JPS63224877A - Powder feed type plasma torch - Google Patents
Powder feed type plasma torchInfo
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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、磁性粉末を溶加材とする肉盛りあるいは溶射
に使用する粉末送給型プラズマトーチに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a powder feeding type plasma torch used for overlaying or thermal spraying using magnetic powder as a filler material.
プラズマアークを発生させて側部から供給される金属粉
末を溶融し、先端のオリフィスから放出して溶射、溶接
が行われている。そこで、第２図に従来例に係る溶接用
の粉末送給型プラズマト−チ（以下、プラズマトーチと
いう）１０を示すが、図に示すように中央部にタングス
テン電極１１が配設されたアーク拘束ノズル１２、この
アーク拘束ノズル１２と同心１−に配設された粉末供給
用ノズル１３及びシールドガス用ノスル１４を設置て構
成され、中央部のタングステン電極１１と母材Ｉ５との
間にプラズマアーク１Ｇを発生させると共に、アーク拘
束ノズル１２の外側から金属粉末１７を供給して溶融さ
セ、母材１５を溶接するようになっていた。Spraying and welding are performed by generating a plasma arc to melt metal powder supplied from the side and ejecting it from an orifice at the tip. Therefore, FIG. 2 shows a conventional powder-feeding plasma torch (hereinafter referred to as plasma torch) 10 for welding. Consisting of a restraint nozzle 12, a powder supply nozzle 13 and a shield gas nozzle 14 arranged concentrically with the arc restraint nozzle 12, plasma is generated between the tungsten electrode 11 in the center and the base material I5. An arc 1G is generated, and metal powder 17 is supplied from the outside of the arc restraint nozzle 12 to melt and weld the base material 15.
〔発明が解決しようとする問題点］
ところが、ト記従来例に係るプラズマトーチ１０におい
ては、金属粉末をアルゴンガス等の不活性ガスの（曽り
に載−ｌて搬送し、粉末供給用ノズル１３の下部におい
てプラズマアーク１〔ｊの’Ａ ’／ＡＣに混合してい
たが、上部からの気流の速度が大きいため、一旦溶けた
金属粉末１７が水冷された粉末供給用ノズル１３のオリ
フィス１８の近傍に付着し、この粉末が湯玉となって溶
融金属中に落下したり、あるいはオリフィス１８を閉塞
する場合があるので、定期的な清掃を必要とし長時間の
連続運転ができないという問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the plasma torch 10 according to the conventional example mentioned above, the metal powder is conveyed by being placed on an inert gas such as argon gas, and the metal powder is transported through the powder supply nozzle. The metal powder 17 was mixed with the 'A'/AC of the plasma arc 1[j at the bottom of the plasma arc 1[j], but because the velocity of the airflow from the top was high, the once melted metal powder 17 was mixed with the water-cooled orifice 18 of the powder supply nozzle 13. The problem is that the powder adheres to the vicinity of the molten metal, and this powder becomes a droplet and falls into the molten metal, or it may block the orifice 18, requiring periodic cleaning and making long-term continuous operation impossible. there were.
特に使用する粉末の粒度が小さい場合、プラズマ気流に
押され易く、しかも容易に溶解するのでオリフィス１８
の近傍に付着し易ずく、この為、予め使用する金属粉末
の粒度に制限があるという問題点があった。In particular, when the particle size of the powder used is small, it is easily pushed by the plasma airflow and is easily dissolved, so the orifice 18
Therefore, there is a problem in that there is a limit to the particle size of the metal powder used in advance.
そして、このような問題点は」二記の如く移行型のプラ
ズマ溶接（主として肉盛り）だけでなく金属粉末を供給
して非移行型プラズマを使用する溶射（場合によっては
溶接）においても共通に生じる問題点であった。These problems are common not only in transfer-type plasma welding (mainly build-up) as described in Section 2, but also in thermal spraying (in some cases welding), which supplies metal powder and uses non-transfer type plasma. This was a problem that arose.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、粉末
金属がプラズマの出口であるオリフィスに付着すること
がなくて長時間の運転ができ、しかも粒径の小さい粉末
であっても充分使用することができる粉末送給型プラズ
マトーチを提供することを目的とする。The present invention was developed in view of these circumstances, and allows long-term operation without powder metal adhering to the orifice, which is the exit of the plasma, and can be used satisfactorily even with powder of small particle size. The purpose of the present invention is to provide a powder-feeding plasma torch that can perform
（問題点を解決する手段〕
上記目的に沿う本発明に係る粉末送給型プラズマトーチ
は、プラズマアークを発生させ側部から供給される磁性
粉末を溶融して下部のオリフィスから放出する粉末送給
型プラズマトーチにおいて、上記オリフィスの周囲に上
記プラズマアーク柱方向に磁場を発生ずるコイルを設け
て構成されている。(Means for Solving the Problems) A powder feeding type plasma torch according to the present invention that meets the above object is a powder feeding type plasma torch that generates a plasma arc, melts magnetic powder supplied from the side, and releases it from an orifice at the bottom. This type of plasma torch is constructed by providing a coil around the orifice that generates a magnetic field in the direction of the plasma arc column.
ここで、粉末送給型プラズマトーチは溶接用あるいは溶
射用何れにも本発明は適用され、また、プラズマアーク
の接続は電極側をマイナス極にする正極性プラズマ、電
極側をプラス極とする逆極性プラズマあるいは主として
溶射等に使用される非移行型のプラズマであっても良い
が、移行型の正極性プラズマあるいは逆極性プラズマを
使用する場合は、上記磁場の方向は電流の方向と逆方向
を向くようにするのが好ましい。The present invention is applicable to powder feeding type plasma torches for both welding and thermal spraying, and the plasma arc connection is positive polarity plasma with the electrode side as the negative pole, and reverse polarity plasma with the electrode side as the positive pole. Polar plasma or a non-transfer type plasma mainly used for thermal spraying etc. may be used, but when using a transfer type positive polarity plasma or reverse polarity plasma, the direction of the magnetic field must be opposite to the direction of the current. It is preferable to face it.
本発明に係る粉末送給型プラズマトーチは、金属粉末に
磁性体を使用し、該磁性粉末が放出されるオリフィスに
磁場を発生ずるコイルが設けられているので、磁性粉末
がプラズマ柱の内部に引き込まれて、確実にプラズマ気
流に乗った後、溶融状態にて放出されるので、オリフィ
スの近傍に付着することがない。そして、気流の影響を
受けやすい粒度の小さい粉末であっても、プラズマ気流
に引き込むという作用を有する。The powder feeding type plasma torch according to the present invention uses a magnetic material for the metal powder, and the orifice from which the magnetic powder is emitted is provided with a coil that generates a magnetic field, so that the magnetic powder is inside the plasma column. After being drawn in and riding the plasma airflow, it is released in a molten state, so it does not adhere to the vicinity of the orifice. Furthermore, even powders with small particle sizes that are susceptible to the influence of airflow have the effect of being drawn into the plasma airflow.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化し
た一実施例につき説明し、本発明の理解に供する。Next, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to the attached drawings to provide an understanding of the present invention.
ここに、第１図は本発明の一実施例に係る粉末送給型プ
ラズマアークの一部切欠き側面図である第１図に示すよ
うに、本発明の一実施例に係る粉末送給型プラズマトー
チ２０は、タングステン電極２１がその中央部に配設さ
れたアーク拘束ノズル２２と、該アーク拘束ノズル２２
の外側に配設される粉末供給ノズル２３と、該粉末供給
ノズル２３の外側に螺合されるシールド部材２４と、上
記粉末供給用ノズル２３の下部のオリフィス２５の外側
に巻着されているコイル２６とを有して構成されている
。以下これらについて詳しく説明する。Here, FIG. 1 is a partially cutaway side view of a powder feeding type plasma arc according to an embodiment of the present invention.As shown in FIG. The plasma torch 20 includes an arc restraint nozzle 22 in which a tungsten electrode 21 is disposed in the center thereof, and the arc restraint nozzle 22.
a powder supply nozzle 23 arranged on the outside of the powder supply nozzle 23; a shield member 24 screwed on the outside of the powder supply nozzle 23; and a coil wound around the outside of the orifice 25 at the bottom of the powder supply nozzle 23. 26. These will be explained in detail below.
上記アーク拘束ノズル２２は銅あるいは銅合金によって
なり、上部には不活性ガスの一例であるアルゴンガスの
供給バイブ２７が接続され、下部は円錐台状となってそ
の先端にはオリフィス２８が形成されている。このアー
ク拘束ノズル２２を囲繞して銅または銅合金からなる粉
末供給用ノズル２３が設けられているが、該粉末供給用
ノズル２３の上部の両側には粉末供給用パイプ２３ａ、
２３ｂが設けられてアルゴンガスと共に磁性粉末の一例
である高速度鋼粉末（あるいはステライト粉末）が供給
されるようになっている。この粉末供給用ノズル２３の
下部は上記アーク拘束ノズル２２の外周に沿って円錐状
になっていると共に、先端部のオリフィス２５の側周部
は斜め上部から取付けられたパイプ３０によって冷却水
が供給されている。The arc restraint nozzle 22 is made of copper or copper alloy, and has an upper part connected to a supply vibe 27 for supplying argon gas, which is an example of an inert gas, and a lower part shaped like a truncated cone with an orifice 28 formed at its tip. ing. A powder supply nozzle 23 made of copper or copper alloy is provided surrounding the arc restraint nozzle 22, and on both sides of the upper part of the powder supply nozzle 23, a powder supply pipe 23a,
23b is provided so that high speed steel powder (or stellite powder), which is an example of magnetic powder, is supplied together with argon gas. The lower part of this powder supply nozzle 23 has a conical shape along the outer periphery of the arc restraint nozzle 22, and cooling water is supplied to the side periphery of the orifice 25 at the tip by a pipe 30 installed obliquely from above. has been done.
この粉末供給用ノズル２３の下部は円筒状となっζ、該
円筒部３１には絶縁電線からなるコイル２６が巻着され
、その端部は該粉末供給用ノズル２３の斜め上部に設け
られたノズル３２から出て、図示しない電源に接続され
るようになっている。そして］−記内円筒部１の上部に
は雄ネジ３３が形成されシールド部材２４を構成する円
板３４が螺着している。The lower part of the powder supply nozzle 23 is cylindrical, and a coil 26 made of an insulated wire is wound around the cylindrical part 31, and the end of the coil 26 is connected to the nozzle provided at the diagonal upper part of the powder supply nozzle 23. 32 and is connected to a power source (not shown). - A male screw 33 is formed at the upper part of the inner cylindrical portion 1, and a disk 34 constituting the shield member 24 is screwed thereto.
この円板３４の下部には円１１ｒ台状の鍔３５が形成さ
れていると共に、その外側には同じく円錐台状のシール
ドガスカバー３６が取付けられてパイプ３７によって供
給されるアルゴンガスの通路３７ａを形成しているが、
該通路３７ａにば上記パイプ３７から供給されるアルゴ
ンガスを均等に流す為のステンレスの網からなる整流部
材３８がリング状に設けられている。A flange 35 shaped like a circular 11r base is formed at the lower part of the disc 34, and a shield gas cover 36 similarly shaped like a truncated cone is attached to the outside of the flange 35, and a passage 37a for argon gas supplied by a pipe 37. is formed, but
A ring-shaped rectifying member 38 made of a stainless steel mesh is provided in the passage 37a to uniformly flow the argon gas supplied from the pipe 37.
一方、上記円板３４のヒ面には円錐台状のカバー３９が
取付けられて、溶接部から飛散するスパッター等から該
粉末送給型プラズマトーチ２０の保護を行っている。On the other hand, a truncated cone-shaped cover 39 is attached to the upper surface of the disk 34 to protect the powder feeding type plasma torch 20 from spatter etc. scattered from the welding part.
続いて、上記粉末送給型プラズマトーチ２０の使用方法
及びその作用につき更に詳しく説明すると、まず供給パ
イプ２７からアルゴンガスを供給してアーク拘束ノズル
２２の内部を充満し下部のオリフィス２８から放出させ
た状態で、タングステン電極２Ｉと下部のアーク拘束ノ
ズル２２との間にパイロットアークを発生させた後、パ
イプ３７から適当量のアルゴンガスを供給して充分にシ
ールドし、図示しない母材との間に正極性のメインアー
クを発生させる。次に、コイル２６に下方がＮ極になる
ように電流を流した状態で、粉末供給用パイプ２３ａ、
２３ｂから図示しない粉体送給装置によって磁性粉末の
一例である高速度鋼粉末をアルゴンガスにミックスして
送り込む。Next, to explain in more detail how to use the powder feeding type plasma torch 20 and its operation, first, argon gas is supplied from the supply pipe 27 to fill the inside of the arc restraint nozzle 22 and discharged from the orifice 28 at the bottom. In this state, a pilot arc is generated between the tungsten electrode 2I and the lower arc restraining nozzle 22, and then an appropriate amount of argon gas is supplied from the pipe 37 to sufficiently shield the tungsten electrode 2I and the base material (not shown). generates a main arc of positive polarity. Next, with a current flowing through the coil 26 so that the lower part becomes the north pole, the powder supply pipe 23a,
From 23b, a powder feeding device (not shown) mixes high speed steel powder, which is an example of magnetic powder, with argon gas and feeds the mixture.
このようにして供給された高速度鋼粉末は上記コイル２
６によって発生する磁場によって、プラズマ柱の方に引
き込まれ、プラズマアークによって急速に溶解され下方
に移行するが、一旦溶解すると高速度鋼粉末は非磁性体
となるので、コイル２６の磁場に影響されることなく放
出されるプラズマアークに乗って母材の一部に移行され
る。また、このプラズマアークによって母材表面が熔融
され高速度鋼が肉盛りされることになる。The high speed steel powder thus supplied is
The high-speed steel powder is drawn toward the plasma column by the magnetic field generated by the coil 26, is rapidly melted by the plasma arc, and moves downward. However, once melted, the high-speed steel powder becomes a non-magnetic material, so it is not affected by the magnetic field of the coil 26. It is transferred to a part of the base metal by the emitted plasma arc without any damage. Moreover, the surface of the base material is melted by this plasma arc, and high-speed steel is built up.
ここで、パイプ３０によって冷却水が供給されているの
で、粉末供給用ノズル２３の下部及びコイル２６は充分
冷却されているものである。Here, since cooling water is supplied through the pipe 30, the lower part of the powder supply nozzle 23 and the coil 26 are sufficiently cooled.
上記実施例においては、磁性粉末の一例として鉄ベース
の高速度鋼粉末を使用したが、コバルトベースあるいは
ニッケルヘースの磁性粉末またはセラミック粉末である
フェライト粉末を使用しても本発明は適用されるもので
ある。In the above embodiments, iron-based high-speed steel powder was used as an example of magnetic powder, but the present invention is also applicable to the use of cobalt-based or nickel haze magnetic powder or ferrite powder, which is ceramic powder. be.
Ｃ発明の効果〕
本発明に係る粉末送給型プラズマト−チは以上の説明か
らも明らかなように、磁性粉末を溶融して下部のオリフ
ィスから放出する粉末送給型プラズマアークの上記オリ
フィスの周囲に上記プラズマアークの軸方向に磁場を発
生するコイルを設けているので、これによって磁性粉末
が中央のプラズマ柱の方に吸引され従って、オリフィス
の近傍に磁性粉末が付着することもない。C Effects of the Invention] As is clear from the above description, the powder feeding plasma torch according to the present invention has the above-mentioned orifice of the powder feeding plasma arc that melts magnetic powder and discharges it from the orifice at the bottom. Since a coil is provided around the plasma arc that generates a magnetic field in the axial direction of the plasma arc, the magnetic powder is attracted toward the central plasma column, thereby preventing the magnetic powder from adhering to the vicinity of the orifice.
従って、溶接あるいは溶射中にトーチ内部の掃除をする
必要がないので長期間の連続運転をすることができるこ
ととなる。Therefore, since there is no need to clean the inside of the torch during welding or thermal spraying, continuous operation can be performed for a long period of time.
特に、該粉末送給型プラズマトーチを溶接に使用した場
合は、溶接中に上記付着した金属粉末が溶けて湯玉とな
って熔融金属中に落下することも無く、このため表面が
均一な溶接が行われることになる。In particular, when the powder-feeding plasma torch is used for welding, the adhered metal powder does not melt during welding and become a droplet that falls into the molten metal, resulting in welding with a uniform surface. It will be done.
第１図は本発明の一実施例に係る粉末送給型プラズマト
ーチの一部切欠き側面図、第２図は従来例に係る粉末送
給型プラズマアークの一部省略断面図である。
〔符号の説明］
２０−−−−−−−−粉末送給型プラズマトーチ、２１
−− タングステン電極、２２−−−一−−アーク拘束
ノズル、２３−−一粉末供給用ノスル、２４−−−一−
−−シー１１１合■Ａ、２５．２８−−−−−−オリフ
ィス、２６−−−−− コイルFIG. 1 is a partially cutaway side view of a powder feeding type plasma torch according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially omitted sectional view of a powder feeding type plasma arc according to a conventional example. [Explanation of symbols] 20--------Powder feeding plasma torch, 21
-- Tungsten electrode, 22--1--arc restraint nozzle, 23--1 powder supply nozzle, 24--1-
-- Sea 111 go ■ A, 25.28 --- Orifice, 26 --- Coil
Claims (2)
性粉末を溶融して下部のオリフィスから放出する粉末送
給型プラズマトーチにおいて、上記オリフィスの周囲に
上記プラズマアーク柱方向に磁場を発生するコイルを設
けたことを特徴とする粉末送給型プラズマトーチ。(1) In a powder-feeding plasma torch that generates a plasma arc, melts magnetic powder supplied from the side, and releases it from an orifice at the bottom, a coil that generates a magnetic field around the orifice in the direction of the plasma arc column. A powder feeding type plasma torch characterized by being provided with.
ルによる磁場はプラズマの放出方向に向いている特許請
求の範囲第１項記載の粉末送給型プラズマトーチ。(2) The powder feeding type plasma torch according to claim 1, wherein the plasma arc is made of positive polarity plasma, and the magnetic field by the coil is oriented in the direction of plasma emission.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP62058179A JP2565328B2 (en) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | Powder feeding type plasma torch |
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Publications (2)
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|---|---|
| JPS63224877A true JPS63224877A (en) | 1988-09-19 |
| JP2565328B2 JP2565328B2 (en) | 1996-12-18 |
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| JP62058179A Expired - Lifetime JP2565328B2 (en) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | Powder feeding type plasma torch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2565328B2 (en) |
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