KR20010037439A - A plasma gun device for the injection of strengthening-powder - Google Patents

A plasma gun device for the injection of strengthening-powder Download PDF

Info

Publication number
KR20010037439A
KR20010037439A KR1019990044985A KR19990044985A KR20010037439A KR 20010037439 A KR20010037439 A KR 20010037439A KR 1019990044985 A KR1019990044985 A KR 1019990044985A KR 19990044985 A KR19990044985 A KR 19990044985A KR 20010037439 A KR20010037439 A KR 20010037439A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
nozzle
powder
nut
plasma
Prior art date
Application number
KR1019990044985A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100323494B1 (en
Inventor
강석봉
윤상철
이정무
김형욱
알렉세프세르게이
Original Assignee
황해웅
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 황해웅, 한국기계연구원 filed Critical 황해웅
Priority to KR1019990044985A priority Critical patent/KR100323494B1/en
Publication of KR20010037439A publication Critical patent/KR20010037439A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100323494B1 publication Critical patent/KR100323494B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

PURPOSE: A plasma gun for jetting powder-reinforcing materials is provided to enhance the output voltage of the plasma jet, and reduce the amount of powder scattered over the outside when the reinforcing powder is injected to a melt bath or is coated onto parent materials. CONSTITUTION: A plasma gun comprises a positive electrode nozzle(1) wrapped in a nozzle shell(2), a negative electrode(6) installed at the same interval on the inlet of the nozzle(1), a holder(7) for holding the negative electrode(6), a nut(5) for combining the electrode(6) with an electrode holder(7), an insulator(4) for insulating the electrode from positive electrode, and a water channeling head(3) having a passage(12) for passing cooling water. To supply the reinforcing powder through the nozzle(1), a powder supplier(9) is extend from the outside of the water channeling head(3) to the inside of the nozzle(1) at predetermined angle in respect to the jet direction. In the side of the insulator(4) are many holes for passing gas. Many sloping grooves(11) are formed in the outside of the nut(5).

Description

분말강화재 분사용 플라즈마건 장치{A plasma gun device for the injection of strengthening-powder}A plasma gun device for the injection of strengthening-powder

본 발명은 분말강화재 분사용 플라즈마건 장치에 관한 것으로서, 특히 분말공급장치를 통해 공급되는 강화입자분말을 내부로부터 발생된 고온, 고속의 플라즈마 제트를 이용하여 금속용탕이나 모재에 분사하는 플라즈마건 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma gun apparatus for spraying powder reinforcement materials, and more particularly, to a plasma gun apparatus for spraying a metal powder or a base metal by using a high-temperature, high-speed plasma jet generated from the inside. It is about.

금속이나 합금의 특성을 향상시키기 위해서, 강화입자(强化粒子)인 금속분말(metal powder)이나 세라믹분말(ceramic powder)을 금속기지(metal matrix) 내에 투입하여 제조한 합금을 금속기지복합재료라 한다. 그 예로서, 알루미늄합금에 융점이 높은 티타늄, 지르코늄, 망간 등을 첨가하거나, 순금속 및 합금(알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 구리 등)내에 이종(異種)의 세라믹입자(SiC, Al2O3등)를 강제로 혼합하여 용융금속의 기지내에 균일하게 분산시켜 제조한 복합재료 등을 들 수 있다.In order to improve the properties of metals and alloys, alloys prepared by incorporating metal powders or ceramic powders, which are reinforced particles, into a metal matrix are called metal base composites. . For example, titanium, zirconium, manganese, etc., which have a high melting point, may be added to an aluminum alloy, or different types of ceramic particles (such as SiC, Al 2 O 3 ) in pure metals and alloys (aluminum, magnesium, titanium, copper, etc.) may be used. And a composite material prepared by forcibly mixing and uniformly dispersing in the matrix of the molten metal.

금속기지복합재료 제조방법의 하나로서, 아크 방전에 의해 발생된 고온으로 가스를 플라즈마(plasma) 상태로 만들어 분말강화입자를 용융기지금속에 고속투입하는 것이 있다.As one of the methods for manufacturing a metal base composite material, there is a high-speed gas generated by arc discharge to make a gas into a plasma state, and high-speed injection of powder-reinforced particles into the molten base metal.

또한, 이 방법은 플라즈마를 이용하여 강화입자를 모재(母材)에 분사하여 도포하는 용사기술로 응용되기도 한다.In addition, this method is also applied to a thermal spraying technique in which reinforcing particles are sprayed onto a base material by using plasma.

특히, 발생된 플라즈마의 온도는 20,000。K에 가까운 고에너지원이므로 고융점금속분말 및 세라믹 분말등 보다 광범위한 종류의 강화재료를 투입 및 분사할 수 있다.In particular, since the generated plasma has a high energy source of nearly 20,000 ° K, a wider variety of reinforcing materials such as high melting point metal powder and ceramic powder can be injected and sprayed.

도 3에 이러한 플라즈마 아크 및 플라즈마 제트를 발생시키는 종래의 플라즈마건 장치가 도시되어 있다.3 shows a conventional plasma gun apparatus for generating such plasma arcs and plasma jets.

이 장치의 구조는 크게 노즐(nozzle, 1), 노즐덮개(nozzle shell, 2), 전극(electrode, 6), 절연체(insulator, 4), 전극홀더(electrode holder, 7), 너트(nut, 5), 워터 채널링 헤드(water channeling head, 3), 분말공급장치(powder port, 9) 및 지지대(8)로 구성되어 있다. 절연체(4)의 앞 부분에는 플라즈마용 가스가 통과하기 위한 구멍이 형성되어 있다.The structure of the device is largely composed of a nozzle 1, a nozzle shell 2, an electrode 6, an insulator 4, an electrode holder 7 and a nut. ), A water channeling head (3), a powder feeder (9) and a support (8). In the front part of the insulator 4, the hole for a plasma gas to pass through is formed.

플라즈마제트(plasma jet)가 발생되는 노즐(1)은 노즐덮개(2)와 함께 전기적으로 양극부에 속한다. 또한 노즐(1)의 입구부에 일정한 간격을 유지하면서 음극부인 전극(6)이 설치되어 있다.The nozzle 1 in which the plasma jet is generated belongs to the anode portion together with the nozzle cover 2. Moreover, the electrode 6 which is a cathode part is provided in the inlet part of the nozzle 1, maintaining a fixed space | interval.

한편, 아르곤(Ar)이나 질소(N2) 등의 플라즈마용 가스를 불어넣어 주면서 노즐(1)과 전극(6) 사이에 아크를 발생시키면, 이 때 발생되는 고열에 의해 상기 가스가 해리되면서 플라즈마제트가 형성된다. 이 고온, 고속의 플라즈마제트는 노즐(1) 입구를 통해 출구로 분사된다. 이 때, 노즐(1)의 내부벽 쪽 아크가 발생되는 양극점(anode spot)은 상당히 고온이 되므로 워터 채널링 헤드(3) 및 노즐덮개(2) 내부에 형성된 통로(12)를 따라 냉각수를 흐르게 하여 냉각시키도록 되어 있다.On the other hand, when an arc is generated between the nozzle 1 and the electrode 6 while blowing a gas for plasma such as argon (Ar) or nitrogen (N 2 ), the gas is dissociated by the high heat generated at this time. Jet is formed. This high temperature, high speed plasma jet is injected through the nozzle 1 inlet to the outlet. At this time, since the anode spot at which the arc of the inner wall of the nozzle 1 is generated becomes very high, the coolant flows along the passage 12 formed in the water channeling head 3 and the nozzle cover 2. It is supposed to cool.

여기서, 아크가 발생되는 노즐(1) 내부 양극점의 위치에 따라 출력전압의 차이가 발생되는데, 전극과 양극점 사이가 멀수록 전압은 상승하게 되어 플라즈마제트의 출력이 증가된다.Here, a difference in the output voltage is generated according to the position of the anode point inside the nozzle 1 in which the arc is generated. As the distance between the electrode and the anode point increases, the voltage increases and the output of the plasma jet is increased.

전기적으로 음극부에 속하는 전극몸체는 전극(6), 전극홀더(7) 및 너트(5)로 구성되어 있는데, 전극(6)은 후부에 있는 전극홀더(7)에 의해 고정되고 너트(5)에 의해 전극(6)과 전극홀더(7)가 일체로 체결되는 구성을 갖는다. 이 전극몸체 외부는 세라믹으로 형성된 중공 통형(筒形)의 절연체(4)에 의해 양극부와 절연되어 있다.The electrode body electrically belonging to the cathode part is composed of an electrode 6, an electrode holder 7 and a nut 5, the electrode 6 being fixed by an electrode holder 7 in the rear part and having a nut 5. As a result, the electrode 6 and the electrode holder 7 are integrally fastened. The outside of the electrode body is insulated from the anode portion by a hollow cylindrical insulator 4 made of ceramic.

가장 바깥쪽은 플라즈마건 전체의 냉각을 위한 워터 채널링 헤드(3)가 절연체(4)에 싸여진 전극몸체(5,6,7)와 노즐(1)을 연결하는 형태로 설치되어 있고, 냉각수통로(12)가 분사방향으로 형성되어 있다.At the outermost side, the water channeling head 3 for cooling the entire plasma gun is installed in the form of connecting the electrode bodies 5, 6, 7 wrapped in the insulator 4 and the nozzle 1, and the cooling water passage ( 12) is formed in the spraying direction.

공급가스는 절연체(4)와 워터 채널링 헤드(3) 사이로 공급되어, 절연체(4) 앞 쪽에 관통된 구멍을 통해 전극(6)과 노즐(1) 내면 사이로 통과되면서 아크와 반응하여 플라즈마제트가 발생되는 것이다.The supply gas is supplied between the insulator 4 and the water channeling head 3 and passes between the electrode 6 and the nozzle 1 inner surface through a hole penetrated in front of the insulator 4 to react with the arc to generate a plasma jet. Will be.

분말공급장치(9)는 지지대(8)를 경유하여 노즐(1)의 앞 쪽 외부에 설치된다. 상기 분말공급장치(9)를 통해 강화분말이 공급되면, 이 분말은 노즐(1) 입구로부터 나오는 고온, 고속의 플라즈마제트와 만난다. 이와 같이 강화분말은 플라즈마제트에 실려 고속으로 용탕(미도시)에 투입되거나 모재에 분사된다.The powder supply device 9 is installed outside the front of the nozzle 1 via the support 8. When the reinforcing powder is supplied through the powder supply device 9, the powder encounters a high temperature, high speed plasma jet from the nozzle 1 inlet. As such, the reinforcement powder is loaded into the plasma jet at high speed or injected into the molten metal (not shown).

여기서, 강화입자 분말이 용탕으로 용이하게 투입되거나 모재표면에 견고한 피막을 이루기 위해서는 분사되는 강화입자의 운동에너지(½mv2, m은 분말의 질량, v는 분말의 속도) 및 열전달이 클 것이 요구된다.Here, in order to easily inject the reinforcing particle powder into the molten metal or to form a solid film on the surface of the base metal, the kinetic energy (½mv 2 , m is the mass of the powder and v is the speed of the powder) and the heat transfer of the injected reinforcing particles are required to be large. .

그러나, 도 3에 도시된 바와 같은 종래의 플라즈마건 장치에서는, 분말공급장치(9)가 플라즈마제트의 속도 및 에너지가 약하고 안정적이지 않은 노즐(1)의 외부에 장착되어 있기 때문에, 분사되는 분말에 열전달이 잘 이루어지지 않을 뿐만 아니라 운동에너지가 약하게 되고 분말이 다른 방향으로 비산하기 쉬워 용탕에 용이하게 투입하거나 모재에 피막을 견고히 도포하기 어려운 문제가 있었다.However, in the conventional plasma gun apparatus as shown in Fig. 3, since the powder supply device 9 is mounted outside the nozzle 1, where the velocity and energy of the plasma jet are weak and unstable, In addition to poor heat transfer, the kinetic energy is weak and the powder is easily scattered in the other direction, so it is difficult to easily add the coating to the molten metal or to firmly coat the coating on the base metal.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 추가로 질소, 산소, 수소등의 분자성 가스를 2차 가스로 혼합사용하여 출력전압을 향상시킴으로써 플라즈마제트의 에너지를 증가시키기도 하지만, 이 경우에는 2차 가스의 추가로 인한 제조비용이 증가하고 가스공급장치가 복잡해지는 등 다른 문제가 발생되었다.In order to solve this problem, the energy of the plasma jet may be increased by additionally using molecular gases such as nitrogen, oxygen, and hydrogen as a secondary gas to improve the output voltage. Other problems have arisen, including increased manufacturing costs and complicated gas supply equipment.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 강화재 분말을 노즐내부의 적절한 위치에서 경사지게 공급하고 플라즈마용 가스를 회전시키면서 주입함으로써, 플라즈마제트의 출력을 증대시켜서 분사되는 분말의 운동에너지를 증가시키고 열전달을 용이하게 할 뿐 아니라 분사되는 분말의 비산도 방지하여 용탕으로의 용이한 투입 및 모재로의 견고한 피막을 형성하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the invention is to supply the reinforcing material powder inclined at an appropriate position inside the nozzle and injected while rotating the gas for plasma, thereby increasing the output of the plasma jet of the powder to be injected In addition to increasing kinetic energy and facilitating heat transfer, it also prevents scattering of the powder to be sprayed, thereby making it easy to enter the molten metal and to form a solid film to the base metal.

도 1은 본 발명에 의한 플라즈마건 장치를 도시하는 측단면도,1 is a side cross-sectional view showing a plasma gun device according to the present invention,

도 2는 본 발명과 종래 플라즈마건 장치에서 가스유량에 대한 출력전압을 비교, 도시한 선도,Figure 2 is a diagram showing the comparison, the output voltage for the gas flow rate in the present invention and the conventional plasma gun device,

도 3은 종래의 플라즈마건 장치를 도시하는 측단면도.3 is a side cross-sectional view showing a conventional plasma gun device.

〈도면부호의 설명〉<Explanation of drawing code>

1... 노즐(nozzle) 2... 노즐덮개(nozzle shell)1 ... nozzle 2 ... nozzle shell

3... 워터 채널링 헤드(water channeling head)3 ... water channeling head

4... 절연체(insulator) 5... 너트(nut)4 ... insulator 5 ... nut

6... 전극(electrode) 7... 전극홀더(electrode holder)6 ... electrode 7 ... electrode holder

8... 분말공급장치 지지대 9... 분말공급장치8 ... powder feeder support 9 ... powder feeder

10... 절연체 구멍 11... 너트 표면홈10 ... insulator hole 11 ... nut surface groove

12... 냉각수통로12. Coolant passage

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 노즐덮개에 의해 싸여진 양극부 노즐과; 이 노즐의 입구에 일정 간격을 두고 설치되는 음극부 전극과; 이 전극을 뒷 쪽에서 고정시키는 홀더와; 상기 전극과 전극홀더를 일체로 결합시키는 너트와; 전극을 상기 양극부와 절연시키기 위해 상기 전극, 전극홀더 및 너트를 감싸는 절연체와; 냉각을 위해 냉각수가 통과하는 통로가 형성되어 있는 워터 채널링 헤드로 구성되는 플라즈마건 장치에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention includes an anode nozzle wrapped by a nozzle cover; A cathode part electrode installed at a predetermined interval at an inlet of the nozzle; A holder for fixing the electrode from the rear side; A nut for integrally coupling the electrode and the electrode holder; An insulator surrounding the electrode, the electrode holder and the nut to insulate the electrode from the anode portion; In the plasma gun device consisting of a water channeling head is formed for passage of the cooling water passages,

내면의 일부분이 돌출된 노즐(1)을 통해 강화분말이 공급되도록 분말공급장치가 상기 워터 채널링 헤드의 외면으로부터 노즐 내면까지 분사방향 축에 대하여 경사지게 연장되어 형성되고, 상기 절연체의 측면에는 상기 너트와 전극홀더의 연결부위에서 원주방향으로 플라즈마용 가스가 통과하는 복수의 구멍이 형성되며, 상기 너트의 외면에는 분사방향 축에 대하여 경사진 홈이 다수 형성되어 있음을 특징으로 한다.The powder supply device is formed to be inclined with respect to the spray direction axis from the outer surface of the water channeling head to the inner surface of the nozzle so that the reinforcing powder is supplied through the nozzle 1 with a part of the inner surface protruding therefrom. A plurality of holes through which the plasma gas passes in the circumferential direction is formed at the connection portion of the electrode holder, and the outer surface of the nut is formed with a plurality of grooves inclined with respect to the injection direction axis.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 플라즈마건 장치가 도 1에 도시되어 있다. 상술한 종래 플라즈마건 장치와 일치하는 부분의 설명은 생략하고 핵심 특징에 대해서만 다음과 같이 설명한다.A plasma gun apparatus according to the present invention is shown in FIG. 1. The description of the parts corresponding to the above-described conventional plasma gun apparatus will be omitted, and only key features will be described as follows.

종래 플라즈마건에서는 플라즈마용 가스가 절연체(4)의 앞쪽에 형성된 구멍(10)을 통해 아크 발생영역으로 공급되었지만 본 발명에서는 전극홀더(7)와 너트(5)가 연결되는 부위로 플라즈마용 가스가 공급되도록 절연체(4)에 구멍(10)을 형성한다. 여기서 종래의 너트(5)는 단지 전극(6)과 전극홀더(7)를 결합하는 역할 만을 수행했으나, 본 발명에서는 너트(5)의 표면에 분사방향 축에 대하여 일정한 각도로 경사가 형성된 일정 크기의 홈(11)을 내어, 통과하는 가스가 소용돌이 형태로 회전할 수 있도록 되어 있다. 이로 인해 전극(6)과 아크가 일어나는 노즐(1) 내면의 양극점 사이의 거리가 멀어져 아크의 길이가 길어짐으로써, 출력 전압이 증가되는 효과를 가져온다. 이에 따라 플라즈마제트의 출력이 증가하여 분사되는 분말의 운동에너지가 증가되고 열전달이 용이하게 이루어진다.In the conventional plasma gun, the plasma gas is supplied to the arc generating region through the hole 10 formed in front of the insulator 4, but in the present invention, the plasma gas is a part where the electrode holder 7 and the nut 5 are connected. A hole 10 is formed in the insulator 4 so as to be supplied. Here, the nut 5 only serves to couple the electrode 6 and the electrode holder 7, but in the present invention, a predetermined size in which a slope is formed at a predetermined angle with respect to the axis of the spray direction on the surface of the nut 5. The gas 11 which cuts out the groove | channel 11 of and passes through can rotate in a vortex form. As a result, the distance between the electrode 6 and the anode point on the inner surface of the nozzle 1 in which the arc occurs becomes longer and the length of the arc becomes longer, resulting in an effect of increasing the output voltage. As a result, the output of the plasma jet is increased to increase the kinetic energy of the powder to be injected and to facilitate heat transfer.

또한 종래에는 노즐(1) 내면의 직경이 일정하게 유지되어 있으나, 본 발명에서의 노즐(1)은 일부분이 안으로 돌출형성되어 있어 내경(A)을 줄여서 가스의 유속을 증가시킬 수 있다.In addition, although the diameter of the inner surface of the nozzle 1 is conventionally maintained, the nozzle 1 according to the present invention has a portion protruded inward, thereby reducing the inner diameter A, thereby increasing the flow rate of gas.

분말을 공급하는 분말공급장치(9)는 워터 채널링 헤드(3)의 외면으로부터 플라즈마가 가장 고온, 고속이며 난류유동이 적은 노즐(1) 내부의 아크 발생영역까지, 분사방향 축에 대하여 경사지게 구멍을 연장시킴으로써 형성된다. 이로 인해, 강화분말은 열전달이 용이하게 이루어지고 운동에너지가 증가하며 비산이 방지된다.The powder supply device 9 for supplying powder inclines the hole from the outer surface of the water channeling head 3 to the arc generating region inside the nozzle 1 with the highest temperature, high speed and low turbulent flow of plasma. It is formed by extending. Due to this, the reinforcing powder is made easy to heat transfer, the kinetic energy is increased and scattering is prevented.

강화분말의 분사과정을 설명하면 다음과 같다.The spraying process of the reinforcement powder is as follows.

도 1에서와 같이, 상기 절연체(4)와 워터 채널링 헤드(3)사이로 플라즈마용 가스를 불어넣어 절연체(4)에 형성된 구멍(10)을 통해 흐를 수 있게 한다. 이렇게 통과된 가스는 너트(5)의 표면에 형성된 경사 홈(11)을 따라 흐르므로 분사방향 축에 대하여 회전하게 된다. 다음, 가스가 최소 내경(A)을 갖는 부분을 통과하는 순간, 노즐(1)과 전극(6)사이에서 아크가 발생되고, 이 아크에 의한 고열이 통과하는 플라즈마용 가스를 해리시켜 플라즈마제트상태를 형성한다.As shown in FIG. 1, a plasma gas is blown between the insulator 4 and the water channeling head 3 to flow through the hole 10 formed in the insulator 4. The gas thus passed flows along the inclined groove 11 formed on the surface of the nut 5 and rotates about the spray direction axis. Next, as soon as the gas passes through the portion having the minimum inner diameter A, an arc is generated between the nozzle 1 and the electrode 6, and the plasma gas dissociates the plasma gas through which high heat passes by the arc. To form.

이와 동시에 분말공급장치(9)를 통해 강화분말을 노즐(1)내의 아크 발생영역에 공급하게 되면, 이 분말은 플라즈마제트에 실려 노즐(1) 출구를 통해 용탕이나 모재상에 분사된다. 이 때, 상기 플라즈마제트는 고온, 고속이므로 용탕내에 투입될 경우에는 보다 용이하게 혼합되고, 모재상에 분사할 때에는 보다 견고한 피막을 형성할 수 있다.At the same time, when the reinforcing powder is supplied to the arc generating region in the nozzle 1 through the powder supply device 9, the powder is loaded on the plasma jet and sprayed on the molten metal or the base material through the nozzle 1 outlet. At this time, since the plasma jet is high temperature and high speed, when the plasma jet is introduced into the molten metal, the plasma jet is more easily mixed, and when sprayed onto the base material, a more robust film can be formed.

도 2에, 상술한 바와 같은 본 발명 구성의 플라즈마건과 종래의 플라즈마건의 구성 차이에 따른 출력전압을 비교하는 실험결과가 도시되어 있다.In Fig. 2, an experimental result of comparing the output voltage according to the configuration difference between the plasma gun of the present invention configuration and the conventional plasma gun as shown above is shown.

이 실험에 사용되는 플라즈마 발생장치의 최대출력은 40kW이다. 노즐(1)의 경우, 종래의 플라즈마건 장치의 노즐(1) 내경(A)은 6.3mm이고 본 발명의 플라즈마건 장치의 노즐(1)은 일부분이 내부로 돌출형성되어 있어 최소내경(A)은 4.5mm 이다. 종래 장치에서는 너트(5) 앞부분에서 절연체(4)에 2mm 직경의 2개 구멍이 형성되어 공급가스가 바로 노즐(1)로 흐르게 되어 있으나, 본 발명의 장치에서는 너트(5)와 전극홀더(7)의 연결지점에 직경 1.6mm인 4개의 구멍을 형성하였다. 여기서 본 발명 장치의 상기 너트(5)에는 약 1mm 높이의 나사산으로서 45°의 경사가 있는 홈(11)이 형성되어 있어, 공급되는 가스가 회전하면서 아크 발생영역에 흐르 수 있게 하였다.The maximum output of the plasma generator used in this experiment is 40 kW. In the case of the nozzle 1, the inner diameter A of the nozzle 1 of the conventional plasma gun apparatus is 6.3 mm, and the nozzle 1 of the plasma gun apparatus of the present invention is partially protruded inward so that the minimum inner diameter A is Is 4.5mm. In the conventional apparatus, two holes of 2 mm diameter are formed in the insulator 4 at the front of the nut 5 so that the supply gas flows directly to the nozzle 1, but in the apparatus of the present invention, the nut 5 and the electrode holder 7 4 holes with a diameter of 1.6 mm were formed at the connection points of Here, the nut 5 of the apparatus of the present invention is formed with a groove 11 having a 45 ° inclination as a thread having a height of about 1 mm, so that the supplied gas can flow in the arc generating region while rotating.

또한, 종래 및 본 발명의 워터 채널링 헤드(3)에는 직경 3.5mm인 6개의 냉각수 통로(12)가 순차적으로 구성되어 있다. 단, 본 발명에서는 냉각수 통로(12)의 중도 위치에 분말공급장치(9)로부터 연장되는 직경 1.6mm의 구멍이 노즐(1) 내면까지 경사지게 뚫려있다.In the water channeling head 3 of the prior art and the present invention, six cooling water passages 12 having a diameter of 3.5 mm are sequentially formed. However, in the present invention, a hole having a diameter of 1.6 mm extending from the powder supply device 9 at an intermediate position of the coolant passage 12 is inclined to the inner surface of the nozzle 1.

도 2에 도시된 바와 같이, 최대출력 40kW의 플라즈마 발생장치에서 2차 가스를 사용하지 않고 1차 가스로 아르곤(Ar)을 사용했을 경우, 300, 400 및 500A의 각 사용전류에서 가스유량에 따른 출력전압의 변화형태를 알 수 있다. 도시된 바와 같이 동일한 가스 유량(gas flow rate)에 대하여, 종래 플라즈마건에 비해 약 20∼35%의 출력전압이 상승되었음을 알 수 있었다. 즉, 플라즈마제트의 출력이 그만큼 향상되므로 분말의 운동에너지를 보다 크게 하여 용탕에 투입시킬 수 있음을 의미한다.As shown in FIG. 2, when argon (Ar) is used as the primary gas without using the secondary gas in the plasma generator having a maximum output of 40 kW, the gas flow rate is used at each of the operating currents of 300, 400, and 500 A. FIG. The variation of the output voltage can be seen. As shown, it was found that the output voltage of about 20 to 35% was increased compared to the conventional plasma gun for the same gas flow rate. That is, since the output of the plasma jet is improved by that much, it means that the kinetic energy of the powder can be increased and added to the molten metal.

상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 1차 가스만에 의해서도 플라즈마제트의 출력전압을 향상시킬 수 있어 제조비용을 절감시킬 수 있고, 분말을 플라즈마건 내부로 경사지게 공급하게 함으로써 강화분말을 용탕에 투입하거나 모재에 도포할 경우 분말의 속도가 증가할 뿐 아니라, 외부로 비산하는 양을 줄일 수 있으므로 기설정된 강화재의 부피분율을 정확하게 조절하고 피막의 도포량을 보다 견고하게 유지할 수 있다는 잇점이 있다.According to the present invention having the above-described configuration, the output voltage of the plasma jet can be improved only by the primary gas, thereby reducing the manufacturing cost, and supplying the powder to the molten metal by inclining the powder into the plasma gun. When added or applied to the base material, not only increases the speed of the powder, but also can reduce the amount of scattering to the outside, there is an advantage that it is possible to precisely control the volume fraction of the predetermined reinforcing material and maintain the coating amount more firmly.

Claims (1)

노즐덮개(2)에 의해 싸여진 양극부 노즐(1)과, 이 노즐(1)의 입구에 일정 간격을 두고 설치되는 음극부 전극(6)과, 이 전극(6)을 뒷 쪽에서 고정시키는 홀더(7)와, 상기 전극(6)과 전극홀더(7)를 일체로 결합시키는 너트(5)와, 전극(6)을 상기 양극부와 절연시키기 위해 상기 전극(6), 전극홀더(7) 및 너트(5)를 감싸는 절연체(4)와, 냉각을 위해 냉각수가 통과하는 통로(12)가 형성되어 있는 워터 채널링 헤드(3)로 구성되는 플라즈마건 장치에 있어서,The anode part nozzle 1 wrapped by the nozzle cover 2, the cathode part electrode 6 which is provided in the inlet of this nozzle 1 at predetermined intervals, and the holder which fixes this electrode 6 from the back side ( 7), a nut 5 for integrally coupling the electrode 6 and the electrode holder 7, the electrode 6, the electrode holder 7 and the electrode 6 to insulate the electrode 6 from the anode portion; In the plasma gun apparatus composed of an insulator (4) surrounding the nut (5) and a water channeling head (3) having a passage (12) through which cooling water passes for cooling, 내면의 일부분이 돌출된 노즐(1)을 통해 강화분말이 공급되도록 분말공급장치(9)가 상기 워터 채널링 헤드(3)의 외면으로부터 노즐(1) 내면까지 분사방향 축에 대하여 경사지게 연장되어 형성되고, 상기 절연체(4)의 측면에는 상기 너트(5)와 전극홀더(7)의 연결부위에서 원주방향으로 플라즈마용 가스가 통과하는 복수의 구멍이 형성되며, 상기 너트(5)의 외면에는 분사방향 축에 대하여 경사진 홈(11)이 다수 형성되어 있음을 특징으로 하는 분말강화재 분사용 플라즈마건 장치.The powder supply device 9 is formed to be inclined with respect to the injection direction axis from the outer surface of the water channeling head 3 to the inner surface of the nozzle 1 so that the reinforcing powder is supplied through the nozzle 1 with a part of the inner surface protruding therefrom. The side of the insulator 4 is formed with a plurality of holes through which the plasma gas passes in the circumferential direction at the connection portion between the nut 5 and the electrode holder 7, and on the outer surface of the nut 5 an injection direction shaft. Plasma gun apparatus for spraying powder reinforcement, characterized in that a plurality of grooves 11 are inclined with respect to.
KR1019990044985A 1999-10-18 1999-10-18 A plasma gun device for the injection of strengthening-powder KR100323494B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990044985A KR100323494B1 (en) 1999-10-18 1999-10-18 A plasma gun device for the injection of strengthening-powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990044985A KR100323494B1 (en) 1999-10-18 1999-10-18 A plasma gun device for the injection of strengthening-powder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010037439A true KR20010037439A (en) 2001-05-07
KR100323494B1 KR100323494B1 (en) 2002-02-07

Family

ID=19615669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990044985A KR100323494B1 (en) 1999-10-18 1999-10-18 A plasma gun device for the injection of strengthening-powder

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100323494B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102330431B1 (en) * 2020-02-20 2021-11-25 주식회사 싸이노스 Coating method for semiconductor equipment and semiconductor equipment for semiconductor deposition processing having coating layer by this method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5351861Y2 (en) * 1974-02-25 1978-12-12
JPS5546301Y2 (en) * 1975-05-30 1980-10-30
JPS5845785Y2 (en) * 1979-10-25 1983-10-18 新日本製鐵株式会社 Nozzle mix type powder sprayer
JPS60241959A (en) * 1984-04-09 1985-11-30 Honda Motor Co Ltd Device for confirming amount to be supplied of powdery material
DE4105407A1 (en) * 1991-02-21 1992-08-27 Plasma Technik Ag PLASMA SPRAYER FOR SPRAYING SOLID, POWDER-SHAPED OR GAS-SHAPED MATERIAL
US5148986A (en) * 1991-07-19 1992-09-22 The Perkin-Elmer Corporation High pressure thermal spray gun

Also Published As

Publication number Publication date
KR100323494B1 (en) 2002-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102369065B (en) Plasma transfer wire arc thermal spray system
US4982067A (en) Plasma generating apparatus and method
US5733662A (en) Method for depositing a coating onto a substrate by means of thermal spraying and an apparatus for carrying out said method
US5144110A (en) Plasma spray gun and method of use
JP2959842B2 (en) High speed arc spraying apparatus and spraying method
US4661682A (en) Plasma spray gun for internal coatings
EP0775436B1 (en) Plasma torch with axial injection of feedstock
US5744777A (en) Small particle plasma spray apparatus, method and coated article
MX2011009388A (en) Plasma torch with a lateral injector.
JPH03150341A (en) Conjugate torch type plasma generator and plasma generating method using the same
US5220150A (en) Plasma spray torch with hot anode and gas shroud
WO2006012165A2 (en) Plasma jet generating apparatus and method of use thereof
JP3733461B2 (en) Composite torch type plasma generation method and apparatus
CN212451593U (en) Plasma spray gun
KR100486939B1 (en) Non-Transferred Type Plasma Torch With Step-Shaped Nozzle
CN111570119A (en) Spiral wave plasma gun head
KR100323494B1 (en) A plasma gun device for the injection of strengthening-powder
JPH04131649U (en) plasma spray gun
JPS61116799A (en) Axial supply type large output plasma jet generator
JPH09148094A (en) Plasma spraying torch
JP4804854B2 (en) Composite torch type plasma spraying equipment
JPH09217164A (en) Plasma spraying device
JP2001003151A (en) Plasma spraying device
US12030078B2 (en) Plasma transfer wire arc thermal spray system
CN111621734B (en) Plasma spray gun

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120118

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee