JPH0799097A - 粉体プラズマアーク肉盛溶接方法及びプラズマトーチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ホワイトメタル粉末等の低融点金属粉末を粉体
プラズマアーク肉盛溶接により肉盛溶接できるようにす
る。 【構成】プラズマアークの出口即ちオリフィス３の出口
の外側に配置した粉体噴出口２ｆ2 及び２ｇ2 からプラ
ズマアークに向かって金属粉末を噴出させるプラズマト
ーチを用いて、ホワイトメタル粉末等の低融点金属粉末
を溶融させて基材１２上に肉盛溶接する。プラズマトー
チは、粉体噴出口近傍で輻射熱により金属粉末が溶融し
ない位置まで粉体噴出口２ｆ2 及び２ｇ2 がオリフィス
３の出口３ａより後方に下がったノズルを有する。粉体
噴出口２ｆ2 及び２ｇ2 をオリフィスの出口より１〜４
mm下げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホワイトメタル等の低
融点金属をプラズマアークを利用して肉盛溶接する方法
及び該方法に用いることができるプラズマトーチに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】製鉄用機械の軸受，重電機器の軸受，船
舶の機関の軸受等の軸受滑動部は、高荷重と回転軸の高
速回転に耐え得るものでなければならない。そのためこ
れらの軸受滑動部には、従来から低融点金属であるホワ
イトメタルを肉盛溶接している。ＪＩＳのＨ５４０１に
規定されたＳｎ、Ｓｂ、Ｃｕ組成の１種、２種及び２種
Ｂのホワイトメタルの凝固温度範囲は２３０℃〜２５０
℃である。従来、このような低融点金属を鋼板のような
基材に肉盛溶接する場合には、鋳掛法とワイヤまたはロ
ッド材料を用いるＴＩＧ溶接法による肉盛溶接が用いら
れていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら鋳掛法で
は、接合強度を高めるために、鋼板（基材）表面に機械
加工によるアリ溝の下地加工を施す必要があるため、作
業工程が多くなる問題がある。また鋳掛法では、アリ溝
の下地加工を施して肉盛を行っても、界面の溶着強度が
低く、肉盛が剥離しやすい問題がある。またＴＩＧ溶接
では、溶込みが大きいために鋼材（基材）側から肉盛部
に希釈してくるＦｅの量が多くなりやすい。そのためＦ
ｅ量の希釈を押えるために、少なくとも２層の肉盛溶接
を行う必要があり、作業工程が多くなる問題がある。

【０００４】本発明の目的は、ホワイトメタル粉末等の
低融点金属粉末を肉盛溶接することができる粉体プラズ
マアーク肉盛溶接方法を提供することにある。

【０００５】本発明の他の目的は、ホワイトメタル粉末
等の低融点金属粉末を肉盛溶接することができる粉体プ
ラズマアーク肉盛溶接方法に用いるのに適したプラズマ
トーチを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】鋳掛法やＴＩＧ溶接法以
外の肉盛溶接としては、粉体プラズマアーク肉盛溶接方
法が知られている。粉体プラズマアーク肉盛溶接方法
は、プラズマアークの熱エネルギが非常に大きいため
に、低融点の金属の肉盛溶接には不向きであると考えら
れており、もっぱら高融点の金属（融点が７００℃以上
の金属）の肉盛溶接に用いられているのが現状である。
したがって当業者の常識に従うと、ホワイトメタルのよ
うな低融点金属を粉体プラズマアーク肉盛溶接方法によ
って基材に肉盛溶接する発想は出てこない。しかしなが
ら本出願の発明者は、溶込みが少なく、１層肉盛溶接で
もＦｅ量の希釈を小さくできる粉体プラズマアーク溶接
方法を用いて、ホワイトメタルのような低融点金属を基
材に肉盛溶接できないものか研究してみた。予想通り、
既存のプラズマトーチを用いてホワイトメタルのような
低融点金属を基材に肉盛溶接すると、溶接条件を厳密に
管理したとしても、プラズマトーチの粉体噴出口近傍で
粉末金属が溶融または半溶融状態になってしまうことが
判った。そして粉体噴出口近傍で溶融または半溶融状態
になった粉末金属が落下せずに粉体噴出口近傍に付着す
ると、冷却水によって冷却されているノズルによって溶
融した粉末金属が冷却されて凝固し、凝固した溶融金属
が粉体噴出口を塞いでしまい、連続して肉盛溶接するこ
とができないことが判った。

【０００７】発明者は当初、プラズマトーチと基材との
間の距離が近いために、基材から反射してくる輻射別が
原因となって、粉体噴出口近傍で低融点の粉末金属が溶
融または半溶融状態になってしまうのではないかと考え
た。そこでプラズマトーチと基材との間の距離を大きく
してアーク長を延ばしてみたが、これによっても粉体噴
出口が塞がれる現象はなくならなかった。次に粉体噴出
口の位置がプラズマアークの出口に近過ぎるために、粉
体噴出口近傍で低融点の粉末金属が溶融または半溶融状
態になってしまうのではないかと考えた。そこでプラズ
マトーチの許容寸法内において許容可能な距離だけ粉体
噴出口の位置をプラズマアークの出口から離してみた
が、これによっても粉体噴出口が塞がれる現象はなくな
らなかった。

【０００８】このような結果から発明者は、粉体噴出口
近傍で低融点の粉末金属が溶融または半溶融状態になっ
てしまう主たる原因が、プラズマアークによる輻射熱の
うちプラズマアークの出口及び粉体噴出口が開口するプ
ラズマトーチの端面に沿う方向（即ちラジアル方向）に
放射される光によって発生す輻射熱にあるのではないか
と推測してみた。そこでこのようなラジアル方向に放射
される光が直接的に粉体噴出口近傍に当たる量を制限す
れば、粉体噴出口近傍で低融点の粉末金属が溶融または
半溶融状態になるのを防げるのではないかと考えた。ラ
ジアル方向に放射される光が直接的に粉体噴出口近傍に
当たらないようにする方法としては、プラズマアークの
出口と粉体噴出口との間に光遮蔽用の突出壁を設けるこ
とが考えられたが、このような突出壁を設けるとプラズ
マアークからの光でこの突出壁が集中的に加熱されてし
まい、トーチの冷却性能を大幅に上げなければならず、
実用的でないことがわかった。

【０００９】そこで本発明では、ラジアル方向に放射さ
れる光が直接的に粉体噴出口近傍に当たらないようにす
るために、プラズマアークの出口より後方に粉体噴出口
を下げることにした。

【００１０】請求項１〜４の発明は、オリフィスを通過
するプラズマアークにオリフィスの外側に配置した粉体
噴出口からプラズマアークに向かって金属粉末を噴出さ
せるプラズマトーチを用いてホワイトメタル粉末等の低
融点金属粉末を溶融させて基材上に肉盛溶接する方法を
対象とする。

【００１１】請求項１の発明では、プラズマトーチとし
て粉体噴出口近傍で輻射熱により金属粉末が溶融しない
位置まで粉体噴出口をプラズマアークの出口より後方に
下げたプラズマトーチを用いる。

【００１２】請求項２の発明は、基材が鋼材であり、低
融点金属粉末としてホワイトメタル粉末を用いる場合を
対象として、プラスマアークの出口と基材との間の距離
を１５〜２５mmとする。そして粉体噴出口をプラズマア
ークの出口より１〜４mm下げる。

【００１３】請求項３の発明では、プラズマガス量を毎
分０．８〜１．３リットルとして肉盛り溶接をする。

【００１４】請求項４の発明では、粉体噴出口の中心を
通る中心線と前記プラズマアークの出口の中心を通る中
心線との間の角度を２５〜３７．５度とする。

【００１５】請求項５〜８の発明は、プラズマアークの
出口の外側に配置した粉体噴出口からプラズマアークに
向かって金属粉末を噴出させるプラズマトーチを対象と
する。請求項５の発明では、粉体噴出口近傍で輻射熱に
より金属粉末が溶融しない位置まで粉体噴出口をプラズ
マアークの出口より後方に下げる。

【００１６】請求項６の発明では、粉体噴出口をプラズ
マアークの出口より１〜４mm下げる。

【００１７】請求項７の発明では、粉体噴出口の中心を
通る中心線と前記プラズマアークの出口の中心を通る中
心線との間の角度を２５〜３７．５度とする。

【００１８】

【作用】前述の通り、粉体噴出口の近傍で低融点金属粉
末が溶融する主たる原因は、プラズマアークからラジア
ル方向に放射される光が直接的に粉体噴出口近傍に当た
ることであると考えられる。本発明のように、粉体噴出
口をプラズマアークの出口より後方に下げると、局部的
に加熱される部分を作ることなく、ラジアル方向に放射
される光が直接的に粉体噴出口近傍に当たる量を減少さ
せることができる。そこで粉体噴出口近傍で輻射熱によ
り金属粉末が溶融しない位置まで粉体噴出口をプラズマ
アークの出口より後方に下げると、ホワイトメタル等の
低融点金属粉末を用いても、粉体噴出口近傍で粉体が溶
融または半溶融状態にならないため、粉体噴出口が溶融
して凝固した金属によって塞がれることがなくなる。そ
のため粉体プラズマアーク肉盛溶接により、低融点金属
粉末を用いて支障なく１層肉盛溶接を行うことができ
る。また粉末の供給がスムーズに行われるため、連続的
なアーク状態となり、正常なビード形状が得られるよう
になる。

【００１９】基材から反射してくる輻射熱の影響もある
ため、金属粉末の融点やアーク長との関係で粉体噴出口
をプラズマアークの出口よりどの程度下げればよいのか
は、一義的には定め難い。請求項２及び６の発明のよう
に、基材が鋼材であり、低融点金属粉末としてホワイト
メタル粉末を用いるときには、プラズマアークの出口と
基材との間の距離即ちアーク長を１５〜２５mmとし、粉
体噴出口をプラズマアークの出口より１〜４mm下げるこ
とにより、適当な溶接条件で１層肉盛溶接でもＦｅ量の
希釈を小さくして溶込みの小さな肉盛溶接を行うことが
できる。アーク長が１５mmより小さくなると、基材から
反射して来る輻射熱の影響が大きくなり過ぎる。アーク
長が２５mmより大きくなると、アークの移行が不安定に
なる。粉体噴出口をプラズマアークの出口から下げる距
離を１mmより小さくすると、プラズマアークからラジア
ル方向に放射される光が直接的に粉体噴出口近傍に当た
る量が増えて、粉体噴出口の詰まりが発生する。また粉
体噴出口をプラズマアークの出口から下げる距離を４mm
より大きくすると、粉体噴出口とプラズマアークとの間
の距離が長くなり過ぎて、金属粉末が飛び散り、肉盛の
厚み及び幅寸法を制御できなくなる。なおこの１mm〜４
mmの距離は、ホワイトメタルを肉盛する場合に好ましい
値であるが、他の低融点金属を肉盛溶接する場合にも、
ほぼこの値を用いることができる。ちなみに高融点の金
属粉末を従来のプラズマトーチを用いて粉体プラズマア
ーク肉盛溶接法により肉盛溶接する場合の、平均的なア
ーク長は１０mm以下である。

【００２０】基材が鋼材であり、低融点金属粉末として
ホワイトメタル粉末を用いるときには、溶接電流及び粉
体供給量は適宜に定めればよいが、請求項３の発明のよ
うにプラズマガス量を特定すると、良好な肉盛溶接を得
ることができる。プラズマガス量は、溶け込み量に大き
な影響を与える。プラズマガス量を毎分０．８〜１．３
リットルの範囲にすると１層肉盛溶接でもＦｅ量の希釈
を１％以下にすることができる。ちなみに高融点の金属
粉末を従来のプラズマトーチを用いて粉体プラズマアー
ク肉盛溶接法により肉盛溶接する場合の、平均的なプラ
ズマガス量は毎分５リットル程度である。

【００２１】また請求項４及び７の発明のように、粉体
噴出口の中心を通る中心線とオリフィスの中心を通る中
心線との間の角度θを２５〜３７．５度に定めると、良
好な溶接結果を得ることができる。この角度θは金属粉
末のプラズマアークへの入射角となり、粉体噴出口の位
置が一定であれば、この角度θが変わることによって、
金属粉末がプラズマアークに入る位置が変わる。この角
度θが大きくなるほど、金属粉末はプラズマアークの上
部（高温部）に入射することになり、低融点の金属を高
温部に入射させると、基材に到達する前に気化が発生す
る。またこの角度θが小さくなるほど、金属粉末はプラ
ズマアークの下部（低温部）に入射することになる。し
かしながらこの角度θが小さくなると、粉体噴射口から
プラズマアークまでの入射距離が延びることになり、金
属粉末の広がり大きくなって、金属粉末の飛散量が増加
する。ちなみに従来のプラズマトーチでは、この角度を
４５度にしている。

【００２２】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図１は本願発明のプラズマトーチの一実施例の要部
の部分断面図を示している。また図２には、本実施例で
用いるノズルの拡大断面図を示している。このプラズマ
トーチは、ノズル１の構成を除いては、従来のプラズマ
トーチと同じ構造を有している。ノズル１は、環状のベ
ース２と該ベースにろう付けされたオリフィス３とから
構成される。これらベース２とオリフィス３は、それぞ
れクロム銅等の銅合金を金属加工して形成されている。

【００２３】ベース２の中央部には逆円錐形状の貫通孔
２ａが形成されており、この貫通孔２ａの先端部には、
オリフィス３が嵌合されてろう付けされる段部２ｂが設
けられている。ベース１の下部には、段部２ｂの先端部
またはプラズマアークの出口即ちオリフィス３の出口３
ａよりも後方（上方）に下がった位置に平坦面２ｃが形
成されている、またベース１の上部には、２本のシール
ド用Ｏリングが同心的に嵌合される２本の環状溝２ｄ及
び２ｅが形成されている。これら２本の環状溝２ｄ及び
２ｅの間には、トーチ本体４側から延びる第１及び第２
の粉末供給路５ａ及び５ｂと整合して連通する粉体噴射
路２ｆ及び２ｇの入口部２ｆ1 及び２ｇ1 が形成されて
いる。粉体供給路５ａ及び５ｂは、銅合金製の導電部材
６内に形成され、図示しない粉体供給管に接続されてい
る。金属粉末は、キャリアガスによって搬送される。

【００２４】粉体噴射路２ｆ及び２ｇは、それぞれの中
心線Ｌ2 及びＬ3 がオリフィス３の軸線方向に延びる中
心線Ｌ1 と所定の角度θを成して交差するように傾斜し
て延びている。本実施例では、この所定の角度θを約３
０度としている。またオリフィス３の中心と粉体噴射路
２ｆ及び２ｇの粉体噴出口２ｆ2 及び２ｇ2 の中心との
間の寸法Ｗは約１３mmとしている。図５に示す従来のノ
ズルでは、角度θを約４５度としており、寸法Ｗを７．
５mmとしている。尚ホワイトメタルのような低融点金属
粉末を供給する場合には、角度θを２５度〜３７．５度
の範囲内に定めるのが好ましいことが試験によって判っ
た。なお寸法Ｗは、選択した角度θに応じて適宜に定め
ればよい。

【００２５】粉体噴射路２ｆ及び２ｇの粉体噴出口２ｆ
2 及び２ｇ2 は、平坦面２ｃに開口している。その結
果、粉体噴出口２ｆ2 及び２ｇ2 は、オリフィス３の出
口３ａより後方に下がって位置することになる。オリフ
ィス３の出口３ａと平坦面２ｃとの間の距離Ｄが、いわ
ゆるセットバック距離と呼ぶものであり、本発明ではこ
のセットバック距離を粉体噴出口２ｆ2 及び２ｇ2 の近
傍で輻射熱により金属粉末が溶融しない距離に定める。
金属粉末としてホワイトメタルを用いる場合には、溶接
条件によっても異なってくるが、この距離Ｄを１〜４mm
に設定するのが好ましい。図１には示していないが、図
２に示すように、ベース２の下部には、治具セット用の
孔２ｈ…が周方向に所定の間隔を開けて複数個設けられ
ている。

【００２６】ノズル１は、図示しない適宜の嵌合構造を
介して導電部材６に嵌合されて固定されている。導電部
材６の中央部には軸線方向に延びる貫通孔６ａが形成さ
れており、この貫通孔６ａにセラミック製のセンタリン
グ・ブッシュ７が嵌合されている。センタリング・ブッ
シュ７の内部には、タングステン電極８が挿入されてい
る。センタリング・ブッシュ７には、図示していない
が、プラズマガスをオリフィス３の内部に噴出するプラ
ズマガス噴出通路が形成されている。またベース２の貫
通孔２ａとオリフィス３と導電部材６の貫通孔との間に
形成された冷却室内９には、導電部材６の内部に形成さ
れた冷却水供給路から冷却水が供給されている。冷却室
９に冷却水が供給される結果、ノズル１全体が冷却され
ている。大気から肉盛溶接金属部を保護するシールドガ
スは、ノズル１の外周を囲むように配置されたガスノズ
ル１０から噴射される。なお図１には、ガスノズル１０
のガス噴出口は図示していないが、シールドガスはオリ
フィス３から出るプラズマアークの周囲を囲むようにガ
スノズル１０のガス噴出口から噴射される。図１におい
て、１１ａ〜１１ｅはオーリングである。

【００２７】このプラズマトーチを用いて、鋼材（基
材）の上にホワイトメタルを肉盛溶接する場合には、基
本的には公知の粉体プラズマアーク肉盛溶接方法をその
まま実施すればよい。ただし、ホワイトメタルは低融点
であるため、溶接条件は高融点の粉末金属を肉盛する場
合と異なってくる。まずオリフィス３の出口３ａと基材
１２の表面との間のエクステンション距離即ちアーク長
Ｈは、１５〜２５mmの範囲内にするのが好ましい。そし
てセットバック距離Ｄは、１〜４mmとするのが好まし
い。

【００２８】次に前述のプラズマトーチを用いてホワイ
トンメタルを粉体プラズマアーク肉盛溶接方法により肉
盛溶接する場合の、溶接電流、プラズマガス量、ホワイ
トメタル粉末の送給量等についての条件を説明する。溶
接電流は、アーク長と粉体の供給量及びプアズマガスの
供給量に応じて定まるため、一概に範囲を特定すること
はできない。プラズマガス量は、毎分０．８〜１．３リ
ットルの範囲にするのが好ましい。これは毎分０．８リ
ットルより少なくすると、十分な溶け込み量が得られな
くなる問題が生じ、プラズマガス量を毎分１．３リット
ルより多くなると溶け込み量が多くなり過ぎて、Ｆｅの
希釈量が１％より多くなるからである。Ｆｅの希釈量が
大きくなってもよい用途では、プラズマガス量を更に増
やしてもよいのは勿論である。ホワイトメタル粉末の送
給量も、溶接電流、ウィービング速度、アーク長等の他
の因子との関係で定まることになるため、その範囲を特
定することはできない。ホワイトメタルを肉盛する場合
の、トーチのウィービング速度は任意である。

【００２９】次に、オリフィス３の出口３ａと平坦面２
ｃまたは粉体噴出口２との間の距離Ｄ、即ちセットバッ
ク距離を０〜５．０mmの範囲で変えた場合の溶接作業性
を調べるために行った試験の結果について説明する。こ
の試験では、図２に示した構造のプラズマトーチを用い
て鋼材上に実際に粉体プラズマアーク肉盛溶接方法を用
いてホワイトメタルを肉盛溶接した。試験に用いたホワ
イトメタルは、ＪＩＳで規定されるＳｎ基ホワイトメタ
ル［２種］で、その化学成分は、Ｓｂが９．１重量％、
Ｃｕが５．３重量％、Ｐｂが０．０１重量％、Ｚｎが
０．０１重量％、Ｆｅが０．０３重量％、そして残部が
Ｓｎであった。比較のために、図５に示す従来のノズル
を用いたプラズマトーチ（セットバック距離０mm、θが
４５度、Ｗが７．５mm）についても同じ条件で作業性を
試験した。結果は、下記の表１に示す通りである。下記
の表には記載していないが、溶接速度は５０mm／min で
あり、ウイービング幅は２０mmであり、ウイービングの
回数は３０回／min であった。試験結果は、表１に示す
通りであった。

【００３０】

【表１】 上記表１の結果から判るように、ホワイトメタルを粉体
プラズマアーク肉盛溶接方法により肉盛溶接する場合に
は、セットバック距離を１〜４mmの範囲にするのが好ま
しい。セットバック位置０mm（プラズマアーク柱が発生
する面と粉末噴出口が同一レベル）では、粉の飛散は良
好であるが、粉づまりが著しくてビードが形成できなか
った。また０．５mmセットバックしても粉づまりが発生
した。１mmセットバックした場合には、長時間溶接する
と多少の粉づまりが発生するが、溶接が不可能になるよ
うな粉づまりは発生しなかった。またこの場合には、ビ
ード形状が多少悪くなるが、実用上は問題がなかった。
４mmセットバックした場合には、粉の飛散が発生し、ビ
ード形状が多少悪くなるが、実用上は問題がなかった。
セットバック位置１．５mm〜３．０mmのノズルでは、粉
づまりもなく安定したビード形状が得られ、問題がなか
った。しかしセットバック位置を５．０mmとした場合粉
づまりは発生しないが、粉の飛散が起こり、ビード形状
が悪くなった。溶接電流及びエクステンション距離を変
える場合でも、セットバック距離は１〜４mmの範囲にす
るのが好ましい。

【００３１】次に、従来からの肉盛方法であるＴＩＧ溶
接法と本発明のプラズマトーチを用いて粉体プラズマア
ーク肉盛溶接を行い、肉盛溶接部のＦｅ量について調べ
た。その結果を表２に示す。

【００３２】

【表２】 ＴＩＧ溶接法により１層肉盛を行った場合の肉盛部のＦ
ｅ量は４．８％であり、２層肉盛を行った場合の肉盛部
でＦｅ量は０．３％であった。これに対して本発明の粉
体プラズマアーク肉盛溶接法では、１層肉盛を行った場
合の肉盛部のＦｅ量はセットバック位置が２．０mm，
３．０mm，４．０mmとも０．５％で同じであった。しか
し、セットバック位置を２．０mmにしたノズルで電流値
を１００Ａ，１２０Ａ，１４０Ａと変化させた場合、１
層肉盛による肉盛部のＦｅ量は電流値の上昇に伴い多く
なった。この結果から、肉盛部のＦｅ量をできるだけ減
らすためには、できるだけ溶接電流を小さくするのが好
ましいことが判る。

【００３３】図３及び図４は、本発明のプラズマトーチ
に用いることができる他のノズルの変形例を示してい
る。図３のノズルでは、粉体噴射路２ｆ及び２ｇの粉体
噴出口２ｆ2 及び２ｇ2 がオリフィス３の出口３ａの径
方向外側に形成された凹部２ｈ、２ｈ内に開口してい
る。これらの凹部２ｈの内壁部は、粉体噴射路２ｆ及び
２ｇが延びる方向に同様にして延びている。

【００３４】図４のノズル２ｈ´は、凹部２ｈ´の内壁
の径方向外側の壁部がオリフィス３の軸線方向に延びる
中心線Ｌ1 と平行に延びている点で図３のノズルと凹部
２ｈの形状が相違する。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、粉体噴出口近傍で輻射
熱により金属粉末が溶融しない位置まで粉体噴出口をオ
リフィスの出口より後方に下げたプラズマトーチを用い
るため、ホワイトメタル等の低融点金属粉末を用いて
も、粉体噴出口近傍で粉体が溶融または半溶融状態にな
らないため、粉体噴出口が溶融して凝固した金属によっ
て塞がれることがない。そのため粉体プラズマアーク肉
盛溶接により、低融点金属粉末を用いて支障なく１層肉
盛溶接を行うことができる利点がある。また粉末の供給
がスムーズに行われるため、連続的なアーク状態とな
り、正常なビード形状が得られる利点がある。

【００３６】請求項２及び６の発明によれば、基材が鋼
材であり、低融点金属粉末としてホワイトメタル粉末を
用いるときに、オリフィスの出口と基材との間の距離を
１５〜２５mmとし、粉体噴出口をオリフィスの出口より
１〜４mm下げることにより、適当な溶接条件で１層肉盛
溶接でもＦｅ量の希釈を小さくして溶込みの小さな肉盛
溶接を行うことができる利点がある。

【００３７】請求項３の発明によれば、基材が鋼材であ
り、低融点金属粉末としてホワイトメタル粉末を用いる
ときに、良好な肉盛溶接を得ることができる。

【００３８】請求項４及び７の発明によれば、粉体噴出
口の中心を通る中心線とオリフィスの中心を通る中心線
との間の角度を２５〜３７．５度としたので、良好な溶
接結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマトーチの一実施例の要部の断
面図である。

【図２】図１のプラズマトーチに用いるノズルの拡大断
面図である。

【図３】本発明のプラズマトーチに用いることができる
ノズルの変形例を示す断面図である。

【図４】本発明のプラズマトーチに用いることができる
ノズルの他の変形例を示す断面図である。

【図５】従来のプラズマトーチのノズルの断面図であ
る。

【符号の説明】 １ ノズル ２ ベース ２ａ 貫通孔 ２ｂ 段部 ２ｃ 平坦面 ２ｄ，２ｅ 環状溝 ２ｆ，２ｇ 粉体噴射路 ２ｆ2 ，２ｇ2 粉体噴出口 ３ オリフィス ３ａ オリフィスの出口（プラズマアークの出口） ４ トーチ本体 ５ａ，５ｂ 粉末供給路 ６ 導電部材 ７ センタリング・ブッシュ ８ タングステン電極 ９ 冷却室 １０ ガスノズル

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマトーチを用いてホワイトメタル
   粉末等の低融点金属粉末を溶融させて基材上に肉盛溶接
   する粉体プラズマアーク肉盛溶接方法であって、 前記
   プラズマトーチとして、プラズマアークの出口の外側に
   配置した粉体噴出口から前記プラズマアークに向かって
   金属粉末を噴出させる構造を有し且つ前記粉体噴出口近
   傍で輻射熱により前記金属粉末が溶融しない位置まで前
   記粉体噴出口が前記プラズマアークの出口より後方に下
   がったプラズマトーチを用いることを特徴とする粉体プ
   ラズマアーク肉盛溶接方法。
2. 【請求項２】 前記基材が鋼材であり、前記低融点金属
   粉末としてホワイトメタル粉末を用いるときには、 前記オリフィスの出口と前記基材との間の距離を１５〜
   ２５mmとし、 前記粉体噴出口を前記オリフィスの出口より１〜４mm下
   げることを特徴とする請求項１に記載の粉体プラズマア
   ーク肉盛溶接方法。
3. 【請求項３】 プラズマガス量を毎分０．８〜１．３リ
   ットルとすることを特徴とする請求項２に記載の粉体プ
   ラズマアーク肉盛溶接方法。
4. 【請求項４】 前記粉体噴出口の中心を通る中心線と前
   記オリフィスの中心を通る中心線との間の角度を２５〜
   ３５．２５度とすること特徴とする請求項２または３に
   記載の粉体プラズマアーク肉盛溶接方法。
5. 【請求項５】 プラズマアークの出口の外側に配置した
   粉体噴出口から前記プラズマアークに向かって金属粉末
   を噴出させるプラズマトーチであって、 前記粉体噴出口近傍で輻射熱により前記金属粉末が溶融
   しない位置まで前記粉体噴出口が前記プラズマアークの
   出口より後方に下がっていることを特徴とするプラズマ
   トーチ。
6. 【請求項６】 前記粉体噴出口が前記プラズマアークの
   出口より１〜４mm下がっていることを特徴とする請求項
   ５に記載のプラズマトーチ。
7. 【請求項７】 前記粉体噴出口の中心を通る中心線と前
   記プラズマアークの中心を通る中心線との間の角度が２
   ５〜３５．２５度であること特徴とする請求項６に記載
   のプラズマトーチ。