JPH08138884A - プラズマ溶接装置 - Google Patents
プラズマ溶接装置Info
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- JPH08138884A JPH08138884A JP6275024A JP27502494A JPH08138884A JP H08138884 A JPH08138884 A JP H08138884A JP 6275024 A JP6275024 A JP 6275024A JP 27502494 A JP27502494 A JP 27502494A JP H08138884 A JPH08138884 A JP H08138884A
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Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高能率な肉盛溶接ができるプラズマ溶接装置
をえる。 【構成】 溶接対象に先端を向け配置され筒形で先端部
が絞られた水冷陽極ノズル１２と、同水冷陽極ノズルに
所定の間隔をあけて同軸に配置された筒形の陰極２１、
上記水冷陽極ノズルの周囲に設けられたプラズマ安定化
の電磁コイル２４、陰極に接続された粉体溶接材料供給
装置、陰極および水冷陽極ノズル間に接続されたプラズ
マガス供給装置、陰極および溶接対象間に接続された第
１の電源１５、陰極および水冷陽極ノズル間に接続され
た第２の電源１６を設ける。
をえる。 【構成】 溶接対象に先端を向け配置され筒形で先端部
が絞られた水冷陽極ノズル１２と、同水冷陽極ノズルに
所定の間隔をあけて同軸に配置された筒形の陰極２１、
上記水冷陽極ノズルの周囲に設けられたプラズマ安定化
の電磁コイル２４、陰極に接続された粉体溶接材料供給
装置、陰極および水冷陽極ノズル間に接続されたプラズ
マガス供給装置、陰極および溶接対象間に接続された第
１の電源１５、陰極および水冷陽極ノズル間に接続され
た第２の電源１６を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はボイラチューブの耐食，
耐摩耗肉盛溶接，石炭，岩石，セメント原料等の粉砕機
部品の硬化肉盛溶接に適用される溶接装置に関する。
耐摩耗肉盛溶接，石炭，岩石，セメント原料等の粉砕機
部品の硬化肉盛溶接に適用される溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の肉盛溶接はアーク溶接が主に被覆
アーク溶接、ＭＡＧ溶接やサグマージアーク溶接が用い
られる。これらの溶接は溶接材料に線材を用いる。プラ
ズマアーク溶接は溶接トーチと母材間に発生したプラズ
マアーク中に粉体を供給して肉盛溶接を行うものであ
る。
アーク溶接、ＭＡＧ溶接やサグマージアーク溶接が用い
られる。これらの溶接は溶接材料に線材を用いる。プラ
ズマアーク溶接は溶接トーチと母材間に発生したプラズ
マアーク中に粉体を供給して肉盛溶接を行うものであ
る。
【０００３】従来のプラズマアーク溶接装置を図２によ
り説明する。
り説明する。
【０００４】溶接対象（母材）１４に向けて、先端部の
絞られた水冷陽極ノズル１２が設けられている。陽極ノ
ズル１２の中に所定の間隔をあけて棒状の陰極１１が同
軸に配置されている。また陽極ノズル１２の外側には同
軸に所定の間隔をあけてトーチ外筒１３が設けられてい
る。母材１４と陰極１１間に主溶接電源１５ａが、陰極
１１と陽極ノズル１２間にパイロットアーク電源１６ａ
がつながれている。
絞られた水冷陽極ノズル１２が設けられている。陽極ノ
ズル１２の中に所定の間隔をあけて棒状の陰極１１が同
軸に配置されている。また陽極ノズル１２の外側には同
軸に所定の間隔をあけてトーチ外筒１３が設けられてい
る。母材１４と陰極１１間に主溶接電源１５ａが、陰極
１１と陽極ノズル１２間にパイロットアーク電源１６ａ
がつながれている。
【０００５】以上において、溶接はまずタングステン陰
極１１と陽極ノズル１２間に図示しない供給装置からプ
ラズマ作動ガスＡｒを供給し、陰極１１と陽極ノズル１
２との間にパイロットアーク電源１６ａを作動させて、
パイロットアークを発生させる。次に陰極１１と母材１
４との間に主溶接電源１５ａを作動させると、陰極１１
と母材１４との間にプラズマアーク１７が発生する。こ
れに、図示しない粉体供給装置から陽極ノズル１２とト
ーチ外筒１３の間を経て粉体供給ガスＡｒによって粉体
粒子１８をプラズマアーク１７へ供給する。これによっ
て母材表面に肉盛溶接金属１９が形成される。
極１１と陽極ノズル１２間に図示しない供給装置からプ
ラズマ作動ガスＡｒを供給し、陰極１１と陽極ノズル１
２との間にパイロットアーク電源１６ａを作動させて、
パイロットアークを発生させる。次に陰極１１と母材１
４との間に主溶接電源１５ａを作動させると、陰極１１
と母材１４との間にプラズマアーク１７が発生する。こ
れに、図示しない粉体供給装置から陽極ノズル１２とト
ーチ外筒１３の間を経て粉体供給ガスＡｒによって粉体
粒子１８をプラズマアーク１７へ供給する。これによっ
て母材表面に肉盛溶接金属１９が形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の肉盛溶接装置に
よる肉盛溶接は溶着速度が最大約６kg／h であり、それ
以上の溶着速度を得ることは困難であった。つまり線材
を用いるアーク溶接ではアークによって線材の溶融と母
材の溶融を行うが、線材の供給量を高めると溶接性が不
良となって品質が劣化する。また、粉体を用いるプラズ
マ溶接では粉体の供給量が多くなると粉体の付着効率が
低下し溶着速度が向上しない。
よる肉盛溶接は溶着速度が最大約６kg／h であり、それ
以上の溶着速度を得ることは困難であった。つまり線材
を用いるアーク溶接ではアークによって線材の溶融と母
材の溶融を行うが、線材の供給量を高めると溶接性が不
良となって品質が劣化する。また、粉体を用いるプラズ
マ溶接では粉体の供給量が多くなると粉体の付着効率が
低下し溶着速度が向上しない。
【０００７】このように従来の溶接装置では高能率な肉
盛溶接が不可能であり、肉盛溶接の生産性や経済性の大
幅向上は望めなかった。
盛溶接が不可能であり、肉盛溶接の生産性や経済性の大
幅向上は望めなかった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。
するため次の手段を講ずる。
【０００９】すなわち、プラズマ溶接装置として、溶接
対象に先端を向けて配置され、筒形で先端部が絞られた
水冷陽極ノズルと、同水冷陽極ノズルに所定の間隔をあ
けて同軸に配置された筒形の陰極と、上記水冷陽極ノズ
ルの周囲に設けられたプラズマ安定化の電磁コイルと、
上記陰極に接続された粉体溶接材料供給装置と、上記陰
極および水冷陽極ノズル間に接続されたプラズマガス供
給装置と、上記陰極および溶接対象間に接続された第１
の電源と、上記陰極および水冷陽極ノズル間に接続され
た第２の電源とを設ける。
対象に先端を向けて配置され、筒形で先端部が絞られた
水冷陽極ノズルと、同水冷陽極ノズルに所定の間隔をあ
けて同軸に配置された筒形の陰極と、上記水冷陽極ノズ
ルの周囲に設けられたプラズマ安定化の電磁コイルと、
上記陰極に接続された粉体溶接材料供給装置と、上記陰
極および水冷陽極ノズル間に接続されたプラズマガス供
給装置と、上記陰極および溶接対象間に接続された第１
の電源と、上記陰極および水冷陽極ノズル間に接続され
た第２の電源とを設ける。
【００１０】
【作用】上記発明において、プラズマガス供給装置から
プラズマ発生用ガスが供給されると、第２の電源の作動
により水冷陽極ノズルと陰極間でプラズマが発生する。
次に粉体溶接材料供給装置から粉体溶接材料が供給さ
れ、プラズマ中で粉体溶接材料は高効率で溶融して溶融
対象に向って送られる。このとき第１電源の作動により
水冷陽極ノズルと溶接対象間にプラズマが発生している
ので、粉体溶接材料は溶接状態で溶接対象に向け送ら
れ、付着する。また電磁コイルの作動によりプラズマは
安定化しかつ絞られた状態を維持するので、粉体溶接材
料を大量に供給しても高効率に溶融付着する。したがっ
て高能率肉盛溶接ができる。
プラズマ発生用ガスが供給されると、第２の電源の作動
により水冷陽極ノズルと陰極間でプラズマが発生する。
次に粉体溶接材料供給装置から粉体溶接材料が供給さ
れ、プラズマ中で粉体溶接材料は高効率で溶融して溶融
対象に向って送られる。このとき第１電源の作動により
水冷陽極ノズルと溶接対象間にプラズマが発生している
ので、粉体溶接材料は溶接状態で溶接対象に向け送ら
れ、付着する。また電磁コイルの作動によりプラズマは
安定化しかつ絞られた状態を維持するので、粉体溶接材
料を大量に供給しても高効率に溶融付着する。したがっ
て高能率肉盛溶接ができる。
【００１１】
【実施例】上記本発明の一実施例を図２により説明す
る。溶接対象（母材）１４に先端を向け、筒形で先端部
が絞られた水冷陽極ノズル１２が配置される。陽極ノズ
ル１２に筒形のタングステン製の陰極が、所定の間隔を
あけて同軸に配置されている。陽極ノズル１２の外側に
は同軸に所定の間隔をあけてトーチ外筒２３が配置され
ている。またトーチ外筒２３の周りにはプラズマ安定化
の電磁コイル２４が隣接配置されている。陰極２１には
図示しない粉体溶接材料供給装置がつながれている。ま
た陰極２１と陽極ノズル１２間には図示しないプラズマ
ガス供給装置がつながれている。
る。溶接対象（母材）１４に先端を向け、筒形で先端部
が絞られた水冷陽極ノズル１２が配置される。陽極ノズ
ル１２に筒形のタングステン製の陰極が、所定の間隔を
あけて同軸に配置されている。陽極ノズル１２の外側に
は同軸に所定の間隔をあけてトーチ外筒２３が配置され
ている。またトーチ外筒２３の周りにはプラズマ安定化
の電磁コイル２４が隣接配置されている。陰極２１には
図示しない粉体溶接材料供給装置がつながれている。ま
た陰極２１と陽極ノズル１２間には図示しないプラズマ
ガス供給装置がつながれている。
【００１２】陰極２１と母材１４間には第１の電源１５
が、陰極２１と水冷陽極ノズル１２間には第２の電源１
６がそれぞれつながれている。
が、陰極２１と水冷陽極ノズル１２間には第２の電源１
６がそれぞれつながれている。
【００１３】以上において、肉盛溶接を行う場合、ま
ず、図示されないガス供給系より陰極２１の中心孔に粉
体供給ガスとしてＡｒ約５ l/minを、陰極２１と陽極ノ
ズル１２の間にプラズマガスとしてＡｒ約２０ l/min
を、陽極ノズル１２とトーチ外筒２３の間にシールドガ
スとしてＡｒ約４５ l/minを、それぞれ流す。次に陰極
２１と陽極ノズル１２との間に非移行アーク電源（第２
の電源）１６を作動させて、電流約１００Ａの非移行プ
ラズマアークを発生させる。同時に電磁コイル２４に約
２０Ａの電流を流し、非移行プラズマアークを安定化す
る。非移行プラズマアークが安定した後、主電源（第１
の電源）１５を作動させて陰極２１と母材１４の間に移
行プラズマアーク２８を発生する。この時のアーク電流
は約３５０Ａとし、電圧は約３５Ｖであった。次に平均
粒径が約９０μm の１８Ｃｒフェライト系ステンレス鋼
の粉体２９を、図示されない粉体溶接材料供給装置から
粉体供給ガスによって陰極２１の中心孔より移行プラズ
マアーク中心に供給する。これによって母材１４表面に
肉盛溶接金属が形成される。この場合の溶接速度は約
１．５ m/min，溶着速度は約１３kg／h であった。ま
た、溶接金属の希釈率は約７％であった。
ず、図示されないガス供給系より陰極２１の中心孔に粉
体供給ガスとしてＡｒ約５ l/minを、陰極２１と陽極ノ
ズル１２の間にプラズマガスとしてＡｒ約２０ l/min
を、陽極ノズル１２とトーチ外筒２３の間にシールドガ
スとしてＡｒ約４５ l/minを、それぞれ流す。次に陰極
２１と陽極ノズル１２との間に非移行アーク電源（第２
の電源）１６を作動させて、電流約１００Ａの非移行プ
ラズマアークを発生させる。同時に電磁コイル２４に約
２０Ａの電流を流し、非移行プラズマアークを安定化す
る。非移行プラズマアークが安定した後、主電源（第１
の電源）１５を作動させて陰極２１と母材１４の間に移
行プラズマアーク２８を発生する。この時のアーク電流
は約３５０Ａとし、電圧は約３５Ｖであった。次に平均
粒径が約９０μm の１８Ｃｒフェライト系ステンレス鋼
の粉体２９を、図示されない粉体溶接材料供給装置から
粉体供給ガスによって陰極２１の中心孔より移行プラズ
マアーク中心に供給する。これによって母材１４表面に
肉盛溶接金属が形成される。この場合の溶接速度は約
１．５ m/min，溶着速度は約１３kg／h であった。ま
た、溶接金属の希釈率は約７％であった。
【００１４】すなわち、陰極２１の孔から粉体溶接材料
を供給することにより、粉体（溶接材料）はプラズマア
ークの最高温部に供給され、粉体の溶融効率が著しく向
上し粉体の供給量を増大することが可能となる。またプ
ラズマアークの出力制御は母材の溶融を主として考えれ
ば良くなり、溶融入熱制御が容易となり、かつその範囲
が大きくなる。
を供給することにより、粉体（溶接材料）はプラズマア
ークの最高温部に供給され、粉体の溶融効率が著しく向
上し粉体の供給量を増大することが可能となる。またプ
ラズマアークの出力制御は母材の溶融を主として考えれ
ば良くなり、溶融入熱制御が容易となり、かつその範囲
が大きくなる。
【００１５】筒形の陰極２１とした場合にはアークの陰
極点の発生点が陰極先端で不安定となり、結果として生
成したプラズマアークが不安定となる。そこで、陰極２
１と陽極ノズル１２との間にアークを発生させ、これと
トーチ外筒２３外周に設置した電磁コイル２４による磁
力線とのローレンツ力によってアークは高速で回転しプ
ラズマアークは安定化し、絞られる。このような作用に
より、上記のような高い溶接速度がえられた。
極点の発生点が陰極先端で不安定となり、結果として生
成したプラズマアークが不安定となる。そこで、陰極２
１と陽極ノズル１２との間にアークを発生させ、これと
トーチ外筒２３外周に設置した電磁コイル２４による磁
力線とのローレンツ力によってアークは高速で回転しプ
ラズマアークは安定化し、絞られる。このような作用に
より、上記のような高い溶接速度がえられた。
【００１６】以上のようにして、肉盛溶接の溶着速度を
従来の２倍以上に向上させることができ、また低希釈率
で溶接速度も速いため、母材の溶接変形を非常に小さく
することができる。
従来の２倍以上に向上させることができ、また低希釈率
で溶接速度も速いため、母材の溶接変形を非常に小さく
することができる。
【００１７】これによって例えば、ボイラ火炉壁管の耐
食肉盛溶接が高能率で実施でき、溶接変形も少ないこと
から工作工数が大幅に低減できる。これらの効果は他の
製品や硬化肉盛等幅広く適用できる。
食肉盛溶接が高能率で実施でき、溶接変形も少ないこと
から工作工数が大幅に低減できる。これらの効果は他の
製品や硬化肉盛等幅広く適用できる。
【００１８】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば肉
盛溶接を従来装置に比較して高能率でかつ高品質、しか
も高い経済性で実現でき、産業上の効果は非常に大き
い。
盛溶接を従来装置に比較して高能率でかつ高品質、しか
も高い経済性で実現でき、産業上の効果は非常に大き
い。
【図１】本発明の一実施例の構成系統の部分断面図であ
る。
る。
【図２】従来例の構成系統の部分断面図である。 １ 陰極 １２ 水冷陽極ノズル １４ 母材（溶接対象） １５ 第１の電源 １５ａ 主溶接電源 １６ 第２の電源 １６ａ パイロットア−ク電源 ２１ 筒形の陰極 １３，２３ トーチ外筒 ２４ 電磁コイル
Claims (1)
- 【請求項１】 溶接対象に先端を向けて配置され、筒形
で先端部が絞られた水冷陽極ノズルと、同水冷陽極ノズ
ルに所定の間隔をあけて同軸に配置された筒形の陰極
と、上記水冷陽極ノズルの周囲に設けられたプラズマ安
定化の電磁コイルと、上記陰極に接続された粉体溶接材
料供給装置と、上記陰極および水冷陽極ノズル間に接続
されたプラズマガス供給装置と、上記陰極および溶接対
象間に接続された第１の電源と、上記陰極および水冷陽
極ノズル間に接続された第２の電源とを備えてなること
を特徴とするプラズマ溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6275024A JPH08138884A (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | プラズマ溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6275024A JPH08138884A (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | プラズマ溶接装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08138884A true JPH08138884A (ja) | 1996-05-31 |
Family
ID=17549819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6275024A Withdrawn JPH08138884A (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | プラズマ溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08138884A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040044756A (ko) * | 2002-11-22 | 2004-05-31 | 케이알정밀 주식회사 | 자력을 이용한 공냉식 토치 |
| JP2007500791A (ja) * | 2003-07-31 | 2007-01-18 | プラックセアー エス．ティ．テクノロジー、 インコーポレイテッド | 吹き付け装置において流出液をシールドする方法 |
| KR20150055066A (ko) * | 2012-12-27 | 2015-05-20 | 고마쓰 산기 가부시키가이샤 | 플라즈마 절단기 및 절단 방법 |
-
1994
- 1994-11-09 JP JP6275024A patent/JPH08138884A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040044756A (ko) * | 2002-11-22 | 2004-05-31 | 케이알정밀 주식회사 | 자력을 이용한 공냉식 토치 |
| JP2007500791A (ja) * | 2003-07-31 | 2007-01-18 | プラックセアー エス．ティ．テクノロジー、 インコーポレイテッド | 吹き付け装置において流出液をシールドする方法 |
| KR20150055066A (ko) * | 2012-12-27 | 2015-05-20 | 고마쓰 산기 가부시키가이샤 | 플라즈마 절단기 및 절단 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020115 |