JPWO2017163325A1

JPWO2017163325A1 - 溶射トーチ

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Publication number: JPWO2017163325A1
Application number: JP2018506668A
Authority: JP
Inventors: 貴人内海; 諭櫻井; 良次熨斗
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2036-03-23
Also published as: CN108884547A; EP3434804A1; MX369198B; EP3434804B1; JP6610772B2; CN108884547B; US10500599B2; KR20180121627A; US20190099770A1; MX2018010459A; EP3434804A4; KR102049192B1; WO2017163325A1

Abstract

溶射トーチ（１）は、溶融材料を吐出する吐出口（１７）と、吐出口（１７）の吐出方向前方側の周縁に位置し、溶融材料の吐出方向に沿って形成される吐出口周縁部（２３ｂ）と、吐出口周縁部（２３ｂ）の先端側に連続する外表面部（１３ａ）と、を有する。吐出口周縁部（２３ｂ）は、外表面部（１３ａ）よりも溶融材料が付着しやすい部位を備え、外表面部（１３ａ）は、吐出口周縁部（２３ｂ）よりも溶融材料が付着しにくい部位を備えている。

Description

本発明は、ワークの被溶射面に溶融材料を吹き付けて溶射皮膜を形成する溶射トーチに関する。

自動車用エンジン等におけるシリンダブロックのシリンダボア内面に、金属やセラミック等からなる溶融材料を溶射して溶射皮膜を形成する溶射技術が知られている（下記特許文献１参照）。

特許第５３７０６９３号公報

溶射皮膜を形成する際には、溶射トーチをシリンダボア内に挿入して回転及び軸方向移動させながら、溶射材料を溶融させた溶融粒子を溶射フレームとして吐出する。その際、溶射トーチから吐出直後の溶融粒子（一次粒子）の一部と、シリンダボア内面に向けて飛翔してから跳ね返って付着できなかった溶融粒子（二次粒子）の一部とが、溶射トーチに付着し皮膜カスとして堆積する。溶射トーチに堆積した皮膜カスは、溶射作業中に脱落し、新たに吐出される溶射フレーム中に混入してシリンダボア内面に付着することによって、溶射皮膜の品質低下を招く。

そこで、本発明は、皮膜カスの混入による溶射皮膜の品質低下を抑制することを目的としている。

本発明の溶射トーチは、吐出口周縁部が、溶融材料が付着しやすい部位を備え、外表面部が、吐出口周縁部よりも溶融材料が付着しにくい部位を備えていることを特徴とする。

溶射トーチの吐出口から吐出された直後の溶融材料（一次粒子）は、熱量が高いことから溶射トーチに付着しやすい。もともと付着力の強い一次粒子が、溶融材料が付着しやすい部位を備える吐出口周縁部に付着することになるので、吐出口周縁部に付着した一次粒子よる皮膜カスの脱落をより確実に抑制できる。

一方、溶射トーチの吐出口から吐出された後、被溶射面で跳ね返って付着しなかった溶融材料（二次粒子）は、熱量が低く付着力が弱いため付着しても溶射トーチから剥離しやすい。外表面部は、溶融材料が付着しにくい部位を備えているので、もともと付着力の弱い二次粒子の当該付着しにくい部位の外表面部への付着をより確実に抑制できる。このため、外表面部での二次粒子による皮膜カスの発生は抑制されたものとなり、外表面部からの皮膜カスの脱落をより確実に抑制できる。

このように、吐出口周縁部及び外表面部からの皮膜カスの脱落を抑制することで、溶射皮膜は、皮膜カスの混入による品質低下を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係わる溶射トーチの斜視図である。図２は、溶射トーチの裏側から見た斜視図である。図３は、溶射トーチの正面図である。図４は、シリンダボア内面に対し溶射皮膜を形成している状態を含む図３のＡ−Ａ断面図である。図５は、溶射トーチから吐出された溶射粒子の飛翔状態を示す作用説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図４に示す溶射トーチ１は、自動車用エンジン等のシリンダブロック３（図４参照）におけるシリンダボア５の内面５ａに対し、溶融材料である溶射粒子７を吹き付けて溶射皮膜９を形成する溶射装置に含まれる。ここで、シリンダブロック３はワークを構成し、シリンダボア５は円形の穴を構成し、シリンダボア５の内面５ａは被溶射面を構成している。

溶射トーチ１は、シリンダボア５内に挿入した状態で回転及び軸方向移動させることによって、内面５ａのほぼ全域に溶射皮膜９を形成する。溶射皮膜９を形成した後は、溶射皮膜９に対し、ホーニング加工を実施して表面を平滑にし、ピストンリングの摺動面とする。

溶射トーチ１は鉄製のトーチ本体１１を備え、トーチ本体１１には、トーチ本体１１を覆う銅製のカバー部１３を着脱自在に取り付けてある。トーチ本体１１の内部には、溶射材料である溶射ワイヤ１５が、図示しない送り機構によって吐出口１７に向けて順次送り出される。溶射ワイヤ１５は、鉄系材料で構成され、図３に示すように、左右に２本平行に配置される。２本の溶射ワイヤ１５は、吐出口１７内に先端が突出し、互いに近接した位置にある。上記２本の溶射ワイヤ１５は、トーチ本体１１内に形成してあるワイヤ挿入孔に移動可能に挿入され、当該ワイヤ挿入孔に対して電気的に絶縁されている。

ここで、一方の溶射ワイヤ１５をプラス（＋）電極とし、他方の溶射ワイヤ１５をマイナス（−）電極として、各溶射ワイヤ１５の電極間に電圧を印加する。すると、上記した２本の溶射ワイヤ１５の繰り出し方向の延長線上の交差部付近において、電極間に放電アークが発生し、放電アークの熱エネルギにより２本の溶射ワイヤ１５が溶融する。なお、溶射ワイヤ１５に電圧を印加する電極については省略している。

溶射トーチ１のトーチ本体１１は、吐出口１７に通じるガス流路１９を内部に備えている。ガス流路１９は、図３に示すように、左右２本の溶射ワイヤ１５相互間に位置している。ガス流路１９は、図４に示すように、溶射トーチ１の回転中心軸線Ｐと平行な上流側部分１９ａと、上流側部分１９ａの下端に連通し、先端が吐出口１７に通じる下流側部分１９ｂとを備えている。ガス流路１９を流れるガスによって、溶射ワイヤ１５が溶融した溶融材料が、溶射粒子７となって吐出口１７から前方へ吐出される。

トーチ本体１１における吐出口１７の吐出方向前方側には、ほぼ円錐形状の凹所２３を形成してあり、凹所２３に吐出口１７が開口している。凹所２３は、吐出口１７が中心部に開口する底壁２３ａと、吐出口１７の吐出方向前方側の周縁に位置し、溶射粒子７の吐出方向に沿って形成される環状の側壁２３ｂとを備えている。環状の側壁２３ｂは、吐出口１７の吐出方向前方側が拡がるテーパ形状となっている。すなわち、環状の側壁２３ｂは、底壁２３ａ側の直径が凹所２３における開口側の直径よりも小さくなるようなテーパ形状である。

トーチ本体１１は、凹所２３を備える側の平面状の前面部１１ａと、前面部１１ａの図３中で左右両側から裏側へ向けて曲面状に連続する側面部１１ｂ，１１ｃと、前面部１１ａの裏側に位置し両側面部１１ｂ，１１ｃに連続する曲面状の後面部１１ｄと、平面状の先端面部１１ｅとを備えている。後面部１１ｄは、両側面部１１ｂ，１１ｃの前面部１１ａと反対側の端縁相互を連続するようにつないでいる。先端面部１１ｅは、前面部１１ａ、両側面部１１ｂ，１１ｃ及び後面部１１ｄに対し、曲面部によって連続している。

カバー部１３は、トーチ本体１１の前面部１１ａを覆う平面状のカバー前面部１３ａと、カバー前面部１３ａの図３中で左右両側から裏側へ向けて屈曲する平面状のカバー側面部１３ｂ，１１ｃとを備えている。カバー前面部１３ａには、凹所２３が外部に露出するように開口する円形の開口部１３ａ１を設けている。円形の開口部１３ａ１の直径は、凹所２３の開口側端部の円形の直径よりも大きく、したがって、凹所２３の開口側端部には環状の前面露出部２５が形成される。前面露出部２５の幅寸法Ｗは、全周にわたり均一で、例えば約１ｍｍ程度とする。

カバー側面部１３ｂのカバー前面部１３ａと反対側の端縁からは、二つのバンド片１３ｄがトーチ本体１１の後面部１１ｄを覆うように延びている。また、カバー側面部１３ｃのカバー前面部１３ａと反対側の端縁からは、二つのバンド片１３ｅがトーチ本体１１の後面部１１ｄを覆うように延びている。さらに、カバー前面部１３ａの先端側の端縁からは、一つの先端バンド片１３ｆが先端面部１１ｅ及び後面部１１ｄを覆うように、バンド片１３ｄ，１３ｅと直交する方向に延びている。

バンド片１３ｄ，１３ｅは、トーチ本体１１の凸曲面形状の後面部１１ｄを覆うように湾曲し、それぞれの端部１３ｄ１，１３ｅ１は後面部１１ｄのほぼ中央に位置している。それぞれの端部１３ｄ１，１３ｅ１を互いに重ね合わせることで、先端側重ね合わせ部２７及び基端側重ね合わせ部２９が形成される。先端側重ね合わせ部２７は、先端バンド片１３ｆの端部１３ｆ１を、先端側のバンド片１３ｄの端部１３ｄ１の上に重ね合わせている。

先端側重ね合わせ部２７は、バンド片１３ｄ，１３ｅと先端バンド片１３ｆとの三つを重ね合わせた状態で、留め具３０によって固定される。一方、基端側重ね合わせ部２９は、バンド片１３ｄ，１３ｅの二つを重ね合わせた状態で、留め具３１によって固定される。

カバー部１３は、カバー側面部１３ｂ，１３ｃの先端バンド片１３ｆと反対側の基端側に、バンド片１３ｄ，１３ｅと同方向に延びる取付片１３ｇ，１３ｈを備えている。取付片１３ｇ，１３ｈを、ねじ３３，３５によりトーチ本体１１の側面部１１ｂ，１１ｃに固定する。

カバー部１３は、トーチ本体１１に取り付ける前に、留め具３０，３１によってバンド部を形成し、トーチ本体１１を挿入する空間を形成しておく。この状態で、トーチ本体１１をカバー部１３内の空間に挿入し、その後、ねじ３３，３５を締結することで、トーチ本体１１にカバー部１３が取り付けられる。

前述したように、溶射トーチ１は、トーチ本体１１が鉄製で、カバー部１３が銅製となっている。鉄製のトーチ本体１１の環状の側壁２３ｂの表面及び、環状の前面露出部２５の表面には、例えばショットブラスト処理を実施して、表面粗さをより粗くして微細な凹凸部を形成している。具体的な側壁２３ｂ及び前面露出部２５の表面粗さは、Ｒａ（算術平均粗さ）が０．１〜６μｍ、Ｒｚ（十点平均粗さ）が０．５〜５０μｍである。

一方、銅製のカバー部１３の表面、特にカバー前面部１３ａの表面は、例えば研磨処理を実施して、表面粗さがより細かく平滑なほぼ鏡面としている。具体的なカバー部１３の表面粗さは、Ｒａ（算術平均粗さ）が０．０９μｍ以下、Ｒｚ（十点平均粗さ）が０．９μｍ以下である。

すなわち、トーチ本体１１の環状の側壁２３ｂ及び前面露出部２５の各表面と、銅製のカバー部１３の表面とは、表面粗さが互いに異なっていて、前者の表面粗さが後者の表面粗さよりも粗くなっている。言い方を変えれば、後者の表面粗さが前者の表面粗さよりも細かくなっている。このことは、トーチ本体１１の環状の側壁２３ｂ及び前面露出部２５の各表面のほうが、カバー部１３の表面よりも溶射粒子７が付着しやすいことを意味する。言い方を変えれば、カバー部１３の表面のほうが、トーチ本体１１の環状の側壁２３ｂ及び前面露出部２５の各表面よりも溶射粒子７が付着しにくい。つまり、側壁２３ｂは、カバー前面部１３ａよりも溶射粒子７が付着しやすい部位を備え、カバー前面部１３ａは、側壁２３ｂよりも溶射粒子７が付着しにくい部位を備える。

上記した側壁２３ｂは吐出口周縁部を構成し、カバー前面部１３ａ及び前面露出部２５は吐出口周縁部の先端側に連続する外表面部を構成している。この場合、外表面部は、吐出口周縁部（側壁２３ｂ）に連続する側の端部（前面露出部２５）が、外表面部の溶融材料が付着しにくい部位（カバー前面部１３ａ）よりも、溶融材料が付着しやすい面に形成されている。

溶射粒子７が付着しやすい面性状としてある側壁２３ｂ及び前面露出部２５に対しては、粗面の凹凸に溶射粒子７の液滴が喰い込んで界面密着力が強く発生する。一方、溶射粒子７が付着しにくい面性状としてあるカバー部１３の平滑な表面に対しては、溶射粒子７の液滴が喰い込みにくいことから密着力が弱くなる。

次に作用を説明する。

図５に示すように、溶射トーチ１の吐出口１７から吐出される溶射粒子（一次粒子）７は、凹所２３の側壁２３ｂに沿って先拡がりに飛翔し、シリンダボア５の内面５ａに到達する。このとき、側壁２３ｂに沿って飛翔する溶射粒子７の一部は、側壁２３ｂに付着して皮膜カスＡとなる。

側壁２３ｂは、溶射粒子７と同じ鉄系材料という、溶射粒子７に対して親和性の高い材質で構成され、かつ微細な凹凸による粗面に形成しているため、溶射粒子７が付着しやすい。また、溶射トーチ１の吐出口１７から吐出された直後の溶射粒子７（一次粒子）は熱量（エネルギ）が高いことから密着力が高く、よって側壁２３ｂに付着した一次粒子による皮膜カスＡは極めて脱落しにくいものとなる。

シリンダボア５の内面５ａに到達した溶射粒子７の大部分は、内面５ａに付着して溶射皮膜９を形成する。内面５ａに到達して付着しきれなかった溶射粒子７は、跳ね返って二次粒子７ａとなり、その一部は溶射トーチ１に向けて飛翔する。

このとき溶射トーチ１におけるカバー部１３は銅製という、溶射粒子７に対して親和性の低い材質で構成され、かつカバー前面部１３ａを含むカバー部１３の表面は、研磨によってほぼ鏡面に形成して溶射粒子７が付着しにくい面性状となっている。このため、カバー部１３に対する溶射粒子７（二次粒子７ａ）の付着が抑制される。

上記した二次粒子７ａは、吐出口１７から吐出されて内面５ａに到達するまでの間の溶射粒子７に比較して、粒径が小さく、外気により冷却されて温度低下しやすく、飛翔速度も低下していて対象物に衝突する際のエネルギが低いため、密着力が弱い。したがって、カバー部１３に対する溶射粒子７（二次粒子７ａ）の付着は、より一層抑制される。

また、二次粒子７ａは、吐出口１７から放射状に拡がりをもって内面５ａに吹き付けられる溶射粒子７のうち、外側の端部に位置する粗悪な粒子が内面５ａで跳ね返るものを含む。当該粗悪な粒子は、中央に位置する良好な粒子に比較して、粒径が小さく、外気により冷却されて温度低下しやすく、飛翔速度も低い。このような粗悪な粒子の跳ね返りにより主として発生する二次粒子７ａは、カバー部１３に極めて付着しにくいものとなる。

このように、もともと付着力の強い一次粒子が、付着しやすい側壁２３ｂ及び前面露出部２５に付着することになるので、側壁２３ｂ及び前面露出部２５に付着した一次粒子よる皮膜カスＡの脱落をより確実に抑制できる。

一方、溶射トーチ１の吐出口１７から吐出された後、シリンダボア５の内面５ａで跳ね返って付着しなかった溶射粒子７（二次粒子７ａ）は、熱量（エネルギ）が低く付着力が弱いため、仮に付着しても溶射トーチ１（カバー部１３）から剥離しやすい。そこで、二次粒子７ａが付着する部位となるカバー部１３の表面を、溶射粒子７が付着しにくい面性状とすることで、もともと付着力の弱い二次粒子７ａのカバー部１３への付着をより確実に抑制する。よって、カバー部１３の表面では、二次粒子７ａによる皮膜カスが発生しにくく、当該皮膜カスの脱落はより確実に抑制される。

このように、トーチ本体１１及びカバー部１３からの皮膜カスの脱落を抑制することで、溶射皮膜９への皮膜カスの混入を抑制でき、溶射皮膜９に皮膜カスが混入することによる品質低下を抑制できる。その結果、溶射作業の後工程であるホーニング加工時において、溶射皮膜９に混入した場合の皮膜カスの脱落を抑制して摺動面における空孔の発生を抑制できる。

本実施形態は、溶融材料が付着しやすい側壁２３ｂ及び前面露出部２５は、カバー前面部１３ａよりも表面の粗さが粗い。言い方を変えれば、カバー部１３の溶融材料が付着しにくいカバー前面部１３ａは、側壁２３ｂ及び前面露出部２５よりも表面の粗さが細かい。

このため、トーチ本体１１の側壁２３ｂ及び前面露出部２５には、吐出口１７から吐出された直後の溶射粒子７がより確実に付着して、脱落しにくい皮膜カスＡとなる。一方、カバー部１３の表面には、溶射粒子７（二次粒子７ａ）がより付着しにくくなり、カバー部１３からの皮膜カスの脱落をより確実に抑制できる。

本実施形態は、溶融材料が付着しやすい側壁２３ｂ及び前面露出部２５は、銅製のカバー部１３よりも熱伝導性が低い材質の鉄製としている。言い方を変えれば、カバー部１３の溶融材料が付着しにくいカバー前面部１３ａは、鉄製の側壁２３ｂ及び前面露出部２５よりも熱伝導性が高い材質の銅製としている。

吐出口１７から吐出直後の溶射粒子７は、より高い熱量を保持している。このようなより高い熱量を保持している溶射粒子７は、熱伝導性がより低い材質で構成される側壁２３ｂ及び前面露出部２５に付着しても、熱量の放出が抑えられ、より高い熱量を維持できる。より高い熱量が維持される溶射粒子７は、密着力がより強く、側壁２３ｂ及び前面露出部２５から極めて剥離しにくいものとなる。

一方、二次粒子７ａが仮にカバー前面部１３ａに付着したとしても、カバー部１３は熱伝導性がより高い銅製としているので、二次粒子７ａが保持する熱量はカバー部１３に放出されやすい。このため、もともと熱量が低い二次粒子７ａは、さらに熱量が低くなり、カバー部１３に付着したとしても皮膜カスとなる前にすぐに落下して、皮膜カスとなってからの脱落を抑制できる。

本実施形態は、カバー部１３の溶融材料が付着しにくいカバー前面部１３ａは、鉄製の側壁２３ｂ及び前面露出部２５よりも、溶射粒子７と親和性の低い銅製としている。言い方を変えれば、溶融材料が付着しやすい側壁２３ｂ及び前面露出部２５は、銅製のカバー部１３よりも溶融材料と親和性の高い鉄製としている。

側壁２３ｂ及び前面露出部２５を含むトーチ本体１１を、溶融材料と親和性のより高い鉄製とすることで、溶射粒子７の側壁２３ｂ及び前面露出部２５への密着力をより一層高めることができる。一方、カバー前面部１３ａを含むカバー部１３を、溶融材料と親和性のより低い銅製とすることで、二次粒子７ａのカバー前面部１３ａを含むカバー部１３への付着をより一層抑えることができる。

本実施形態は、溶射トーチ１の外表面部は、側壁２３ｂに連続する側の端部に対応する前面露出部２５が、外表面部の溶融材料が付着しにくいカバー前面部１３ａよりも、溶融材料が付着しやすい面に形成されている。この場合、溶融材料が付着しにくい部位が、吐出口１７から吐出された直後の凹所２３内での溶射粒子７の飛翔経路上に存在しないことになる。

吐出口１７から吐出される溶射粒子７は、凹所２３の開口部周縁でカバー前面部１３ａ側に回り込むような小さな渦流が発生する。渦流が発生する付近には、鉄製のトーチ本体１１の一部である環状の前面露出部２５を設けてあるので、当該渦流がカバー部１３に到達するのを抑制できる。前面露出部２５は、側壁２３ｂと同等の面性状としてあるので、上記渦流となる溶射粒子７が到達すると付着しやすく、皮膜カスとなっても密着力が強いとこから脱落を抑制できる。

本実施形態は、吐出口周縁部が、外表面部に対して凹所２３となる部位の側壁２３ｂで構成され、当該側壁２３ｂは、吐出口１７の吐出方向前方側が拡がるテーパ形状である。この場合、側壁２３ｂが円筒形状である場合に比較して、側壁２３ｂと前面露出部２５との間でつながるようにして形成された場合の皮膜カスは、側壁２３ｂと前面露出部２５とでなす屈曲角度がより緩やかな鈍角となるので、脱落しにくくなる。

本実施形態は、溶射トーチ１が、トーチ本体１１と、トーチ本体１１を覆いトーチ本体１１に対して着脱自在のカバー部１３とを有し、カバー部１３に、外表面部の溶融材料が付着しにくい部位が設けられている。この場合、溶融材料が付着しにくい部位を、トーチ本体１１とは別部材として構成でき、溶融材料が付着しにくい部位と、溶融材料が付着しやすい部位とを、容易に形成することができる。

上記したカバー部１３は、ねじ３３，３５を外すことで、トーチ本体１１から容易に取り外すことができる。これにより、仮にカバー部１３の表面に溶融材料が付着したままとなっていたとしても、清掃作業が容易である。また、カバー部１３は、トーチ本体１１の特に前面部１１ａを覆っているので、トーチ本体１１が高温の溶融材料に直接触れることを抑制でき、トーチ本体１１を熱から保護することができる。

カバー部１３は、２本のねじ３３，３５により取付片１３ｇ，１３ｈ周辺をトーチ本体１１に締結固定しており、他の部分は、バンド片１３ｄ，１３ｅ，１３ｆからなるバンド部によって覆う状態としている。この場合、カバー部１３は、トーチ本体１１に対して強固に密着する部位が、２本のねじ３３，３５周辺のみとなる。このため、カバー部１３が溶融材料に直接触れることなどにより高温化しても、カバー部１３からトーチ本体１１への熱の伝導は僅かずつであり、トーチ本体１１の高温化を抑制できる。

本実施形態は、溶射トーチ１が、円形の穴であるシリンダボア５に挿入された状態で回転しながら吐出口１７から溶射粒子７を吐出するものであり、外表面部の溶融材料が付着しにくい部位は、少なくとも溶射トーチ１の回転方向後方側に設けられている。

溶射トーチ１は回転しながら吐出口１７から溶射粒子７を吐出するので、シリンダボア５の内面５ａで跳ね返った二次粒子７ａなど、内面５ａに付着し得なかった溶融材料は、溶射トーチ１の回転方向後方側により多く存在する。このため、溶射トーチ１の回転方向後方側にカバー前面部１３ａを少なくとも備えることで、二次粒子７ａのカバー前面部１３ａへの付着をより確実に抑えることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。

例えば、上記した実施形態では、シリンダボア５の内面５ａに溶射皮膜９を形成する場合について説明したが、シリンダボア５の内面５ａ以外の被溶射面に溶射皮膜を形成する場合についても本発明を適用することができる。

上記した実施形態では、溶融材料を付着しやすくするために、熱伝導性が低いか、溶融材料に対して親和性が高い材質として、トーチ本体１１を鉄製としたが、鉄製に限るものではない。また、溶融材料を付着しにくくするために、熱伝導性が高いか、溶融材料に対して親和性が低い材質として、カバー部１３を銅製としたが、銅製に限るものではなく、例えばセラミックやＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）でもよい。要するに、トーチ本体１１の表面が、カバー部１３の表面よりも溶融材料が付着しやすく、カバー部１３の表面がトーチ本体１１の表面よりも溶融材料が付着しにくいものであればよい。

上記した実施形態は、溶融材料を付着しやすくために、トーチ本体１１の側壁２３ｂ及び前面露出部２５をショットブラストによる表面処理を実施しているが、機械加工やヤスリ掛けにより凹凸を形成して、より粗い粗面としもよい。

上記した実施形態は、溶融材料を付着しにくくために、カバー部１３のカバー前面部１３ａを研磨して鏡面化しているが、化学的な方法など他の方法で鏡面化してもよい。

上記したカバー部１３は、カバー前面部１３ａのみを備える構成とし、トーチ本体１１の前面部１１ａを覆うだけでもよい。この場合、カバー前面部１３ａをトーチ本体１１に例えばねじ止めによって取り付ける。シリンダボア５の内面５ａに付着しきれなかった溶融材料は、主としてトーチ本体１１の前面部１１ａに向けて移動するので、前面部１１ａに対応する部位のみを溶融材料が付着しにくい部位としても充分な効果が得られる。

上記した実施形態は、カバー部１３をトーチ本体１１とは別部材として設けているが、カバー部１３を使用しなくてもよい。この場合、トーチ本体１１の前面部１１ａの表面を、研磨等により平滑化して鏡面化する。これにより、トーチ本体１１の前面部１１ａの表面が、側壁２３ｂ及び前面露出部２５の各表面よりも、溶融材料が付着しにくい面性状となる。

上記した実施形態は、トーチ本体１１にカバー部１３を取り付けることで、カバー前面部１３ａの表面とトーチ本体１１の前面露出部２５の表面との間に段差が形成されている。これに対し、トーチ本体１１の凹所２３の開口側周縁に環状の突起を設け、当該環状の突起をカバー部１３の円形の開口部１３ａ１に挿入するようにしてカバー部１３をトーチ本体１１に取り付けるようにしてもよい。

この場合、環状の突起の先端面が前面露出部２５に相当することになり、環状の突起の突出高さとカバー部１３の板厚とをほぼ同等とすることで、突起の先端面（前面露出部２５）とカバー前面部１３ａの表面とがほぼ同一面となる。上記環状の突起を設ける場合には、前記したカバー部１３がカバー前面部１３ａのみを備える構成において、当該突起が位置決めとなってカバー部１３のトーチ本体１１に対する取付作業性が向上する。

本発明は、ワークの被溶射面に溶融材料を吹き付けて溶射皮膜を形成する溶射トーチに適用される。

１溶射トーチ
３シリンダブロック（ワーク）
５シリンダボア（円形の穴）
５ａシリンダボアの内面（被溶射面）
７溶射粒子（溶融材料）
１１トーチ本体
１３カバー部
１３ａカバー前面部（外表面部）
１７溶射トーチの吐出口
２３トーチ本体の凹所
２３ｂ凹所の側壁（吐出口周縁部）
２５前面露出部（外表面部の吐出口周縁部に連続する側の端部）

カバー部１３は、トーチ本体１１の前面部１１ａを覆う平面状のカバー前面部１３ａと、カバー前面部１３ａの図３中で左右両側から裏側へ向けて屈曲する平面状のカバー側面部１３ｂ，１３ｃとを備えている。カバー前面部１３ａには、凹所２３が外部に露出するように開口する円形の開口部１３ａ１を設けている。円形の開口部１３ａ１の直径は、凹所２３の開口側端部の円形の直径よりも大きく、したがって、凹所２３の開口側端部には環状の前面露出部２５が形成される。前面露出部２５の幅寸法Ｗは、全周にわたり均一で、例えば約１ｍｍ程度とする。

Claims

ワークの被溶射面に溶融材料を吹き付けて溶射皮膜を形成する溶射トーチであって、
前記溶射トーチは、
前記溶融材料を吐出する吐出口と、
前記吐出口の吐出方向前方側の周縁に位置し、前記溶融材料の吐出方向に沿って形成される吐出口周縁部と、
前記吐出口周縁部の先端側に連続する外表面部と、を有し、
前記吐出口周縁部は、前記外表面部よりも前記溶融材料が付着しやすい部位を備え、
前記外表面部は、前記吐出口周縁部よりも前記溶融材料が付着しにくい部位を備えていることを特徴とする溶射トーチ。
前記吐出口周縁部の前記溶融材料が付着しやすい部位は、前記外表面部の前記溶融材料が付着しにくい部位よりも表面の粗さが粗いことを特徴とする請求項１に記載の溶射トーチ。
前記外表面部の前記溶融材料が付着しにくい部位は、前記吐出口周縁部の前記溶融材料が付着しやすい部位よりも表面の粗さが細かいことを特徴とする請求項１に記載の溶射トーチ。
前記吐出口周縁部の前記溶融材料が付着しやすい部位は、前記外表面部の前記溶融材料が付着しにくい部位よりも熱伝導性が低い材質で構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の溶射トーチ。
前記外表面部の前記溶融材料が付着しにくい部位は、前記吐出口周縁部の前記溶融材料が付着しやすい部位よりも熱伝導性が高い材質で構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の溶射トーチ。
前記吐出口周縁部の前記溶融材料が付着しやすい部位は、前記外表面部の前記溶融材料が付着しにくい部位よりも前記溶融材料と親和性の高い材質で構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の溶射トーチ。
前記外表面部の前記溶融材料が付着しにくい部位は、前記吐出口周縁部の前記溶融材料が付着しやすい部位よりも前記溶融材料と親和性の低い材質で構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の溶射トーチ。
前記外表面部は、前記吐出口周縁部に連続する側の端部が、前記外表面部の前記溶融材料が付着しにくい部位よりも、前記溶融材料が付着しやすい面に形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の溶射トーチ。
前記吐出口周縁部は、前記外表面部に対して凹所となる部位の側壁で構成され、当該側壁は、前記吐出口の吐出方向前方側が拡がるテーパ形状であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の溶射トーチ。
前記溶射トーチは、前記吐出口を有するトーチ本体と、当該トーチ本体を覆いトーチ本体に対して着脱自在のカバー部とを有し、前記カバー部に、前記外表面部の前記溶融材料が付着しにくい部位が設けられていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の溶射トーチ。
前記ワークは円形の穴を備えていて、前記被溶射面は前記円形の穴の内面であり、
前記溶射トーチは、前記円形の穴に挿入された状態で回転しながら前記吐出口から溶融材料を吐出するものであり、
前記外表面部の前記溶融材料が付着しにくい部位は、少なくとも前記溶射トーチの回転方向後方側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の溶射トーチ。