JPH0222153Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はプラズマ肉盛溶接用トーチに係り、特
に所定の部材（母材）に肉盛されるべき粉末材料
を、該所定の部材の溶接部に対して、より均一に
供給し得るようにしたプラズマ肉盛溶接用トーチ
に関するものである。

従来から、アーク放電を利用してプラズマを発
生せしめ、そしてこのプラズマを金属の溶接や加
工に用いようとする各種の手法が開発されている
が、そのようなプラズマ発生方式の中でも、電極
と母材との間にアークをとばす移送アーク式と呼
ばれる手法の範疇に属するPTA溶接法（Plasma
Transferred Arc Welding）が、近年、注目を
浴びるようになつた。そして、このPTA溶接法
にあつては、例えば、第１図及び第２図に示され
る如きプラズマ肉盛溶接用トーチが用いられてい
るのである。

すなわち、第１図及び第２図において、２は、
電極（一般にタングステン電極）であり、そして
かかる電極２を中心にして、その外側にトーチ内
筒４、トーチ外筒６がそれぞれ所定の距離を隔て
て共軸的に配設されているのである。また、トー
チ内筒４はパイロツト陽極とされており、陰極で
ある電極２との間にパイロツトアークが生起させ
られ得るようになつており、そして該電極２の先
端に発生するアークが、トーチ内筒４を通じて供
給される作動ガスによつて、プラズマアークとさ
れて、該トーチ内筒４先端のノズル孔８から噴出
せしめられるようになつている。更に、トーチ外
筒６には、所定の部材（母材）に肉盛されるべき
粉末材料を供給せしめる粉末送入管１０が取り付
けられており、かかる粉末送入管１０を通じて、
所定の粉末材料が、搬送ガスと共に、トーチ内筒
４とトーチ外筒６との間に形成された環状空間１
２内に供給せしめられることにより、かかる粉末
材料がトーチ内筒４のノズル孔８から噴出するプ
ラズマアーク内に送り込まれ、そしてトーチ外筒
６の先端に形成されたノズル孔１４を通じて噴出
せしめられるのである。なお、プラズマアーク内
に送り込まれた粉末材料は高熱によつて溶融さ
れ、そしてトーチ外筒６のノズル孔１４の前方に
配置される母材上に供給されることとなるのであ
り、また、溶接操作はかかる母材と電極との間に
発生せしめられるアークによつて進行されること
となるのである。なお、図中、１６および１８は
それぞれトーチ内筒４、トーチ外筒６のノズル部
を冷却するための冷却水通路である。

しかしながら、かかる従来のプラズマ肉盛溶接
用トーチにあつては、粉末送入管１０を通じて環
状空間１２内に供給される粉末材料は、かかる環
状空間１２内を搬送ガスと共に螺旋状に下降し、
そしてトーチ内筒４のノズル孔８から噴出するプ
ラズマアークに送り込まれることとなるが、かか
る粉末材料は搬送ガスよりもはるかに重く、それ
故環状空間１２内においてその周方向に均一に分
布せず、粉末送入管１０の開口部分近辺に偏つた
状態においてトーチ内筒４のノズル孔８からのプ
ラズマアーク内に送り込まれることとなるため、
第３図に２０としてその分布パターンの平面形態
を示すように、母材の溶接部に供給される粉末
（溶融）の拡がりが不均一となる問題があり、ま
たこれが、形成されるビード乃至は盛肉の不均一
な原因となつているのである。

ここにおいて、本考案はかかる事情に鑑みて為
されたものであつて、その目的とするところは、
所定の部材に肉盛されるべき粉末材料を均一にプ
ラズマアーク内に送り込み、また溶接部に供給さ
れる粉末材料の拡がりを均一ならしめ得るように
構成したプラズマ肉盛溶接用トーチを提供するこ
とにある。

そして、本考案は、かかる目的を達成するため
に、電極を中心にしてその外側にトーチ内筒、ト
ーチ外筒をそれぞれ所定の距離を隔てて順次配設
せしめ、該トーチ内筒を通じて供給される作動ガ
スによつて該電極の先端に発生するアークをプラ
ズマアークとなす一方、該トーチ内筒と該トーチ
外筒との間の環状空間に、所定の部材に肉盛され
るべき粉末材料を供給せしめることにより、かか
る粉末材料を前記プラズマアーク内に送り込み、
そして該トーチ外筒先端のノズル部から噴出せし
めるようにしたプラズマ肉盛溶接用トーチにおい
て、前記環状空間への粉末材料の供給通路を複数
と為し、それら供給通路の開口部を該環状空間の
円周方向において等間隔に配置すると共に、それ
ら開口部を、該環状空間に対して略その接線方向
となるように且つ該粉末材料の供給方向が同一周
方向となるように開口せしめたのである。

かかる本考案に従えば、トーチ内筒とトーチ外
筒との間に形成される環状空間に対して複数個の
粉末材料供給通路の開口部が、その円周方向にお
いて等間隔に且つ接線方向に、同一周方向の供給
方向となるように開口せしめられているところか
ら、それら複数の供給通路を通じて供給される粉
末材料は、前記環状空間内において、その周方向
に略均一に分布するようになつて、それ故プラズ
マアーク内に送り込まれる粉末材料も均一となつ
て、溶接部の粉末の拡がりを均一化せしめ、ひい
てはビード乃至は盛肉特性の効果的な改善を図り
得ることとなつたのである。

以下、本考案を更に具体的に明らかにするため
に、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明
することとする。なお、第１図及び第２図に示し
た従来のトーチと同様な部分は同様な機能乃至は
作用を有するものであるところから、ここでは同
一の符号を付して具体的な説明を省略することと
する。

先ず、第４図及び第５図に示す本考案の一実施
例においては、先の従来例のトーチとは異なり、
二つの粉末送入管２２，２４がトーチ外筒６に対
称位置に設けられており、且つそれら粉末送入管
２２，２４は、トーチ内筒４とトーチ外筒６との
間に形成される環状空間１２に対してほぼその接
線方向となるように、且つそれら粉末送入管２
２，２４を通じて供給される粉末材料の供給方向
（吹き込み方向）が同一周方向となるように開口
せしめられているのである。

従つて、このように、二つの粉末送入管２２，
２４を対称位置（等間隔）に設けて、それら粉末
送入管２２，２４を通じて所定の粉末材料を搬送
ガスとともに送入せしめるようにすることによつ
て、環状空間１２における粉末材料の分布は、そ
れら二つの粉末送入管２２，２４から吹き込まれ
る粉末材料の分布パターンの総合されたものとな
り、そしてこれによつて環状空間１２の周方向に
おける粉末材料の分布がより向上せしめられ得る
こととなつて、トーチ内筒４のノズル孔８から噴
出されるアークへの送り込みも均一と為し得たの
である。

すなわち、第６図に示されるように、一方の粉
末送入管２２から吹き込まれた粉末材料の溶接部
における供給の拡がりは２６にて示され、また他
方の粉末送入管２４から吹き込まれる粉末材料の
溶接部における供給の拡がりは２８にて示される
こととなるが、それら二つの粉末材料の拡がり２
６，２８が総合されることによつて、溶接部にお
ける粉末材料の拡がりは、第３図に示される従来
の粉末材料の拡がりに比較してより均一となるの
であり、これによつて母材上に形成されるビード
乃至は盛肉特性の効果的な改善を図り得ることと
なつたのである。

また、第７図には、本考案に係るトーチの他の
例が示されているが、そこにおいては二つの粉末
送入管２２，２４が、前例とは異なり、トーチ外
筒６に対して傾斜して設けられており、そしてト
ーチ内筒４とトーチ外筒６との間に形成される環
状空間１２に対して、所定の粉末材料が搬送ガス
と共に傾斜して送り込まれるようになつており、
これによつて送り込まれた粉末材料が該環状空間
１２内において効果的な螺旋状の流れを形成よう
にされている。このように、粉末送入管を傾斜せ
しめ、積極的に環状空間において粉末材料が螺旋
状の流れを形成するようにすれば、粉末材料の分
布の均一化がより向上せしめられ得る利点が生じ
る。

なお、本考案は、以上例示の具体例のみに限定
して解釈されるものでは決してなく、本考案の趣
旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基
づいて種々なる変形・修正・改良等を加え得るこ
とは言うまでもないところである。例えば、上記
実施例においては、いずれも粉末送入管２２，２
４はトーチ外筒６に対して対称位置に二個設けら
れたのであるが、これに限らず三つ或いはそれ以
上の個数においてトーチ外筒６に等間隔に装備せ
しめることが可能である。勿論、多数の粉末送入
管を設ける場合にあつては、装置設計上の困難性
があるものの、溶接部に供給される粉末材料の分
布の均一化がより一層向上せしめられ得る利点が
生ずるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプラズマ肉盛溶接用トーチの一
例を示す要部概略断面図、第２図は第１図におけ
る−断面図、第３図はそのようなトーチによ
つて形成される溶接部における粉末材料の分布パ
ターンを示す平面略図であり、第４図は本考案に
係るプラズマ肉盛溶接用トーチの一例を示す要部
概略断面図、第５図は第４図における−断面
図、第６図はそのようなトーチを用いて得られる
溶接部における粉末材料の分布パターンを示す平
面略図であり、第７図は本考案の他の一例を示す
第４図に相当する図である。 ２……電極、４……トーチ内筒、６……トーチ
外筒、８，１４……ノズル孔、１２……環状空
間、２２，２４……粉末送入管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電極を中心にして、その外側にトーチ内筒、ト
   ーチ外筒をそれぞれ所定の距離を隔てて順次配設
   せしめ、該トーチ内筒を通じて供給される作動ガ
   スによつて該電極の先端に発生するアークをプラ
   ズマアークと為す一方、該トーチ内筒と該トーチ
   外筒との間の環状空間に、所定の部材に肉盛され
   るべき粉末材料を供給せしめることにより、かか
   る粉末材料を前記プラズマアーク内に送り込み、
   そして該トーチ外筒先端のノズル部から噴出せし
   めるようにしたプラズマ肉盛溶接用トーチにおい
   て、 前記環状空間への粉末材料の供給通路を複数と
   為し、それら供給通路の開口部を該環状空間の円
   周方向において等間隔に配置すると共に、それら
   開口部を、該環状空間に対して略その接線方向と
   なるように且つ該粉末材料の供給方向が同一周方
   向となるように開口せしめたことを特徴とするプ
   ラズマ肉盛溶接用トーチ。