JP2011241447A - Arc-thermal-spray - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はアーク溶射装置に関するもので、さらに詳しく述べると、アトマイジング(噴霧状にする)用エアーノズルのノズル内部形状を新たな形状にし、ジェットエアーの供給状態を変更し、アトマイジング領域を拡張することにより、アーク溶射量(kg/時間)を増量しても、なお、アーク溶射金属溶滴を低温で均一に微粒化し、安定した低温度溶射被膜を形成し、作業効率を格段に向上させるアーク溶射装置に関するものである。 The present invention relates to an arc spraying apparatus. More specifically, the nozzle internal shape of an atomizing (spraying) air nozzle is changed to a new shape, the supply state of jet air is changed, and the atomizing area is expanded. As a result, even if the arc spray amount (kg / hour) is increased, the arc spray metal droplets can be uniformly atomized at a low temperature to form a stable low temperature sprayed coating, and the working efficiency can be greatly improved. The present invention relates to an arc spraying apparatus.
一般的に、アーク溶射装置のアトマイジング用ジェットエアーの供給形態には、貫通型、貫通型に外包エアーを組み合わせた型、外包型、外包型に補助エアーを組み合わせた型、並行スリッター型の5方式がある。 In general, there are five types of supply of atomizing jet air for arc spraying equipment: penetrating type, penetrating type combining outer envelope air, outer parcel type, outer parcel type combining auxiliary air, and parallel slitter type. There is a method.
第1の貫通型は、特許文献1に示すように、アトマイジング用の主ジェットエアーをアーク熱で溶融した一対の金属製溶射材料の金属溶滴にアーク域の後方からアーク点に向かって直接吹付けることによって、金属溶滴を確実に押し出し、アトマイジングを行うので連続溶射が可能となる。
As shown in
第2の貫通型に外包エアーを組み合わせた型は、アーク域の中心後方から当該アーク域に向かって噴出される直線状の主ジェットエアーを金属溶滴に直接吹付けてアトマイジングを行い、かつ、外側にコーン状のエアーカーテンを約4kgf/cm2の圧力で形成し微粒化した金属溶滴を溶射する。 The type in which the envelope air is combined with the second penetrating die performs atomizing by directly spraying the main jet air, which is jetted from the center rear of the arc region toward the arc region, onto the metal droplet, and Then, a cone-shaped air curtain is formed on the outside at a pressure of about 4 kgf / cm 2 to spray the atomized metal droplets.
第3の外包型は、特許文献2に示すように、主ジェットエアーを環状のノズルから円錐形状に噴き出し、アーク域の外側にジェトカーテンを形成し、主ジェットエアーにより発生する吸い込み気流のみで金属溶滴を主ジェットエアーカーテンへ送り込み、アトマイジングを行うことにより溶射が可能となる。
As shown in
第4の外包型に補助エアーを組み合わせた型は、特許文献3に示すように、前記外包型における主ジェットエアーカーテンだけでは吸込力が弱いために、アーク域の中心後方の補助ノズルを設け、アーク域の中心に向かって補助エアーを噴出することにより金属溶滴を確実に主ジェットエアーまで押し出し、連続溶射を可能とする。
As shown in
第5の並行スリッター型は、特許文献4に示すように、一組の長方形エアーノズル口の各中心線を並行にして、主ジェットエアーカーテンが溶射中心軸に対して互いに向かい合ったクサビ型を形成する。主ジェットエアーの内側に生じる吸引力の発生圏と弱風の傍流圏で形成するエアーチャンバ内の収束エアー部分に向かって、一対の金属製溶射材料をその中心軸後方位置で連続的にアーク放電させる。アーク放電で生じた金属製溶射材料の金属溶滴を吸引力と弱風の傍流圏のエアーと共にジェットエアー中に送り込んで、金属溶滴のアトマイジングを行うものである。
As shown in
近年、塗装の世界では、鉛丹塗料の禁止や有機溶剤の規制強化、酸性雨や塩害で塗膜やメッキ被膜の早期劣化等の問題が発生していた。これに代替する方法として無機材料を使用し、酸性雨や塩害に強い溶射が注目されることとなった。しかしながら、溶射は塗装と比較して高コスト、低作業効率であり、防錆については限られた場所に、他の用途については肉盛やセラミック等の特殊用途に限られており、多量の溶射量を必要としなかった。溶射が塗装に代替するためには、コストダウン、作業効率の向上、溶射量を増量する必要があった。 In recent years, in the world of painting, problems such as prohibition of lead coating, stricter regulations on organic solvents, and early deterioration of paint films and plating films have occurred due to acid rain and salt damage. As an alternative method, an inorganic material is used, and thermal spraying resistant to acid rain and salt damage has attracted attention. However, thermal spraying is higher in cost and lower in work efficiency than coating, and it is limited to rust prevention in limited places and other uses are limited to special applications such as overlaying and ceramics. No amount needed. In order for spraying to replace paint, it was necessary to reduce costs, improve work efficiency, and increase the amount of spraying.
一般的にアーク溶射やフレーム溶射(可燃ガス溶射方式)等の装置は、溶射量を増やそうとすると、金属溶融温度を極めて高くし、溶融エネルギーも大きく設定する必要があるため溶射装置は大掛りなものとなる問題が発生する。その結果、金属溶滴の微粒化効率が落ち、溶射被膜は粗くなり、被膜性能が悪くなる。溶射被膜温度も高くなるため金属が焼けて変色する。また、ヒュームや粉塵の発生が多く、作業環境が著しく劣悪になる等の問題も発生する。
以上より、アーク溶射やフレーム溶射の溶射被膜として使用可能な被膜の状態を得られる溶射量(kg/時間)は限られており、溶射量を容易に増加させることができない問題があった。
In general, in an apparatus such as arc spraying or flame spraying (combustible gas spraying method), if the amount of spraying is increased, the metal melting temperature must be set extremely high and the melting energy needs to be set large, so that the spraying apparatus is large. A problem arises. As a result, the atomization efficiency of the metal droplets decreases, the sprayed coating becomes rough, and the coating performance deteriorates. Since the spray coating temperature also increases, the metal burns and changes color. Further, there are many problems such as generation of fume and dust, and the working environment becomes extremely poor.
From the above, the amount of spraying (kg / hour) for obtaining a coating state that can be used as a sprayed coating for arc spraying or flame spraying is limited, and there is a problem that the spraying amount cannot be easily increased.
さらに、アーク溶射やフレーム溶射(可燃ガス溶射方式)等の装置においては溶射被膜温度が高い場合、溶射被膜の塗着後に冷却による金属収縮が大きく作用して、被溶射母材との密着面に温度のずれが生じ、剥離の原因となる。従って、溶射被膜温度を下げて低くするには、冷却時間を長くする必要があるために被溶射母材から離れて溶射し、その場合の溶射距離は200mm以上が必要である。それ故、大きな段差のついた凹凸部分やエッジ部・コーナー部・複雑な形状箇所等の被溶射母材に溶射を行う場合において、各々の目標の溶射位置に対して距離を正確に保つことができないため適正量の被膜を確保することができず、不必要な溶射被膜が厚く付いてしまうこともあり、膜厚にバラつきのある低効率の作業になってしまうことに加え、溶射被膜温度が高いことによる剥離等が発生することになる。これらを解消するには目標の溶射位置に対してピンポイントで安定した膜厚を確保する必要がある。それには、溶射距離を縮め、至近距離でも低温の安定した溶射被膜が得られなければならないが、従来装置では剥離等の原因になるため溶射距離を縮められない問題があった。
また、溶射被膜の塗着効率は溶射距離によって大きく左右され、溶射距離が50mm〜200mmで約70%、300mm〜400mmで約50%以下になる。
塗着効率が落ちると粉塵が多く発生するため環境が悪化する。また、溶射線材を多く必要とするためコスト高にもつながる。
In addition, in equipment such as arc spraying and flame spraying (combustible gas spraying method), when the sprayed coating temperature is high, the metal shrinkage due to cooling greatly acts after the sprayed coating is applied, and the contact surface with the base material to be sprayed is affected. A temperature shift occurs and causes peeling. Therefore, in order to lower the spray coating temperature by lowering it, it is necessary to lengthen the cooling time. Therefore, spraying is performed away from the base material to be sprayed, and the spray distance in that case is required to be 200 mm or more. Therefore, when spraying a sprayed base material such as uneven parts with large steps, edges, corners, complicated shapes, etc., it is possible to accurately maintain the distance to each target spray position. Since it is not possible to secure an appropriate amount of coating, an unnecessary sprayed coating may be deposited thickly, resulting in low-efficiency work with variations in film thickness. Peeling or the like due to the highness will occur. In order to solve these problems, it is necessary to secure a stable film thickness at a pinpoint with respect to the target spraying position. For this purpose, it is necessary to shorten the spraying distance and obtain a stable low-temperature sprayed coating even at a close distance. However, the conventional apparatus has a problem that the spraying distance cannot be shortened because it causes peeling.
Further, the coating efficiency of the sprayed coating is greatly influenced by the spraying distance, and the spraying distance is about 70% when the spraying distance is 50 mm to 200 mm, and about 50% or less when the spraying distance is 300 mm to 400 mm.
If the coating efficiency falls, the environment deteriorates because a lot of dust is generated. Moreover, since many spraying wires are needed, it leads to high cost.
以上の5方式について、溶射量を増量した場合、また、従来の溶射距離を確保することが困難である場所等や、目標の溶射位置に対してピンポイントで安定した膜厚を確保することに対応するために溶射距離を縮めて至近距離で溶射しようとした場合に以下の問題点がある。 Regarding the above five methods, when the spraying amount is increased, a place where it is difficult to secure the conventional spraying distance, etc., and to secure a stable film thickness pinpoint to the target spraying position. In order to cope with this, there is the following problem when the spraying distance is shortened to try to spray at a close distance.
前記第1の貫通型では、アーク熱で溶融した金属溶滴に主ジェットエアーを直接吹付けるためにアーク域の金属溶滴の温度が下がる。このため、貫通型では溶融電圧を上げてアーク放電する必要があり、他の型に比べてエネルギーのロスと溶融温度の上昇が大きい。溶融温度を下げるには主ジェットエアー圧を約4kgf/cm2と低く設定しなければならず、微粒化が不十分で被膜粒子が粗くなる。このため、貫通型では必然的に高温溶射にならざるを得ない。また、主ジェットエアーをアーク域の中心の後方から直接アーク点に吹付けるために目標を外れた広範囲に金属溶滴が飛散する欠点があった。 In the first through type, since the main jet air is directly blown onto the metal droplet melted by arc heat, the temperature of the metal droplet in the arc region is lowered. For this reason, in the penetration type, it is necessary to increase the melting voltage and perform arc discharge, and the loss of energy and the increase in the melting temperature are large compared to other types. In order to lower the melting temperature, the main jet air pressure must be set as low as about 4 kgf / cm 2 , resulting in insufficient atomization and coarse coating particles. For this reason, in a penetration type, it must inevitably be high temperature spraying. Further, since the main jet air is blown directly from the back of the center of the arc region to the arc point, there is a drawback that metal droplets are scattered over a wide range outside the target.
さらに、溶射量(kg/時間)を増やそうとすると、金属製溶射材料を溶融するエネルギーがより多く必要となり溶融電圧を上げなければならない。そのために金属溶滴の温度も上がることとなりヒュームが多く発生する。金属溶滴に直接吹付ける主ジェットエアー圧を約4kgf/cm2以上には上げられない貫通型では金属溶滴を完全に微粒化できずに、高温度の粗い被膜になる傾向は顕著になる。
また、微粒化が不十分で安定した金属溶滴を得られないため、従来の溶射距離を縮めて溶射を行うことは困難である。
Furthermore, if the amount of spraying (kg / hour) is to be increased, more energy is required to melt the metal spray material, and the melting voltage must be increased. For this reason, the temperature of the metal droplets also rises and a lot of fumes are generated. In the penetrating type in which the main jet air pressure directly sprayed on the metal droplets cannot be increased to about 4 kgf / cm 2 or more, the metal droplets cannot be completely atomized and the tendency to become a high-temperature rough coating becomes remarkable. .
Moreover, since atomization is insufficient and stable metal droplets cannot be obtained, it is difficult to perform spraying by reducing the conventional spraying distance.
また、前記第2の貫通型に外包エアーを組み合わせた型は、コーン状又は円筒状のエアーカーテンでアーク域を包み、主ジェットエアーをアーク域の中心後方から直接アーク点に吹付けるために目標を外れた広範囲に金属溶滴は飛散する欠点は解消できるものの、他の型に比べてエネルギーロスと溶融温度の上昇が大きいという貫通型の欠点は残されたままである。また、溶射量(kg/時間)を増やそうとすると、貫通型と同様の問題が生じる。
この型は、ジェットエアーをコーンの先端に集中し金属溶滴を誘導するものと広範囲に飛散しようとする金属溶滴を円筒状のジェットエアーでそれ以上拡がらないように母材に向かわせるものがあるが、貫通型と同様に溶射距離を縮めると、溶射被膜温度が高い状態で被膜を形成しなければならず、剥離が生じる原因となる。
In addition, the die that combines the second penetrating die with the outer air is used to wrap the arc region with a cone-shaped or cylindrical air curtain and to spray the main jet air directly from the rear center of the arc region to the arc point. Although the defect that metal droplets scatter in a wide range outside the range can be eliminated, the penetration type defect that the energy loss and the rise in melting temperature are larger than other types remains. Further, if the spraying amount (kg / hour) is increased, the same problem as the penetration type occurs.
This type concentrates jet air at the tip of the cone to induce metal droplets, and directs metal droplets to be scattered over a wide area to the base material so that they do not spread further with cylindrical jet air. However, if the spraying distance is reduced as in the case of the penetration type, the coating must be formed at a high temperature of the sprayed coating, which causes peeling.
前記第3の外包型は、金属溶滴が円錐状の頂部の一点に集中するため微粒金属溶滴の密度が高く、不均一となり、溶射被膜の温度も下がらない。従って、アーク放電による溶融温度と溶射被膜温度の差が非常に小さい。また、主ジェットエアーカーテン内の減圧だけでは吸込力が弱いため、短時間の溶射は可能であるが、連続溶射を行うと金属溶滴がエアーノズル付近に付着する問題があり、このまま溶射量を増加させることは不可能である。また、前記特許文献2における、「低温溶射」の意味は、アーク放電による溶融温度が低いことをいい、溶射被膜温度が低温となることではない。
また、微粒金属溶滴の密度が高く、不均一となるため、被膜の密着強度は弱い。さらに、被膜の温度が低温に下がらず、剥離の原因となるため、従来通りの溶射距離を確保しなければならない。これにより、溶射距離を縮めることも困難である。
In the third envelope type, the metal droplets are concentrated at one point on the top of the cone, so the density of the fine metal droplets is high and non-uniform, and the temperature of the spray coating does not decrease. Therefore, the difference between the melting temperature due to arc discharge and the spray coating temperature is very small. In addition, since the suction force is weak just by reducing the pressure in the main jet air curtain, spraying is possible for a short time, but there is a problem that metal spray adheres to the vicinity of the air nozzle when continuous spraying is performed. It is impossible to increase. Moreover, in the said
Moreover, since the density of fine metal droplets is high and non-uniform, the adhesion strength of the coating is weak. Furthermore, since the temperature of the coating does not drop to a low temperature and causes peeling, the conventional spraying distance must be ensured. Thereby, it is difficult to shorten the spraying distance.
前記第4の外包型に補助エアーを組み合わせた型は、溶射量を増加させると、主ジェットエアーを円錐形状の頂点の一点に収束させたジェットエアーカーテンに、アーク熱で溶融した金属溶滴をアトマイジングする外包型の方法では、増量した金属溶滴がより一点に収束し、微粒金属溶滴の密度が高くなると冷却効率が落ち、金属溶滴温度は下がらず、微粒化効率が落ちるため微粒子が粗くなり、均一で微細な溶射被膜が得られない。また、金属溶滴温度は下がらないと溶射被膜温度が高くなり、その後の冷却による金属収縮が大きくなり、剥離の原因となる。また、均一な微粒金属溶滴が得られないと溶射被膜にむらが生じる。 In the type in which auxiliary air is combined with the fourth outer envelope type, when the spraying amount is increased, a metal droplet melted by arc heat is applied to a jet air curtain in which the main jet air is converged to one point of the apex of the conical shape. In the enveloping-type method of atomizing, the increased amount of metal droplets converges to one point, and when the density of fine metal droplets increases, the cooling efficiency decreases, the metal droplet temperature does not decrease, and the atomization efficiency decreases. The coating becomes rough and a uniform and fine spray coating cannot be obtained. Further, if the metal droplet temperature does not decrease, the sprayed coating temperature increases, and the metal shrinkage due to subsequent cooling increases, which causes peeling. Further, if a uniform fine metal droplet is not obtained, the sprayed coating is uneven.
さらに、微粒化された金属溶滴が重なり合って温度が下がらないまま小さい円状の溶射パターンになると、金属溶滴が集中した高温の被膜が形成されるため作業効率も悪くなる。
以上のことは、増量せず溶射距離を縮めた場合にも同様の状態が発生するため、従来の溶射距離を縮めて至近距離での溶射を行うことができない。
Furthermore, if the atomized metal droplets overlap and form a small circular spray pattern without lowering the temperature, a high-temperature film in which the metal droplets are concentrated is formed, resulting in poor work efficiency.
As described above, a similar state occurs even when the spraying distance is shortened without increasing the amount, and therefore, it is impossible to perform spraying at a close distance by shortening the conventional spraying distance.
また、金属溶射材料をアーク熱で溶融する主エネルギーに加え、アーク域に補助エアーの圧力を約1kgf/cm2吹付けるために、補助エアーによる冷却防止用の溶融エネルギーが余分に必要となる。さらに、金属溶滴を主ジェットエアーカーテンへ確実に送り込むためだけに消費するエネルギーの損失分が加算され、アーク放電は必然的に高電圧・高エネルギーを必要とすることから、消費電力量を抑えることができない欠点があった。 Further, in addition to the main energy for melting the metal spray material with arc heat, in order to spray about 1 kgf / cm 2 of auxiliary air pressure to the arc region, extra melting energy for preventing cooling by the auxiliary air is required. In addition, the amount of energy lost to add metal droplets to the main jet air curtain is surely added, and arc discharge inevitably requires high voltage and high energy, reducing power consumption. There was a drawback that could not be done.
前記第5の並行スリッター型は、エアーノズル口の長い方の縦幅全域において、均一で高圧の強力なジェットエアーカーテンが得られず、主ジェットエアーの内側に生じる吸引力も弱い。また、長方形エアーノズル口の幅で噴出した主ジェットエアーのぶつかり合う場所ではエアー分布が不均一となり、交差エアーが上下に大きく広がらないために溶射パターンは小さな楕円形状にしかならなかった。 In the fifth parallel slitter type, a uniform and high-pressure powerful jet air curtain cannot be obtained in the entire longitudinal width of the longer air nozzle port, and the suction force generated inside the main jet air is weak. In addition, the air distribution was non-uniform in the place where the main jet air ejected with the width of the rectangular air nozzle opening collided, and the sprayed pattern had only a small elliptical shape because the crossed air did not spread greatly up and down.
従って、このまま溶射量(kg/時間)を増加しても、エアー分布が不均一な低圧の主ジェットエアーカーテンであるために、増量した金属溶滴を均一に微粒化できない。また、小さな楕円形状の溶射パターンでは溶射被膜温度は上昇し、不均一な粗い被膜となる問題があった。
以上のことは、増量せず溶射距離を縮めた場合にも同様の状態が発生するため、従来の溶射距離を縮めて至近距離での溶射を行うことができない問題があった。
Therefore, even if the spraying amount (kg / hour) is increased as it is, it is a low-pressure main jet air curtain with non-uniform air distribution, so that the increased amount of metal droplets cannot be uniformly atomized. In addition, in the case of a small elliptical spray pattern, the temperature of the sprayed coating is increased, resulting in a problem that a non-uniform rough coating is formed.
As described above, the same state occurs even when the spraying distance is shortened without increasing the amount, so that there is a problem that the conventional spraying distance cannot be shortened to perform spraying at a close distance.
また、前記第5の並行スリッター型を変形し、一対のジェットエアーの幅方向中心線が溶射中心軸に対して互いに逆向きに傾斜して、一対のジェットエアーがその一部を収束しつつ交差するよう並行ノズル口を指向させることとした特許文献5記載の並行スリッター型は、溶射被膜パターンを拡大させるためのものであるが、一対のジェットエアーの噴出方向がクサビ型の並行となっていないため、ジェットエアーカーテン内のアークチャンバの左右が均一にジェットエアーカーテンに覆われない。
これにより、金属溶滴はエアーカーテンに覆われていないところから横に漏れてしまう問題点があった。
Further, the fifth parallel slitter type is deformed, and the center line in the width direction of the pair of jet airs inclines opposite to each other with respect to the spray spray center axis, and the pair of jet airs converge while partially converging. The parallel slitter type described in
As a result, there is a problem in that the metal droplets leak sideways from a place not covered with the air curtain.
また、ジェットエアーの交差する部分が通常の並行スリッター型よりも小さくアトマイジング領域が狭いため、溶射量を増量した場合には増量した金属溶滴を均一に微粒化できず、不均一な粗い被膜となる問題があった。
これを解消するためには、一対のエアーカーテンの上下交差角度を出来る限り並行に近い状態で交差するように設定する必要があるが、並行に近くすると溶射被膜パターンが従来と変わらないという問題があった。
In addition, since the intersecting portion of jet air is smaller than the normal parallel slitter type and the atomizing area is narrow, when the spraying amount is increased, the increased metal droplets cannot be uniformly atomized, and the uneven rough coating There was a problem.
In order to solve this, it is necessary to set the vertical crossing angle of a pair of air curtains so that they intersect as close as possible in parallel, but there is a problem that the sprayed coating pattern will not change if it is close to parallel. there were.
この発明は、このような従来技術を考慮したものであって、従来型の溶射装置の欠点である少量の溶射量、従来の溶射距離を確保することができない場所での至近距離の作業の困難性、低作業効率、及び高コストの全てを克服するように、従来型の並行スリッター型についてアトマイジング用エアーノズルのエアー口とエアーノズル内部の形状を新たな形状にして主ジェットエアーの供給状態を変更し、これにより均一に微粒化された金属溶滴をより拡散し、微粒化時の金属溶滴温度及び溶射被膜温度を下げ、かつ、溶射パターンを大きくすることにより、溶射量を増量しても、なお、安定した低温度溶射被膜を形成可能とし、作業効率を格段に向上させる溶射装置を提供するとともに、従来の溶射距離を確保することが困難である場所においても効率の高い作業を可能とすることができ、目標の溶射位置に対してピンポイントで安定した膜厚を確保することができる溶射装置を提供することを目的としたものである。 The present invention takes such a conventional technique into consideration, and it is difficult to work at a short distance in a place where a small amount of spraying, which is a drawback of the conventional spraying apparatus, cannot ensure the conventional spraying distance. In order to overcome all of the performance, low work efficiency, and high cost, the supply of main jet air is changed to a new shape for the air nozzle of the atomizing air nozzle and the inside of the air nozzle for the conventional parallel slitter type , Thereby spreading more uniformly atomized metal droplets, lowering the metal droplet temperature and spray coating temperature during atomization, and increasing the spray pattern to increase the spray amount. However, it is possible to form a stable low-temperature sprayed coating, and to provide a thermal spraying device that can significantly improve the work efficiency, and at a place where it is difficult to secure the conventional spraying distance. Also it is possible to enable high working efficiency and is intended to provide a spray apparatus capable of ensuring a stable film thickness pinpoint the target spraying position of.
請求項1の発明は、溶射機本体の前面に、溶材をアーク交点に向かって送り込み案内する一対の溶材ノズルと当該一対の溶材ノズルを挟んだ両側にアトマイジング用の圧縮空気を供給案内する一対の並行な縦長のノズルユニットを設け、前記一対のノズルユニットのノズル口からその間に介在する溶射中心軸に向かって一対の平面状ジェットエアーを噴出し、これらのジェットエアーで横断面が楔型のジェットエアーカーテンを形成し、一方、前記溶材にアーク電流を流して、前記ジェットエアーカーテン内で一対の溶材の先端でアーク放電を発生させて溶材を溶かし、当該溶融滴が前記ジェットエアー中に吸引されてアトマイジングする溶射装置において、前記各ノズルユニットのノズル口に通じる円筒状のエアータンクを設け、当該エアータンクの長手方向の一端から圧縮エアーを送り、その側面に設けたエアー出口通路先端の前記ノズル口からエアーを噴出させる構成とし、当該エアータンクの側面の前記エアー出口通路の横断面を角部を形成しないようテーパー形状にし、かつ、前記アーク交点が前記ジェットエアーカーテンに触れないように、前記一対のノズルユニットのノズル口の幅を狭くして溶射中心軸に向かう二つのジェットエアーのなす角度を鋭角とした溶射装置とした。 According to the first aspect of the present invention, a pair of melt nozzles for feeding and guiding the melt toward the arc intersection on the front surface of the thermal sprayer main body and a pair for supplying and guiding compressed air for atomizing to both sides of the pair of melt nozzles. A pair of planar jet air is ejected from the nozzle ports of the pair of nozzle units toward the spray center axis interposed between the nozzle ports of the pair of nozzle units. A jet air curtain is formed. On the other hand, an arc current is passed through the molten material to generate an arc discharge at the ends of a pair of molten materials in the jet air curtain to melt the molten material, and the molten droplets are sucked into the jet air. In the thermal spraying apparatus that is atomized, a cylindrical air tank that communicates with the nozzle opening of each nozzle unit is provided. Compressed air is sent from one end in the longitudinal direction of the tank, and the air is ejected from the nozzle opening at the tip of the air outlet passage provided on the side surface. The cross section of the air outlet passage on the side surface of the air tank is a corner portion. The angle formed by the two jet air heading toward the central axis of spraying by narrowing the width of the nozzle opening of the pair of nozzle units so that the arc intersection does not touch the jet air curtain so as not to form. A thermal spraying device with an acute angle was used.
また、請求項2の発明は、前記ノズルユニットが、スリッターノズル口であり、この各スリッターノズル口の横幅が0.5mm〜1.2mm、縦幅が13mm〜26mm、一対のスリッターノズル口の横幅が8mmである、請求項1に記載の溶射装置とした。
In the invention of
また、請求項3の発明は、前記ノズルユニットが多数の小孔ノズル口から成り、この各小孔ノズル口の横幅が0.5mm〜1.2mm、多数の小孔ノズル口全体の縦幅が13mm〜26mm、一対のノズルユニットの横幅が8mmである、請求項1に記載の溶射装置とした。
According to a third aspect of the present invention, the nozzle unit is composed of a large number of small hole nozzle ports, the horizontal width of each small hole nozzle port is 0.5 mm to 1.2 mm, and the vertical width of the entire large number of small hole nozzle ports is The thermal spraying device according to
請求項1〜3の発明によれば、各ノズルユニットのノズル口に通じる円筒状のエアータンクの側面のエアー出口通路の角部を切り落とし、横断面をテーパー形状にし、かつアーク交点がジェットエアーカーテンに触れないように、一対のノズルユニットのノズル口の幅を狭くして溶射中心軸に向かう二つのジェットエアーのなす角度を鋭角としたことにより、エアータンク内に送られた圧縮エアーの圧力を落とすことなくエアーを外部に均一に噴出させることができるため、エアーカーテンの縦幅を拡げ、アークチャンバ内の吸引力が増し、かつアトマイジング領域を拡張することができる。 According to invention of Claims 1-3, the corner | angular part of the air exit channel | path of the side surface of the cylindrical air tank which leads to the nozzle opening of each nozzle unit is cut off, a cross section is made into a taper shape, and an arc intersection is a jet air curtain. The pressure of the compressed air sent into the air tank is reduced by narrowing the width of the nozzle openings of the pair of nozzle units and making the angle formed by the two jet airs toward the spray center axis to be acute. Since air can be uniformly ejected to the outside without dropping, the vertical width of the air curtain can be increased, the suction force in the arc chamber can be increased, and the atomizing region can be expanded.
またこれにより、従来と溶射量(kg/時間)が同量であれば、金属溶滴の密度は下がるため、溶射量の増量が可能となる。また、ジェットエアーのエアー圧の損失を最小にし、かつ、並行に噴出し拡幅した一対の上下を開放しているため、強力なエアーカーテンは上下に大きく扇状に拡がる。そして、交差するエアーパターン幅を従来の2倍以上の大きさに拡げたため、安定したアトマイジング領域を拡張させることができる。 In addition, by this, if the spraying amount (kg / hour) is the same as the conventional one, the density of the metal droplets is lowered, so that the spraying amount can be increased. Moreover, since the loss of the air pressure of jet air is minimized and the pair of upper and lower parts which are jetted and widened in parallel are opened, the powerful air curtain expands in a fan shape up and down. And since the width of the intersecting air pattern has been expanded to more than twice the conventional size, a stable atomizing region can be expanded.
従って、一対の並行で大きなエアーカーテンによりアークチャンバを拡張させることで、特許文献5に記載の変形した並行スリッター型のエアーカーテンに覆われていない部分から金属溶滴が横漏れする問題点を解消することができる。
以上より、溶射量(kg/時間)を増量しても、均一に微粒化された金属溶滴をより拡散できるため、従来の溶射装置に比べ、微粒化時の金属溶滴温度及び溶射被膜温度を下げることができる。さらに、溶射量(kg/時間)を増量しても、大きな楕円形状の均一な安定した溶射被膜パターンを形成し、単位時間当たりの溶射面積が拡がり、作業効率を格段に向上させることができる。
Therefore, by extending the arc chamber with a pair of parallel large air curtains, the problem that metal droplets leak sideways from the part not covered by the deformed parallel slitter type air curtain described in
From the above, even if the spraying amount (kg / hour) is increased, uniformly atomized metal droplets can be diffused more, so compared to conventional spraying equipment, metal droplet temperature and spray coating temperature during atomization Can be lowered. Furthermore, even if the spraying amount (kg / hour) is increased, a uniform and stable sprayed coating pattern having a large elliptical shape can be formed, the spraying area per unit time can be expanded, and the working efficiency can be remarkably improved.
また、強力になったアークチャンバ内は従来よりもエアーの吸引率が高くなるため、溶射量を増量しても溶融温度の低い状態が維持でき、連続溶射を安定的に行うことができる。また、アーク点においてアーク放電による金属溶滴をジェットエアーカーテンに晒さないため、低温度のアーク放電で溶融温度の低い状態が維持できるため、溶射量を増量しても金属製溶射材料の特性を崩壊することなくヒューム、焼け焦げ、粉塵等を抑制することができる。また、溶射量を増量しても、安定したアトマイジング領域を拡張したことにより従来量の場合と比較しても金属溶滴の密度が下がり、微粒化時の金属溶滴温度及び溶射被膜温度を下げることができるために、金属溶滴の酸化を防ぎ、溶射被膜の密着度を強固にすることができる。 Further, since the air suction rate in the arc chamber that has become stronger is higher than in the prior art, the state of low melting temperature can be maintained even if the amount of spraying is increased, and continuous spraying can be performed stably. In addition, since the metal droplets from the arc discharge are not exposed to the jet air curtain at the arc point, the low melting temperature can be maintained by the low temperature arc discharge, so the characteristics of the metal sprayed material can be improved even if the spraying amount is increased. Fume, scorching, dust, etc. can be suppressed without collapsing. In addition, even if the spraying amount is increased, the density of metal droplets is reduced compared to the conventional amount by expanding the stable atomizing region, and the metal droplet temperature and spray coating temperature during atomization are reduced. Therefore, the metal droplets can be prevented from being oxidized and the adhesion of the sprayed coating can be strengthened.
また、安定したアトマイジング領域が拡大され、かつ、ジェットエアーのエアー圧を損失を最小にすることにより、ジェットエアーカーテンの内側に生じる吸引力が増大し、溶融金属溶滴は容易に大きく拡がるために、金属製溶射材料は均一に溶融して微細な金属溶滴となり、被溶射母材に吹付けられるので、溶射量(kg/時間)を増量しても形成被膜のむらを抑制することができる。 In addition, since the stable atomizing area is expanded and the air pressure of the jet air is minimized, the suction force generated inside the jet air curtain is increased, and the molten metal droplets are easily expanded greatly. In addition, since the metal spray material is uniformly melted into fine metal droplets and sprayed onto the base material to be sprayed, unevenness of the formed coating can be suppressed even if the spraying amount (kg / hour) is increased. .
また、上述のように、常温に近い溶射被膜は、冷却による金属収縮も少なく、被溶射母材の粗面化率が低くても強度な密着が得られる。従って、紙、板、コンクリート等、従来付着しなかった被溶射母材にも溶射が可能となり、さらに溶射量(kg/時間)の増量も可能になった。 Further, as described above, the thermal spray coating close to room temperature has little metal shrinkage due to cooling, and strong adhesion can be obtained even if the roughening rate of the base material to be sprayed is low. Accordingly, thermal spraying can be performed on a base material to be sprayed, such as paper, board, concrete, and the like, and the amount of spraying (kg / hour) can be increased.
また、低抵抗であるために従来のアーク溶射装置では容易に溶射を行うことのできなかった金属溶射材料のアルミニウムや銅が、この発明の溶射装置では、安定したアトマイジング領域が拡大され、かつ、ジェットエアーのエアー圧の損失を最小にすることにより、ジェットエアーカーテンの内側に生じる吸引力が増大し、溶融金属溶滴は容易に大きく拡がるために、格段に溶融効率を上げることができ、低温度被膜と微細被膜溶射が可能となった。また、溶射量を増量しても、溶射パターンを拡げることにより、不安定になりがちであったアルミニウムや銅の溶射被膜が均一化し、安定するようになった。 Further, aluminum and copper, which are metal spray materials that could not be easily sprayed by a conventional arc spraying device because of low resistance, the stable atomizing region is expanded in the spraying device of the present invention, and By minimizing the loss of air pressure of jet air, the suction force generated inside the jet air curtain increases, and the molten metal droplets spread easily and greatly, so that the melting efficiency can be significantly increased, Low temperature coating and fine coating spraying became possible. Moreover, even if the spraying amount was increased, the sprayed coating of aluminum or copper, which had been apt to become unstable, became uniform and stabilized by expanding the spraying pattern.
また、金属溶滴の密度を下げることにより、微粒化時の金属溶滴温度及び溶射被膜温度が下がるために、従来の溶射量において、溶射装置と被溶射母材の距離を例えば、50〜100mmに縮めても、被膜形成時には冷却による金属溶滴の収縮が発生せず、溶射被膜の密着を強固にすることができる。また、溶射パターンを拡げたため、溶射装置と被溶射母材の距離を50〜100mmに縮めても、従来の溶射距離(200〜300mm)の場合と同程度の溶射面積を確保できる。従って、従来の溶射距離を確保することが困難である場所においても効率の高い作業を可能とすることができるため、溶射の作業性が飛躍的に向上した。加えて、目標の溶射位置に対してピンポイントで安定した膜厚を確保できるため品質が飛躍的に向上した。 Moreover, since the metal droplet temperature and the spray coating temperature during atomization are lowered by lowering the density of the metal droplets, the distance between the spraying device and the base material to be sprayed is, for example, 50 to 100 mm in the conventional spraying amount. Even when the film is shrunk, the contraction of the metal droplets due to cooling does not occur during the formation of the film, and the adhesion of the sprayed film can be strengthened. Moreover, since the thermal spray pattern is expanded, even if the distance between the thermal spraying device and the base material to be sprayed is reduced to 50 to 100 mm, a thermal spray area comparable to that in the case of the conventional thermal spray distance (200 to 300 mm) can be secured. Therefore, since it is possible to perform highly efficient work even in a place where it is difficult to secure the conventional spraying distance, the workability of spraying has been greatly improved. In addition, since the film thickness can be pinpointed and stabilized with respect to the target spraying position, the quality has improved dramatically.
アーク溶射装置において、アーク交点がジェットエアーカーテンに触れないようにして、前記ジェットエアーカーテンに溶融滴が引っ張られるように、前記一対のノズルユニットの幅を狭くし、溶射中心軸に向かう二つのジェットエアーのなす角度を鋭角とし、かつ、前記各ノズルユニットのノズル口に通じる円筒状のエアータンクの側面のエアー出口通路の角部を切り落とし、横断面をテーパー形状にした。 In the arc spraying apparatus, two jets heading toward the central axis of spraying are made such that the arc intersection does not touch the jet air curtain, and the pair of nozzle units is narrowed so that the molten droplet is pulled by the jet air curtain. The angle formed by the air was set to an acute angle, and the corner of the air outlet passage on the side surface of the cylindrical air tank leading to the nozzle port of each nozzle unit was cut off to make the cross section tapered.
この発明のアーク溶射装置の実施例1を図1から図7に基づいて説明する。
図3において、アーク溶射装置は線状の金属製溶射材料Wを用いてアーク溶射を行うものであって、箱状の溶射機本体1内を金属製溶射材料Wが上下平行姿勢で通過するよう溶射材料経路が設定され、溶射機本体1の内部中央に溶射材料送り機構2が設けられ、溶射機本体1の前面にアトマイジング用の圧縮エアーを噴き出すノズル3が配置されている。
A first embodiment of the arc spraying apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 3, the arc spraying apparatus performs arc spraying using a linear metal spraying material W, and the metal spraying material W passes through the box-type spraying machine
溶射機本体1内の前後に、相互に間隔をあけて絶縁ブロック4、5が固定され、各絶縁ブロック4、5を前後に貫通する状態で、金属製溶射材料Wの通過経路を規定する上下一対のガイド管6、7が平行に配設されている。後側のガイド管7は、絶縁ブロック5に直接固定されている。また、前側のガイド管6は、絶縁ブロック4に装着された上下一組の電極棒8に夫々ねじ込んで固定されている。
Insulating
また、図4に示すように、各電極棒8の一端は溶射機本体1の外面に突出しており、この突出端に給電線9を接続して、一方の電極棒8にプラスの電流を流し、他方の電極棒8にマイナスの電流を印加し、前記一対の各ガイド管6及び後述するアークガイド管10を介してアーク電流が金属製溶射材料Wに印加されるようになっている。なお、図4では一方の電極棒8及び給電線9を示し、他方の電極棒8及び給電線9は図示を省略している。
As shown in FIG. 4, one end of each electrode rod 8 protrudes from the outer surface of the thermal sprayer
また、図2に示すように、金属製溶射材料Wをノズル3の前方外面のアーク交点Oに向かって接近移動させるために、前側のガイド管6の先端夫々に「くの字」に湾曲するアークガイド管10が接続固定されて、各アークガイド管10は溶射機本体1の前面から前方に突出している。このアークガイド管10によって、上下の金属製溶射材料Wは溶射中心軸Pに向かって収束するよう変向案内され、変向時にアークガイド管10の内壁に密接して、アーク電流の印加を確実なものにしている。
Further, as shown in FIG. 2, in order to move the metal spray material W toward the arc intersection point O on the front outer surface of the
また、前記溶射材料送り機構2は、図3に示すように、上下の金属製溶射材料Wを同時に溶射機本体1の前方に向かって送り出すよう構成され、大径の駆動ローラ12と、前記金属製溶射材料Wを駆動ローラ12に押し付ける上下一組の押さえローラ13(図4参照、但し押さえローラ13の一つのみ図示、他は図示省略)と、駆動ローラ12を回転駆動するモータ14とから成る。前記駆動ローラ12は絶縁体で形成され、金属製溶射材料Wに外接する箇所に限って金属製の断面略V字形状のリング12aが被冠されている。また、リング12aの周面には、増摩擦用のローレットが施されている。
Further, as shown in FIG. 3, the thermal spray
前記押さえローラ13は、図4に示すように、絶縁体製の上下に分割された一組の揺動アーム15に回転自在に支持されており、各揺動アーム15は各板バネ16により前記駆動ローラ12に押し付けるよう付勢されている。これにより、各押さえローラ13が金属製溶射材料Wをリング12aの周面に圧接させるようにしている。また、前記モータ14は、図3に示すように、溶射機本体1の下部に設けたグリップ17内に収納されており、グリップ17の後面に設けたスイッチ25を操作すると起動できる。
As shown in FIG. 4, the pressing
前記ノズル3は、図1及び図2において、箱状に形成され、その上半部の左右中央に、前記アークガイド管10を避ける凹部18が設けられている。そして、図5に示すように、この凹部18を挟んだノズル3の両側前面に夫々、溶射中心軸P(図1参照)を間に挟んで対称となるよう一対の長方形状のスリッターノズル口19を開口している。また、ノズル3の下端にはエアーホースを接続する継ぎ手20が突設され、この継ぎ手20から二股に分かれて左右の円筒状のエアータンク3aに圧縮エアーを送り込む構成となっている(図3及び図5参照)。そして、各エアータンク3aの側面に前記スリッターノズル口19に通じるエアー出口通路3b(図1及び図7参照)を有している。なお、図6に示すように、前記凹部18を下半部の左右中央に設け、継ぎ手20をノズル3の上端に配置し、上部から圧縮エアーを左右の円筒状のエアータンク3aに送り込む構成(図5の逆さまの状態)としても良い。
1 and 2, the
前記各長方形状のスリッターノズル口19は、図1、図5又は図6及び図7に示すように、上下方向に並列を構成するよう配置して形成されている。また、各スリッターノズル口19はその噴出中心線Qが溶射中心軸Pに向かって収束するよう傾斜させてある。さらに前記各エアータンク3aにおいて、前記スリッターノズル口19に向かうエアー出口通路3bの角部を、図7に示すように、切り取り(破線部分が切り落とされた部分)、当該横断面をテーパー形状にしてある。これにより円筒状のエアータンク3aの長手方向の一端から送り込まれた圧縮エアーは、エアータンク3aの他端に当たり、垂直に曲がってエアー出口通路3bを通り、スリッターノズル口19から噴出するが、スリッターノズル口19の全幅にわたって初期の圧力を保持しつつ均一に外部に噴出することができる。この点、エアータンク3aのエアー出口通路3bの横断面が、図7における点線部分の角部を有する従来のものは、圧縮エアーが当該角部に当たって圧力が弱まってしまう。
The rectangular
また、図5に示す左右一対のスリッターノズル口19の横幅Lを従来のものから狭めて、スリッターノズル口19から圧縮エアー気流を噴出すると、図1に示すように、噴出先端側で合流するV字型の角度を鋭角にしたジェットエアーカーテン21を形成することができ、その内部領域に形成されるくさび形状のアークチャンバ22も鋭角になる。また、図5に示すように、各スリッターノズル口19の横幅Tを従来のものから狭め、かつ、縦幅Hを長くしたため、上下方向に伸びた長方形のスリッターノズル口19から噴出される気流により発生するジェットエアーカーテン21は、図2に示すようにより幅広く、かつ、より強い指向性を発揮する。
Further, when the horizontal width L of the pair of left and right
このため、図2において、アークチャンバ外側のジェットエアーカーテン21の上下の断面幅が従来に比べて大きく拡がり、アーク点の上下をアークチャンバが広く被うように作用する。従って、一対のスリッターノズル口19からの噴出気流により、各ジェットエアーカーテン21の両端に鋭角なくさび形のより強い気流壁が形成され、アークチャンバでは、より強力な吸引力が発生する。
For this reason, in FIG. 2, the upper and lower cross-sectional widths of the
次に、ジェットエアーカーテン21内でアーク放電が行われるよう、ノズル3と金属製溶射材料Wのアーク交点Oとの位置関係を定める。
Next, the positional relationship between the
具体的には、図1及び図2に示すように、ジェットエアーカーテン21とノズル3の前端との間で溶射中心軸P上にアーク交点Oが位置するように設定する。すなわち、金属製溶射材料Wのアーク領域がジェットエアーカーテン21に直接触れない位置にアーク交点Oを設定する。
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the arc intersection point O is set on the thermal spray center axis P between the
以上のようなエアー供給形態により、アーク溶射を行うと、金属製溶射材料Wのアーク部をジェットエアーカーテン21のエアーに直接晒すことなく、しかもアークチャンバ22をジェットエアーカーテン21で広く被う状態でアーク放電させることが出来る。このとき、一対のジェットエアーカーテン21が作り出すアークチャンバ22は非常に鋭角な領域を構成するが、アーク放電時にジェットエアーカーテン21に触れて発生するピンチ現象が生じることはない。また、アーク放電により生じた金属溶滴は、主として吸引だけでジェットエアーカーテン21の気流圏へ送り込まれアトマイジングされる。
When arc spraying is performed by the above air supply mode, the arc portion of the metal spray material W is not directly exposed to the air of the
前記一対のスリッターノズル口19の横幅L、各スリッターノズル口19の横幅T及び縦幅Hは以下の実験に基づいて決定した。
The horizontal width L of the pair of
まず、従来の並行スリッター型の溶射装置では、溶射中心軸Pを挟んで対称に配置された一対のスリッターノズル口から溶射中心軸Pに向かってジェットエアーを噴出し、その気流によって、溶射中心軸Pの先端で収束するアトマイジング用のジェットエアーカーテンを形成し、当該ジェットエアーカーテン内のアークチャンバ内で、前記ジェットエアーカーテンより派生する弱風からなる傍流圏において一対の金属製溶射材料W間で連続的にアーク放電させ、これにより発生した金属溶滴を前記傍流圏の弱風でジェットエアーカーテン内に送り込み、アトマイジングを行うものである。そして、前記一対のスリッターノズル口の横幅Lは16mm、各スリッターノズル口の横幅Tは1.5mm、縦幅Hは10mmである。 First, in a conventional parallel slitter type thermal spraying apparatus, jet air is ejected from a pair of slitter nozzle ports arranged symmetrically with respect to the thermal spray central axis P toward the thermal spray central axis P, and the thermal spray causes the thermal spray central axis to flow. A jet air curtain for atomizing that converges at the tip of P is formed, and in the arc chamber in the jet air curtain, a pair of metal thermal spray materials W in a side sphere composed of weak wind derived from the jet air curtain In this case, arc discharge is continuously performed, and metal droplets generated thereby are sent into the jet air curtain by the weak wind in the troposphere to perform atomization. The width L of the pair of slitter nozzle ports is 16 mm, the width T of each slitter nozzle port is 1.5 mm, and the vertical width H is 10 mm.
そこで、この発明では、各スリッターノズル口19の縦幅H10mmを13mm〜26mmに大きくすることで、主ジェットエアーが交差する部分が大きくなり、微細化された金属溶滴はエアー幅に均一に拡がって、溶射被膜パターンが拡大し、低温溶射被膜が得られると考えたが、縦幅H10mmを13mm〜26mmに大きくすることで、主ジェットエアーが交差する部分は大きくなるが、各スリッターノズル口19の横幅が1.5mmのままでは、ジェットエアー圧は均一にならないことが分かった。これは、以下の実験により実証することができた。
Therefore, in the present invention, by increasing the vertical width H10 mm of each
スリッターノズル口19の横幅Tと縦幅Hの長さを変えたものを数種類用意し、スリッターノズル口19から噴出される気流や発生するジェットエアーカーテン21の特性を得るための実験を行った。しかし、エアーによる観察は、視覚を通じて行うことが出来ないため、エアーノズル口に水を流すことにより、視覚で水流の状態を確認することとした。
Several types of
溶射エアーノズル3の構造は下部にある継ぎ手20からジェットエアーが左右の円筒状のエアータンク3a内に入り、エアータンク3a内の上部の壁に当たって垂直に曲がり、その側面にあるエアー出口通路3bを通ってスリッターノズル口19からエアーが噴出する構造になっている。
The structure of the sprayed
従来の横幅Tが1.5mm、縦幅Hが10mmのスリッターノズル口19では、縦幅H10mmの上部に水が集中して強く吐出し、下部からは水が少量しか噴出せず、スリッターノズル口19から水は均一に噴出しなかった。このエアーノズルの水流テストで得られた結果が溶射でも同様に再現された。当該スリッターノズル口19で溶射を行うと溶射被膜パターンが円形に近い楕円形状で上部は微粒化しているが、下部は微粒化が弱く粗い状態となった。
In the
スリッターノズル口19の横幅Tを1.5mm、縦幅Hを18mmにした場合では、縦幅H18mmの上部に水が集中して強く吐出し、下部からは水が少量しか噴出せず、スリッターノズル口19から水は均一に噴出しない傾向がより強くなった。このエアーノズルの水流テストで得られた結果が溶射でも同様に再現された。当該スリッターノズル口19で溶射を行うと溶射被膜パターンは楕円形状となり、上部の微粒化が若干弱く、下部の微粒化は非常に弱く粗い状態となった。
When the
そこで、一対の各スリッターノズル口19の横幅Tを狭めたが、エアーの流れが悪くなり、エアー圧が下がる。これは、以下の実験により実証することができた。
Therefore, although the width T of each pair of
横幅Tを1.0mmに狭め、縦幅Hが10mmのスリッターノズル口19を用意した。このスリッターノズル口19での水流テストでは、水が10mm幅で均等に吐出した。ただし、水は10mm幅で均一に吐出したが、横幅T1.5mmのスリッターノズル口19に比べて水圧が弱かった。このエアーノズルの水流テストで得られた結果が溶射でも同様に再現された。当該スリッターノズル口溶射テストを行った場合、溶射被膜は円形に近い楕円形状パターンとなり、上下部ともに均一に微粒化された溶射被膜が形成された。しかし、長方形のエアーノズル口の幅で噴出した主ジェットエアーのぶつかり合う場所では、エアーの縦幅Hが10mmであり、交差エアー幅が大きくないため、溶射パターンは小さな楕円形状にしかならなかった。
A
そこで、横幅Tを0.8mmに、縦幅Hを18mmにしたスリッターノズル口19を用意した。このスリッターノズル口19での水流テストでは、水は18mm幅で均等に吐出した。ただし、水は18mm幅で均一に吐出したが、縦幅10mmのスリッターノズル口19に比べて水圧が弱かった。このエアーノズルの水流テストで得られた結果が溶射でも同様に再現された。当該スリッターノズル口19で溶射テストを行った場合、金属溶滴は均一に微粒化さて溶射被膜は楕円形状パターンとなった。しかし、長方形のエアーノズル口の幅で噴出した主ジェットエアーのぶつかり合う場所ではエアー圧が弱いため、金属溶滴の微粒化が悪く、溶射被膜温度が下がらなかった。この結果を受けて、以下の変更を行った。
Therefore, a
横幅Tを0.8mmに、縦幅Hを18mmにしたスリッターノズル口19の円筒状のエアータンク3aにおいて、エアータンク3aの側面に設けた前記スリッターノズル口19に通じるエアー出口通路3bの角部を横断面テーパー状に切り取ったノズルを用意した。このスリッターノズル口19の水流テストでは、スリッターノズル口19から噴出する水の圧力は、前記横幅Tを0.8mmに、縦幅Hを18mmにしただけのスリッターノズル口19より強く、水はスリッターノズル口19の縦幅18mmで均一に吐出した。
In the
当該スリッターノズル口19で溶射テストを行った場合、主ジェットエアーが交差する点においてエアー圧が強くなったことにより、図2に示すように、エアーが交差した際に微粒化された金属溶滴は、従来に比べ、エアー幅の全範囲に均一に拡がり、主ジェットエアーは上下方向にも扇形に大きく拡がるため、溶射被膜は縦長の楕円形状パターンとなり、上下部ともに均一に微粒化された大型の楕円形状溶射被膜が形成された。このエアーノズルの水流テストで得られた結果が溶射でも同様に再現された。これにより、エアーの流れが良くなり、エアー圧低下の問題が解消でき、従来型以上にエアー圧を高めることができることが分かった。
When a thermal spray test is performed at the
さらに、スリッターノズル口19の一対の横幅Lを16mmから8mmに縮めて、かつ従来通りの位置にエアー交差点をとることによりエアー交差角度を従来型より鋭角にしたエアーノズルを用意した。このスリッターノズル口19での水流テストでは、スリッターノズル口19から噴出した水流のカーテンが交差する点において、水流カーテンの水圧は損失することなく、従来型のスリッターノズル口19に比べて強く前方に水が噴出した。
Further, an air nozzle was prepared in which the pair of lateral widths L of the
当該スリッターノズル口19で溶射テストを行った場合、金属溶滴の微粒化はさらに良くなり、溶射消費エネルギー・溶射電圧も共に下げることができ、かつ、溶射被膜温度も下がった。その上、溶射パターンにおいて、大型の楕円形状の溶射被膜を形成することができた。そこで、溶射量を増量して溶射テストを行ったところ、従来のエアーノズルで溶射を行った場合と同等以上の良好な溶射被膜を形成することができた。
When the spraying test was performed with the
上記実験の結果に基づいて、この発明の装置では、溶射中心軸Pを挟んで対称に配置された一対の各スリッターノズル口19の横幅Tを0.5mm〜1.2mmに狭め、縦幅Hを13mm〜26mmに拡げ、一対のスリッターノズル口19の横幅Lを8mmに狭め、かつ、従来通りの位置にエアー交差点をとることとした。
Based on the results of the above experiment, in the apparatus of the present invention, the horizontal width T of each of the pair of
この様な新たな形状にするとアークチャンバ22のジェットエアーカーテン21の断面幅が従来に比べて上下方向に大きく拡がり、アーク点の上下方向にアークチャンバ22が広く被うように作用し、かつ、交差したジェットエアーカーテン先端21aが前方向に伸びるため、アトマイジング領域が格段に拡がることが分かった。また、一対のスリッターノズル口19からの噴出気流は従来型のものより強力となり、各ジェットエアーカーテン21の両端に鋭角な楔型のより強い気流壁が形成されることとなる。その気流により、アークチャンバでは、強力に金属溶滴を吸引する力が生じる。
With such a new shape, the cross-sectional width of the
これにより、一対のスリッターノズル口19によって形成された大きなジェットエアーカーテン21で囲まれたアークチャンバ22内において金属溶射材料Wをアーク放電させて生じた金属溶滴をアークチャンバ22内の従来よりも強い吸引力で確実にジェットエアーカーテン21内に送り込むことができ、安定したアトマイジングを行うことが確認できた。
また、一対のエアーカーテンが鋭角を成しているので、交差した後のエアー圧の損失を従来より少なくすることができた。
As a result, metal droplets generated by arc discharge of the metal spray material W in the
Further, since the pair of air curtains form an acute angle, the loss of air pressure after crossing can be reduced as compared with the conventional case.
さらに、アトマイジング領域を拡大し、溶融金属溶滴を容易に大きく拡散させるために、主ジェットエアー圧を高くすることとする。 Furthermore, the main jet air pressure is increased in order to expand the atomizing region and to easily diffuse the molten metal droplets easily.
そこで、主ジェットエアー圧を4、5、6、8、9、10kgf/cm2でテストを行った。
(1) 4kgf/cm2の溶射は良好であるが、溶射被膜粒子が少し粗く溶射温度も少し高い。従来型溶射エアーノズルのエアー圧6kgf/cm2〜7kgf/cm2の溶射と同様の状態であった。
(2) 5kgf/cm2〜6kgf/cm2の溶射は良好で、溶射被膜粒子は細かく、溶射被膜温度は低い。
(3) 7kgf/cm2〜8kgf/cm2の溶射は非常に良好で、溶射量を増量しても上記(2)と同様の状態であった。
(4) 9kgf/cm2〜10kgf/cm2の溶射では溶射被膜が超微粒化し、溶射被膜温度も低く、溶射密着強度も高くなった。溶射被膜の気孔が小さくて測定できなかった。
以上全ての場合において、溶射被膜としては良好であった。
Therefore, the test was conducted at main jet air pressures of 4, 5, 6, 8, 9, 10 kgf / cm 2 .
(1) Thermal spraying of 4 kgf / cm 2 is good, but the thermal spray coating particles are a little rough and the thermal spraying temperature is a little high. It was in the same state as the thermal spraying of
(2) spraying 5kgf / cm 2 ~6kgf /
(3) spraying 7kgf / cm 2 ~8kgf /
(4) 9kgf /
In all cases described above, the thermal spray coating was good.
この発明の実施例2は、図8に示すように、前記の実施例1の一対の各スリッターノズル口19に代えて、多数の小孔ノズル口19a及び19bにしたものであり、各小孔ノズル口19aの径は、前記スリッターノズル口19の横幅と同じであり、多数の小孔ノズル口19a及び19b全体の縦幅は前記スリッターノズル口19の縦幅と同じである。また、一対の小孔ノズル口19a、19bの横幅は前記一対のスリッターノズル口19の幅Lと同じである。また、小孔ノズル口19aは左右各列の上下にあり、この各列の上下の小孔ノズル口19aの間に小孔ノズル口19bが数個あり、各小孔ノズル口19bの径は各小孔ノズル口19aの径より小さい。他の構成は、前記実施例1と同じである。
In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8, instead of the pair of
この実施例2の場合も、実施例1と同様の作用をする。また、この発明のノズルユニットは、実施例1のスリッターノズル口や実施例2の多数の小孔ノズル口を含むものである。 In the case of the second embodiment, the same operation as that of the first embodiment is performed. The nozzle unit of the present invention includes the slitter nozzle port of the first embodiment and the many small hole nozzle ports of the second embodiment.
1 溶射機本体 2 溶射材料送り機構
3 ノズル 3a エアータンク
3b エアー出口通路 4 絶縁ブロック
5 絶縁ブロック 6 ガイド管
7 ガイド管 8 電極棒
9 給電線 10 アークガイド管
12 駆動ローラ 12a リング
13 押さえローラ 14 モータ
15 揺動アーム 16 バネ
17 グリップ 18 凹部
19 スリッターノズル口 19a 小孔ノズル口
19b 小孔ノズル口 20 継ぎ手
21 ジェットエアーカーテン 21a ジェットエアーカーテン先端
22 アークチャンバ
31a 拡大された溶射パターン 31b 従来の溶射パターン
O アーク交点 P 溶射中心軸
W 金属製溶射材料
DESCRIPTION OF
31a
O Arc intersection P Thermal spray center axis W Metal thermal spray material
Claims (3)
前記各ノズルユニットのノズル口に通じる円筒状のエアータンクを設け、当該エアータンクの長手方向の一端から圧縮エアーを送り、その側面に設けたエアー出口通路先端の前記ノズル口からエアーを噴出させる構成とし、当該エアータンクの側面の前記エアー出口通路の横断面を角部を形成しないようテーパー形状にし、かつ、前記アーク交点が前記ジェットエアーカーテンに触れないように、前記一対のノズルユニットのノズル口の幅を狭くして溶射中心軸に向かう二つのジェットエアーのなす角度を鋭角としたことを特徴とする、アーク溶射装置。 A pair of parallel nozzle units that feed and guide a pair of melt nozzles that feed and guide the melt toward the arc intersection on the front surface of the main body of the thermal sprayer and supply compressed air for atomization to both sides of the pair of melt nozzles A pair of planar jet air is ejected from the pair of nozzle units toward the spraying central axis interposed between the pair of nozzle units, and a jet air curtain having a wedge-shaped cross section is formed by these jet air, In an arc spraying apparatus in which an arc current is passed through the molten material, an arc discharge is generated at the tip of a pair of molten materials in the jet air curtain to melt the molten material, and the molten droplets are sucked into the jet air and atomized.
A configuration in which a cylindrical air tank leading to the nozzle port of each nozzle unit is provided, compressed air is sent from one end in the longitudinal direction of the air tank, and air is ejected from the nozzle port at the tip of the air outlet passage provided on the side surface The nozzle ports of the pair of nozzle units are tapered so that the cross section of the air outlet passage on the side surface of the air tank does not form a corner, and the arc intersection does not touch the jet air curtain. An arc spraying apparatus characterized in that the angle between two jet airs toward the thermal spray center axis is made an acute angle by narrowing the width of the spray.
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