JPH072985B2 - ランプ光線溶射方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ランプ光線を利用した溶射方法およびその装
置に関するものであり、特に素材表面の高機能化を行う
溶射作業の作業性および安全性の向上を図る方法と装置
に関するものである。

従来の技術 近年、溶射技術は素材表面の高機能化が簡便かつ兼価に
できる表面加工技術として種々の分野で注目され利用さ
れている。そして、これまでに種々の溶射材料に適用で
きる溶射方法としてガス式溶射法、プラズマ溶射法、レ
ーザ溶射法などが開発され、実用化されている。

発明が解決しようとする課題 しかし、これらの溶射法は以下のような利点を有する反
面、不都合な点を有していた。つまりガス式溶射法で
は、作業音は低いが、プラズマやレーザ溶射法に比べ熱
源（ガス炎）の温度が低く、適用される溶射材料が限定
されるとともに溶射皮膜と素材との間の十分な密着度が
得られず、しかもアセチレンガスなどの高圧ガス取扱い
の危険性が有り、溶射作業の作業性および安全性の面
で、はなはだ不都合であった。またプラズマやレーザ溶
射法は、熱源の温度が高いため溶射材料の限定が少な
く、しかも溶射材料の高温化が容易なことから十分な密
着度を持つ溶射皮膜が得られ、特にレーザ溶射法におい
ては加熱・溶融した溶射材料を噴射するガスの種類を換
えることによって溶射材料のまま、あるいはその溶射材
料の酸化物、窒化物などの化合物またはそれらの混合物
の溶射皮膜が容易に得られるなど種々の利点を有する反
面、プラズマ溶射法についてはプラズマジェットによる
作業音が非常に高く、またレーザ溶射法については人体
に対するレーザ光線の不用意な照射や素材による反射レ
ーザ光線の照射の危険性が高いことから溶射姿勢や溶射
場所が限定され、既存の大形建築物への現場での溶射が
出来ないなどガス式溶射法と同様に溶射作業の作業性お
よび安全性の面で非常に不都合が多く、十分な実用がで
きなかった。

本発明は上記溶射法の問題を解決するものであり、従来
の溶射法が持つ利点を確保しながら従来の溶射法の溶射
作業における作業性および安全性の向上を図り、溶射に
より素材表面の高機能化をより簡単に、しかも兼価に行
えるようにしたランプ光線溶射方法およびその装置を提
供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記問題を解決するため本発明のランプ光線溶射方法
は、ランプ光線を反射鏡または集光レンズあるいはそれ
らを組合わせて収れんして伝送し、伝送されてきたラン
プ光線から得られる高エネルギー密度部に、溶射材料と
して金属または無機物の線材、あるいは金属または無機
物の粉末を、それぞれ単独にまたは同時に送給して加熱
・溶融し、ガス流で素材に向けて吹き付け、素地上に溶
射皮膜を形成するものである。

さらに第２の発明は、上記第１の発明のガス流を作るガ
スとして、アルゴンなどの非反応性ガスまたは空気、酸
素、窒素などの反応性ガスを用い、素地上に溶射材料ま
たは溶射材料の酸化物、窒化物などの化合物もしくはそ
れらの混合物の溶射皮膜を形成するものである。

また、第３の発明は、第１の発明のランプ光線溶射方法
を実現する溶射装置で、ランプと、ランプ光線を収れん
する反射鏡または反射鏡と集光レンズとよりなる光源
部、前記収れんされたランプ光線を伝送する光ファイバ
ーよりなる伝送部、前記光ファイバー出力端部にファイ
バー軸と直角に設けられた集光レンズと前記集光レンズ
の外周に設けられた溶射時のガス流を形成する溶射ノズ
ルと前記集光レンズにより形成されるランプ光線の高エ
ネルギー密度部に溶射材料としての線材を送給するワイ
ヤ送給用チップあるいは粉末を供給する粉末供給ノズ
ル、またはそれらの両方とを有する溶射ガン部、および
前記ランプを発光させるための電源部で構成するもので
ある。

さらに第４の発明は、第３の発明の溶射ノズルに保護筒
を設けるものである。

作用 第１の発明のランプ光線溶射方法およびこの溶射方法を
実現する第３の発明の溶射装置の構成により、プラズマ
やレーザ溶射法同様、熱源の温度が高いため溶射材料の
限定が少なく、しかも溶射材料の高温化が容易なことか
ら十分な密着度を持つ溶射皮膜が得られるとともにプラ
ズマ溶射におけるような高い作業音やレーザ溶射に見ら
れるような人体に対する光線照射による危険性が無くな
り、プラズマ溶射におけるような高い作業音やレーザ溶
射に見られるような人体に対する光線照射による危険性
からくる溶射姿勢や溶射場所の限定が無くなる。

また第２の発明のランプ光線溶射方法により、レーザ溶
射法同様、溶射材料のまま、あるいはその溶射材料の酸
化物、窒化物などの化合物またはそれらの混合物など種
々の性質を有する溶射皮膜が得られる。

さらに第４の発明の溶射装置の構成により、加熱・溶射
されて素材に噴射される溶射材料の酸化などが防止され
る。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本発明一実施例を示すランプ光線による溶射装
置の構成図である。

キセノンランプ１とそのランプ光線を収れんさせて光の
高エネルギー密度部をつくるための反射鏡２、およびレ
ンズホルダ４に固定した集光レンズ３を冷却用チャンバ
５に収納して光源部としている。そしてこのチャンバ５
内は冷却用ファン６により強制空冷してランプ１などの
長寿命化を図っている。またキセノンランプ１は、直流
電源７と導体８からなる電源部に導体８で接続され発光
する。次に反射鏡２および集光レンズ３により、収れん
したランプ光線は光ファイバー19よりなる伝送部により
溶射ガン部へ導かれる。このとき、光源部のほぼ高エネ
ルギー密度部に伝送部の光ファイバー19の入光端９が来
るように入光端９は固定されている。そして、溶射ガン
部を、伝送部の光ファイバー19の出光端10より出たラン
プ光線をさらに集光するため光ファイバー19の軸方向に
摺動可能なガン用レンズホルダ13により軸と直角に固定
されたガン用集光レンズ11と、この集光レンズ11の外周
に溶射時のガス流を形成する溶射ノズル12と、集光レン
ズ11によりさらに収れんさせたランプ光線の高エネルギ
ー密度部に線材溶射材料を導くためのワイヤ送給用チッ
プ14で構成している。また、溶射ノズル12には高圧ガス
を導くためのガス入口15を設けて溶射用ガスを導くよう
にしている。なお、ワイヤ送給用チップ14の代わりに粉
末溶射材料を供給する粉末供給用ノズル、あるいはそれ
らのチップおよびノズルの両方を同時に設けるようにし
てもよい。

以上の溶射装置を用いて行う本発明の溶射方法について
以下に述べる。

ワイヤ送給用チップ14を利用して、金属または無機物の
線材溶射材料を光ファイバー19により伝送されたランプ
光線の高エネルギー密度部、つまりガン用レンズホルダ
13の移動とガン用集光レンズ11により得られる焦点位置
に送給し、加熱・溶融する。そして、その溶融した溶射
材料をガス入口15より溶射ノズル12に導いた高圧溶射ガ
スにより噴射して、素材16の表面（素地）に溶射し、溶
射皮膜17を形成する。このとき、溶射ノズル12に導く高
圧溶射ガスを空気、酸素、窒素などの反応性ガスにする
ことによって、溶融溶射材料がそれらのガスと反応し、
溶射材料の酸化物や窒化物などの化合物、あるいはそれ
らの混合物の素材への溶射が可能となる。そして、前記
ワイヤ送給用チップ14をほぼ同形状の粉末供給用ノズル
に変更したり、あるいは粉末供給用ノズルを新たに追加
することによって金属または無機物の粉末溶射材料の溶
射、あるいは線材および粉末溶射材料の両方の同時溶射
が可能となるのである。次に、溶射材料をそのまま溶射
皮膜17として溶射する場合は、溶射ノズル12に導く高圧
溶射ガスをアルゴンなどの非反応性ガスにするととも
に、溶射ノズル12の先端に第２図に示すように保護筒18
を取り付け、溶射材料の酸化などを防止する必要があ
る。そして、溶射速度について、直流電源７の出力電流
を変化させてキセノンランプ１の出力を変化させるとと
もに前記溶射材料の供給量を変化させて行う。

このようにランプ光線を収れんした高エネルギー密度部
を光ファイバー19で伝送し、かつ溶射ガン部を分離した
ことによって、溶射姿勢や溶射場所が限定されることが
なくなり、溶射作業の作業性および安全性を向上させる
ことができ、従来より簡便かつ兼価な溶射を可能とする
ことができる。

発明の効果 以上のように第１の発明のランプ光線溶射方法およびこ
の方法を実現する第３の発明の溶射装置によれば、従来
の溶射法のもつ利点を生かしながら欠点つまり、作業音
が高い、人体への光線照射による危険性が大きい、それ
らにより作業場所や作業姿勢が限定されて既存の大形建
築物への現場での溶射が出来ないなどの欠点が解消さ
れ、溶射作業の作業性や安全性が向上し、従来より簡便
かつ兼価な溶射が行うことができる。

また第２の発明のランプ溶射方法によれば、レーザ溶射
法同様、溶射材料のまま、あるいはその溶射材料の酸化
物、窒化物などの化合物またはそれらの混合物など種々
の性質を有する溶射皮膜を得ることができる。

さらに第４の発明の溶射装置によれば、溶射ノズルに設
けた保護筒によって加熱・溶融されて素材に噴射される
溶射材料の酸化などを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すランプ光線による溶射
装置の概略構成図、第２図は溶射ノズルの先端に保護筒
をとりつけて溶射材料をそのまま溶射皮膜として溶射す
る場合の溶射ガン部の概略構成図である。 １……キセノンランプ、２……反射鏡、３……集光レン
ズ、４……レンズホルダ、５……チャンバ、６……冷却
ファン、７……直流電源、８……導体、９……入光端、
10……出光端、11……ガン用集光レンズ、12……溶射ノ
ズル、13……ガン用レンズホルダ、14……ワイヤ送給用
チップ、15……ガス入口、16……素材、17……溶射皮
膜、18……保護筒、19……光ファイバー。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ランプ光線を反射鏡または集光レンズある
   いはそれらを組合わせて収れんして伝送し、伝送されて
   きたランプ光線から得られる高エネルギー密度部に、溶
   射材料として金属または無機物の線材、あるいは金属ま
   たは無機物の粉末を、それぞれ単独にまたは同時に送給
   して加熱・溶融し、ガス流で素材に向けて吹き付け、素
   地上に溶射皮膜を形成することを特徴とするランプ光線
   溶射方法。
2. 【請求項２】ガス流を作るガスとしてアルゴンなどの非
   反応性ガスまたは空気、酸素、窒素などの反応性ガスを
   用い、素地上に溶射材料または溶射材料の酸化物、窒素
   物などの化合物もしくはそれらの混合物の溶射皮膜を形
   成する請求項１記載のランプ光線溶射方法。
3. 【請求項３】ランプと、ランプ光線を収れんする反射鏡
   または反射鏡と集光レンズとよりなる光源部、前記収れ
   んされたランプ光線を伝送する光ファイバーよりなる伝
   送部、前記光ファイバー出力端部にファイバー軸と直角
   に設けられた集光レンズと前記集光レンズの外周に設け
   られた溶射時のガス流を形成する溶射ノズルと前記集光
   レンズにより形成されるランプ光線の高エネルギー密度
   部に溶射材料としての線材を送給するワイヤ送給用チッ
   プあるいは粉末を供給する粉末供給ノズル、またはそれ
   らの両方とを有する溶射ガン部、および前記ランプを発
   光させるための電源部で構成される溶射装置。
4. 【請求項４】溶射ノズルに、加熱・溶融されて素材に噴
   射される溶射材料の酸化などを防止する保護筒を設けた
   請求項３記載の溶射装置。