JPH0465156B2 - - Google Patents
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- JPH0465156B2 JPH0465156B2 JP59177626A JP17762684A JPH0465156B2 JP H0465156 B2 JPH0465156 B2 JP H0465156B2 JP 59177626 A JP59177626 A JP 59177626A JP 17762684 A JP17762684 A JP 17762684A JP H0465156 B2 JPH0465156 B2 JP H0465156B2
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- plasma jet
- current value
- cleaning
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
- B23K10/006—Control circuits therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K7/00—Cutting, scarfing, or desurfacing by applying flames
- B23K7/06—Machines, apparatus or equipment specially designed for scarfing or desurfacing
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明はプラズマジエツト装置、更に具体的
に云えば、導電基板から汚染物を掃除するのに有
効なプラズマジエツト装置に関する。
に云えば、導電基板から汚染物を掃除するのに有
効なプラズマジエツト装置に関する。
プラズマジエツト装置は導電基板に被覆を適用
する為に使われて来た。こういうプラズマジエツ
ト装置では、例えばヘリウムとアルゴンの混合物
の様な不活性ガスの流れを横切るアークを維持す
る。このアークが不活性ガスを電離して加熱し、
電離ガス又はプラズマの流れを発生し、この流れ
が典型的には開口を介して導電性の工作物に差し
向けられる。米国特許第3179783号には、工作物
の面に被覆しようとする粉末をプラズマジエツト
に注入するプラズマジエツト装置が記載されてい
る。工作物はプラズマジエツト装置の前側電極に
対して正の電位に保たれ、その間に伝達アークを
形成する。このアークが電離したプラズマジエツ
ト並びにそれに巻込まれた粉末を高速で基板を叩
く様に促す。伝達アークの助けを借りて高温のプ
ラズマが衝突することにより、基板が加熱され
る。粉末は高温プラズマ中にあることによつて加
熱されて溶融し、溶融した粒子が加熱された基板
に高速で衝突して、その上に被覆を形成する。
する為に使われて来た。こういうプラズマジエツ
ト装置では、例えばヘリウムとアルゴンの混合物
の様な不活性ガスの流れを横切るアークを維持す
る。このアークが不活性ガスを電離して加熱し、
電離ガス又はプラズマの流れを発生し、この流れ
が典型的には開口を介して導電性の工作物に差し
向けられる。米国特許第3179783号には、工作物
の面に被覆しようとする粉末をプラズマジエツト
に注入するプラズマジエツト装置が記載されてい
る。工作物はプラズマジエツト装置の前側電極に
対して正の電位に保たれ、その間に伝達アークを
形成する。このアークが電離したプラズマジエツ
ト並びにそれに巻込まれた粉末を高速で基板を叩
く様に促す。伝達アークの助けを借りて高温のプ
ラズマが衝突することにより、基板が加熱され
る。粉末は高温プラズマ中にあることによつて加
熱されて溶融し、溶融した粒子が加熱された基板
に高速で衝突して、その上に被覆を形成する。
この米国特許には、基板の面を硬化する為の高
エネルギ火花放電を周期的に作り出す為に、工作
物に対して高圧パルスを印加することが記載され
ている。この米国特許に記載された例では、基板
はこの様な処理によつて加工硬化することの出来
る軟鋼である。更にこの米国特許には、２つの電
源の何れかに逆転した極性を使うこと、並びに交
流又は交直複合を使うことも記載されているが、
そのパラメータや効果については記載されていな
い。
エネルギ火花放電を周期的に作り出す為に、工作
物に対して高圧パルスを印加することが記載され
ている。この米国特許に記載された例では、基板
はこの様な処理によつて加工硬化することの出来
る軟鋼である。更にこの米国特許には、２つの電
源の何れかに逆転した極性を使うこと、並びに交
流又は交直複合を使うことも記載されているが、
そのパラメータや効果については記載されていな
い。
米国特許第4162389号には、滑らかさを改善す
ると共に溶接ビードの滲透を少なくする為に陰極
ターゲツトを使うことが記載されている。この米
国特許は清浄化作用については何も述べていな
い。
ると共に溶接ビードの滲透を少なくする為に陰極
ターゲツトを使うことが記載されている。この米
国特許は清浄化作用については何も述べていな
い。
米国特許第4328257号には、例えばガスタービ
ンの羽根又はバケツトに使われる様な超合金基板
に保護材料をプラズマ被覆する装置と方法が記載
されている。プラズマ被覆作業では、印加電圧に
よつて工作物を陽極にするが、この作業の前に清
浄にする作業を行ない、この時印加電圧によつて
工作物を陰極にする。清浄化作業の間、小さなア
ークの末端にある陰極スポツトが工作物の面を横
切る。陰極スポツトの移動は、アーク自体によつ
て発生される電界及び磁界と、プラズマ・ガン及
び工作物の複雑な運動の助けとによつて生じ、こ
うしてこの合金の面から汚染物を選択的に除去す
る。
ンの羽根又はバケツトに使われる様な超合金基板
に保護材料をプラズマ被覆する装置と方法が記載
されている。プラズマ被覆作業では、印加電圧に
よつて工作物を陽極にするが、この作業の前に清
浄にする作業を行ない、この時印加電圧によつて
工作物を陰極にする。清浄化作業の間、小さなア
ークの末端にある陰極スポツトが工作物の面を横
切る。陰極スポツトの移動は、アーク自体によつ
て発生される電界及び磁界と、プラズマ・ガン及
び工作物の複雑な運動の助けとによつて生じ、こ
うしてこの合金の面から汚染物を選択的に除去す
る。
この発明の装置並びに方法の作用を、特定の理
論によつて拘束するつもりはないが、陰極となる
工作物の面を清浄にすることは、例えばインター
ナシヨナル・ニツケル合金IN738の様な超合金の
表面汚染物、特にこういう超合金の酸化物は、実
質的な誘電率を持つ薄い絶縁層であることに依存
していると考えられる。十分な大きさを持つ電界
がこの薄い絶縁層を横切つて印加されると、表面
汚染物中には、電界放出によつて放電電流を開始
するのに十分な誘電体の電界が発生されると考え
られる。負に帯電した工作物上の陰極スポツトに
終端する非常に多数のアークが観測される。少な
くとも理論的には、電界及び磁界によつて自発的
に誘起された陰極スポツトの運動は、プラズマ・
ガン及び工作物の相対的な運動の助けにより、ア
ーク並びにそれに関連した陰極スポツトが工作物
の面の上を十分高速で移動し続けるようにし、汚
染物の層が除去されて、その下にある工作物の金
属基板が清浄にされても、その運動が十分高速で
あると共に十分連続的であることによつて、基板
の過熱並びにその結果起る損傷を防止する筈であ
る。
論によつて拘束するつもりはないが、陰極となる
工作物の面を清浄にすることは、例えばインター
ナシヨナル・ニツケル合金IN738の様な超合金の
表面汚染物、特にこういう超合金の酸化物は、実
質的な誘電率を持つ薄い絶縁層であることに依存
していると考えられる。十分な大きさを持つ電界
がこの薄い絶縁層を横切つて印加されると、表面
汚染物中には、電界放出によつて放電電流を開始
するのに十分な誘電体の電界が発生されると考え
られる。負に帯電した工作物上の陰極スポツトに
終端する非常に多数のアークが観測される。少な
くとも理論的には、電界及び磁界によつて自発的
に誘起された陰極スポツトの運動は、プラズマ・
ガン及び工作物の相対的な運動の助けにより、ア
ーク並びにそれに関連した陰極スポツトが工作物
の面の上を十分高速で移動し続けるようにし、汚
染物の層が除去されて、その下にある工作物の金
属基板が清浄にされても、その運動が十分高速で
あると共に十分連続的であることによつて、基板
の過熱並びにその結果起る損傷を防止する筈であ
る。
この発明では、前掲米国特許第4328257号の装
置並びに方法で清浄にする為に使われるアーク
が、時として、過度に長い時間の間、膠着、即
ち、１箇所にとゞまり、こうして基板の局部的な
溶融及び過熱を生ずることを観測した。これは、
特にバケツトの後縁又は先端の様に薄い断面の近
辺で、点食、材料の目減り並びに危険な程高い温
度を招く惧れがある。清浄化過程の間、アークに
よる損傷が疑われる場合、過度の材料の目減り並
びに／又はひゞ割れがあるかどうか、工作物を手
作業で検査しなければならない。こういう損傷が
起つていれば、バケツトをスクラツプにする以外
に方法がない。超合金のバケツトは高価な品物で
あり、清浄化作業は殆んど製造サイクルの終り
で、バケツトに労働並びに材料の点でかなりの投
資をした時に起るから、製造過程のこういう遅い
階段でのスクラツプ率を下げ又はなくす手段があ
れば、歓迎される。
置並びに方法で清浄にする為に使われるアーク
が、時として、過度に長い時間の間、膠着、即
ち、１箇所にとゞまり、こうして基板の局部的な
溶融及び過熱を生ずることを観測した。これは、
特にバケツトの後縁又は先端の様に薄い断面の近
辺で、点食、材料の目減り並びに危険な程高い温
度を招く惧れがある。清浄化過程の間、アークに
よる損傷が疑われる場合、過度の材料の目減り並
びに／又はひゞ割れがあるかどうか、工作物を手
作業で検査しなければならない。こういう損傷が
起つていれば、バケツトをスクラツプにする以外
に方法がない。超合金のバケツトは高価な品物で
あり、清浄化作業は殆んど製造サイクルの終り
で、バケツトに労働並びに材料の点でかなりの投
資をした時に起るから、製造過程のこういう遅い
階段でのスクラツプ率を下げ又はなくす手段があ
れば、歓迎される。
発明の目的と概要
従つて、この発明と目的は、従来の決定を解決
したプラズマアーク装置を用いて基板を清浄にす
る方法と装置を提供することである。
したプラズマアーク装置を用いて基板を清浄にす
る方法と装置を提供することである。
この発明の別の目的は、陰極としての工作物の
電流を最大値と最小値の間で変えることによつ
て、工作物上での陰極スポツトの易動度を高め
た、基板を清浄にする方法と装置を提供すること
である。
電流を最大値と最小値の間で変えることによつ
て、工作物上での陰極スポツトの易動度を高め
た、基板を清浄にする方法と装置を提供すること
である。
この発明の１実施態様では、工作物をプラズマ
ジエツトによつて清浄にする装置を提供する。こ
の装置は、工作物に衝突し得るプラズマジエツト
を発生する手段と、工作物及びプラズマジエツト
を発生する手段の間に陰極電流を保つのに有効な
負の電圧を工作物に発生する手段と、工作物をプ
ラズマジエツトによつて清浄にするのに有効な第
１の電流の値、及びそれより小さいが、工作物の
面上での陰極スポツトの動きをよくする様な効果
を持つ第２の電流の値の間で、或る繰返し周波数
で陰極電流を循環的に変える手段とを有し、こう
して工作物の面が損傷する確率を小さくしなが
ら、清浄化作業を改善する。
ジエツトによつて清浄にする装置を提供する。こ
の装置は、工作物に衝突し得るプラズマジエツト
を発生する手段と、工作物及びプラズマジエツト
を発生する手段の間に陰極電流を保つのに有効な
負の電圧を工作物に発生する手段と、工作物をプ
ラズマジエツトによつて清浄にするのに有効な第
１の電流の値、及びそれより小さいが、工作物の
面上での陰極スポツトの動きをよくする様な効果
を持つ第２の電流の値の間で、或る繰返し周波数
で陰極電流を循環的に変える手段とを有し、こう
して工作物の面が損傷する確率を小さくしなが
ら、清浄化作業を改善する。
この発明の特徴として、工作物をプラズマジエ
ツトによつて清浄にする方法が提供される。この
方法は、工作物に衝突し得るプラズマジエツトを
発生し、工作物に陰極電流を保つのに有効な負の
電圧を工作物に発生し、工作物をプラズマジエツ
トによつて清浄にするのに有効な第１の電流の値
と、それより小さいが、工作物の面上での陰極ス
ポツトの動きをよくするのに有効な第２の電流の
値の間で、陰極電流を或る繰返し周波数で循環的
に変える工程から成り、こうして工作物の面が損
傷を受ける確率を小さくしながら、清浄化作用を
改善する。
ツトによつて清浄にする方法が提供される。この
方法は、工作物に衝突し得るプラズマジエツトを
発生し、工作物に陰極電流を保つのに有効な負の
電圧を工作物に発生し、工作物をプラズマジエツ
トによつて清浄にするのに有効な第１の電流の値
と、それより小さいが、工作物の面上での陰極ス
ポツトの動きをよくするのに有効な第２の電流の
値の間で、陰極電流を或る繰返し周波数で循環的
に変える工程から成り、こうして工作物の面が損
傷を受ける確率を小さくしながら、清浄化作用を
改善する。
簡単に云うと、この発明が提供する装置並びに
方法では、プラズマジエツト清浄化装置の伝達ア
ーク電源の電圧を用いて、工作物の面を清浄にす
る陰極工作物電流を誘起する。この発明は、工作
物電流の２つのレベルを誘起する効果がある少な
くとも２つの負のレベルの間で印加電圧を循環的
に変える方法と装置を含む。一層負の電圧は、大
きな工作物電流を発生し、工作物の面から誘電体
不純物を掃除する効果がある。それ程負でない電
圧は、工作物の面上でのプラズマジエツトの動き
をよくすることが出来る位に小さな電流を保つ効
果があり、この為、一層負の電圧並びに一層大き
な電流が存在する間、工作物上で陰極スポツトが
膠着する傾向があつても、その作用を打ち消す。
方法では、プラズマジエツト清浄化装置の伝達ア
ーク電源の電圧を用いて、工作物の面を清浄にす
る陰極工作物電流を誘起する。この発明は、工作
物電流の２つのレベルを誘起する効果がある少な
くとも２つの負のレベルの間で印加電圧を循環的
に変える方法と装置を含む。一層負の電圧は、大
きな工作物電流を発生し、工作物の面から誘電体
不純物を掃除する効果がある。それ程負でない電
圧は、工作物の面上でのプラズマジエツトの動き
をよくすることが出来る位に小さな電流を保つ効
果があり、この為、一層負の電圧並びに一層大き
な電流が存在する間、工作物上で陰極スポツトが
膠着する傾向があつても、その作用を打ち消す。
この発明の上記並びにその他の目的、特徴及び
利点は、以下図面について説明する所から明らか
になろう。図面全体にわたり、同様な部分には同
じ参照数字を用いている。
利点は、以下図面について説明する所から明らか
になろう。図面全体にわたり、同様な部分には同
じ参照数字を用いている。
発明の詳細な記載
例えば前掲米国特許第4328257号に記載されて
いる装置の様な、極性逆転による清浄を含むプラ
ズマ・アーク被覆装置は公知であり、例えばカリ
フオルニア州のエレクトロプラズマ・インコーポ
レーテツド社から商業的に入手し得る。この装置
の内部構造並びに普通の動作は当業者がこの発明
を実施することが出来る様にする為に、こゝで詳
しく説明する必要はない。この為、以下の説明
は、この発明を理解するのに必要なことにとゞ
め、周知の他の素子についての余分の説明は省略
する。
いる装置の様な、極性逆転による清浄を含むプラ
ズマ・アーク被覆装置は公知であり、例えばカリ
フオルニア州のエレクトロプラズマ・インコーポ
レーテツド社から商業的に入手し得る。この装置
の内部構造並びに普通の動作は当業者がこの発明
を実施することが出来る様にする為に、こゝで詳
しく説明する必要はない。この為、以下の説明
は、この発明を理解するのに必要なことにとゞ
め、周知の他の素子についての余分の説明は省略
する。
第１図には、この発明のプラズマジエツト清浄
化装置１０が示されている。この図には示してな
いし、特に説明もしないが、プラズマジエツト清
浄化装置１０は、工作物を清浄した後にそういう
動作を行なう、プラズマ被覆又は溶接装置の一部
分であつてもよい。普通、プラズマ室１２は密封
可能な室で構成され、その内圧は室真空ポンプ１
４を運転することによつて制御することが出来
る。プラズマ室１２はプラズマ・ガン１３並びに
清浄にしようとする工作物（図に示してない）を
収容する様になつている。清浄化の間は陰極スポ
ツトが高速で移動するのを促し、被覆の間は均一
に覆う様にする為、プラズマ・ガン１３と工作物
の間のアスペクトが連続的に変わる様にする為
に、普通、工作物及びプラズマ・ガン運動制御装
置１６が、並進運動並びに１つ又は更に多くの軸
線の周りの回転運動の両方の、プラズマ・ガン１
３及び工作物の複雑な運動を行なう様に作用す
る。
化装置１０が示されている。この図には示してな
いし、特に説明もしないが、プラズマジエツト清
浄化装置１０は、工作物を清浄した後にそういう
動作を行なう、プラズマ被覆又は溶接装置の一部
分であつてもよい。普通、プラズマ室１２は密封
可能な室で構成され、その内圧は室真空ポンプ１
４を運転することによつて制御することが出来
る。プラズマ室１２はプラズマ・ガン１３並びに
清浄にしようとする工作物（図に示してない）を
収容する様になつている。清浄化の間は陰極スポ
ツトが高速で移動するのを促し、被覆の間は均一
に覆う様にする為、プラズマ・ガン１３と工作物
の間のアスペクトが連続的に変わる様にする為
に、普通、工作物及びプラズマ・ガン運動制御装
置１６が、並進運動並びに１つ又は更に多くの軸
線の周りの回転運動の両方の、プラズマ・ガン１
３及び工作物の複雑な運動を行なう様に作用す
る。
プラズマ・ガン１３が、例えばヘリウムとアル
ゴンの混合物の様な不活性ガスの供給をプラズ
マ・ガス源１８から受ける。プラズマ電源２０か
らの直流電力を用いて、プラズマ・ガン１３の中
を流れるプラズマ・ガンの中に放電を保つ。この
放電が不活性ガスを電離してプラズマジエツトを
発生する。普通の伝達アーク電源２２が、被覆の
間はプラズマ室１２内の工作物に正の直流電圧、
清浄化の間は、工作物に負の直流電圧を供給する
のが普通である。清浄化作用を改善すると共に、
清浄化用のアークがかなり長い時間の間膠着する
ことを実質的に少なくする為に、この発明はパル
サー２４を付け加える。このパルサーは、工作物
電流の変化が達成される様に、工作物に印加され
る負の直流電圧を少なくとも２つのレベルの間で
周期的に変える様に作用する。
ゴンの混合物の様な不活性ガスの供給をプラズ
マ・ガス源１８から受ける。プラズマ電源２０か
らの直流電力を用いて、プラズマ・ガン１３の中
を流れるプラズマ・ガンの中に放電を保つ。この
放電が不活性ガスを電離してプラズマジエツトを
発生する。普通の伝達アーク電源２２が、被覆の
間はプラズマ室１２内の工作物に正の直流電圧、
清浄化の間は、工作物に負の直流電圧を供給する
のが普通である。清浄化作用を改善すると共に、
清浄化用のアークがかなり長い時間の間膠着する
ことを実質的に少なくする為に、この発明はパル
サー２４を付け加える。このパルサーは、工作物
電流の変化が達成される様に、工作物に印加され
る負の直流電圧を少なくとも２つのレベルの間で
周期的に変える様に作用する。
第２図にこの発明の１実施例で使われる工作物
電流のグラフが示されている。電流の最小値28は
工作物とプラズマ・ガン１３の間に印加される電
圧を有効に変えて、電流の最大値26と電流の最小
値28の間での工作物電流の変化を発生する。電流
の最大値26は従来の直流伝達アーク電源によつて
発生される電流と大体同じであつてよい。電流の
最小値28は、膠着を防止する為に、陰極スポツト
の工作物上での動きを促す位に低い値に選ばれ
る。最大電流の期間の合間に、電流が消滅する様
な電圧の反転又は電圧ゼロの期間があると、再開
電流に伴う問題が起る惧れがある。従つて、電流
の最小値28は電流の最大値26より小さい値ではあ
るが、電流がゼロの或る期間の後にアークを開始
することに伴なう問題を避ける為に、プラズマ内
には常に電流を維持する。
電流のグラフが示されている。電流の最小値28は
工作物とプラズマ・ガン１３の間に印加される電
圧を有効に変えて、電流の最大値26と電流の最小
値28の間での工作物電流の変化を発生する。電流
の最大値26は従来の直流伝達アーク電源によつて
発生される電流と大体同じであつてよい。電流の
最小値28は、膠着を防止する為に、陰極スポツト
の工作物上での動きを促す位に低い値に選ばれ
る。最大電流の期間の合間に、電流が消滅する様
な電圧の反転又は電圧ゼロの期間があると、再開
電流に伴う問題が起る惧れがある。従つて、電流
の最小値28は電流の最大値26より小さい値ではあ
るが、電流がゼロの或る期間の後にアークを開始
することに伴なう問題を避ける為に、プラズマ内
には常に電流を維持する。
達成される清浄化の品質並びにアークの膠着に
よる工作物の損傷を避けることの如何を左右する
制御可能なパラメータとして、次のものがある。
よる工作物の損傷を避けることの如何を左右する
制御可能なパラメータとして、次のものがある。
１ 電流の最大値
２ 電流の最小値
３ 電流の最大値と最小値とのデユーテイ比
４ 電流の最大値及び最小値の間の脈動の周波数
５ プラズマ室内の圧力
６ 工作物からのプラズマ・ガンの距離
７ 清浄化動作中のプラズマ・ガン及び工作物の
運動 普通の動作では、パルスなしの直流による清浄
化でも、アークによる溶融は、それが起つた時は
経済的にも実質的な結果を持つ重要な問題である
が、割合たまにしか起らないことである。試験の
為、普通の面の汚染物を模擬するものであるが、
多数のアーク・スポツト並びにパルスなしの直流
清浄化で大量のアークによる溶融を保証する様な
種類の誘電体被覆で工作物を被覆するのが便利で
ある。この目的には、MgＯの被覆が適しており、
これはひゞ割れ検査手順の一部分として、工作物
の面に被覆することが出来る材料であるし、プラ
ズマアーク清浄化過程を実施するまでは完全に除
去されないことがあるので、尚更有用である。こ
の様な被覆を用い、約140アンペアのパルスなし
の直流工作物電流を用いて、１平方吋あたり約５
個乃至約50個のアーク溶融部を作つた。工作物に
は約15個乃至約20個の陰極スポツトが観察され
た。更に、工作物上での陰極スポツトの移動速度
は、比較的きれないターゲツト区域では約1500
吋／秒であつたが、被覆された区域では移動速度
は約750乃至1000吋／秒に低下した。
運動 普通の動作では、パルスなしの直流による清浄
化でも、アークによる溶融は、それが起つた時は
経済的にも実質的な結果を持つ重要な問題である
が、割合たまにしか起らないことである。試験の
為、普通の面の汚染物を模擬するものであるが、
多数のアーク・スポツト並びにパルスなしの直流
清浄化で大量のアークによる溶融を保証する様な
種類の誘電体被覆で工作物を被覆するのが便利で
ある。この目的には、MgＯの被覆が適しており、
これはひゞ割れ検査手順の一部分として、工作物
の面に被覆することが出来る材料であるし、プラ
ズマアーク清浄化過程を実施するまでは完全に除
去されないことがあるので、尚更有用である。こ
の様な被覆を用い、約140アンペアのパルスなし
の直流工作物電流を用いて、１平方吋あたり約５
個乃至約50個のアーク溶融部を作つた。工作物に
は約15個乃至約20個の陰極スポツトが観察され
た。更に、工作物上での陰極スポツトの移動速度
は、比較的きれないターゲツト区域では約1500
吋／秒であつたが、被覆された区域では移動速度
は約750乃至1000吋／秒に低下した。
パルス状の直流（第２図）を用い、電流の最大
値26を140アンペア、電流の最小値28を電流の最
大値26の約25％にし、デユーテイ比（電流の最大
値26と電流の最小値28の比）を50％にすると、工
作物上の陰極スポツトの数は約25％増加し、アー
ク・スポツトの移動速度は、工作物の表面状態に
無関係に、毎秒約2000乃至4000吋まで増加した。
電力入力は減少したが、清浄化は改善された。電
流の最小値28の間の電流が減少したことが、初期
の膠着の傾向があつても、それを引離すことが出
来る様にすると共に、陰極スポツトの易動度に寄
与すると思われる。アークが発生する傾向は、電
界放出を通じてアークを開始する誘電体層が存在
しない時には低下するので、陰極スポツトの数が
増え且つ易動度が高くなることは、アークの膠着
並びにその結果として起る工作物の損傷を事実上
なくしながら、清浄化能力を改善する。更に、工
作物に対する平均電力入力が低下することによ
り、工作物の損傷が減少する。タービン・バケツ
トに対する平均電力の低下が、先端領域並びに後
縁領域にある重要な薄い部分を清浄化する際に達
する平均温度を約30〓も下げることが判つた。
値26を140アンペア、電流の最小値28を電流の最
大値26の約25％にし、デユーテイ比（電流の最大
値26と電流の最小値28の比）を50％にすると、工
作物上の陰極スポツトの数は約25％増加し、アー
ク・スポツトの移動速度は、工作物の表面状態に
無関係に、毎秒約2000乃至4000吋まで増加した。
電力入力は減少したが、清浄化は改善された。電
流の最小値28の間の電流が減少したことが、初期
の膠着の傾向があつても、それを引離すことが出
来る様にすると共に、陰極スポツトの易動度に寄
与すると思われる。アークが発生する傾向は、電
界放出を通じてアークを開始する誘電体層が存在
しない時には低下するので、陰極スポツトの数が
増え且つ易動度が高くなることは、アークの膠着
並びにその結果として起る工作物の損傷を事実上
なくしながら、清浄化能力を改善する。更に、工
作物に対する平均電力入力が低下することによ
り、工作物の損傷が減少する。タービン・バケツ
トに対する平均電力の低下が、先端領域並びに後
縁領域にある重要な薄い部分を清浄化する際に達
する平均温度を約30〓も下げることが判つた。
この発明の１実施例では、プラズマ室１２内の
圧力を約30乃至約40トルにして最善の結果が得ら
れた。
圧力を約30乃至約40トルにして最善の結果が得ら
れた。
パルス状直流波形のデユーテイ比を約85％を越
えて増加した時、次の電流の最大値26が開始する
前に、電流の最低値28の間、陰極スポツトが離れ
る十分な時間がない様に思われる。この状態によ
り、前に述べたパルスなしの直流による清浄化の
場合に起るのと略同等の膠着並びにその結果とし
ての損傷が生ずる。デユーテイ比を約15％より低
くすると、数は一層少ないが、アークが一層著し
くなり、清浄化は不良になる。デユーテイ比が小
さい時、電流の最大値26の所で、工作物を適正に
清浄にするのに十分な時間がない様に思われる。
この為、実用になり得る動作範囲はデユーテイ比
が約15乃至約85％であり、最適のデユーテイ比は
50％近辺である。
えて増加した時、次の電流の最大値26が開始する
前に、電流の最低値28の間、陰極スポツトが離れ
る十分な時間がない様に思われる。この状態によ
り、前に述べたパルスなしの直流による清浄化の
場合に起るのと略同等の膠着並びにその結果とし
ての損傷が生ずる。デユーテイ比を約15％より低
くすると、数は一層少ないが、アークが一層著し
くなり、清浄化は不良になる。デユーテイ比が小
さい時、電流の最大値26の所で、工作物を適正に
清浄にするのに十分な時間がない様に思われる。
この為、実用になり得る動作範囲はデユーテイ比
が約15乃至約85％であり、最適のデユーテイ比は
50％近辺である。
第２図のパルス状直流波形のパルス繰返し周波
数が毎秒約５個乃至約60個のパルスの範囲内であ
ることが、陰極スポツトの妥当な易動度を生ずる
のに効果がある。特定の試験例では、毎秒パルス
数約10個のパルス繰返し周波数によつて最善の清
浄化が得られた。
数が毎秒約５個乃至約60個のパルスの範囲内であ
ることが、陰極スポツトの妥当な易動度を生ずる
のに効果がある。特定の試験例では、毎秒パルス
数約10個のパルス繰返し周波数によつて最善の清
浄化が得られた。
この他の工作物並びに／又はプラズマジエツト
清浄化作業用に用いる時、室の圧力、工作物電
流、電流の最大値26、電流の最大値26と最小値28
の比、即ちデユーテイ比、パルス繰返し周波数、
ガンとターゲツトの距離又はその他の動作条件
は、上に説明した値から変えることが必要になる
ことがある。然し、当業者であれば、以上の説明
から、著しい実験をしなくても、日常的な技術判
断から、この様なパラメータの変更を決定するこ
とが出来よう。
清浄化作業用に用いる時、室の圧力、工作物電
流、電流の最大値26、電流の最大値26と最小値28
の比、即ちデユーテイ比、パルス繰返し周波数、
ガンとターゲツトの距離又はその他の動作条件
は、上に説明した値から変えることが必要になる
ことがある。然し、当業者であれば、以上の説明
から、著しい実験をしなくても、日常的な技術判
断から、この様なパラメータの変更を決定するこ
とが出来よう。
第２図の矩形波形は、この他の波形でも適して
いるので、この発明を制約するものと解されるべ
きではない。或る用途では、陰極スポツトの易動
度を高めると共に膠着を少なくするのに十分な程
度に工作物電流を変えながら、工作物電流の流れ
を維持するのに有効な例えば梯形、正弦状、鋸歯
状又はその他の適当な波形によつて、工作物の損
傷を少なくして清浄化作用を改善することが出来
る。
いるので、この発明を制約するものと解されるべ
きではない。或る用途では、陰極スポツトの易動
度を高めると共に膠着を少なくするのに十分な程
度に工作物電流を変えながら、工作物電流の流れ
を維持するのに有効な例えば梯形、正弦状、鋸歯
状又はその他の適当な波形によつて、工作物の損
傷を少なくして清浄化作用を改善することが出来
る。
この発明では、この発明のパルス状直流を用い
る時に陰極スポツトがたどる通路は、パルスなし
の直流を使つた時に陰極スポツトがたどる通路よ
りも、工作物の形状に対して、より敏感であるこ
とが観測された。即ち、プラズマジエツトは、工
作物の凹の部分に対しては、凸の部分とは実質的
に異なる通路をたどる。工作物の或る形状では、
パルスなしの直流を用いて工作物の或る部分に対
する陰極スポツトの通路をより厳密に制御すると
共に、残りの部分に対しては、パルス状直流を使
つて、清浄化作用を高めると共に損傷の惧れを少
なくすることが好ましいことがある。この種の制
御を行なうには、オフに転じた時に、パルスなし
の直流が発生され、オンした時にパルス状直流が
使われる様に、パルサー２４を選択的にオン及び
オフに転ずることが出来る。
る時に陰極スポツトがたどる通路は、パルスなし
の直流を使つた時に陰極スポツトがたどる通路よ
りも、工作物の形状に対して、より敏感であるこ
とが観測された。即ち、プラズマジエツトは、工
作物の凹の部分に対しては、凸の部分とは実質的
に異なる通路をたどる。工作物の或る形状では、
パルスなしの直流を用いて工作物の或る部分に対
する陰極スポツトの通路をより厳密に制御すると
共に、残りの部分に対しては、パルス状直流を使
つて、清浄化作用を高めると共に損傷の惧れを少
なくすることが好ましいことがある。この種の制
御を行なうには、オフに転じた時に、パルスなし
の直流が発生され、オンした時にパルス状直流が
使われる様に、パルサー２４を選択的にオン及び
オフに転ずることが出来る。
図面についてこの発明の好ましい実施例を説明
したが、この発明がこの実施例そのものに制約さ
れるものではなく、当業者であれば、この発明の
範囲内で、種々の変更を加えることが出来ること
を承知されたい。
したが、この発明がこの実施例そのものに制約さ
れるものではなく、当業者であれば、この発明の
範囲内で、種々の変更を加えることが出来ること
を承知されたい。
第１図はこの発明の１実施例のプラズマ清浄化
装置の簡略ブロツク図、第２図は第１図のプラズ
マ清浄化装置の工作物電流を時間に対して示すグ
ラフである。 主な符号の説明、１２：プラズマ室、１３：プ
ラズマ・ガン、１８：プラズマ・ガン源、２０：
プラズマ電源、２２：伝達アーク電源、２４：パ
ルサー。
装置の簡略ブロツク図、第２図は第１図のプラズ
マ清浄化装置の工作物電流を時間に対して示すグ
ラフである。 主な符号の説明、１２：プラズマ室、１３：プ
ラズマ・ガン、１８：プラズマ・ガン源、２０：
プラズマ電源、２２：伝達アーク電源、２４：パ
ルサー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 工作物をプラズマジエツトによつて清浄にす
る装置に於て、 工作物に衝突し得るプラズマジエツトを発生す
る手段と、 該プラズマジエツトを発生する手段及び前記工
作物の間に陰極電流を保つのに有効な負の電圧を
前記工作物に発生する手段と、 前記工作物をプラズマジエツトによつて清浄に
するのに有効な第１の電流の値、及びそれより低
くて、該第１の電流の値と同方向であり、ゼロの
電流値が介在しない、前記工作物の面上でのプラ
ズマジエツトの移動をよくする様な効果を持つ第
２の電流の値の間で、前記陰極電流を或る繰返し
周波数で循環的に変える手段とを有し、こうして
前記工作物の面が損傷を受ける確率を小さくして
清浄化作用を改善する装置。 ２ 特許請求の範囲１に記載した装置に於て、前
記第１の電流の値と前記第２の電流の値のデユー
テイ比が約15乃至約85％である装置。 ３ 特許請求の範囲２に記載した装置に於て、前
記デユーテイ比が約50％である装置。 ４ 特許請求の範囲１に記載した装置に於て、前
記繰返し周波数が毎秒約５乃至約60サイクルであ
る装置。 ５ 特許請求の範囲４に記載した装置に於て、前
記繰返し周波数が毎秒約10サイクルである装置。 ６ 特許請求の範囲１に記載した装置に於て、前
記繰返し周波数が、前記工作物の面上でのプラズ
マジエツトの移動をよくする様に作用する装置。 ７ 特許請求の範囲１に記載した装置に於て、前
記第１及び第２の電流の値の波形がパルス状の直
流波形である装置。 ８ 特許請求の範囲１に記載した装置に於て、前
記循環的に変える手段が、前記工作物の選ばれた
区域を清浄にする為に前記第１の電流の値を印加
する手段を含み、こうして前記選ばれた区域に於
ける前記プラズマジエツトの位置制御能力を改善
した装置。 ９ 工作物をプラズマジエツトによつて清浄にす
る方法に於て、 工作物に衝突し得るプラズマジエツトを発生
し、 前記工作物に陰極電流を保つのに有効な負の電
圧を前記工作物に発生し、 前記工作物をプラズマジエツトによつて清浄に
するのに有効な第１の電流の値、及びそれより低
いが、該第１の電流の値と同方向であり、ゼロの
電流値が介在しない、前記工作物の面上でのプラ
ズマジエツトの移動をよくするのに有効な第２の
電流の値の間で、或る繰返し周波数で前記陰極電
流を循環的に変え、こうして前記工作物の面が損
傷を受ける確率を小さくして清浄化作用を改善す
る方法。 １０ 特許請求の範囲９に記載した方法に於て、
循環的に変える工程が、前記第１の電流の値と前
記第２の電流の値のデユーテイ比を約15乃至約85
％に保つことを含む方法。 １１ 特許請求の範囲１０に記載した方法に於
て、前記デユーテイ比を保つ工程が、前記デユー
テイ比を約50％に保つことを含む方法。 １２ 特許請求の範囲９に記載した方法に於て、
前記循環的に変える工程が、毎秒約５乃至約60サ
イクルの繰返し周波数で循環的に変えることを含
む方法。 １３ 特許請求の範囲１２に記載した方法に於
て、前記繰返し周波数が毎秒約10サイクルである
方法。 １４ 特許請求の範囲９に記載した方法に於て、
前記循環的に変える工程が、前記工作物の面上で
のプラズマジエツトの移動をよくするのに有効な
値を持つ繰返し周波数で循環的に変えることを含
む方法。 １５ 特許請求の範囲９に記載した方法に於て、
前記循環的に変える工程が、パルス状の略直流波
形である様な、前記第１及び第２の電流の値の波
形を発生することを含む方法。 １６ 特許請求の範囲９に記載した方法に於て、
前記循環的に変える工程が、前記工作物の選ばれ
た区域を清浄にする為に前記第１の電流の値を印
加することを含み、こうして前記選ばれた区域に
於けるプラズマジエツトの位置制御能力を改善し
た方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/542,668 US4555612A (en) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | Plasma jet cleaning apparatus and method |
| US542668 | 2000-04-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60106983A JPS60106983A (ja) | 1985-06-12 |
| JPH0465156B2 true JPH0465156B2 (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=24164796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59177626A Granted JPS60106983A (ja) | 1983-10-17 | 1984-08-28 | 工作物をプラズマジエツトによつて清浄にする方法と装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4555612A (ja) |
| JP (1) | JPS60106983A (ja) |
| CH (1) | CH668525A5 (ja) |
| DE (1) | DE3437254A1 (ja) |
| FR (1) | FR2553310B1 (ja) |
| GB (1) | GB2148171B (ja) |
| IT (1) | IT1176647B (ja) |
| NL (1) | NL8402991A (ja) |
| NO (1) | NO162749C (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2202236B (en) * | 1987-03-09 | 1991-04-24 | Philips Electronic Associated | Manufacture of electronic devices comprising cadmium mercury telluride |
| US4864096A (en) * | 1987-12-18 | 1989-09-05 | Westinghouse Electric Corp. | Transfer arc torch and reactor vessel |
| DE3901401C2 (de) * | 1988-03-01 | 1996-12-19 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Steuerung einer Vakuum-Lichtbogenentladung |
| US4896813A (en) * | 1989-04-03 | 1990-01-30 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Method and apparatus for cold rolling clad sheet |
| DE3923685A1 (de) * | 1989-07-18 | 1991-01-24 | Rheydt Kabelwerk Ag | Verfahren zum reinigen von gegenstaenden |
| FR2670693B1 (fr) * | 1990-12-20 | 1993-04-16 | Dutartre Didier | Procede pour nettoyer la surface d'un substrat par plasma. |
| US5187046A (en) * | 1991-03-18 | 1993-02-16 | Aluminum Company Of America | Arc-grained lithoplate |
| GB9116332D0 (en) | 1991-07-29 | 1991-09-11 | Diffusion Alloys Ltd | Refurbishing of corroded superalloy or heat resistant steel parts and parts so refurbished |
| DE4401986A1 (de) * | 1994-01-25 | 1995-07-27 | Dresden Vakuumtech Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Vakuumlichtbogenverdampfers und Stromversorgungseinrichtung dafür |
| DE19600993A1 (de) * | 1995-01-13 | 1996-08-08 | Technics Plasma Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur anodischen Verdampfung eines Materials mittels einer Vakuumlichtbogenentladung |
| US5970993A (en) * | 1996-10-04 | 1999-10-26 | Utron Inc. | Pulsed plasma jet paint removal |
| FR2772297B1 (fr) * | 1997-12-11 | 2000-01-14 | Soudure Autogene Francaise | Procede et dispositif de soudage a l'arc plasma a polarite variable |
| JP2004523767A (ja) * | 2001-03-16 | 2004-08-05 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 炭化物含有合金又は表面近傍が硫化された合金の非破壊検査方法およびガスタービン翼の製造方法 |
| DE10252178A1 (de) * | 2002-11-09 | 2004-05-27 | Sms Demag Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Entzundern und/oder Reinigen eines Metallstrangs |
| GB2417251A (en) * | 2004-08-18 | 2006-02-22 | Nanofilm Technologies Int | Removing material from a substrate surface using plasma |
| US20100021340A1 (en) * | 2005-12-20 | 2010-01-28 | Plasmatreat Gmbh | Method and device for the disinfection of objects |
| CN103691703B (zh) * | 2013-12-12 | 2016-04-20 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种清洁装置以及自动清洁系统 |
| EP4086028A1 (en) * | 2021-05-03 | 2022-11-09 | Linde GmbH | Procedure for cleaning of aluminium surfaces and determination of the degree of cleaning |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US3179783A (en) * | 1962-06-20 | 1965-04-20 | Giannini Scient Corp | Method and apparatus for treating electrically-conductive surfaces to make them hardor corrosion resistant |
| US3146336A (en) * | 1962-11-15 | 1964-08-25 | Donald P Whitacre | Method and apparatus for heat treating metal |
| US3484575A (en) * | 1967-04-24 | 1969-12-16 | Air Reduction | Pulsed welding and cutting by variation of composition of shielding gas |
| GB1253383A (en) * | 1968-04-17 | 1971-11-10 | British Railways Board | Improvements relating to the cleaning of rails |
| GB1287744A (en) * | 1968-12-05 | 1972-09-06 | British Railways Board | Improvements relating to the cleaning of rails |
| US3621179A (en) * | 1970-02-16 | 1971-11-16 | Tetronics Res & Dev Co Ltd | Cleaning metal surfaces to remove grease films |
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| US4038515A (en) * | 1975-05-08 | 1977-07-26 | Miller Electric Manufacturing Company | Asymmetrical a.c. welder |
| US3999034A (en) * | 1975-06-02 | 1976-12-21 | Hobart Brothers Company | Square wave welding system |
| JPS5913307B2 (ja) * | 1976-05-19 | 1984-03-28 | 三菱電機株式会社 | 溶接方法 |
| US4328257A (en) * | 1979-11-26 | 1982-05-04 | Electro-Plasma, Inc. | System and method for plasma coating |
| US4371563A (en) * | 1980-03-27 | 1983-02-01 | Electro-Plasma, Inc. | Fine particle filter system having low pressure drop for gaseous flow systems |
| US4434348A (en) * | 1982-01-18 | 1984-02-28 | Hobart Brothers Company | Cathodic cleaning of aluminum tube |
-
1983
- 1983-10-17 US US06/542,668 patent/US4555612A/en not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-08-14 GB GB08420654A patent/GB2148171B/en not_active Expired
- 1984-08-28 JP JP59177626A patent/JPS60106983A/ja active Granted
- 1984-09-04 NO NO843514A patent/NO162749C/no unknown
- 1984-09-04 IT IT22520/84A patent/IT1176647B/it active
- 1984-10-01 NL NL8402991A patent/NL8402991A/nl not_active Application Discontinuation
- 1984-10-11 DE DE19843437254 patent/DE3437254A1/de active Granted
- 1984-10-12 CH CH4903/84A patent/CH668525A5/de not_active IP Right Cessation
- 1984-10-17 FR FR848415917A patent/FR2553310B1/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| DE3437254C2 (ja) | 1993-09-16 |
| CH668525A5 (de) | 1988-12-30 |
| JPS60106983A (ja) | 1985-06-12 |
| IT1176647B (it) | 1987-08-18 |
| NO162749C (no) | 1990-02-14 |
| GB8420654D0 (en) | 1984-09-19 |
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| IT8422520A1 (it) | 1986-03-04 |
| FR2553310A1 (fr) | 1985-04-19 |
| GB2148171B (en) | 1987-09-30 |
| IT8422520A0 (it) | 1984-09-04 |
| GB2148171A (en) | 1985-05-30 |
| US4555612A (en) | 1985-11-26 |
| DE3437254A1 (de) | 1985-04-25 |
| NO843514L (no) | 1985-04-18 |
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