JPH0217004Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は鋳鉄部材の表層の一部に耐摩耗性など
の特性に優れた合金層等を形成するためのプラズ
マトーチに関する。

カムシヤフト、ロツカアーム等の鋳鉄部材は一
部に耐摩耗性に優れた高硬度の摺接面が要求され
る。このため、鋳造後に摺接面に焼入れを行つた
り、鋳造の際に冷し金をセツトしておき、冷し金
に当たる部分にチル化層を形成するようにしてい
る。しかしながら斯る手段では十分なる硬度が得
られない。そのため、鋳造時にCr、Mo等の高硬
度金属を溶湯中に添加し、冷し金に当たる部分に
高硬度のチル化層を形成することが考えられる。
しかしながらこの方法で所望の硬度の摺接面を得
るには溶湯中に一定量以上の高硬度金属を添加し
なければならず、その結果、冷し金を当てない他
の部分、例えばカムシヤフトにあつてはジヤーナ
ル部が高硬度金属を添加した効果として硬さが増
し、鋳造後の切削加工が困難となり、場合によつ
ては、冷し金を当てない部分にもチル組織が形成
され、後の切削加工が極めて困難となる。

そこで、鋳鉄部材の一部のみを溶融せしめ、こ
の溶融部に強制的に高硬度金属を混入させ、耐摩
耗性に優れた合金層若しくは高硬度金属が分散し
た硬化層を形成し得る装置が要望される。本考案
は斯る要望を満たすプラズマトーチを提供するこ
とを目的とし、この目的達成のため、プラズマガ
ス噴出用のノズルチツプを囲むシールドキヤツプ
に、金属粉末導入管を貫通支持せしめ、更にこの
金属粉末導入管の延長線と前記ノズルチツプに形
成したプラズマガス吹付用通路の延長線とが略々
交叉するようにしたことをその要旨とする。

以下に本考案の実施例を添付図面に基づいて説
明する。

第１図は本考案に係るプラズマトーチの縦断面
図、第２図は同プラズマトーチの底面図であり、
プラズマトーチ１は中空状のシールドキヤツプ２
内に銅製のノズルチツプ３を配設し、シールドキ
ヤツプ２とノズルチツプ３との間にシールドガス
（不活性ガス）の通路４を形成している。またノ
ズルチツプ３の中心にはアルゴンガス等の作動ガ
スの通路５を形成している。そして、作動ガスの
通路５内にはタングステン電極７を設け、また通
路５の下端をプラズマガス吹付用通路８としてい
る。更に前記シールドキヤツプ２には周方向の対
向する位置に斜め孔９，９を穿設し、これら孔
９，９に金属粉末導入管１０，１０を貫通支持し
ている。この導入管１０はステンレス性パイプ１
０ａとセラミツク系の材料からなるパイプ１０ｂ
とをジヨイント１１にて接続してなり、パイプ１
０ａは図示しない金属粉末供給装置につながり、
パイプ１０ｂはシールドキヤツプ２内に臨む。そ
してパイプ１０ｂは前記した如くセラミツク系の
材料からなつているため、プラズマアークの高温
に充分耐えることができる。

また、前記斜め孔９，９の傾斜角度は、金属粉
末導入管１０，１０の軸線の延長線と前記ノズル
チツプ３に形成したプラズマガス吹付用通路８の
延長線とが下方において略々交叉する角度として
おり、且つ導入管１０，１０の先端開口部はプラ
ズマガス吹付用通路８を中心として対向する位置
に開口するようにしている。

上記の如き構成のプラズマトーチ１を用い、鋳
鉄部材の表層の一部に耐摩耗性、耐ピツチング性
等に優れた硬化層を形成する方法を説明する。

先ず、冷し金を使用することなく鋳造した鋳鉄
部材に切削加工を施し、この鋳鉄部材１２の例え
ば摺動面となる部分にプラズマトーチ１を若干間
隔を設けて対向せしめる。

次いで、鋳鉄部材１２を他方の電極として、タ
ングステン電極７及び鋳鉄部材１２を直流電源に
接続し、またシールドガス通路４からはシールド
ガスを流し、作動ガス通路５からはアルゴンガス
等の作動ガスを流す。

すると、電極間で放電が生じ、作動ガスがプラ
ズマ化し、このプラズマガスがプラズマガス吹付
用通路８にて絞られ高温高速のプラズマアーク１
３（プラズマジエツト）として噴出する。噴出し
たプラズマアーク１３はタングステン電極７に対
してプラス電位を有する鋳鉄部材１２の表層部に
吹付けられ、この部分に溶融池１４を形成する。

一方、以上の操作と併行して金属粉末導入管１
０を介して、プラズマアーク１３中に高硬度金属
１５を粉末状態で供給する。ここで、供給する高
硬度金属１５としては、Cr、Mo、Ni、Ｗ、Ｖ、
Nb等の単体、これらの金属同士又は他の金属と
の合金、或いは炭素等との化合物等種々のものが
可能であり、またプラズマアーク１３中に供給す
る手段としては、上記の高硬度金属を単独で或い
は二種以上複合して供給する。そして、金属粉末
導入管１０の延長線とプラズマガス吹付用通路８
の延長線とは略々交叉するようになつているた
め、金属粉末導入管１０から供給された高硬度金
属１５は、プラズマアーク１３中に封じ込めら
れ、プラズマアークにより加熱され、高速で溶融
池１４内にもぐり込む。ここで、溶融池１４はプ
ラズマアーク１３の噴出圧力及びトーチ１自体の
移動によつて撹拌され、溶融池１４中に均一に分
散する。そして、供給した高硬度金属１５の融点
が低い場合、或いは溶解し易い場合には溶融池１
４中の母材成分と混合して合金又は折出反応によ
り化合物を折出し、溶解しにくい場合には最初の
組成状態のまま溶融池１４中に分散する。

而して、上記溶融池１４を冷却すれば、高硬度
金属が均一に分散或いは固溶することで耐摩耗性
及び耐ピツチング性に優れた再溶融処理層が表層
の一部に形成された鋳鉄部材が得られる。

また、第３図は別実施例を示すものであり、こ
の実施例にあつてはシールドキヤツプ２に貫通保
持せしめる金属粉末導入管１０を６本とし、各導
入管１０…はシールドキヤツプ２の周方向に等間
隔で配設され、周方向に180゜離間した各導入管１
０，１０の開口部はプラズマガス吹付用通路８を
中心として対向する位置となるようにされてい
る。而して、金属粉末をプラズマアーク中に供給
する際に、プラズマアークが乱れることなく、正
確に所定位置を溶融せしめることができる。尚、
各導入管１０の開口部は必ずしも対向せしめる必
要はない。

以上の説明で明らかな如く本考案に係るプラズ
マトーチによれば、鋳鉄部材の表層部の一部のみ
を溶融せしめると同時に、この溶融部に鋳造部材
の母材とは異種の金属を添加することができるの
で、他の部分の硬度を必要以上に高めて、切削加
工等を困難にする不利を伴うことなく、鋳造部材
の表層の一部のみに所定の特性を付与せしめるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るプラズマトーチの縦断面
図、第２図は同プラズマトーチの底面図、第３図
は別実施例に係るプラズマトーチの底面図であ
る。 尚、図面中１はプラズマトーチ、２はシールド
キヤツプ、３はノズルチツプ、８はプラズマガス
の吹付用通路、１０は金属粉末導入管、１２は鋳
鉄部材、１３はプラズマアーク、１４は溶融池、
１５は金属粉末である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) プラズマガス噴出用のノズルチツプを中空状
   のシールドキヤツプで囲んだプラズマトーチに
   おいて、前記シールドキヤツプには金属粉末導
   入管が貫通支持され、この金属粉末導入管の延
   長線と前記ノズルチツプに形成したプラズマガ
   ス吹付用通路の延長線とは略々交叉するように
   したことを特徴とするプラズマトーチ。 (2) 前記金属粉末導入管は異なる材質からなる２
   本の管を接続してなり、シールドキヤツプ内に
   臨む管はセラミツク系の材質からなることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   プラズマトーチ。 (3) 前記金属粉末導入管はプラズマガス吹付用通
   路を中心としてそれぞれの開口部が対向するよ
   うにされていることを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項記載のプラズマトーチ。