JPH1052758A - 粉体プラズマ肉盛溶接法及びその装置 - Google Patents

粉体プラズマ肉盛溶接法及びその装置

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JPH1052758A
JPH1052758A JP22439096A JP22439096A JPH1052758A JP H1052758 A JPH1052758 A JP H1052758A JP 22439096 A JP22439096 A JP 22439096A JP 22439096 A JP22439096 A JP 22439096A JP H1052758 A JPH1052758 A JP H1052758A
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JP
Japan
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welding
bead
build
cooling
shape
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JP22439096A
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English (en)
Inventor
Yoshimi Kamito
好美 上戸
Hiroshi Notomi
啓 納富
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高能率1層溶接が実現でき、経済的であると
ともにビード形状を最適にコントロールでき、肉盛部の
仕上りがきれいになる粉体プラズマ肉盛溶接法及びその
装置の提供。 【解決手段】 溶接により形成されるビード断面形状を
有するセラミックス又は水冷金型等からなる冷却型をプ
ラズマ溶接トーチ1の後方に追随させて移動可能に構成
し、該冷却型で前記溶融金属部をおさえながら、該金型
を溶接追随させて肉盛溶接を行うことにより、溶けたビ
ードを所定形状に強制的に急冷することにより、ビード
の厚みのコントロールのみならず、溶融状態にあるビー
ドを冷却型内壁面に接触させ冷却させながら形状規制を
行うために、ビード断面の形状コントロールが自由で仕
上げが良好となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳鉄系粉体を用い
て肉盛し複数層構造体を製造する為の粉体プラズマ肉盛
溶接方法とその装置に係り、特にディーゼルエンジンの
シリンダライナ等の円筒体部品(鋼)を外層として、そ
の内面に高C−高Si−Fe系の鋳鉄系粉体を肉盛溶接
して2層構造の円筒体を形成するための肉盛溶接方法と
その装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より溶接によって目的に応じた所要
の組成と金属の層を母材表面に形成する肉盛溶接法は公
知であり、例えばディーゼルエンジンのシリンダライナ
内面層形成に用いられている。かかる従来技術例を図3
に基づいて説明するに、図3は円筒体22の内面を粉体
プラズマ肉盛溶接法による内面肉盛溶接する場合を示
し、(A)に示すように円筒体22外周面をターニング
ローラ25にのせて、回転させながら溶接する。一方円
筒体22内周面側に位置する粉体プラズマトーチ21
は、円筒体長手方向に設定幅loずつオシレート(往
復)できるように設定し、1周ごとに長手方向にずれ、
各ビード24は50%ずつラップさせながら溶接する。
この場合、図3(B)に示すように、予定された溶接ビ
ード26をトーチ21のオシレート幅loに設定して
も、鋳鉄系材料のように湯流れのよい材料の場合、ビー
ド幅方向に湯流れを生じ、27のビード断面のように薄
くして広幅l1のビードになり、肉盛厚みを確保できな
い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って前記従来技術で
は、湯流れしやすい鋳鉄系などの材料を肉盛溶接する場
合、ビード幅方向に湯流れを生じるために入熱条件を高
くして余盛高さを増大させても、凝固が遅いためやはり
湯流れを生じ、所定厚みの1層肉盛が不可能となる。本
発明は湯流れしやすい鋳鉄系などの材料を肉盛溶接する
場合においても、湯流れが生じる事なく予定した厚みの
一層肉盛を可能とする円筒体の内面肉盛溶接方法とその
装置を提供する事にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる技術的課
題を解決するため、請求項1記載の発明においては、鋳
鉄系粉体を用いて肉盛し複数層構造体を製造する為の粉
体プラズマ肉盛溶接法において、前記肉盛溶接位置の後
方で、該溶接により形成されるビード断面形状を有する
セラミックス又は水冷金型等からなる冷却型で前記溶融
金属部をおさえながら、該金型を追随させて肉盛溶接を
行うことにより、前記ビード部の湯流れを抑制しつつ肉
盛溶接を行う事を特徴とする。そして請求項2記載の発
明においては、溶接トーチを溶接方向と直交する方向に
オシレートさせながら広幅のビードを形成する粉体プラ
ズマ肉盛溶接法に関するもので、請求項1記載の条件に
加えて入熱条件を500〜1500Aで且つオシレート
速度を100〜200回/分に設定し高速オシレートに
より100mm幅以上の広幅のビードを形成し、該ビー
ドを前記冷却型により急冷凝固させながら肉盛溶接を行
うことを特徴とする。
【0005】即ち請求項1記載の発明においては、溶接
により形成されるビード断面形状を有するセラミックス
又は水冷金型等からなる冷却型を溶接トーチの後方に追
随させて移動可能に構成し、該冷却型で前記溶融金属部
をおさえながら、該金型を溶接追随させて肉盛溶接を行
うことにより、溶けたビードを所定形状に強制的に急冷
し形状コントロールすることが出来る。この結果、ビー
ドの厚みのコントロールのみならず、溶融状態にあるビ
ードを冷却型内壁面に接触させ冷却させながら形状規制
を行うために、ビード断面の形状コントロールが自由で
仕上げが良好となる。そして請求項2記載の発明におい
ては、オシレート幅を従来10〜20mmで設定されて
いた条件を、100mm以上と大きくし、その時、溶接
金属の冷却速度を早める為に高速オシレートを行うとと
もに溶接入熱量を従来よりさらに大きくし、所定厚みの
広幅ビードを形成できるようにする事により、本発明の
目的を一層効果的に達成し得るとともに、ビード幅が従
来の4〜5倍以上と大きく、溶接の効率化が一段と図れ
る。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発
明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例
にすぎない。先ず本実施形態に用いる粉末プラズマ肉盛
溶接装置の基本構成を図1(A)及び(B)に示す。同
図中、1はプラズマトーチで不図示のオシレート手段に
より溶接方向と直交する方向にオシレート可能に構成さ
れている。2はパイロットアーク電源、3はプラズマア
ーク電源、4は母材、5は肉盛溶融金属(ビード)、6
は該肉盛溶融金属5のトーチ移動方向の後方に、該プラ
ズマ溶接トーチ1に追従して移動するセラミックス製冷
却型である。プラズマ溶接トーチ1はタングステン電極
11、その周囲に同心状に形成されたプラズマ用ガス
(アルゴン)通路12、粉体及び粉体送給用ガス通路1
3、シールド用ガス通路14、を夫々設け、前記タング
ステン電極11をマイナス極性とし、プラズマ用ガス
(アルゴン)通路12より噴出されたアルゴン雰囲気中
に母材4と電極11との間でプラズマアークを発生させ
つつ、粉体及び粉体送給用ガス通路13より鋳鉄系粉体
からなる粉体溶接材料をアルゴン若しくはヘリウムとと
もにプラズマアーク15中に送給し、且つその溶接周囲
をシールド用ガス通路14より噴出されるアルゴン若し
くはヘリウム等のシールドガス16で包囲して溶接を行
う。そして本実施例においては前記プラズマ溶接トーチ
1を溶接方向と直交する方向にオシレート可能に不図示
のオシレート手段に取り付ける。
【0007】そして前記プラズマ溶接トーチ1によりオ
シレートされながら広幅に溶接されたビード5は、溶融
状態にあるときに、冷却型6内壁面に接触させ冷却させ
ながら形状規制を行うために、ビード断面の形状コント
ロールを自由に且つ冷却後のビード表面の仕上げが良好
となる。セラミック製冷却型6は、強制冷却なしに使用
できる耐熱性が確保できる例えば酸化亜鉛(ZrO2
で形成され、その形状は上下端が開口された偏平楕円筒
を軸方向に2つ割りした形状で、そして内面形状はオシ
レートされたビードの最適肉盛断面形状と一致させる。
その配設位置はプラズマ溶接トーチ1により形成された
溶融プール50は、該プール50の先端に位置するプラ
ズマ溶接トーチ1より10mm程度後方に冷却型開口先
端が位置するように配設し、そしてその長さは溶融プー
ルの終端に冷却型6開口後端が位置するように設定す
る。具体的には溶融プール50長さが50mm程度の為
に40mm程度に設定すればよい。尚、冷却型は耐熱性
と冷却効果を有すれば必ずしもセラミック型に限定され
る事なく、冷却水が循環可能なステンレス型等を用いる
ことが出来る。
【0008】そして本実施例においては母材4に例えば
図2に示すようにディーゼルエンジンのシリンダライナ
を用い、その内面層に前記した肉盛を行うとともに、プ
ラズマアーク電源の入熱条件を500〜1500Aで且
つオシレート速度を100〜200回/分に設定し高速
オシレートにより100mm幅以上の広幅のビードを形
成し、該ビードを前記冷却型により急冷凝固させながら
肉盛溶接を行った所、前記した冷却型でビード形状を最
適に形状コントロールし、湯流れを防止して厚肉の肉盛
高さをつくることができるとともに従来の5倍以上の広
幅のビードで所定の厚肉の肉盛高さが得られるように、
オシレート速度を従来30〜40回/分を100〜20
0回/分の高速オシレートを行い、これにより急冷凝固
とともに肉盛形状のコントロールが一層容易化すること
が確認できた。即ち高速オシレートとすることで、溶融
金属が凝固しない状態で広幅で厚肉の余盛ビードを形成
することができる。
【0009】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば高能率
1層溶接が実現でき、経済的であるとともにビード形状
を最適にコントロールでき、肉盛部の仕上りがきれいに
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る粉体プラズマ肉盛溶接装
置の基本構成図(A)と冷却型(A)を示す。
【図2】ディーゼルエンジンのシリンダライナを肉盛溶
接するための概略図を示す。
【図3】従来の湯流れを生じやすい粉体プラズマ肉盛溶
接装置の概略図(A)とその問題点を示す作用図(B)
である。
【符号の説明】
1 プラズマトーチ 2 パイロットアーク電源 3 プラズマアーク電源 4 母材 5 肉盛溶融金属(ビード) 6 セラミックス製冷却型

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳鉄系粉体を用いて肉盛し複数層構造体
    を製造する為の粉体プラズマ肉盛溶接法において、 前記肉盛溶接位置の後方で、該溶接により形成されるビ
    ード断面形状を有する冷却型で前記溶融金属部をおさえ
    ながら肉盛溶接を行うことにより、前記ビード部の湯流
    れを抑制しつつ肉盛溶接を行う事を特徴とする粉体プラ
    ズマ肉盛溶接法。
  2. 【請求項2】 溶接トーチを溶接方向と直交する方向に
    オシレートさせながら広幅のビードを形成する請求項1
    記載の粉体プラズマ肉盛溶接法において、 入熱条件を500〜1500Aで且つオシレート速度を
    100〜200回/分に設定し高速オシレートにより1
    00mm幅以上の広幅のビードを形成し、該ビードを前
    記冷却型により急冷凝固させながら肉盛溶接を行うこと
    を特徴とする請求項1記載の粉体プラズマ肉盛溶接法。
  3. 【請求項3】 溶接により形成されるビード断面形状を
    有する冷却型を溶接トーチの後方に追随させて移動可能
    に構成し、該冷却型で前記溶融金属部をおさえながら、
    該金型を溶接トーチに追随させて肉盛溶接を行うことを
    特徴とする粉体プラズマ肉盛溶接装置。
JP22439096A 1996-08-07 1996-08-07 粉体プラズマ肉盛溶接法及びその装置 Withdrawn JPH1052758A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100314205B1 (ko) * 1999-04-29 2001-11-15 김병두 용접비드의 강제 냉각 방법
CN103008894A (zh) * 2011-09-20 2013-04-03 上海图博可特石油管道涂层有限公司 石油开采用钻具表面耐磨带的移动式两用堆焊成套设备
CN112809183A (zh) * 2021-03-15 2021-05-18 中国人民解放军空军工程大学 增材制造金属冷却方法

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