JPS5844965A - 溶接肉盛層形成法 - Google Patents
溶接肉盛層形成法Info
- Publication number
- JPS5844965A JPS5844965A JP14282681A JP14282681A JPS5844965A JP S5844965 A JPS5844965 A JP S5844965A JP 14282681 A JP14282681 A JP 14282681A JP 14282681 A JP14282681 A JP 14282681A JP S5844965 A JPS5844965 A JP S5844965A
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- Japan
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- film
- layer
- melt sprayed
- welded
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は溶射を用いて高炭素系の鉄または鉄合金より
なる母材表面に溶接肉盛層を形成′する方法に関する。
なる母材表面に溶接肉盛層を形成′する方法に関する。
更に詳しくは、炭素１チ以上含有する高炭素系の鉄また
は鉄合金よりなる母材表面に溶射によって溶射層を形成
した後、非消耗式保護アーク溶接法を用いて該溶射皮膜
を溶加材として、再溶融し、上記母材表面に溶接肉盛層
を形成する方法に関するものである。
は鉄合金よりなる母材表面に溶射によって溶射層を形成
した後、非消耗式保護アーク溶接法を用いて該溶射皮膜
を溶加材として、再溶融し、上記母材表面に溶接肉盛層
を形成する方法に関するものである。
一般に、炭素を１％以上含有する高炭素系の鉄または鉄
合金は割水感受性が非常に高く、肉盛補修、硬化肉盛等
が非常に困難であった。
合金は割水感受性が非常に高く、肉盛補修、硬化肉盛等
が非常に困難であった。
肉感補修、硬化肉盛には、従来から溶射及び溶接等が盛
んに行なわれているが、炭素１チ以上含有する高炭素系
の鉄または鉄合金は一般に耐摩耗性に苛酷な条件下で使
用されるので、単に溶射法で形成した溶射皮膜では耐摩
耗性や剥離が問題となり実用に供しえない。その理由は
。
んに行なわれているが、炭素１チ以上含有する高炭素系
の鉄または鉄合金は一般に耐摩耗性に苛酷な条件下で使
用されるので、単に溶射法で形成した溶射皮膜では耐摩
耗性や剥離が問題となり実用に供しえない。その理由は
。
溶射皮膜と母材との結合が大部分機械的結合であるため
、その結合力が弱く剥離し易い。しかも形成された溶射
皮膜は粒子と粒子との結合で内部に数チの空孔を有する
ため、耐摩耗性も同−成分の溶接等による肉盛層に比較
して著しく劣るからである。
、その結合力が弱く剥離し易い。しかも形成された溶射
皮膜は粒子と粒子との結合で内部に数チの空孔を有する
ため、耐摩耗性も同−成分の溶接等による肉盛層に比較
して著しく劣るからである。
そのため、Ｎｉ 基あるいはＣｏ基の自溶性合金を溶射
して、溶射皮膜を形成した後、母材を８００〜１１００
°Ｃに加熱して、酸素−アセチレン炎等でその溶射皮膜
を再溶融して母材との結合を冶金的な結合として、空孔
も除去する再溶融処理を施して使用される。
して、溶射皮膜を形成した後、母材を８００〜１１００
°Ｃに加熱して、酸素−アセチレン炎等でその溶射皮膜
を再溶融して母材との結合を冶金的な結合として、空孔
も除去する再溶融処理を施して使用される。
しかしながら、このような方法は、前述のように８００
〜１１００°Ｃという高温に母材を加熱するため、母材
の組織が変化し、機械的強度が低下したシ、冷却途中に
、自溶性合金が靭性に乏しいため、母材との熱膨張係数
の差により発生する応力によって、割れるという問題点
が生じている。
〜１１００°Ｃという高温に母材を加熱するため、母材
の組織が変化し、機械的強度が低下したシ、冷却途中に
、自溶性合金が靭性に乏しいため、母材との熱膨張係数
の差により発生する応力によって、割れるという問題点
が生じている。
また、溶接法による肉盛層の形成においては、先づ母材
がアーク熱によって不規則に、しかも相当深くまで溶融
され形成した溶融池に溶加材としての溶接棒あるいはワ
イヤーが溶融滴下して肉盛層が形成されていくために、
母材に与える熱影響も大きく、しかも母材の溶融深さが
大きいため、凝固時の収、縮量が大きく、肉厚層の残留
応力が大きくなって割れが発生する。
がアーク熱によって不規則に、しかも相当深くまで溶融
され形成した溶融池に溶加材としての溶接棒あるいはワ
イヤーが溶融滴下して肉盛層が形成されていくために、
母材に与える熱影響も大きく、しかも母材の溶融深さが
大きいため、凝固時の収、縮量が大きく、肉厚層の残留
応力が大きくなって割れが発生する。
その割れは肉盛層のみならず、更に母材まで伝播してい
くので、このような母材に対する溶接法による肉盛は非
常に困難である。
くので、このような母材に対する溶接法による肉盛は非
常に困難である。
この発明は前述の問題点に着目してなされたもので、炭
素１チ以上含、有する高炭素系の鉄または鉄合金よシな
る母材の一表面の一部または全部に浴射皮膜傘形成し、
次いで、この溶射層を溶加材として非消耗式保護アーク
溶接法により局部的に次々と溶融固化することにより母
材に直接アーク熱を与えることなく、浴接肉盛層を形成
するようにすることにより、前記問題点を解決すること
を目的としている。
素１チ以上含、有する高炭素系の鉄または鉄合金よシな
る母材の一表面の一部または全部に浴射皮膜傘形成し、
次いで、この溶射層を溶加材として非消耗式保護アーク
溶接法により局部的に次々と溶融固化することにより母
材に直接アーク熱を与えることなく、浴接肉盛層を形成
するようにすることにより、前記問題点を解決すること
を目的としている。
以下、この発明の一実施例を以下説明する。
この発明に使用する母材は炭素を１チ以上含有する高炭
素系鉄または鉄合金よりなシ、例えば、ダクタイル、ア
ダマイト、チルド鋳鉄等である。
素系鉄または鉄合金よりなシ、例えば、ダクタイル、ア
ダマイト、チルド鋳鉄等である。
ま′た、この発明においては母材の表面の必要部分、例
えば表面の一部または全部、に所望の材質からなる金属
を溶射し、溶射皮膜を形成する。鵜延ロール等に適用さ
れる場合には、この金属は耐摩耗性、耐熱性、耐食性、
耐熱衝撃性に優れたものが使用される。この発明で用い
る溶射は公知の方法でよく、アセチレン、プロパン、電
気、プラズマアークなどにより溶−された被覆材料を微
粒子化し、圧縮空気によって、母材表面に吹き付ける。
えば表面の一部または全部、に所望の材質からなる金属
を溶射し、溶射皮膜を形成する。鵜延ロール等に適用さ
れる場合には、この金属は耐摩耗性、耐熱性、耐食性、
耐熱衝撃性に優れたものが使用される。この発明で用い
る溶射は公知の方法でよく、アセチレン、プロパン、電
気、プラズマアークなどにより溶−された被覆材料を微
粒子化し、圧縮空気によって、母材表面に吹き付ける。
前記溶射皮膜は溶射しただけでは極めて多孔性であるた
め、溶射金属粒子同士を完全に融着したものにする必要
がある。このため１．この発明においては、前記溶射皮
膜のみを溶加材として非消耗式保護アーク溶接法により
局部的に次々と溶融固化して溶接肉盛層を形成する。こ
こで、非消耗式保護アーク溶接法とはアルゴン、ヘリウ
ム、窒素、水素、炭酸ガス等の保護ガスの単体またはこ
れらの混合ガスをシールドガスとして用いたＴＩＧ溶接
法、グジズマアーク溶。
め、溶射金属粒子同士を完全に融着したものにする必要
がある。このため１．この発明においては、前記溶射皮
膜のみを溶加材として非消耗式保護アーク溶接法により
局部的に次々と溶融固化して溶接肉盛層を形成する。こ
こで、非消耗式保護アーク溶接法とはアルゴン、ヘリウ
ム、窒素、水素、炭酸ガス等の保護ガスの単体またはこ
れらの混合ガスをシールドガスとして用いたＴＩＧ溶接
法、グジズマアーク溶。
接法を意味する。なお、前記ガスの種類および組成は溶
射材料によって適宜選択する。
射材料によって適宜選択する。
このように非消耗式保護アーク溶接法を用いたので、非
消耗式電極によるアーク特性とシールドガスによるアー
クの安定性および熱の集中性が、得られる。この結果、
加熱が瞬間的に。
消耗式電極によるアーク特性とシールドガスによるアー
クの安定性および熱の集中性が、得られる。この結果、
加熱が瞬間的に。
しかも局部的に、さらに表層的に行なわれる。
このように、加熱が瞬間的、局部的、表層的に行なわれ
、しかも保護ガスでシールドされているため、母材表面
に遊離黒鉛が露出しているダクタイル鋳鉄でも、溶射皮
膜の溶融の際、この遊離黒鉛は酸化されることはない。
、しかも保護ガスでシールドされているため、母材表面
に遊離黒鉛が露出しているダクタイル鋳鉄でも、溶射皮
膜の溶融の際、この遊離黒鉛は酸化されることはない。
したがって、固化した溶接肉盛層内にブローホールが発
生することはない。また、加熱が瞬間的、局部的、表層
的−に行なわれるので、自溶性合金に限らず高融点の溶
射皮膜でも母材にほとんど熱影響を及ぼすことなく溶射
皮膜のみを完全に溶融することができる。すなわち、溶
加材としての溶射皮膜のみがアーク溶接の電極の移動に
伴って局部的に次々と溶融され固化されるのである。し
かも浴融した溶射皮膜の一部は母材表面に拡散して拡散
層を形成するので、溶接肉盛層と母材とは完全に溶接さ
れた状態となる。ここで、アーク溶接の電流値を種々に
変化させれば、アーク熱が変化し、これにより母材への
拡散層の保さを自由に制御できる。また、前述のように
溶接肉盛層と母材は拡散により接合し、母材に直接アー
ク熱があたらないので、割水が発生することはない。
生することはない。また、加熱が瞬間的、局部的、表層
的−に行なわれるので、自溶性合金に限らず高融点の溶
射皮膜でも母材にほとんど熱影響を及ぼすことなく溶射
皮膜のみを完全に溶融することができる。すなわち、溶
加材としての溶射皮膜のみがアーク溶接の電極の移動に
伴って局部的に次々と溶融され固化されるのである。し
かも浴融した溶射皮膜の一部は母材表面に拡散して拡散
層を形成するので、溶接肉盛層と母材とは完全に溶接さ
れた状態となる。ここで、アーク溶接の電流値を種々に
変化させれば、アーク熱が変化し、これにより母材への
拡散層の保さを自由に制御できる。また、前述のように
溶接肉盛層と母材は拡散により接合し、母材に直接アー
ク熱があたらないので、割水が発生することはない。
さらに、本発明を実施するにあたシ、溶射皮膜を形成す
る工程と溶射皮膜と浴接肉盛層に形成する工程とを繰り
返し実施することにより、母材表面に溶射材料の多層肉
盛層を形成することもできる。例えば、第１層目には母
材に対し儒れ性の良い材料を溶射してこれを浴接肉盛し
、この肉盛層の上に第２層目として部品表面として要求
される性能を有する材料を溶射してこれを溶接肉盛する
こともできる。あるいは、前記両層の中間に両層の中間
的な性能を有する材料を溶射してこれを浴璋肉盛し、中
間層を設けるようにしてもよい。
る工程と溶射皮膜と浴接肉盛層に形成する工程とを繰り
返し実施することにより、母材表面に溶射材料の多層肉
盛層を形成することもできる。例えば、第１層目には母
材に対し儒れ性の良い材料を溶射してこれを浴接肉盛し
、この肉盛層の上に第２層目として部品表面として要求
される性能を有する材料を溶射してこれを溶接肉盛する
こともできる。あるいは、前記両層の中間に両層の中間
的な性能を有する材料を溶射してこれを浴璋肉盛し、中
間層を設けるようにしてもよい。
次に、本発明の標準的な工程を説明する。
ｌ）母材が円柱状をしていて、この円柱表面に溶射を施
す場合には、密着性を向上させるために、ピッチがｌ
ＭＭ以下の浅いねじ切り加工（スレッド法）を行なう。
す場合には、密着性を向上させるために、ピッチがｌ
ＭＭ以下の浅いねじ切り加工（スレッド法）を行なう。
２）母材表面の脱脂、脱スケールなどを行ない完全に清
浄化する。
浄化する。
３） を材を１５０°Ｃ程度に予熱する。
４） プラスチングによシ母材表面を粗面化する。
５）プラスチング後可及的速やかに所望性能を有する溶
射材料を所望厚さに溶射する。
射材料を所望厚さに溶射する。
６）アルゴン、ヘリウム、水素、窒素、炭素ガスの単体
ガスあるいはそれらの混合ガスをシールドガスとしてＴ
ＩＧ溶接法、プラズマアーク溶接法によシ溶射皮膜を局
部的に次々と溶融固化し、母材に溶接する。
ガスあるいはそれらの混合ガスをシールドガスとしてＴ
ＩＧ溶接法、プラズマアーク溶接法によシ溶射皮膜を局
部的に次々と溶融固化し、母材に溶接する。
７）溶接肉盛層表面の仕上げ加工を行なう。
以下、この発明の具体例について説明する。
具体例１
この例ではダクタイルからなるロールのジャーナル部が
摩耗したので、この摩耗の肉盛補修を行った。溶射部位
が円柱表面であるためスレッド法によりねじ切りを前加
工として行なった後、圧力 ５ ＃ ／ ｃＡでプラス
チングを行った。
摩耗したので、この摩耗の肉盛補修を行った。溶射部位
が円柱表面であるためスレッド法によりねじ切りを前加
工として行なった後、圧力 ５ ＃ ／ ｃＡでプラス
チングを行った。
次にロールを２００°Ｃに予熱した後サーモスプレ一方
式によって下記組成の溶射材料を１．７５朋の厚さに溶
射し、皮膜を形成した。
式によって下記組成の溶射材料を１．７５朋の厚さに溶
射し、皮膜を形成した。
Ｂ Ｓｔ ＣＣｒ Ｗ
ｏ、５チ ５．５チ １０％ １０．０％２．０％Ｆｅ
Ｎｉ ３．０％ Ｂａ１ 次に、ヘリウムを毎分１０１１．アルゴンを毎分４１と
した混合ガスをシールドガスとしてＴＩＧ溶接法で溶接
電流１２０Ａにて上記溶射皮膜を溶融しながら溶接した
。このときのウエピング幅は１．０１１１＃ｌ、溶接速
度は毎分７０ｍ’ｌｌであった。次に２５０°Ｃまで加
熱した後徐冷した。
Ｎｉ ３．０％ Ｂａ１ 次に、ヘリウムを毎分１０１１．アルゴンを毎分４１と
した混合ガスをシールドガスとしてＴＩＧ溶接法で溶接
電流１２０Ａにて上記溶射皮膜を溶融しながら溶接した
。このときのウエピング幅は１．０１１１＃ｌ、溶接速
度は毎分７０ｍ’ｌｌであった。次に２５０°Ｃまで加
熱した後徐冷した。
具体例２
この実施例ではアダマイトからなるロールのカリバ一部
が摩耗したので、この摩耗の肉盛補修を行った。溶射部
位が円柱状表面であるため、スレッド法によりねじ切り
を前加工として行った後、圧力５Ａ９／ｄでプラスチン
グを行った。次に、ロールを２００°Ｃに予熱した後、
プラズマ溶射法によって、下記組成の溶射材料を１．０
ｊｌｌｌの厚さに溶射し、皮膜を形成した。（Ｎｂ Ｃ
の粉末６０％と５ＵＳ３０４Ｌ相当の金属粉末４０％の
混合物）次にアルゴンを毎分２０１゜炭酸ガスを毎分０
．１１とした混合ガスをシールドガスとしてプラズマア
ニク溶接法で溶接電流２００Ａにて前記溶射皮膜を溶融
しながら溶接した。このときのプラズマガスとしてはア
ルゴンを毎分０．９１使用し、また、ウェビング幅は１
ＱＩｆｆ、溶接速度は毎分７０Ｍであった。次に２５０
℃まで加熱した後、徐冷した。
が摩耗したので、この摩耗の肉盛補修を行った。溶射部
位が円柱状表面であるため、スレッド法によりねじ切り
を前加工として行った後、圧力５Ａ９／ｄでプラスチン
グを行った。次に、ロールを２００°Ｃに予熱した後、
プラズマ溶射法によって、下記組成の溶射材料を１．０
ｊｌｌｌの厚さに溶射し、皮膜を形成した。（Ｎｂ Ｃ
の粉末６０％と５ＵＳ３０４Ｌ相当の金属粉末４０％の
混合物）次にアルゴンを毎分２０１゜炭酸ガスを毎分０
．１１とした混合ガスをシールドガスとしてプラズマア
ニク溶接法で溶接電流２００Ａにて前記溶射皮膜を溶融
しながら溶接した。このときのプラズマガスとしてはア
ルゴンを毎分０．９１使用し、また、ウェビング幅は１
ＱＩｆｆ、溶接速度は毎分７０Ｍであった。次に２５０
℃まで加熱した後、徐冷した。
以上説明したように、この発明によれば、極めて高能率
で、しかも簡単安価に割水感受性の高い高炭素系の鉄ま
たは鉄合金よシなる母材の表面に所望性能の溶接肉盛層
を一様に形成することができる。また、母材表面に遊離
黒鉛が露出していても、溶接肉盛層は、母材から剥離し
たり、内部にプローホールが存在することはない。さら
に、自溶性合金に限らず高融点の材料を溶射してもこれ
を溶接肉盛層にすることができる。しかも、高融点材料
を使用しても、母材の機械的強度が低下したり、あるい
は歪が発生するようなこと社ない。
で、しかも簡単安価に割水感受性の高い高炭素系の鉄ま
たは鉄合金よシなる母材の表面に所望性能の溶接肉盛層
を一様に形成することができる。また、母材表面に遊離
黒鉛が露出していても、溶接肉盛層は、母材から剥離し
たり、内部にプローホールが存在することはない。さら
に、自溶性合金に限らず高融点の材料を溶射してもこれ
を溶接肉盛層にすることができる。しかも、高融点材料
を使用しても、母材の機械的強度が低下したり、あるい
は歪が発生するようなこと社ない。
特許出願人 株式会社 富士工業所
Claims (1)
- 炭素を１チ以上含有する高炭素系鉄または鉄合金よりな
る。母材の表面の一部または全部に溶射皮膜を形成し、
次いで、この溶射皮膜のみを溶加材として非消耗式保護
アーク溶接法により局部的に次々と溶融固化して溶接肉
盛層を形成するようにしたことを特徴とする溶接肉盛層
形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14282681A JPS5844965A (ja) | 1981-09-10 | 1981-09-10 | 溶接肉盛層形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14282681A JPS5844965A (ja) | 1981-09-10 | 1981-09-10 | 溶接肉盛層形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5844965A true JPS5844965A (ja) | 1983-03-16 |
Family
ID=15324511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14282681A Pending JPS5844965A (ja) | 1981-09-10 | 1981-09-10 | 溶接肉盛層形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5844965A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4937503A (ja) * | 1972-08-08 | 1974-04-08 | ||
| JPS53119732A (en) * | 1977-03-28 | 1978-10-19 | Avco Everett Res Lab Inc | Preparation of surface layer alloy casing |
-
1981
- 1981-09-10 JP JP14282681A patent/JPS5844965A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4937503A (ja) * | 1972-08-08 | 1974-04-08 | ||
| JPS53119732A (en) * | 1977-03-28 | 1978-10-19 | Avco Everett Res Lab Inc | Preparation of surface layer alloy casing |
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