JPH06269936A

JPH06269936A - 金属部材の肉盛り補修方法、その補修方法によって補修された金属部材および補修装置

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Publication number: JPH06269936A
Application number: JP5863293A
Authority: JP
Inventors: Matsuhisa Aoshima; 松寿青嶋
Original assignee: TECHNO KOOTO KK
Current assignee: TECHNO KOOTO KK
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1994-09-27
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JP2939083B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ワークを装置に装着した状態で肉盛りによる
補修が可能であり、補修の手間とコストを著しく低減で
きる金属部材の肉盛り補修方法、その補修方法によって
補修された金属部材および補修装置の提供。【構成】不活性ガスシールド雰囲気中で被補修金属部
材Ｗの表面に火花放電により電極材を肉盛りして補修す
る。商業電源および不活性ガスＢが導入され、パルス電
圧出力端子１１、アース端子１２および不活性ガスの導
出口が設けられた制御装置１と、被補修金属部材への連
結部となっているアースケーブル１３と、パルス電圧の
リード線２１および不活性ガスのホース２２と、ハウジ
ング３１に内装されたモーター、リード線に接続された
出力軸、電極棒を掴むチャック、前記ホースの他端から
内部に不活性ガスが導入されるカバー筒５を有する電極
棒回転式アプリケーター３とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、放電被覆を利用して
被補修金属部材（ワーク）の表面に肉盛りし、磨耗部分
や欠損部分を肉盛りする金属部材の肉盛り補修方法、そ
の補修方法によって補修された金属部材および補修装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂の射出成型やアルミニウムダイキャ
ストに用いる金型は鉄製であるが、金型同士の接合面や
溶融金属（湯）が高速で衝突する部分が磨耗や欠損のた
め隙間ができたり、変形が生じたりする。これら隙間や
変形は、製品のバリや歪みとなり、後工程でのバリ取り
作業や整形作業を増大させるとともに、不良品が生じる
原因となっている。また、フイルム・ローラ、エンボス
・ローラー、印刷機のローラーなど各種ローラーの表面
が金属部品の噛み込み等により欠損した場合には製品に
不良が発生する。

【０００３】従来より火花放電に伴う高温を利用して金
属、炭化物セラミック、サーメットなどの電極材を、ワ
ークであるプレスのダイボタンの作用表面、金型のかじ
り部など金属部材の特定表面に蒸着して表面処理を行
い、硬度、耐蝕性、耐久性などを向上させる放電被覆処
理（エレクトロ・スパーク・デポジション）が行われて
いる。しかるに従来の放電被覆処理は、使用されている
電極材の性質、電源電圧などの特性から被膜の厚さが通
常数十ミクロン以下と薄く、製品の表面処理のみに利用
され、厚く肉盛りしてワークの磨耗、欠損部分の補修に
適用するという思想は存在しなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】射出成形金型や鉄製ロ
ーラーの補修は、いずれも射出成形装置などの装置から
金型やローラー（ワーク；被補修金属部材）を取り外し
て、アルゴン溶接により肉盛りしたのち研磨する方法で
あった。このためワークを取り外したり運搬したりする
作業が必要であり、補修のための手間がかかり補修コス
トが著しく高くなる欠点があった。また、アルゴン溶接
は、ワークが高温度になるため熱歪みが生じ易いなどの
問題も生じている。この発明の目的は、ワークを装置か
ら取り外すことなく、装着した状態で肉盛りによる補修
が可能であり、補修の手間とコストを著しく低減できる
金属部材の肉盛り補修方法、その補修方法によって補修
された金属部材および補修装置の提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の金属部材の肉
盛り補修方法は、不活性ガスシールド雰囲気中で被補修
金属部材の表面に火花放電により電極材を肉盛りして補
修することを構成とする。この発明の補修方法により補
修された金属部材は、前述された金属部材の肉盛り補修
方法による。この発明の金属部材の肉盛り補修装置は、
商業電源および不活性ガスが導入され、パルス電圧出力
端子、アース端子および不活性ガスの導出口が設けられ
た制御装置と、該制御装置の前記アース端子に一端が連
結されるとともに、他端が被補修金属部材への連結部と
なっているアースケーブルと、それぞれの一端が前記パ
ルス電圧出力端子および前記不活性ガスの導出口に接続
されたパルス電圧のリード線および不活性ガスのホース
と、前記リード線およびホースの他端に連結され、ハウ
ジング、該ハウジングに内装されたモーター、前記リー
ド線に接続された出力軸、該出力軸の先端に装着された
電極棒を掴むチャック、および前記ハウジングに取り付
けられ、前記チャックを包むとともに前記ホースの他端
から内部に不活性ガスが導入されるカバー筒を有する電
極棒回転式アプリケーターとからなる。

【０００６】

【発明の作用効果】この発明では、火花放電により電極
材を溶融させて導電性のワークの表面に溶射しているの
で、つぎの作用効果を有する。イ）ワークの所要表面に数十ミクロン〜数ミリメートル
の所望の厚さの電極材層を均一かつ滑らかに形成でき、
後工程の研磨作業が容易となる。ロ）成型用の金型の補修や金属製ローラーなど被補修金
属部材の表面の補修が、これら被補修金属部材が装置に
装着された状態で補修できる。この結果、補修期間の短
縮が可能で、補修総コストの低減が可能となる。ハ）この火花放電による補修の際、ワークの温度上昇が
ほとんどないためワークの歪みの発生がなく、肉盛りさ
れる電極材の分子がワークの被補修表面から組織内に打
ち込まれるため、肉盛り層の結合強度が極めて高い。ニ）補修装置がコンパクトで運搬が容易であり商業電源
の有る所ならば何処でも使用することができる。

【０００７】

【実施例】図１は、この発明の一実施例にかかる火花放
電による金属部材の補修装置１００を示す。補修装置１
００は、商業電源ＡＣ１００Ｖおよび不活性ガスである
アルゴンガスボンベＢに接続された制御装置１と、該制
御装置１のパルス電圧出力端子１１にアプリケータケー
ブル２を介して接続された電極回転式アプリケーター３
と、前記制御装置１のアース端子１２にアースケーブル
１３を介して接続されたワーク把持具１４とからなる。

【０００８】制御装置１は、ケース１０内に整流回路、
パワーコントロール回路、安全回路等を収容し、ケース
１の前面には電源をオン、オフするメインスイッチレバ
ー１５、出力パルス電圧レベルを手動で３段階に調節す
るためのパワーコントロールスイッチ１６、出力パルス
電圧の周波数を手動調節する周波数調整摘み１７、およ
び出力部１８が設けられている。出力部１８には１００
ＶのＡＣ電源を２０〜１，０００ヘルツのパルス電圧に
変換して出力する前記出力端子１１、前記アース端子１
２およびアルゴンガス口１９が設けられている。

【０００９】アプリケータケーブル２は、一端が前記出
力端子１１およびアルゴンガス口１９に接続されたリー
ド線２１およびガスホース２２を束ねてなる。リード線
２１内には、火花放電用電源線２３、２４、モーター駆
動用電源線２５、２６、およびスイッチオンオフ信号電
線２７が一体に配設されている。電極回転式アプリケー
ター３は、図２に示す如く、ガン型電動ハンドドリル３
０を利用しており、円筒状の本体部Ａと、その後端部の
下方に突設された把持部Ｈとからなるハウジング３１を
有する。把持部Ｈの前面には回転速度調節機構付スイッ
チＳが設けられており、本体部Ａにはモーター３２が内
装されるとともに、前記リード線２１に電気的に接続さ
れた出力軸３３が回転自在に装着されている。出力軸３
３の先端には電極材となる電極棒Ｄを掴むチャック３４
が本体部Ａから突出して取り付けられている。

【００１０】ハウジング３１は、先端部分（出力軸３３
をカバーしている部分）が除去してあり、除去したハウ
ジング３１の先端部分の代わりに出力軸３３の先端側部
を内包する樹脂性スリーブ４を外嵌している。スリーブ
４（ハウジング３１の先端部）には、前記チャック３４
を包むとともに前記ガスホース２２の他端から内部にア
ルゴンガスが導入されるカバー筒５が嵌着されている。

【００１１】絶縁性のスリーブ４には軸方向のスリット
４１が形成され、該スリット４１にはリード線２１に接
続するブラシ４２が出力軸３３に摺接して嵌め込まれて
いる。前記スリーブ４の外周には、前記スリット４１と
交差する周溝４３が形成され、該周溝４３には前記ブラ
シ４２を出力軸３３に圧接するためのコイルスプリング
の輪４４が嵌め込まれている。また、スリーブ４には前
記スリット４１と平行的に貫通穴４５が開けられ、アル
ゴンガス通路となっている。

【００１２】スリーブ４の外周には、スリーブ４および
スリーブ４の先端から突き出て出力軸３３の先端に設け
られた前記チャック３４を覆う樹脂製カバー筒５が外嵌
されている。カバー５は前記スリーブ４に緊密に外嵌す
るとともに、前記チャック３４の外周に遊嵌する径大の
胴部５１、その先端に設けられたテーパー部５２、テー
パー部５２の先端に突設された径小部５３とからなる。
径小部５３にはチャック３４を締結する締結具の差し込
み穴が開けられ径小部５３には、樹脂製漏斗状キャップ
５５が着脱自在に外嵌されている。キャップ５５は、電
極棒Ｄの着脱の便とアルゴンガスを電極棒Ｄの周りに集
中させるために取り付けられている。

【００１３】前記ガスホース２２に連結した前記貫通穴
４５はスリーブ４の端面に出口４６が開口してカバー筒
５内に到るガス流路を形成しており、キャップ５５の先
端からアルゴンガスを吹出す。チャック３４には、Ｎｉ
（ニッケル）；２０〜１００重量％、Ｍｏ（モリブデ
ン）；５〜２０重量％、Ｃｒ（クロム）；１０〜３０重
量％、Ｆｅ（鉄）；１〜２０重量％で、外径が１〜１０
ｍｍであるニッケル合金製または純ニッケル製の電極棒
Ｄが取り付けられる。Ｎｉの割合は、望ましくは４０〜
８０重量％であり、２０重量％以下であると、ワークＷ
の表面への固着性が低下する。

【００１４】被補修金属部材であるワークＷの修理作業
は、図１に示す如く、ワーク把持具１４でワークＷの一
部分を掴み、制御装置１のメインスイッチレバー１５を
オンさせるとともにパワーコントロールスイッチ１６で
出力レベルを設定し、出力パルス電圧の周波数を周波数
調整摘み１７で手動調節し、アプリケータ３の回転速度
を調整してスイッチＳを押す。これにより、電極棒Ｄが
所定の回転速度で回転するとともに火花放電用電源線２
３、２４の電源は前記ブラシ４２、出力軸３３およびチ
ャック３４を介して電極棒Ｄにパルス電圧が印加され
る。これと同時にアルゴンガスがアルゴンガス口１９か
らガスホース２２を経てカバー筒５内に供給され、キャ
ップ５５の先端から噴出する。

【００１５】電極棒ＤをワークＷの被補修面に近接させ
ると両者の間で火花放電が生じ、火花放電によりプラス
電位とした電極材を溶融させてマイナス電位とした導電
性のワークＷの表面にアルゴンガスのシールド雰囲気中
で溶射がなされる。電極棒Ｄは火花放電の熱で溶融して
プラス電位に帯電し、アース電位のワークＷの表面に吸
引されワークＷの表面に衝突して電極材分子の一部が食
い込み電極材層が形成される。この際、電極棒Ｄが回転
しているので、電極棒Ｄの先端がワークＷの表面に融着
することを防止でき、円滑に肉盛り作業が行えるととも
に、形成される電極材層が均一で表面も滑らかとなる。
電極棒Ｄの回転速度は、最低が毎分２０回転、最高が毎
分１，０００回転が良い、これは作業性に優れるためで
ある。電極棒Ｄの回転速度およびパルス電圧の周波数
は、いずれも可変であり、電極棒Ｄの太さおよび肉盛り
するワークＷの表面形状など作業目的に応じて自由に設
定できることが望ましい。

【００１６】図３は、狭い隙間の奥にある補修箇所を補
修するため、長い電極棒Ｄを用いる場合を示す。漏斗状
キャップ５５の先端５６に、碍子管５７を差し込んで連
結している。碍子管５７はガラス繊維製筒であっても良
い。

【００１７】図４は他の実施例にかかる小型電極回転式
アプリケータ６を示す。この実施例では、直径３ｍｍ以
下の細い電極棒Ｄを使用するめに、円筒型の小型電動ド
リル６１を利用している。

【００１８】図５は、樹脂の射出成形用金型の補修工程
を示す。（イ）ワークＷの一部をアースケーブル１３のワーク把
持具１４で掴み、制御装置１のメインスイッチレバー１
５をオンさせるとともに、パワーコントロールスイッチ
１６で所定の出力に設定する。そして周波数調整摘み１
７で出力周波数を選択して、アプリケータ３の電極棒Ｄ
の先端をワークＷの被補修面に近接させ、アプリケータ
３のスイッチＳを押す。（ロ）電極棒Ｄは回転しながら先端が被補修面に放電被
覆され、シールドガスの雰囲気中でワークＷの被補修表
面Ｐに肉盛りＫがなされる。（ハ）必要な厚さに肉盛りＫした後、肉盛り面Ｍを研削
または研磨して仕上げ、肉盛りＫをして補修された金属
部材７が形成される。

【００１９】この発明の金属部材の肉盛り補修方法は、
電極棒Ｄが回転と同時に振動する方法および回転せずに
振動のみする方法でも採用できる。また、不活性ガスは
アルゴンガス以外のガスであってもよい。さらに、金属
部材は銅合金、アルミニウム合金、ベリリウム合金など
鉄以外の金属であっても良いが、これら熱伝導性の大き
い金属部材の場合は、ワークＷを予熱しておくことが望
ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の金属部材の肉盛り補修装置の斜視図
である。

【図２】電極回転式アプリケーターの斜視図である。

【図３】電極回転式アプリケーターの斜視図である。

【図４】他の実施例にかかる電極回転式アプリケーター
の斜視図である。

【図５】この発明の金属部材の肉盛り補修方法の行程図
である。

【符号の説明】

１００金属部材の補修装置１制御装置２アプリケータケーブル３電極回転式アプリケーター４樹脂製スリーブ５カバー筒６小型電極回転式アプリケータ７金属部材１１パルス電圧出力端子１２アース端子１３アースケーブル２１リード線２２ガスホース３１ハウジングＷワーク（被補修金属部材）Ｄ電極棒（電極材）Ｂアルゴンガス（不活性ガス）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】不活性ガスシールド雰囲気中で被補修金
属部材の表面に火花放電により電極材を肉盛りして補修
する金属部材の肉盛り補修方法。
【請求項２】請求項１において、前記電極材は電極棒
であり、前記電極材の軸周りに回転して肉盛りすること
を特徴とする金属部材の肉盛り補修方法。
【請求項３】請求項２において、前記電極棒の回転速
度は毎分１０〜１，０００回転であることを特徴とする
金属部材の肉盛り補修方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記
被補修金属部材は鉄製であり、前記電極材はニッケルが
２０重量％以上、１００重量％未満のニッケル合金また
は純ニッケルであることを特徴とする金属部材の肉盛り
補修方法。
【請求項５】請求項１〜４に記載の金属部材の肉盛り
補修方法により補修された金属部材。
【請求項６】商業電源および不活性ガスが導入され、
パルス電圧出力端子、アース端子および不活性ガスの導
出口が設けられた制御装置と、該制御装置の前記アース端子に一端が連結されるととも
に、他端が被補修金属部材への連結部となっているアー
スケーブルと、それぞれの一端が前記パルス電圧出力端子および前記不
活性ガスの導出口に接続されたパルス電圧のリード線お
よび不活性ガスのホースと、前記リード線およびホースの他端に連結され、ハウジン
グ、該ハウジングに内装されたモーター、前記リード線
に接続された出力軸、該出力軸の先端に装着された電極
棒を掴むチャック、および前記ハウジングに取り付けら
れ、前記チャックを包むとともに前記ホースの他端から
内部に不活性ガスが導入されるカバー筒を有する電極棒
回転式アプリケーターとからなる金属部材の肉盛り補修
装置。
【請求項７】請求項６において、前記パルス電圧出力
端子から出力されるパルス電圧は８０〜２００ボルト、
２０〜１，０００ヘルツであり、前記アプリケータの電
極棒の回転速度は、毎分１０〜１，０００回転であるこ
とを特徴とする金属部材の肉盛り補修装置。