JPS6096375A - 粉末肉盛溶接用プラズマト−チ - Google Patents

粉末肉盛溶接用プラズマト−チ

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JPS6096375A
JPS6096375A JP20105183A JP20105183A JPS6096375A JP S6096375 A JPS6096375 A JP S6096375A JP 20105183 A JP20105183 A JP 20105183A JP 20105183 A JP20105183 A JP 20105183A JP S6096375 A JPS6096375 A JP S6096375A
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JP
Japan
Prior art keywords
plasma
torch
nozzle
plasma arc
powder
Prior art date
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Pending
Application number
JP20105183A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirokimi Takeuchi
竹内 宥公
Masa Nagata
永田 雅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
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Publication of JPS6096375A publication Critical patent/JPS6096375A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B23K9/24Features related to electrodes
    • B23K9/28Supporting devices for electrodes
    • B23K9/29Supporting devices adapted for making use of shielding means
    • B23K9/291Supporting devices adapted for making use of shielding means the shielding means being a gas
    • B23K9/296Supporting devices adapted for making use of shielding means the shielding means being a gas using non-consumable electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (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使用されるプラズ
マトーチの改良に関し、例えば自動車用や船舶用のエン
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用プラズマトーチに関
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、および肉盛溶着金属の成分が肉
盛溶着前の肉盛材成分に近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ーチとし
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、前記トーチ
内筒の囲りに配設され且つ端部にプラズマアーク噴出ノ
ズルを備えたトーチ外筒との間から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
チにおいては、前記プラズマアーク拘束ノズルの開口径
とプラズマアーク噴出ノズルの開口径との間における関
係や、プラズマアーク拘束ノズルのノズル厚と該プラズ
マアーク拘束ノズルの開口径との間における関係や、棒
状電極の直径とプラズマアーク拘束ノズルの開口径との
間における関係、あるいは棒状電極を流れる電流密度、
などが不適切であった場合には、プラズマアークの集中
度が低下したり、プラズマアークの安定性が悪くなった
り、電極の消耗が片寄って生じあるいは過大になったり
するなどの問題があった。
(発明の目的) この発明は、上述したような粉末肉盛溶接用プラズマト
ーチにみられる問題点に着目してなされたもので、プラ
ズマアークの集中度が良好であると共にプラズマアーク
を安定したものとすることができ、電極の消耗も少なく
て済み、粉末の流れおよび溶融金属量が均一であって著
しく良好な肉盛溶接ビードを得ることができる粉末肉盛
溶接用プラズマトーチな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
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され且つ端部
にプラズマアーク噴出ノズルを備えたトーチ外筒との間
からプラズマアーク中に肉盛溶接用粉末を供給する構成
の粉末肉感溶接用プラズマトーチにおいて、前記棒状電
極の直径をD e (ff1m) 、前記プラズマアー
ク拘束ノズルの開口径をD r (mm) +前記プラ
ズマアーク拘束ノズルのノズル厚をT r (mm) 
、前記プラズマアーク噴出ノズルの開口径をD s (
am)としたときに、 Dr= (0,6〜0.9)XDs Tr= (0,9〜1 .1)XD rDe≧0.9X
Dr の関係となる範囲で規制したことを特徴とし、より望ま
しくは、棒状電極の電流密度を13.5A/l1m12
以下としたことを特徴としている。
第1図および第2図はこの発明による粉末肉盛溶接用プ
ラズマトーチの一実施態様を示す図であって、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、この棒状電極2と同心状に且つ
間隔をおいてトーチ内筒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、トーチ内筒3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ガス流通路6が形成して
あり、さらにこの棒状電極2とトーチ内筒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ガ
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、周方向に等間隔で設けた複数のプラズマ作動ガ
ス通過孔7によって、上部から矢印方向に供給されたプ
ラズマ作動ガスの流れを整流し、水平断面においてプラ
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、このプラズマ作動ガス整流体8は
、棒状電極2の保持体としてもはたらくものであって、
棒状電極2を常にトーチ内筒3と同心状態に保持し、棒
状電極2に片減りを生じるのを防ぐようにしている。ま
た、トーチ内筒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、トーチ内筒3の外周部には間隔をおいてトーチ
外筒11が配設してあり、このトーチ外筒11の下端部
分にプラズマアーク噴出ノズル12か形成しであると共
に、トーチ内筒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、肉盛溶接用の粉末1斗が供給でき
るようになっている。また、トーチ外筒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と同心状にガスレンズ16が設けてあり、シールド
ガス供給路17から供給されるシールドガスがプラズマ
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、同電源の陽極側を図示しな
い被肉盛材に接続し、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、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
好な肉盛溶接層を得ることができる。
なお、前記プラズマトーチの電極は、棒状をなすもので
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
材料から形成し、その他の部分は導電性水冷パイプなど
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
金などを液体噴霧や気体噴霧等によって粉末化したもの
が使用される。
このような構成を有する粉末肉盛溶接用プラズマトーチ
において、例えば第2図に示す拡大図を参照して、前記
棒状電極2の直径をD e (+w+w) 、前記プラ
ズマアーク拘束ノズル2の開口径をDr(++++1)
、前記プラズマアーク拘束ノズル2のノズル厚をT r
 (mm) 、前記プラズマアーク噴出ノズル12の開
口径をD s (l1m)としたときに、Dr= (0
,6〜0.9)XDs Tr= (0,9〜1.1)XDr De≧0 、9XD r の関係となる範囲で規制する。
ここで、上記のような関係に規制するのは、プラズマア
ークの安定化をはかると同時にプラズマアークの集中度
を高めて粉末の溶は込みを十分なものとし、粉末を用い
た肉盛溶接を高い歩留りで行うことができるようにし、
良好な肉盛層をもつ粉末肉盛溶接が実現されるようにす
るためである。
さらに、電極2における電流密度は13.5A/ml1
12以下とすることがより望ましい。この理由は、電流
密度が過大になった場合には電極2の消耗が多くなり、
電極2の寿命が低下するためである。
(実施例) 次に、この発明の実施例を比較例と共に説明する。
第1図および第2図に示した構造の粉末肉感溶接用プラ
ズマトーチ1において、次表に示す寸法仕様にしたトー
チにより、直径30mm、厚さ1OIII+1の円盤表
面に肉盛溶接を行い、電極2の寿命を測定した。なお、
粉末4としては、30%Cr−2%Fe−Ni粉末を使
用した。
上記表に示すように、本発明の条件を満足する寸法仕様
のプラズマトーチ1を用いて粉末肉盛溶接を行った場合
には、比較の場合よりも電極2の寿命をかなり増大させ
ることができた。
(発明の効果) 以上説明してきたように、この発明では、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、前記トーチ内筒と前記トーチ内
筒の囲りに配設され且つ端部にプラズマアーク噴出ノズ
ルを備えたトーチ外筒との間から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
トーチにおいて、前記棒状電極の直径をD e (mm
)、前記プラズマアーク拘束ノズルの開口径をDr (
mm) 、前記プラズマアーク拘束ノズルのノズル厚を
T r (am) 、前記プラズマアーク噴出ノズルの
開口径をD s (mm)としたときに、Dr= (0
,6〜0.9)XDs Tr= (0,9〜1.1)XDr De≧0 .9XDr の関係となる範囲で規制するようにし、より望ましくは
棒状電極の電流密度を13 、5A/nun2以下とす
るようにしたから、粉末を用いた肉盛溶接時におけるプ
ラズマアークの集中度が著しく良好であると共にプラズ
マアークを安定したものとすることが可能であり、電極
の消耗も少なくて済み、電極寿命が著しく延長され、そ
の上粉末の流れが均一で溶着金属量が一定したものとな
り、著しく良好な肉盛溶接を行うことが可能であるとい
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図はこの発明の一実施態様による粉末肉盛溶接用プ
ラズマトーチの縦断面図、第2図は第1図のノズル部分
の拡大断面図である。 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・・・プラズマ作動ガス流通路 り・・・プラズマアアーク拘束ノズル 11・・・1・−チ外筒 12・・・プラズマアーク噴出ノズル 13・・・肉盛溶接用粉末供給路 14・・・肉盛溶接用粉末 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士 小 塩 豊

Claims (2)

    【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され且つ端部にプラ
    ズマアーク噴出ノズルを備えたトーチ外筒との間からプ
    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において、前記棒状電極の直
    径をD e (mm) 、前記プラズマアーク拘束ノズ
    ルの開口径をD r (n+m) 、前記プラズマアー
    ク拘束ノズルのノズル厚をT r (am) 、前記プ
    ラズマアーク噴出ノズルの開口径をD s (+am)
    としたときに、Dr= (0,6〜0.9)XDs Tr= (0、9〜l 、 l) XD rDe≧0.
    9XDr の関係となる範囲で規制したことを特徴とする粉末肉盛
    溶接用プラズマトーチ。
  2. (2)棒状電極の電流密度を13 、5A/mm2以下
    とした特許請求の範囲第(1)項記載の粉末肉盛溶接用
    プラズマトーチ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6292076U (ja) * 1985-11-29 1987-06-12
JP2017519111A (ja) * 2014-05-31 2017-07-13 エレメント、シックス、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツングElement Six Gmbh 溶射アセンブリおよび溶射アセンブリを用いる方法
JP2017526521A (ja) * 2014-05-31 2017-09-14 エレメント、シックス、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツングElement Six Gmbh 溶射アセンブリおよび溶射アセンブリを用いる方法
CN109530894A (zh) * 2018-11-23 2019-03-29 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法

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