JPH03127658A - レールガンを用いた溶射装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレールガンを用いた溶射装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の溶射装置としては、プラズマ溶射装置、ガス溶射
装置、爆発熔射装置などがあり、まずプラズマ溶射装置
は、第６図縦断面図に示すように、トーチ１７内の陽、
陰極１８゜１９間に高電圧を印加してアーク２０を発生
させ、そこに不活性ガスを流してプラズマ化させ、高温
のプラズマ熱で溶射材料２１を溶融させると同時にプラ
ズマガス流２２で吹き飛ばし、溶射対象物に溶射を行う
装置である。

またガス溶射装置は、第７図縦断面図に示すように、酸
素アセチレン混合ガス２３を燃、焼させた燃焼炎２４で
溶射材料２５を溶融させながら吹き飛ばし、溶射対象物
に溶射を行う装置であり、更に爆発溶射装置は、第８図
縦断面図に示すように、トーチ２６内にガス供給口２７
から供給した酸素とアセチレンなどの混合ガスを封じ込
め、点火プラグ２８で点火して瞬間的に爆発させ、その
際発生する熱と爆風で溶射材料２９を溶融しながら吹き
飛ばし、溶射対象物に溶射を行う装置である。

しかしながら、このような溶射装置では、総じて溶射材
料の飛行速度が遅いために、溶射皮膜の溶射対象物への
密着力が弱く、また溶射皮膜内に気孔が多く残るという
欠点がある。すなわちプラズマ溶射装置やガス溶射装置
では、溶射材料の飛行速度が２００〜３００　　ｍ／ｓ
ｅｃ程度であり、溶射皮膜の溶射対象物への密着力は３
〜５ｋｇ／ｍｉ２、溶射皮膜内の気孔率が３〜７％とな
っており、また爆発溶射装置でも、溶射材料の飛行速度
がせいぜい７００〜１０００　　ｍ／ｓｅｅで、密着力
は１０〜１５　ｋｇ／　ｓ＊２、気孔率１〜２％である
。

このように、従来のガス流やガスの爆発力で溶射材料を
吹き飛ばす装置では、速度に限界があり、密着力を高め
皮膜の気孔率を低減させ高品質の皮膜を得るのが難しい
という問題点がある。また溶射対象物との密着力が弱く
皮膜内に気孔を含むことから厚膜をコーティングすると
、溶射対象物からの剥離、皮膜の割れなどが生じ、通常
コーティング可能な膜厚は１１１が限度である。

〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
溶射材料の飛行速度がｌ　ｋａｉ　／　ｓｅｃ以上の高
速溶射が可能となり、その結果溶射皮膜の気孔が減少し
てち密な皮膜が形成し得るとともに、溶射対象物と溶射
皮膜の密着力が向上し良好な溶射皮膜を得ることができ
るレールガンを用いた溶射装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明は、前端を溶射対象物に向けたレール
ガンの後方に配設され団塊熔射材料粉末をレールガン後
端へ順次供給する装置と、上記供給装置の出口近傍に配
設され上記団塊熔射材料粉末を上記レールガン後端内へ
押込む装置と、上記レールガンの作動エネルギ用電源と
上記押込装置とに連結され上記団塊熔射材料粉末を押込
むタイ文ングと同期させてレールガンに団塊熔射材料粉
末を熔融する電流を適宜時間通電するスイッチング回路
とを具えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明レールガンを用いた溶射装置においては、団塊に
成形した溶射材料粉末を押込装置によりレールガン後端
内へ装填し、その押込むタイえングと同期させてスイッ
チング回路によりレールガンに通電すると、電流は団塊
熔射材料粉末内を直接通って流れ、団塊熔射材料粉末は
ジュール熱で溶融される。その後電流を流し続けると電
流の周りに強大な磁場が発生し、電流と磁場の相互作用
でフレミングの左手の法則に従ってレールガン前方へ溶
融した溶射材料粉末を押し出す力を生ずる。

この力が継続して加わると溶融した溶射材料粉末は次第
に加速され、やがてレールガン前端から発射されて溶射
が行われる。

〔実施例〕

本発明レールガンを用いた溶射装置の一実施例を図面に
ついて説明する゛・と、第１図は装置全体の部分縦断模
式図、第２図は第１図装置の作動を工程順（Ｉ）、　　
（Ｉｆ）で示す説明図、第３図は団塊熔射材料粉末の加
速発射の要領を状態順（Ｉ）、　　（ｎ）で示す説明図
、第４図及び第５図はそれぞれ団塊熔射材料粉末の変形
例を示すレールガン後端部分の縦断面図である。

第１図において、前端を図示せざる溶射対象物に向けた
公知の高速発射装置のレールガンｌには、作動用電気エ
ネルギを蓄えるためのコンデンサー２が接続され、その
接続回路にはスイフチ３が挿入されている。このレール
ガン１の後方には、レールガン１のレール間隔と同寸法
中の団塊に成形した複数個の溶射材料粉末（以下団塊粉
末という）４を収容しそれをレールガン１後端へ順次供
給する団塊粉末供給筒５が配置されており、この団塊粉
末供給筒５の出口近傍に団塊粉末押込棒６がレールガン
１と同軸的に配設されるとともに、そのレールガン１と
接する面が絶縁材で構成され、更に団塊粉末押込棒６に
は押込棒作動装置７が付設されている。また上記スイッ
チ３に付設されたスイッチ作動装置８とこの押込棒作動
装置７とは、同期回路９を介し連結されている。なお団
塊粉末供給筒５と押込棒作動装Ｗ７．スイッチ作動装置
８と団塊粉末供給筒５との間には、それぞれ前者から後
者へ作動伝達を行う図示せざる連動機構が介装されてい
る。

このような溶射装置の溶射を行う作動を第２図について
説明すると、まず第２図（１）において、１個の団塊粉
末４をレールガン１後端と団塊粉末押込棒６前面との間
に挿入する。この状態ではスイッチ３は開いており、コ
ンデンサー２に蓄えられた電気エネルギはレールガン１
に通電されていない。続いて同図（ｎ）において、団塊
粉末４を団塊粉末押込棒６でレールガン１後端内に押込
み、押込みが完了すると同時に同期回路９（第１図）に
よりスイッチ３が閉じると、コンデンサー２に蓄えられ
た電気エネルギがレールガン１に流れる。なおレールガ
ン１への通電時に団塊粉末押込棒６前面がレールガン１
後端と当接しているが、同押込棒６前面が絶縁材で構成
されているため押込棒側ヘバイパスすることはない。し
かしてレールガン１への通電により、次の要領で団塊粉
末４はレールガン１の前端から加速発射される。

すなわちレールガンｌへの通電により、スイッチ３を閉
じた瞬間には、第３図（Ｉ）に示すように、電流１０は
団塊粉末４を通じて流れ、団塊粉末４はジュール熱によ
り溶融され熔融粉末１２となる。更に通電を続けること
により、同図（ＩＩ）に示すように、レールガン１内に
発生した磁場１１と電流１０の相互作用により、溶融粉
末１２はフレミングの左手の法則に従ってレールガン１
の前方へ加速されて加速溶融粉末１３となり、やがてレ
ールガン１の前端からｌ　ｋｍ　／　ｓｅｅ以上の高速
で発射される。

かくして、団塊粉末供給筒５と押込棒作動装置７．スイ
ッチ作動装置８と団塊粉末供給筒５との間の図示せざる
連動機構の働きによって、第２図（１）と（ＩＩ）の状
態を交互に繰り返すことにより、複数個の団塊粉末４は
レールガン１前端から溶射対象物に向は次々と溶融状態
となって発射され、溶射が行われる。

なおレールガンｌへの通電において、団塊粉末４とレー
ルガン１との接触が悪いと、スイッチ３が閉じられた瞬
間に団塊粉末４とレールガン１との間にスパークが生じ
レールガンの損傷につながる。そこで団塊粉末を、第４
図に示すように、後部に向はレール中より広い広巾のテ
ーパーを持つテーパー状団塊粉末１４とするか、第５図
に示すように、後部にレール中より広いフィンを持つフ
ィン付団塊粉末１５とすると、これら団塊粉末１４゜１
５を団塊粉末押込棒６でレールガン１後端に押込んだ際
に、後部の広巾の部分から落下粉末１６が落ちてその部
分はレールガン１と密着し、従って通電時にスパークが
生ずることはない。

また電気的絶縁材であるセラミックスなどを溶射する場
合には、団塊粉末４の表面に予め金属などの導電材を蒸
着などによりコーティングしておけば、レールガンｌか
ら十分通電され溶融加速することが可能である。

（発明の効果） 要するに本発明によれば、前端を溶射対象物に向けたレ
ールガンの後方に配設され団塊熔射材料粉末をレールガ
ン後端へ順次供給する装置と、上記供給装置の出口近傍
に配設され上記団塊熔射材料粉末を上記レールガン後端
内へ押込む装置と、上記レールガンの作動エネルギ用電
源と上記押込装置とに連結され上記団塊熔射材料粉末を
押込むタイミングと同期させてレールガンに団塊熔射材
料粉末を４゜ 熔融する電流を適宜時間通電するスイッチング回路とを
具えたことにより、溶射材料の飛行速度がｌ　ｋ＋ａ　
／　ｓｅｃ以上の高速溶射が可能となり、その結果溶射
皮膜の気孔が減少してち密な皮膜が形威し得るとともに
、溶射対象物と溶射皮膜の密着力が向上し良好な溶射皮
膜を得ることができるレールガンを用いた溶射装置を得
るから、本発明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明レールガンを用いた溶射装置の一実施例
における装置全体の部分縦断模式図、第２図は第１図装
置の作動を工程順（Ｉ）、　　（ｎ）で示す説明図、第
３図は団塊熔射材料粉末の加速発射の要領を状態順（１
）（ｎ）で示す説明図、第４図及び第５図はそれぞれ団
塊熔射材料粉末の変形例を示すレールガン後端部分の縦
断面図である。 第６図、第７図、第８図は従来のそれぞれ異なる溶射装
置の縦断面図である。 １・・・レールガン、２・・・コンデンサー、３・・・
スイッチ、４・・・団塊熔射材料粉末、５・・・団塊粉
末供給筒、６・・・団塊粉末押込棒、７・・・押込棒作
動装置、８・・・スイッチ作動装置、９・・・同期回路
、１０・・・電流、１１・・・磁場、１２・・・溶融粉
末、１３・・・加虐溶融粉末、１４・・・テーパー状団
塊粉末、１５・・・フィン付団塊粉末、１６・・・落下
粉末。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　前端を溶射対象物に向けたレールガンの後方に配設さ
   れ団塊溶射材料粉末をレールガン後端へ順次供給する装
   置と、上記供給装置の出口近傍に配設され上記団塊熔射
   材料粉末を上記レールガン後端内へ押込む装置と、上記
   レールガンの作動エネルギ用電源と上記押込装置とに連
   結され上記団塊溶射材料粉末を押込むタイミングと同期
   させてレールガンに団塊溶射材料粉末を溶融する電流を
   適宜時間通電するスイッチング回路とを具えたことを特
   徴とするレールガンを用いた溶射装置。