JPS6127469B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は被加工体表面に対して近接接触と開離
の振動が繰り返し与えられる被覆材電極を配置し
前記電極と被加工体間に接触開離振動を行なうと
ともに、その近接接触、開離に伴なつて放電を行
なわせ、被加工体表面に被覆材電極の先端接触部
の溶融部分を転移溶着により被覆する放電被覆方
法の改良に関する。 従来この種放電被覆では通常電磁石と反撥バネ
等により構成される振動装置、又は回転偏倚軸を
有する偏倚体を回転手段により回転させる振動装
置等の振動装置に被覆材電極を取り付けて被加工
体表面に対向させ、上記電磁石を発振器や商用交
流、或いはさらに放電用蓄電器の充放電電流や電
圧等により励振させることにより、その対向方向
に上下運動を行なわせて被覆材電極の先端を被加
工体表面に接触開離振動を繰返し、近接接触時に
同期して間隙にパルス放電を行なわせ、或いは近
接時から所定開離時までに高周波電圧パルスを供
給して微小パルス放電及び通電を複数回行なわせ
接触時に加熱された被覆材電極の先端溶融部が被
加工体と溶着した状態から離隔時に被加工体表面
に溶着接着して残置することにより被覆が行なわ
れるもので、電極と被加工体間に相対的な走査移
動又は走査加工送りを行うことにより被加工体の
表面全体、もしくは必要部分に被覆層を形成させ
ることができるものである。 しかして、このように被覆材電極を被加工体表
面に対して単に対向方向に上下運動により軽打す
るように接触開離させて被覆を行なつただけで
は、被覆材電極の先端溶融部分が軽打接触時に被
加工体表面に溶着し、被覆材電極の引上げ開離時
には溶融溶着部分が被加工体表面側と被覆材電極
先端との、例えばほぼ中間部で破断して電極材が
被加工体表面に溶着残置することにより被覆が行
なわれるため、その破断面、即ち、被覆面が大き
な凹凸状のギザギザ面になり、被覆面がきれいに
仕上らない欠点があつた。また電極先端による接
触開離の軽打で、被加工体表面は凹凸状となり、
被覆材が被加工体表面に均一に着かず、被覆面が
凹凸状になるとともに、被覆面にピンホールとい
うよりは可成り大きな穴や弱点部分が多数あり、
また被覆量、厚さも薄くて、かつ被覆層の密度も
小さいものであつた。 本発明はこのように点に鑑みて、種々研究を重
ねた結果開発されたもので、被加工体表面に対し
て弾性的に接触した後に開離する振動が与えられ
るように被覆材電極を配置した振動装置を有し、
前記被覆材電極と被加工体間に加工用電源を接続
して間けつ的な電圧パルスを印加し発生する放電
により被加工体表面に所定雰囲気中に於て被覆材
電極を溶着被覆する際に、前記被覆材電極を被加
工体の表面に弾性的に接触した後に開離すると
き、電極を所定軸の廻りに近接接触状態で半回転
前後以上数回転以内の回転数で回転させ、被加工
体にパルス放電で被覆材電極を溶融しながら螺旋
状に接触した後に螺旋状に開離することにより渦
巻状あるいは同心円状に被覆せしめることにより
被覆面を面粗さの少いなめらかにしてきれいな仕
上り面とし、被覆厚さが厚くでき、被覆層がより
緻密で、穴や弱点部分がなく、また被覆層の下の
被加工体表面もあまり凹凸状とならなくて被覆を
行うことができるものである。 又更に本発明はアルゴンのような不活性気体も
しくは水素のような還元性気体またはこれらの混
合気体や、これと同等のガス、蒸気中、或はさら
に液体中で被加工体に対し被覆材電極を接触開離
の振動運動と回転運動を同時に与えて行なわせる
ことを特徴とするものである。 以下図面の実施例装置により本発明を説明す
る。第１図は本発明による１実施例装置の側断面
図で、１は例えば６％C₀―残部WC焼結体の如き
棒状、短い円柱状又はパイプ状の被覆材電極、２
は例えば鉄材等の被加工体で前記電極１と対向
し、両者間に加工用電源５が接続され、間けつ的
な電圧パルスが供給される。４は被覆材電極１の
固定取付支持チヤツク４ａを有する支持軸で、本
体６部に設けられたモータ３の回転がプーリ３
ａ、ベルト３ｂ、及びプーリ３ｃを介して支持軸
４へ与えられる。一方６は振動ヘツドを構成する
装置本体で６ａは先端部が振動可能であり、基端
部が本体６に固定され、ばね材で構成された振動
片であり、振動片６ａには一部に電極振動鉄片６
ｂが固定して設けられる。７は電磁鉄芯で、前記
鉄片６ｂが間隔を置いて対向して位置するように
設けられ、又励磁用線輪７ａがその一部に巻回し
て設けられている。８は振動片６ａの図示の場合
上下の振動運動を支持軸４を介して被覆材電極１
に与えるための振動端結合部で、該支持軸４はボ
ールベアリング８ａにより振動片６ａに回転自在
に保持されている。また、被加工体２を被覆材電
極１に対向した位置に設けて加工用電源５より間
けつ的な高周波の電圧パルスを印加しておくか、
近接接触開離に伴つて１電圧パルスによる１放電
が同期して生ずるようにしておく。一方、被覆材
電極１は、支持軸４に連結保持されて一体に動く
ようになつており、また、支持軸４はモータ３に
よりプーリ３ａ、ベルト３ｂ、及びプーリ３ｃを
介して軸の廻りの回転運動が与えられるととも
に、電磁振動装置７の励磁用線輪７ａに所定周波
数等の間けつ的に励磁を与えることにより鉄片６
ｂの吸引、開放を行い、鉄片６ｂと一体の振動片
６ａはばね材で作られ、本体６に弾性振動可能に
保持されているので、鉄片６ｂの吸引開放にとも
なつて振動し、この振動を振動出力端に設けられ
ている結合部８をへて支持軸４に与えることによ
り、支持軸４、即ち電極１はその軸の廻りに回転
自転しつつ上下振動運動により被加工体の表面に
対して弾性的に接触した後に開離する振動が被加
工体２に対して行なうことになる。 従つて、被覆材電極１が被加工体２に対して下
降して近接するにともない、その間隙が絶縁破壊
間隙以下になると加工用電源の印加電圧により放
電が発生し、被覆材電極１の先端が放電加熱と、
次いで被加工体２と接触し、接触した状態での接
触通電加熱とにより溶融して被加工体２に転移溶
着する。このとき被覆材電極１はその軸の廻りに
回転運動を行なつているから、開離前に回転によ
り、さらにはこすりつけるような状態で放電溶着
部が渦巻状に引きちぎられ、従つて従来のように
ギザギザな面を残して破断するのとは相異して、
この破断又は被覆面は回転こすりつけにより調整
され、このような回転を伴う振動の接触開離放電
により被加工体２表面をなでるように順次に走査
することにより滑かな仕上り面を作成することが
でき、被覆の穴や弱点部分が少なく、被覆厚さも
厚くて被覆層の密度も大であるから被覆量も多
く、被覆下地の被加工体表面の凹凸が少なく、耐
剥離強度が優れたものとなる。 図面の第２図は、本発明方法の実施に使用する
装置の異なる実施例の側断面図で、前述第１図と
同一物又は同一作用物には同一の符号が付されて
いる。 この実施例では、被覆電極１の支持軸４に回転
を与えるモータを小型マイクロモータ３Ａとして
振動出力端の結合部８に取付部材３Ｂにより支持
軸４に直接又は適宜のギヤボツクスを介して連結
するように構成したもので、その他の各部の構成
は前述第１図のものと実質上同一である。 またこの第２図の実施例に於て振動出力端の結
合部８にモータ３Ａを直接固定して取付け、該モ
ータ３Ａの回転出力軸に、前記支持軸４又は電極
１取付チヤツク４ａを取り付けるように構成する
と、前記実施例に於ける振動片６ａに対する支持
軸４の回転自在取付ベアリング８ａを省略するこ
とができる。 このような第２図及び該第２図変更構成の場合
電源３からの電極１への通電は、マイクロモータ
３Ａの回転軸、支持軸４、チヤツク４ａ、又は電
極１に対する適宜の構成のブラツシ通電となる。 以下本発明を実施例により説明する。 前述第１図又は第２図に於て電極１又は支持軸
４に回転手段を有しない従来型の電磁振動装置を
用い、電源５として直流電圧をトランジスタスイ
ツチング素子で断続させて休止時間を有する電圧
パルスを発生させるパルス電源（従来慣用のもの
はコンデンサ充放電型パルス電源が多かつた。）
を用いるようにすると、種々の組合せ条件が考え
られるが、振動装置の機械的振動特性等の関係か
らどのような設定加工条件でも良好な被覆加工が
行なわれると言つたものでもなく、例えば電圧パ
ルスの無負荷電圧を約50V前後とすると、電圧パ
ルス幅τ_ON約80μｓ前後、休止幅τ_OFF約20μｓ
前後、放電電流幅Ｉ_p約70A前後に放電被覆に良
い１つの電気条件があるが、この場合前記接触開
離の振動装置の振動周波数が約300Hz前後の所
で、被覆厚さ又は単位面積当りの被覆量が最大と
なつて良好な被覆が行なわれる所があり、例えば
10％C₀―残部WC焼結体の約５mm角の被覆材電極
を用いてSKH９焼入材被加工体を被覆処理をす
ると、１cm²の領域を約５分間の走査被覆処理時間
で被覆量（厚さ）はほぼ飽和に達し、最大約18〜
20mg／cm²（平均被覆厚さ約12〜13μｍ）被覆面粗
さは約80μmRmax前後、被覆面硬度約1200Hv前
後で、断面を視ると、被覆母材の被加工体表面は
電極で叩かれたことによつて大きなうねりのある
凹凸面となつており、また被覆は局部的に小さな
山や丘状等に厚く着いている部分と、薄くしか着
いてない部分、或いは一部の被覆の山と山の間の
ような部分では殆んど着いていないと思われるよ
うな部分とが混存している一種の多孔質状態で、
被覆の一部の突出部は脱落し易いものであつた。
なお、上記の振動及び電圧パルス条件によれば、
電極が被加工体表面に近接して最初の放電が行な
われてから開離するまでの一振動の間に少くとも
約３個以上の電圧パルスによる放電及び接触部で
のパルス通電が行なわれているものと考えられ
る。 しかして、上記の放電被覆条件に於て本発明に
より電極を軸の廻りに回転させるようにした所回
転数約1000R.P.M（電極が近接、接触してから開
離するまでのほぼ接触または之に近い状態で、約
１回転速度）で、被覆量は、約２分以内で、約30
〜36mg／cm²（平均被覆厚さ約20μｍで、全体的な
均一性が高く）、面粗さ約15μmRmax前後、被覆
面硬度約1200Hz前後で、断面を見ると、全体的に
一様な厚さで、厚くかつ密で、平坦に被覆が形成
されており、被加工体表面に凹凸は殆んどなく、
被覆の一部の脱落や剥離の問題がない被覆状態で
あつた。そして、上記被覆条件の場合、上記電極
の回転速度は、遅すぎても、または速すぎても良
い結果は得られないようで、近接接触状態で半回
転前後以上数回以内の回転数（１振動当り数〜数
10回転以内）が好ましいようである。 また、上記の如き電極回転方式とした場合の各
種加工条件を、接触開離振動数（約300Hz）、及び
回転数（約1000R.P.M）を一定として種々検討し
た所電極径は少し大きくした方が良いようで、ま
た放電被覆加工の放電条件は電圧パルスの幅を大
きくした方が好ましいようであつた。その例を記
すと下記の通りである。電極及び被加工体の材
料、材質は前述の場合と同一で、電極を径約15mm
で加工面を半径約80mmの球面とした。

【表】 上記Ａ，Ｂ，Ｃ何れの場合も被覆層は全体的に
均一な厚さで、多孔質状態でなく被覆速度は、従
来の振動方式の約２倍前後であるが、被覆量及び
厚さは大きく（約４倍前後）、被覆面粗さが良好
なものであつた。また、上記の場合ではＢの被覆
加工の電圧パルス条件が最も好ましい条件のよう
であつたが、上記Ａ及びＣの加工電圧パルス条件
の場合も含めて、従来の振動方式では電極材の
WC、或いはさらに被加工体中の炭素が分解遊離
するのか、直ぐに電極が真赤に焼けて被覆表面は
真黒となり、目的とする超硬合金の被覆は殆んど
全く行なられない条件である。 また本発明は、さらにこのように被覆材電極１
を、被加工体２に対して接触開離すると同時に自
転の回転を与える構成に於てアルゴン、窒素、炭
酸ガスのような不活性気体や、水素、アンモニア
一酸化炭素等のような還元性気体、或いはこれら
の混合気体、或いは又それ等の液体の噴霧中また
は液体中に於て被覆加工するもので、その結果を
被覆速度mg／min、cm²を縦軸に、加工時間minを
横軸にとつた第３図の特性曲線図により示すと、
曲線Ａはコンデンサ充放電方式の加工電源を使用
した場合、Ｂは前述スイツチング素子でオン・オ
フされる電圧パルス方式の加工電源を使用した場
合で、いずれも特定のガスがない空気中で行なつ
た場合、曲線Ｃ及びＤは水素ガスとアルゴンガス
の混合気体雰囲気の場合で、曲線Ｃではアルゴン
ガスの方が水素ガスより多く（約７：３）、曲線
Ｄでは水素ガスの方がアルゴンガスより多い（約
７：３）場合である。曲線Ａ，Ｂと、曲線Ｃ，Ｄ
とを比較すれば明らかなように、同じ被覆加工処
理時間に対し、被覆速度は倍前後以上となる。図
の曲線Ｂ，Ｃ，Ｄの電流パルス条件はＩ_p：
60A、τ_ON：80μｓ、τ_OFF：20μｓで、６％C₀
―残部WCの電極で、振動300Hz、回転数約
1000R.P.Mの場合であり、被覆加工厚さが0.02mm
〜0.1mmに加工することができる。またアルゴン
ガス雰囲気中で、アルゴンガスを約10c.c.／min被
覆加工部に噴出させながら回転電極（約1.5mmφ
の６％C₀―WCワイヤを12本結束して約3000R.P.
M.で回転させる。）を用いて被覆加工した所加工
面荒さがきわめてよくなつた。 第４図はかかる場合の従来方法によるものと、
本発明方法によるものとの加工面荒さを比較した
図で、従来方法によるものでは約43μmRmaxに
対し、本発明による加工面荒さは約５μmRmax
また従来方法を空気中で行なつたものは約95μ
mRmaxであつた。 尚不活性もしくは還元性、或はこれらの混合気
体、若しくは液体を、直接放電被覆部分に噴出さ
せるようにしてもよく、かかる雰囲気ガス中に収
納してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例概略構成図、第２
図は他の実施例装置の概略構成図、第３図及び第
４図は混合ガスと従来方法による被覆速度、並び
に加工面荒さの比較特性図である。 図で１は被覆材電極、２は被加工体、５は加工
用電源、４は被覆材電極１の支持軸、３は電極回
転用モータ、６ａは振動片、７は振動装置、８は
結合部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加工体表面に対して弾性的に接触した後に
   開離する振動が与えられるように被覆材電極を配
   置した振動装置を有し、前記被覆材電極と被加工
   体間に加工用電源を接続して間けつ的な電圧パル
   スを印加し発生する放電により被加工体表面に所
   定の雰囲気中に於て被覆材電極を溶着被覆する際
   に前記被覆材電極を被加工体の表面に弾性的に接
   触した後に開離するとき電極と所定軸の廻りに近
   接接触状態で半回転前後以上数回転以内の回転数
   で回転させ、被加工体にパルス放電で被覆材電極
   を溶融しながら螺旋状に接触した後に螺旋状に開
   離することにより被覆せしめてなることを特徴と
   する放電被覆方法。 ２ 前記振動装置が電磁振動装置であつて該振動
   装置の振動片に被覆材電極の支持軸が回転自在に
   支承され、該支持軸に回転手段が結合されている
   特許請求の範囲第１項記載の放電被覆方法。 ３ 被加工体にパルス放電で被覆材電極を溶融し
   ながら螺旋状に接触した後に螺旋状に開離するこ
   とにより被覆する雰囲気が、不活性もしくは還元
   性、或はこれら混合気体もしくは液体を放電被覆
   部分に直接噴出せしめることによる不活性雰囲気
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の放電被覆方法。 ４ 被加工体と対向する被覆材電極を支持する支
   持軸と、この支持軸を先端部に回転自在に保持し
   基端部を本体に固着した振動片と、この振動片に
   固着した電磁振動鉄片と、この電磁振動鉄片と間
   隔を置いて対向して位置するように本体に設けた
   電磁鉄芯と、この電磁鉄芯に巻回して設けられた
   励磁用線輪と、前記支持軸に固着したプーリと本
   体に設けたモータ１に固着したプーリと、このプ
   ーリの回転を前記支持軸のプーリに与えるベルト
   と、よりなり、支持軸に支持した被覆材電極の回
   転が被加工体に近接接触状態で半回転前後以上数
   回転以内となるようにしたことを特徴とする放電
   被覆装置。