JPS6092080A - 粉末肉盛溶接方法 - Google Patents

粉末肉盛溶接方法

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JPS6092080A
JPS6092080A JP20057883A JP20057883A JPS6092080A JP S6092080 A JPS6092080 A JP S6092080A JP 20057883 A JP20057883 A JP 20057883A JP 20057883 A JP20057883 A JP 20057883A JP S6092080 A JPS6092080 A JP S6092080A
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Japan
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powder
plasma
welding
torch
overlay welding
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JP20057883A
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JPH0436786B2 (ja
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Hirokimi Takeuchi
竹内 宥公
Masa Nagata
永田 雅
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Arc Welding In General (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、粉末を用いた肉盛溶接に適用される粉末肉
盛溶接方法に関し、例えば自動車用や船舶用エンジンバ
ルブのフェース面における肉盛。
その他各種の肉盛溶接に適用される粉末肉盛溶接方法に
関するものである。
(従来技術) 従来、例えば自動車用のエンジンバルブを製作するに際
しては、そのフェース面の耐熱および耐摩耗性を高める
ために肉盛り溶接を行うことが多い。
この肉盛溶接においては、バルブ等の被肉盛材に対する
溶着が完全であること、肉盛溶着全屈の高いこと、など
が要求されるが、この肉盛溶接に際して粉末を用いたプ
ラズマ肉盛溶接を採用する試みも進んでいる。
この際に使用される粉末肉盛溶接用プラズマト−チとし
ては、棒状電極と前記棒状電極の囲りに配設され且つ端
部にプラズマアーク拘束ノズルを備えたトーチ内筒との
間からプラズマ作動ガスを供給すると共に、前トーチ内
筒と前記i・−チ内筒の囲りに配設したトーチ外筒との
間から粉末送給ガスと共にプラズマアーク中に肉盛溶接
用粉末を供給する構成のものがあり、プラズマアークに
よって前記肉盛溶接用粉末を溶解して被肉盛材表面に溶
接肉盛するものがあった。
しかしながら、このような粉末肉盛溶接用プラズマトー
チを用いて行う粉末肉感溶接においては、プラズマ作動
ガスや粉末送給カスの供給量、あるいは溶接速度が適切
でない場合、例えばプラズマ作動ガスの供給量が少ない
場合には安定したプラズマアークの発生が困難となり、
粉末送給ガスの供給量が少ない場合には肉盛溶接用粉末
の送給が困難となり、プラズマ作動ガスや粉末送給ガス
の供給量が多い場合には溶融状態にある溶着金属が吹か
れて変形したり飛散したりして良好な溶接ビード形状を
青ることができなくなるという問題があった。
(発明の1」的) この発明は、−上述した従来の問題点に着1」シてなさ
れたもので、粉末を用いた肉盛溶接による溶接R8のヒ
ート形状が良好であり、特に自動車用のエンジンバルブ
のように肉盛溶接部がリンク状をなすときでも、溶接部
のビート形状か著しく良好なものとすることがてきる粉
末肉盛溶接方法を提供することを目的としている。
(発明の構成) この発明は、棒状電極と前記棒状電極の囲りに配設され
目、つ☆1ん部にプラズマアーク拘束ノズルを備えたト
ーチ内筒との間からプラズマ作動ガスを供給すると共に
、前記トーチ内筒と前記1・−チ内筒の囲りに配設した
トーチ外筒との間から粉末送給カスと共にプラズマアー
ク中に肉盛溶接用粉末を供給する構成の粉末肉盛溶接用
プラズマ)−チを用いて粉末肉盛溶接を行うに際し、前
記プラズマアーク拘束ノズルの開1」径をD (mm)
とした場合に前記プラズマ作動ガス供給量を(0、03
〜O、L 3) X+πD2(JRIllin−mm2
)にすると共に、前記肉盛溶接用粉末供給量1g/mi
nに対し前記粉末送給ガス量を0.4見/win以下に
して溶接することを特徴としており、より望ましくは、
溶接速度を3 、8 ff1m/ sec以上とし、必
要に応じて、プラズマI・−チをウィービングなしで肉
盛溶接するようにしたことを特徴としている。
第1図はこの発明の粉末肉盛溶接方法において用いる粉
末肉感溶接用プラズマト−チの一例を示す図であって、
このプラズマトーチ1は、図示しない電源の陰極側と接
続した棒状電極2を中心に備え、この棒状型FM2と同
心状に且つ間隔をおいて1・−チ内筒3が配設しである
。このトーチ内筒3は図示例の場合、その下端にチップ
4を備えていてねし止めされているが、これらを一体化
したものであっても良い。そして、1・−チ内筒5およ
びチップ4内には冷却水通路5が設けであると共に、棒
状電極2とトーチ内筒3との間でプラズマ作動カス整流
体6が形成してあり、さらにこの棒状電極2と1・−チ
内筒3との間にはプラズマ作動ガス通過孔7を複数設け
たプラズマ作動カス整流体8が配設しである。このプラ
ズマ作動ガス整流体8は1周方向に等間隔で設けた複数
のプラズマ作動カス通過孔7によって、」二部から矢印
方向に供給されたプラズマ作動ガスの垢れを整流し、水
・11断面においてプラズマ作動ガスの流れが均一化さ
れるようにするはたらきをもっている。また、このプラ
ズマ作動カス整流体8は、棒状型8i2の保持体として
もはたらくものであって、棒状電極2を常に1・−チ内
筒3と回心状態に保持し、棒状電極2に片減りを生しる
のを防ぐようにしている。また、トーチ内的3の下端(
図示例の場合にはチップ4の下端)にはプラズマアーク
拘束ノズル2を備えている。
さらに、1・−チ内筒3の外周部には間隔をおいてl・
−チ外筒11が配設してあり、この1・−チ外簡11の
下端部分にプラズマアーク1質出/ズル12が形成しで
あると共に、1・−チ内筒3とトーチ外筒11との間で
粉末供給路13が形成してあり、図示しない粉末供給装
置より粉末送給ガスと共に供給した肉盛溶接用粉末14
がプラズマアーク中に供給できるようになっている。ま
た、ト−チ外筒11のノズル部分にも冷却水通路15が
形成しである。さらに、トーチ外筒11の下端部分には
前記プラズマアーク噴出ノズル12と同心状ニカスレン
ズ16が設けてあり、シールドカス供給路17から供給
されるシールドカスがプラズマアークの周囲を濃淡なく
均一にシールドするようにしである。
粉末肉盛溶接に際しては、図示しない電源の陰極側を棒
状電極2に接続すると共に、回’IIE源の陽極側を図
示しない被肉盛オイに接続し、プラスマイ′1動ガスを
供給して棒状電極2と被肉盛材との間でプラズマアーク
を発生させると同時に、粉末送給ガスと共に肉盛溶接用
粉末14をプラズマアーク中に供給して溶融させた状態
として前記被肉盛材の表面で溶着させる。
このとき、棒状電極2とトーチ内筒3との間にプラズマ
作動ガス整流体8が設けであるため、プラズマ作動ガス
は水平断面において濃淡のない均一なものとなっており
、プラズマガスの集中性を高め、肉盛溶接用粉末14の
供給を水平断面において均一化し、棒状電極2の片減り
を防止し、良好な肉盛溶接が可能となるようにしている
。また、プラズマアークおよび肉盛溶接部分はシールド
ガスによって覆われることにより外気と有効に遮断され
るため、良好な肉盛溶接層をtIIることがてきる。
なお、ih記プラズマトーチの電極は、棒状をなすもの
てあり、例えば、タングステン等の高融点金属(または
合金)から形成されたものが使用される。この場合、電
極の全体をタングステン等の高融点材料から形成するこ
とも可能であるが、プラズマアーク発生部分を上記高融
点材料がら形成し、その他の部分は導電性水冷パイゾな
どから形成することもできる。
また、肉盛溶接用粉末は、肉盛用として使用される例え
ば耐熱性合金や耐摩耗性合金、具体的にはステライト等
のCO基合金、コルモノイ等のNi基合金、FMS等の
Fe基合金などが使用される。この場合、粉末中に粒径
の大きなものが多すぎるとプラズマアークを用いた肉盛
溶接時に溶は残りが生じることがあり、反対に粉末中に
粒径が小さなものが多すぎると粉末の飛散量が多くなっ
て歩留りが低下することがあり、小径の粉末は大径の粉
末に比べて供給遅れを生じやすいため肉盛溶接の終期に
おいて小径の粉末が切れ悪く出てきて低い溶接ビードが
形成されて溶接ビード形状を悪化させることがあるので
、粉末の粒径および分布を適切なものとすることが望ま
しい。
この場合、上記肉盛溶接粉末は、粉末送給カスによるプ
ラズマアーク中への供給時における流れが良好であるよ
うに、ガス噴霧あるいはガス−水噴霧等、液体噴霧の場
合に比べて冷却速瓜の遅い粉末製造法によって製造した
ものを使用するのがより望ましい。すなわち、m体噴霧
によって製造した粉末の形状は不規則形状のものが多く
、粉末の供給が円滑になされないと同時にプラズマアー
クによる溶は込みが十分でないことがあるのに対して、
ガス噴霧あるいはガス−水噴霧によって製造した粉末の
形状は球形に近いものが多い規則形状のものであるため
、粉末の供給が円滑になされると同時にプラズマアーク
による溶は込みが十分なものとなり、著しく良好な溶接
ビード形状が得られるので望ましいといえる。
上記プラズマ作動ガスとしては、例えばAr。
N2′4;の不活性ガスの単体あるいは混合カス等から
なる不活性なガスなどが用いられるが、このプラズマ作
動カスの供給量が少なすぎると安定したプラズマアーク
の形成が困難となり、反対に供給量が多すぎると溶融状
態の溶着金属が吹かれて溶接ビード形状が悪化したり飛
散したりする。それゆえ、この発明では、プラズマアー
ク拘束ノスル2の開口径をD (mm)とした場合に前
記プラズマ作動カス供給量を(0,03〜0.13)X
寺πD2(1/m1no mm2)とするように規制し
た。
一方、前記粉末送給ガスとしては、例えばAr、N2等
の不活性ガスのφ体あるいは混合ガス等からなる不活性
なガスなどが用いられるが、この粉末送給カスの供給量
が少なずぎると肉盛溶接用粉末の送給が困難となり、反
対に供給量が多すぎると溶融状態の溶着金属が吹かれて
溶接ビード形状が悪化したり飛散したりする。それゆえ
、この発明では、肉盛溶接用粉末供給量1g/minに
対し前記粉末送給ガス昂を0 、41 /min以下、
より望ましくは0 、1 u/min以J二O,31/
m:n以下とするように規制した。
さらに、溶接速度が遅すぎるど良好な溶接と一ド形状が
得られなくなることかあるので、溶接速度を3 、8a
m/sec以」二とすることがより望ましい。
さらにまた、特に自動車用エンジンのバルブフェース面
に対する肉盛溶接の場合には、良好な溶接ビード形状が
得られるようにウィービングなしで溶接することがより
望ましい。
(実施例) 次に、この発明の実施例を比較例と共に説明す第1図に
示した粉末肉盛溶接用プラズマトーチ1を使用し、第1
表に示す条件で自動車用エンジンの排気バルブ(直径!
50 mm)のフェース面に対する肉盛溶接を行った。
この際、プラズマ作動カス供給量、プラズマアーク拘束
ノズルの開1」径。
肉盛溶接用粉末供給量、粉末送給ガス供給量、溶接速度
を第2表に示す値に変化させ、得られた溶接ビート形状
を観察した。この結果を同じく第2表に示す。
第2表において、■は溶接ビード形状が著しく良好であ
ったこと(第2図(a)参照)を示し、○は溶接ビード
形状が良好であったこと(第2図(b)(C)参照)を
示し、×は溶接ビート形状があまり良くなかったこと(
第2図(d)参!!(りを示している。
第2表に示す結果より明らかなとおり、この発明による
場合にはいずれも良好な溶接ビード形状が得られている
のに対して、プラズマ作動カスの供給量が少なすぎる場
合には溶接部において融合不良を生じ、プラズマ作動ガ
スおよび/または粉末送給ガスの供給量が多すぎる場合
には溶融状態の溶着金属が吹かれるため、溶接ビード形
状が良くないという結果となった。
(発明の効果) 以」二説明してきたように、この発明によれば、棒状電
極と前記棒状電極の囲りに配設され11つ端部にプラズ
マアーク拘束ノズルを備えたトーチ内筒との間からプラ
ズマ作動ガスを供給すると共に、前記トーチ内筒と前記
トーチ内筒の囲りに配設したトーチ外筒との間から粉末
送給ガスと共にプラズマアーク中に肉盛溶接用粉末を供
給する構成の粉末肉盛溶接用プラズマトーチを用いて粉
末肉盛溶接を行うに際し、前記プラズマアーク拘束ノズ
ルの開口径をD (mffi)とした場合に前記プラズ
マ作動ガス供給量を(0,03〜0.13)X+πD2
(1/m1ne tnm2)にすると共に、前記肉盛溶
接用粉末供給量1g/minに対し前記粉末送給カス量
を0,4文/man以下にして肉盛溶接するようにした
から、溶接rf8のビード形状が良好であり、特に自動
車用のエンジンバルブのように肉盛溶接部がリング状を
なすときでも溶接部のビート形状が著しく良好なものと
することかできるという非常に優れた効果を有している
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明において使用されうる粉末肉盛溶接用
プラズマトーチの縦断面図、第2図(a)(b) (c
) (d)は溶接ビードの形状態様を示す説明図である
。 1・・・粉末肉盛溶接用プラズマトーチ2・・・棒状電
極 3・・・トーチ内筒 6・・・プラスマ作動ガス流通路 2・・・プラスマアーク拘束ノズル 11・・・トーチ外筒 13・・・肉盛溶接用粉末供給路 14・・・肉盛溶接用粉末 特51出願人 大同特殊m株式会社 代理人ゴ「押子 小 塩 豊 第1.図 −( 一下二一 第2図 、 (el) 13 (C)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)棒状電極と前記棒状電極の囲りに配設され且つ端
    部にプラズマアーク拘束ノズルを備えたトーチ内筒との
    間からプラズマ作動ガスを供給すると共に、前記トーチ
    内筒と前記トーチ内筒の囲りに配設したトーチ外筒との
    間から粉末送給ガスと共にプラズマアーク中に肉盛溶接
    用粉末を供給する構成の粉末肉盛溶接用プラズマト−チ
    を用いて粉末肉盛溶接を行うに際し、 78j記プラズ
    マア一ク拘束ノズルの開口径をD (mm)とした場合
    に前記プラズマ作動ガス供給量を(0,03〜0.13
    )XiπD2(見/min*mm2)にすると共に、前
    記肉盛溶接用粉末供給量1g/sinに対し前記粉末送
    給ガス量を0 、41 /sin以下にして溶接するこ
    とを特徴とする粉末肉盛溶接方法。
  2. (2)溶接速度を3 、8 am/ sec以」−で行
    うようにした特許請求の範囲第(1)項記載の粉末肉盛
    溶接方法。
  3. (3)プラズマトーチをウィービングなしで肉盛溶接す
    るようにした特許請求の範囲第(1)項または第(2)
    項記載の粉末肉盛溶接方法。
JP20057883A 1983-10-26 1983-10-26 粉末肉盛溶接方法 Granted JPS6092080A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014172057A (ja) * 2013-03-07 2014-09-22 Daido Steel Co Ltd 粉末肉盛溶接方法
CN110369842A (zh) * 2018-04-14 2019-10-25 日铁溶接工业株式会社 等离子粉末堆焊的嵌入式焊嘴、粉末喷出引导件以及等离子粉末堆焊焊枪

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