JPH04274882A - プラズマ粉体肉盛ト−チ - Google Patents

プラズマ粉体肉盛ト−チ

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JPH04274882A
JPH04274882A JP3119391A JP3119391A JPH04274882A JP H04274882 A JPH04274882 A JP H04274882A JP 3119391 A JP3119391 A JP 3119391A JP 3119391 A JP3119391 A JP 3119391A JP H04274882 A JPH04274882 A JP H04274882A
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Tetsuo Miyajima
宮 嶋  哲 夫
Tadashi Hoshino
星 野  忠
Takashi Fujita
藤 田  孝
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Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は粉体を用いて肉盛溶接を
行なうプラズマ粉体肉盛ト−チに関する。
【0002】
【従来の技術】金属表面の改善(耐摩耗,耐熱,耐蝕等
)を行なうために、従来より肉盛溶接が行なわれている
。即ち、肉盛溶接処理は、粉体金属をプラズマア−ク柱
中に供給してそれを溶かしながらプラズマア−クと共に
溶接面に噴射しその溶接金属によって金属表面に肉盛を
行なう。これに使用するト−チが例えば特開平1−21
8772号公報に開示されている。
【0003】この種のト−チの先端部分は、例えば図5
または図6に示すような構造になっている。各図におい
て、51がタングステン電極、52がプラズマガス、5
3が粉体、54が粉体キャリアガス、55が冷却水、5
6がシ−ルドガス、57がプラズマア−ク柱、58が溶
着金属、59が母材、60がノズル部材である。図5に
示すト−チにおいては、ノズル部材60に、プラズマ噴
射孔とその周囲に形成された複数の粉体供給孔60aが
備わっており、粉体53はキャリアガス54と共に粉体
キャリアガス供給路31を通して、粉体供給孔60aか
らプラズマア−ク柱57内に供給される。粉体キャリア
ガス供給路31の下開口と粉体供給孔60aの上開口の
間には、ア−ク孔を周回するリング状の空間がある。図
6に示すト−チにおいては、同心状に2つのノズル61
,62が設けられており、内側のノズル61でプラズマ
ア−クを絞って噴射し、2つのノズルの隙間から、キャ
リアガス54と共に粉体53をプラズマア−ク柱57内
に供給する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のプ
ラズマ粉体肉盛ト−チにおいては、ノズル60〜62の
粉体キャリアガス流路60aが粉体で詰まることがある
。ガス流路60aの1つに詰りを生ずると母材59上の
溶着金属58の分布が乱れ所望形状の肉盛が得られない
【0005】本発明はノズル部材の粉体流路の詰まりを
防止することを目的とする。
【0006】従来のト−チにおいては、ノズル部材(6
0〜62)はト−チ本体に対して上下方向の位置は規定
されているが、ア−ク孔の中心軸を中心とする円周方向
の位置又は姿勢は自由である。このためト−チ本体の粉
体キャリアガス供給路に対する、ノズル部材(60〜6
2)の粉体キャリアガス流路の位置(上記円周方向)が
ト−チ組立時や分解再組立時にランダムに定まり、肉盛
用の金属粉体が、ノズル部材(60〜62)の上方の粉
体キャリアガス供給路の下開口からノズル部材(60〜
62)にある粉体キャリアガス流路の上開口に、該下開
口と上開口の間のリング状の空間を通って進入する際に
、粉体キャリアガス供給路出口と各粉体キャリアガス流
路入口までの距離が、流路ごとに異なることが多く、距
離差が大きいときに短距離の粉体キャリアガス流路では
比較的に勢い良く金属粉体が流れるが、長距離の粉体キ
ャリアガス流路では金属粉体が滞留し易くこの滞留が更
に金属粉体の流れを阻害して更に滞留を大きくしてこの
ような悪循環により遂には詰りに至ることが分かった。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような現象に着目し
て本発明では、主電極(1)と母材(41)との間に生
じるプラズマア−クの通るア−ク孔(17)が中央部に
形成され、ア−ク孔(17)の中心軸を中心に等間隔に
分布し該中心軸に近づく方向および下方に延びた複数個
の、粉体を通す第1組の粉体流路(12)を有するノズ
ル部材(10);および、上方より第1組の粉体流路(
12)に粉体を供給するための、ア−ク孔(17)の中
心軸を中心に等間隔に分布した複数個の第2組の粉体流
路(31);を備えるプラズマ粉体肉盛ト−チにおいて
、第2組の粉体流路(31)とア−ク孔(17)の中心
軸とを結ぶ直線に関して対称に第1組の粉体流路(12
)が分布するようにノズル部材(10)を位置決めする
突起部材(33)と該突起部材(33)を受け入れる凹
部(34)を備え、それらの一方をト−チ本体に他方を
ノズル部材(10)の外面に設ける。なお、カッコ内の
記号は後述する実施例の対応要素を示す。
【0008】
【作用】これによれば、ノズル部材(10)をト−チに
装着する際に、突起部材(33)と凹部(34)により
、第2組の粉体流路(31)とア−ク孔(17)の中心
軸とを結ぶ直線に関して対称に第1組の粉体流路(12
)が分布するように、ノズル部材(10)が位置決めさ
れる。この位置めにより、第1組の粉体流路(31)の
中の互に対称位置にある流路は第2組の粉体流路(12
)のそれぞれから等距離となって均等に粉体流を受け、
第2の粉体流路(31)からの粉体が第1の粉体流路(
12)に進行する際に、粉体の流れが各流路で実質上平
等となり、1箇所の流路に粉体が集中し他の1箇所の流
路では粉体が滞留することが実質上なくなる。このよう
なノズル部材(10)の位置決めが常に確実に行なわれ
るので、ノズル部材(10)内の第1組の粉体流路(1
2)における粉体の詰まりが発生しにくい。
【0009】本発明の他の目的および特徴は図面を参照
した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【0010】
【実施例】図1に本発明の粉体肉盛溶接用のプラズマト
−チ先端部の構造を示す。なお、図1は、ト−チの右半
分と左半分とで異った切断面を示しており、ト−チ平面
図に相応する図3のA1−A1線断面を示す。図1を参
照すると、ト−チの中央部に、タングステンで構成され
る棒状の電極1が配置されており、この電極1は、チャ
ック2によってト−チに固定されている。電極1の先端
1aは尖鋭な形状になっており、該先端部1aはノズル
部材10の中央に形成されたア−ク孔17の中央に配置
されている。20が、電極1を部材10の中央に位置決
めするためのセンタリングスト−ンである。プラズマガ
スは、電極1とチャック2との間の空間を通って外部か
ら供給され、支持部材8に形成した孔8aを通り、電極
1とセンタリングスト−ン20との間の空間を通り、セ
ンタリングスト−ン20に形成された孔21を通って、
ノズル部材10のア−ク孔17に導かれる。このプラズ
マガスは、電極1と母材41との間のア−ク放電によっ
てイオン化し、高温のプラズマア−ク流43を形成する
【0011】粉体とそれを搬送する粉体キャリアガスは
、ト−チ外部から供給され、粉体管7を通り、ノズル台
30に形成された2個の孔(粉体キャリアガス供給路)
31を通り、ノズル部材10に形成された4個の孔(粉
体キャリアガス流路)12を通ってプラズマア−ク流4
3に向かって噴射されその中に注入される。粉体は、プ
ラズマア−ク流43の熱によって溶融し、溶融金属42
となって母材41上の溶接面を覆う。
【0012】シ−ルドガス44は、ノズルキャップ5と
ケ−シング3との間の空間6を通ってプラズマア−ク流
43の周囲を覆うように噴射され、溶接面を外気から遮
断する。また、ノズル部材10の過熱を防止するため、
冷却水が、ト−チ外部から孔32を通ってノズル部材1
0に形成された溝部11に供給される。
【0013】図2は、図1に示す粉体肉盛用のプラズマ
ト−チの、図1とはさらに別の角度で切断した縦断面を
示す。なおこの縦断面は、ト−チ平面図に相応する図3
のA2−A2線断面である。図2においてノズル台30
の穴にピン33が圧入により固定されており、該ピン3
3の先端が、ノズル台30のノズル部材受け穴に突出し
ている。ノズル部材10にはその上端部にピン33の先
端を受け入れる溝34が刻まれている。溝34はノズル
部材10の上端面および側周面に開いている。図2に示
すようにノズル部材10をト−チ本体(30)に組付け
た状態では、溝34にピン33の先端が位置するので、
ノズル部材10は、ア−ク孔17(電極1)の中心軸を
中心とする円周方向の回転は不可である。
【0014】図3の(a)にノズル部材10の拡大平面
図を、(b)に(a)のA3B−A3B線縦断面図を示
す。ここで図1および図2も参照すると、この実施例で
は、ノズル部材10にはア−ク孔17を中心に90度の
間隔で4個の粉体キャリアガス流路12が形成されてお
り、溝34は隣り合う2個のガス流路12の中間すなわ
ちそれらのガス流路12と45度の角度となる位置に刻
まれている。ト−チ本体のノズル台30には2個の粉体
キャリアガス供給路31が電極1に関して対称に形成さ
れており、かつピン33は、該2個のガス供給路31を
結ぶ直線Lsおよび電極1の中心軸に直交する位置およ
び姿勢で設置されている。
【0015】ノズル台30にノズル部材10を結合する
とき、ノズル台30の中心のノズル受け穴にノズル10
の上端(スリ−ブ)を挿入しそしてノズルキャップ5を
ノズル台30にある程度ねじ結合する。そしてノズル1
0をその上端面がピン30の先端に当るまで押し込み、
次いでノズル部材10を電極1を中心に回転させて溝3
4をピン30の先端に合せる。これによりノズル部材1
0が更に押し込み可能となるのでノズル部材10を更に
押し込む。これによりピン33の先端が溝34に入る。 そしてノズル台30にねじ結合しているノズルキャップ
5を締め込みノズル部材10を最上部に締めつける。そ
してねじ結合によりカバ−3をノズル台30に装着する
。これにより図3に示すノズル部材10が図1,図2に
示すようにノズル台30に装着されたことになる。
【0016】この状態では、ノズル基台30のピン33
および粉体キャリアガス供給路31と、ノズル部材10
の溝34および粉体キャリアガス流路12との位置関係
は図3の(a):平面図および図4(斜視図)に示すよ
うになっている。すなわち、粉体キャリアガス供給路(
第2組の粉体流路)31とア−ク孔17(電極1)の中
心軸とを結ぶ直線Lsに関して対称に4個の粉体キャリ
アガス流路(第1組の粉体流路)12が分布している。 なお、粉体キャリアガス供給路31の下開口と粉体キャ
リアガス流路12の上開口の間にはリング状の空間があ
る。この状態では、直線Lsより溝34側にある粉体キ
ャリアガス流路12と粉体キャリアガス供給路31との
距離と、溝34とは反対側にある粉体キャリアガス流路
12と粉体キャリアガス供給路31との距離が等しい。 これにより溝34側にあるガス流路12と溝34の反対
側にあるガス流路12には均等に粉体キャリアガスが流
れ、粉体キャリア流路12に粉体の滞留を生じにくい。 つまり流路12に詰りを生じにくい。この実施例では特
に、粉体キャリアガス供給路31が1対で、粉体キャリ
アガス流路12が2対であるので、ガス流路12のいず
れも供給路31から等距離にある。したがって流路12
の詰り防止効果が高い。
【0017】なお、上述の実施例ではノズル部材10に
は2対個の粉体キャリア流路12を形成しているが、例
えば3対あるいは4対の粉体キャリア流路12を形成し
てもよい。すなわち、円周上に60度の間隔で6個の流
路12をあるいは45度の間隔で8個の流路12を、直
線Lsに関して対称に形成する。この場合、半周上にあ
る3個又は4個の流路12の内、それらの中央部にある
ものは1個の供給路31からの距離が長くなるが、その
分他方の供給路31からも粉体流を受けるので、粉体流
の流路12個々間の流量差はあまり大きくならず、流路
12の詰り防止効果が十分にある。
【0018】
【発明の効果】いずれにしても本発明によれば、ト−チ
本体の第2組の粉体流路(31)とア−ク孔(17)の
中心軸とを結ぶ直線に関して対称に、ノズル部材(10
)の第1組の粉体流路(12)が常に確実に分布するよ
うに、ノズル部材(10)が位置決めされる。この位置
めにより、第1組の粉体流路(31)の中の互に対称位
置にある流路は第2組の粉体流路(12)のそれぞれか
ら等距離となって均等に粉体流を受け、第2の粉体流路
(31)からの粉体が第1の粉体流路(12)に進行す
る際に、粉体の流れが各流路で実質上平等となり、1箇
所の流路に粉体が集中し他の1箇所の流路では粉体が滞
留することが実質上なくなる。このようなノズル部材(
10)の位置決めが常に確実に行なわれるので、ノズル
部材(10)内の第1組の粉体流路(12)における粉
体の詰まりが発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の一実施例の主要部の縦断面図であ
り、図3のA1−A1線縦断面図である。
【図2】  上記実施例の主要部の縦断面図であり、図
3のA2−A2線縦断面図であって図1に示す断面とは
異った切断面を示す。
【図3】  図1および図2に示すノズル部材10の拡
大図であり、図3の(a)は平面図、図3の(b)は(
a)のA3B−A3B線断面図である。
【図4】  図1,図2および図3に示すノズル部材1
0の拡大斜視図である。
【図5】  従来のプラズマ粉体肉盛ト−チの先端部の
縦断面図である。
【図6】  従来のもう1つのプラズマ粉体肉盛ト−チ
の先端部の縦断面図である。
【符号の説明】
1:電極(主電極)                
  2:チャック5:ノズルキャップ        
          7:粉体管8:支持部材    
                  10:ノズル部
材(ノズル部材) 11:冷却水流路 12:粉体キャリアガス流路(第1組の粉体流路)13
:凹部                      
  14:傾面17:ア−ク孔           
         20:センタリングスト−ン 21:孔                     
     30:ノズル台31:粉体キャリアガス供給
路(第2組の粉体流路)33:ピン(突起部材)   
         34:溝(凹部)41:母材   
                     42:溶
融金属43:プラズマア−ク流           
 44:シ−ルドガス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  主電極と母材との間に生じるプラズマ
    ア−クの通るア−ク孔が中央部に形成され、ア−ク孔の
    中心軸を中心に等間隔に分布し該中心軸に近づく方向お
    よび下方に延びた複数個の、粉体を通す第1組の粉体流
    路を有するノズル部材;および、上方より第1組の粉体
    流路に粉体を供給するための、ア−ク孔の中心軸を中心
    に等間隔に分布した複数個の第2組の粉体流路;を備え
    るプラズマ粉体肉盛ト−チにおいて、第2組の粉体流路
    とア−ク孔の中心軸とを結ぶ直線に関して対称に第1組
    の粉体流路が分布するようにノズル部材を位置決めする
    突起部材と該突起部材を受け入れる凹部を備え、それら
    の一方をト−チ本体に他方をノズル部材の外面に設けた
    ことを特徴とするプラズマ粉体肉盛ト−チ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7605346B2 (en) 2005-08-23 2009-10-20 Hardwear Pyt Ltd Powder delivery nozzle
CN106001878A (zh) * 2016-06-24 2016-10-12 宁波驰迈激光科技有限公司 一种等离子堆焊设备
CN106001879A (zh) * 2016-06-24 2016-10-12 宁波驰迈激光科技有限公司 一种等离子堆焊焊枪的枪体结构

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