JPH0352786A - 管内面肉盛溶接方法 - Google Patents
管内面肉盛溶接方法Info
- Publication number
- JPH0352786A JPH0352786A JP1185731A JP18573189A JPH0352786A JP H0352786 A JPH0352786 A JP H0352786A JP 1185731 A JP1185731 A JP 1185731A JP 18573189 A JP18573189 A JP 18573189A JP H0352786 A JPH0352786 A JP H0352786A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- tube
- layer
- welding method
- base material
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
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。
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、管に非鉄合金等のライニング層を形威するた
めに、非鉄合金等の粉末を管内面に肉盛溶接する管内面
肉盛溶接方法に関する。
めに、非鉄合金等の粉末を管内面に肉盛溶接する管内面
肉盛溶接方法に関する。
近年、粉末を利用した肉盛溶接方法が自動、高能率、高
品質の肉盛法として注目されている。溶接技術：Ｖｏｆ
ｆｉ３４ （１９８６），Ｎ（１Ｂによると、溶接熱源
としては、プラズマジェットまたはレーザが用いられる
。また粉末の供給法としては、粉末を搬送ガスとともに
送給ノズルに通して加熱溶融部に供給する吹込み法と、
粉末をあらかじめ母材表面に塗布しておく塗布法とが知
られ、前者は既に実用段階に達している。
品質の肉盛法として注目されている。溶接技術：Ｖｏｆ
ｆｉ３４ （１９８６），Ｎ（１Ｂによると、溶接熱源
としては、プラズマジェットまたはレーザが用いられる
。また粉末の供給法としては、粉末を搬送ガスとともに
送給ノズルに通して加熱溶融部に供給する吹込み法と、
粉末をあらかじめ母材表面に塗布しておく塗布法とが知
られ、前者は既に実用段階に達している。
このような粉末肉盛溶接方法では、粉末供給法として前
者の吹込み法を用いると、粉末が送給ノズルより拡散し
て噴射され、粉末の一部が加熱溶融部に達しないために
、歩留低下が生じるのを避けられない。また、後者の塗
布法で粉末を供給する場合には、粉末を母材面に固定す
るために、粉末をバインダーと混合してペースト状にす
る必要があり、その扱いに手間がかかる。更に、ペース
トの塗布厚の変動が肉盛層の威分に影響を与えるので、
塗布厚の厳密な管理も必要になり、施工性が一層悪化す
る。
者の吹込み法を用いると、粉末が送給ノズルより拡散し
て噴射され、粉末の一部が加熱溶融部に達しないために
、歩留低下が生じるのを避けられない。また、後者の塗
布法で粉末を供給する場合には、粉末を母材面に固定す
るために、粉末をバインダーと混合してペースト状にす
る必要があり、その扱いに手間がかかる。更に、ペース
トの塗布厚の変動が肉盛層の威分に影響を与えるので、
塗布厚の厳密な管理も必要になり、施工性が一層悪化す
る。
本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、肉盛
対象材が管の場合に遠心力を利用してその内面に粉末を
歩留よく、しかも均等な厚みに簡単に供給できる肉盛溶
接方法を提供することを目的とする。
対象材が管の場合に遠心力を利用してその内面に粉末を
歩留よく、しかも均等な厚みに簡単に供給できる肉盛溶
接方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段］
本発明の肉盛溶接方法は、管を軸心回りに回転させなが
ら、その管内面に肉盛すべき粉末を供給し、該粉末を遠
心力により前記管内面に層状に固定した状態で、その粉
末層を高エネルギー密度熱源により溶融させることを特
徴とする。
ら、その管内面に肉盛すべき粉末を供給し、該粉末を遠
心力により前記管内面に層状に固定した状態で、その粉
末層を高エネルギー密度熱源により溶融させることを特
徴とする。
第１図（ａ）（ｂ）は本発明の肉盛溶接方法の一実施態
様を示している。
様を示している。
肉盛対象である管１は水平に支持され、その軸心を回転
中心として回転する例である。管１を回転させた状態で
、下向きの粉末供給ノズル２から管内面に肉盛すべき粉
末３を供給すると、供給された粉末３は管１の回転に伴
う遠心力により管内面に固定される。従って、粉末供給
ノズル２より一定送給量で粉末３を供給しながら、粉末
供給ノズル２を管１の軸心方向に一定速度で移動させる
と、管内面に一定厚の粉末Ｎ４を形威して行くことがで
きる。そして、管内面に粉末層４を形威しながら、その
粉末層４に下向きのトーチ５よりレーザを照射し、トー
チ５を粉末供給ノズル２と同方向に移動させて、粉末層
４を溶融させて行くと、管内面全体に肉盛層が形成され
る。
中心として回転する例である。管１を回転させた状態で
、下向きの粉末供給ノズル２から管内面に肉盛すべき粉
末３を供給すると、供給された粉末３は管１の回転に伴
う遠心力により管内面に固定される。従って、粉末供給
ノズル２より一定送給量で粉末３を供給しながら、粉末
供給ノズル２を管１の軸心方向に一定速度で移動させる
と、管内面に一定厚の粉末Ｎ４を形威して行くことがで
きる。そして、管内面に粉末層４を形威しながら、その
粉末層４に下向きのトーチ５よりレーザを照射し、トー
チ５を粉末供給ノズル２と同方向に移動させて、粉末層
４を溶融させて行くと、管内面全体に肉盛層が形成され
る。
本発明の肉盛溶接方法によると、管１の内面に供給した
粉末３が遠心力により管内面に層状に保持されるので、
供給した粉末３のほぼ全てが肉盛される。従って、施工
が困難な管内面に対しても簡単に、歩留よく肉盛溶接を
行うことができる。
粉末３が遠心力により管内面に層状に保持されるので、
供給した粉末３のほぼ全てが肉盛される。従って、施工
が困難な管内面に対しても簡単に、歩留よく肉盛溶接を
行うことができる。
本発明の肉盛溶接方法では、管内面に一定厚の粉末層４
が形威されるように、管１の内径および粉末供給ノズル
２の粉末送給量に応して粉末供給ノズル２の移動速度が
決定される。
が形威されるように、管１の内径および粉末供給ノズル
２の粉末送給量に応して粉末供給ノズル２の移動速度が
決定される。
トーチ５の移動速度については、粉末層４を切れ目なく
十分に溶融させ得るように、レーザ出力および管１の回
転数に基づいて適宜決定される。
十分に溶融させ得るように、レーザ出力および管１の回
転数に基づいて適宜決定される。
管１の回転数は、粉末３を管内面から落下させないため
の重要ファクターであり、管１が水平の場合は次のよう
に設定される。
の重要ファクターであり、管１が水平の場合は次のよう
に設定される。
管内径：Ｄ（ｍｍ）
粉末ｌ個の重量：ｍ
管の回転数：ｒ（１’／秒）
管の角速度：ｗ−２πｆ （ラジアン／秒）とすると、
粉末３が管内面から落下しないためには ？ ｍ・ ■ ・ｗ２ ≧ｍｇ ２ であることが必要である。従って、 となる。
粉末３が管内面から落下しないためには ？ ｍ・ ■ ・ｗ２ ≧ｍｇ ２ であることが必要である。従って、 となる。
また、第２図（ａ）（ｂ）に示すように、管ｌの内面に
形威された粉末層４を溶融させると、その溶融に伴って
母材である管ｌの表層も溶融し、肉盛層６が母材希釈さ
れる。この肉盛層６の母材希釈率ｉは次のように計算さ
れる。
形威された粉末層４を溶融させると、その溶融に伴って
母材である管ｌの表層も溶融し、肉盛層６が母材希釈さ
れる。この肉盛層６の母材希釈率ｉは次のように計算さ
れる。
粉末の送給量：Ｍ（ｇ／分）
粉末送給ノズルの移動速度：ｕ（ｍ／分）母材の溶込み
深さ：ｄ（肋） 母材の比重二ｇ とすると、肉盛層６の母材希釈率ｉは となる。ここで 粉末の見掛比重：ｐ 粉末層の厚み：ｈ（ａｍ） とすると πＤｕｐ であるから、 ｄｇ ｈｐ＋ａｇ となる。この母材希釈率ｉの計算値は歩留の指標になる
。
深さ：ｄ（肋） 母材の比重二ｇ とすると、肉盛層６の母材希釈率ｉは となる。ここで 粉末の見掛比重：ｐ 粉末層の厚み：ｈ（ａｍ） とすると πＤｕｐ であるから、 ｄｇ ｈｐ＋ａｇ となる。この母材希釈率ｉの計算値は歩留の指標になる
。
すなわち、理論的に計算した母材希釈率ｉに対し、実際
の肉盛層における母材希釈率ｉが近いほど歩留が高いこ
とを意味する。本発明の肉盛溶接方法では、従来の吹込
み法と比べて、母材希釈率がその理論値に近く、優れた
歩留が確保される。
の肉盛層における母材希釈率ｉが近いほど歩留が高いこ
とを意味する。本発明の肉盛溶接方法では、従来の吹込
み法と比べて、母材希釈率がその理論値に近く、優れた
歩留が確保される。
また、実際の母材希釈率ｉのばらつきは肉盛戒分の均一
性の指標になる。本発明の肉盛溶接方法は、従来のバイ
ンダー塗布法と比べて、このばらつきが小さく、肉盛戒
分の均一性が優れる。
性の指標になる。本発明の肉盛溶接方法は、従来のバイ
ンダー塗布法と比べて、このばらつきが小さく、肉盛戒
分の均一性が優れる。
管ｌの材質は、特に限定するものではなく、例えば低合
金鋼、合金鋼等を挙げることができる。
金鋼、合金鋼等を挙げることができる。
粉末３についても粉末肉盛の対象となり得る材質、粒径
を適宜選択することができる。
を適宜選択することができる。
なお、第１図に示された実施態様では、トーチ５を粉末
送給ノズル２の後方より同時に移動させているが、管１
の内面全体に粉末層４を形威した後に粉末層４の溶融を
行うこともできる。また、粉末送給ノズル２およびトー
チ５を移動させる代わりに管ｌを軸心方向に移動させて
もよい。更に、管ｌは傾斜していてもよい。熱源につい
てはレーザを使用しているが、アークやプラズマジェッ
ト等でもよい。
送給ノズル２の後方より同時に移動させているが、管１
の内面全体に粉末層４を形威した後に粉末層４の溶融を
行うこともできる。また、粉末送給ノズル２およびトー
チ５を移動させる代わりに管ｌを軸心方向に移動させて
もよい。更に、管ｌは傾斜していてもよい。熱源につい
てはレーザを使用しているが、アークやプラズマジェッ
ト等でもよい。
以下に本発明の肉盛溶接方法の実施例を説明す第ｌ図（
ａ）（ｂ）に示した態様で本発明の肉盛溶接方法を実施
した。肉盛対象材としてはボイラ・熱交換器用炭素鋼鋼
管ＳＴＢ４２ （Ｃ量＝０．２８％、比重ｑ ＝ ７．
９ ）を使用した。管寸法は外径１２７ｍ、肉厚５Ｉ
ＩＩＩ１、全長１０００閣であった。肉盛すべき粉末と
してはＮｉ−５０％Ｃｒ合金（粒径１０〜４４μｍ）を
使用した。この合金粉末の見掛比重は３．４である。レ
ーザはＣＯ２レーザで管内面にレンズにて集光させた。
ａ）（ｂ）に示した態様で本発明の肉盛溶接方法を実施
した。肉盛対象材としてはボイラ・熱交換器用炭素鋼鋼
管ＳＴＢ４２ （Ｃ量＝０．２８％、比重ｑ ＝ ７．
９ ）を使用した。管寸法は外径１２７ｍ、肉厚５Ｉ
ＩＩＩ１、全長１０００閣であった。肉盛すべき粉末と
してはＮｉ−５０％Ｃｒ合金（粒径１０〜４４μｍ）を
使用した。この合金粉末の見掛比重は３．４である。レ
ーザはＣＯ２レーザで管内面にレンズにて集光させた。
他の肉盛溶接条件は下記のとおりである。
管回転数ｆ：４（１／秒）＝２４０ （ｒｐｍ）粉末送
給量Ｍ：５０（ｇ／分） 粉末送給ノズル移動速度ｕ ： １ ０ ０ （＋ｍｎ
／ｍｉｎ ）粉末層の厚みｈ ：０．４ （ａｍ） レーザ出力：１７００（Ｗ） レーザトーチ移動速度： １ ０ ０ （ＩＩｎ／ｓｈ
ｉｎ ）上記条件で管内面の肉盛溶接を行った後、肉盛
層のＣ量を管の全長にわたって調査し、母材希釈率ｉの
実際値の管軸方向分布を調査した。母材希釈率ｉの実際
値は、粉末のＣ量（ＣＰ ） ＝０． ０ ５％、母材
のＣ量ＣＣｂ ） ＝０． ２ ８％、肉盛層のＣ量を
ＣＨとして次式により求めた。調査結果を第３図に示す
。
給量Ｍ：５０（ｇ／分） 粉末送給ノズル移動速度ｕ ： １ ０ ０ （＋ｍｎ
／ｍｉｎ ）粉末層の厚みｈ ：０．４ （ａｍ） レーザ出力：１７００（Ｗ） レーザトーチ移動速度： １ ０ ０ （ＩＩｎ／ｓｈ
ｉｎ ）上記条件で管内面の肉盛溶接を行った後、肉盛
層のＣ量を管の全長にわたって調査し、母材希釈率ｉの
実際値の管軸方向分布を調査した。母材希釈率ｉの実際
値は、粉末のＣ量（ＣＰ ） ＝０． ０ ５％、母材
のＣ量ＣＣｂ ） ＝０． ２ ８％、肉盛層のＣ量を
ＣＨとして次式により求めた。調査結果を第３図に示す
。
Ｃ． −Ｃ， ０．２３
また、比較のために、従来の吹込み法、塗布法による肉
盛溶接も実施した。
盛溶接も実施した。
吹込み法では、レーザ条件、粉末量を同一として、レー
ザトーチ前方からキャリアガス（Ａｒ３ １！．／ ｌ
ｌｌｉｎ ）により粉末をレーザ加熱溶融部に直接吹き
込んだ。塗布法では、水ガラスをバインダーとして粉末
を管内面に塗布した。バインダーを含んだ粉末は見掛比
重が２．７に低下するので、塗布厚を５ｍｍとしてバイ
ンダーを用いない場合と同じ粉末量を確保した。レーザ
条件は上記２法と同一とした。
ザトーチ前方からキャリアガス（Ａｒ３ １！．／ ｌ
ｌｌｉｎ ）により粉末をレーザ加熱溶融部に直接吹き
込んだ。塗布法では、水ガラスをバインダーとして粉末
を管内面に塗布した。バインダーを含んだ粉末は見掛比
重が２．７に低下するので、塗布厚を５ｍｍとしてバイ
ンダーを用いない場合と同じ粉末量を確保した。レーザ
条件は上記２法と同一とした。
吹込み法、塗布法における母材希釈率ｉの管軸方向分布
を第４図、第５図にそれぞれ示す。また、上記３法にお
ける母材希釈率ｉの実際値に基づく希釈率平均値、標準
偏差、歩留を第１表に示す。
を第４図、第５図にそれぞれ示す。また、上記３法にお
ける母材希釈率ｉの実際値に基づく希釈率平均値、標準
偏差、歩留を第１表に示す。
歩留は、母材希釈率ｉの理論的計算値（２３％）を目標
値として目標値／平均値により求めた。
値として目標値／平均値により求めた。
第
１
表
第３図〜第５図および第ｌ表から明らかなように、本発
明法は歩留が従来の吹込み法と比べて格段に優れ、塗布
法に匹敞する。標準偏差については、本発明法は塗布法
は勿論のこと、吹込み法よりも優れる。従って、本発明
法は肉盛層の威分均一性が極めて良好である。
明法は歩留が従来の吹込み法と比べて格段に優れ、塗布
法に匹敞する。標準偏差については、本発明法は塗布法
は勿論のこと、吹込み法よりも優れる。従って、本発明
法は肉盛層の威分均一性が極めて良好である。
本発明の肉盛溶接方法は、管の回転による遠心力を利用
して、送給した粉末のほぼ全量を管内面に保持すること
ができる。従って、粉末を直接的に送給するにもかかわ
らず、歩留が極めて高い。
して、送給した粉末のほぼ全量を管内面に保持すること
ができる。従って、粉末を直接的に送給するにもかかわ
らず、歩留が極めて高い。
また、粉末の直接送給と遠心力利用とにより、溶接施工
の困難な管内面を簡単に肉盛することができ、肉盛層の
威分均一性も非常に優れる。従って、本発明法は管内面
へのライニング層形或手段として工業的に極めて有意義
な方法と言うことができる。
の困難な管内面を簡単に肉盛することができ、肉盛層の
威分均一性も非常に優れる。従って、本発明法は管内面
へのライニング層形或手段として工業的に極めて有意義
な方法と言うことができる。
第１図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施態様を示す模式図
、第２図（ａ）（ｂ）は肉盛層の形或過程を示す模式図
、第３図〜第５図は母材希釈率の管軸方向分布を示すグ
ラフである。 図中、ｌ：管、２：粉末供給ノズル、３：粉末、４：粉
末層、５：トーチ、６：肉盛層。 ｌ１ 第 ２ 図 第 ３ 図 本発明法 第４図 吹込み法 ０ ５００ １０００ 軸方向位Ｗ（ｍｍ） 第５ 塗布法 図 軸方向位置（ｍｍ）
、第２図（ａ）（ｂ）は肉盛層の形或過程を示す模式図
、第３図〜第５図は母材希釈率の管軸方向分布を示すグ
ラフである。 図中、ｌ：管、２：粉末供給ノズル、３：粉末、４：粉
末層、５：トーチ、６：肉盛層。 ｌ１ 第 ２ 図 第 ３ 図 本発明法 第４図 吹込み法 ０ ５００ １０００ 軸方向位Ｗ（ｍｍ） 第５ 塗布法 図 軸方向位置（ｍｍ）
Claims (1)
- （１）管を軸心回りに回転させながら、その管内面に肉
盛すべき粉末を供給し、該粉末を遠心力により前記管内
面に層状に固定した状態で、その粉末層を高エネルギー
密度熱源により溶融させることを特徴とする管内面肉盛
溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1185731A JPH0352786A (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | 管内面肉盛溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1185731A JPH0352786A (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | 管内面肉盛溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0352786A true JPH0352786A (ja) | 1991-03-06 |
Family
ID=16175873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1185731A Pending JPH0352786A (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | 管内面肉盛溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0352786A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ301527B6 (cs) * | 2000-02-28 | 2010-04-07 | Vaw Aluminium Ag | Zpusob povrchového legování válcovité, cástecne válcovité nebo duté válcovité konstrukcní soucásti |
| CN103305256A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-18 | 江苏久保联实业有限公司 | 一种内凸扰流管及其制造方法 |
| CN103302405A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-18 | 江苏久保联实业有限公司 | 一种细长高温合金炉管管内敷焊装置 |
| US9010561B2 (en) | 2005-02-23 | 2015-04-21 | Suntory Holdings Limited | Can lid and can container equipped with the same |
-
1989
- 1989-07-18 JP JP1185731A patent/JPH0352786A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ301527B6 (cs) * | 2000-02-28 | 2010-04-07 | Vaw Aluminium Ag | Zpusob povrchového legování válcovité, cástecne válcovité nebo duté válcovité konstrukcní soucásti |
| US9010561B2 (en) | 2005-02-23 | 2015-04-21 | Suntory Holdings Limited | Can lid and can container equipped with the same |
| CN103305256A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-18 | 江苏久保联实业有限公司 | 一种内凸扰流管及其制造方法 |
| CN103302405A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-18 | 江苏久保联实业有限公司 | 一种细长高温合金炉管管内敷焊装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sexton et al. | Laser cladding of aerospace materials | |
| US4251709A (en) | Process for joining metals | |
| US6495793B2 (en) | Laser repair method for nickel base superalloys with high gamma prime content | |
| Zhang et al. | Arc characteristics and metal transfer behavior in narrow gap gas metal arc welding process | |
| JP3101221B2 (ja) | ２電極片面ガスシールドアーク溶接方法 | |
| JPS608916B2 (ja) | レ−ザとミグを併用した溶接法 | |
| JPH01215961A (ja) | レーザ溶射法 | |
| JPS5945084A (ja) | 溶接方式 | |
| JPH07258819A (ja) | 溶射用粉末及び炭化物コーティングの製造法 | |
| JP2000301376A (ja) | 溶接ビードの熱処理方法 | |
| GB2227964A (en) | Laser welding apparatus and process | |
| Liu et al. | Effects of process variables on laser direct formation of thin wall | |
| US2231247A (en) | Method of forming composite metal structures | |
| JPH02258168A (ja) | アーク溶接方法及び装置、並びにフラックスコアードワイヤ | |
| JPH0352786A (ja) | 管内面肉盛溶接方法 | |
| JPH055586B2 (ja) | ||
| JPS6046305A (ja) | 合金粉末の製造方法および装置 | |
| WO1997004914A1 (en) | Pulsed laser cladding arrangement | |
| Reisgen et al. | Visualization of the molten pool of the laser beam submerged arc hybrid welding process | |
| JP2000141037A (ja) | 肉盛り溶接の溶接方法 | |
| GB2142858A (en) | Spray welding of metals | |
| JPH0360595B2 (ja) | ||
| JPS5763679A (en) | Highly corrosion resistant steel material | |
| JPH0510195B2 (ja) | ||
| JPH03193274A (ja) | プラズマアーク溶接法 |