JPS5831268B2 - 肉盛溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は母材被覆装置即ち肉盛溶接装置に関し、特にル
ーズメタルを醇融し被覆金属を母材金属と一体化するの
に電気アークを用いる被覆材の重合帯で母材金属を被覆
する母材被覆装置即ち肉盛溶接装置に関するものである
。

晦接被覆は例年もの間、満足すべき経済的な構造材では
得られない耐食性あるいは耐磨耗性等の特別の表面特性
を得るために用いられている。

被覆工程を最適化するためには、母材金属と被覆金属と
の混合の少ない被覆材の溶着部を形成し、被覆金属を高
速で溶着しなげればならない。

被覆は又機能上の要求に対して適当な厚さでなければな
らず、被覆金属を溶着する工程に対してではない。

普通は広い面積であるので、労賃が非常に高くなるため
人手による溶接は満足できないものである。

従って自動溶接技術が必要である。従来の被覆技術はサ
プーージドアーク啼接法であり、これはアークにより形
成される溶融プールに制御された速度で供給される消耗
性連続ワイアによりアークを発生させるものである。

溶融プールを腐食に対して保護するために、アーク領域
は粒状フシツクス層により保護されている。

溶着速度を増すために、多数の電極を用いている。

この技術に固有の不利な点は許容できる希釈レベルな得
るために厚い被覆が必要となる大きな母材金属酸は込み
か起こることである。

別の従来の被覆技術はプラズマアーク高温ワイアー表面
送り法であり、これはフィラーワイアーを抵抗加熱しノ
ズルから供給してプラズマアーク下の溶接パドルに入れ
るものである。

プラズマアークは基体の頂面を溶融するのに用いられ、
ワイアーに充分な熱を加えて被覆金属を基体即ち母材金
属に最少限の希釈で完全に溶融させる。

ヘリウムアルゴン混合ガスが移転アークを支持し溶融プ
ールに遮蔽を形成するのに用いられる。

プラズマアーク高温ワイアー表面送り法は、アーク領域
が制限されているため必然的に低い表面送り速度が必要
であり、プラズマトーチの複雑さのために維持費が高く
、アークを維持するために工程変数を非常に正確に維持
しなければならない。

本発明の目的は、簡単な独立制御型高入力熱源を有して
溶接速度が高く、希釈が低く、最少限の被覆厚さが得ら
れる肉盛溶接装置を提供することである。

この目的に鑑み、本発明は非消耗性先端と冷却装置とを
有する電極と、母材と上記先端との間に間隙を形成する
ように上記母材に対して上記電極を位置させる装置と、
上記先端に近接して溶融表面を形成するように上記先端
と上記母材との間にアークを発生させる装置と、制御さ
れた速度で上記アークおよび上記溶融表面の近傍に被覆
金属を供給する装置と、上記アークおよび上記溶融表面
を覆うガスブランケットを形成する装置と、上記電極を
上記母材に対して相対的に移動させる装置と、上記電極
の上記先端に設けられて附勢時に上記電極と上記母材と
の間の上記アークを拡げて上記母材に一体に固着された
被覆材の重合帯を形成させる電磁コイルとを備え、母材
に一体に固着された被覆材の重合帯で母材を被覆する肉
盛溶接装置に於て、上記ガスブランケットを形成する装
置が環状横断面形のフードであり、上記フードが、附勢
時に上記電極の上記先端の上記電磁コイルと作用し合っ
て上記母材上に被覆材の一様な重合帯を形成させる界磁
コイルをその縁に有し、また上記電極が通って延びる絶
縁体のスリーブ部材を有してなることを特徴とする肉盛
溶接装置に在る。

次に添附図面に示す実施例に沿って本発明を説明する。

第１図、母材金属１の根土に乗り一体に固着された被覆
材の一様な重合帯２で母材金属１を被覆する肉盛溶接装
置を示す。

肉盛溶接装置は母材金属１即ち板が固着された可動台５
を備えている。

可動台５は縦軌道９上のローラー７上に設けられ、軌道
９に沿って縦方向に直線的に可動台５を自動的に移動す
るために、駆動電動機１１等か用いられる。

縦軌道９は横軌道１５上のローラー１３上に設けられて
いる。

可動台を軌道１５に沿って横方向に直線的に増加距離だ
け自動的に移動させるのに駆動電動機１７等が用いられ
る。

第２図に示す如く、電極１９は可動台５上方に配置され
ており略々可動台５上の母材金属板１に垂直である。

電極１９は水冷され、非消耗性再交換先端２０を備えて
いる。

電極１９は、母材との間に間隙を形成するように母材上
方に離間され、電極１９の先端と母材１との間にアーク
を形成するために電極に電力を加える。

電極内には磁界コイル巻線２１が冷却水と熱伝達関係に
設けられている。

磁界コイル巻線２１は磁界を形成する装置を電極内に形
成し、この磁界は先端の劣化を防止し、母材１上のアー
ク接触面積を増すために、電極１９の先端２０に対して
アークを移動させる。

電極に関するより詳細な説明は、米国特許第３７８１４
４９号明細書を参照されたい。

第１図に示す如く、電極１９は柱２５に固着されており
、柱２５は電極の先端と母材金属との間の間隙を調節す
るように電極を上下に動かす装置を備えている。

この電極を上下に動かす装置は、電極の先端と母材金属
との間に略り定電圧を維持するように電極を垂直に位置
させるように自動的に調節されるものとすることができ
る 被覆条帯リール２７は可動台５上に設けられ、枢支され
て条帯被覆金属２８のリールを支持するようにしである
。

条帯２８はワイアーとすることができ略り丸い断面を有
する。

あるいは略り矩形断面のリボンとすることができる。

リール２７からの条帯は送りローラー２９を通され、ロ
ーラー２９は電動機３１により駆動され、電動機３１は
条帯をアーク近傍に制御された速度で自動的に供給する
。

条帯２８は電力源に接続され得、電力源は条帯２８がア
ーク近傍の母材金属に送られるときに抵抗加熱等により
条帯２８を加熱する。

抵抗加熱はアークと共働して被覆条帯を溶融させ、母材
金属上に乗り、一体に固着した溶融表面即ち浅いプール
を形成する。

第２図、第３図および第４図に示す如く、電極１９の先
端２０は水帝二重壁ガス遮蔽のジャケット即ちフード３
５により囲１れている。

アルゴンおよび二酸化炭素の混合物等の不活性ガスある
いは他の適当なガスがフード３５の開口３６を通してフ
ード３５内に供給される。

フード３５内には拡散器３７が設けられておりブランケ
ットガスの層流を形成する。

フード３５は、溶融被覆材が空気により汚染されるのを
防ぐために母材金属表面上に形成された溶融プールおよ
びアークの近傍にブランケットガスを略々維持する。

第２図に示す如く、電極１９の先端２０の断面形は略々
丸くでき、被覆条帯２８は母材金属に対して鋭角を形成
するような角度で供給される。

第３図に示す如く、電極１９′の先端２０′の断面は幅
広の被覆金属帯を形成するために略り矩形とすることが
できる。

被覆材の条帯２８の数および形は被覆金属の量を適切な
ものとするために変え得る。

第４図は、母材金属に略々垂直に、捷たフード３５′を
囲む磁界コイル３８および電極１９の中央開口を通して
供給される条帯２８を示し、磁界コイル３８は磁界を形
成子るように附勢され、この磁界は電極１９内のコイル
２１により形成される磁界と共働あるいは相互作用して
被覆材の一様な帯を形成する。

フード３５あるいは３５′は壁の間に冷却水の循環する
二重壁構造を備えている。

フード３５あるいは３５’は一般に母材金属に近接する
側を除いた全ての側を囲む壁を有する。

フード３５は電極１９を囲む円筒部分３９と、円筒部分
３９から延びた矩形部分４０とを構成しており、円筒部
分３９の頂部には円錐台部分４１がある。

矩形部分４０の頂部には被覆金属の条帯を通して供給す
る案内４５を受は入れるようにした開口４３が形成され
ている。

絶縁体４６が案内４５と矩形部分４０との間に設けられ
ている。

円筒形絶縁スリーブ部材４７が電極上に嵌１り摩擦係合
し密封関係を電極との間に形成している。

スリーブ部材４７の下端からはフランジ４９が半径方向
に延び、拡散器３７はフランジ４９上に乗った環状リン
グとして形成され、フード３５に係合して流入するブラ
ンケットが通らねばならない障壁を形成している。

スリーブ部材４７はフードの頂部からの不活性ガスの漏
れを防止する。

母材金属に重合し一体に固着された被覆金属の一様な重
合帯２で母材金属１を被覆するために、非消耗性先端お
よびそれと組合わされた磁界コイル巻線を有する水冷電
極を用い、磁界を形成して大電力分配熱源を得る方法は
、次の工程を含むものである。

即ち、電極の先端と母材金属との間に、先端２０と母材
金属１との間に略り一定の電圧を維持するように可変の
間隙を形成すること。

先端２０と母材金属１との間に電極１９に電力を供給し
て電気的アークを発生し、アーク領域内あるいは近傍で
浅い溶融プールあるいは溶融表面を形成すること。

不活性ガス等の適当なガスでアークおよび溶融プール近
傍部を覆い、アークおよび溶融表面を雰囲気汚染に対し
て遮蔽すること。

アークおよび溶融表面領域内あるいは近傍に、連続ワイ
アー、連続リボン、連続条帯２８、粉等の形態で被覆金
属を導入すること。

被覆金属がアークおよび溶融表面近傍に導入される前に
被覆金属を抵抗加熱あるいは他の手段により加熱するこ
と。

電極１９に組合わされたコイル２１を附勢して先端２０
とアークとの間に相対運動を起させる磁界を形成するこ
とにより、溶融表面の面積を拡大し、アークの接触によ
る先端２０の劣化を防止するようにすること。

母材金属１に対して電極１９を相対的に動かし、可動台
５を軌道９に沿って直線に所定速度で動かすことおよび
可動台５を重合帯２に略り垂直に増加的に動かすことに
より、母材金属１に重なり一体に固着された被覆金属の
略々一様な重合帯２を形成すること。

および、母材金属１に重なり一体に固着された被覆金属
の一様な重合帯２を形成するために、電極１９と組合わ
されたコイル２１により形成された磁界と共働あるいは
相互作用する磁界を形成するように、先端２０を略り囲
むコイル３８を附勢すること。

以上説明した被覆金属の重合帯２で母材金属１を被覆す
る方法によれば、簡単で、独立制御された大電力入力の
熱源が得られ、高溶接速度が可能となり母材金属のる釈
が少なく、被覆方法ではなく、主として使用条件に従っ
た最小厚さの被覆材の使用が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は平板母材金属の被覆に用いる装置の概略図、第
２図は被覆方法に用いる母材被覆装置の概略図、第３図
および第４図は夫々別の母材被覆装置の概略図である。 １・・・母材、２・・・重合帯、１９・・・電極、２０
・・・先端、２１・・・電磁コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非消耗性先端と冷却装置とを有する電極と、母材と
   上記先端との間に間隙を形成するように上記母材に対し
   て上記電極を位置させる装置と、上記先端に近接して溶
   融表面を形成するように上記先端と上記母材との間にア
   ークを発生させる装置と、制御された速度で上記アーク
   および上記溶融表面の近傍に被覆金属を供給する装置と
   、上記アークおよび上記溶融表面を覆うガスブランケッ
   トを形成する装置と、上記電極を上記母材に対して相対
   的に移動させる装置と、上記電極の上記先端に設けられ
   て附勢時に上記電極と上記母材との間の上記アークを拡
   げて上記母材に一体に固着された被覆材の重合帯を形成
   させる電磁コイルとを備え、母材に一体に固着された被
   覆材の重合帯で母材を被覆する肉盛溶接装置に於て、上
   記ガスブランケットを形成する装置が環状横断面形のフ
   ードであり、上記フードが、附勢時に上記電極の上記先
   端の上記電磁コイルと作用し合って上記母材上に被覆材
   の一様な重合帯を形成させる界磁コイルをその縁に有し
   、オた上記電極が通って延びる絶縁体のスリーブ部材を
   有してなることを特徴とする肉盛溶接装置。