JPH03193274A

JPH03193274A - プラズマアーク溶接法

Info

Publication number: JPH03193274A
Application number: JP33198789A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Iwasaki; 勝彦岩崎; Hiroshi Kato; 浩加藤; Naoki Murata; 直樹村田; Masaharu Watanabe; 正治渡辺; Uichi Nakamura; 中村　宇一
Original assignee: Tokushu Denkyoku Co Ltd
Current assignee: Tokuden Co Ltd Hyogo
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1991-08-23
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPH0641039B2

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）本発明は、溶接粉末と溶接ワイヤーを溶接材料とし、プ
ラズマアークを熱源として母材上に溶接金属を形成する
ためのプラズマアーク溶接法の改良に関する。

（従来の技術）溶接材料に、溶接ワイヤーと溶接粉末を同時に使用して
溶接金属を形成するこの種のプラズマアーク溶接法とし
ては、例えば、特公昭６２−４１８３６号公報に開示さ
れた「複合合金の肉盛溶接方法」が知られている。

この溶接法は、複合合金の肉盛のために使用される方法
であって、炭化物等のセラミックの粉末粒を溶接金属内
に未溶融状態で残存させるための溶接法であり、肉盛溶
接金属の強化粒として添加される炭化物等のセラミック
粉末がアーク柱内を通過する時間を極力短くして、その
溶融を防ぎつつ、溶融ワイヤーの溶融によって生じた溶
融プールに該粉末を投入し、肉盛溶接金属の凝固後に、
その投入セラミック粉末を未溶融のままで肉盛溶接金属
の組織内に残存させることを特徴とする溶接法である。

（発明が解決しようとする課題）然しながら、上記の溶接法は、一般合金、即ち、金属組
織内にセラミックのような未溶融の成分を含まない金属
のみから成る組織の合金を肉盛形成する場合や、炭化物
を添加して溶融させた復に、凝固時にあらためて析出相
として組織内に分布させるような肉盛法には適していな
い。

一般合金の肉盛溶接に上記の方法を適用しても、投入さ
れる金属粉末の溶融は進まず、溶接金属組織内に未溶融
状態の金属粉末が残存し、組織の均質性が損なわれる。

とくに、ワイヤーと粉末に異種の材質を用い、これらを
溶融池内で融合させて一つの合金にして肉盛層を形成さ
せようとする場合には、肉盛層の化学成分の均質性が損
なわれ、また、炭化物等を一旦溶融させた後に、析出さ
せる場合には、未溶融の炭化物等が組織内に残昭し、い
ずれの場合も本来の耐蝕性や耐摩耗性を低下させる原因
となると言った問題があり、この弊害は肉盛能率を向上
させるために大量の粉末を投入する場合、さらに大きく
なる傾向がある。

本発明は、上記の問題を解決することを課題として開発
されたプラズマアーク溶接法に係るものである。

（課題を解決するための手段）上記の課題を解決する手段として、本発明では、非消耗
電極と、溶接電源と、溶接母材とを連結して形成した第
１の電気回路、及び上記非消耗電極と、上記第１の電気
回路とは別の溶接電源と、ワイヤー送給ノズルとを連結
して形成した第２の電気回路とを並列に接続し、第１の
電気回路により非消耗電極と溶接母材との間に発生させ
た、不活性ガスを雰囲気とするアーク柱に粉末送給ノズ
ルを通して不活性ガスにより圧送される溶接粉末を投入
して溶融させると共に、母材表面をも溶融させ、且つ同
時に第２の電気回路によりワイヤー送給ノズルによって
通電される溶接ワイヤーを、上記溶接粉末が上記アーク
柱に投入される位置よりも上方ではない位置において上
記アーク柱に送給し、且つワイヤー先端と上記非消耗電
極との間にアークを発生させつつ該ワイヤーを溶融させ
ることにより溶接母材上に溶接金属を形成するようにし
たプラズマアーク溶接法を開発し、採用した。

（作　用）本発明では、溶接粉末のアーク柱への投入位置を、溶接
ワイヤーのアーク柱への投入位置よりも低くない位置に
設定したので、該溶接粉末がアーク柱内を通過する時間
は、既述した従来法の場合よりも増加され、したがって
溶接粉末を十分に溶融して、完全に溶融した均質な溶接
金属（合金）を形成する作用がある。

（実施例）以下に、本発明の実施例を図示のプラズマアーク溶接装
置に基づいて説明する。　図面は本発明を実施する際に
使用する溶接トーチＴと、後述する各部材を溶接電源１
及び２に結線接続した第１の電気回路Ａ及び第２の電気
回路Ｂから成るプラズマアーク溶接装置の概略図であっ
て、図において、３は非消耗電極、４はプラズマアーク
収束ノズル、５は溶接粉末送給ノズル、６は溶接母材、
７はプラズマガス流、８は溶接粉末９の搬送ガス流、１
０は溶接ワイヤー、１１は溶接ワイヤー送給機、１２は
溶接ワイヤー送給ノズル、１３はプラズマアーク柱、１
４はシールドガス送給ノズル、１５はシールドガス流、
１６は溶融金属池、１７は溶接金属を夫々示しており、
このラズマアーク溶接装置では、プラズマアーク柱１３
内に溶接粉末９を送給投入する送給ノズル５の開口部５
ａの位置を溶接ワイヤー１０の送給位置よりも高い位置
、即ち、この実施例では、溶接金属粉末の投入位置をプ
ラズマアーク収束ノズル４の直下に配置して、プラズマ
アーク柱１３の略全長に亘り粉末を通過させて粉末の溶
融を最大限に進行させるようにしである。また、第１の
電気回路Ａは非消耗電極３と、溶接電源１と、溶接母材
６とを結線接続した１系統の回路で構成されており、第
２の電気回路Ｂは非消耗電極３と、溶接電源２と、溶接
ワイヤー送給ノズル１２とを結線接続した１系統以上の
回路で構成されており、これらの両電気回路Ａ及びＢは
並列に接続しである。

また、この実施例では、溶接時に母材上に形成される溶
融金属地１６を不活性ガスのシールドガス流１５で被覆
して、溶融金属を大気から遮断保護する方法が採用され
ている。

次に、上記のように構成したプラズマアーク溶接装置を
用いて、１０％鋼を含有するキュプロニッケルの肉盛溶
接を行なった場合の実施例について説明する。

溶接ワイヤーとして、化学成分が、重量％で、ｃｏ、ｏ
ａ％、Ｓｉ　０．７％、Ｍｌｌｏ、８％、Ｆｅ　０．５
％、残Ｎｉの溶接用ニッケル線材を使用し、溶接粉末と
して、純度９９．８％の銅粉末を使用し、表１−１及び
表１−２に示す条件にしたがって肉盛溶接を行ない、ま
た、前記の従来法（特公昭６２−４１８３６号公報記載
の溶接法）により、上記と同一の材料と条件によって溶
接試験を行なった。　アーク雰囲気ガス、シールドガス
及び溶接粉末搬送ガスには溶接用アルゴンガスを用いた
。

その試験結果を対比して表２に示す。　表２に見られる
ように、従来法の場合は、３．８％の未溶融の残存金属
粉末があるのに対して、本発明の溶接法によれば、溶接
金属中に未溶融の残存金属粉末は全くなく、健全な溶接
状態を示していることが判る。　この場合の未溶融粉末
の残存量は、母材より４ｒｒＩＩｒＩの高さにおける切
削肉盛金属面について、組織写真から点算法によって計
測した数値である。また、従来法と同様に、母材成分に
稀釈も少なく、Ｆｅ量は３％台に留まっている。

以下余白　− 立上ヨー表１−２なお、上記の実施例では、１系統のワイヤー送給機構及
びワイヤー通電機構を例示したが、必要であれば、１系
統以上のものであってもよい。

（発明の効果）本発明は、非消耗電極と、溶接電源と、溶接母材とを連
結して形成した第１の電気回路、及び上記非消耗電極と
、上記第１の電気回路とは別の溶接電源と、ワイヤー送
給ノズルとを連結して形成した第２の電気回路とを並列
に接続し、第１の電気回路により非消耗電極と溶接母材
との間に発生させた、不活性ガスを雰囲気とするアーク
柱に粉末送給ノズルを通して不活性ガスにより圧送され
る溶接粉末を投入して溶融させると共に、母材表面をも
溶融させ、且つ同時に第２の電気回路によりワイヤー送
給ノズルによって通電される溶接ワイヤーを、上記溶接
粉末が上記アーク柱に投入される位置よりも上方ではな
い位置において上記アーク柱に送給し、且つワイヤー先
端と上記非消耗電極との間にアークを発生させつつ該ワ
イヤーを溶融させることにより溶接母材上に溶接金属を
形成することを特徴とするプラズマアーク溶接法に係る
ものであるから、本発明によれば、次のような優れた効
果を奏するものである。

（１）金属溶接粉末の投入位置を溶接ワイヤーの送給位
置よりも上方に位置させたので、従来法の場合よりもア
ーク柱内を粉末が通過する時間を増加させ得て、粉末が
完全に溶融した均質で良好な溶接合金が得られる。

（２）第２の電気回路による溶接ワイヤーから発生した
アークは非消耗電極との間に点弧されるので、母材の溶
融は第１の電気回路によるプラズマアークのみに依存す
ることになり、したがって溶接材料の溶融量当りの母材
入熱は小さく、溶込み率、即ち、母材成分による溶接金
属の稀釈率を低減できる。

（３）供給する粉末の組成を変えることによって、溶接
金属の組成を自由に調整できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を実施するために使用するプラズマアーク
溶接装置の一例を示す一部縦断概略正面図である。（符号の説明）１・２・・・溶接電源、３・・・非消耗電極、４・・・プラズマアーク収束ノズル、５・・・粉末送給ノズル、６・・・溶接母材、９・・・溶接粉末、１０・・・溶接ワイヤー１２・・・ワイヤー送給ノズル、１３・・・プラズマアーク柱、１６・・・溶融金属池、１７・・・溶接金属、Ａ・・・第１の電気回路、Ｂ・・・第２の電気回路。（符号の説明）１・２・・・溶接電源、３・・・非消耗電極、４・・・プラズマアーク収束ノズル、５・・・粉末送給ノズル、６・・・溶接母材、９・・・溶接粉末、１０・・・溶接ワイヤー１２・・・ワイヤー送給ノズル、１３・・・プラズマアーク柱、１６・・・溶融金属池、１７・・・溶接金属、Ａ・・・第１の電気回路、Ｂ・・・第２の電気回路。手続補正書（自発）１、事件の表示平成１年特許願第３３１９８７＠２、発明の名称プラズマアーク溶接法３、補正をする者事件との関係　　　特許出願人住所兵庫県尼崎市昭和通２丁目２番２７号４、代理人〒５５０住　所　　　大阪市西区西本町１丁目７番２１号明細書
の「特許請求の範囲」の欄６、補正の内容別紙添付のとおり補正の内容明細書の特許請求の範囲の記載内容に誤記がありました
ので、明細書の第５頁１〜１７行目の記載に基づき、特
許請求の範囲を下記のとおり補正します。記［（１）非消耗電極と、溶接電源と、溶接母材とを連結
して形成した第１の電気回路、及び上記非消耗電極と、
上記第１の電気回路とは別の溶接電源と、ワイヤー送給
ノズルとを連結して形成した第２の電気回路とを並列に
接続し、第１の電気回路により非消耗電極と溶接母材と
の間に発生させた、不活性ガスを雰囲気とするアーク柱
に粉末送給ノズルを通して不活性ガスにより圧送される
溶接粉末を投入して溶融させると共に、母材表面をも溶
融させ、且つ同時に第２の電気回路によりワイヤー送給
ノズルによって通電される溶接ワイヤーｅ、上記溶接粉
末が上記アーク柱に投入ざれる位置よりも上方ではない
位置において上記アーク柱に送給し、且つワイヤー先端
と上記非消耗電極との間にアークを発生させつつ該ワイ
ヤーを溶融させることにより溶接母材上に溶接金属を形
成することを特徴とするプラズマアーク溶接法。（２）溶接母材上に溶接金属を形成する際に、母材上の
溶融金属池を不活性ガスのシールドガス流で被覆した状
態で施工することを特徴とする請求項（１）に記載のプ
ラズマアーク溶接法。」

Claims

【特許請求の範囲】

（１）非消耗電極と、溶接電源と、溶接母材とを連結し
て形成した第１の電気回路、及び上記非消耗電極と、上
記第１の電気回路とは別の溶接電源と、ワイヤー送給ノ
ズルとを連結して形成した第２の電気回路とを並列に接
続し、第１の電気回路により非消耗電極と溶接母材との
間に発生させた、不活性ガスを雰囲気とするアーク柱に
粉末送給ノズルを通して不活性ガスにより圧送される溶
接粉末を投入して溶融させると共に、母材表面をも溶融
させ、且つ同時に第２の電気回路によりワイヤー送給ノ
ズルによつて通電される溶接ワイヤー、上記溶接粉末が
上記アーク柱に投入される位置よりも上方ではない位置
において上記アーク柱に送給し、且つワイヤー先端と上
記非消耗電極との間にアークを発生させつつ該ワイヤー
を溶融させることにより溶接母材上に溶接金属を形成す
ることを特徴とするプラズマアーク溶接法。
（２）溶接母材上に溶接金属を形成する際に、母材上の
溶融金属池を不活性ガスのシールドガス流で被覆した状
態で施工することを特徴とする請求項（１）に記載のプ
ラズマアーク溶接法。