JPS6117904B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属加工物の製造又はその補修に係
る。

金属加工物は、一般に、所定加工物の形状に似
た形状に溶融金属を鋳造し、次いで、鋳造加工物
を所望の最終形状に機械仕上げすることにより製
造されている。必要とされる機械仕上げの量は成
形加工物品の複雑さに依存し、かなりの量に達す
る場合もある。即ち、最終成形品に残つている量
よりも多くの金属を鋳造体から除去する必要もあ
り得る。金属部分の機械仕上げは、複雑な機械装
置、熟練技術及びかなりの量のエネルギーを必要
とする等極めて浪費的な方法であるので、良好な
機械的特性を有する複雑な形状の加工物を成形す
る別の方法が要望されてきている。スプレイによ
り金属を基体上に堆積させてより複雑な形状の加
工物を成形するいくつかの方法が提案されている
が、このような堆積層を有する物品の機械的特性
は、一般に、対応する鋳造物品のそれよりも劣る
ものである。同様の方法が破損又は損耗した金属
加工物の補修に利用されているが、この場合、原
物品と補修のために堆積した新しい物体との間の
良好な結合を得ることが難しいという追加的な問
題が生起している。

堆積した金属の機械的特性は、堆積後該金属を
ピーニングすることにより改良されることができ
る。このことは、金属表面に比較的堅いシヨツト
を衝突させ、その表面領域で金属を冷間加工する
ことによりなされる。しかしながら、このような
ピーニングの効果は基本的に処理される成形加工
物の表面領域に限定される。従つて、加工物品の
より深い部分の領域の特性は上記したピーニング
の影響を受けない。また、更にピーニング処理を
継続すると、この処理の冷間加工によつて生起す
る内部圧縮ストレスの結果として、基体に対する
堆積金属の付着性を損うという欠点が生起する。

基体上に金属を噴霧して堆積させると同時に堆
積物に堅い球形粒子を衝突させることにより、堆
積物が形成されたままで高温塑性変形し、非常に
優れた物理的及び機械的特性が得られることが判
明した。この２つの操作は相互に妨げとなるもの
ではなく、共働して従来方法によるスプレイ堆積
加工物の治金学的特性よりも著るしく優れた治金
学的特性を有する加工物成形するものであること
が判明したものである。

本発明は、霧状溶融金属粒子流を発生し、該霧
状溶融金属粒子流を基体に向けてその上に所望形
状の該金属の堆積物を形成し、同時に、堆積した
金属を強化すべく、球形粒子流を該基体上に堆積
している該金属に向けることから成る金属加工物
を成形するための方法を提供するものである。

更に、本発明は、霧状溶融金属粒子を発生させ
る手段と球形粒子流を発生させる手段とを具備
し、該両手段が該両流を一定領域上に集束させる
ように配置されており、更に該領域に一致し且つ
その上に該金属の堆積物を受容し得るに適するべ
く基体を配置維持するための手段を具備すること
から成る金属加工物を成形するための装置をも提
供するものである。

このように、本発明は、金属をスプレイ堆積し
且つ堆積金属を同時的熱間加工するための方法及
び装置を提供するものである。霧状溶融金属粒子
が基体上及び相互に衝突すると、相互に付着する
又は所望により基体に付着することも可能である
「パンケーキ」形状の平板状粒子が形成される。
堆積と同時的高温塑性変形の結果として、堆積金
属の物理的及び機械的特性が、従来のスプレイ堆
積に比較して非常に改良されたものとなる。特
に、熱間処理により、堆積物の再結晶、微細結晶
粒子径及び高密度等の治金学的利点がもたらされ
る。更に、堆積物の熱間処理の結果として、ピー
ニング粒子の運動エネルギーの殆んどが堆積物に
吸収されるので、これらの粒子のはね返り速度は
比較的小さいものとなる。従つて、本発明方法を
実施するための装置のデザインが、より簡単にな
り且つ装置の損耗が減じられるのみならず、ピー
ニング粒子に付与されたエネルギーを更に効果的
に利用することができる。同時に、ピーニング粒
子はスプレイ堆積された金属粒子に比して冷却さ
れることになるので、ピーニング粒子は、該粒子
の温度及び運動エネルギーに依存して形成された
堆積物の冷却を助長する。このため、従来方法以
上により速く且つ厚い堆積物を形成することが可
能である。更に本発明方法の利点は、従来のスプ
レイ堆積方法と相違して、金属の最終堆積層内で
残留引張ストレスが生起しないことにある。この
残留引張ストレスは、堆積物のひび割れ又は基体
のひずみを生起しがちなものである。同時的熱間
処理が、このような問題点を解決し、所望により
代わりに圧縮ストレスを生起することも可能であ
る。

従つて、本発明方法を利用すれば、漸新的堆積
を良好に制御することが可能であり且つ極めて良
品質のスプレイー堆積金属が得られることが理解
されるであろう。

本発明方法は、空気と霧状液体金属粒子との反
応を防止するために、不活性雰囲気中で実施され
ることが好ましい。窒素雰囲気は最も頻繁に利用
される。不活性ガス雰囲気を維持するために、堆
積領域を完全に囲繞するチヤンバ内で本発明方法
を実施することが最も有利である。或いは又、前
記領域を囲繞する不活性ガスのジエツト又は前記
領域を被うシユラウドで空気から前記堆積領域を
遮断することも可能である。

本発明方法によつて金属を堆積させることによ
り、既存の金属加工物を成形すること及び簡単な
基本的形状に微細な特徴を加えること又損耗若し
くは破損した金属加工物をその原形に補修するこ
と等が可能になる。更に、堆積物自体を最終仕上
げ加工物とし、堆積物が形成される基体を単なる
キヤリアとして使用（堆積物と基体とを分離す
る）することも可能である。基体は通常金属から
成る。

基体はどのような形状であつてもよくまた固定
されたもの又は可動のものでもよい。例えば、基
体は、金属層が堆積される物品又は金属の反覆堆
積層により複雑な形状に成形される物品であつて
もよい。又は、前記基体は、スプレイ源に対して
移動する連続ベルト若しくは長いストリツプの形
状であつてもさしつかえない。このようにして、
堆積され且つ熱間処理された金属層が連続的に又
は半連続的に形成される。基体の後者の形状は、
加工成形物がスプレイー堆積した金属そのもので
ある場合即ち基体が単にキヤリアとして利用され
てその上に加工物が成形される場合、特に適して
いる。一方、個々の加工材料へのスプレイー堆積
は、しばしば、装置の一部分上の複雑な形状の外
郭線の形成又は装置の損耗若しくは破損箇所の補
修により適したものである。本発明の更に別の重
要な利用法は、良好な機械的特性及びベース部材
への優れた付着性が特に要求されるタービン翼の
如き物品に対し被膜を形成し得る点にある。上述
したすべての場合に於いて、スプレイ堆積／ピー
ニングの後部分的機械仕上げが最終公差を提供す
るために必要である場合もあるが、しかしなが
ら、本発明装置に於けるスプレイパターンの適当
な選択及び／又は基体を適当に移動させることに
より、これを最小にすることが可能である。

スプレイ金属源及びピーニング粒子源に対して
基体を移動し得るように構成する場合、この移動
は直線移動又は回転移動又はこれらの結合であつ
てもよい。大抵の場合、スプレイ／ピーニング装
置が、不活性ガスで充満され得るシユランドによ
つて囲繞されて堆積／ピーニングが生起される基
体の領域を標的とする可動自在のアセンブリであ
ると有利である。

本発明方法で成形される加工物はあらかじめ形
状づけられた部材から成形されるが、一般に熱的
及び機械的ヒストリーの相違により、堆積物の構
造は通常金属基体の構造と異なつたものとなる。
しかしながら、成形された物品に、従来の物品の
場合と同様の方法で熱処理又は何らかの他の継続
的処理をすることができる。組成がどのようなも
のであつても金属及び合金を基体上に堆積するこ
とができるが、堆積物と基体とは異なつた特性を
有しているので、複雑な成形加工物の場合堆積金
属の組成がベースの組成に幾分似ていることが好
ましく、これにより成形中内部ストレスを最少に
することができる。しかしながら、成形加工物の
２つの領域が完全に異なつた組成になるように要
求された場合、本発明方法はそのような加工物を
成形するために利用される利点をも有するもので
ある。何故ならば、基体上に堆積した各金属粒子
を極めて速い速度で凍結することにより、前記２
つの領域の間の界面で望ましくない金属間化合物
の形成を防止することができるからである。更
に、本発明方法は、組成の漸進的移行が堆積物中
に要求される場合特に価値がある。この場合、噴
霧器中に供給する金属の組成を漸進的に変化させ
ることにより、形成される堆積物の組成に同様の
漸進的変化をもたらすことができる。

堆積金属が大きな物品の一部分になるような加
工物を成形する場合、堆積物の金属基体に対する
付着性が必要になる。本発明方法の同時的ピーニ
ング処理は、基体表面上の残留酸化物被膜（あま
り厚いものでないと仮定する）を破壊する効果を
有するので、その結果として、通常、金属堆積物
の基体に対する極めて満足的な付着性が得られる
ことになる。基体の加熱及び基体の清浄により酸
化物及び他の汚染物が除去されるので、更に良好
な付着性が得られる。グリツトブラスト、スクラ
ツチブラツシユ、酸洗い、洗われ及び擦過等の通
常の清浄方法を使用して清浄な基体を得ることが
できる。実質的にAl₂O₃、Cr₂O₃又はTiO₂が存在
しない場合には、基体の金属表面を空気中で加熱
して堅い酸化処理を施し、次いで水素又は他の還
元ガス中で還元することにより、特に効果的な清
浄表面が得られる。また、機械処理、グリンデイ
ング、グリツトブラスト又はスクラツチブラツシ
ユ等を施して金属ベース表面を少しざらざらにす
ることも効果がある。この場合治金学的な結合は
機械的なキー操作によつて高められる。少なくと
も金属粒子の最初の層が該表面上に堆積するまで
準備された清浄な表面を維持することが必要であ
ることが理解されるであろうが、このことは、堆
積が始まる前まで及び堆積の進行中前記表面を不
活性雰囲気又は還元性雰囲気で囲繞することによ
り達成される。

加工物を成形する場合、ピーニングを始める前
に予じめ一層又は二層の霧状金属粒子を堆積させ
ておけばしばしば有利である。また或る場合に
は、堆積の進行が完了した後しばらくの間ピーニ
ングを続けることが有利な場合もある。

一方、堆積後堆積した金属を基体から分離する
ことが望まれる場合、これを可能にするための特
別の処理が必要になることもある。このような処
理は当業界に於いて周知である。即ち、固着酸化
物被膜を形成するか又は（基体と）全く異つた組
成をもつ酸化物で非常に汚されてくる基体は、上
記した分離を生起させるために使用され得る（例
えばアルミニウムを堆積させる場合鋳造鉄を使用
する）。或いは又、金属を鋳造する際モールドに
使用される離型剤の如きものも使用可能である。
更に別の方法として、上記した分離を極めてスム
ーズに行なうため、基体を低温に保持する方法、
スプレイを始める前に基体をピーニングする方法
等を挙げることができる。

金属スプレイ堆積とピーニング処理とを用いて
最良の結果を得るには粒子を基体表面に対し垂直
な径路に沿つて射出することが必要である。勿
論、実際には両粒子を同時に垂直に射出すること
は不可能であるので、ある程度の妥協がなされ
る。スプレイを垂直に射出し且つ若干の角度をも
つてピーニングを行なえばはね返つたピーニング
粒子の除去を容易に行なうことはできるが、しか
し乍ら、結論としては垂直ピーニングと若干角度
をもたせたスプレイが好ましい。

本発明方法で使用する霧状溶融金属粒子は、
種々の方法で発生され得る。例えば、通常の金属
スプレイ装置を使用する固体金属ワイヤ若しくは
粉末から、又は、プラズマスプレイ技術を使用す
る金属粉末から発生することができる。或いは
又、ガスジエツトを使用する液体金属流から、又
は、液体金属流を霧状にする回転羽根車等から発
生することができる。霧状粒子の大きさは20〜
200ミクロンであると有利である。

個体（ピーニング）粒子は球形でなくてはなら
ない。さもないと、該粒子は、堆積金属中に埋め
込まれてしまうか、又は堆積金属を除去してしま
う。又、この固体粒子は、堆積金属を効果的に熱
間処理するに充分な堅さを有しているものでなく
てはならない。又、この固体粒子は、その使用中
に破砕して角ばつた破片にならないように、充分
な耐久力を有しているものでなければならない。
何故ならば、破砕して角ばつた破片が形成される
と、堆積表面を破損してしまうからである。スチ
ールボールはピーニング粒子として好ましい。強
化ガラスボールもまた使用可能である。ピーニン
グ粒子は、好ましくは最小粒子径0.5mmを有して
おり粒子サイズに於いて霧状液体金属粒子よりも
好ましくは少なくとも５倍の大きさを有してい
る。ピーニング粒子があまりにも小さいと、該粒
子は不充分な運動量を有することになるので、堆
積層中に埋め込まれてしまう。他方、該粒子が、
大きくなればなるほど、その多量を取り扱うこと
及び射出することがより困難になり、然も、ピー
ニング効果は低下し且つ粒子の有効適用範囲も小
さくなつてしまう。一般にピーニング粒子の有効
な径は0.5〜10mmである。前記範囲の上限値近傍
サイズの粒子は高速堆積に有利であり、より小さ
な径の粒子は低速堆積に有利である。堆積速度を
考慮しなければ、最も小さいサイズの粒子を使用
することが好ましい。何故ならば、堆積物から熱
を吸収する際大きな粒子よりも効率（単位重量当
り）がよいからであり、又、大きな粒子よりも堆
積金属の熱間処理が効率（粒子の単位重量当り）
よく行なえるからである。

５〜100m/secの速度でピーニング粒子を堆積
金属に射出する。衝突により冷却効果を得るため
には、ピーニング粒子の速度が前記範囲の下限値
にあることが好ましい。しかし乍ら、基体を加熱
することが望まれる場合には、高速のピーニング
粒子を使用する。基体の加熱又は冷却に関する分
岐点は、堆積物の温度、上記したピーニング粒子
の速度及び粒子のサイズに依存する。粒子径が小
さい程、粒子速度は速くなり、基体を冷却する前
に加熱することになる。高速粒子は、冷却効果を
失わないが、堆積物の温度をより高くする。

機械的手段又は電気的（電磁気的）手段によつ
て粒子を射出することができる。粒子を加速する
空気手段は、キヤリアガスによつて霧状粒子スプ
レイのパターンが乱されるため、一般に不適当で
ある。ピーニング粒子若しくはボールの加速方法
は当業界に於いて周知であるので、本明細書では
その詳細な説明を省略する。使用されるピーニン
グ粒子の重量は、一般に、堆積粒子の重量の５〜
20倍の範囲である。

ピーニング粒子は予じめ加熱する必要はない。
該粒子は常温で充分効果的に作用する。該粒子が
冷たく滑らかで比較的小さければ、該粒子の表面
上に多量のスプレイ金属が堆積されることはない
が、該粒子はスプレイ金属の極めて薄い層で被覆
されることになる。ピーニング粒子と過剰のスプ
レイ金属（粉末としてチヤンバ内に堆積する）と
を分離するために、スプレイ領域の後でピーニン
グ粒子をスクリーン処理し、該粒子上に形成され
た被膜をこのスクリーン処理中に除去することに
より、ピーニング粒子は容易に再使用される。過
剰のスプレイ粒子及び前記の除去された被膜を再
び溶融して再利用し、上記の如く処理されたピー
ニング粒子をガストラツプを介して容器に返送す
る。

空気からシールされ且つ不活性ガスを少量充填
した容器又はホツパー中にピーニング粒子を入れ
ておくことが好ましい。ピーニング粒子が射出さ
れる場合の操作中、羽根車が回転して粒子と共に
ホツパーからチヤンバ中へガスがポンプで排出さ
れるので、容器は若干減圧状態になる。好ましく
はチヤンバ内にもまた不活性ガスを充填し、スプ
レイ金属粒子の酸化を防ぐ。基体表面上での金属
堆積物との衝突の後ピーニング粒子は、はね返
り、再使用のため集められる。

以下、本発明を下記実施例及び英国仮出願
No.22914／77及びNo.49306／77に基づいて具体
的に説明する。

第１図及び第２図に示される本発明装置はチヤ
ンバ１から成り、チヤンバ１の頂部に溶融金属３
（本実施例に於いてはアルミニウムを使用）を溜
めるタンデイシユ２が装着されている。金属は孔
４を通つてチヤンバ内に導入される。孔４の回り
にガス噴霧器５が装着されている。チヤンバ１に
はピーニング粒子及び過剰の金属スプレイを除去
するための出口パイプ６が装着されている。

チヤンバ１の上部壁に開口部７（第２図）が設
けられており、遠心シヨツトスリンガー８のノズ
ルが装着されている。遠心シヨツトスリンガーの
構造はシヨツトブラスト技術の分野に於いて周知
であるので、ここではその詳細な説明を省略す
る。スリンガー８は、モーター９で作動され、ホ
ツパー１０からシヨツトを供給される。ホツパー
１０は、リツド１１でシールされており、ライン
１２を介して窒素ガスで充填されている。

ステンレススチールのストリツプから成る基体
１５のための入口ポイント１３及び出口ポイント
１４がチヤンバに設けられており、基体１５は適
当な手段（図示していない）によりチヤンバ中を
連続的に移動する。チヤンバの上部壁の符号１６
の位置にデフレクタが設けられていて、成形中の
加工品から反射するシヨツトが導入される溶融金
属スプレイからそらされるようになつている。チ
ヤンバにはまたフイルタ１８で保護されたガス出
口１７が具備されている。

本装置の操作はまず噴射器へのガス供給（窒
素）から始まり、溶融アルミニウム合金をタンデ
イシユ２へ供給する。孔４を介して流出する溶融
合金の流れを噴霧リング５からの高圧窒素ジエツ
トで霧状にし、生じた霧状の溶融金属粒子のスプ
レイをステンレススチール基体１５に向ける。同
時に、基体は所定の速度でチヤンバを横切つて移
動する。このようにしてアルミニウム合金の堆積
１９が基体上に形成される。同時にモーター９を
作動し、スリンガーからのシヨツトをスチール基
体上に方向づける。スプレイ及びピーニングの標
的面は、前縁でスプレイのパターンがシヨツトの
パターンより若干先行し且つ後縁でシヨツトがス
プレイの後に遅延するように、配置されている。
このようにして、スプレイされた粒子の大部分が
堆積するやいなやピーニングされるが、前縁に於
いてはピーニングが行なわれる前にスプレイ堆積
物の極めて薄い層が形成され、後縁に於いてはス
プレイが終つた堆積物のピーニングが若干行なわ
れることになる。

上記した方法に於いては、ステンレススチール
基体を予備加熱又は特別に清浄していないので、
酸化クロムの薄い表面層が固着しており、アルミ
ニウムのステンレススチールへの結合が顕著に阻
止されることになる。従つて、チヤンバから成形
加工品を取り出すと、熱間加工されて充分密にな
つたアルミニウム合金ストリツプが、基体から容
易に分離されてしまうことになる。

第３図は環状の金属成形物の加工に適する装置
を表わす。第３図を参照して短いアルミニウム合
金チユーブの形成について以下記載する。この装
置はスプレイチヤンバ２１から成り、スプレイチ
ヤンバ２１の頂部に溶融金属２３を受容するタン
デイツシユ２２が装着されている。チヤンバの頂
部近くにスチールポツト２４が装着されており、
その内表面には耐火物の層が内張りされており且
つその側面には孔２５が設けられている。ポツト
２４は、チヤンバ２１の底部を貫通する垂直水冷
却シヤフト２６で支持されている。ポツト２４
は、254mmの径を有し、モーターによつて
4000rpmで回転されるようになつている。ポツト
２４の頂部にそれと同軸的に遠心シヨツトスリン
ガー２８が装着されて、ホツパー２９から径３mm
の球形の堅いスチールボールがスリンガー２８中
に供給される。スリンガー２８の中心に孔３０が
設けられており、溶融金属がタンデイツシユ２２
から該孔３０を通つてポツト２４中へ落ちるよう
になつている。スリンガー２８の頂部に周縁デフ
レクタ３１が設けられて、ボールの標的面が金属
合金スプレイの標的面と一致するように該ボール
を若干下方にそらすようになつている。

径32500mmの周囲にスプリツトのある鋳造鉄リ
ングを標的面に配置する。該鉄リングは、該リン
グの垂直位置を所望により変更させ得る操作アー
ム３３上に支持されている。チヤンバ内はガス入
口３４及びガス出口３５を介して窒素で充満され
ており、ボールホツパー内も同様に入口３６を介
して窒素で充満されている。

操作中、チヤンバは窒素で充填されており、ホ
ツパー２９は堅いスチールボールで満たされてお
り、溶融アルミニウム合金がタンデイツシユ２２
内に溜められており、モーター２７が始動され
る。金属３７の流れがスリンガーの孔３０を通つ
て回転ポツト２４中に流入し、ポツト２４から金
属は孔２５を介して引き出されリング３２の内表
面に堆積することになる。同時にスリンガー２８
がボールの流れを形成し、該ボールが堆積した金
属のピーニングを行なう。アーム３３によりリン
グ３２が垂直方向に適当な往復運動をするので、
チユーブ３８の形状の均一な合金層がリングの内
表面上に形成されることになる。使用済シヨツト
及び過剰のスプレイ金属が、チヤンバの底に落下
し、出口３９を介してチヤンバから除去され得
る。スクリーンを用いれば、ボールは、過剰のス
プレイ金属と分離されて、再利用のためホツパー
２９に返送され得る。

典型的には、スプレイ堆積物を１分間当り２Kg
の速度で形成し、スチールボールを約20Kg/min
の速度でスリンガーから供給し且つ放出する。堆
積及びピーニング処理の終りに当つて、鋳造鉄成
形物を分割することによりチユーブ状加工品を取
り出す。一般に、アルミニウム合金チユーブは鋳
造鉄成形物から容易に分離され得るものである
が、何らかの付着の傾向が生じた場合、堆積を始
める前にアルミナ又は他の離型剤の薄い洗浄膜で
該鋳造鉄成形物を被覆することにより、この付着
性を容易に除去することができる。

第４図に、タービン翼の如き損耗した物品の補
修に適した装置を示す。この装置に於いては、該
物品の成分と同じ化学成分の金属粉末を供給され
たプラズマトーチによつて金属スプレイが発生さ
れる。この装置はシート状スチールのスプレイチ
ヤンバ４１から成り、溶融金属粒子を垂直下方に
噴出するように配置されたプラズマトーチ４２が
該チヤンバ４１に設けられている。ノズル４３だ
けが図示されている遠心シヨツトスリンガーは、
球形シヨツトのパターンを射出するように配置さ
れており、損耗物品４４の面上で球形シヨツトの
パターンが金属スプレイのパターン内に位置する
ように構成されている。物品４４はマニピユレー
タ４５によつて移動し得るようになつており、使
用済みシヨツト及び過剰のスプレイ金属が装置の
底部から出口４６を介して除去されるように構成
されている。デフレクタ４７は、反射したシヨツ
トが堆積物又はプラズマガンを妨害するのを阻止
する。使用ガスは、フイルタ（図示せず）で保護
された出口４８を介してチヤンバから排出され
る。チヤンバには更に窓４９が設けられていて、
金属堆積の進行が観察されるようになつている。

第４図に示される如く、物品４４は、充填され
るべき浅い損耗くぼみを有している。本発明方法
を実施するに当り、物品４４は、まずグリツトブ
ラストされ、次いでスプレイチヤンバ内に導入さ
れ、そこでプラズマトーチ４２により約900℃に
まで加熱される。次いで、プラズマトーチ４２に
物品の成分と同じ化学成分の金属粉末を供給し、
プラズマトーチ４２から物品４４上へ垂直下方に
溶融粒子を噴出させる。シヨツトスリンガーのノ
ズルは、物品４４の表面に於いてシヨツトのパタ
ーンが金属スプレイのパターン内に在るように、
シヨツトのパターンを噴出する。物品４４は、損
耗したくぼみがプラズマトーチからの金属によつ
て完全に充満されるまで、マニピユレータ４５に
よつて移動させられる。次いで、物品４４をチヤ
ンバから引き出し、冷却後過剰の堆積物を研磨除
去して物品４４に所要の輪郭を付与する。充填堆
積物が高温処理されているので、内部引張ストレ
スが存在せず然も充填堆積物がベースに強固に固
着しており、補修された物品の特性は補修前の物
品の特性と同一である。

本発明の更に別の実施例として、ステンレスス
チールチユーブの一端に複雑な形状のフランジを
形成する方法を、以下に記載する。

このチユーブは、内径254mm、外径279mm及び長
さ686mmを有し、18／８ステンレススチールから
成るものである。チユーブを旋盤に装着し80rpm
で回転させた。空気中で標準的な装着を使つてチ
ユーブの後端75mmをグリツトブラストし、若干ざ
らざらしているがしかし乍ら極めて清浄な表面に
した。グリツトブラストした表面は、酸化クロム
の極めて薄い保護膜で覆われていることが判つ
た。酸化クロムの膜は、新たに清浄にしたステン
レススチール表面を空気に露出させると自然に形
成されるものである。シリンダ状保護シールドを
チユーブ上に被せ、該シールドを介して高純度の
窒素流を通過させ、シールド内のチユーブの周り
の全ての空気を該窒素で置換した。通常の高周波
加熱コイルを、保護雰囲気内のチユーブの清浄端
上に被せた。150KVAジエネレータを使用して、
チユーブの該端部を約800℃の温度まで約２分間
加熱した。コイルを取り除き、18／８ステンレス
スチールの霧状溶融粒子の流れを垂直下方に清浄
面上に方向づけた。同時に、堅いスチールボール
（４mmの径）の流れを、堆積が進行している面に
方向づけた。衝突する前のボールの平均速度は25
m/secであり、水平に対するボールの入射角は15
゜であつた。ボールは窒素充填遠心スリンガー中
で加速され、スリンガーのノズルは堆積位置から
127mmの場所に位置していた。

ステンレススチールの霧状溶融粒子のガス状流
は次のようにして発生したものである。ステンレ
ススチールをるつぼ（８Kg容量）中に入れ、誘導
炉中で溶融させた。次いで、従来周知の下つぎ鋳
造技術を使用して、溶融ステンレススチールを注
ぎ、るつぼの底から流出する液体金属流を垂直に
降下させ、120p.s.i圧力の高純度窒素の噴霧ジエ
ツトの合流点に降下させた。るつぼの底と金属ベ
ースとの間の距離は203mmであつた。

スチールボールは、堆積物に衝突した後、金属
ベース上の固着堆積物から種々の角度ではね返つ
た。ボールはノズルから流出する高圧ガスによつ
てそらされるので、噴霧ノズルに損傷を与えなか
つた。ボールは即座にステンレススチール粉末の
薄いフイルムで被覆されるようになるが、このこ
とはボールの有効な作用に何ら影響を及ぼすもの
ではない。ボールを集め、窒素トラツプに通した
後遠心シヨツトスリンガーに返送した。

堆積を２分間実施し、その後成形加工物品を冷
却し、続いて最終形状（大きさ）に機械仕上げし
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続的に移動する基体上にアルミニウ
ム合金ストリツプの堆積物を成形するための本発
明装置の側面図で特に第２図の−線に沿う部
分断面図、第２図は第１図の装置の−線に沿
う断面図、第３図は遠心堆積及びピーニングによ
り環状物品を成形加工するための本発明装置の部
分断面図、第４図は腐食物品を補修するための本
発明装置の部分断面図である。 １……チヤンバ、２……タンデイシユ、３……
溶融金属、４……孔、５……ガス噴霧器、８……
スリンガー、１０……ホツパー、１５……基体、
１６……デフレクタ、１９……堆積物、２１……
チヤンバ、２２……タンデイシユ、２３……溶融
金属、２４……ポツト、２５……孔、２６……シ
ヤフト、２８……スリンガー、２９……ホツパ
ー、３１……デフレクタ、３２……鋳造鉄リン
グ、３８……チユーブ、４１……チヤンバ、４２
……プラズマトーチ、４３……ノズル、４７……
デフレクタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 霧状の溶融金属粒子流を形成し、該霧状溶融
   金属粒子流を基体に向けて該金属の所望形状の堆
   積物を形成し、同時に、堆積した金属を固めるべ
   く、球形粒子流を該基体上に堆積した該金属に向
   けることから成る金属加工物の製造法。 ２ 不活性雰囲気中で実施されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 基体が金属基体であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ４ 加工物が基体と一体になつて成形されること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の方
   法。 ５ 基体が損耗した若しくは破損した物品であ
   り、成形される加工物が補修物であることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項に記載の方法。 ６ 基体の表面に少なくとも実質的に酸化物被膜
   が形成されていないことを特徴とする特許請求の
   範囲第３項〜第５項のいずれかに記載の方法。 ７ 基体の表面が、堆積した金属に対し非付着性
   であり、特に、固着性若しくは厚い酸化物被膜を
   有しているため、又はモールド用離型剤で被覆さ
   れているため、非付着性になつていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか
   に記載の方法。 ８ ストリツプ形状の金属加工物を成形すべく基
   体が、ストリツプの形状で、連続的に霧状溶融金
   属粒子流及び球形粒子流を通過して移動すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項〜第７項のい
   ずれかに記載の方法。 ９ 基体が不連続物品の形状であり且つ成形され
   る金属加工物が不連続物の形状であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれか
   に記載の方法。 １０ 成形される金属加工物が被覆されたタービ
   ン翼であることを特徴とする特許請求の範囲第９
   項に記載の方法。 １１ 霧状溶融金属粒子の大きさが20〜200ミク
   ロンであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項〜第１０項に記載の方法。 １２ 球形粒子の大きさが、0.5〜10mmであり、
   それぞれの粒子の大きさに於いて該霧状溶融金属
   粒子よりも少なくとも５倍大きいことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項〜第１１項のいずれかに
   記載の方法。 １３ 球形粒子が５〜100m/secの速度で好まし
   くは機械的又は電磁気学的手段により堆積金属に
   射出されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項〜第１２項のいずれかに記載の方法。 １４ 霧状溶融金属粒子流を発生させる手段２，
   ４，５と球形粒子流を形成する手段８，９，１０
   とを具備し、前記両手段が前記両流を一定領域上
   に集束させるように配置されており、更に、前記
   領域に一致し且つその上に前記金属の堆積物１９
   を受けるように基体１５を配置維持するための手
   段を具備することを特徴とする金属加工物を成形
   するための装置。 １５ 霧状溶融金属粒子流を発生させるための前
   記手段が、溶融金属７を溜め且つ出口４を具備す
   る容器２と、容器からの溶融金属の流出流を制御
   するバルブ手段と、前記出口から流出する溶融金
   属流を噴霧する手段５とから成ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１４項に記載の装置。 １６ 霧状溶融金属粒子流を発生させる前記手段
   が、プラズマトーチ４２と、プラズマトーチによ
   つて発生するプラズマジエツト中に金属粉末を導
   入するための手段とから成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第１４項に記載の装置。 １７ 固体の球形粒子流を形成する手段が、出口
   を具備し且つ前記固体を受容するための容器１０
   と、前記出口を通る固体粒子の流出流を制御する
   コントロール手段と、前記流出粒子を所望の位置
   に方向づけ且つ加速するための手段８，９とから
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第１４項〜
   第１６項のいずれかに記載の装置。 １８ 粒子を方向づけ且つ加速する手段が、機械
   的シヨツトスリンガー８，９、電磁石又は一連の
   電磁石であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １７項に記載の装置。 １９ 前記領域を囲撓し且つ前記領域の周りを不
   活性雰囲気に維持するように適するチヤンバを具
   備することを特徴とする特許請求の範囲第１４項
   〜第１８項のいずれかに記載の装置。 ２０ 基体４４が結合し得且つ基体４４をチヤン
   バ内で操縦し得るようにするリモート操作可能操
   縦手段４５を具備することを特徴とする特許請求
   の範囲第１９項に記載の装置。 ２１ チヤンバが、伸延した基体１５をチヤンバ
   内を通つて通過させ得るように配置された孔１
   ３，１４と、前記チヤンバと一体になつて伸延し
   た基体をチヤンバ内を通つて進行させるための手
   段とを具備することを特徴とする特許請求の範囲
   第１９項に記載の装置。