JPS5849306B2

JPS5849306B2 - プラズマ溶射ト−チ

Info

Publication number: JPS5849306B2
Application number: JP55031289A
Authority: JP
Inventors: 真紀菅野; 光芳長山
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-03-12
Filing date: 1980-03-12
Publication date: 1983-11-02
Also published as: JPS56129049A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は小口径管の内面にハードフエージングするのに
好適したプラズマ溶射トーチに関する。

従来、各種配管の内面に異種金属を溶射して耐食性、耐
摩耗性を向上させるいわゆるハードフエージングがおこ
なわれている。

これらハードフエージングをおこなうには酸素一アセチ
レン溶射法やプラズマ溶射法等があり、プラズマ溶射法
は高融点材料を溶射できる等の利点を有している。

しかし、このプラズマ溶射法は溶射材料を溶射するトー
チが大形化するとともに溶射距離を長《とる必要がある
ため小口径等の内面等の狭い部分の内面にハードフエー
ジングを施すことが困難であった。

すなわち、このプラズマ溶射法ではプラズマを発生する
電極やノズルを冷却するための冷却通路等を必要とする
ものであるが、従来は電極、ノズルを別々に冷却するよ
うに構成されていたため、冷却材通路等の構或が複雑と
なってトーチが大形化するものであった。

また、プラズマは高温であるから溶射材料が酸化しやす
く、このためプラズマ流の周囲を不活性ガス等でシール
ドする必要があり、このようなシールドガス供給機構を
備えるためトーチが一層大形化するものであった。

また、従来のものは供給された溶射材料がプラズマによ
って加熱溶融するまでに比較的長時間を要するため、ト
ーチから被溶射材までの距離を大きくしなげればならな
かったものである。

以下本発明を図面に示す一実施例にしたがって説明する
。

図中１はトーチ本体であって、このトーチ本体１は導電
材料で形成された上部トーチ部材２、下部トーチ部材３
およびこれらの間に介在され上部トーチ部材２と下部ト
ーチ部材３とを電気的に絶縁する絶縁部材４とから構成
されている。

そして、これら上部トーチ部材２、下部トーチ部材３お
よび絶縁部材４は上部トーチ部材２および絶縁部材４を
貫通して下部絶縁部材３に螺合した取付ねじ５・・・・
・・・・・・・・によって一体的に結合されている。

なお、これら取付ねじ５・・・・・・・・・・・・には
絶縁スリーブ６・・・・・・・・・・・・が被覆され、
絶縁が損なわれないように構成されている。

そして、上記下部トーチ部材３には比較的薄肉の筒状を
なすノズル７が装着され、また上記上部トーチ部材２に
はタングステン合金等の高融点金属材料からなる電極８
が装着され、この電極８の下端部は上記ノズルγ内にこ
のノズル７内面と所定の間隔をもって挿入されている。

そして、上記電極８はたとえば陰極として使用され、ま
た上記ノズル７は陽極として兼され、これらの間にアー
ク放電が生起されるように構成されている。

また、下部トーチ部材３の上部および絶縁部材４の中心
部にはワーキングガス通路９が形成され、このワーキン
グガス通路９はノズル７の上端に連通している。

そして、このワーキングガス通路９にはワーキングガス
供給管１０が接続され、このワーキングガス供給管１ｏ
オヨヒワーキングガス通路９を介してノズルＴ内にワー
キングガスたとえば８％の水素を含有したアルゴンガス
が供給されるように構成されている。

そして、ノズル７内に供給されたワーキングガスはノズ
ル７と電極８との間に生起されるアーク放電によってプ
ラズマとなり、プラズマ流としてノズル７より噴出する
ように構成されている。

そして、上記下部トーチ部材３にはノズル装着孔１０′
Ｊ；形成され、上記ノズルＩはこのノズル装着孔１０内
に着脱自在に嵌合されている。

また、このノズル７の下端部外周にはフランジ部１１が
一体に突設されている。

そして、上記ノズル装着孔１０の内周面、ノズル７の外
周面および上記フランジ部１１の上面との間にノズル７
の外周を囲む環状の空間が形成されており、この空間が
ノズル冷却通路１２に形成されている。

なお、１３はノズル７を固定するためのナット、１４，
１４は液密を保つための０１Ｊングである。

また、上記電極８は上部トーチ部材２の中心部に形成さ
れた電極装着孔１５内に嵌合し、固定ねじ１６によって
固定されている。

そして、上部トーチ部材２には電極装着孔１５を囲んで
環状の凹溝が形成され上部トーチ部材２の上面に取付げ
られた蓋板１７によってこの凹溝が閉塞され、この凹溝
は電極冷却通路１８に形成されている。

そして、上記下部トーチ部材３の周縁部には上記ノズル
冷却通路１２に連通ずる連通路１９が形成され、また上
部トーチ部材２０周縁部にも電極冷却通路１８に連通ず
る連通路２０が形成されている。

また、上記絶縁部材４０周縁部にはこれら連通路１９，
２０を連通する連通路２１が形成されている。

そして、上記ノズル冷却通路１２、連通路１９，２Ｌ２
０および電極冷却通路１８によってノズル１および電極
８を冷却するための一連の冷却通路２２が形成されてい
る。

そして、下部トーチ部材３の連通路１９には冷却材供給
管２３が接続され、また上部トーチ部材２の連通路２０
には冷却材排出管２４が接続され、これら冷却材供給管
２３および冷却材排出管２４を介して冷却通路２２に冷
却材たとえば水が流通されるように構成されている。

なお、これら冷却材供給管２３および冷却材排出管２４
は電源機構２５に接続され給電のための導電路を兼用し
ており、これら冷却材供給管２３、冷却材排出管２４、
下部トーチ部材３および上部トーチ部材２を介してノズ
ルＩおよび電極８に給電をなすように構成されている。

また、上記ノズル７のフランジ部１１には溶射材供給口
２６が形成され、この溶射材供給口２６はノズル７の内
面にこのノズル７の上流側を指向して開口している。

そして、この溶射材供給口２６には溶射材供給管２１が
接続されている。

そしてこの溶射材供給管２７を介して溶射材たとえばＮ
ｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｂ；＝Ｓｉ系合金の粉末をヘリウムガ
ス等のキャリャガスとともに上記溶射材供給口２６から
ノズルＴ内に供給するように構成されている。

また、上記ワーキングガス供給管１０、冷却材供給管２
３、冷却材排出管２４および溶射材供給管２７はトーチ
本体１に同一方向から接続されており、これらがトーチ
本体１を支持するアームとして兼用されている。

以上の如く構成された本発明の一実施例はワーキングガ
スがノズル７内に供給され、このノズル７と電極８との
間に生起されるアーク放電によってプラズマ化され、プ
ラズマ流人となってノズル７より噴出する。

そして、このノズル７内には溶射材供給口２６より溶射
材が供給され、この溶射材はプラズマ流Ａ中に混入して
加熱溶融され、被溶射材たとえば配管Ｂの内面に溶着し
、ハードフエージング処理がなされる。

また、ノズル７および電極８は冷却通路２２を流れる冷
却材によって冷却される。

そして、この一実施例のものはノズル７および電極８を
冷却する冷却通路２２が一体に形成されているので、ト
ーチ本体１が小形化され、またこの冷却通路２２に冷却
材を流す管も冷却材供給管２３と冷却材排出管２４０２
本ですみ、全体が小形化される。

さらに、溶射材供給口２６はノズル７の上流側を指向し
て開口しているので、キャリャガスとともにこの溶射材
供給口２６から噴出した溶射材はプラズマ流中に良好に
分散混合し、きわめて短時間で加熱溶融される。

したがってプラズマ流とともにノズル７から噴出した溶
射材は短時間すなわち短距離の間に溶融されるので、ト
ーチ本体１と配管Ｂ内面との距離すなわち溶射距離が短
かくてすみ、しかも短時間で溶融、溶射が完了するので
酸化されることがなくカバーガス供給機構等も不要とな
ってトーチの小形化を図ることができ、小口径の配管Ｂ
内にハードフエージングすることが可能となるものであ
る。

また、この一実施例のものは筒状のノズル７の周囲を囲
むようにしてノズル冷却通路２２が形成されているので
、冷却効果が犬でプラズマの温度が低下し、電流密度が
犬となって大電力を入力することができ、溶射材の溶融
が一層短時間となり溶射距離を一層短縮することができ
る。

また、トーチ本体１は下部トーチ部材３、上部トーチ部
材２および絶縁部材４を組合せただけの構成であり、構
造が簡単で一層の小形化を図ることができる。

またノズル７は着脱自在であるのでこれが損耗した場合
に容易に交換でき、保守が容易である。

なお、本発明は上記の一実施例には限定されない。

たとえばトーチ本体の構成は必らずしも上記のものに限
定されない。

また冷却通路の構成も必らずしも上記のものに限定され
ず、要はノズルおよび電極を冷却するように一体に形成
されていればよい。

上述の如く本発明はトーチ本体内に一方の電極を兼ねる
ノズルと他方の電極とを冷却する一体の冷却通路を設け
、また上記ノズル内面に上流側を指向して開口する溶射
材供給口を設けたものである。

したがって冷却通路の構成が簡単であるとともにこの冷
却通路に冷却材を流通させる管の数も少なくてすみ、ト
ーチが小形化されるとともに溶射材供給口から供給され
た溶射材はプラズマ流中に良好に拡散混合して短時間で
溶融するので溶射距離が短かくてすみ、また酸化される
ことがない（７）Ｑカバーガス供給機構等も不要となっ
てトーチが一層小形化されるので小口径管の内面等狭い
部分の内面にもハードフェージングを施すことができる
等その効果は犬である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は側面図、第２
図は要部の縦断面図、第３図は要部の平面図である。１・・・・・・トーチ本体、２・・・・・・上部トーチ
部材、３・・・・・・下部トーチ部材、４・・・・・・
絶縁部材、７・・・・・・ノズル、８・・・・・・電極
、１０・・・・・・ノズル装着孔、１２・・・・・・冷
却材通路、２２・・・・・・冷却通路、２３・・・・・
・冷却材供給管、２４・・・・・・冷却材排出管。

Claims

【特許請求の範囲】１トーチ本体と、このトーチ本体内に装着された一方
の電極を兼ねるノズルと、このノズルに対向して設けら
れた他方の電極と、上記トーチ本体内に形成され上記ノ
ズルと他方の電極を冷却する一体の冷却通路と、この冷
却通路内に冷却材を供給する冷却材供給管と、上記冷却
通路から冷却材を排出する冷却材排出管と、上記ノズル
内面に上記ノズルの上流側を指向して開口した溶射材供
給口とを具備したことを特徴とするプラズマ溶射トーチ
。２前記トーチ本体は前記他方の電極が装着される上部
トーチ部材と、前記ノズルが装着される下部トーチ部材
と、上記上部トーチ部材と下部トーチ部材間に介在され
これらを電気的に絶縁する絶縁部材とから構成され、前
記ノズルは上記下部トーチ部材に形成されたノズル装着
孔内に嵌合されこのノズル装着孔内周面と前記ノズルの
外周面との間に前記ノズルを囲む環状の冷却材通路が形
成されていることを特徴とする前記特許請求の範囲第１
項記載のプラズマ溶射トーチ。