JPS61245978A - Ceramic coated torch nozzle and its production - Google Patents
Ceramic coated torch nozzle and its productionInfo
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- JPS61245978A JPS61245978A JP8961085A JP8961085A JPS61245978A JP S61245978 A JPS61245978 A JP S61245978A JP 8961085 A JP8961085 A JP 8961085A JP 8961085 A JP8961085 A JP 8961085A JP S61245978 A JPS61245978 A JP S61245978A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、炭酸ガスやアルゴンガス等をシールドガスと
して用いるガスシールドアーク溶接用トーチノズルに関
し、特に、耐スパツタ付着性および耐摩耗性忙すぐれた
ガスシールドアーク溶接用トーチノズルに関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a torch nozzle for gas-shielded arc welding that uses carbon dioxide gas, argon gas, etc. as a shielding gas, and in particular has excellent spatter adhesion resistance and wear resistance. Regarding a torch nozzle for gas shielded arc welding.
金属の溶接法において、溶融金属部分に不活性ガスや炭
酸ガスを噴出しながら溶接するガスシールドアーク溶接
法が広く普及している。このガスシールド溶接法におい
ては、シールド効果を大にするため、ガス噴出のための
トーチノズル１を溶融金属部にできるだけ近づける必要
があり、このため、トーチノズルは、スパッタ飛散にさ
らされることになる。鋼のアーク溶接の除虫じるスパッ
タは例えば１０００〜２３００℃の高温で飛散し、トー
チノズル表面に付着する。トーチノズルは一般に銅合金
により構成されており、この銅合金とスパッタが物理的
又は熱化学的反応によりトーチノズルの表面に強固に付
着堆積することになり、このスパッタの付着堆積が進む
と、シールドガスの流れが乱れシールド効果が低下して
ブローホール発生など溶接品質の劣化が生じるほか、ノ
ズルと母材間のスパーク発生などの不都合が生じる。BACKGROUND ART Among metal welding methods, gas-shielded arc welding is widely used, in which a molten metal part is welded while being jetted with inert gas or carbon dioxide gas. In this gas shield welding method, in order to increase the shielding effect, it is necessary to bring the torch nozzle 1 for ejecting gas as close as possible to the molten metal part, and therefore the torch nozzle is exposed to spatter. Repellent spatter from steel arc welding is scattered at high temperatures of, for example, 1,000 to 2,300°C, and adheres to the surface of the torch nozzle. Torch nozzles are generally made of copper alloy, and this copper alloy and sputter are firmly deposited on the surface of the torch nozzle due to physical or thermochemical reactions, and as this sputter deposition progresses, the shielding gas is removed. The flow is disturbed and the shielding effect is reduced, causing deterioration of welding quality such as blowholes, and other problems such as sparks between the nozzle and the base metal.
このため付着スパッタを常時除去する必要があり、これ
に伴うノズルの内周面の摩耗が寿命を短かいものとして
いた。For this reason, it is necessary to constantly remove the attached spatter, and the wear of the inner circumferential surface of the nozzle due to this has shortened its life.
このようなスパッタ付着に伴う不都合を解消する方策と
して、実開昭５６−６５７６号公報に記載されるような
ホーロー処理を施す方法や、実開昭５９−４９４７６号
公報および実開昭５９−４９４７７号公報に記載される
ようなトーチノズル先端部や内面にセラミック層を設け
るなどが提案されているが、前者においてはスパッタと
の反応性の問題、また後者においてはセラミック膜の剥
離の問題などが残されており、いずれの方策も耐スパツ
タ付着性の面では十分でなかった。As a measure to eliminate the inconvenience associated with such spatter adhesion, there is a method of performing enamel treatment as described in Japanese Utility Model Application Publication No. 56-6576, a method described in Japanese Utility Model Application Publication No. 59-49476, and a method described in Japanese Utility Model Application Publication No. 59-49477. It has been proposed to provide a ceramic layer on the tip and inner surface of the torch nozzle as described in the above publication, but the former has the problem of reactivity with sputtering, and the latter has the problem of peeling of the ceramic film. None of these measures were sufficient in terms of spatter adhesion resistance.
本発明者等は、これらの問題を解決するものとして、ト
ーチノズル表面にＣＶＤ法によりセラミックを被覆する
技術を開発し、先に実願昭５９−１６３２０２号として
出願した。この出願に係る考案により、トーチノズルへ
のスパッタ付着の問題はある程度解決されたが、セラミ
ック被覆のもう一つの大きな目的である溶接ふく射熱の
しゃ断効果の点では、前記出願の考案ではＣＶＤ法を用
いてセラミック被覆を行っているため、その厚さの限度
が１０ミクロン程度と薄いため充分な溶接ふく射熱のし
ゃ断効果が得られず、通常鋼合金で作製されているトー
チノズルの焼鈍軟化を招き結果としてトーチノズルの摩
耗寿命を十分長くすることができなかった。更にＣＶＤ
法によるセラミック被覆においては、ノズル基体を５０
０℃以上に加熱する必要があり、これもトーチノズルの
焼鈍軟化を招いていた。In order to solve these problems, the present inventors developed a technique for coating the torch nozzle surface with ceramic by the CVD method, and previously filed an application as Utility Model Application No. 59-163202. The invention of this application has solved the problem of spatter adhesion to the torch nozzle to some extent, but in terms of the effect of blocking welding radiant heat, which is another major purpose of ceramic coating, the invention of this application uses the CVD method. Because the ceramic coating is applied, its thickness is limited to about 10 microns, which does not provide sufficient insulation against welding radiant heat, leading to annealing and softening of the torch nozzle, which is normally made of steel alloy, resulting in damage to the torch nozzle. It was not possible to make the wear life sufficiently long. Furthermore, CVD
In the ceramic coating method, the nozzle substrate is
It was necessary to heat the torch to 0° C. or higher, which also led to annealing and softening of the torch nozzle.
本発明は、ガスシールド溶接に用いられるトーチノズル
において問題となっていた前述のとおりのスパッタ付着
の問題およびトーチノズルの焼鈍軟化に伴う摩耗寿命の
問題を同時に解決したトーチノズルおよびその製造方法
を提供することを目的としている。It is an object of the present invention to provide a torch nozzle and a method for manufacturing the same that simultaneously solve the above-mentioned spatter adhesion problem and the wear life problem caused by annealing softening of the torch nozzle, which were problems in the torch nozzle used for gas shield welding. The purpose is
本発明者等は、前述の目的を達成するための手段につい
て鋭意研究開発を続けた結果、トーチノズル基体の表面
にプラズマ溶射によりセラミック被覆を施した場合、セ
ラミック被覆の膜厚を０．５■程度までの溶接中のふく
射熱のしゃ断に十分な厚さに任意にとることが可能で、
またその膜厚が０、５■以下である場合はその密着性も
特に強く、かつセラミック被覆処理中のトーチノズル基
体の温度を１００℃程度に抑制することができ処理中の
焼鈍軟化を防止することができることを見出して完成し
たものである。As a result of intensive research and development into means for achieving the above-mentioned object, the present inventors have found that when a ceramic coating is applied to the surface of a torch nozzle base by plasma spraying, the film thickness of the ceramic coating can be reduced to approximately 0.5 mm. It can be made arbitrarily thick enough to block radiant heat during welding.
In addition, when the film thickness is 0.5 mm or less, the adhesion is particularly strong, and the temperature of the torch nozzle base during ceramic coating treatment can be suppressed to about 100°C, thereby preventing annealing softening during the treatment. It was completed by discovering what could be done.
すなわち、トーチノズル表面に超音波洗浄又はフロン＋
超音波洗浄処理を施した後、必要に応じてサンドブラス
ト等による酸化皮膜除去した後にニッケルクローム合金
などの耐酸化性金属溶射被覆を施し、次にプラズマ溶射
法により、好ましくは０．５ ｍ以下の厚さのセラミッ
ク被覆層を形成し、最後に好ましくは２０８以下の表面
粗度に研磨処理を施すことにより得られたセラミックプ
ラズマ溶射層を表面に有するトーチノズルを用いること
により前記目的が達成されたものである。In other words, ultrasonic cleaning or Freon +
After performing ultrasonic cleaning treatment, if necessary, remove the oxide film by sandblasting etc., apply a thermal spray coating of oxidation-resistant metal such as nickel chrome alloy, and then apply plasma spraying to a surface of preferably 0.5 m or less. The above object is achieved by using a torch nozzle having a ceramic plasma sprayed layer on its surface, which is obtained by forming a ceramic coating layer of a certain thickness and finally polishing it to a surface roughness of preferably 208 or less. It is.
本発明のトーチノズルにおいては、基体１０表面にスパ
ッタと熱化学反応を起しにくいセラミック被覆層３を有
しており、かつその表面に研磨処理を施されているため
、スパッタとトーチノズル表面の熱化学反応によるスパ
ッタ付着堆積が防止できるとともに、第４図（ロ）ｋ示
すような表面凹凸によるスパッタのかかえ込み現象が防
止できる。The torch nozzle of the present invention has a ceramic coating layer 3 on the surface of the base 10 that is difficult to cause a thermochemical reaction with sputtering, and the surface is polished, so that sputtering and thermochemical reactions on the torch nozzle surface Sputter adhesion and deposition due to reaction can be prevented, and the sputter trapping phenomenon caused by surface irregularities as shown in FIG. 4(b)k can be prevented.
また、プラズマ溶射法により形成されたセラミック被覆
層はトーチノズル基体との密着強度が高くかつその厚さ
を０．５露程度まで任意に厚くとることができるため、
溶接中のふく射熱を効果的にしゃ断でき焼鈍軟化を防止
することができ、トーチノズルの寿命を着るしく長くす
ることができる。In addition, the ceramic coating layer formed by plasma spraying has high adhesion strength to the torch nozzle base and can be made as thick as desired up to about 0.5 dew.
It can effectively block radiated heat during welding, prevent annealing softening, and extend the life of the torch nozzle.
次に本発明のトーチノズルの製造方法における作用効果
について説明する。Next, the effects of the torch nozzle manufacturing method of the present invention will be explained.
ガスシールドアーク溶接に用いられるトーチノズル基体
１は通常鍛造又は研削加工で製作されるため、基体表面
には潤滑油などの油脂外５が付着している。油脂外が付
着した状態で、これにセラミックをプラズマ溶射した場
合、酸化条件（空気中）でのプラズマ火焔距離が短かく
、また基体表面に衝突するセラミック粒子が小さいため
、基体表面に伝達される熱エネルギーが小さく基体表面
から油脂外を完全に飛散除去することができず、第３図
０）の如く炭素５状態でセラミック被覆層３に巻込んで
しまう。このセラミック被覆層中に巻込まれた炭素５が
、アーク溶接使用中にセラミック被覆層の割れ、あるい
は剥離の原因になる。Since the torch nozzle base 1 used for gas-shielded arc welding is usually manufactured by forging or grinding, an oil or fat 5 such as lubricating oil is attached to the surface of the base. When ceramic is plasma-sprayed on a surface with oil and fat adhered to it, the plasma flame distance is short under oxidizing conditions (in air), and the ceramic particles colliding with the substrate surface are small, so the flame is transmitted to the substrate surface. Since the thermal energy is small, it is not possible to completely remove the oil and fat from the surface of the substrate by scattering, and the oil and fat are rolled into the ceramic coating layer 3 in the carbon 5 state as shown in FIG. 3 (0). The carbon 5 entrapped in this ceramic coating layer causes cracking or peeling of the ceramic coating layer during use of arc welding.
従って、プラズマ溶射によりセラミックを被覆する場合
は、超音波洗浄又はフロン＋超音波洗浄などにより基体
表面から油脂外を予め除去しておくことは、セラミック
被覆層の強度を向上させるうえで重要である２
また、ガスシールドアーク溶接用トーチノズル基体１は
、通常析出硬化型銅合金を素材としており、表面には強
固な酸化被膜が形成されている。Therefore, when coating ceramics by plasma spraying, it is important to remove excess oil and fat from the substrate surface in advance by ultrasonic cleaning or CFC + ultrasonic cleaning, etc. in order to improve the strength of the ceramic coating layer. 2 Further, the gas-shielded arc welding torch nozzle base 1 is usually made of a precipitation-hardening copper alloy, and has a strong oxide film formed on its surface.
酸化被膜が存在する状態でプラズマセラミック被覆を施
した場合第３図（ロ）に示す如く基体１とセラミック被
覆層３の間に酸化物層７が残存することになり、これが
セラミック被覆層の剥離の原因となるため、基本表面の
酸化皮膜をサンドブラストなどにより予め除去しておく
ことはセラミック被覆層の密着性を一層向上させるうえ
で重要である。If plasma ceramic coating is applied in the presence of an oxide film, an oxide layer 7 will remain between the substrate 1 and the ceramic coating layer 3, as shown in Figure 3 (b), and this will cause the ceramic coating layer to peel off. Therefore, it is important to remove the oxide film on the basic surface in advance by sandblasting or the like in order to further improve the adhesion of the ceramic coating layer.
因みに、中間に酸化物層が残存しているものと、残存し
ていないもののセラミック被覆層の剥離強度を比較して
みると、前者は後者の約５０％程度と着るしく剥離強度
が低いことが確認された。Incidentally, when comparing the peel strength of the ceramic coating layer with and without an oxide layer remaining in the middle, the former has a surprisingly low peel strength of about 50% of the latter. confirmed.
更に、トーチノズル表面の酸化皮膜を一旦除去しても、
大気中に長時間放置しておくと再び強固な酸化皮膜を形
成するため、サンドブラスト等により酸化皮膜を除去し
た後第３図ｆ９に示すようにニッケル−クロム合金など
の耐酸化性金属４で被覆しておくことは作業性の点で有
利であるばかりでなく、セラミックと結合しやすい金属
を選択すれば密着性を更に向上させるうえで有効である
。Furthermore, even once the oxide film on the torch nozzle surface is removed,
If left in the atmosphere for a long time, a strong oxide film will form again, so after removing the oxide film by sandblasting etc., coat it with an oxidation-resistant metal 4 such as a nickel-chromium alloy as shown in Fig. 3 f9. Not only is it advantageous in terms of workability to do so, but it is also effective to further improve adhesion if a metal that is easily bonded to the ceramic is selected.
本発明においては、前述の前処理を施した後、セラミッ
クをプラズマ溶射を行うものである。In the present invention, after the above-mentioned pretreatment, the ceramic is subjected to plasma spraying.
プラズマ溶射においては、プラズマ焔自体の温度は６０
００〜１００００℃であるが、特に酸化条件下（空気中
）では火焔距離が短かく、かつセラミック粒子の粒径も
小さいこともあって、被溶射面に伝達される熱エネルギ
ーは比較的小さく、通常の大きさのガスシールドアーク
溶接用トーチノズルを対象とした場合、その温度上昇は
１００〜１５０℃に抑えることができる。これは、ＣＶ
Ｄ法又はＰＶＤ法を適用してセラミック被覆を施した場
合基体の温度が５００℃以上に加熱されるのに対し、大
きな利点をもたらす。In plasma spraying, the temperature of the plasma flame itself is 60°C.
00 to 10,000°C, but especially under oxidizing conditions (in air), the flame distance is short and the particle size of the ceramic particles is small, so the thermal energy transferred to the sprayed surface is relatively small. When the target is a torch nozzle for gas shielded arc welding of a normal size, the temperature rise can be suppressed to 100 to 150°C. This is CV
When a ceramic coating is applied by applying the D method or the PVD method, the temperature of the substrate is heated to 500° C. or more, but this brings about a great advantage.
すなわち、ガスシールドアーク溶接に用いられるトーチ
ノズルは通常Ｃｕ −Ｎ ｉ系合金、Ｃｕ −Ｂｅ系合
金、Ｃｕ−Ｚｒ系合金あるいはＣｕ−Ｃｒ系合金など析
出硬化型銅合金で作製されるが、これらの銅合金は高温
に長時間加熱された場合、過時効状態になり、強度およ
び硬度が著るしく低下してしまう性質を有している。し
たがって従来法のようにＣＶＤ法又はＰＶＤ法によりセ
ラミック被覆を施す場合にはセラミック被覆後頁に溶体
化処理、急冷、時効硬化処理を施す必要がある。これに
対し、本発明におけるセラミック被覆層はプラズマ溶射
法により形成されており、プラズマ溶射においては基体
の温度上昇は１００〜１５０℃程度までに抑制できるた
め、前記従来法におけるようなセラミック被覆後の再度
の熱処理は全く必要なく、また加工硬化状態が維持でき
るため、トーチノズルの摩耗寿命も極めて長いものとな
る。In other words, torch nozzles used in gas-shielded arc welding are usually made of precipitation hardening copper alloys such as Cu-Ni alloys, Cu-Be alloys, Cu-Zr alloys, or Cu-Cr alloys. Copper alloys have the property of becoming overaged when heated to high temperatures for a long period of time, resulting in a significant decrease in strength and hardness. Therefore, when ceramic coating is applied by CVD or PVD as in the conventional method, it is necessary to perform solution treatment, rapid cooling, and age hardening treatment on the ceramic-coated page. In contrast, the ceramic coating layer in the present invention is formed by plasma spraying, and in plasma spraying, the temperature rise of the substrate can be suppressed to about 100 to 150°C. There is no need for another heat treatment, and since the work hardening state can be maintained, the wear life of the torch nozzle is also extremely long.
プラズマ溶射によりセラミック被覆した場合の他の大き
な利点は、ＣＶＤ法又はＰＶＤ法を適用した場合セラミ
ック被覆層の厚さに限界があり通常その厚さを１０μ以
上にすることが困難であるのに対し、プラズマ溶射の場
合は任意の厚さのセラミック被覆層を形成することがで
き、ふく射熱をしゃ断し焼鈍軟化を防止するに充分な１
００４〜２００μの厚さのセラミック層を形成すること
も可能であることである。Another major advantage of ceramic coating by plasma spraying is that when CVD or PVD methods are applied, there is a limit to the thickness of the ceramic coating layer, and it is usually difficult to increase the thickness to 10μ or more. In the case of plasma spraying, a ceramic coating layer of arbitrary thickness can be formed, and the thickness of 1 is sufficient to block radiant heat and prevent annealing softening.
It is also possible to form ceramic layers with a thickness of 0.004 to 200 μm.
本発明におけるプラズマ溶射セラミック層としては、市
販のいずれのセラミックを用いてもある程度の効果が得
られるが、本発明者等の数多くの実験によると、ＳｉＣ
系、８ｉＮ、系、Ｔｉｅ、系、ＡＩ、０゜系、Ｃｒ、０
．系、Ｃｒ、０．−８ｉｎ、系およびＢＮ系セラミック
を用いた場合に特に優れた効果を発揮することが確認さ
れている。Although a certain degree of effect can be obtained by using any commercially available ceramic as the plasma sprayed ceramic layer in the present invention, according to numerous experiments conducted by the present inventors, SiC
system, 8iN, system, Tie, system, AI, 0° system, Cr, 0
．． system, Cr, 0. It has been confirmed that particularly excellent effects are exhibited when using -8 inch type and BN type ceramics.
本発明においては、最後に研磨処理を施しているが、こ
れは以下の技術的理由に基づいズいる。In the present invention, polishing treatment is performed at the end, but this is necessary based on the following technical reasons.
すなわち、前述のとおり、アーク溶接中に、高温球体の
スパッタ６が飛散し、その１部が第４図（イ）、（ロ）
に示すようにコンタクトチップ表面に付着する。このス
パッタの付着の態様を調査してみると、コンタクトチッ
プの特に表面部の素材に左右されることはもちろんであ
るが、その表面の面粗度も極めて大きな要因となってい
ることが判明した。That is, as mentioned above, during arc welding, high-temperature spherical spatter 6 is scattered, and some of it is shown in FIGS. 4(a) and 4(b).
It adheres to the surface of the contact chip as shown in . When investigating the manner in which this spatter adheres, it was found that not only does it depend on the material of the surface of the contact chip, but the roughness of the surface is also an extremely important factor. .
スパッタ付着を考えるとき、素材に関してはスパッタと
の化学反応を主に考慮すればよいが、表面状態について
は、特に化学的ばかりでなく物理的な面からも考えなけ
ればならない。すなわち、第４図（ロ）に示すように表
面の凹部では物理的なかかえ込みによる付着が発生し、
凸部では熱化学反応が生じ、その相乗効果によりスパッ
タ付着が促進され、除去が困難になる。ＣＶＤ法又はＰ
ＶＤ法を適用する場合は、基体表面を平滑忙してからセ
ラミックを被覆するためその後の研磨処理はそれほど必
要性がないが、本願発明においては、前述のとおり前処
理としてサンドブラストなどの処理を施すため基本表面
粗度が粗くかつプラズマ溶射によって溶融セラミック球
体を高速で基体表面にたたき付けるため被覆後の表面粗
度は比較的粗く凹凸状態を呈するため、このままでは前
述のとおりのスパッタ付着が起き易い。When considering sputter adhesion, it is sufficient to mainly consider the chemical reaction with sputter regarding the material, but the surface condition must be considered not only from a chemical but also from a physical perspective. That is, as shown in Figure 4 (b), adhesion occurs in the concavities on the surface due to physical entrapment.
A thermochemical reaction occurs in the convex portion, and the synergistic effect thereof promotes sputter deposition and makes removal difficult. CVD method or P
When applying the VD method, the surface of the substrate is smoothed and then coated with ceramic, so there is not much need for subsequent polishing treatment, but in the present invention, as mentioned above, as a pretreatment such as sandblasting, etc. Since the basic surface roughness is rough and the molten ceramic spheres are hit on the substrate surface at high speed by plasma spraying, the surface roughness after coating is relatively rough and uneven, so if left as is, sputter adhesion as described above is likely to occur.
したがって本発明の如くプラズマ溶射によるセラミック
被覆を行う場合は、被覆後例えばサンドペーパーあるい
は砥粒などＫよって研磨処理を施し表面を平滑にする必
要がある。表面が平滑である場合凹部におけるスパッタ
粒のかかえ込みＫよる付着を防止できるとともにまたと
え、スパッタ粒６が基体表面に一旦付着してもその付着
は第４図（イ）ｋ示すように点接触により付着している
状態であるので、容易に除去することができる。本発明
者等の実験結果によると、２０８以下にすれば前記効果
が得られるが、スパッタ付着量を特に少なくシ、かつ付
着スパッタの除去を容易にするためｋは表面粗度を５Ｓ
以下にすることが望ましい。Therefore, when ceramic coating is performed by plasma spraying as in the present invention, it is necessary to polish the surface with sandpaper or abrasive grains to make the surface smooth after coating. If the surface is smooth, it is possible to prevent adhesion due to the trapping of sputtered particles in the recesses, and even if the sputtered particles 6 are once attached to the substrate surface, the adhesion is prevented by point contact as shown in Fig. 4(a)k. Since it is attached, it can be easily removed. According to the experimental results of the present inventors, the above effect can be obtained by setting k to 208 or less, but in order to particularly reduce the amount of spatter adhesion and to facilitate the removal of adhering spatter, the surface roughness of k is set to 5S.
It is desirable to do the following.
〈実施例１〉
Ｎｉ ： ０．８５〜１．０ ％、 Ｓｉ ：０．４〜
０．６４残部鋼からなる銅−ニッケル合金を研削加工に
よりアーク溶接用トーチノズル基体１を作成し、これに
次の工程でセラミック被覆を施した。<Example 1> Ni: 0.85~1.0%, Si: 0.4~
An arc welding torch nozzle base 1 was prepared by grinding a copper-nickel alloy made of 0.64 steel, and a ceramic coating was applied to this in the next step.
まず、トーチノズル基体を（１）水中に沈め、通常の超
音波アルカリ洗浄処理を３〜５分間施し表面に付着して
いる油脂分を完全に除去し、次にサンドブラスト処理を
１分間施し基体表面の酸化皮膜を破壊除去した後、直ち
にＡＩ、 Ｏ，を下記の条件でプラズマ溶射で吹きつけ
基体表面上に１２５μの厚さのＡＩ、０３被覆層３を形
成し、最後１ｙｓｉｃ系＋１８０のサンドペーパーで研
磨処理し平滑な表面のＡＩ、０．被覆アーク溶接用を作
成した。First, (1) submerge the torch nozzle base in water, perform normal ultrasonic alkaline cleaning treatment for 3 to 5 minutes to completely remove oil and fat adhering to the surface, and then perform sandblasting treatment for 1 minute to clean the base surface. Immediately after the oxide film was destroyed and removed, AI, O, was sprayed by plasma spraying under the following conditions to form an AI, 03 coating layer 3 with a thickness of 125μ on the substrate surface, and finally, it was sanded with 1ysic +180 sandpaper. Polished and smooth surface AI, 0. A version for coated arc welding was created.
前記の工程で作成したガスシールドアーク溶接用トーチ
ノズル、ＣＶＤ法又はＰＶＤ法によってＡＩ、０．被覆
を施したガスシールドアーク溶接用トーチノズル、およ
び被覆なしのガスシールドアーク溶接用トーチノズルの
３種について実際の溶接条件で２４時間使用し、そのス
パッタ付着量を測定した結果は下記に示すとおりであり
、本発明Ｋかかるガスシールドアーク溶接用トーチノズ
ルにおけるスパッタ付着量が最も少ないことがわかる。The torch nozzle for gas-shielded arc welding created in the above process is coated with AI, 0. Three types of torch nozzles, a coated torch nozzle for gas shielded arc welding and a torch nozzle for gas shielded arc welding without coating, were used under actual welding conditions for 24 hours, and the amount of spatter deposited was measured.The results are shown below. It can be seen that the amount of spatter deposited in the torch nozzle for gas shielded arc welding according to the present invention K is the smallest.
溶接条件： ２４ Ｖ 、 ２４０ Ａ、 ”）イヤ速
度６００ｘ／ｍ溶接長さ １００ｍ７個（１日当り６０
０個）〈実施例２〉
実施例１と同様に銅−ニッケル合金で作成したアーク溶
接用コンタクトチップ基体に超音波洗浄および／または
（超音波子フロン）洗浄して、さらに酸化皮膜の破壊除
去処理を施した後、Ｎ１Ｈｓ。Welding conditions: 24 V, 240 A, ”) ear speed 600x/m welding length 100m 7 pieces (60x/m per day)
0 pieces) <Example 2> As in Example 1, an arc welding contact tip base made of a copper-nickel alloy was subjected to ultrasonic cleaning and/or (ultrasonic fluorocarbon) cleaning, and the oxide film was further destroyed and removed. After treatment, N1Hs.
ｉＣｒ：２０１のニッケル−クロム合金粉末（粒度−１
０５〜＋４５声）を下記条件下で溶射被覆した後、実施
例１と同様にＡＩ、Ｏ，をプラズマ溶射し、最後に研磨
処理を施しガスシールドアーク溶接用トーチノズルを作
製した。iCr: 201 nickel-chromium alloy powder (particle size -1
05 to +45) under the following conditions, then plasma sprayed with AI and O as in Example 1, and finally polished to produce a torch nozzle for gas shielded arc welding.
この工程により作成したガスシールドアーク溶接用トー
チノズルと実施例１によって作成したガスシールドアー
ク溶接用トーチノズルについてスパッタ付着量について
は実施例１と同条件で、また密着強度については剥離が
起きるまでの荷重を試験した結果は次のとおりであり、
この実施例２により【作成したガスシールドアーク溶接
用トーチノズルの方が実施例１で作成したものよりも特
にセラミックの密着強度において一層改善されているこ
とがわかる。Regarding the torch nozzle for gas shielded arc welding created by this process and the torch nozzle for gas shielded arc welding created according to Example 1, the amount of spatter deposited was the same as in Example 1, and the adhesion strength was determined under the same load as in Example 1. The tested results are as follows,
It can be seen that the gas-shielded arc welding torch nozzle prepared in Example 2 is further improved than that prepared in Example 1, especially in terms of the adhesion strength of the ceramic.
〈実施例３〉
銅−べＩＪ ＩＪウム合金（Ｂｅ： １．８〜２．０％
）合金製ガスシールドアーク溶接用トーチノズルに、実
施例１と同様の表面清浄化処理を施した後、下記の条件
でニッケル−クロム合金な溶射被覆した。<Example 3> Copper-Be IJ IJ alloy (Be: 1.8-2.0%
) An alloy gas-shielded arc welding torch nozzle was subjected to the same surface cleaning treatment as in Example 1, and then coated with a nickel-chromium alloy by thermal spraying under the following conditions.
次に、該溶射被覆したトーチノズルを、真空チャンバー
中の回転軸に固定して真空チャンバーを真空にし、つい
でＡｒで置換する溶射直前チャンバーのガス抜き弁を安
全に（膨張したガスの排出のため） ｏｐｅｎにして、
下記の条件下でＳｉ、Ｎ、系セラミックをプラズマ溶射
を施し、最後に実施例１と同様の研磨処理を施してＳ輸
Ｎ、系セラミック被覆ガスシールドアーク溶接用トーチ
ノズルを作成した。Next, the spray-coated torch nozzle is fixed to a rotating shaft in a vacuum chamber, the vacuum chamber is evacuated, and then the gas vent valve of the chamber immediately before the spraying is replaced with Ar (for expelling the expanded gas). Open it,
Si, N, ceramic was plasma sprayed under the following conditions, and finally the same polishing treatment as in Example 1 was performed to create a gas shielded arc welding torch nozzle coated with Si, N, ceramic.
前記工程で作成したガスシールドアーク溶接用トーチノ
ズルを実施例２と同様の試験をおこなった結果は次のと
おりであった。The torch nozzle for gas shielded arc welding produced in the above process was subjected to the same test as in Example 2, and the results were as follows.
〈実施例４〉
以下プラズマ溶射材料としてＡＩ、 ０３− Ｔｉｅ２
゜Ｔｉｅ、 、 Ｃｒ、 Ｏ，、Ｃｒ、 ０３−８ｉｎ
２およびＢＮを選択し、実施例１および実施例２と同様
の工程でセラミック被覆を施したものについてスパッタ
付着量、および密着強度を測定した結果は次のとおりで
ある。<Example 4> Below, AI, 03-Tie2 was used as the plasma spray material.
゜Tie, , Cr, O,, Cr, 03-8in
The results of measuring the amount of sputtering and adhesion strength of the ceramic coatings selected from No. 2 and BN and coated with ceramic in the same steps as in Example 1 and Example 2 are as follows.
上段 実施例１
下段 実施例２
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したとおり、本発明は、セラミック被覆
という表面材質の変換および表面の平滑化によりスパッ
タ付着量を減少させるばかりでなく、従来のＣＶＤまた
はＰＶＤ法によるセラミック被覆処理で問題となってい
た被覆処理中の焼鈍軟化およびセラミック被覆層の厚さ
の限界からくるアーク溶接中の輻射熱による焼鈍軟化に
よって加速される摩耗の問題を同時に解決したものであ
る。Upper row: Example 1 Lower row: Example 2 [Effects of the Invention] As explained in detail above, the present invention not only reduces the amount of sputter deposition by changing the surface material of ceramic coating and smoothing the surface, but also reduces the amount of spatter deposited by conventional CVD. Or, it simultaneously solves the problem of annealing softening during the coating process, which was a problem with ceramic coating processing using the PVD method, and wear that is accelerated due to annealing softening due to radiant heat during arc welding due to the limit of the thickness of the ceramic coating layer. It is.
そして、ガスシールドアーク溶接用トーチノズルの寿命
がスパッタ付着による目づまりおよび付着スパッタの除
去に伴う摩耗により決定的に左右されることを考慮すれ
ば、その問題を同時に解決した本発明は、アーク溶接産
業上極めて大きな効果を有するものと言える。Considering that the life of a torch nozzle for gas-shielded arc welding is determined by clogging caused by adhesion of spatter and wear associated with removal of adhering spatter, the present invention, which simultaneously solves these problems, has been developed by the arc welding industry. It can be said that this has an extremely large effect.
第１図は従来の被覆層のないトーチノズルを示す図、第
２図は本発明のプラズマ溶射セラミック被覆層を有する
トーチノズルを示す図、第３図はプラズマ溶射セラミッ
ク被覆層形成状態を示す図および第４図はトーチノズル
へのスパッタ付着状態を示す図である。
１・・・トーチノズル基体、２・・・ノズル口、３・・
・プラズマ溶射セラミック層、４・・・耐酸化性金属層
、５・・・炭素、６・・・スパッタ、７・・・酸化物層
。FIG. 1 is a diagram showing a conventional torch nozzle without a coating layer, FIG. 2 is a diagram showing a torch nozzle having a plasma sprayed ceramic coating layer of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a state in which the plasma sprayed ceramic coating layer is formed. FIG. 4 is a diagram showing the state of sputter adhesion to the torch nozzle. 1...Torch nozzle base, 2...Nozzle opening, 3...
- Plasma sprayed ceramic layer, 4... Oxidation-resistant metal layer, 5... Carbon, 6... Sputtering, 7... Oxide layer.
Claims (7)
するトーチノズルにおいて、該トーチノズルが表面に研
磨されたプラズマ溶射セラミック被覆層を有することを
特徴とするセラミック被覆トーチノズル。(1) A ceramic-coated torch nozzle used for gas shield welding and forming a gas jet nozzle, characterized in that the torch nozzle has a polished plasma-sprayed ceramic coating layer on its surface.
５ｍｍ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のセラミック被覆トーチノズル。(2) The thickness of the plasma sprayed ceramic coating layer is 0.
Claim 1 characterized in that the diameter is 5 mm or less
Ceramic-coated torch nozzle as described in .
該トーチノズル基体表面にプラズマ溶射法によりセラミ
ック被覆層を形成し、次に該セラミック被覆層に研磨処
理を施すことを特徴とするセラミック被覆トーチノズル
の製造方法。(3) After cleaning the torch nozzle base surface,
A method for manufacturing a ceramic-coated torch nozzle, comprising forming a ceramic coating layer on the surface of the torch nozzle base by a plasma spraying method, and then subjecting the ceramic coating layer to a polishing treatment.
あることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のセラ
ミック被覆トーチノズルの製造方法。(4) The method for manufacturing a ceramic-coated torch nozzle according to claim 3, wherein the thickness of the ceramic coating layer is 0.5 mm or less.
超音波洗浄による脱脂とサンドブラストによる酸化皮膜
除去からなることを特徴とする特許請求の範囲第３項又
は第４項記載のセラミック被覆トーチノズルの製造方法
。(5) The surface cleaning treatment is ultrasonic cleaning or fluorocarbon +
5. A method for manufacturing a ceramic-coated torch nozzle according to claim 3 or 4, which comprises degreasing by ultrasonic cleaning and removing oxide film by sandblasting.
該トーチノズル基体表面に耐酸化性金属を溶射被覆し、
次にプラズマ溶射法によりセラミック被覆層を形成した
後、該セラミック被覆層に研磨処理を施すことを特徴と
するセラミック被覆トーチノズルの製造方法。(6) After cleaning the torch nozzle base surface,
The torch nozzle base surface is thermally sprayed with an oxidation-resistant metal,
A method for manufacturing a ceramic-coated torch nozzle, which comprises forming a ceramic coating layer by a plasma spraying method, and then subjecting the ceramic coating layer to a polishing treatment.
ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載のセラミ
ック被覆トーチノズルの製造方法。(7) The method for manufacturing a ceramic-coated torch nozzle according to claim 6, wherein the oxidation-resistant metal is a nickel-chromium alloy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8961085A JPS61245978A (en) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | Ceramic coated torch nozzle and its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8961085A JPS61245978A (en) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | Ceramic coated torch nozzle and its production |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61245978A true JPS61245978A (en) | 1986-11-01 |
| JPH0371943B2 JPH0371943B2 (en) | 1991-11-15 |
Family
ID=13975516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8961085A Granted JPS61245978A (en) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | Ceramic coated torch nozzle and its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61245978A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011050980A (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Shinko Kiki Kk | Shielding nozzle of torch for gas-shield arc welding |
| WO2014106591A1 (en) | 2013-01-04 | 2014-07-10 | Ford-Werke Gmbh | Apparatus for thermally coating a surface |
| DE102013226690A1 (en) | 2013-01-04 | 2014-07-10 | Ford-Werke Gmbh | Device, useful for thermally coating surface of cylinder walls of internal combustion engine, comprises housing, cathode, anode, and insulating element, where housing has e.g. thick chromium coating as non-releasable non-stick surface |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS58179574A (en) * | 1981-12-23 | 1983-10-20 | ロベ−ル・プリユニエ | Guide pipe for filler metal wire of welder |
| JPS59169682A (en) * | 1983-03-18 | 1984-09-25 | Nok Corp | Gas nozzle or chip for arc welding machine and its production |
| JPS6072685A (en) * | 1983-09-26 | 1985-04-24 | Matsumoto Sangyo Kk | Nozzle for inert gas welding and its production |
-
1985
- 1985-04-25 JP JP8961085A patent/JPS61245978A/en active Granted
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| US10060020B2 (en) | 2013-01-04 | 2018-08-28 | Ford Global Technologies, Llc | Device for thermally coating a surface |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0371943B2 (en) | 1991-11-15 |
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