JPS6241836B2 - - Google Patents
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- JPS6241836B2 JPS6241836B2 JP59208842A JP20884284A JPS6241836B2 JP S6241836 B2 JPS6241836 B2 JP S6241836B2 JP 59208842 A JP59208842 A JP 59208842A JP 20884284 A JP20884284 A JP 20884284A JP S6241836 B2 JPS6241836 B2 JP S6241836B2
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Classifications
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-
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- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/16—Composite materials, e.g. fibre reinforced
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、非金属の粉末と金属線材を溶接材料
とし、プラズマアークを熱源として溶接を行う技
術に関するもので、複合合金すなわち金属と非金
属が共存する組織を呈する合金を肉盛するために
利用されるものである。
（従来の技術）
従来、金属の基地（以下、単に基地とよぶ）に
炭化物等の非金属材料の粒（以下、非金属粒とよ
ぶ）が分散した形の、いわゆる複合合金を肉盛溶
接により形成させる方法が種々提案されている。
その代表的なものとしては、MIG溶接法、或はプ
ラズマ粉体肉盛溶接法を応用したものであるが、
いずれも肉盛溶接金属中の非金属粒の含有率につ
いて実際の値と目標とする値の差が大きいという
問題があつた。
例えば、第５図に示すものは、通常のMIG溶接
法（メタルイナートガスアーク溶接法）を適用し
たもので、MIG溶接トーチイの近傍に粉末材料の
送給ノズルロを配置し、溶接電源（PM）によつ
て溶接線材ハと溶接母材ニの間に点弧されたMIG
アークホによつて形成され、MIG溶接トーチから
供給されたシールドガスヘによつて保護された溶
融金属池トに、溶接線材の溶融によつて生じた溶
滴チおよび、送給ノズルから非金属粉末材料リを
投入して溶接金属ヌを形成する方法である。
また、第６図に示すものは、いわゆるプラズマ
粉体肉盛溶接法をもちいる方法で、非消耗電極ル
と母材ヲにアーク拘束ノズルワを通じて点弧され
たプラズマアークカによつて形成され、シールド
キヤツプヨから供給されたシールドガスタによつ
て保護された溶融金属池レに、金属粉末と非金属
粉末の混合粉末ソを投入して溶接金属ツを形成す
る方法である。（以下、前者をMIG投入法、後者
を混合粉末式プラズマ法とよぶ。また金属基地を
形成するために送給される金属材料を一般に基地
とよび、このうち線材のものを金属線材、粉末の
形のものを金属粉末、基地中に分散する非金属粒
を形成するために送給される非金属の粉末材料を
非金属粉末とよぶ。）
ところで、如何なる溶接法をとるにしても、基
地材と非金属粉末の各々の送給量の比率と、溶接
後形成される溶接金属中での金属基地と非金属粒
の実際の構成比率の差を小さくすることが必要で
あり、このために次の３条件が必要である。
〔1〕 溶接金属成分の希釈による非金属粒含有率
の低下を抑制するため、母材への溶込率を最小
限にとどめる。
〔2〕 非金属粉末がアーク熱によつて溶融し、溶
融金属池において合金化するのを防止するた
め、非金属粉末がアークに曝される時間を最小
限にとどめること。
〔3〕 飛来する非金属粉末の粒を高い歩留で捕捉
するため、基地材と母材の溶融によつて形成さ
れる溶融金属池が充分な面積と深さを有するこ
と。
これらの条件を従来の溶接法について考えてみ
ると、まず、MIG投入法では一般に溶込率が大き
く、このために所期の成分の複合合金が得ること
が難しく、また、溶込を小さくするために入熱を
小さくすると溶融金属池の面積と深さが小さくな
るという問題点がある。また、混合粉末式プラズ
マ法では溶込は小さいが、溶接中、つねに一定の
成分比率（金属：非金属）の粉末を送給しつゞけ
るに金属粉末と、非金属粉末の両者について比
重、粒度分布、粒の形状等についての複雑な関係
を考慮しなければならず、粉末材料の調整が繁雑
であり、また、金属粉末と非金属粉末を一緒に供
給するという条件下で、単一の熱源で金属粉末を
充分に溶融させながら非金属粉末の溶融を或程度
抑制せねばならないという相反する条件がつねに
存在するため、溶接条件の範囲が狭いという難点
がある。また、プラズマアークを用いる方法で
は、この他に金属粉末と非金属粉末材料を別個の
ノズルから供給し、単一アークで溶着する方法が
あるが、この方法では成分比率の問題は解決し得
ても単一アークを用いるかぎり、上記の溶融条件
の問題は解決できない。
なお、上記の目的に使用されている従来のプラ
ズマアークトーチは、単一のプラズマアークをも
ちいるものであるから、上述したような問題点が
あつた。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明方法は、上記した従来の問題点を改善す
るために開発されたもので、複合合金の肉盛溶接
に、いわゆるダブルアークを応用することによ
り、肉盛された複合合金の成分構成を精密（正
確）に、かつ、容易に調整する方法を提供しよう
とするものである。
また、本発明は、複合合金の肉盛溶接におい
て、溶接金属中の非金属粒含有率を精密（正確）
に、かつ、容易に調整するための機構を有し、ま
た、複数の種類の非金属粉末を同時に送給するた
めの機構を有するプラズマアークトーチを提供し
ようとするものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明に係る複合合金の肉盛溶接方法は、非消
耗電極と溶接母材間、および非消耗電極と線材送
給ノズル間を別個の溶接電源に接続し、非消耗電
極と溶接母材間、非消耗電極と線材送給ノズルよ
り送給される金属線材間の各々の間隙にプラズマ
アークを発生させつつ線材送給ノズルより金属線
材を送給すると共に、該金属線材の下方に粉末送
給ノズルより炭化物等非金属の粉末を夫々送給し
つつ、金属基地中に非金属の粒が分散した組織よ
り成る、複合合金を溶接金属として形成させるこ
とを特徴とするものである。
また、本発明方法に用いられる溶接トーチは、
非消耗電極およびアーク拘束ノズルを中心部に配
置すると共に、この中心部の周囲に、金属線材を
送給するトーチ本体から電気的に絶縁された線材
送給ノズルと、粉末と不活性ガスまたは不活性ガ
スのみを送給する所要本数の粉末−ガスノズルと
を所要間隔を保たせて配置し、且つトーチ中心線
と線材送給ノズル中心線の交点の下方で粉末ガス
ノズル中心線がトーチ中心線と交わるように両ノ
ズルを配置すると共に、非消耗電極と溶接母材
間、および非消耗電極と線材送給ノズル間を別個
の溶接電源に接続したことを特徴とするものであ
る。
（作用）
本発明方法は、２系統の各々独立村に制御でき
るアークをもちいて基地材と母材の各々の溶融条
件を相互に無関係に制御することにより、複合合
金肉盛層の品質と成分精度を向上させるものであ
る。
また、本発明トーチは、異つた種類の非金属粉
末、あるいは非金属粉末と金属粉末を１ノズルか
ら１種類ずつ同時に送給することができ、また、
各ノズルから噴出する不活性ガス流がアークにお
よぼす影響を均等にしてアークの偏心を防止する
ものである。
（実施例）
第１図は本発明の方法による溶接法の概略説明
図であり、各々独立に出力を制御できる２系統の
アーク、いわゆるダブルアークをもちいて溶融金
属池を形成し、これに非金属粉末を投入して複合
合金の溶接金属を形成するものである。
即ち、非消耗電極１と母材Ｂ、および非消耗電
極１と線材送給ノズル３は各々溶接電源Ｐ１およ
びＰ２に図のように電気的に接続されており、ま
た、金属線材５は線材送給ノズル３によつて送給
される。この回路において非消耗電極１と母材Ｂ
の間、および非消耗電極１と金属線材５の間に、
不活性ガスを雰囲気とし、アーク拘束ノズル２を
通じてプラズマアークＡ１とプラズマアークＡ２
を各々点弧した状態で金属線材５を送給し、該金
属線材の溶融によつて生じた溶滴１２、および粉
末送給ノズル６から圧送された非金属粉末７を溶
融金属池８へ投入しつつトーチＴを矢印の方向へ
移行させて溶融金属９を形成する。（溶融金属池
８はシールドキヤツプ１０から送給される不活性
のシールドガス１１によつて保護されている。）
この場合、母材Ｂへの溶込率はプラズマアークＡ
１、したがつて溶接電源Ｐ１の出力によつて決定
される。また、溶融金属池８の面積はプラズマア
ークＡ１、したがつて溶接電源Ｐ１の出力とプラ
ズマアークＡ２、したがつて溶接電源Ｐ２の出力
の両者に依存する。（Ｐ１の出力によつて溶融金
属池８が加熱され、Ｐ２の出力によつて金属線材
５の溶融速度、したがつて単位時間に溶融金属池
８へ供給される溶融金属の量がほぼ決定され
る。）プラズマアークＡ２は母材Ｂに達しないの
でプラズマアークＡ１の出力、したがつて溶接電
源Ｐ１の出力が一定であれば溶接電源Ｐ２の出力
を調整して溶融金属池８の面積を調整しても母材
Ｂへの溶込率が変化することはない。このことか
ら非金属粉末７の送給量に応じて溶融金属池の面
積を精密（正確）に調整することが可能になり、
複合合金溶接金属中の非金属粒含有率を高い精度
で調整することができるのである。
なお、線材送給ノズル３と粉末送給ノズル６に
ついては、これらのノズルのいずれかが、あるい
は両者がプラズマアークトーチＴに組込まれてい
ても、組込まれていなくてもさしつかえはない。
第２図は上記プラズマアークトーチの主要部を
拡大して示したものであり、非消耗電極１とアー
ク拘束ノズル２を中心部に配置し、線材送給ノズ
ル３および粉末−ガスノズル（粉末材料と不活性
ガスまたは不活性ガスのみを送給するノズル）４
はアーク拘束ノズル２の周囲に配置する。
なお、線材送給ノズル３はトーチ本体から絶縁
されている。また、線材送給ノズル３の中心線
は、アーク拘束ノズル２の下方においてトーチ中
心線と交点P1において45゜の交差角をもつて交
り、粉末−ガスノズル４の中心線は、アーク拘束
ノズル２の下方においてトーチ中心線と交点P2に
おいて45゜の交差角をもつて交わる。また、上記
交点P1は交点P2より上方約10mmに位置している。
トーチ中心線と、粉末−ガスノズル４、或は線材
送給ノズル３の中心線の各延長線の交点P2・P1の
位置関係をこのように配置するのは、この位置関
係が逆であれば金属線材５のアーク陽極点および
その近傍に非金属粉末７が接触、付着、溶融して
アークＡ２を撹乱し、金属線材５の正常な溶融を
妨害するのでこれを避けるためである。また、粉
末−ガスノズル４はトーチ内部において非金属粉
末の送給経路４１と接続されると共に、口金４２
により外部の送給ホース４３に接続されている。
粉末−ガスノズル４から送給された不活性ガス流
はシールドノズル（キヤツプ１０）から流出し、
図示していないが、第１図に示した場合と同様
に、シールドガス１１として機能し、金属線材５
の溶融から溶融金属池８の形成、凝固に至る範囲
にわたつて溶融金属および非金属粉末７を保護す
る。
第３図は上記トーチ端面におけるノズルの配置
状態を示すものであり、同図中、符号２０，３
０，４０は、プラズマアーク拘束ノズル２・線材
送共ノズル３・粉末−ガスノズル４の開口部であ
る。
なお、上記粉末−ガスノズル４の数は、本実施
例（第３図）では６本を、上記ノズル２の周囲に
所要の間隔を保つて配置して、溶接時には必要な
数の粉末−ガスノズルからタングステン炭化物粉
末を不活性ガスにより圧送し、非金属粉末の送給
に使用しない粉末−ガスノズルからは単に不活性
ガスのみを送給した。また、各粉末−ガスノズル
における不活性ガスの流量は全ノズルについて等
量とした。
上記実施例において、粉末−ガスノズル４を複
数としたのは、上述したように、異なつた種類の
非金属粉末、あるいは非金属粉末と金属粉末を１
ノズルから１種類ずつ同時に送給することをも可
能にするためである。また、ノズル数について
は、１本でも差支えないが、複数本が好ましく、
その場合は、各ノズルから噴出する不活性ガス流
がアークにおよぼす影響を均等にしてアークの偏
心を防止するため、全ノズルから等量の不活性ガ
スを送給する必要があり、通常必要とされるノズ
ル１本当りの粉末搬送ガス流量（３乃至６／
分）と、シールドガス全流量（15乃至20／分）
とのかねあいから、粉末搬送ガスを基準にとれ
ば、２本ではシールドガスとしての流量が不足
し、７本ではシールドガスとしての流量が過多に
なつて不経済であるということから３乃至６本を
用いるのが最も好ましい。
第４図は溶接システムの概略を示すものであ
り、溶接電源Ｐ１、溶接電源Ｐ２は各々プラズマ
アークトーチＴの非消耗電極１と母材Ｂ、および
非消耗電極１と線材送給ノズル３に接続されてい
る。不活性ガス供給装置１３はトーチＴおよび粉
末送給装置１４に配管により接続されている。ま
た、粉末送給装置１４はトーチＴ（粉末送給ノズ
ル６）に配管によつて接続されており、この配管
を通じて非金属粉末７はトーチＴに供給される。
上記システムにより、厚さ50mmの炭素鋼
（S25C）の母材表面に、JIS規格Y308該当化学成
分の溶接用線材と、タングステンカーバイド粉末
（粒度−36＋145メツシユ）を溶接材料とし、表１
に示すような２種類の溶接条件により肉盛溶接を
実施し、各条件について巾100mm、長さ200mmの溶
接金属を形成させた。なお、肉盛層数は１層とし
た。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a technology for welding non-metallic powder and metal wire as welding materials and using a plasma arc as a heat source. It is used for overlaying. (Prior art) Conventionally, so-called composite alloys in which grains of nonmetallic materials such as carbides (hereinafter referred to as nonmetallic particles) are dispersed in a metal base (hereinafter simply referred to as base) are made by overlay welding. Various forming methods have been proposed.
Typical examples include MIG welding or plasma powder overlay welding.
In both cases, there was a problem in that there was a large difference between the actual value and the target value of the content of non-metallic particles in the overlay weld metal. For example, the one shown in Fig. 5 is an application of the normal MIG welding method (metal inert gas arc welding method), in which the powder material feeding nozzle is placed near the MIG welding torch and the welding power source (PM) is connected to the welding power source (PM). Therefore, the MIG ignited between the welding wire C and the welding base metal D.
Droplets generated by melting the welding wire and non-metallic powder from the feed nozzle are deposited on the molten metal pool formed by the arc ho and protected by the shielding gas supplied from the MIG welding torch. This is a method of forming a weld metal by adding materials. In addition, the one shown in Fig. 6 is a method using the so-called plasma powder deposition welding method, which is formed by a plasma arc ignited through an arc restraining nozzle on a non-consumable electrode and a base metal. In this method, a mixed powder of metal powder and non-metal powder is poured into a molten metal pond protected by a shield gas star supplied from a shield cap to form a weld metal hole. (Hereinafter, the former will be referred to as the MIG injection method and the latter as the mixed powder plasma method. Also, the metal material fed to form the metal base is generally referred to as the base, and wire material is referred to as metal wire, powder (The nonmetallic powder material that is fed to form the nonmetallic particles dispersed in the base is called the nonmetallic powder.) By the way, no matter what welding method is used, the base material It is necessary to reduce the difference between the ratio of the respective feed amounts of powder and nonmetallic powder and the actual composition ratio of the metal matrix and nonmetallic particles in the weld metal formed after welding, and for this purpose, the following The following three conditions are necessary. [1] In order to suppress the decrease in non-metallic grain content due to dilution of weld metal components, the penetration rate into the base metal should be kept to a minimum. [2] In order to prevent the non-metal powder from being melted by arc heat and alloyed in the molten metal pool, the time during which the non-metal powder is exposed to the arc should be minimized. [3] The molten metal pool formed by melting the base material and base material must have sufficient area and depth in order to capture particles of flying non-metallic powder with a high yield. Considering these conditions for conventional welding methods, firstly, the MIG injection method generally has a large penetration rate, which makes it difficult to obtain a composite alloy with the desired composition, and it is also difficult to obtain a composite alloy with the desired composition. Therefore, if the heat input is reduced, there is a problem that the area and depth of the molten metal pool become smaller. In addition, although penetration is small in the mixed powder plasma method, during welding, powder with a constant component ratio (metal: non-metal) is always fed, and the specific gravity of both metal powder and non-metal powder is reduced. Complex relationships regarding particle size distribution, particle shape, etc. must be considered, making adjustment of powder materials complicated, and under the condition that metal powder and non-metal powder are supplied together, Since there are always conflicting conditions in which the metal powder must be sufficiently melted by the heat source while the melting of the non-metallic powder must be suppressed to some extent, there is a drawback that the range of welding conditions is narrow. Another method using plasma arc is to supply metal powder and non-metal powder materials from separate nozzles and weld them with a single arc, but this method does not solve the problem of component ratio. However, as long as a single arc is used, the above problem of melting conditions cannot be solved. It should be noted that the conventional plasma arc torch used for the above purpose uses a single plasma arc, and therefore has the above-mentioned problems. (Problems to be Solved by the Invention) The method of the present invention was developed to improve the above-mentioned conventional problems, and by applying a so-called double arc to overlay welding of composite alloys. The present invention aims to provide a method for precisely and easily adjusting the composition of a composite alloy. In addition, the present invention allows precise (accurate) non-metallic grain content in the weld metal in overlay welding of composite alloys.
It is an object of the present invention to provide a plasma arc torch which has a mechanism for easy adjustment and a mechanism for simultaneously feeding a plurality of types of non-metallic powder. (Means for Solving the Problems) The overlay welding method for composite alloys according to the present invention connects the non-consumable electrode and the welding base material and between the non-consumable electrode and the wire feeding nozzle to separate welding power sources. , feeding the metal wire from the wire feeding nozzle while generating a plasma arc in each gap between the non-consumable electrode and the welding base material and between the non-consumable electrode and the metal wire fed from the wire feeding nozzle, A composite alloy consisting of a structure in which nonmetal grains are dispersed in a metal matrix is formed as a weld metal while feeding nonmetallic powder such as carbide from a powder feeding nozzle below the metal wire. That is. Furthermore, the welding torch used in the method of the present invention is
A non-consumable electrode and an arc restraint nozzle are placed in the center, and around this center are a wire feed nozzle that is electrically insulated from the torch body that feeds the metal wire, and a powder and an inert gas or inert gas. A required number of powder-gas nozzles that feed only active gas are arranged at a required interval, and the center line of the powder gas nozzles intersects with the center line of the torch below the intersection of the center line of the torch and the center line of the wire feeding nozzle. The present invention is characterized in that both nozzles are arranged in this manner, and that the non-consumable electrode and the welding base metal and the non-consumable electrode and the wire feeding nozzle are connected to separate welding power sources. (Function) The method of the present invention improves the quality and composition of the composite alloy overlay layer by controlling the melting conditions of the base material and base material independently of each other using two arcs that can be controlled independently. This improves accuracy. Furthermore, the torch of the present invention can simultaneously feed different types of nonmetallic powder, or one type of nonmetallic powder and a metal powder from one nozzle, and
This prevents eccentricity of the arc by equalizing the influence of the inert gas flow ejected from each nozzle on the arc. (Example) Fig. 1 is a schematic explanatory diagram of a welding method according to the method of the present invention, in which a molten metal pool is formed using two arcs, so-called double arcs, each of which can control the output independently. Metal powder is added to form a composite alloy weld metal. That is, the non-consumable electrode 1 and the base material B, and the non-consumable electrode 1 and the wire feed nozzle 3 are electrically connected to the welding power sources P1 and P2, respectively, as shown in the figure, and the metal wire 5 is connected to the wire feed nozzle 3. It is fed by the feed nozzle 3. In this circuit, non-consumable electrode 1 and base material B
and between the non-consumable electrode 1 and the metal wire 5,
Plasma arc A1 and plasma arc A2 are generated through arc restraint nozzle 2 using an inert gas atmosphere.
The metal wire 5 is fed with each ignited, and the droplets 12 generated by melting the metal wire and the non-metal powder 7 pumped from the powder feed nozzle 6 are thrown into the molten metal pool 8. While doing so, the torch T is moved in the direction of the arrow to form molten metal 9. (The molten metal pool 8 is protected by an inert shielding gas 11 supplied from a shielding cap 10.)
In this case, the penetration rate into the base metal B is the plasma arc A
1, therefore determined by the output of the welding power source P1. Further, the area of the molten metal pool 8 depends on both the output of the plasma arc A1, therefore the welding power source P1, and the output of the plasma arc A2, therefore the welding power source P2. (The output of P1 heats the molten metal pool 8, and the output of P2 almost determines the melting rate of the metal wire 5, and therefore the amount of molten metal supplied to the molten metal pool 8 per unit time. ) Since the plasma arc A2 does not reach the base metal B, the area of the molten metal pool 8 is adjusted by adjusting the output of the welding power source P2 if the output of the plasma arc A1 and therefore the output of the welding power source P1 is constant. However, the penetration rate into the base material B does not change. This makes it possible to precisely (accurately) adjust the area of the molten metal pool according to the amount of nonmetallic powder 7 fed.
The nonmetallic particle content in the composite alloy weld metal can be adjusted with high precision. As for the wire feed nozzle 3 and the powder feed nozzle 6, it does not matter whether one or both of these nozzles are incorporated into the plasma arc torch T or not. Figure 2 is an enlarged view of the main parts of the plasma arc torch, in which the non-consumable electrode 1 and the arc restraint nozzle 2 are arranged in the center, the wire feed nozzle 3 and the powder-gas nozzle (powder material and Nozzle that delivers inert gas or only inert gas) 4
are arranged around the arc restraint nozzle 2. Note that the wire feeding nozzle 3 is insulated from the torch body. Further, the center line of the wire feeding nozzle 3 intersects with the torch center line below the arc restraint nozzle 2 at an intersection point P1 at an intersection angle of 45°, and the center line of the powder-gas nozzle 4 intersects with the torch center line below the arc restraint nozzle. 2, it intersects the torch center line at an intersection point P 2 with an intersection angle of 45°. Further, the above-mentioned intersection point P1 is located approximately 10 mm above the intersection point P2 .
The reason for arranging the intersection points P 2 and P 1 of the torch center line and each extension of the center line of the powder-gas nozzle 4 or the wire feed nozzle 3 in this way is that even if this positional relationship is reversed, This is to avoid the non-metallic powder 7 coming into contact with, adhering to, and melting the arc anode point of the metal wire 5 and its vicinity, disturbing the arc A2 and interfering with the normal melting of the metal wire 5. Further, the powder-gas nozzle 4 is connected to a non-metallic powder feeding path 41 inside the torch, and a nozzle 42
It is connected to an external supply hose 43 by.
The inert gas stream delivered from the powder-gas nozzle 4 exits from the shield nozzle (cap 10);
Although not shown, the metal wire 5 functions as a shielding gas 11 as in the case shown in FIG.
The molten metal and nonmetal powder 7 are protected from melting to formation of a molten metal pool 8 and solidification. FIG. 3 shows the arrangement of the nozzles on the end face of the torch, and in the figure, reference numerals 2 0 , 3
0 and 40 are the openings of the plasma arc restraint nozzle 2, the wire feeding nozzle 3, and the powder-gas nozzle 4. In this embodiment (FIG. 3), the number of the powder gas nozzles 4 is six, which is arranged around the nozzle 2 at a required interval, and when welding, the number of powder gas nozzles 4 is 6. The tungsten carbide powder was pumped with an inert gas, and only the inert gas was fed through a powder-gas nozzle that was not used to feed the nonmetallic powder. Further, the flow rate of the inert gas in each powder-gas nozzle was made equal for all nozzles. In the above embodiment, the plurality of powder-gas nozzles 4 is used because different types of non-metal powders or non-metal powders and metal powders are used in one powder-gas nozzle 4.
This is to enable simultaneous feeding of one type at a time from the nozzle. Also, regarding the number of nozzles, one is fine, but it is preferable to have multiple nozzles.
In that case, in order to equalize the influence of the inert gas flow ejected from each nozzle on the arc and prevent eccentricity of the arc, it is necessary to feed an equal amount of inert gas from all nozzles, which is usually not necessary. Powder carrier gas flow rate per nozzle (3 to 6/
minutes) and total shielding gas flow rate (15 to 20 minutes)
For this reason, if we take the powder carrier gas as a standard, 2 tubes will not have enough flow rate as shielding gas, and 7 tubes will have too much flow rate as shielding gas, which is uneconomical, so 3 to 6 tubes will be used. It is most preferable to use Figure 4 shows an outline of the welding system, in which welding power sources P1 and P2 are connected to non-consumable electrode 1 and base metal B of plasma arc torch T, and non-consumable electrode 1 and wire feeding nozzle 3, respectively. has been done. The inert gas supply device 13 is connected to the torch T and the powder feed device 14 by piping. Further, the powder feeding device 14 is connected to the torch T (powder feeding nozzle 6) via piping, and the nonmetallic powder 7 is supplied to the torch T through this piping. Using the above system, welding wire with a chemical composition corresponding to JIS standard Y308 and tungsten carbide powder (particle size -36 + 145 mesh) were used as welding materials on the surface of a 50 mm thick carbon steel (S25C) base material, as shown in Table 1.
Overlay welding was carried out under two types of welding conditions as shown in Figure 1, and a weld metal with a width of 100 mm and a length of 200 mm was formed under each condition. Note that the number of overlay layers was one.
【表】
上記の試験で得られた複合合金中のタングステ
ンカーバイド含有率を調査するため、肉盛層を放
電加工により切出して比重を測定した。その結果
を表２に示す。[Table] In order to investigate the tungsten carbide content in the composite alloy obtained in the above test, the built-up layer was cut out by electric discharge machining and the specific gravity was measured. The results are shown in Table 2.
【表】
なお、溶接試験は表２の各含有率目標値につい
て３回行い、各回につき５個の比重試験片（１cm
平方）を抽出して測定した。比重測定値はその平
均値（各目標値につきデータ数15）である。
比重から換算（下記換算式参照）したタングス
テンカーバイド含有率は目標値と４〜５％の誤差
を示しているが、前述の従来技術による場合の誤
差は10〜20％であるので、これに比較すれば格段
に小さく、実用的には問題にならない程度のもの
である。
（換算式）
Ｐ＝（１／ｔ−１／ｍ）×１００／１／ｃ−１
／ｍ
Ｐ：タングステンカーバイド含有率（％）
ｔ：複合合金肉盛溶接金属比重
ｍ：基地材比重（7.9）
ｃ：タングステンカーバイド比重（16.8）
（発明の効果）
本発明方法によれば、肉盛された複合合金の成
分構成を精密（正確）にかつ容易に調整すること
ができる優れた効果を奏するものである。
また、本発明方法に用いられる溶接トーチは、
溶接金属中の非金属粒含有率を精密（正確）にか
つ容易に調整することができると共に、複数の種
類の非金属粉末（或は、非金属粉末と金属粉末）
を同時に送給することができ、更に、各ノズルか
ら噴出する不活性ガス流がアークにおよぼす影響
を均等にして該アークの偏心を防止できる等の優
れた効果を奏するものである。[Table] The welding test was conducted three times for each content target value in Table 2, and five specific gravity test pieces (1 cm
square) was extracted and measured. The measured specific gravity value is the average value (15 data points for each target value). The tungsten carbide content calculated from the specific gravity (see the conversion formula below) shows an error of 4 to 5% from the target value, but the error using the conventional technology mentioned above is 10 to 20%, so compared to this. If so, it would be much smaller and would not pose a problem in practical terms. (Conversion formula) P=(1/t-1/m)×100/1/c-1
/m P: Tungsten carbide content (%) t: Composite alloy overlay weld metal specific gravity m: Base material specific gravity (7.9) c: Tungsten carbide specific gravity (16.8) (Effects of the invention) According to the method of the present invention, overlay weld metal specific gravity This provides an excellent effect in that the composition of the composite alloy can be precisely and easily adjusted. Furthermore, the welding torch used in the method of the present invention is
The nonmetallic particle content in the weld metal can be precisely and easily adjusted, and multiple types of nonmetallic powder (or nonmetallic powder and metal powder) can be used.
Furthermore, the inert gas flow ejected from each nozzle has excellent effects such as equalizing the influence on the arc and preventing eccentricity of the arc.
第１図乃至第４図は本発明の実施例図を示すも
のであり、第１図は本発明方法の概略説明図、第
２図は本発明方法に用いられる溶接トーチの要部
拡大端面図、第３図は該トーチ要部の１部省略底
面図、第４図は本発明方法の溶接システムを示す
概略説明図である。第５図及び第６図は従来の
MIG溶接法及びプラズマ粉体肉盛溶接法の概略説
明図である。
１……非消耗電極、２……アーク拘束ノズル、
３……線材送給ノズル、４……粉末−ガスノズ
ル、５……金属線材、６……粉末送給ノズル、７
……非金属粉末、１０……シールドキヤツプ、Ｔ
……トーチ、Ｐ１……電源、Ｐ２……電源。
1 to 4 show examples of the present invention, FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of the method of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged end view of essential parts of a welding torch used in the method of the present invention. 3 is a partially omitted bottom view of the main parts of the torch, and FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing a welding system of the method of the present invention. Figures 5 and 6 show the conventional
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a MIG welding method and a plasma powder build-up welding method. 1...Non-consumable electrode, 2...Arc restraint nozzle,
3... Wire feeding nozzle, 4... Powder-gas nozzle, 5... Metal wire, 6... Powder feeding nozzle, 7
...Nonmetal powder, 10...Shield cap, T
...torch, P1...power supply, P2...power supply.
Claims (1)
と線材送給ノズル間を別個の溶接電源に接続し、
非消耗電極と溶接母材間、非消耗電極と線材送給
ノズルより送給される金属線材間の各々の間隙に
プラズマアークを発生させつつ線材送給ノズルよ
り金属線材を送給すると共に、該金属線材の下方
に粉末送給ノズルより炭化物等非金属の粉末を送
給しつつ、金属基地中に非金属の粒が分散した組
織より成る複合合金を溶接金属として形成させる
ことを特徴とする複合合金の肉盛溶接方法。 ２ 非消耗電極およびアーク拘束ノズルを中心部
に配置すると共に、この中心部の周囲に、金属線
材を送給するトーチ本体から電気的に絶縁された
線材送給ノズルと、粉末と不活性ガスまたは不活
性ガスのみを送給する所要本数の粉末−ガスノズ
ルとを所要間隔を保たせて配置し、且つトーチ中
心線と線材送給ノズル中心線の交点の下方で粉末
ガスノズル中心線がトーチ中心線と交わるように
両ノズルを配置すると共に、非消耗電極と溶接母
材間、および非消耗電極と線材送給ノズル間を別
個の溶接電源に接続したことを特微とする複合合
金の肉盛溶接トーチ。[Claims] 1. Connecting between the non-consumable electrode and the welding base material and between the non-consumable electrode and the wire feeding nozzle to separate welding power sources,
The metal wire is fed from the wire feed nozzle while generating a plasma arc in each gap between the non-consumable electrode and the welding base material and between the non-consumable electrode and the metal wire fed from the wire feed nozzle. A composite characterized in that a composite alloy consisting of a structure in which nonmetal grains are dispersed in a metal base is formed as a weld metal while feeding nonmetallic powder such as carbide from a powder feeding nozzle below the metal wire. Overlay welding method for alloys. 2. A non-consumable electrode and an arc restraint nozzle are arranged in the center, and around this center, a wire feed nozzle electrically insulated from the torch body that feeds the metal wire, and a powder and an inert gas or A required number of powder-gas nozzles that feed only inert gas are arranged at a required interval, and the center line of the powder gas nozzles is aligned with the torch center line below the intersection of the torch center line and the wire feed nozzle center line. A composite alloy overlay welding torch characterized in that both nozzles are arranged so as to intersect, and the non-consumable electrode and the welding base metal and the non-consumable electrode and the wire feeding nozzle are connected to separate welding power sources. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59208842A JPS6186075A (en) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | Build-up welding method of composite alloy and welding torch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59208842A JPS6186075A (en) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | Build-up welding method of composite alloy and welding torch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6186075A JPS6186075A (en) | 1986-05-01 |
| JPS6241836B2 true JPS6241836B2 (en) | 1987-09-04 |
Family
ID=16563002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59208842A Granted JPS6186075A (en) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | Build-up welding method of composite alloy and welding torch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6186075A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0372804B2 (en) * | 1987-01-23 | 1991-11-19 | Honda Motor Co Ltd | |
| CN110548961A (en) * | 2019-10-15 | 2019-12-10 | 湖北汽车工业学院 | metal-based layered composite material and electric arc additive manufacturing method thereof |
| CN111112794A (en) * | 2020-01-14 | 2020-05-08 | 三峡大学 | Third-phase reinforced metal matrix composite material arc additive manufacturing method and equipment |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6397362A (en) * | 1986-10-13 | 1988-04-28 | Kawasaki Steel Corp | Surface hardening build-up welding method |
| GB2489493B (en) | 2011-03-31 | 2013-03-13 | Norsk Titanium Components As | Method and arrangement for building metallic objects by solid freeform fabrication |
| KR102066342B1 (en) * | 2018-03-23 | 2020-01-14 | 한양대학교 산학협력단 | Plasma generator |
| CN108788406B (en) * | 2018-07-04 | 2020-01-07 | 西南交通大学 | Light metal-based composite material component and preparation method thereof |
-
1984
- 1984-10-03 JP JP59208842A patent/JPS6186075A/en active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6186075A (en) | 1986-05-01 |
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