JPH0356834B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、溶接用粉末材料の改良に関し、プラ
ズマ・アーク溶接技術分野全般において広く利用
に供されるものである。 （従来の技術） 従来、溶接材料として用いられている粉末は均
一な化学成分の金属粒で構成されている。しか
し、何らかの都合で化学成分の調整が必要となつ
た場合、あるいは早急に少量の合金粉末が必要と
なつた場合は、あらためて所要の化学成分の合金
を溶解して粉末を製造しなければならないのであ
るが、その製造にはかなりの時間を要し、また、
溶解炉の容量によつて製造量に下限があるため、
必要量以上の粉末を作らねばならない場合もあつ
て、時間的にも経済的にも問題があつた。また、
該粉末の簡単な製法としては、化学成分が既知で
ある粉末を混合して所要の化学成分の粉末を得る
方法もある。 しかし、この場合、予め撹拌して均一な混合状
態にしておいても、粒の種類によつて比重や粒の
形、粒度分布が異なるため、粉末が揺動あるいは
流動するときに均等な分布状態が乱れ、箇所によ
つて平均的な化学成分が異なることになる。この
ような状態の粉末を用いて溶接すると、溶接金属
の個所によつて化学成分が異なることになり、本
来の溶接金属の性能が得られないという難点があ
る。異なつた化学成分の金属粒の混合粉の場合で
も粉末全体が均一に撹拌されていなければ同様の
問題を生じることはいうまでもない。 このような問題は、金属粉末の場合では、目標
化学成分の合金を溶解し、なんらかの方法で粉砕
して合金粉末を製造すればよいが、工程が煩雑で
コスト高になると共に、化学成分の微小な調整が
むずかしいと云う問題があり、且つ化学組成によ
つては、この工法では特殊な装置が必要になると
いう問題がある。 また、粒内に金属と炭化物を含有する粒によつ
て構成された粉末を溶解→粉砕によつて製造する
ことは、技術的に極めてむずかしくて現実的な方
法とは言い難く、簡単な手段としては結局、混合
粉末を用いねばならないため、やはり同様の問題
がある。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の問題点を解決するために開発
完成されたもので、 １ 溶接用粉末材料の化学成分の高精度調整の容
易化による溶接金属の均質化。 ２ 粉末材料を用いる溶接におけるスラグによる
悪影響の抑制。 上記の２点を主要な目的とするものである。 （問題点を解決するための手段） 上記の問題点を解決し、その目的を達成する手
段として、本発明では、化学成分を異にする少な
くとも２種類の溶接用金属粉末を混合し、有機物
質を固着剤に用いて該混合粉末を結合造粒して成
る単位粒体で構成されているプラズマ・アーク溶
接用粉末材料を開発し、採用した。 また、本発明では、溶接用金属粉末と炭化物粉
末を混合し、有機物質を固着剤に用いて該混合粉
末を結合造粒して成る単位粒体で構成されている
プラズマ・アーク溶接用粉末材料を開発し、採用
した。 （作用） 次に、上記のように構成した本発明の作用を、
従来例との比較において具体的に説明する。 粉末の化学成分の調整について。 例としてタングステン炭化物とオーステナイト
ステンレス鋼で構成される複合合金の肉盛に用い
る材料について説明する。溶接法としてプラズマ
粉体肉盛溶接法を用いる。この溶接法は、粉末を
ホツパーからホース、溶接トーチを経由して送給
し、プラズマ・アークにより溶解しつつ母材上に
溶接ビードを形成させる方法である。この場合、
従来のようにタングステン炭化物とオーステナイ
トステンレス鋼の混合粉末を用いると比重は前者
が16〜18、後者が約８で、その差が大きく、当初
はホツパー内において充分撹拌された状態であつ
ても、溶接が開始されて粉末の流動が始まると、
両粉末の比重差によりホツパーやホース内で炭化
物と金属の分離が起り、溶接トーチの先端から出
る粉末の炭化物の濃度は初期には配合成分に等し
いが、時間の経過とともに変化し、このため、溶
接金属中の炭化物の含有率も変化して均一な成分
の溶接金属が得られない。 このような場合に、混合粉末のかわりに、本発
明にかかる溶接用粉末材料を用いれば、粉末を構
成している、両混合粉末の結合造粒体から成る各
単位粒体はそれ自身の平均的な化学成分が所要の
化学成分になつており、その形状のままでホツパ
ーからホースを経由して溶接トーチ先端に達する
ので、プラズマ・アークに投入される粉末の化学
成分は変化せず、つねに一定の化学成分の溶接金
属が形成されるのである。 かかる粉末の製法としては、所要の化学成分に
なるようにタングステン炭化物の粉末とオーステ
ナイトステンレス鋼の粉末を混合し、固着剤とし
てカーボキシルメチルローズ等の有機物質を加
え、造粒する方法がその一例である。 上記の例は粒の比重が著しく異なる場合である
が、かりに比重がほぼ等しくても製法が異なれば
粒の形状が異なり（例えば、ガス・アトマイズ法
は球形、粉砕法は不定形）、この場合でも、単な
る混合粉末では送給時の成分変化を生ずるので、
本発明にかかる粉末を使用すれば、一定の化学成
分の溶接金属が形成される。 （実施例） 以下に、本発明の実施例のいくつかについて説
明する。 実施例 １ 表１に示す化学成分を有し、かつ、夫々の粒度
が37〜63μｍの範囲である２種類のニツケル基自
溶性合金粉末ＡとＢを１：１の重量比で混合し、
カーボキシルメチルローズを固着剤に用いて造粒
された単量粒体で構成され、かつ、単位粒体の粒
度が105〜3000μｍである第１図に示す溶接用粉
末材料Ｐを造成した。

【表】 次に、上記の溶接用粉末材料の使用例について
説明すれば、第３図に示すプラズマトーチＴを用
い、既述したプラズマ粉体溶接法によつて軟鋼母
材（厚み20mm×巾150mm×長さ300mm）上に上記の
粉末材料Ｐを肉盛溶接した。この実験は、溶接に
よつて硬度HV580〜600の肉盛溶接金属を得るよ
うな粉末材料を作るために行つたものである。即
ち、上記実施例１のニツケル基自溶性合金Ａの肉
盛溶接金属硬度はHV490〜510、ニツケル基自溶
性合金Ｂの肉盛溶接金属硬度はHV610〜630であ
つて、目標とする硬度はこれら二種類の粉末の肉
盛溶接金属硬度の中間にあり、簡単に目的の粉末
を得るためにこの実験を行つたものである。溶接
条件を表２に、また、溶接金属硬度測定結果を表
３に示す。

【表】

【表】 実施例 ２ 表４に示す化学成分を有するステンレス鋼の粉
末とタングステン炭化物の粉末を７：３の重量比
で混合し、カーボキシルメチルセルローズを固着
剤に用いて造粒された単位粒体で構成された溶接
用粉末材料を造成した。なお、原料として用いた
粉末と造粒後の粉末の粒度は夫々実施例１と同様
である。

【表】 次に、上記の溶接用粉末材の使用例について説
明すれば、実施例１の使用例で説明したプラズマ
粉体溶接法によつて該粉末材料を母材上に肉盛溶
接した。母材は、材質S45C、300mmφ×560mmの
ロールＲ（第２図参照）で、同図に示すように該
ロールＲの３個所に各々巾120mm、深さ３mmの開
先R₁，R₂，R₃をとり、スパイラル・ビートで肉
盛溶接を施した。溶接条件を表５に示す。

【表】 溶接後、表６に示すように、スタート、中間、
エンドの各部において、夫々３個所におけるタン
グステン炭化物の分布状況を面積率で測定したと
ころ、同表に示す結果を得た。 表６の結果より、タングステン炭化物の分布は
均一で、本発明の効果が現れており、実用できる
ことを示している。

【表】 なお、第３図のプラズマトーチＴにおいて、Ｐ
は本発明に係る溶接用粉末材料、１は搬送ガス
流、２はアーク、３は母材、４は溶融池、５はビ
ード、６は直流溶接電源、７は非消耗電極、８は
プラズマ作動ガス、９はノズル、１０はシールド
ガス流を夫々示すものである。 （発明の効果） 以上詳述したところから明らかなように、本発
明に係るプラズマ・アーク溶接用粉末材料によれ
ば、次の優れた諸効果を達成できる。 (1) 粉末を構成している結合造粒体から成る単位
粒体それ自体の平均的な化学成分が所要の化学
成分になつていて、その単位粒体の形状のまま
で溶接トーチの先端に達し得るので、プラズ
マ・アークに供給される粉末の化学成分は、各
成分の比重の相違或は形状の相違によつて変化
することがなく、常に均一な化学成分の高精度
の溶接肉盛金属が得られると共に、スラグから
の悪影響を効果的に抑制できる。 (2) 単位粒体を得るための固着剤に無機物質を使
用することなく、有機物質を使用したので、該
有機固着剤はプラズマ・アーク溶接時に略完全
に燃焼、揮発し、ビート表面にスケールとして
焼付くことがなく、且つ気孔を発生することも
なく、優良な肉盛金属が得られる。 (3) 第２番目の発明に係るプラズマ・アーク溶接
用粉末材料は、金属粉末と炭化物粉末の結合造
粒体からなる単位粒体で構成されているので、
肉盛金属中に硬質の炭化物を均等に分散含有さ
せることができ、その耐摩耗性を著しく向上で
き、而も金属の有する靭性を活かした強靭な金
属肉盛層が得られる。 (4) 炭化物は一般に融点が高いため、金属と共に
溶融して噴霧手段によりアトマイズすることが
困難であるが、第２番目の発明によれば、単位
粒体中に炭化物を一定に含有させることが可能
であつて、上記(3)の効果を一層向上できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
本溶接用粉末材料の単位粒体の拡大正面図、第２
図は肉盛用母材ロールの正面図、第３図は本発明
の溶接用粉末材料を用いて肉盛溶接するプラズマ
溶接トーチの１例の縦断正面図である。 Ｐ……溶接用粉末材料の単位粒体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 化学成分を異にする少なくとも２種類の溶接
   用金属粉末を混合し、有機物質を固着剤に用いて
   該混合粉末を結合造粒して成る単位粒体で構成さ
   れていることを特徴とするプラズマ・アーク溶接
   用粉末材料。 ２ 溶接用金属粉末と炭化物粉末を混合し、有機
   物質を固着剤に用いて該混合粉末を結合造粒して
   成る単位粒体で構成されていることを特徴とする
   プラズマ・アーク溶接用粉末材料。