JPH01266868A - 熱吹付け被覆の生産装置とその生産方法 - Google Patents
熱吹付け被覆の生産装置とその生産方法Info
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- JPH01266868A JPH01266868A JP63323186A JP32318688A JPH01266868A JP H01266868 A JPH01266868 A JP H01266868A JP 63323186 A JP63323186 A JP 63323186A JP 32318688 A JP32318688 A JP 32318688A JP H01266868 A JPH01266868 A JP H01266868A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は熱吹付は被覆の生産装置とその生産方法に関
し、特に超音速の粉状体を運ぶ火炎を大気から遮蔽する
ための改善された装置と、濃密でかつ酸化物の少ない熱
吹付は被覆を工作物上に形成する方法とに関する。
し、特に超音速の粉状体を運ぶ火炎を大気から遮蔽する
ための改善された装置と、濃密でかつ酸化物の少ない熱
吹付は被覆を工作物上に形成する方法とに関する。
この発明の熱吹付は被覆の生産装置では、遮蔽用の不活
性ガスが超音速の粉状体を運ぶ火炎の核を中心として半
径方向外方に向け流れるために、上記火炎は大気から隔
離される。すなわち上記遮蔽用ガスは、熱吹付は器に取
付けられてこの熱吹付は器の噴射管から出る上記火炎の
被排出端側（以下、「噴射管の外方端側」と略す）に延
設された閉じ込め筒の内壁面に対し接線方向に噴出され
る結果、このガスは上記閉じ込め筒を出て工作物に衝突
するまで持続するような螺旋状の流れを呈する。
性ガスが超音速の粉状体を運ぶ火炎の核を中心として半
径方向外方に向け流れるために、上記火炎は大気から隔
離される。すなわち上記遮蔽用ガスは、熱吹付は器に取
付けられてこの熱吹付は器の噴射管から出る上記火炎の
被排出端側（以下、「噴射管の外方端側」と略す）に延
設された閉じ込め筒の内壁面に対し接線方向に噴出され
る結果、このガスは上記閉じ込め筒を出て工作物に衝突
するまで持続するような螺旋状の流れを呈する。
また高速の上記熱吹付は器と共に遮蔽装置を使用し、燃
料ガスには酸素および水素を用いると共に、不活性ガス
を使用して粒径分布の範囲が狭くかつ酸素含有量の少な
い金属の粉状体を高速の燃焼ガス中に送り込む方法は、
濃密でかつ酸化物の少ない金属被覆、すなわち著しく改
善された金属被覆を上記工作物上に形成する。
料ガスには酸素および水素を用いると共に、不活性ガス
を使用して粒径分布の範囲が狭くかつ酸素含有量の少な
い金属の粉状体を高速の燃焼ガス中に送り込む方法は、
濃密でかつ酸化物の少ない金属被覆、すなわち著しく改
善された金属被覆を上記工作物上に形成する。
熱吹付は技術とは加熱した粉状体を工作物の表面に射出
する技術である。はとんどの金属、酸化物、サーメット
、硬質合金、２．３の有機プラスチックおよび成る種の
ガラスは、既に公知の１．２の熱吹付は方法によって、
工作物の表面に被覆として溶着させることができる。原
材料は粉状体、ワイヤ、粉状体を入れた可撓チューブ、
特別な場合には棒状体形状であることができる。これら
の材料は吹付は器を通過する際、軟化又は溶けた状態と
なって加速される。なおワイヤや棒状体の場合には霧化
される。
する技術である。はとんどの金属、酸化物、サーメット
、硬質合金、２．３の有機プラスチックおよび成る種の
ガラスは、既に公知の１．２の熱吹付は方法によって、
工作物の表面に被覆として溶着させることができる。原
材料は粉状体、ワイヤ、粉状体を入れた可撓チューブ、
特別な場合には棒状体形状であることができる。これら
の材料は吹付は器を通過する際、軟化又は溶けた状態と
なって加速される。なおワイヤや棒状体の場合には霧化
される。
このような方法で発生する高温粒子の閉じ込められた流
れは工作物に向って進み、工作物の表面を打つと平坦に
なって薄い板状体を形成する。なおこれらの板状体は、
予め用意した凹凸面に順応して、あたかも上記粒子間に
おけると同様にこの凹凸面に固着する。
れは工作物に向って進み、工作物の表面を打つと平坦に
なって薄い板状体を形成する。なおこれらの板状体は、
予め用意した凹凸面に順応して、あたかも上記粒子間に
おけると同様にこの凹凸面に固着する。
吹付は器か工作物のいずれかを移動させると、吹付けら
れた材料は粒子が連なって層状組織を作り、この層状Ｍ
ｉ織が被覆を形成する。なおこのような被覆技術は、表
面補修や表面保護の手段として長年月に亘って使用され
て来た。
れた材料は粒子が連なって層状組織を作り、この層状Ｍ
ｉ織が被覆を形成する。なおこのような被覆技術は、表
面補修や表面保護の手段として長年月に亘って使用され
て来た。
ところで公知の熱吹付は方法は、熱を発生させる方法に
よって２つの群に別けられる。すなわち化学的な燃焼と
、電気的な加熱である。
よって２つの群に別けられる。すなわち化学的な燃焼と
、電気的な加熱である。
上記化学的な燃焼には、粉状体火炎吹付け、ワイヤ／棒
状体火炎吹付け、および爆燃／爆発火炎吹付けがあり、
また上記電気的な加熱には、ワイヤ・アーク吹付けと、
プラズマ吹付けとがある。
状体火炎吹付け、および爆燃／爆発火炎吹付けがあり、
また上記電気的な加熱には、ワイヤ・アーク吹付けと、
プラズマ吹付けとがある。
標準的な粉状体火炎吹付は技術は熱吹付は技術の最も古
い形式で、大容量の酸素・燃料ガス吹管と、粉状体を入
れたホッパとで構成される吹付は器が使用される。また
上記酸素・燃料ガス中の酸素の一部は、粉状体を燃焼ガ
ス火炎中に送り込むために使われる。なお送り込まれた
上記粉状体は、火炎で加熱された後工作物上に運ばれる
。
い形式で、大容量の酸素・燃料ガス吹管と、粉状体を入
れたホッパとで構成される吹付は器が使用される。また
上記酸素・燃料ガス中の酸素の一部は、粉状体を燃焼ガ
ス火炎中に送り込むために使われる。なお送り込まれた
上記粉状体は、火炎で加熱された後工作物上に運ばれる
。
燃料ガスは通常アセチレンか又は水素で、温度は３００
０〜４５００’Ｆの範囲にある。また粉状体の速度は８
０〜１００ ｆｔ／ｓｅｃのオーダである。なお形成さ
れた被覆は、溶着強度が低く、気孔が多くしかも凝集力
が小さい。
０〜４５００’Ｆの範囲にある。また粉状体の速度は８
０〜１００ ｆｔ／ｓｅｃのオーダである。なお形成さ
れた被覆は、溶着強度が低く、気孔が多くしかも凝集力
が小さい。
高速の粉状体火炎吹付は技術は１９８１年頃に開発され
たもので、推定吐出ガス速度は４０００〜５０００ｆＬ
／ｓｅｃ、粉状体速度は１８００〜２６００ ｆｔ／ｓ
ｅｃの連続的な燃焼方法である。
たもので、推定吐出ガス速度は４０００〜５０００ｆＬ
／ｓｅｃ、粉状体速度は１８００〜２６００ ｆｔ／ｓ
ｅｃの連続的な燃焼方法である。
これは内燃室内で、しかも高圧（６０〜９０ｐｓｉ）下
で燃料ガス（一般にはプロピレン）と酸素とを燃焼させ
ることによって得られる。発生する高温の排出ガスは排
出口を経て排出され、そのあと細長い噴射管内で膨張さ
せられる。
で燃料ガス（一般にはプロピレン）と酸素とを燃焼させ
ることによって得られる。発生する高温の排出ガスは排
出口を経て排出され、そのあと細長い噴射管内で膨張さ
せられる。
また粉状体は、この噴射管内に軸方向に供給され、細い
高速の噴流として排出するまで上記高温の排出ガス中に
閉じ込められる。かくして従来の標準的粉状体火炎吹付
は技術による被覆よりもはるかに？貴書な被覆が得られ
る。
高速の噴流として排出するまで上記高温の排出ガス中に
閉じ込められる。かくして従来の標準的粉状体火炎吹付
は技術による被覆よりもはるかに？貴書な被覆が得られ
る。
次にワイヤ／棒状体火炎吹付は技術は溶着材料として線
状体を使用する。これは“メタライジング（ｍｅｔａｌ
ｉｚｉｎｇ） ”法として知られている。この方法で
は上記ワイヤは、酸素・アセチレン炎内に連続して送り
込まれ、そこで溶融されると共に圧縮空気の補助的流れ
によって霧化されて、工作物上に被覆材として溶着され
る。
状体を使用する。これは“メタライジング（ｍｅｔａｌ
ｉｚｉｎｇ） ”法として知られている。この方法で
は上記ワイヤは、酸素・アセチレン炎内に連続して送り
込まれ、そこで溶融されると共に圧縮空気の補助的流れ
によって霧化されて、工作物上に被覆材として溶着され
る。
この方法はまた、他の材料、特に脆いセラミック棒状体
、或いは粉状体を詰めた可撓プラスチックチューブの使
用の際に役立つ。なおワイヤ／棒状体火炎吹付は法が粉
状体火炎吹付は法に較べて優れている点は、比較的高価
な粉状体の代りに安価な材料を使用できることである。
、或いは粉状体を詰めた可撓プラスチックチューブの使
用の際に役立つ。なおワイヤ／棒状体火炎吹付は法が粉
状体火炎吹付は法に較べて優れている点は、比較的高価
な粉状体の代りに安価な材料を使用できることである。
爆燃／爆発火炎吹付は技術は１９５０年代の中頃に導入
された。この技術はアセチレンの爆発を制御するプログ
ラムから生れた。またこの方法は、定常的に燃焼する火
炎のエネルギを利用する熱吹付は技術とは異り、酸素・
アセチレンの爆発を繰返すことによって粉状体を加速す
るものである。
された。この技術はアセチレンの爆発を制御するプログ
ラムから生れた。またこの方法は、定常的に燃焼する火
炎のエネルギを利用する熱吹付は技術とは異り、酸素・
アセチレンの爆発を繰返すことによって粉状体を加速す
るものである。
粉状体の速度は２４００ ｆｔ／ｓｅｃのオーダに達し
、また被覆は極めて強く、硬り、濃密でしかもしっかり
と溶着される。なおこの方法の適用される主な被覆は、
焼結炭化物、金属／炭化物混合（サーメット）および酸
化物である。
、また被覆は極めて強く、硬り、濃密でしかもしっかり
と溶着される。なおこの方法の適用される主な被覆は、
焼結炭化物、金属／炭化物混合（サーメット）および酸
化物である。
ワイヤ・アーク吹付は技術では、互いに隔離さ −
れているが、霧化用ガスの流れ内の１点で出会うように
送給される２木の消費可能なワイヤが使用される。そし
て接触チップは、上記ワイヤを正確に案内すると共に、
移動されるこのワイヤと、電源ケーブルとの間の良好な
電気的接触を確保するように働ら（。
れているが、霧化用ガスの流れ内の１点で出会うように
送給される２木の消費可能なワイヤが使用される。そし
て接触チップは、上記ワイヤを正確に案内すると共に、
移動されるこのワイヤと、電源ケーブルとの間の良好な
電気的接触を確保するように働ら（。
ワイヤにはアークを発生させるために直流電圧が掛けら
れ、互いに交わるワイヤは溶かされる。
れ、互いに交わるワイヤは溶かされる。
そしてガス噴流（一般的には圧縮空気）が上記溶融され
た金属滴をワイヤから切り離し、工作物に運ぶ。
た金属滴をワイヤから切り離し、工作物に運ぶ。
吹付は粒子の大きさは霧化用ヘッドと、上記ワイヤ間の
交角とにより変えることができる。直流は１８〜４０Ｖ
の電圧で供給される。なおこの電圧は、吹付けられる金
属又は合金に依存し、また吹付は粒子の大きさは、昇圧
でアーク間隔が大きくなるにつれて増大する。したがう
て電圧は、最小の吹付は粒子と、均一で濃密な被覆を得
るために、アークの安定性を維持できる最低の値に保持
される。
交角とにより変えることができる。直流は１８〜４０Ｖ
の電圧で供給される。なおこの電圧は、吹付けられる金
属又は合金に依存し、また吹付は粒子の大きさは、昇圧
でアーク間隔が大きくなるにつれて増大する。したがう
て電圧は、最小の吹付は粒子と、均一で濃密な被覆を得
るために、アークの安定性を維持できる最低の値に保持
される。
この方法では（７２４０°Ｆ以上の）高いアーク温度が
得られるから、溶着力が高く、凝集力が大きい被覆が得
られる。
得られるから、溶着力が高く、凝集力が大きい被覆が得
られる。
プラズマ吹付は技術は、工作物に少ない熱損傷を与えな
がら非常に高い温度を用意できるという長所がある。し
たがってプラズマ吹付は技術は、吹付は可能な被覆材料
の範囲および、これらの被覆材料が吹付けられる工作物
の範囲を拡げる。
がら非常に高い温度を用意できるという長所がある。し
たがってプラズマ吹付は技術は、吹付は可能な被覆材料
の範囲および、これらの被覆材料が吹付けられる工作物
の範囲を拡げる。
典型的なプラズマ吹付は器は、芯を一部させて並べた陰
極および水冷された陽穫間の室内に維持される直流アー
クを通過するガス又は混合ガスの通路を有する。またア
ークは高周波放電によって発生させられ、ガスの一部は
イオン化されて、３００００°Ｆを超える温度のプラズ
マを発生する。
極および水冷された陽穫間の室内に維持される直流アー
クを通過するガス又は混合ガスの通路を有する。またア
ークは高周波放電によって発生させられ、ガスの一部は
イオン化されて、３００００°Ｆを超える温度のプラズ
マを発生する。
このプラズマの流れは、ノズルとして働く陽極内の穴を
経て排出され、進むに従って温度が急速に低下する。ま
た粉状体の原料は、適当な位置で上記高温ガス流内に導
入され、高速流によって工作物に運ばれる。なおプラズ
マガスのエンタルピ、温度、および速度は、電流、ガス
流量、ガスの種類および混合度によって、あるいは陽極
／陰極形状によって制御される。
経て排出され、進むに従って温度が急速に低下する。ま
た粉状体の原料は、適当な位置で上記高温ガス流内に導
入され、高速流によって工作物に運ばれる。なおプラズ
マガスのエンタルピ、温度、および速度は、電流、ガス
流量、ガスの種類および混合度によって、あるいは陽極
／陰極形状によって制御される。
１９７０年代の初期までは、プラズマ吹付は技術は約５
〜４ＱｋｗＯものが商業的に使用され、しかもプラズマ
ガスの速度は一般に亜音速であった。次にプラズマ吹付
は技術の第２期に入ると、入力が約８０ｋｗに増加する
と共に、しｎ界射出角を持つ集束・発散ノズルがガス速
度を超音速にするために使用された。かくして粉状体に
付与される高いエネルギは、粒子の変形特性と溶着に対
して著しい改善をもたらし、その結果、粒子間強度が極
めて高く、しかも濃密な被覆が得られるようになった。
〜４ＱｋｗＯものが商業的に使用され、しかもプラズマ
ガスの速度は一般に亜音速であった。次にプラズマ吹付
は技術の第２期に入ると、入力が約８０ｋｗに増加する
と共に、しｎ界射出角を持つ集束・発散ノズルがガス速
度を超音速にするために使用された。かくして粉状体に
付与される高いエネルギは、粒子の変形特性と溶着に対
して著しい改善をもたらし、その結果、粒子間強度が極
めて高く、しかも濃密な被覆が得られるようになった。
最近、調節雰囲気プラズマ吹付は技術が開発された。こ
こではプラズマ柱を遮蔽するために遮蔽用の不活性ガス
が使用されている。なお不活性ガスで密封する方法もあ
る程度の成功を得ている。
こではプラズマ柱を遮蔽するために遮蔽用の不活性ガス
が使用されている。なお不活性ガスで密封する方法もあ
る程度の成功を得ている。
また極く最近には、“低圧”又は真空プラズマ吹付は法
が非常な注目を集めて来ている。このうち真空プラズマ
吹付は法の例では、吹付は器と工作物とが容器に入れら
れて排気され、次にアルゴンガスが主要なプラズマガス
として容器内に供給される。この方法は、より厚い被覆
や良好な溶着、あるいは被覆効率の改善をもたらすもの
であるが、現在のところ装置の高価なことが使用上の障
害になっている。
が非常な注目を集めて来ている。このうち真空プラズマ
吹付は法の例では、吹付は器と工作物とが容器に入れら
れて排気され、次にアルゴンガスが主要なプラズマガス
として容器内に供給される。この方法は、より厚い被覆
や良好な溶着、あるいは被覆効率の改善をもたらすもの
であるが、現在のところ装置の高価なことが使用上の障
害になっている。
次に“低圧”プラズマ吹付は法については、ニューヨー
ク州ニューヨークのユニオン・カーバイド・コーポレー
ション（Ｌｌｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｃｏｒｐｏｒ
ａ−ｔｉｏｎ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ＋ Ｎｅｗ Ｙｏｒ
ｋ）に付与された米国特許第３８９２８８２号の例があ
る。この例では大気圧より低い不活性ガスの遮蔽が、低
い粉状体の流れと、プラズマ吹付は法における距離の増
加とを可能にするようにプラズマガス柱の囲りに設けら
れる。
ク州ニューヨークのユニオン・カーバイド・コーポレー
ション（Ｌｌｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｃｏｒｐｏｒ
ａ−ｔｉｏｎ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ＋ Ｎｅｗ Ｙｏｒ
ｋ）に付与された米国特許第３８９２８８２号の例があ
る。この例では大気圧より低い不活性ガスの遮蔽が、低
い粉状体の流れと、プラズマ吹付は法における距離の増
加とを可能にするようにプラズマガス柱の囲りに設けら
れる。
ところで上述の熱吹付は法において２．３の例外はさて
おき、大気条件中で行われるすべての熱吹付は法では、
被覆材料にある程度の酸化物を生じる。一般に吹付は金
属および合金内には、出来るだけ酸素のを込みが最小と
なるようにすることが大変望ましい。何故なら合金中の
溶解性酸素は硬度と脆性を増し、また粉状体表面の酸化
物や、被覆内の介在物は、貧弱な溶着やき裂感受性の増
大、あるいは腐蝕容易性の増大をもたらすからである。
おき、大気条件中で行われるすべての熱吹付は法では、
被覆材料にある程度の酸化物を生じる。一般に吹付は金
属および合金内には、出来るだけ酸素のを込みが最小と
なるようにすることが大変望ましい。何故なら合金中の
溶解性酸素は硬度と脆性を増し、また粉状体表面の酸化
物や、被覆内の介在物は、貧弱な溶着やき裂感受性の増
大、あるいは腐蝕容易性の増大をもたらすからである。
この発明は、高速の熱吹付は装置と、酸化物が少なくか
つ濃密な金属被覆を得るための方法とに特に係わるもの
である。
つ濃密な金属被覆を得るための方法とに特に係わるもの
である。
一面でこの発明は、ニューハンプシャー州ハノーバのブ
ラウニングエンジニャリング（ＢｒｏｗｎｉｎｇＥｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎｇ、 Ｈａｎｏｖｅｒ＋Ｎｅｗ Ｈａｍ
ｐｓｈｉｒｅ）によって開発された種類の熱吹付は器、
また１９８３年１１月２２日、ジェームス・エイ・フ゛
ラウニング（Ｊａｍｅｓ Ａ、Ｂｒｏｗｎｉｎｇ）に付
与された米国特許第４４１６４２１号に記載の吹付は器
によって例えば典形的に代表される超音速の熱吹付は器
の噴射管に出来れば取付けが可能な装置から成る。
ラウニングエンジニャリング（ＢｒｏｗｎｉｎｇＥｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎｇ、 Ｈａｎｏｖｅｒ＋Ｎｅｗ Ｈａｍ
ｐｓｈｉｒｅ）によって開発された種類の熱吹付は器、
また１９８３年１１月２２日、ジェームス・エイ・フ゛
ラウニング（Ｊａｍｅｓ Ａ、Ｂｒｏｗｎｉｎｇ）に付
与された米国特許第４４１６４２１号に記載の吹付は器
によって例えば典形的に代表される超音速の熱吹付は器
の噴射管に出来れば取付けが可能な装置から成る。
上記特許は、酸素と燃料（プロピレン）とを内燃室内で
燃焼して高温ガスをこの内燃室から排出させ、次に水冷
の噴射管内でこの排出ガスを膨張させる高速の熱吹付は
装置を開示している。そこでこの発明の装置は、上記熱
吹付は器の噴射管の外方端側からこれと共軸的に金属製
遮蔽具を延設し、この遮蔽具内に閉じ込められる不活性
ガスの遮蔽から成る。
燃焼して高温ガスをこの内燃室から排出させ、次に水冷
の噴射管内でこの排出ガスを膨張させる高速の熱吹付は
装置を開示している。そこでこの発明の装置は、上記熱
吹付は器の噴射管の外方端側からこれと共軸的に金属製
遮蔽具を延設し、この遮蔽具内に閉じ込められる不活性
ガスの遮蔽から成る。
上記装置は、上記噴射管の外方端側に取付けられる不活
性ガス用の多岐管と、上記多岐管にほぼ２００〜２５０
ｐｓｉの圧力で不活性ガスを送り込む手段と、上記噴射
管と共軸的な関係に上記多岐管を取付ける手段と、円形
状に配列されると共に、上記遮蔽具の内壁面に対してほ
ぼ接線方向にかつ上記吹付は器の火炎流に対して半径方
向に向って不活性ガスを噴出する１組の遮蔽ガスノズル
にそれぞれ連通される複数の内部通路とを有する。
性ガス用の多岐管と、上記多岐管にほぼ２００〜２５０
ｐｓｉの圧力で不活性ガスを送り込む手段と、上記噴射
管と共軸的な関係に上記多岐管を取付ける手段と、円形
状に配列されると共に、上記遮蔽具の内壁面に対してほ
ぼ接線方向にかつ上記吹付は器の火炎流に対して半径方
向に向って不活性ガスを噴出する１組の遮蔽ガスノズル
にそれぞれ連通される複数の内部通路とを有する。
ところで従来の金属熱吹付は被覆の場合における被覆中
に含まれる気孔および酸化物の容積的な総量は、この発
明の方法で高速熱吹付は器を操作すると著しく少なくな
る。すなわち従来の３〜５０％の範囲から２％以下のレ
ベルにほぼ低下する。
に含まれる気孔および酸化物の容積的な総量は、この発
明の方法で高速熱吹付は器を操作すると著しく少なくな
る。すなわち従来の３〜５０％の範囲から２％以下のレ
ベルにほぼ低下する。
またこの発明の方法は、熱吹付は技術で現在用いられて
いる高価な真空や不活性ガスによる密封を必要とするこ
とがなく、大気条件下で行うことができる。
いる高価な真空や不活性ガスによる密封を必要とするこ
とがなく、大気条件下で行うことができる。
なおこの方法の方法上の制約は、金属粉状体の粒径が狭
い分布範囲内にあること、一般的には、１０μと４５μ
との間にあること、さらにこの金属粉状体内に当初含ま
れる酸素が、重量で０．１８％より低いことが必要であ
るという点にある。
い分布範囲内にあること、一般的には、１０μと４５μ
との間にあること、さらにこの金属粉状体内に当初含ま
れる酸素が、重量で０．１８％より低いことが必要であ
るという点にある。
次にこの改良された方法では、火炎吹付は器用の燃料は
水素と酸素とである。なおこれらの燃料は、２４０１
／ｍｉｎという最小酸素流量と、２．８〜３．６対１と
いう望ましい水素と酸素の流速比が得られるように、８
０ｐｓｉを超える圧力で燃焼室に供給される。
水素と酸素とである。なおこれらの燃料は、２４０１
／ｍｉｎという最小酸素流量と、２．８〜３．６対１と
いう望ましい水素と酸素の流速比が得られるように、８
０ｐｓｉを超える圧力で燃焼室に供給される。
上記流速比は、吹付は器ノズルから出る燃焼排気ガスの
中に、超音波衝撃波光輝の明瞭なパターンを作る。なお
このような衝撃波光輝は、粉状体をほぼ１８００〜２６
００ｆｔ／ｓｅｃの超音速に加速するのに充分なガス速
度を暗示している。
中に、超音波衝撃波光輝の明瞭なパターンを作る。なお
このような衝撃波光輝は、粉状体をほぼ１８００〜２６
００ｆｔ／ｓｅｃの超音速に加速するのに充分なガス速
度を暗示している。
不活性ガスは４８〜９０７！／ｍｉｎの範囲の好ましい
流量で金属粉状体を高速燃焼ガス中に送り込む。吹付は
器と工作物との間の相対的移動速度は、５０〜８５ ｇ
／ｍｉｎ程度の粉状体溶着速度に対して４５〜６５
ｆｔ／ｍｉｎのオーダにある。
流量で金属粉状体を高速燃焼ガス中に送り込む。吹付は
器と工作物との間の相対的移動速度は、５０〜８５ ｇ
／ｍｉｎ程度の粉状体溶着速度に対して４５〜６５
ｆｔ／ｍｉｎのオーダにある。
この方法によって得られる被覆は、従来の高速熱吹付は
法によって得られる被覆よりも均質で濃密なだけでなく
、脆さも少なく保護的作用も大きい。
法によって得られる被覆よりも均質で濃密なだけでなく
、脆さも少なく保護的作用も大きい。
以下、本発明の実施例につき、第１図〜第８図を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
装Ｘ員２梵工
第１図および第２図に示す遮蔽装置１０は、ガス用多岐
管１１と、この多岐管１１を熱吹付器筒の外方端側に接
続するための接続手段１２と、閉じ込め筒１３と、この
閉じ込め筒１３と多岐管１１とを共軸の関係で結合する
結合手段１４とから成る。
管１１と、この多岐管１１を熱吹付器筒の外方端側に接
続するための接続手段１２と、閉じ込め筒１３と、この
閉じ込め筒１３と多岐管１１とを共軸の関係で結合する
結合手段１４とから成る。
多岐管１１は筒状のステム部分２１を一体的に有する環
状金属体２０から成る。なおステム部分２１は、環状金
属体２０の中心寄りの端からこの環状金属体２０と共軸
的に延びかつその内側に円形通路２２を有する。またこ
の円形通路２２は、−船釣には截頭円錐形でかつ通路２
２に対して共軸的なテーパー状ののど部分２３と連通し
ている。
状金属体２０から成る。なおステム部分２１は、環状金
属体２０の中心寄りの端からこの環状金属体２０と共軸
的に延びかつその内側に円形通路２２を有する。またこ
の円形通路２２は、−船釣には截頭円錐形でかつ通路２
２に対して共軸的なテーパー状ののど部分２３と連通し
ている。
多岐管本体２０は雄ねじ２４を有する。また多岐管１１
は、室部２５を設けるために軸方向に穴ぐりされている
。この室部２５は締切り環状体２７を受入れるためにそ
の肩部に凹部２６を有し、締切り環状体２７がこの凹部
２６に圧入されると、気密な室部２５が形成される。さ
らにガス分配用多岐管の室部２５に不活性遮蔽ガスを供
給するために、締切り環状体２７にパイプ３０がねじ込
まれて取付けられる。
は、室部２５を設けるために軸方向に穴ぐりされている
。この室部２５は締切り環状体２７を受入れるためにそ
の肩部に凹部２６を有し、締切り環状体２７がこの凹部
２６に圧入されると、気密な室部２５が形成される。さ
らにガス分配用多岐管の室部２５に不活性遮蔽ガスを供
給するために、締切り環状体２７にパイプ３０がねじ込
まれて取付けられる。
多岐管本体２０の前部壁３１にはこの壁３１を貫通して
複数の穴が設けられ、多岐管の室部２５と連通ずる。ま
たこれらの穴は、多岐管本体２０の中心軸まわりに同軸
的かつ円形に配され、しかも前部壁３１の外側に向けて
延びる管状をした複数のノズル３２とそれぞれ連通され
ている（１２本のノズル３２が１例として第２図に示さ
れている）。
複数の穴が設けられ、多岐管の室部２５と連通ずる。ま
たこれらの穴は、多岐管本体２０の中心軸まわりに同軸
的かつ円形に配され、しかも前部壁３１の外側に向けて
延びる管状をした複数のノズル３２とそれぞれ連通され
ている（１２本のノズル３２が１例として第２図に示さ
れている）。
各ノズル３２はほぼゴム２′径の薄肉金属管から成り、
多岐管の前部壁３１の外側で９０″に曲げられている。
多岐管の前部壁３１の外側で９０″に曲げられている。
なおノズルは、多岐管にろう付けされるのがよく、また
第２図に示すごとくノズルが配列された円の接線方向に
ガスが排出されるように位置決めされるのがよい。
第２図に示すごとくノズルが配列された円の接線方向に
ガスが排出されるように位置決めされるのがよい。
次にノズル３２が突出する側とは反対側の多岐管本体２
０の端、換言すれば多岐管の筒状ステム部分２１の突端
には、多岐管を吹付は器の筒部に対して芯合せするため
に、通路２２の一端が肩部を端ぐりされて、凹部３５が
用意されている。そして吹付は器の筒部３６の外方端が
この凹部３５に受入れられている。
０の端、換言すれば多岐管の筒状ステム部分２１の突端
には、多岐管を吹付は器の筒部に対して芯合せするため
に、通路２２の一端が肩部を端ぐりされて、凹部３５が
用意されている。そして吹付は器の筒部３６の外方端が
この凹部３５に受入れられている。
多岐管１１の締切り環状体２７には、吹付は器の筒部に
多岐管１１を結合させるために、３本の植込ボルト３７
が相互に１２０’の角度間隔を持ち、接続手段１２とし
て植設されている。なおこれらの植込ボルト３７は、吹
付は器の筒部３６の外部に固着される止め輪３８に結合
されるから、多岐管１１は吹付は器の外方端側にしっか
りと結合されることになる。
多岐管１１を結合させるために、３本の植込ボルト３７
が相互に１２０’の角度間隔を持ち、接続手段１２とし
て植設されている。なおこれらの植込ボルト３７は、吹
付は器の筒部３６の外部に固着される止め輪３８に結合
されるから、多岐管１１は吹付は器の外方端側にしっか
りと結合されることになる。
次に閉じ込め筒１３は、内径約２ｉｎの筒状不銹鋼から
成るのがよい。なおこの閉じ込め筒１３の一方の端には
外方に向う環状のフランジ部４１が嵌合され、閉じ込め
管はこれによって多岐管１１と同芯に取付けられる。な
おこの取付けは、フランジ部４１と嵌合されかつ多岐管
本体２０の雄ねじ２４に螺合される雌ねじを具備するロ
ック輪４２によって行われる。またフランジ部４１は、
〇−リング（図示省略）のごとき弾性あるパッキンによ
って多岐管本体の壁３１との間で密封されるようにする
のがよい。
成るのがよい。なおこの閉じ込め筒１３の一方の端には
外方に向う環状のフランジ部４１が嵌合され、閉じ込め
管はこれによって多岐管１１と同芯に取付けられる。な
おこの取付けは、フランジ部４１と嵌合されかつ多岐管
本体２０の雄ねじ２４に螺合される雌ねじを具備するロ
ック輪４２によって行われる。またフランジ部４１は、
〇−リング（図示省略）のごとき弾性あるパッキンによ
って多岐管本体の壁３１との間で密封されるようにする
のがよい。
予熱プラグ点火器５０は火炎吹付は器内にある燃焼ガス
に点火するために閉じ込め筒１３の筒状部４０の壁を貫
いて設けられるのがよいが、多岐管１１の筒状ステム部
分２１に設けることもできる。なお点火器を使用すると
、吹付は器の操作上の確実性を高めることができる。
に点火するために閉じ込め筒１３の筒状部４０の壁を貫
いて設けられるのがよいが、多岐管１１の筒状ステム部
分２１に設けることもできる。なお点火器を使用すると
、吹付は器の操作上の確実性を高めることができる。
ところで遮蔽装置１０は、上述したところから高速の熱
吹付は器の外方端側に取外し自在に設けられることがわ
かる。また閉じ込め筒の長さは、必要とされる吹付は距
離によって決定される。すなわち閉じ込め筒は、被覆さ
れるべき工作物の表面から１７２〜７ ｉｎのところに
操作上位置を占めているこの閉じ込め筒の外方端に関し
て６〜９ ｉｎの間にあるのがよい。
吹付は器の外方端側に取外し自在に設けられることがわ
かる。また閉じ込め筒の長さは、必要とされる吹付は距
離によって決定される。すなわち閉じ込め筒は、被覆さ
れるべき工作物の表面から１７２〜７ ｉｎのところに
操作上位置を占めているこの閉じ込め筒の外方端に関し
て６〜９ ｉｎの間にあるのがよい。
次に不活性ガスノズル３２は複数本用意され、また不活
性遮蔽ガスは閉じ込め筒１３の筒状部４０の内壁面近く
でしかもこの内壁面に対して接線方向に噴出するが、こ
れは遮蔽ガスに筒状部４０内で、さらにはこのガスが工
作物に衝突するまで、螺旋状の流れを惹き起させる。そ
して工作物上で、ガスは大気と混合する。
性遮蔽ガスは閉じ込め筒１３の筒状部４０の内壁面近く
でしかもこの内壁面に対して接線方向に噴出するが、こ
れは遮蔽ガスに筒状部４０内で、さらにはこのガスが工
作物に衝突するまで、螺旋状の流れを惹き起させる。そ
して工作物上で、ガスは大気と混合する。
上記筒状部内壁面の接線方向に出る不活性ガスは、この
筒状部の近傍でしかも中心にある高速火炎柱から離れた
位置に、このガスから成る仕切りを作る。もし粉状体が
工作物に適用される領域のまわりに不活性ガスを狭い範
囲に集中させることができれば、これは粉状体を運ぶ火
炎柱と不活性ガスとの間のエネルギ交換を最小にするこ
とになる。また冷い不活性ガスは筒状部の温度を低める
ように働（から、筒状部４０は例えば鋼のごときありふ
れた材料で作ることも可能になる。
筒状部の近傍でしかも中心にある高速火炎柱から離れた
位置に、このガスから成る仕切りを作る。もし粉状体が
工作物に適用される領域のまわりに不活性ガスを狭い範
囲に集中させることができれば、これは粉状体を運ぶ火
炎柱と不活性ガスとの間のエネルギ交換を最小にするこ
とになる。また冷い不活性ガスは筒状部の温度を低める
ように働（から、筒状部４０は例えば鋼のごときありふ
れた材料で作ることも可能になる。
第３図に示す変形例では、筒状部４０ａはそれぞれ冷却
水を循環させるための入口部４６と出口部４７とで連通
される複数の内部通路４５を持つ２重壁構造から成る。
水を循環させるための入口部４６と出口部４７とで連通
される複数の内部通路４５を持つ２重壁構造から成る。
かくして変形筒状部４０ａは、所望のレベルに筒温度を
維持するだめの水冷ジャケットを備えることになる。
維持するだめの水冷ジャケットを備えることになる。
ところで第３図は、１９８３年１１月２２日、ジェーム
ス・エイ・）゛ラウニング（Ｊａｍｅｓ 八、Ｂｒｏ−
ｗｎｉｎｇ ）に付与された米国特許第４４１６４２１
号に開示のこの種超音速火炎吹付は器を、符号６０を付
して示す。なおこのような火炎吹付は器は、インデイア
ナ州ゴージエン（Ｇｏｓｈｅｎ）のストッディ・デロー
ロ・ステライト会社（Ｓｔｏｏｄｙ Ｄｅｌｏｒ。
ス・エイ・）゛ラウニング（Ｊａｍｅｓ 八、Ｂｒｏ−
ｗｎｉｎｇ ）に付与された米国特許第４４１６４２１
号に開示のこの種超音速火炎吹付は器を、符号６０を付
して示す。なおこのような火炎吹付は器は、インデイア
ナ州ゴージエン（Ｇｏｓｈｅｎ）のストッディ・デロー
ロ・ステライト会社（Ｓｔｏｏｄｙ Ｄｅｌｏｒ。
５ｔｅｌｌｉｔｅ＋Ｉｎｃ、 ）から、ＪＥＴ−ＫＯＴ
ＥＩＩという商標で売出されている。
ＥＩＩという商標で売出されている。
略図で示されるように、吹付は装置６０は燃料ガス供給
口６３と酸素供給口６４とを備えた内燃室６２を持つ主
体部分６１を有する。排出路６５および６６は、燃焼ガ
スを内燃室６２の上端から細長い噴射管６７の内側端に
導く。なおこの噴射管６７はその外方端近傍に、冷却水
供給口６９を備えた水冷ジャケット６８を持つ。図では
ジャケット６８内を循環した冷却水が内燃室６２を囲む
水冷ジャケットに至る。そしてノズル部材６７と内燃室
６２との囲りを循環した冷却水は、冷却水排出ロア０か
ら排出される。
口６３と酸素供給口６４とを備えた内燃室６２を持つ主
体部分６１を有する。排出路６５および６６は、燃焼ガ
スを内燃室６２の上端から細長い噴射管６７の内側端に
導く。なおこの噴射管６７はその外方端近傍に、冷却水
供給口６９を備えた水冷ジャケット６８を持つ。図では
ジャケット６８内を循環した冷却水が内燃室６２を囲む
水冷ジャケットに至る。そしてノズル部材６７と内燃室
６２との囲りを循環した冷却水は、冷却水排出ロア０か
ら排出される。
前述のように、内燃室６２から出た高温の排出ガスは噴
射管６７の内方端側に、換言すれば噴射管６７の断面が
漸減するのど部に導かれる。また供給ロア１は、中央の
通路によって噴射管６７に連通され、この供給ロア１か
ら導入される窒素又はその他の不活性ガスによって粉状
体又は金属粉７２は、噴射管の一般的に円筒状をした通
路７４に沿い流れる排出ガス７３の社内に同芯的に導入
される。
射管６７の内方端側に、換言すれば噴射管６７の断面が
漸減するのど部に導かれる。また供給ロア１は、中央の
通路によって噴射管６７に連通され、この供給ロア１か
ら導入される窒素又はその他の不活性ガスによって粉状
体又は金属粉７２は、噴射管の一般的に円筒状をした通
路７４に沿い流れる排出ガス７３の社内に同芯的に導入
される。
既述のように遮蔽装置１０は、通路７４と中心が一致す
るように吹付は器筒の外方端側に取付けられている。す
なわち遮蔽装置１０は、水冷ジャゲット６８の外部まわ
りに取付けられた止め輪３８によって吹付は器筒の外方
端に取付けられる。
るように吹付は器筒の外方端側に取付けられている。す
なわち遮蔽装置１０は、水冷ジャゲット６８の外部まわ
りに取付けられた止め輪３８によって吹付は器筒の外方
端に取付けられる。
工作物上の被覆として置かれる粉状体、例えば金属粉を
運ぶ高速の排出ガスは、噴射管に共軸的に沿い、多岐管
１１を経て閉じ込め筒の筒状部４０．４０ａ内の中心軸
に沿って流れる。また多岐管１１に導入された不活性ガ
スは複数のノズル３２を経て排出され、噴射管の外方端
から噴出すると共に、高速の粉状体を含んだ排気噴流の
中心核のまわりに螺旋状のうす巻きガス遮蔽を形成する
。
運ぶ高速の排出ガスは、噴射管に共軸的に沿い、多岐管
１１を経て閉じ込め筒の筒状部４０．４０ａ内の中心軸
に沿って流れる。また多岐管１１に導入された不活性ガ
スは複数のノズル３２を経て排出され、噴射管の外方端
から噴出すると共に、高速の粉状体を含んだ排気噴流の
中心核のまわりに螺旋状のうす巻きガス遮蔽を形成する
。
火炎が吹付は器の噴射管６７を出るときには、速度はほ
ぼマツハ１、又は１１００ ｆｔ／ｓｅｃである。その
後閉じ込め筒の筒状部４０又は４０ａ内で主として軸方
向に自由に膨張し、筒状部の外方端側での排出速度はマ
ツハ４、又は４０００〜５０００ ｆｔ／ｓｅｃとなる
。これは粉状体に１８００〜２６００ ｆｔ／ｓｅｃ程
度の速度を与える。
ぼマツハ１、又は１１００ ｆｔ／ｓｅｃである。その
後閉じ込め筒の筒状部４０又は４０ａ内で主として軸方
向に自由に膨張し、筒状部の外方端側での排出速度はマ
ツハ４、又は４０００〜５０００ ｆｔ／ｓｅｃとなる
。これは粉状体に１８００〜２６００ ｆｔ／ｓｅｃ程
度の速度を与える。
ところで火炎の近傍領域を不活性ガスで充溢させる方法
に主として依存している現在の熱吹付は装置用のガス遮
蔽システムに較べると、この発明の装置で採用したガス
遮蔽、すなわち半径方向に制約された螺旋状の不活性ガ
スによる遮蔽は次のような利点がある。
に主として依存している現在の熱吹付は装置用のガス遮
蔽システムに較べると、この発明の装置で採用したガス
遮蔽、すなわち半径方向に制約された螺旋状の不活性ガ
スによる遮蔽は次のような利点がある。
すなわち遮蔽ガスを無駄遣いすることがなく、また不活
性ガスおよび空気と、排出ガスの乱流混合のために噴流
社内に空気が導入されるようなことがない。
性ガスおよび空気と、排出ガスの乱流混合のために噴流
社内に空気が導入されるようなことがない。
他の例を挙げれば、１９６９年９月３０日、ジー１−
° イ − ° ジ“りノ ７ Ｕ、 Ｅ、 Ｊ
ａｃｋｓｏｎ ） Ｌこイ寸与された米国特許第３
４７０３４７号には、ジェット火炎まわりに一緒に流れ
る環状形の不活性ガス遮蔽が記載されている。しかしな
がら螺旋状ではなくて環状をした冷たい不活性ガスの流
れは、噴流柱の超音速的な自由膨張が噴流柱を囲む低速
の濃い不活性ガスのために妨げられるということを経験
的に示した。
° イ − ° ジ“りノ ７ Ｕ、 Ｅ、 Ｊ
ａｃｋｓｏｎ ） Ｌこイ寸与された米国特許第３
４７０３４７号には、ジェット火炎まわりに一緒に流れ
る環状形の不活性ガス遮蔽が記載されている。しかしな
がら螺旋状ではなくて環状をした冷たい不活性ガスの流
れは、噴流柱の超音速的な自由膨張が噴流柱を囲む低速
の濃い不活性ガスのために妨げられるということを経験
的に示した。
不活性ガスを閉じ込め筒の内壁面に関し接線方向に流す
ために、この発明に係る装置の場合のように外方に向う
半径方向成分を持つ加圧不活性ガスを導入し、工作物の
表面に粉状体が効率的に適用される領域のまわりにこの
領域と中心が一致する不活性ガス遮蔽を設けるようにす
れば、高速噴流柱と低速不活性ガスとの間に最小のエネ
ルギ交換が生じる。
ために、この発明に係る装置の場合のように外方に向う
半径方向成分を持つ加圧不活性ガスを導入し、工作物の
表面に粉状体が効率的に適用される領域のまわりにこの
領域と中心が一致する不活性ガス遮蔽を設けるようにす
れば、高速噴流柱と低速不活性ガスとの間に最小のエネ
ルギ交換が生じる。
換言すれば、この発明の遮蔽装置１０による不活性ガス
遮蔽の螺旋状をした流れ型は、粉状体を運ぶ超音速の排
出噴流又は排出柱を実質的に減速させることなしに大気
から粉状体を遮蔽する。
遮蔽の螺旋状をした流れ型は、粉状体を運ぶ超音速の排
出噴流又は排出柱を実質的に減速させることなしに大気
から粉状体を遮蔽する。
ところでここに記載された遮蔽装置の機能上のＱ！越性
を確認するために、遮蔽装置の高速ビデオによる解析が
熱噴流を用いないで行なわれた。
を確認するために、遮蔽装置の高速ビデオによる解析が
熱噴流を用いないで行なわれた。
これによると、不活性ガスの濃い層が閉じ込め筒の筒状
部近傍に生じ、通常は噴流ガスによって占められる閉じ
込め筒の中心部分には、不活性ガスがほとんど見られな
かった。
部近傍に生じ、通常は噴流ガスによって占められる閉じ
込め筒の中心部分には、不活性ガスがほとんど見られな
かった。
類似する解析によると、既述の９０°角ノズルによる遮
蔽を使用すれば、申し分ない形状をした螺旋状の流れ型
が得られたが、既述したジャクソン（Ｊａｃｋｓｏｎ
）の特許第３４７０３４７号により流れの遮蔽が行われ
ると、閉じ込め筒の横断面の全体に亘って乱’ａ、？ｎ
合が発生した。
蔽を使用すれば、申し分ない形状をした螺旋状の流れ型
が得られたが、既述したジャクソン（Ｊａｃｋｓｏｎ
）の特許第３４７０３４７号により流れの遮蔽が行われ
ると、閉じ込め筒の横断面の全体に亘って乱’ａ、？ｎ
合が発生した。
遮蔽のない場合、螺旋状の流れ遮蔽がされた場合、およ
び環状の流れ遮蔽がされた場合について比較試験を行い
、その結果を下表に示す。
び環状の流れ遮蔽がされた場合について比較試験を行い
、その結果を下表に示す。
（以下余白）
表−′１蔽がされた場合とされない’ｈｆｉとの１軒直
進」と石工で この方法は、非常に純度と密度が高い金属被覆の生産方
法に関するもので、この方法による吹付けは、費用の掛
る真空状態や、不活性ガスによる密封などを不要にした
。
進」と石工で この方法は、非常に純度と密度が高い金属被覆の生産方
法に関するもので、この方法による吹付けは、費用の掛
る真空状態や、不活性ガスによる密封などを不要にした
。
この発明の方法は高速の熱吹付は装置、例えば第３図に
示すような市販のＪＥＴ ＫＯＴＥｎ吹付は器を使用
するのが望ましいが、既述のごとく上記吹付は器の変形
されたものや、操作上の特別な制約などを行ったもので
もよい。
示すような市販のＪＥＴ ＫＯＴＥｎ吹付は器を使用
するのが望ましいが、既述のごとく上記吹付は器の変形
されたものや、操作上の特別な制約などを行ったもので
もよい。
この発明では熱吹付は器内の燃焼ガスとして水素と酸素
とが用いられる。なおＨ２１０□の質量の流れ比は、酸
化物含有量、気孔、厚さ、表面粗さおよび表面の色を考
える際に最も影古するパラメータであることが明らかに
なっている。そして手がかりとなる要因は、気孔と酸化
物とである。
とが用いられる。なおＨ２１０□の質量の流れ比は、酸
化物含有量、気孔、厚さ、表面粗さおよび表面の色を考
える際に最も影古するパラメータであることが明らかに
なっている。そして手がかりとなる要因は、気孔と酸化
物とである。
上記２種類のガスの中、酸素は超音速の作用条件を達成
するのにもっとも重要である。この目的のため、ほぼ２
４０ （１／ｍｉｎという最小の０２の流れが適切な速
度レベルを確実にするために必要であることが確定され
ている。
するのにもっとも重要である。この目的のため、ほぼ２
４０ （１／ｍｉｎという最小の０２の流れが適切な速
度レベルを確実にするために必要であることが確定され
ている。
化学量論的に水素が豊富なレベルとなるように水素と酸
素との比を規制することによって、全ての水素が吹付は
器の内燃室内で燃焼されないことになる。この水素の過
剰な状態が、粉状体を運ぶ排出ガスのために還元性の環
境を提供し、これによって被覆の質が改善されるように
見える。
素との比を規制することによって、全ての水素が吹付は
器の内燃室内で燃焼されないことになる。この水素の過
剰な状態が、粉状体を運ぶ排出ガスのために還元性の環
境を提供し、これによって被覆の質が改善されるように
見える。
しかしながら過剰水素の量には許容される限度がある。
例えば２９０ ＩＩ ／ｍｉｎの０２の流れに対する約
１０５０１／ｍｉｎの水素の流れは吹付は器のノズルを
塞ぐに充分な堆積を作ることができ、作用を妨害する。
１０５０１／ｍｉｎの水素の流れは吹付は器のノズルを
塞ぐに充分な堆積を作ることができ、作用を妨害する。
２４０〜２９０ ｆ／ｍｉｎ （２７０ｊ２／１ＩＩ
ｉｎが望ましい）の酸素の流れと、Ｈ２１０□の質量の
流れ比２．６／１〜３．８／１とを得るために３Ｑｐｓ
ｉを超える圧力でガスが供給されるのだが、燃焼ガスと
してこのような水素と酸素とを使用することによって、
吹付は器の燃焼排出ガスは、金属粉を超音速（１８００
〜２６００ｆｔ／ｓｅｃのオーダ）にまで加速し、さら
に高密度で低酸化物の金属、すなわち良好な被覆を基材
上に生じるために充分な速度を有する。
ｉｎが望ましい）の酸素の流れと、Ｈ２１０□の質量の
流れ比２．６／１〜３．８／１とを得るために３Ｑｐｓ
ｉを超える圧力でガスが供給されるのだが、燃焼ガスと
してこのような水素と酸素とを使用することによって、
吹付は器の燃焼排出ガスは、金属粉を超音速（１８００
〜２６００ｆｔ／ｓｅｃのオーダ）にまで加速し、さら
に高密度で低酸化物の金属、すなわち良好な被覆を基材
上に生じるために充分な速度を有する。
粉状体の大きさは、通常１０μから４５μの間の狭い分
布範囲に維持される。粉状体のはじめの酸素含有量は不
銹鋼粉末に対して重量で０．１８％以下、またハステロ
イＣに対して０．０６％以下に維持される。
布範囲に維持される。粉状体のはじめの酸素含有量は不
銹鋼粉末に対して重量で０．１８％以下、またハステロ
イＣに対して０．０６％以下に維持される。
適切な排出ガス速度は既に述べたごとく、装置の閉じ込
め筒４０内における燃焼ガス中の衝撃波光輝の形によっ
て確められる。なお上記燃焼ガスは、約４０００〜５０
００ｆｔ／ｓｅｃの速度で上記閉じ込め筒から排出され
る。
め筒４０内における燃焼ガス中の衝撃波光輝の形によっ
て確められる。なお上記燃焼ガスは、約４０００〜５０
００ｆｔ／ｓｅｃの速度で上記閉じ込め筒から排出され
る。
粉状体を運ぶガスは、不活性遮蔽ガスが２００〜２５０
ｐｓｉの窒素又はアルゴンである場合に、流量が３５〜
９０１ ／ｍｉｎの窒素その他の不活性ガスであるのが
よい。
ｐｓｉの窒素又はアルゴンである場合に、流量が３５〜
９０１ ／ｍｉｎの窒素その他の不活性ガスであるのが
よい。
吹付は器は、溶着された１八ｉｎから５／＋ｂｉｎＯ間
の材料間に間隔を置いた中心線について、しかも３０〜
７０ ｆｔ／ｍｉｎ 、できれば５０ｆｔ／ｍｉｎの速
度で被覆される基材又は工作物に対して相対的に動くよ
うに自動化されるのがよい。
の材料間に間隔を置いた中心線について、しかも３０〜
７０ ｆｔ／ｍｉｎ 、できれば５０ｆｔ／ｍｉｎの速
度で被覆される基材又は工作物に対して相対的に動くよ
うに自動化されるのがよい。
吹付は器ノズルの先端から工作物までの距離は、遮蔽装
置の閉じ込め筒の外方端と上記工作物との間の距離が１
’／２ ｉｎ〜７ ｉｎとなるように６．５ｉｎと１
５ｉｎとの間に維持されるのがよい。なお後者の距離は
“離間（ＳＬａｎｄ−ｏｆｆ）”距離として上記技術に
参照されている。好ましくは遮蔽長さく多岐管と制約筒
との和）は６〜９ｉｎの範囲である。
置の閉じ込め筒の外方端と上記工作物との間の距離が１
’／２ ｉｎ〜７ ｉｎとなるように６．５ｉｎと１
５ｉｎとの間に維持されるのがよい。なお後者の距離は
“離間（ＳＬａｎｄ−ｏｆｆ）”距離として上記技術に
参照されている。好ましくは遮蔽長さく多岐管と制約筒
との和）は６〜９ｉｎの範囲である。
火炎、電弧、プラズマ、爆燃およびＪＥＴ ＫＯＴＥ
ｎで作られる従来の熱吹付は金属被覆は、３％又はそれ
以上の気孔を有するのが普通であった。なおこのような
気孔のレベルは、金属組織の断面で見ると、通常、容積
で５〜１０％の範囲である。
ｎで作られる従来の熱吹付は金属被覆は、３％又はそれ
以上の気孔を有するのが普通であった。なおこのような
気孔のレベルは、金属組織の断面で見ると、通常、容積
で５〜１０％の範囲である。
加うるに酸化物のレベルは一般に高く、典型的には容積
で２５％の範囲に、時には容積で５０％にまで達するこ
とがある。また被覆Ｍｉ織は粒子間の結合が不均一であ
るが、気孔や酸化物の分布も不均一であるのが普通であ
る。さら帯状組織か層状＆［［ｉであるのが普通である
。
で２５％の範囲に、時には容積で５０％にまで達するこ
とがある。また被覆Ｍｉ織は粒子間の結合が不均一であ
るが、気孔や酸化物の分布も不均一であるのが普通であ
る。さら帯状組織か層状＆［［ｉであるのが普通である
。
第４図〜第６図は、従来の熱吹付は被１の上述した特性
を示す。第４図は、１弧吹付けによる３１６Ｌ不銹鋼被
覆の金属組織を示したもので、粒子の帯間の隙間が認め
られるが大きな気孔も認めることができる。また酸化物
の大きな網状組織も認めることができる。
を示す。第４図は、１弧吹付けによる３１６Ｌ不銹鋼被
覆の金属組織を示したもので、粒子の帯間の隙間が認め
られるが大きな気孔も認めることができる。また酸化物
の大きな網状組織も認めることができる。
第５図は、空気中のプラズマ吹付けによるハステロイＣ
にノケル基合金）ついての類似例を示す。気孔と網状の
酸化物を有する帯状組織であることが明らかである。
にノケル基合金）ついての類似例を示す。気孔と網状の
酸化物を有する帯状組織であることが明らかである。
第６図は、前記特許第４３７０５３８号に基（ＪＰ、Ｔ
ＫＯＴＥＩＩ法によって、また燃料ガスとしてはプ
ロピレンを使用した３１６Ｌ不銹鋼被覆の例を示す。被
覆は均質でない外観を呈し、また多量の酸化物片が認め
られる。
ＫＯＴＥＩＩ法によって、また燃料ガスとしてはプ
ロピレンを使用した３１６Ｌ不銹鋼被覆の例を示す。被
覆は均質でない外観を呈し、また多量の酸化物片が認め
られる。
ところでこの発明の既述された方法を用いると、第７図
および第８図に示すごとく金属被覆の密度、清浄度およ
び均質性の著しい改善が得られる。
および第８図に示すごとく金属被覆の密度、清浄度およ
び均質性の著しい改善が得られる。
第７図は、不活性ガスによる遮蔽はしないが、その他の
点では既述された方法上の制限の下で作られたハステロ
イＣ被覆の組織を示す。気孔と酸化物とが減少している
だけでなく、酸化物は綿状でないことがわかる。
点では既述された方法上の制限の下で作られたハステロ
イＣ被覆の組織を示す。気孔と酸化物とが減少している
だけでなく、酸化物は綿状でないことがわかる。
第７図と比較のために第８図を示す。この第８図は、ア
ルゴン・ガスから成る螺旋状流の不活性ガス遮蔽下で作
られたハステロイＣ被覆の組織を示す。被覆内の気孔と
酸化物との総量は１％以下に低減している。
ルゴン・ガスから成る螺旋状流の不活性ガス遮蔽下で作
られたハステロイＣ被覆の組織を示す。被覆内の気孔と
酸化物との総量は１％以下に低減している。
この発明によって生成される熱吹付は被覆は、先行技術
による従来の熱吹付は被覆に較べると、極めて均質で濃
密であり、しかも脆くもなく良質な被覆である。また好
都合にもこの発明に係る方法は、大気中で行うことがで
き、費用の掛る真空状態や、不活性ガスによる閉じ込め
を必要としない。さらに遮蔽装置の属性から吹付は器は
、離れた現物で使用できるよう可搬式にすることができ
る。
による従来の熱吹付は被覆に較べると、極めて均質で濃
密であり、しかも脆くもなく良質な被覆である。また好
都合にもこの発明に係る方法は、大気中で行うことがで
き、費用の掛る真空状態や、不活性ガスによる閉じ込め
を必要としない。さらに遮蔽装置の属性から吹付は器は
、離れた現物で使用できるよう可搬式にすることができ
る。
以上本発明を実施例につき説明したが、上記実施例は本
発明を限定するものでは決してなく、本発明の技術的思
想に基いて種々の変更が可能である。
発明を限定するものでは決してなく、本発明の技術的思
想に基いて種々の変更が可能である。
本発明に係る生産装置は上述のような構成であるから、
粉状体を運ぶガス流のまわりに不活性ガスの遮蔽を局限
的に発生させることができる。また上記粉状体を運ぶガ
ス流と回想に上記ガス遮蔽を発生させて、上記粉状体お
よびこの粉状体が作る被覆内の酸化物を著しく少くする
ことができる。
粉状体を運ぶガス流のまわりに不活性ガスの遮蔽を局限
的に発生させることができる。また上記粉状体を運ぶガ
ス流と回想に上記ガス遮蔽を発生させて、上記粉状体お
よびこの粉状体が作る被覆内の酸化物を著しく少くする
ことができる。
また上記遮蔽用ガスを螺旋状に流して、上記粉状体を運
ぶガス流の乱れを最小にすることができる。
ぶガス流の乱れを最小にすることができる。
さらに螺旋状に流れる上記ガス流を、吹付は器の噴射管
と回想に設けた閉じ込め筒に向けて上記粉状体を運ぶガ
ス流の半径方向外方に流すことができる。また吹付は装
置を可搬式に構成することも可能である。
と回想に設けた閉じ込め筒に向けて上記粉状体を運ぶガ
ス流の半径方向外方に流すことができる。また吹付は装
置を可搬式に構成することも可能である。
次に本発明に係る生産方法は上述のような構成であるか
ら、超音速の熱吹付は装置を大気条件下で使用しても、
濃密で酸化物の少ない金属被覆を工作物上に形成するこ
とができる。また粉状体を溶着する際の密度、清浄度お
よび均一性が著しく改善された高速の熱吹付は被覆を工
作物上に形成することができろ。
ら、超音速の熱吹付は装置を大気条件下で使用しても、
濃密で酸化物の少ない金属被覆を工作物上に形成するこ
とができる。また粉状体を溶着する際の密度、清浄度お
よび均一性が著しく改善された高速の熱吹付は被覆を工
作物上に形成することができろ。
第１図〜第８図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は遮蔽装置の一部切断側面図、第２図は同上図遮蔽装
置の端面図、第３図は水冷の可能な同上遮蔽装置を取付
けた超音速火炎吹付は器の概略説明図、第４図〜第８図
は火炎吹付は被覆のＭｉ織を比較するための１連の組織
写真である。 なお図面に用いられている符号において、１０・−−−
−−−一・−−一一一・−−−一−−−−−・・・−遮
蔽手段１１−・・−−−−−一−−−−−−−−・−・
−−−−一−−−−多岐管１２−−−−−−・−・・・
−・−一一−−−−−−−−・・−接続手段１３−・−
−−一−−・−・−−−一−−−−−−−・・・−閉じ
込め筒１４−−−−−一・−・・−・−・−−−−−・
−・−・−・結合手段３２・・−−−−−一・−・−・
−・−−−−−・−・・ノズル３６−−−−−−・・・
・−・・−・−・・−・・−・−噴射管６２−・−・−
−−−−・−・・・−−−一−−−−−−−・−内燃室
６７−−−−・−−一−−−−・−・−−−−−−ｍ−
噴射管である。
図は遮蔽装置の一部切断側面図、第２図は同上図遮蔽装
置の端面図、第３図は水冷の可能な同上遮蔽装置を取付
けた超音速火炎吹付は器の概略説明図、第４図〜第８図
は火炎吹付は被覆のＭｉ織を比較するための１連の組織
写真である。 なお図面に用いられている符号において、１０・−−−
−−−一・−−一一一・−−−一−−−−−・・・−遮
蔽手段１１−・・−−−−−一−−−−−−−−・−・
−−−−一−−−−多岐管１２−−−−−−・−・・・
−・−一一−−−−−−−−・・−接続手段１３−・−
−−一−−・−・−−−一−−−−−−−・・・−閉じ
込め筒１４−−−−−一・−・・−・−・−−−−−・
−・−・−・結合手段３２・・−−−−−一・−・−・
−・−−−−−・−・・ノズル３６−−−−−−・・・
・−・・−・−・・−・・−・−噴射管６２−・−・−
−−−−・−・・・−−−一−−−−−−−・−内燃室
６７−−−−・−−一−−−−・−・−−−−−−ｍ−
噴射管である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、その内部に酸素と燃料ガスとから成る可燃性混合物
を連続的に受け入れる高圧の内燃室と、断面が漸減する
入口のど部および断面が漸増する出口穴部を有する細長
い噴射管にこの内燃室から高温燃焼ガスを排出させるた
めの手段と、例えば粉状金属のごとき粉状体を上記噴射
管内の上記燃焼ガス流中に軸方向に向け供給して、噴射
管の上記穴部から排出される上記粉状体を超音速に加速
するための手段とを有する超音速熱吹付け器と、 噴射管から排出される上記高温燃焼ガスおよび上記粉状
体を受入れるために上記噴射管から同芯に延びる細長い
遮蔽手段とから成る熱吹付け被覆の生産装置において、 上記遮蔽手段は多岐管手段と、この多岐管手段に取付け
られた複数のノズル手段と、噴射管の上記穴部と同芯で
かつこの噴射管と連通するように上記多岐管手段に取付
けられかつ上記噴射管から排出される上記高温燃焼ガス
および上記粉状体を同芯の状態にて囲繞できる中空の閉
じ込め筒手段とから成ると共に、 上記多岐管手段はこの閉じ込め筒手段の内壁面に対して
接線方向に不活性ガスを流すために加圧された上記不活
性ガスを複数の上記ノズル手段にそれぞれ分配し、これ
によって上記不活性ガスの螺旋流が上記高温燃焼ガスお
よび上記粉状体の流れの外周縁にかつこれらと同芯に発
生する熱吹付け被覆の生産装置。 ２、複数の上記ノズル手段は噴射管の上記穴部と中心が
一致する円周上にそれぞれ配列されると共に、 これらのノズル手段から噴出する上記不活性ガスの流れ
は上記閉じ込め筒手段と共軸関係にある上記高温燃焼ガ
スおよび上記粉状体の流れから半径方向に遠ざかるよう
に形成されて、 上記高温燃焼ガスおよび上記粉状体の流れが上記ノズル
手段からのガス流によってできるだけ乱されることがな
いように構成した請求項１記載の熱吹付け被覆の生産装
置。 ３、上記多岐管手段は上記噴射管の外方端に取外し自在
に設けられると共に、 上記閉じ込め筒手段は円筒形でかつ上記多岐管手段に取
外し自在に設けられている請求項１記載の熱吹付け被覆
の生産装置。 ４、上記ノズル手段は上記多岐管手段からの不活性ガス
を噴射管の上記穴部に対して半径方向に遠ざけるために
折曲部分を持つ短い管状部材から成る請求項１記載の熱
吹付け被覆の生産装置。 ５、工作物に溶着させる粉状体を運ぶために超音速の噴
流を噴射管の穴部から排出できる熱吹付け器を備えた装
置において、 上記噴流および上記粉状体を受入れるために細長い遮蔽
手段が上記噴射管の外方端に取外自在に設けられ、 この遮蔽手段は多岐管手段と、この多岐管に支持されか
つ上記噴流および上記粉状体のためにこれらと共軸関係
の通路を用意する中空の閉じ込め筒手段とから成り、 上記多岐管手段は加圧された不活性ガスを上記閉じ込め
筒手段の内壁面に対して接線方向に噴出する複数のノズ
ル手段から成り、 これによって上記粉状体が上記工作物上に溶着されるま
で上記噴流にて運ばれる上記粉状体を大気から隔離する
ため螺旋状に流れる不活性ガスの遮蔽を上記噴流の半径
方向外側に生じさせるようにした熱吹付け器を備えた装
置。 ６、上記閉じ込め筒手段は円筒形であると共に、その壁
部内に冷却液を循環させる通路を有する請求項５記載の
熱吹付け器を備えた装置。 ７、細長い噴射管と、粉状体を工作物に溶着させるに先
立ってこの粉状体を加熱しかつ超音速に加速させる噴流
の発生手段とを有する超音速の熱吹付け器を備えた装置
において、 上記粉状体を運ぶ噴流を受け入れるため上記噴射管と同
芯に細長い遮蔽手段が延設されると共に、この遮蔽手段
は多岐管手段と、この多岐管手段に連通された複数のノ
ズル手段と、上記粉状体を運ぶ噴流をこれと共軸的な関
係で囲ませるために上記噴射管と共軸的関係で連通する
ように上記多岐管手段に取付けられて延びる中空の閉じ
込め筒手段とから成り、 上記多岐管手段は加圧不活性ガスを上記ノズル手段に噴
出させることができ、これによって上記閉じ込め筒手段
の内壁面に対し接線方向にかつ上記噴流から半径方向に
遠ざかる不活性ガスの流れが上記噴流にて通ばれる粉状
体を大気から隔離することができる超音速の熱吹付け器
を備えた装置。 ８、上記不活性ガスはほぼ２００〜２５０ｐｓｉの圧力
にて供給される請求項７記載の超音速の熱吹付け器を備
えた装置。 ９、上記遮蔽手段はほぼ６〜９ｉｎの長さである請求項
７記載の超音速の熱吹付け器を備えた装置。 １０、上記吹付け器の燃焼ガスに点火するための予熱プ
ラグ手段を上記遮蔽手段に取付けた請求項７記載の超音
速の熱吹付け器を備えた装置。 １１、上記閉じ込め筒手段は水冷ジャケット手段を備え
た円筒状の金属部材から成る請求項７記載の超音速の熱
吹付け器を備えた装置。 １２、酸素と燃料ガスとが連続的にその内部に送り込ま
れて点火され、次に超音速の粉状体輸送用のガス噴流と
してその出口から排出されるごとき高圧内燃室を持つ形
式の高速熱吹付け器によって工作物上に均質で濃密、し
かもほとんど酸化物のない金属被覆を大気中にて生産す
る方法において、 ほぼ２４０ｌ／ｍｉｎの最低酸素流量と、２．６〜３．
８対１の水素と酸素との質量の流れ比とを得るのに充分
な圧力下で酸素と水素ガスとを上記内燃室内で燃焼させ
る段階と、 粒径が１０〜４５μの範囲内でかつ当初の酸素含有量が
低い金属の粉状体を不活性ガスにて上記ガス噴流中に芯
を合せて送り込む段階と、 上記粉状体が運ばれて上記工作物に衝突するまで半径方
向に向いかつ螺旋状に流れる加圧不活性ガスの遮蔽を上
記ガス噴流の囲りにこのガス噴流と共軸の関係で用意す
る段階とから成る熱吹付け被覆の生産方法。 １３、上記酸素の流量が２４０〜２９０ｌ／ｍｉｎの範
囲内に維持される請求項１２記載の熱吹付け被覆の生産
方法。 １４、上記搬送用の不活性ガスがほぼ３５〜９０ｌ／ｍ
ｉｎの流量に維持される請求項１２記載の熱吹付け被覆
の生産方法。 １５、上記酸素と水素ガスとが８０ｐｓｉを超える圧力
で上記内燃室に送り込まれる請求項１２記載の熱吹付け
被覆の生産方法。 １６、上記遮蔽用不活性ガスは２００〜２５０ｐｓｉの
圧力のアルゴンまたは窒素である請求項１２記載の熱吹
付け被覆の生産方法。 １７、被覆を形成するために工作物に衝突させる金属の
粉状体の輸送用超音速高温ガス噴流を発生させる熱吹付
け器を大気中にて使用し、均質で濃密かつほとんど酸化
物のない金属被覆を工作物上に形成する方法において、 １０〜４５μ程度の粒径を有しかつ当初の酸素含有量が
低い上記金属の粉状体を不活性ガスにて上記高温ガス噴
流中にこの噴流と同芯状態で送り込む段階と、 上記高温ガス噴流にて運ばれる上記粉状体が上記工作物
に衝突するまで上記高温ガス噴流を囲繞してこのガス噴
流と同芯に維持されると共に、この高温ガス噴流をでき
るだけ乱さないよう半径方向外方に向う成分を持つ加圧
不活性ガスの螺旋流によって上記高温ガス噴流を遮蔽す
る段階とから成る熱吹付け被覆の生産方法。 １８、上記金属の粉状体はほぼ５０〜８３ｇ／ｍｉｎの
速度で上記高温ガス噴流に送り込まれる請求項１７記載
の熱吹付け被覆の生産方法。 １９、上記金属の当初の酸素含有量が重量で０．１８％
以下である請求項１７記載の熱吹付け被覆の生産方法。 ２０、上記熱吹付け器の上記工作物に対する相対速度が
ほぼ３０〜７０ｆｔ／ｍｉｎである請求項１７記載の熱
吹付け被覆の生産方法。 ２１、上記遮蔽用の不活性ガスは好ましくは圧力２００
〜２５０ｐｓｉのアルゴン又は窒素である請求項１７記
載の熱吹付け被覆の生産方法。 ２２、加圧不活性ガスを受入れると共に分配するための
多岐管手段と、 粉状体を運ぶ高温ガス流を超音速で噴出する噴射管の端
に上記多岐管手段を取付けるための手段と、 上記多岐管手段に取付けられかつ上記粉状体を運ぶ高温
ガス流とほぼ共軸的関係にある通路を形成する閉じ込め
筒手段と、 上記閉じ込め筒手段内の上記粉状体を運ぶ高温ガス流の
まわりにこの高温ガス流とほぼ共軸的関係で螺旋状に流
れかつ上記閉じ込め筒手段から排出された後も上記粉状
体を運ぶ高温ガス流を大気から隔離する不活性ガスの遮
蔽を発生させるように上記多岐管手段に連通されて上記
閉じ込め筒手段の内壁面に対しほぼ接線方向に加圧不活
性ガスを噴出することができる複数のノズル手段とから
成る熱吹付け被覆の生産装置。 ２３、上記加圧不活性ガスはほぼ２００〜２５０ｐｓｉ
の圧力で供給される請求項２２記載の熱吹付け被覆の生
産装置。 ２４、上記閉じ込め筒手段はほぼ６〜９ｉｎの長さであ
る請求項２２記載の熱吹付け被覆の生産装置。 ２５、上記噴射管から排出される燃焼ガスに点火するた
めの手段が上記閉じ込め筒手段に取付けられている請求
項２２記載の熱吹付け被覆の生産装置。 ２６、上記閉じ込め筒手段は水冷ジャケット手段を具備
しかつ円筒形の金属部材である請求項２２記載の熱吹付
け被覆の生産装置。
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