

隘7および階8の場合は、比較のため正極性プラズマア
ーク溶接法によるものであるが、いずれも満足な接合性
およびビード形状が得られなかった。
In the case of Room 7 and Floor 8, positive polarity plasma arc welding was used for comparison, but satisfactory bonding properties and bead shapes could not be obtained in either case.

階9および階10の場合ば、逆極性プラズマアーク溶接
法によるものであるが、接合性は良好であるが満足でき
るビード形状が得られなかった。
In the case of floors 9 and 10, reverse polarity plasma arc welding was used, and although the bondability was good, a satisfactory bead shape could not be obtained.

第2表 第3表 〔発明の効果〕 以上の実施例からも明らかなように本発明のチタンまた
はチタン合金の肉盛溶接方法を用いれば、(1G) チタンまたはチタン合金の肉盛溶接部の接合性を劣化さ
せる母材表面の酸化膜を除去し、接合部界面に脆い化合
物相および介在物が生成せず、良好なヒート形状が得ら
れる。また、電極の損傷がなく、常に安定した肉盛溶接
が行なえるとともに、健全な肉盛溶接金属が得られるプ
ラズマ肉盛溶接が可能となり、工業的にその効果は極め
て大きいものである。
Table 2 Table 3 [Effects of the Invention] As is clear from the above examples, if the method for overlay welding of titanium or titanium alloy of the present invention is used, (1G) overlay welding of titanium or titanium alloy can be achieved. It removes the oxide film on the surface of the base material that degrades bonding properties, prevents the formation of brittle compound phases and inclusions at the bond interface, and provides a good heat shape. In addition, it is possible to always perform stable overlay welding without damaging the electrodes, and to perform plasma overlay welding in which a sound overlay weld metal can be obtained, which is extremely effective industrially.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は交流電源を用いた本発明のチタン・チタン合金
の肉盛溶接方法を実施する装置の一例を示した説明図、
第2図は本発明の電極に印加する電圧波形を示す図、第
3図は正極性成分時間と逆極性成分時間の比率と、清浄
効果域幅および母材の希釈率との関係を示すグラフであ
る。 1・・・タングステン電極、 2・・・プラズマアークト−チ、 3a・・・トーチ内筒、   3b・・1−−チ外筒、
4・・・粉体供給パイプ、 5・・・パイロット電源、
6・・・メイン交流電源、 7・・・高周波発生器、8
・・・正極逆極性時間比率調整回路、9・・・粉体肉盛
材料、   10・・・プラズマアーク、11・・・チ
タン合金板、  12・・・肉盛金属、13・・・プラ
ズマガス通路、 14・・・シールドガス通路。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of an apparatus for carrying out the overlay welding method for titanium/titanium alloy of the present invention using an AC power source;
Fig. 2 is a diagram showing the voltage waveform applied to the electrode of the present invention, and Fig. 3 is a graph showing the relationship between the ratio of the positive polarity component time and the reverse polarity component time, the cleaning effect range width, and the dilution rate of the base material. It is. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Tungsten electrode, 2...Plasma arc torch, 3a...Torch inner cylinder, 3b...1--Torch outer cylinder,
4...Powder supply pipe, 5...Pilot power supply,
6... Main AC power supply, 7... High frequency generator, 8
... Positive electrode reverse polarity time ratio adjustment circuit, 9... Powder overlay material, 10... Plasma arc, 11... Titanium alloy plate, 12... Overlay metal, 13... Plasma gas Passage, 14... Shield gas passage.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)チタンまたはチタン合金の表面の肉盛溶接方法に
おいて、交流プラズマアーク肉盛溶接方法を用い、電圧
波形の正極成分時間をt_aとし、負極成分時間をt_
bとした場合、下式を満足する時間比率で肉盛溶接する
ことを特徴とするチタンまたはチタン合金の肉盛溶接方
法。 60%≦t_a/(t_a+t_b)×100≦90%
…(1)
(1) In the overlay welding method for the surface of titanium or titanium alloy, an AC plasma arc overlay welding method is used, and the positive electrode component time of the voltage waveform is t_a, and the negative electrode component time is t_
In case of b, a method for overlay welding of titanium or titanium alloy, characterized in that overlay welding is performed at a time ratio that satisfies the following formula. 60%≦t_a/(t_a+t_b)×100≦90%
...(1)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102962547A (en) * 2012-11-23 2013-03-13 首都航天机械公司 Manufacturing method of arc additive of titanium alloy structural part

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