JPH1052756A - 粉末肉盛溶接方法 - Google Patents
粉末肉盛溶接方法Info
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- JPH1052756A JPH1052756A JP21030596A JP21030596A JPH1052756A JP H1052756 A JPH1052756 A JP H1052756A JP 21030596 A JP21030596 A JP 21030596A JP 21030596 A JP21030596 A JP 21030596A JP H1052756 A JPH1052756 A JP H1052756A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ビード形状の良好な粉末肉盛溶接を安定して
行なうことのできる粉末肉盛溶接方法を提供する。 【解決手段】 側孔供給式の粉末肉盛溶接用プラズマト
ーチを用いて粉末肉盛溶接を行なうに際して、プラズマ
アーク噴射孔の開口径をＤ（ｍｍ）とした場合に、プラ
ズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦを（０．１４〜
０．２２）×（πＤ 2／４）（リットル／分）とすると
ともに、該プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦに
対して粉体送給ガスの１分間当りの供給量ＣＧＦ（リッ
トル／分）を、１．５×ＰＧＦ＞ＣＧＦ＞０．５×ＰＧ
Ｆの範囲内として溶接する。
行なうことのできる粉末肉盛溶接方法を提供する。 【解決手段】 側孔供給式の粉末肉盛溶接用プラズマト
ーチを用いて粉末肉盛溶接を行なうに際して、プラズマ
アーク噴射孔の開口径をＤ（ｍｍ）とした場合に、プラ
ズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦを（０．１４〜
０．２２）×（πＤ 2／４）（リットル／分）とすると
ともに、該プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦに
対して粉体送給ガスの１分間当りの供給量ＣＧＦ（リッ
トル／分）を、１．５×ＰＧＦ＞ＣＧＦ＞０．５×ＰＧ
Ｆの範囲内として溶接する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、内燃機関
の給気弁あるいは排気弁用バルブのバルブヘッドの周縁
に沿って溶接ビードを形成するに好適な粉末肉盛溶接方
法に関するものである。
の給気弁あるいは排気弁用バルブのバルブヘッドの周縁
に沿って溶接ビードを形成するに好適な粉末肉盛溶接方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、難加工性で細径のワイヤ等にはな
りにくい合金等を溶接する方法として、これらの合金等
を粉体として利用する粉末肉盛溶接方法が広く適用され
るようになってきた。この粉末肉盛溶接方法において、
母材に溶着させるべき粉体を供給する方式としては、ト
ーチ内で粉体を供給しそこで溶融させるノズル孔供給式
と、トーチ外で供給し溶融させる側孔供給式とが知られ
ている。ノズル孔供給式においては、粉体送給ガスもま
たプラズマ化されるので当然プラズマガス自体の供給量
は少なくできるが、溶接雰囲気を大気から隔離するため
のシールドガスは多量に供給する必要がある。一方、側
孔供給式では、粉体送給ガスはプラズマ化されないので
プラズマガス自体の供給量は多くなるが、粉体送給ガス
がシールドガスとしても機能するのでシールドガスの供
給量を少量とすることができる。
りにくい合金等を溶接する方法として、これらの合金等
を粉体として利用する粉末肉盛溶接方法が広く適用され
るようになってきた。この粉末肉盛溶接方法において、
母材に溶着させるべき粉体を供給する方式としては、ト
ーチ内で粉体を供給しそこで溶融させるノズル孔供給式
と、トーチ外で供給し溶融させる側孔供給式とが知られ
ている。ノズル孔供給式においては、粉体送給ガスもま
たプラズマ化されるので当然プラズマガス自体の供給量
は少なくできるが、溶接雰囲気を大気から隔離するため
のシールドガスは多量に供給する必要がある。一方、側
孔供給式では、粉体送給ガスはプラズマ化されないので
プラズマガス自体の供給量は多くなるが、粉体送給ガス
がシールドガスとしても機能するのでシールドガスの供
給量を少量とすることができる。
【０００３】そして、側孔供給式には、粉体歩留りが若
干低くなるという難点は存在するものの、ノズル部に溶
融した粉体が付着する溶滴づまり現象はその構成上発生
し得ないし、さらには、トーチを小型化することができ
るため小径管内面や小径バルブ等の肉盛に適するという
優れた特徴がある。これらの特徴を有する側孔供給式の
プラズマ肉盛用溶接トーチの構造を、図１を参照して説
明する。ここでは、内燃機関の給気弁あるいは排気弁用
バルブ１のバルブヘッド２の周縁２ａに沿って溶接ビー
ド３を肉盛溶接によって形成する場合を例にあげる。周
知のように、バルブヘッド２は、バルブシートに対して
高速で当接、離間が繰り返されるので、高い耐摩耗性を
要求される。そのため、バルブヘッド２のバルブシート
が当接することとなる周縁２ａには、まず全周にわたっ
てＣｏ−Ｃｒ−Ｗ−Ｃ系合金のような耐摩耗性の高い溶
接用粉体をプラズマ肉盛用溶接トーチＴにより肉盛周溶
接して溶接ビード３を形成し、その後溶接ビード３に研
削加工等の機械加工を施して所望の形状に整えることに
よってバルブ１を得ているのである。
干低くなるという難点は存在するものの、ノズル部に溶
融した粉体が付着する溶滴づまり現象はその構成上発生
し得ないし、さらには、トーチを小型化することができ
るため小径管内面や小径バルブ等の肉盛に適するという
優れた特徴がある。これらの特徴を有する側孔供給式の
プラズマ肉盛用溶接トーチの構造を、図１を参照して説
明する。ここでは、内燃機関の給気弁あるいは排気弁用
バルブ１のバルブヘッド２の周縁２ａに沿って溶接ビー
ド３を肉盛溶接によって形成する場合を例にあげる。周
知のように、バルブヘッド２は、バルブシートに対して
高速で当接、離間が繰り返されるので、高い耐摩耗性を
要求される。そのため、バルブヘッド２のバルブシート
が当接することとなる周縁２ａには、まず全周にわたっ
てＣｏ−Ｃｒ−Ｗ−Ｃ系合金のような耐摩耗性の高い溶
接用粉体をプラズマ肉盛用溶接トーチＴにより肉盛周溶
接して溶接ビード３を形成し、その後溶接ビード３に研
削加工等の機械加工を施して所望の形状に整えることに
よってバルブ１を得ているのである。
【０００４】プラズマ肉盛用溶接トーチＴは、筒状のボ
ディ４０を有しており、ボディ４０は、内部をプラズマ
ガスＰＧを供給するためのプラズマガス供給路４１とし
た内筒４２と、この内筒４２の周囲に設けられ、内部に
は粉体送給ガスＣＧによって溶接用粉体４３を導入する
材料通路４４が複数並設された外筒４５とを備えてい
る。また、ボディ４０と外筒４５との間隙部は、シール
ドガスＳＧを供給するためのシールドガス供給路４７と
されている。
ディ４０を有しており、ボディ４０は、内部をプラズマ
ガスＰＧを供給するためのプラズマガス供給路４１とし
た内筒４２と、この内筒４２の周囲に設けられ、内部に
は粉体送給ガスＣＧによって溶接用粉体４３を導入する
材料通路４４が複数並設された外筒４５とを備えてい
る。また、ボディ４０と外筒４５との間隙部は、シール
ドガスＳＧを供給するためのシールドガス供給路４７と
されている。
【０００５】外筒４５及び内筒４２の下端には、チップ
５０が配置され、チップ５０には、プラズマガス供給路
４１に連通するプラズマアーク噴射孔５１と、プラズマ
アーク噴射孔５１の周囲に設けられ材料通路４４に連通
する粉体噴出孔５２とが穿孔されている。チップ５０は
ノズル部としての役割を果たしており、粉体噴出孔５２
は、噴出される溶接用粉体４３がプラズマアーク噴射孔
５１から噴出されるプラズマアークＰに供給されるよう
にプラズマアーク噴射孔５１側に向けて形成されてい
る。
５０が配置され、チップ５０には、プラズマガス供給路
４１に連通するプラズマアーク噴射孔５１と、プラズマ
アーク噴射孔５１の周囲に設けられ材料通路４４に連通
する粉体噴出孔５２とが穿孔されている。チップ５０は
ノズル部としての役割を果たしており、粉体噴出孔５２
は、噴出される溶接用粉体４３がプラズマアーク噴射孔
５１から噴出されるプラズマアークＰに供給されるよう
にプラズマアーク噴射孔５１側に向けて形成されてい
る。
【０００６】また、内筒４２のプラズマガス供給路４１
には、チップ５０との間にアークＡを点弧する棒状電極
６０が配設されており、棒状電極６０と内筒４２下部の
チップ５０との間には、図示しないパイロットアーク電
源により高電圧が印加されるようになっている。そし
て、棒状電極６０とバルブ１との間にも、図示しないト
ランスファードアーク電源により高電圧が印加されるよ
うになっている。
には、チップ５０との間にアークＡを点弧する棒状電極
６０が配設されており、棒状電極６０と内筒４２下部の
チップ５０との間には、図示しないパイロットアーク電
源により高電圧が印加されるようになっている。そし
て、棒状電極６０とバルブ１との間にも、図示しないト
ランスファードアーク電源により高電圧が印加されるよ
うになっている。
【０００７】上記の構成からなるプラズマ肉盛用溶接ト
ーチＴによるバルブヘッド２への肉盛周溶接は、以下の
ように行なわれる。まず、バルブ１のバルブヘッド２を
回転台Ｂに設置する。その後、その回転台Ｂを回転させ
てバルブヘッド２を回転させる。次に、プラズマ肉盛用
溶接トーチＴの棒状電極６０と内筒４２下部のチップ５
０との間にパイロットアーク電源によりアークＡを点弧
するとともに、プラズマガス供給路４１にプラズマガス
ＰＧを、間隙部４７にシールドガスＳＧをそれぞれ供給
する。
ーチＴによるバルブヘッド２への肉盛周溶接は、以下の
ように行なわれる。まず、バルブ１のバルブヘッド２を
回転台Ｂに設置する。その後、その回転台Ｂを回転させ
てバルブヘッド２を回転させる。次に、プラズマ肉盛用
溶接トーチＴの棒状電極６０と内筒４２下部のチップ５
０との間にパイロットアーク電源によりアークＡを点弧
するとともに、プラズマガス供給路４１にプラズマガス
ＰＧを、間隙部４７にシールドガスＳＧをそれぞれ供給
する。
【０００８】そして、棒状電極６０とバルブヘッド２と
の間にトランスファードアーク電源によって高電圧を印
加すると、プラズマガスＰＧがアークＡを通過してチッ
プ５０のプラズマアーク噴射孔５１から噴出され、棒状
電極６０とバルブヘッド２との間にプラズマアークＰが
発生する。さらに、溶接用粉体４３を含む粉体送給ガス
ＣＧを材料通路４４に供給して、チップ５０の粉体噴出
孔５２からプラズマアークＰ中へと溶接用粉体４３を噴
出する。
の間にトランスファードアーク電源によって高電圧を印
加すると、プラズマガスＰＧがアークＡを通過してチッ
プ５０のプラズマアーク噴射孔５１から噴出され、棒状
電極６０とバルブヘッド２との間にプラズマアークＰが
発生する。さらに、溶接用粉体４３を含む粉体送給ガス
ＣＧを材料通路４４に供給して、チップ５０の粉体噴出
孔５２からプラズマアークＰ中へと溶接用粉体４３を噴
出する。
【０００９】噴出された溶接用粉体４３は、プラズマア
ークＰにより溶融され、バルブヘッド２の周縁２ａに肉
盛溶接され、溶接ビード３を形成していく。そして、バ
ルブヘッド２の周縁２ａの全周にわたって溶接ビード３
を閉じた円環状に形成することによって一本のバルブ１
に対する処理は終了し、トランスファードアーク電源お
よびパイロットアーク電源を切るとともにプラズマガス
ＰＧ、粉体送給ガスＣＧおよびシールドガスＳＧの供給
を止め、回転台Ｂの回転を停止させ、バルブ１を回転台
Ｂから取りはずしてこれを次工程へと送る。
ークＰにより溶融され、バルブヘッド２の周縁２ａに肉
盛溶接され、溶接ビード３を形成していく。そして、バ
ルブヘッド２の周縁２ａの全周にわたって溶接ビード３
を閉じた円環状に形成することによって一本のバルブ１
に対する処理は終了し、トランスファードアーク電源お
よびパイロットアーク電源を切るとともにプラズマガス
ＰＧ、粉体送給ガスＣＧおよびシールドガスＳＧの供給
を止め、回転台Ｂの回転を停止させ、バルブ１を回転台
Ｂから取りはずしてこれを次工程へと送る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た側孔供給式の粉末肉盛溶接を行なうに際しては、プラ
ズマガスＰＧの供給量や粉体送給ガスＣＧの供給量を適
正な範囲内に設定することが良好な溶接をするために肝
要であり、これらプラズマガスＰＧおよび粉体送給ガス
ＣＧの供給量の設定が適切でないことから、溶接用粉体
４３が溶着不良をおこしたり、良好な形状の溶接ビード
３を形成することができないこととなり、溶接用粉体４
３の歩留りを極めて悪いものとしていた。
た側孔供給式の粉末肉盛溶接を行なうに際しては、プラ
ズマガスＰＧの供給量や粉体送給ガスＣＧの供給量を適
正な範囲内に設定することが良好な溶接をするために肝
要であり、これらプラズマガスＰＧおよび粉体送給ガス
ＣＧの供給量の設定が適切でないことから、溶接用粉体
４３が溶着不良をおこしたり、良好な形状の溶接ビード
３を形成することができないこととなり、溶接用粉体４
３の歩留りを極めて悪いものとしていた。
【００１１】本発明は、前記の事情に鑑みてなされたも
のであって、ビード形状の良好な粉末肉盛溶接を安定し
て行なうことのできる粉末肉盛溶接方法を提供すること
を目的とする。
のであって、ビード形状の良好な粉末肉盛溶接を安定し
て行なうことのできる粉末肉盛溶接方法を提供すること
を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の粉末肉盛溶接方
法は、中央にプラズマガス供給路が形成され、該プラズ
マガス供給路の周囲には溶接用粉体を粉体送給ガスによ
って導入する材料通路が形成されたボディと、該ボディ
の一端に設けられ、前記プラズマガス供給路に連通する
プラズマアーク噴射孔と該プラズマアーク噴射孔の周囲
に設けられ前記材料通路に連通する粉体噴射孔とを備え
るノズル部と、前記ボディのプラズマガス供給路内に配
設されアークを点弧する棒状電極とを具備し、前記アー
クを通過するプラズマガスによりプラズマアークを発生
させ、該プラズマアークを前記ノズル部のプラズマアー
ク噴射孔より噴射し、噴射された該プラズマアーク中に
前記粉体噴射孔より前記溶接用粉体を供給して該溶接用
粉体を肉盛溶接する構成の粉末肉盛溶接用プラズマトー
チを用いて粉末肉盛溶接を行なうに際して、前記プラズ
マアーク噴射孔の開口径をＤ（ｍｍ）とした場合に、前
記プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦを（０．１
４〜０．２２）×（πＤ2／４）（リットル／分）とす
るとともに、該プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧ
Ｆに対して前記粉体送給ガスの１分間当りの供給量ＣＧ
Ｆ（リットル／分）を、１．５×ＰＧＦ＞ＣＧＦ＞０．
５×ＰＧＦの範囲内として溶接するものである。
法は、中央にプラズマガス供給路が形成され、該プラズ
マガス供給路の周囲には溶接用粉体を粉体送給ガスによ
って導入する材料通路が形成されたボディと、該ボディ
の一端に設けられ、前記プラズマガス供給路に連通する
プラズマアーク噴射孔と該プラズマアーク噴射孔の周囲
に設けられ前記材料通路に連通する粉体噴射孔とを備え
るノズル部と、前記ボディのプラズマガス供給路内に配
設されアークを点弧する棒状電極とを具備し、前記アー
クを通過するプラズマガスによりプラズマアークを発生
させ、該プラズマアークを前記ノズル部のプラズマアー
ク噴射孔より噴射し、噴射された該プラズマアーク中に
前記粉体噴射孔より前記溶接用粉体を供給して該溶接用
粉体を肉盛溶接する構成の粉末肉盛溶接用プラズマトー
チを用いて粉末肉盛溶接を行なうに際して、前記プラズ
マアーク噴射孔の開口径をＤ（ｍｍ）とした場合に、前
記プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦを（０．１
４〜０．２２）×（πＤ2／４）（リットル／分）とす
るとともに、該プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧ
Ｆに対して前記粉体送給ガスの１分間当りの供給量ＣＧ
Ｆ（リットル／分）を、１．５×ＰＧＦ＞ＣＧＦ＞０．
５×ＰＧＦの範囲内として溶接するものである。
【００１３】プラズマアーク噴射孔の開口径をＤ（ｍ
ｍ）として、プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦ
が０．１４×（πＤ2／４）（リットル／分）に満たな
い場合には、安定したプラズマアークの形成は困難とな
り良好な肉盛溶接はなされない。一方、プラズマガスの
供給量ＰＧＦが０．２２×（πＤ2／４）（リットル／
分）を越えると、プラズマアークが長くなりすぎて台金
までも痛めてしまうし、供給密度の高過ぎるプラズマガ
スによって溶融状態の溶着金属が吹かれて溶接ビードの
形状が悪化することとなる。また、プラズマガスの１分
間当りの供給量ＰＧＦが（０．１４〜０．２２）×（π
Ｄ2／４）（リットル／分）の範囲内に設定されている
場合においても、粉体送給ガスの１分間当りの供給量Ｃ
ＧＦ（リットル／分）がプラズマガスの供給量ＰＧＦの
半量に満たない、すなわち、ＣＧＦ＜０．５×ＰＧＦと
いう条件においては、プラズマアーク内に溶接用粉体が
侵入できないため肉盛溶接はなされない。一方、粉体送
給ガスの供給量ＣＧＦがプラズマガスの供給量ＰＧＦの
１．５倍を越える、すなわち、ＣＧＦ＞１．５×ＰＧＦ
という条件においては、溶接用粉体の初期速度が過剰と
なり台金に到達するまでに完全に溶融しないことがあ
り、また、この場合にもプラズマガスの供給過剰と同様
に、供給密度の高過ぎる粉体送給ガスによって溶融状態
の溶着金属が吹かれて溶接ビードの形状が悪化すること
にもなる。
ｍ）として、プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦ
が０．１４×（πＤ2／４）（リットル／分）に満たな
い場合には、安定したプラズマアークの形成は困難とな
り良好な肉盛溶接はなされない。一方、プラズマガスの
供給量ＰＧＦが０．２２×（πＤ2／４）（リットル／
分）を越えると、プラズマアークが長くなりすぎて台金
までも痛めてしまうし、供給密度の高過ぎるプラズマガ
スによって溶融状態の溶着金属が吹かれて溶接ビードの
形状が悪化することとなる。また、プラズマガスの１分
間当りの供給量ＰＧＦが（０．１４〜０．２２）×（π
Ｄ2／４）（リットル／分）の範囲内に設定されている
場合においても、粉体送給ガスの１分間当りの供給量Ｃ
ＧＦ（リットル／分）がプラズマガスの供給量ＰＧＦの
半量に満たない、すなわち、ＣＧＦ＜０．５×ＰＧＦと
いう条件においては、プラズマアーク内に溶接用粉体が
侵入できないため肉盛溶接はなされない。一方、粉体送
給ガスの供給量ＣＧＦがプラズマガスの供給量ＰＧＦの
１．５倍を越える、すなわち、ＣＧＦ＞１．５×ＰＧＦ
という条件においては、溶接用粉体の初期速度が過剰と
なり台金に到達するまでに完全に溶融しないことがあ
り、また、この場合にもプラズマガスの供給過剰と同様
に、供給密度の高過ぎる粉体送給ガスによって溶融状態
の溶着金属が吹かれて溶接ビードの形状が悪化すること
にもなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を比較例ととも
に説明する。図１に示したプラズマ肉盛用溶接トーチＴ
を使用して、自動車用エンジンのバルブ（直径２３．５
ｍｍ）１のバルブヘッド２の周縁２ａの全周にわたって
粉末肉盛溶接を行ない溶接ビード３を形成した。このと
き、アーク電流は９２Ａ、アーク電圧は２５Ｖ、プラズ
マガスおよび粉体送給ガスはアルゴンガス、溶接用粉体
はＣｏ−Ｃｒ−Ｗ−Ｃ系合金として三菱ステライト（三
菱マテリアル株式会社登録商標）Ｎｏ．６を使用し、こ
れらの条件は一定としたまま、プラズマアーク噴射孔の
開口径が２．４ｍｍのノズルを用いて、プラズマガスの
１分間当りの供給量ＰＧＦ（リットル／分）、粉体送給
ガスの１分間当りの供給量ＣＧＦ（リットル／分）を表
１、表２に示す値に変化させ、得られた溶接ビード形状
を観察した。この結果を表１、表２に合わせて示す。
に説明する。図１に示したプラズマ肉盛用溶接トーチＴ
を使用して、自動車用エンジンのバルブ（直径２３．５
ｍｍ）１のバルブヘッド２の周縁２ａの全周にわたって
粉末肉盛溶接を行ない溶接ビード３を形成した。このと
き、アーク電流は９２Ａ、アーク電圧は２５Ｖ、プラズ
マガスおよび粉体送給ガスはアルゴンガス、溶接用粉体
はＣｏ−Ｃｒ−Ｗ−Ｃ系合金として三菱ステライト（三
菱マテリアル株式会社登録商標）Ｎｏ．６を使用し、こ
れらの条件は一定としたまま、プラズマアーク噴射孔の
開口径が２．４ｍｍのノズルを用いて、プラズマガスの
１分間当りの供給量ＰＧＦ（リットル／分）、粉体送給
ガスの１分間当りの供給量ＣＧＦ（リットル／分）を表
１、表２に示す値に変化させ、得られた溶接ビード形状
を観察した。この結果を表１、表２に合わせて示す。
【表１】
【表２】 表１、表２において、◎は溶接ビード形状が著しく良好
であったことを示し、○は溶接ビード形状が良好であっ
たことを示し、×は欠肉やだれ等により溶接ビード形状
があまり良くなかったことを示している。
であったことを示し、○は溶接ビード形状が良好であっ
たことを示し、×は欠肉やだれ等により溶接ビード形状
があまり良くなかったことを示している。
【００１５】まず、表１に示す１分間当りのプラズマガ
スの供給量ＰＧＦを０．５リットル／分とした場合（Ｎ
ｏ．１〜４）および０．６リットル／分とした場合（Ｎ
ｏ．５〜９）においては、安定したプラズマアークの形
成は困難となって溶接部に融合不良が発生するため、１
分間当りの粉体送給ガスＣＧの供給量ＣＧＦの設定値の
いかんにかかわらず良好な肉盛溶接はなされなかった。
スの供給量ＰＧＦを０．５リットル／分とした場合（Ｎ
ｏ．１〜４）および０．６リットル／分とした場合（Ｎ
ｏ．５〜９）においては、安定したプラズマアークの形
成は困難となって溶接部に融合不良が発生するため、１
分間当りの粉体送給ガスＣＧの供給量ＣＧＦの設定値の
いかんにかかわらず良好な肉盛溶接はなされなかった。
【００１６】次に、表１および表２にしめす１分間当り
のプラズマガスの供給量ＰＧＦを０．７リットル／分と
した場合（Ｎｏ．１０〜１６）、０．８リットル／分と
した場合（Ｎｏ．１７〜２４）、０．９リットル／分と
した場合（Ｎｏ．２５〜３１）および１．０リットル／
分とした場合（Ｎｏ．３２〜３８）においては、いずれ
も適切なプラズマアークを安定して発生させることがで
き、台金を痛めるという不都合は生じなかった。
のプラズマガスの供給量ＰＧＦを０．７リットル／分と
した場合（Ｎｏ．１０〜１６）、０．８リットル／分と
した場合（Ｎｏ．１７〜２４）、０．９リットル／分と
した場合（Ｎｏ．２５〜３１）および１．０リットル／
分とした場合（Ｎｏ．３２〜３８）においては、いずれ
も適切なプラズマアークを安定して発生させることがで
き、台金を痛めるという不都合は生じなかった。
【００１７】そして、これらのプラズマガスの供給量の
設定範囲においては、１分間当りの粉体送給ガスＣＧの
供給量ＣＧＦの設定に、良好な粉末肉盛溶接がなされる
か否かが依存した。例えば、プラズマガスの供給量を
０．７リットル／分とした場合（Ｎｏ．１０〜１６）に
おいて、まず、粉体送給ガスＣＧの供給量を０．３リッ
トル／分としたとき（Ｎｏ．１０）には、プラズマアー
ク内に溶接用粉体が侵入できないことから、溶接用粉体
４３の溶融・溶着はなしえず、肉盛溶接を行なうことが
できなかった。次に、粉体送給ガスＣＧの供給量を０．
４リットル／分（Ｎｏ．１１）、０．７リットル／分
（Ｎｏ．１２）および１．０リットル／分（Ｎｏ．１
３）としたときは、いずれも融合不良の発生は皆無であ
り良好な形状の溶接ビードが形成され、溶接用粉体４３
の歩留りは極めて良好なものとなった。さらに、粉体送
給ガスＣＧの供給量を１．１リットル／分（Ｎｏ．１
４）、１．５リットル／分（Ｎｏ．１５）および２．０
リットル／分（Ｎｏ．１６）としたときは、いずれも溶
接用粉体４３の初期速度が過剰となり台金に到達するま
でに完全に溶融しないため溶接部に融合不良が発生した
し、供給密度の高過ぎる粉体送給ガスによって溶融状態
の溶着金属が吹かれてしまい、溶接ビード３の形状を悪
化させることになった。
設定範囲においては、１分間当りの粉体送給ガスＣＧの
供給量ＣＧＦの設定に、良好な粉末肉盛溶接がなされる
か否かが依存した。例えば、プラズマガスの供給量を
０．７リットル／分とした場合（Ｎｏ．１０〜１６）に
おいて、まず、粉体送給ガスＣＧの供給量を０．３リッ
トル／分としたとき（Ｎｏ．１０）には、プラズマアー
ク内に溶接用粉体が侵入できないことから、溶接用粉体
４３の溶融・溶着はなしえず、肉盛溶接を行なうことが
できなかった。次に、粉体送給ガスＣＧの供給量を０．
４リットル／分（Ｎｏ．１１）、０．７リットル／分
（Ｎｏ．１２）および１．０リットル／分（Ｎｏ．１
３）としたときは、いずれも融合不良の発生は皆無であ
り良好な形状の溶接ビードが形成され、溶接用粉体４３
の歩留りは極めて良好なものとなった。さらに、粉体送
給ガスＣＧの供給量を１．１リットル／分（Ｎｏ．１
４）、１．５リットル／分（Ｎｏ．１５）および２．０
リットル／分（Ｎｏ．１６）としたときは、いずれも溶
接用粉体４３の初期速度が過剰となり台金に到達するま
でに完全に溶融しないため溶接部に融合不良が発生した
し、供給密度の高過ぎる粉体送給ガスによって溶融状態
の溶着金属が吹かれてしまい、溶接ビード３の形状を悪
化させることになった。
【００１８】同様に、プラズマガスの供給量を０．８リ
ットル／分とした場合には、粉体送給ガスＣＧの供給量
を０．４〜１．２リットル／分（Ｎｏ．１８〜２２）と
したとき、プラズマガスの供給量を０．９リットル／分
とした場合には、粉体送給ガスＣＧの供給量を０．５〜
１．３リットル／分（Ｎｏ．２６〜２８）としたとき、
プラズマガスの供給量を１．０リットル／分とした場合
には、粉体送給ガスＣＧの供給量を０．５〜１．５リッ
トル／分（Ｎｏ．３３〜３７）としたときに、それぞれ
良好な肉盛溶接がなされた。
ットル／分とした場合には、粉体送給ガスＣＧの供給量
を０．４〜１．２リットル／分（Ｎｏ．１８〜２２）と
したとき、プラズマガスの供給量を０．９リットル／分
とした場合には、粉体送給ガスＣＧの供給量を０．５〜
１．３リットル／分（Ｎｏ．２６〜２８）としたとき、
プラズマガスの供給量を１．０リットル／分とした場合
には、粉体送給ガスＣＧの供給量を０．５〜１．５リッ
トル／分（Ｎｏ．３３〜３７）としたときに、それぞれ
良好な肉盛溶接がなされた。
【００１９】そして、表２に示す１分間当りのプラズマ
ガスの供給量ＰＧＦを１．１リットル／分とした場合
（Ｎｏ．３９〜４１）および１．２リットル／分とした
場合（Ｎｏ．４２〜４４）においては、供給密度の高過
ぎるプラズマガスによって溶融状態の溶着金属が吹かれ
て溶接ビード３の形状を悪化させることとなった。また
このとき、プラズマアークＰが長くなりすぎているた
め、良く知られているように溶接部における金属の溶融
部分の断面形状がワイングラス状となり、台金（本実施
形態におけるバルブヘッド２の周縁２ａ面）までも痛め
てしまうこととなってしまった。
ガスの供給量ＰＧＦを１．１リットル／分とした場合
（Ｎｏ．３９〜４１）および１．２リットル／分とした
場合（Ｎｏ．４２〜４４）においては、供給密度の高過
ぎるプラズマガスによって溶融状態の溶着金属が吹かれ
て溶接ビード３の形状を悪化させることとなった。また
このとき、プラズマアークＰが長くなりすぎているた
め、良く知られているように溶接部における金属の溶融
部分の断面形状がワイングラス状となり、台金（本実施
形態におけるバルブヘッド２の周縁２ａ面）までも痛め
てしまうこととなってしまった。
【００２０】上記の実験結果より、良好な粉末肉盛溶接
を行なうためのプラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧ
Ｆの下限値は、プラズマアーク噴射孔の開口径をＤ（ｍ
ｍ）（上記実験例においては２．４ｍｍ）として、０．
１４×（πＤ2／４）（リットル／分）で与えられ、同
じく上限値は、０．２２）×（πＤ2／４）（リットル
／分）で与えられることがわかった。すなわち、プラズ
マガスの１分間当りの供給量ＰＧＦの設定範囲は、
（０．１４〜０．２２）×（πＤ2／４）（リットル／
分）の範囲とすれば良い。
を行なうためのプラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧ
Ｆの下限値は、プラズマアーク噴射孔の開口径をＤ（ｍ
ｍ）（上記実験例においては２．４ｍｍ）として、０．
１４×（πＤ2／４）（リットル／分）で与えられ、同
じく上限値は、０．２２）×（πＤ2／４）（リットル
／分）で与えられることがわかった。すなわち、プラズ
マガスの１分間当りの供給量ＰＧＦの設定範囲は、
（０．１４〜０．２２）×（πＤ2／４）（リットル／
分）の範囲とすれば良い。
【００２１】また、プラズマガスの供給量を上記範囲内
とするとともに、良好な粉末肉盛溶接を行なうためにの
粉体送給ガスの１分間当りの供給量ＣＧＦ（リットル／
分）の下限値は、プラズマガスの供給量の半量であり、
同じく上限値は、プラズマガスの供給量の１．５倍であ
る。すなわち、粉体送給ガスの１分間当りの供給量ＣＧ
Ｆの設定範囲は、１．５×ＰＧＦ＞ＣＧＦ＞０．５×Ｐ
ＧＦの範囲とすれば良い。
とするとともに、良好な粉末肉盛溶接を行なうためにの
粉体送給ガスの１分間当りの供給量ＣＧＦ（リットル／
分）の下限値は、プラズマガスの供給量の半量であり、
同じく上限値は、プラズマガスの供給量の１．５倍であ
る。すなわち、粉体送給ガスの１分間当りの供給量ＣＧ
Ｆの設定範囲は、１．５×ＰＧＦ＞ＣＧＦ＞０．５×Ｐ
ＧＦの範囲とすれば良い。
【００２２】さらに、本発明者らは、プラズマアーク噴
射孔の開口径が４．８ｍｍのノズルを用いて、先に述べ
た実験例と同様に、プラズマガスの１分間当りの供給量
ＰＧＦ（リットル／分）、粉体送給ガスの１分間当りの
供給量ＣＧＦ（リットル／分）を変化させて粉末肉盛溶
接を行なう実験を実施し、得られた溶接ビード形状を観
察した。その結果、やはり、プラズマガスの１分間当り
の供給量ＰＧＦの設定範囲を、（０．１４〜０．２２）
×（πＤ2／４）（リットル／分）の範囲とし、かつ、
プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦに対する粉体
送給ガスの１分間当りの供給量ＣＧＦ（リットル／分）
を１．５×ＰＧＦ＞ＣＧＦ＞０．５×ＰＧＦの範囲内と
する粉末肉盛溶接方法による場合には、いずれも適切な
プラズマアークを安定して発生させることができ、良好
な形状の溶接ビードが形成され、台金を痛めることや融
合不良の発生は皆無であり、溶接用粉体４３の歩留りは
極めて良好なものとなることが確認された。
射孔の開口径が４．８ｍｍのノズルを用いて、先に述べ
た実験例と同様に、プラズマガスの１分間当りの供給量
ＰＧＦ（リットル／分）、粉体送給ガスの１分間当りの
供給量ＣＧＦ（リットル／分）を変化させて粉末肉盛溶
接を行なう実験を実施し、得られた溶接ビード形状を観
察した。その結果、やはり、プラズマガスの１分間当り
の供給量ＰＧＦの設定範囲を、（０．１４〜０．２２）
×（πＤ2／４）（リットル／分）の範囲とし、かつ、
プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦに対する粉体
送給ガスの１分間当りの供給量ＣＧＦ（リットル／分）
を１．５×ＰＧＦ＞ＣＧＦ＞０．５×ＰＧＦの範囲内と
する粉末肉盛溶接方法による場合には、いずれも適切な
プラズマアークを安定して発生させることができ、良好
な形状の溶接ビードが形成され、台金を痛めることや融
合不良の発生は皆無であり、溶接用粉体４３の歩留りは
極めて良好なものとなることが確認された。
【００２３】
【発明の効果】本発明の粉末肉盛溶接方法によると、以
下の効果を奏することができる。 （１）プラズマアーク噴射孔の開口径をＤ（ｍｍ）とし
た場合に、プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦを
（０．１４〜０．２２）×（πＤ2／４）（リットル／
分）とすることによって、台金までも痛めてしまうこと
のない安定したプラズマアークが形成され、良好な溶接
ビードが形成される。 （２）プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦに対し
て粉体送給ガスの１分間当りの供給量ＣＧＦ（リットル
／分）を、１．５×ＰＧＦ＞ＣＧＦ＞０．５×ＰＧＦの
範囲内とすることによって、溶接用粉体は確実にプラズ
マアーク内に侵入し台金に到達するまでに完全に溶融
し、良好な溶接ビードが形成される。 （３）よって、溶接用粉体の歩留りは格段に向上し、生
産効率が良くなる。
下の効果を奏することができる。 （１）プラズマアーク噴射孔の開口径をＤ（ｍｍ）とし
た場合に、プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦを
（０．１４〜０．２２）×（πＤ2／４）（リットル／
分）とすることによって、台金までも痛めてしまうこと
のない安定したプラズマアークが形成され、良好な溶接
ビードが形成される。 （２）プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦに対し
て粉体送給ガスの１分間当りの供給量ＣＧＦ（リットル
／分）を、１．５×ＰＧＦ＞ＣＧＦ＞０．５×ＰＧＦの
範囲内とすることによって、溶接用粉体は確実にプラズ
マアーク内に侵入し台金に到達するまでに完全に溶融
し、良好な溶接ビードが形成される。 （３）よって、溶接用粉体の歩留りは格段に向上し、生
産効率が良くなる。
【図１】 側孔供給式のプラズマ肉盛用溶接トーチによ
る粉末肉盛溶接を示す図である。
る粉末肉盛溶接を示す図である。
【符号の説明】 Ｔ プラズマ肉盛用溶接トーチ ＰＧ プラズマガス ＣＧ 粉体送給ガス ＳＧ シールドガス Ｐ プラズマアーク Ａ アーク ４０ ボディ ４１ プラズマガス供給路 ４２ 内筒 ４３ 溶接用粉体 ４４ 材料通路 ４５ 外筒 ４７ シールドガス供給路 ５０ チップ（ノズル部） ５１ プラズマアーク噴射孔 ５２ 粉体噴出孔 ６０ 棒状電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千葉 良夫 埼玉県桶川市上日出谷1230番地 三菱マテ リアル株式会社桶川製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 中央にプラズマガス供給路が形成され、
該プラズマガス供給路の周囲には溶接用粉体を粉体送給
ガスによって導入する材料通路が形成されたボディと、
該ボディの一端に設けられ、前記プラズマガス供給路に
連通するプラズマアーク噴射孔と該プラズマアーク噴射
孔の周囲に設けられ前記材料通路に連通する粉体噴射孔
とを備えるノズル部と、前記ボディのプラズマガス供給
路内に配設されアークを点弧する棒状電極とを具備し、
前記アークを通過するプラズマガスによりプラズマアー
クを発生させ、該プラズマアークを前記ノズル部のプラ
ズマアーク噴射孔より噴射し、噴射された該プラズマア
ーク中に前記粉体噴射孔より前記溶接用粉体を供給して
該溶接用粉体を肉盛溶接する構成の粉末肉盛溶接用プラ
ズマトーチを用いて粉末肉盛溶接を行なうに際して、 前記プラズマアーク噴射孔の開口径をＤ（ｍｍ）とした
場合に、前記プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦ
を（０．１４〜０．２２）×（πＤ2／４）（リットル
／分）とするとともに、 該プラズマガスの１分間当りの供給量ＰＧＦに対して前
記粉体送給ガスの１分間当りの供給量ＣＧＦ（リットル
／分）を、１．５×ＰＧＦ＞ＣＧＦ＞０．５×ＰＧＦの
範囲内として溶接することを特徴とする粉末肉盛溶接方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21030596A JPH1052756A (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 粉末肉盛溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21030596A JPH1052756A (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 粉末肉盛溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1052756A true JPH1052756A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16587215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21030596A Withdrawn JPH1052756A (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 粉末肉盛溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1052756A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105522264A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-04-27 | 江苏烁石焊接科技有限公司 | 一种利用氮弧和氮化物3d打印高氮钢制品的装置 |
| CN112439985A (zh) * | 2019-09-04 | 2021-03-05 | 南京理工大学 | 一种丝材与喷嘴同体共热等离子弧增材装置与方法 |
-
1996
- 1996-08-08 JP JP21030596A patent/JPH1052756A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105522264A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-04-27 | 江苏烁石焊接科技有限公司 | 一种利用氮弧和氮化物3d打印高氮钢制品的装置 |
| CN112439985A (zh) * | 2019-09-04 | 2021-03-05 | 南京理工大学 | 一种丝材与喷嘴同体共热等离子弧增材装置与方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031104 |