JPH11320103A - プラズマ肉盛用溶接トーチ - Google Patents

プラズマ肉盛用溶接トーチ

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JPH11320103A
JPH11320103A JP10140159A JP14015998A JPH11320103A JP H11320103 A JPH11320103 A JP H11320103A JP 10140159 A JP10140159 A JP 10140159A JP 14015998 A JP14015998 A JP 14015998A JP H11320103 A JPH11320103 A JP H11320103A
Authority
JP
Japan
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plasma
powder
welding
arc
connecting pipe
Prior art date
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Pending
Application number
JP10140159A
Other languages
English (en)
Inventor
Manabu Kubo
久保  学
Osami Noguchi
修身 野口
Minoru Nakane
実 中根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワーク(被溶接物)との間で接触干渉するこ
とを未然に防止することができて、円滑にかつ確実に肉
盛溶接することができるプラズマ肉盛用溶接トーチの提
供。 【解決手段】 接続管47によってボディ40とノズル
部(チップ)50とを接続し、ノズル部50をボディ4
0から引き離すことにより、ワークと接触干渉し易いボ
ディ40を、このワークから引き離して、両者が接触干
渉するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ肉盛用溶
接トーチ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。この種の粉体肉盛溶接方法に用い
るプラズマ肉盛用溶接トーチの構造を、図2を参照して
説明する。
【0003】プラズマ肉盛用溶接トーチT0は、筒状の
ボディ10を有しており、ボディ10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11と
した内筒12と、この内筒12の周囲に設けられ、内部
に粉体送給ガスCGによって溶接用粉体13を導入する
材料通路14が複数並設された外筒15とを備えてい
る。また、外筒15の外方にシールド筒16が装着され
ており、これらの外筒15とシールド筒16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17とされている。
【0004】外筒15および内筒12の下端には、チッ
プ20が配置され、チップ20には、プラズマガス供給
路11に連通するプラズマアーク噴射孔21と、プラズ
マアーク噴射孔21の周囲に設けられ材料通路14に連
通する粉体噴出孔22とが穿孔されている。チップ20
はノズル部としての役割を果たしており、粉体噴出孔2
2は、噴出される溶接用粉体13がプラズマアーク噴射
孔21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21側に向けて形成されてい
る。
【0005】また、内筒12のプラズマガス供給路11
には、チップ20との間にアークAを発生させる棒状電
極30が配設されており、棒状電極30と内筒12下部
のチップ20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30とワークとの間にも、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。
【0006】上記の構成からなるプラズマ肉盛用溶接ト
ーチT0によって、ワーク(被溶接物)の周縁に肉盛周
溶接を行う場合には、まず、プラズマ肉盛用溶接トーチ
T0の棒状電極30と内筒12下部のチップ20との間
にパイロットアーク電源によりアークAを発生させると
ともに、プラズマガス供給路11およびシールドガス供
給路17にプラズマガスPGおよびシールドガスSGを
それぞれ供給する。
【0007】そして、棒状電極30とワークとの間にト
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20
のプラズマアーク噴射孔21から噴出され、棒状電極3
0とワーク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13を含む粉体送給ガスCGを材料通路
14に供給して、チップ20の粉体噴出孔22からプラ
ズマアークP中へと溶接用粉体13を噴出する。
【0008】噴出された溶接用粉体13は、プラズマア
ークPにより溶融され、ワークの周縁に肉盛溶接され、
溶接ビードを形成していく。そして、ワークを回転させ
ることにより、ワークの周縁の全周にわたって溶接ビー
ドを閉じた円環状に形成することによって一つのワーク
の処理は終了し、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
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、図
3に示すような製氷機の冷媒体供給用段付軸において
は、冷媒体中にHClが含まれており、低温の環境下で
摩耗を極力押さえて、寿命を所定の期間確保するため
に、その段付部に硬化肉盛部1を形成する必要がある。
そして、この場合、冷媒体供給用段付軸の寸法(例え
ば、大径部D1=60mm、小径部D2=15mm)に
よっては、ワークと上記従来のプラズマ肉盛用溶接トー
チとが互いに干渉し合って段付部の付根部分に肉盛溶接
できない領域ができるという問題があった。
【0010】この問題は、図4に示すフィン付軸(スク
リュー)においても生じる。すなわち、このフィン付軸
においては、フィン2全体に硬化肉盛部3を形成する必
要があるが、フィン2の付根部分に肉盛溶接できない領
域ができる。
【0011】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、ワークとの間で接触干渉
することを未然に防止することができて、円滑にかつ確
実に肉盛溶接することができるプラズマ肉盛用溶接トー
チを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1は、中
央にプラズマガス供給路が形成され、このプラズマガス
供給路の周囲に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、このボディの一端
に設けられ、上記プラズマガス供給路に連通するプラズ
マアーク噴射孔とこのプラズマアーク噴射孔の周囲に設
けられ上記材料通路に連通する粉体噴出孔とを備えるノ
ズル部と、上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、上記アークを
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、このプラズマアーク中に上記溶接用粉体を供給して
この溶接用粉体を肉盛溶接するプラズマ肉盛用溶接トー
チにおいて、上記ボディとこのボディより小径のノズル
部との間に、上記ボディより小径の接続管が設けられ、
この接続管が、上記ボディのプラズマガス供給路および
材料通路と上記ノズル部のプラズマアーク噴射孔および
粉体噴出孔とをそれぞれ連通させるように構成されたも
のである。この請求項1にあっては、接続管によってボ
ディとノズル部とを接続し、ノズル部をボディから引き
離すことにより、ワーク(被溶接物)と接触干渉し易い
ボディを、ワークから引き離して、両者が接触干渉しに
くくする。
【0013】本発明の請求項2は、上記請求項1の構成
に加えて、接続管がボディとノズル部にそれぞれ着脱自
在に設けられたものである。この請求項2にあっては、
接続管をボディとノズル部とに着脱式によって接続する
ことにより、ボディがワークと接触干渉しにくい位置関
係にある場合には、接続管を取り除いてボディとノズル
部とを直接連結して使用する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
1を参照しながら説明する。図中符号Tはプラズマ肉盛
用溶接トーチであり、このプラズマ肉盛用溶接トーチT
は、図1に示すように、トーチ本体部TAに連結された
略傘状のボディ40を有しており、このボディ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とした内筒部42と、この内筒部42の先端
に連結され、内部に粉体送給ガスCGによって溶接用粉
体43を導入する2本の材料通路44およびシールドガ
スSGを供給するための12本のシールドガス供給路4
5が形成された略円錐台状で先細状の傘状部46とを備
えている。また、上記ボディ40の内筒部42の先端内
部にはネジ孔42aが形成されており、このネジ孔42
aには接続管47の基端部に形成されたネジ部47aが
ねじ込まれている。この接続管47の内部には、上記ボ
ディ40のプラズマガス供給路41に連通するプラズマ
ガス連通路48と、上記材料通路44に連通する2本の
材料連通路49とが形成されている。
【0015】上記接続管47の先端内部にはネジ孔47
bが形成されており、このネジ孔47bにはチップ50
の基端部に形成されたネジ部50aがねじ込まれてい
る。このチップ50には、プラズマガス連通路48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連通路49に連通する4
本の粉体噴出孔52とが形成されている。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。また、上記接続管47のボディ40側(基端側)の
端面および上記チップ50の接続管47側(基端側)の
端面には、それぞれ環状の溝47c、50bがそれぞれ
形成されており、これらの環状の溝47c、50bによ
って、上記材料通路44、材料連通路49および粉体噴
出孔52が円滑に連通するようになっている。さらに、
上記ボディ40のネジ孔42a、接続管47のネジ部4
7a、ネジ孔47bおよびチップ50のネジ部50a
は、それぞれ同形状に設定されており、従って、上記ボ
ディ40のネジ孔42aにチップ50のネジ部50aが
ねじ込めるようになっている。
【0016】上記トーチ本体部TAには漏斗状のシール
ド筒53が装着されており、このシールド筒53と上記
ボディ40、接続管47およびチップ50との間隙部
は、上記シールドガス供給路45に連通するシールドガ
ス連通路54とされている。さらに、内筒部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
を発生させる、例えば、タングステン(ランタン入りタ
ングステン)製の棒状電極55が、筒状部材56を介し
て配設されており、棒状電極55とチップ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55とワ
ークとの間にも、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。
【0017】上記筒状部材56は、例えば、BN(ボロ
ンナイトライド)等の耐熱性を有する電気的絶縁性材料
で形成されたものであり、この筒状部材56には、その
外周面にプラズマガス供給路41およびプラズマガス連
通路48に対応する複数の溝56aが形成されており、
上記プラズマガス供給路41およびプラズマガス連通路
48を棒状電極55から離間させるように構成されてい
る。また、上記筒状部材56には、上記棒状電極55の
先細状の先端部近傍において、プラズマガスPGを内方
かつ先端に向けて噴出する複数のプラズマガス導入孔5
6bが、上記溝56aに連なった状態で形成されてい
る。
【0018】上記のように構成されたプラズマ肉盛用溶
接トーチTによる肉盛溶接は、以下のように行なわれ
る。まず、プラズマ肉盛用溶接トーチTの棒状電極55
とチップ50との間にパイロットアーク電源によりアー
クAを発生させるとともに、プラズマガス供給路41お
よびシールドガス供給路45に、例えば、アルゴンガス
からなるプラズマガスPGおよびシールドガスSGをそ
れぞれ供給する。これにより、プラズマガスPGは、プ
ラズマガス供給路41に接続された筒状部材56のプラ
ズマガス導入孔56bに移送されて、その開口部から筒
状部材56の内方かつ先端に向けて噴出される。また、
シールドガスSGは、シールドガス連通路54から噴射
されて、プラズマアークPが外部の気流を巻き込まない
ように遮蔽する。
【0019】そして、棒状電極55とワーク(被溶接
物)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55とワーク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、接続管47の材料連通
路49を介して、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。この場
合、上記接続管47とチップ50の各基端側の端面にそ
れぞれ溝47c、50bが形成されているから、材料通
路44、材料連通路49および粉体噴出孔52間の溶接
用粉体43を含む粉体送給ガスCGの移送が円滑に行わ
れ、かつ4本の粉体噴出孔52から均質で同量の溶接用
粉体43を含む粉体送給ガスCGが噴出される。そし
て、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、ワークに肉盛溶接され、溶接ビードを形
成する。
【0020】この際、上記プラズマ肉盛用溶接トーチT
にあっては、ボディ40とチップ50との間に、ボディ
40より小径でかつチップ50と略同径の接続管47が
介在しているから、チップ50あるいは接続管47より
大径のボディ40がワークに接近干渉することがなく、
ボディ40が溶接工程の邪魔になることがない。また、
ボディ40が上記ワークと接触干渉するおそれがない場
合には、ボディ40の先端に直接チップ50をねじ込む
ようにすれば良い。この場合、シールド筒53、棒状電
極55および筒状部材56を短いものに交換するように
する。
【0021】
【発明の効果】本発明の請求項1によれば、接続管によ
ってボディとノズル部とを接続し、ノズル部をボディか
ら引き離すことにより、ワーク(被溶接物)と接触干渉
し易いボディを、このワークから引き離して、両者が接
触干渉しにくくする。従って、ボディが溶接工程の邪魔
になることがなく、円滑にかつ確実に溶接することがで
きる。
【0022】本発明の請求項2によれば、接続管をボデ
ィとノズル部とに着脱式によって接続することにより、
ボディがワークと接触干渉しにくい位置関係にある場合
には、接続管を取り除いてボディとノズル部とを直接連
結して使用することができる。従って、溶接状況に応じ
て接続管を適宜アダプタとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るプラズマ肉盛用溶接トーチの一
形態を示す縦断面図である。
【図2】 従来例を示す縦断面図である。
【図3】 肉盛溶接するワーク(被溶接物)の一例を示
す斜視図である。
【図4】 肉盛溶接するワークの他の一例を示す斜視図
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 43 溶接用粉体 44 材料通路 47 接続管 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 55 棒状電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央にプラズマガス供給路が形成され、
    このプラズマガス供給路の周囲に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、
    このボディの一端に設けられ、上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このプラズマアーク
    噴射孔の周囲に設けられ上記材料通路に連通する粉体噴
    出孔とを備えるノズル部と、上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、上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、このプラズマアーク中に上記溶接用
    粉体を供給してこの溶接用粉体を肉盛溶接するプラズマ
    肉盛用溶接トーチにおいて、 上記ボディとこのボディより小径のノズル部との間に、
    上記ボディより小径の接続管が設けられ、この接続管
    が、上記ボディのプラズマガス供給路および材料通路と
    上記ノズル部のプラズマアーク噴射孔および粉体噴出孔
    とをそれぞれ連通させるように構成されたことを特徴と
    するプラズマ肉盛用溶接トーチ。
  2. 【請求項2】 接続管がボディとノズル部にそれぞれ着
    脱自在に設けられたことを特徴とする請求項1記載のプ
    ラズマ肉盛用溶接トーチ。
JP10140159A 1998-05-21 1998-05-21 プラズマ肉盛用溶接トーチ Pending JPH11320103A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013532063A (ja) * 2010-06-28 2013-08-15 ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッド 制御された圧力ゾーンを有するプラズマシステムにおける超微粒子の製造
JP2014172057A (ja) * 2013-03-07 2014-09-22 Daido Steel Co Ltd 粉末肉盛溶接方法

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