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JP2980649B2 - Plasma spraying equipment - Google Patents
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JP2980649B2 - Plasma spraying equipment - Google Patents

Plasma spraying equipment

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JP2980649B2
JP2980649B2 JP2182394A JP18239490A JP2980649B2 JP 2980649 B2 JP2980649 B2 JP 2980649B2 JP 2182394 A JP2182394 A JP 2182394A JP 18239490 A JP18239490 A JP 18239490A JP 2980649 B2 JP2980649 B2 JP 2980649B2
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arc
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gas
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は大型のプラズマジェットを発生することの
できるプラズマ溶射装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma spraying apparatus capable of generating a large-sized plasma jet.

〔従来の技述〕[Conventional statement]

従来のプラズマ溶射装置は、単一極の+,−直流でプ
ラズマを発生させて溶射を行っていたので、大量大型な
溶射ができず、また強力な溶射を可能とするためにプラ
ズマの温度と速度を上げるのに腐心していたが、これが
なかなか困難であり一部の小型の溶射作業しか利用され
ていないものであった。またプラズマの中心に溶射材料
が入りにくくプラズマの中心から外れると充分溶けない
まま被溶射体にたたきつけられて不良溶射を生ずること
となった。また最近ガスを燃焼させて爆発的なジェット
炎を発生させ、これにより溶射ができるようにしたもの
があるが、2700℃以上の温度を得ることは困難でおのず
から限界があった。
Conventional plasma spraying apparatuses generate plasma with a single pole of + or-direct current and perform thermal spraying. Therefore, large-scale large-scale thermal spraying cannot be performed. Despite efforts to increase speed, this was quite difficult and only some small spraying operations were used. Further, when the thermal spray material hardly enters the center of the plasma and deviates from the center of the plasma, the material does not melt sufficiently and is hit against the object to be sprayed, resulting in poor thermal spraying. Recently, explosive jet flames have been generated by burning gas to enable thermal spraying. However, it has been difficult to obtain a temperature of 2700 ° C. or more, and there was naturally a limit.

さらに最近、大気汚染や酸性雨等により金属製品の腐
食現像が急増し、このため鉄骨その他の防錆を行うため
大型の大面積の溶射の出現が望まれていた。マルチアー
クは従来のアーク溶接装置を越えて公害的産業廃棄物の
処理再生に卓効を現しているが、この原理をプラズマ溶
射に応用するようにすれば、安定,大型でしかも従来の
狭い領域の局所的な溶射を越えた多様な溶射を可能にす
ることができる。
More recently, corrosion and development of metal products has rapidly increased due to air pollution, acid rain, and the like. For this reason, the appearance of large-sized large-area thermal spraying for steel frames and other rust prevention has been desired. Multi-arc has proven to be effective in treating and regenerating polluting industrial waste beyond conventional arc welding equipment, but if this principle is applied to plasma spraying, it is stable, large, and small in the conventional narrow area. And various types of thermal spraying beyond the local thermal spraying.

この発明は上記のような点に鑑みてなされたもので、
従来の狭い領域の溶射を越えた大面積にわたって安定な
溶射を行うことのできる、しかも多様な溶射を可能とす
るプラズマ溶射装置を得ることを目的としている。
The present invention has been made in view of the above points,
An object of the present invention is to provide a plasma spraying apparatus capable of performing stable thermal spraying over a large area beyond conventional narrow area thermal spraying and capable of performing various thermal spraying.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明に係る溶射装置は、ニュートラル電極と、当
該ニュートラル電極を中心として同一平面上に均等に配
置されたマルチアーク電極群とを具備しており、当該マ
ルチアーク電極群及び前記ニュートラル電極に電気接続
されており且つこれらの電極の相互間にマルチアークを
各々発生させるための電圧を生成する電源とを具備した
ことを特徴としている。
The thermal spraying apparatus according to the present invention includes a neutral electrode and a multi-arc electrode group uniformly arranged on the same plane with the neutral electrode as a center, and electrically connected to the multi-arc electrode group and the neutral electrode. And a power source for generating a voltage for generating a multi-arc between these electrodes.

より好ましくは、前記マルチアーク電極群を上下方向
に複数段階設けるようにすることが望ましい。各段のマ
ルチアーク電極の配置角度を上下の電気間でもマルチア
ークを発生するようにずらすようにすることが望まし
い。
More preferably, it is desirable to provide the multi-arc electrode group in a plurality of stages in the vertical direction. It is desirable that the arrangement angle of the multi-arc electrode in each stage is shifted so as to generate a multi-arc even between upper and lower electricity.

また、前記ニュートラル電極を内蔵する第1筒体の内
部からその開口部に向けて第1ガスが供給され、前記第
1筒体を内蔵する第2筒体の内部から、その開口部に向
けて第2ガスが供給され、前記第2筒体を内蔵する第3
筒体の内部からその開口部に向けて第1溶射材及び第3
ガスが供給され、前記第3筒体を内蔵する第4筒体の内
部からその開口部に向けて第2溶射材及び第4ガスが供
給されるようにすることが望ましい。
In addition, a first gas is supplied from the inside of the first cylindrical body containing the neutral electrode toward the opening thereof, and from the inside of the second cylindrical body containing the first cylindrical body toward the opening thereof. A third gas supplied with a second gas and containing the second cylindrical body is provided.
From the inside of the cylinder toward the opening thereof, the first sprayed material and the third
It is preferable that the gas is supplied, and the second spray material and the fourth gas are supplied from the inside of the fourth cylinder housing the third cylinder toward the opening.

前記ニュートラル電極は中空になっており、当該電極
から不活性ガス、セラミック又は燃料ガスが噴出される
ようになっていることが望ましい。
It is preferable that the neutral electrode is hollow, and an inert gas, ceramic or fuel gas is ejected from the electrode.

前記ニュートラル電極は、ワイヤー状の金属の束であ
っても良く、金属パイプからなり、当該パイプ中に合金
にしたい金属を入れるようにしても良い。
The neutral electrode may be a bundle of wire-like metals, and may be formed of a metal pipe, and the metal to be alloyed may be put in the pipe.

前記ニュートラル電極、又は前記ニュートラル電極及
びこれを囲む対向電極をとり囲むその外側の円周状の空
間より所要のガスを噴出するようにすることが望まし
い。
Desirably, a required gas is ejected from the neutral electrode or a circumferential space surrounding the neutral electrode and the counter electrode surrounding the neutral electrode.

前記電極は3倍周波、鋸歯状の電圧を生成する構成の
ものを用いても良い。
The electrode may be configured to generate a triple frequency, sawtooth voltage.

〔作用〕[Action]

この発明においては、ニュートラル電極及びこのニュ
ートラル電極を中心として同一平面上に均等に配置され
たマルチアーク電極群の相互間にマルチアークが各々発
生することから、強力で安定したプラズマジェットが得
られる。
According to the present invention, since a multi-arc is generated between the neutral electrode and the multi-arc electrode group evenly arranged on the same plane with the neutral electrode as a center, a strong and stable plasma jet can be obtained.

この発明においては、マルチアーク電極群を上下方向
に複数段設け、各段のマルチアーク電極の配置角度を上
下の電気間でもマルチアークを発生するようにしたの
で、プラズマ領域が太く且つ長くなる。
In the present invention, the multi-arc electrode group is provided in a plurality of stages in the up-down direction, and the arrangement angle of the multi-arc electrodes in each stage is such that a multi-arc is generated even between upper and lower electricity, so that the plasma region is thick and long.

この発明においては、3相出力でなく、第5図に示す
ように3倍周波,鋸歯状波の単相出力を利用しても、強
力なプラズマ溶射を行うことができる。
In the present invention, strong plasma spraying can be performed even by using a triple-frequency, sawtooth-wave single-phase output as shown in FIG. 5 instead of a three-phase output.

この発明においては、上記多電極を多段に配置したの
で、強力なプラズマ溶射を行うことができる。
In the present invention, since the multiple electrodes are arranged in multiple stages, strong plasma spraying can be performed.

この発明においては、ニュートラル電極を中空とし、
その中空から不活性ガス,空気,セラミック,あるいは
燃焼ガスを噴出するようにしたので、プラズマ溶射を簡
便に、効率よく行うことができる。
In the present invention, the neutral electrode is hollow,
Since the inert gas, air, ceramic, or combustion gas is ejected from the hollow, plasma spraying can be performed easily and efficiently.

この発明においては、ニュートラル電極を溶融性と
し、これをワイヤー状の金属の束とするか、または金属
パイプとし、その中に合金にしたい金属製撚り線を入れ
るようにしたので、プラズマ溶射を良好に、効率よく行
うことができる。
In the present invention, the neutral electrode is made to be meltable, and this is made into a bundle of wire-like metal or a metal pipe, and the metal stranded wire to be alloyed is put in the neutral electrode. In addition, it can be performed efficiently.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a),(b)はこの発明の一実施例によるプ
ラズマ溶射装置を示す。図において、1はニュートラル
電極、2aはアルゴン,窒素ガス,炭素ガス等を混合した
作動ガス(第1ガス)、14はニュートラル電極1を内蔵
する先端部が円錐形に近い円筒形状をしており、上記電
極1との間に空間Aを形成する第1筒体で、上記動作ガ
ス2aが該筒体内部から該空間Aを通してその開口部14a
に向けて供給されるようになっている。15はこの第1筒
体14を内蔵する円錐形に近い円筒形状をしており、上記
筒体14との間に空間Bを形成する第2筒体で、第2ガス
2bが該筒体内部からこの空間Bを通してその開口部15a
に供給されるようになっている。また16はこの第2筒体
15を内蔵する円錐形に近い円筒形状をした第3筒体で、
これは上記筒体15との間の空間Cを通して内部からその
開口部16aに、例えば金属製の棒,ワイヤー,セラミッ
クの棒、あるいはこれらの合成体、または粉状体等の第
1溶射材17a並びに第3ガス2cが供給されるようになっ
ている。さらに9は上記第3の筒体16を内蔵する円筒形
状をした第4筒体で、これは上記筒体16との間の空間D
を通して内部からその開口部9aに、例えばNi等の第2溶
射材17b並びに第4ガス2dが供給されるようになってい
る。ここで第4ガス2dは空気でも可である。20はプラズ
マジェットである。また70は被溶射体、80は溶射皮膜で
ある。
1A and 1B show a plasma spraying apparatus according to one embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a neutral electrode, 2a is a working gas (first gas) in which argon, nitrogen gas, carbon gas or the like is mixed, and 14 is a cylindrical shape having a built-in neutral electrode 1 having a tip portion close to a conical shape. , A first cylindrical body which forms a space A between the first cylindrical body and the electrode 1, and the working gas 2 a flows from the inside of the cylindrical body through the space A to the opening 14 a thereof.
It is supplied to. Reference numeral 15 denotes a second cylindrical body having a cylindrical shape close to a conical shape containing the first cylindrical body 14 and forming a space B between the first cylindrical body 14 and the second cylindrical body 14.
2b passes through the space B from the inside of the cylindrical body and the opening 15a
It is supplied to. 16 is this second cylinder
A third cylinder with a cylindrical shape close to a conical shape containing 15
The first sprayed material 17a such as a metal rod, a wire, a ceramic rod, or a composite of these, or a powdered material, for example, is inserted into the opening 16a through the space C between the cylinder 15 and the inside. In addition, the third gas 2c is supplied. Further, reference numeral 9 denotes a fourth cylindrical body having a cylindrical shape in which the third cylindrical body 16 is incorporated.
The second sprayed material 17b such as Ni, for example, and the fourth gas 2d are supplied from the inside to the opening 9a. Here, the fourth gas 2d may be air. 20 is a plasma jet. Reference numeral 70 denotes a thermal sprayed body, and reference numeral 80 denotes a thermal spray coating.

第2図は上記実施例のプラズマ溶射装置の電極配置を
示し、図において、4−1〜4−6,5−1〜5−6,6−1
〜6−6は相互間でマルチアークを発生する6つの電極
を同一平面内に配置してなる第1,第2,第3のマルチアー
ク電極群であり、第1のマルチアーク電極群は上記第1,
第2の筒体14,15間(空間B)に、第2のマルチアーク
電極群は、第2,第3の筒体15,16間(空間C)に、さら
に第3のマルチアーク電極群は第3,第4の筒体16,9間
(空間D)に配置されている。そして各群におけるマル
チアーク電極の配置は上下の電極同士間でもアークが出
て、しかも回転磁界が得られるように各段間で1相分電
極をずらして設けてある。
FIG. 2 shows the electrode arrangement of the plasma spraying apparatus of the above embodiment, and in the figure, 4-1 to 4-6,5-1 to 5-6,6-1.
Reference numerals 6 to 6 denote first, second, and third multi-arc electrode groups in which six electrodes that generate a multi-arc between each other are arranged in the same plane. First
A second multi-arc electrode group is provided between the second cylinders 14 and 15 (space B), and a third multi-arc electrode group is provided between the second and third cylinders 15 and 16 (space C). Is disposed between the third and fourth cylindrical bodies 16 and 9 (space D). The arrangement of the multi-arc electrodes in each group is such that the electrodes are shifted by one phase between the stages so that an arc is emitted between the upper and lower electrodes and a rotating magnetic field is obtained.

このような本実施例のプラズマ溶射装置では、まず第
1平面内の6つの電極4−1〜4−6間のマルチアーク
により、大きな断面積すなわち太いプラズマ流が得ら
れ、しかもこれが第1,第2,第3の電極群と三段にわたっ
て設けられて、上下の段間でもアークが発生するので、
非常に強力なかつ広範囲なマルチアークとなり、プラズ
マの領域(太さも含む)が大きく、溶融不良がなく、良
質の溶射を行うことができる。またプラズマ流20は非常
に太くかつ長いものとなるため、大型高速の溶射が可能
となり、またこのようにアークが強力であるので、難溶
性のタングステンやアルミナ等の溶射をも行うことがで
きる。さらに、上記の混合の耐熱,耐磨耗性の溶射がで
き、合金溶射も可能となる。さらに、本発明は多電極で
あり真中に大きく円形の開口21が開いているので、ここ
に金属系,セラミック系,金属粉にセラミックの入った
もの、複合の棒22等を挿入して溶射を行うことができる
という利点がある。
In the plasma spraying apparatus of this embodiment, a large cross-sectional area, that is, a thick plasma flow is obtained by the multi-arc between the six electrodes 4-1 to 4-6 in the first plane. Since it is provided over the second and third electrode groups and over three stages, and an arc is generated between the upper and lower stages,
A very powerful and wide-area multi-arc is formed, the plasma region (including the thickness) is large, there is no poor melting, and good quality thermal spraying can be performed. Further, since the plasma flow 20 is very thick and long, large-sized and high-speed thermal spraying can be performed. In addition, since the arc is strong, it is possible to perform thermal spraying of hardly soluble tungsten or alumina. Further, the above mixture can be subjected to thermal and abrasion resistant thermal spraying, and alloy thermal spraying becomes possible. Further, since the present invention is a multi-electrode and has a large circular opening 21 in the middle, a metal rod, a ceramic rod, a ceramic powder in a metal powder, a composite rod 22 or the like is inserted therein to perform thermal spraying. There is the advantage that it can be done.

また各筒体間の空間から不活性ガスや空気等のガスを
噴射するようにしているので、強力なプラズマ流により
溶射を行うことができる、さらに各6電極群に下側ほど
高い直流電圧を印加するようにすれば、プラズマ流を一
層強力にすることもできる。
In addition, since a gas such as an inert gas or air is injected from the space between the cylinders, it is possible to perform thermal spraying by a strong plasma flow. By applying the voltage, the plasma flow can be further enhanced.

さらに、上記挿入棒22の真中を中空にし、ここから不
活性ガス,空気あるいはアセチレン等の燃焼ガス23を強
力噴射することにより爆発的ジェット炎を併用した溶射
を行うこともできる。
Further, the center of the insertion rod 22 is made hollow, and a combustion gas 23 such as an inert gas, air, or acetylene is strongly injected from the hollow, so that thermal spraying using an explosive jet flame can be performed.

さらに本発明はアークプラズマの量が大きいので、誘
導コイル等によって磁界を発生させ、発生した電子やイ
オンを加速させ回転させる等によりエネルギーを増加さ
せることもできる。
Further, in the present invention, since the amount of arc plasma is large, a magnetic field can be generated by an induction coil or the like, and the energy can be increased by accelerating and rotating the generated electrons and ions.

さらに本発明のマルチアークプラズマは減圧容器内で
の減圧プラズマ溶射に安定で良好な成果を生むものであ
り、また本発明は水中での溶射にも卓効があるものであ
る。
Furthermore, the multi-arc plasma of the present invention is stable and produces good results in reduced-pressure plasma spraying in a reduced-pressure vessel, and the present invention is also effective for spraying in water.

さらに、上記開口21を利用してアーク発生用の電極を
金属製ワイヤとし消耗に応じた送給(図示せず)を行う
ことにより、大量溶射,肉盛の形成,またはワイヤの異
種金属による合金溶射,あるいは複合溶射を行うことも
可能である。
Further, by using the opening 21 to make the arc-generating electrode a metal wire and performing feeding (not shown) in accordance with the consumption, a large amount of thermal spraying, formation of an overlay, or alloying of the wire with a dissimilar metal is performed. Thermal spraying or composite spraying can be performed.

第3図は上記実施例におけるニュートラル電極の、よ
り具体的な構成例を示したものである。
FIG. 3 shows a more specific configuration example of the neutral electrode in the above embodiment.

第3図(a)は難溶性金属からなるニュートラル電極
32を中心とし、これを囲むように6電極31aを配置した
もの、第3図(b)は難溶性金属からなるニュートラル
電極32を中心とし、これを囲むように3電極31bを配置
したものである。第3図(c)において、30はワイヤー
の束を示し、これは異種金属でも可である。なお、この
場合このワイヤーの束は丈夫なものでなければならな
い。また第3図(d)は金属のパイプ33の中央部に撚り
線34を入れたもの、第3図(e)は金属のパイプ33の中
央部に難溶性のタングステン,アルミナの粉35を入れた
もの、第3図(f)は金属のパイプ33の中央部にセラミ
ックの粉36を入れたもの、第3図(g)は二重の異種金
属のパイプ37で不活性ガス38を囲うようにしたものであ
り、いずれの場合においても金属製のパイプ33を溶かし
たのち、中の撚り線、粉等をも溶かすことができるもの
である。
FIG. 3 (a) shows a neutral electrode made of a poorly soluble metal.
FIG. 3 (b) shows an arrangement in which six electrodes 31a are arranged around the center of 32, and three electrodes 31b are arranged around the neutral electrode 32 made of a poorly soluble metal. is there. In FIG. 3 (c), reference numeral 30 denotes a bundle of wires, which may be made of a dissimilar metal. In this case, the bundle of wires must be strong. FIG. 3 (d) shows a metal pipe 33 in which a stranded wire 34 is inserted in the center, and FIG. 3 (e) shows a metal pipe 33 in which a sparingly soluble tungsten or alumina powder 35 is inserted. FIG. 3 (f) shows a metal pipe 33 in which ceramic powder 36 is put in the center, and FIG. 3 (g) shows a double dissimilar metal pipe 37 surrounding an inert gas 38. In any case, after the metal pipe 33 is melted, the stranded wire, powder, and the like inside can be melted.

上記各ニュートラル電極の構成では以下のような効果
がある。
The configuration of each neutral electrode has the following effects.

タングステンあるいは炭素棒、金属とセラミック、そ
の他非常に難溶性の物質を溶射するときには、3電極31
b(第3図(b))または6電極31a(第3図(a))の
中央に上記難溶性金属32を配置し、これにニュートラル
を接続する。すると全ての電極31とこのニュートラルの
難溶性金属32との間でアークが発生し、外周の電極31間
のアークとあいまって非常に強力なアークが発生し、ど
のようなものでも溶射を行うことができる。
When spraying tungsten or carbon rods, metals and ceramics, or other very insoluble materials, the three electrodes 31
The hardly soluble metal 32 is disposed at the center of the b (FIG. 3 (b)) or the six electrodes 31a (FIG. 3 (a)), and a neutral is connected thereto. Then, an arc is generated between all the electrodes 31 and this neutral hardly soluble metal 32, and an extremely strong arc is generated in combination with the arc between the outer electrodes 31. Can be.

また、この難溶性溶接棒32の中央を中空にし、この中
空から不活性ガス,空気,セラミック,燃焼ガス(水
素,アセチレン等)等39を適当な圧力で噴出させるよう
にすれば、今まで不可能であった難溶性のもの、または
大粒の粉状(例えば自然産の破鉄粒)の溶射を簡便にか
つ効率よくプラズマ溶射を行うことができる。
If the center of the hardly soluble welding rod 32 is made hollow and an inert gas, air, ceramic, combustion gas (hydrogen, acetylene, etc.) 39 is blown out from the hollow at an appropriate pressure, the hitherto impossible It is possible to easily and efficiently perform the spraying of the hardly soluble or large powder (for example, naturally occurring iron-broken particles) which has been possible.

ここで燃焼ガスの爆発力をさらに効果的に溶射に利用
するためには、燃焼ガスの噴射を電極内部側よりむしろ
電極先端側で行うほうがよく、例えば、燃焼ガスについ
ては第3及び第4筒体間の空間Dから供給するのが好ま
しい。
Here, in order to more effectively utilize the explosive power of the combustion gas for thermal spraying, it is better to inject the combustion gas at the tip of the electrode rather than at the inside of the electrode. Preferably, it is supplied from the space D between the bodies.

またこの中央のニュートラルの電極32を溶融性にし、
ワイヤー状の金属の束とする(第3図(c))、あるい
は金属のパイプ33の中に合金にしたい金属製撚り線34を
挿入(第3図(d))しても溶射を行うことができる。
またこの金属製撚り線34に代えて、セラミックの粉36
(第3図(f)),タングステン,アルミナの粉35等
(第3図(e))も使用可能である。また中から不活性
ガス38を噴出させる(第3図(g))こともできる。
This central neutral electrode 32 is made fusible,
Even if it is made into a wire-shaped metal bundle (Fig. 3 (c)), or a metal stranded wire 34 to be alloyed is inserted into a metal pipe 33 (Fig. 3 (d)), thermal spraying is performed. Can be.
In place of the metal stranded wire 34, a ceramic powder 36 is used.
(FIG. 3 (f)), powder of tungsten, alumina 35, etc. (FIG. 3 (e)) can also be used. Further, an inert gas 38 can be ejected from the inside (FIG. 3 (g)).

なお上記実施例では、6電極を多段構成としたが、こ
れは一段でもよく、第4図(a)はこのような構成の本
発明の第2の実施例によるプラズマ溶射装置を示す平面
図であり、図において、41は6電極、42はニュートラル
電極、43は上記両電極41,42をとり囲むその外側の円周
状の空間で、この部分から作動ガスまたは燃焼ガスが噴
射される。44はさらにその外側の円周状の空間でここか
ら空気等が噴射される。
In the above embodiment, the six electrodes have a multi-stage configuration, but this may be a single stage. FIG. 4 (a) is a plan view showing a plasma spraying apparatus according to a second embodiment of the present invention having such a configuration. In the drawing, reference numeral 41 denotes six electrodes, reference numeral 42 denotes a neutral electrode, and reference numeral 43 denotes an outer circumferential space surrounding both the electrodes 41 and 42, from which working gas or combustion gas is injected. Reference numeral 44 denotes a further outer circumferential space from which air or the like is jetted.

また第4図(b)は上記第2の実施例の変形例を示
し、ここで、41,42は第4図(a)と同じものを示し、4
5はニュートラル電極42を囲む空間でここから第1の不
活性ガスが噴射される。46はさらにその外側の6電極41
をとり囲む空間でここから第2の不活性ガスが噴射され
る。
FIG. 4 (b) shows a modification of the above-mentioned second embodiment, wherein 41 and 42 show the same as those in FIG. 4 (a).
Reference numeral 5 denotes a space surrounding the neutral electrode 42, from which the first inert gas is injected. 46 is the outer six electrodes 41
The second inert gas is jetted from here in the space surrounding.

この実施例では6電極群は一段であるが、第4図のよ
うに必要な隙間から種々のガス43,44,45,46を噴射させ
ることが可能であり、燃焼性ガスを噴射するとプラズマ
炎とガスジェット流の両方の長所を使用することができ
る。
In this embodiment, the six electrode groups are one stage, but various gases 43, 44, 45, and 46 can be injected from necessary gaps as shown in FIG. The advantages of both gas and jet streams can be used.

第5図(a)〜(c)はこの発明の第3の実施例によ
るプラズマ溶射装置を示し、これは3相交流から3倍周
波,鋸歯状波の出力を得てこれを用いてプラズマ溶射を
行うようにしたものである。第5図(a),(b)はこ
のプラズマ溶射装置の溶射部の断面側面図及び外観側面
図であり、51はニュートラル電極、52はプラズマ流、53
はアーク電極である。第5図(c)は上記3倍周波、鋸
歯状波の出力を得るための構成を示し、51はニュートラ
ル電極、53は3つのアーク電極、38は3相/単相変換ト
ランス、54はその1次巻線、55はその2次巻線である。
5 (a) to 5 (c) show a plasma spraying apparatus according to a third embodiment of the present invention, which obtains a triple frequency, sawtooth wave output from a three-phase alternating current and uses this to perform plasma spraying. Is performed. 5 (a) and 5 (b) are a cross-sectional side view and an external side view of a sprayed portion of the plasma spraying apparatus, wherein 51 is a neutral electrode, 52 is a plasma flow, 53
Is an arc electrode. FIG. 5 (c) shows a configuration for obtaining the output of the triple frequency and sawtooth wave, 51 is a neutral electrode, 53 is three arc electrodes, 38 is a three-phase / single-phase conversion transformer, and 54 is a The primary winding 55 is its secondary winding.

この3相/単相変換トランス58は単相トランスの1次
側に3相の3つの1次コイル54を巻回し、2次側に1つ
の2次コイル55を巻回したもので、この1次側の3つの
1次コイル54には3相交流電源の各相の電源供給を第5
図(f)に示す位相制御回路24により第5図(g)に示
すように、約120゜〜180゜の範囲のみに制御したもので
あり、2次側には第5図(h)に示すように3倍周波の
鋸歯状波の波形が得られるものである。
The three-phase / single-phase conversion transformer 58 has three primary coils 54 of three phases wound on the primary side of the single-phase transformer, and one secondary coil 55 wound on the secondary side. For the three primary coils 54 on the secondary side, the power supply of each phase of the three-phase AC power supply
As shown in FIG. 5 (g), the phase is controlled only in the range of about 120 ° to 180 ° by the phase control circuit 24 shown in FIG. 5 (f). As shown, a waveform of a sawtooth wave having a triple frequency is obtained.

なお第5図(f)において、1p,2p,3pは3相交流電
源、25a,25b,25cはサイリスタ、27は3相交流の各相の
正弦波の零クロス点を検出する零クロス点検出器、26a,
26b,26cは該ゼロクロス点検出器27の出力を受け、各相
のサイリスタ25a,25b,25cの点弧角を調整する位相調整
器である。
In FIG. 5 (f), 1p, 2p, and 3p are three-phase AC power supplies, 25a, 25b, and 25c are thyristors, and 27 is a zero-cross point detector that detects a zero-cross point of a sine wave of each phase of three-phase AC. Vessel, 26a,
26b and 26c are phase adjusters that receive the output of the zero-cross point detector 27 and adjust the firing angles of the thyristors 25a, 25b and 25c of each phase.

本実施例においてはトランス58の2次側に3倍周波の
鋸歯状波が発生し、これにより3本の電極53とニュート
ラル電極51との間にアークを発生させ、プラズマ溶射が
行われる。
In the present embodiment, a triple frequency sawtooth wave is generated on the secondary side of the transformer 58, thereby generating an arc between the three electrodes 53 and the neutral electrode 51, and performing plasma spraying.

第5図(d)はこの第5図(c)の実施例の他の変形
例である第4の実施例を示し、この実施例は上記第3の
実施例と2次側のみにおいて異なり、2次側に2つのコ
イル55,55を備え、かつそれぞれ各コイルの一端に接続
した4つの電極56,56,57,57を備えたものである。この
場合、相隣る電極間にアークが発生し、プラズマ溶射が
行われる。
FIG. 5 (d) shows a fourth embodiment which is another modification of the embodiment of FIG. 5 (c). This embodiment differs from the third embodiment only on the secondary side. It has two coils 55, 55 on the secondary side, and four electrodes 56, 56, 57, 57 connected to one end of each coil, respectively. In this case, an arc is generated between adjacent electrodes, and plasma spraying is performed.

また第5図(e)は第5の実施例を示し、これは2次
側に1つのコイル55を備え、ニュートラル電極51と4つ
の電極56とを対向させ、該4つの電極56の全てとニュー
トラル電極51との間に2次コイル55の2次電圧を印加す
るようにしたものである。この場合ニュートラル電極51
と4つの電極56との間にアークが発生し、プラズマ溶射
が行われる。
FIG. 5 (e) shows a fifth embodiment, in which one coil 55 is provided on the secondary side, the neutral electrode 51 and the four electrodes 56 are opposed to each other, and all of the four electrodes 56 are connected to each other. The secondary voltage of the secondary coil 55 is applied between the neutral electrode 51 and the neutral electrode 51. In this case, the neutral electrode 51
An arc is generated between the electrode and the four electrodes 56, and plasma spraying is performed.

このような本発明の第3,第4,第5の実施例において
は、非消耗性の電極で中央の電極51(但し第4の実施例
では中央の電極はない)を太くし、周囲に3本以上に分
割配置した電極53を細くし、たトランス58により3相交
流から3倍周波の鋸歯状波を得てこれを各電極間に印加
することにより同時にアークを発生させて溶射を行うよ
うにしたので、電力変換の効率良く強力なアークを発生
してプラズマ溶射を行うことができる。また、3相を単
相に変換する動作が3相につき対称的であるので、3相
不平衡な問題を生ずることは全くなく、従来に比し大き
な効果が得られる。
In the third, fourth, and fifth embodiments of the present invention, the central electrode 51 (but not the central electrode in the fourth embodiment) is made thicker by a non-consumable electrode, and The electrode 53 divided into three or more parts is made thinner, a sawtooth wave of a triple frequency is obtained from a three-phase alternating current by a transformer 58, and this is applied between the electrodes, thereby simultaneously generating an arc and performing thermal spraying. With this configuration, a powerful arc can be efficiently generated for power conversion, and plasma spraying can be performed. In addition, since the operation of converting the three phases into a single phase is symmetrical with respect to the three phases, there is no problem in which the three phases are unbalanced, and a great effect can be obtained as compared with the related art.

またこの中央極の電極51を中空にし、ここから不活性
ガス,空気,燃焼ガス,セラミック等必要なものを放射
させ溶射するようにしたので、簡便に効率よくプラズマ
溶射を行うことができる。
Further, since the central electrode 51 is made hollow, and necessary materials such as inert gas, air, combustion gas, ceramics and the like are radiated and sprayed, plasma spraying can be performed simply and efficiently.

さらに上記のように中央電極を消耗性電極として、こ
れに送電供給を行うようにした溶射も可能であるととも
に、さらに上記各電極構成のうち、一部を消耗性電極、
一部を非消耗性電極とし、アーク雰囲気を形成する電極
と溶射性電極とすることもできる。
Further, as described above, the central electrode as a consumable electrode, it is also possible to perform thermal spraying to supply power to it, and further, a part of each of the above electrode configurations, a consumable electrode,
A part may be a non-consumable electrode, and an electrode forming an arc atmosphere and a sprayable electrode may be used.

また例えば、第4実施例の構成の4電極を上下段に、
あるいはさらに多数段に一電極分づつずらして配置し、
夫々の段の電極間も、各段の電極間もアークが発生する
ようにして溶射を行うようにすれば、さらに強力なプラ
ズマ溶射を行うことができる。
Further, for example, the four electrodes of the configuration of the fourth embodiment are arranged in upper and lower stages,
Alternatively, it is further shifted by one electrode in many stages,
If the thermal spraying is performed so that an arc is generated between the electrodes of each stage and between the electrodes of each stage, more powerful plasma spraying can be performed.

第6図はこの発明の第6の実施例による3倍周波,鋸
歯状波のアーク溶射装置の構成を示す模式図であり、図
において、61はニュートラル電極、62aは上記ニュート
ラル電極61を含み、先端部が円錐筒に近い第1の円筒状
電極体、62bは該第1の円筒状電極体62aを含み、先端部
が円錐筒に近い第2の円筒状電極体、63は不活性ガス、
64は空気、65は溶融ワイヤー、66は容器体である。本実
施例では上記3相/単相変換トランスを用いて得た3倍
周波,鋸歯状波を円筒状電極体62a,62bとニュートラル
電極61間に印加して、両者間にアークを発生し、このア
ークにより溶融ワイヤー65を溶かしてゆくことにより、
アーク溶射をおこなうことができる。さらに上記第1,第
2の円筒状電極体62a,62bに外側のものの電圧が高くな
るよう直流電圧を印加すれば、アークを開口側に引く力
が増大し、強いアークによる溶射を行うことができる。
なお、上記溶融ワイヤー65は、例えば上記電極のうちの
1つと置き替えてもよいものである。また3倍周波,鋸
歯状波でなく、普通の単相交流または直流を電極間に印
加してもよい。
FIG. 6 is a schematic view showing the configuration of a triple frequency, sawtooth wave arc spraying apparatus according to a sixth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 61 denotes a neutral electrode, 62a includes the neutral electrode 61, A first cylindrical electrode body having a tip portion close to a conical cylinder, 62b includes the first cylindrical electrode body 62a, a second cylindrical electrode body having a tip portion close to a conical cylinder, 63 is an inert gas,
64 is air, 65 is a melting wire, and 66 is a container. In the present embodiment, the triple frequency and sawtooth wave obtained by using the three-phase / single-phase conversion transformer are applied between the cylindrical electrode bodies 62a and 62b and the neutral electrode 61, and an arc is generated between the two. By melting the molten wire 65 with this arc,
Arc spraying can be performed. Further, if a DC voltage is applied to the first and second cylindrical electrode bodies 62a and 62b so that the voltage of the outer one becomes higher, the force for pulling the arc toward the opening side increases, and thermal spraying with a strong arc can be performed. it can.
The melting wire 65 may be replaced with, for example, one of the electrodes. Instead of triple frequency and sawtooth waves, ordinary single-phase alternating current or direct current may be applied between the electrodes.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のようにこの発明によれば、ニュートラル電極及
びこのニュートラル電極を中心として同一平面上に均等
に配置されたマルチアーク電極群の相互間にマルチアー
クが各々発生する構成となっているので、強力で安定し
たプラズマジェットが得られ、今までに溶射できなかっ
たものを大面積にわたって溶射することが可能になると
いうメリットがある。
As described above, according to the present invention, since the multi-arc is generated between the neutral electrode and the multi-arc electrode group evenly arranged on the same plane with the neutral electrode as a center, the multi-arc is generated. Thus, there is an advantage that a stable plasma jet can be obtained, and a material that could not be sprayed so far can be sprayed over a large area.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例によるプラズマ溶射装置を
示す図、第2図は上記実施例における多電極の配置構成
を示す図、第3図は上記実施例におけるニュートラル電
極の具体的構成を示す図、第4図はこの発明の第2の実
施例を示す図、第5図はこの発明の第3,第4,第5の実施
例を示す図、第6図はこの発明の第6の実施例を示す図
である。 図において、1,32,51,61はニュートラル電極、2aは作動
ガス(第1ガス)、2bは第2ガス、2cは第3ガス、9は
第4筒体、14は第1筒体、15は第2筒体、16は第3筒
体、17aは第1溶射剤、17bは第2溶射剤、2dは空気(第
4ガス)、20,52はプラズマ流、30はワイヤー、31a,41
は6電極、31bは3電極、42はニュートラル電極、43〜4
6はガス噴射空間、53はアーク電極、58は3相単相変換
トランス、54はその1次巻線、55は2次巻線、61,62は
第1,第2電極体、64は空気、63は不活性ガス、65は溶融
ワイヤーである。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a diagram showing a plasma spraying apparatus according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of multiple electrodes in the above embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration of a neutral electrode in the above embodiment. FIG. 4, FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing third, fourth, and fifth embodiments of the present invention, and FIG. It is a figure which shows the Example of. In the figure, 1, 32, 51, 61 are neutral electrodes, 2a is a working gas (first gas), 2b is a second gas, 2c is a third gas, 9 is a fourth cylinder, 14 is a first cylinder, 15 is a second cylinder, 16 is a third cylinder, 17a is a first spraying agent, 17b is a second spraying agent, 2d is air (fourth gas), 20, 52 is a plasma flow, 30 is a wire, 31 is a wire, 31a, 41
Is 6 electrodes, 31b is 3 electrodes, 42 is neutral electrode, 43-4
6 is a gas injection space, 53 is an arc electrode, 58 is a three-phase to single-phase conversion transformer, 54 is its primary winding, 55 is a secondary winding, 61 and 62 are first and second electrode bodies, and 64 is air Reference numeral 63 denotes an inert gas, and reference numeral 65 denotes a melting wire. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ニュートラル電極と、当該ニュートラル電
極を中心として同一平面上に均等に配置されたマルチア
ーク電極群とを具備しており、当該マルチアーク電極群
及び前記ニュートラル電極に電気接続されており且つこ
れらの電極の相互間にマルチアークを各々発生させるた
めの電圧を生成する電源とを具備したことを特徴とする
プラズマ溶射装置。
1. A multi-arc electrode group comprising: a neutral electrode; and a multi-arc electrode group uniformly arranged on the same plane with the neutral electrode as a center, and electrically connected to the multi-arc electrode group and the neutral electrode. And a power supply for generating a voltage for generating a multi-arc between the electrodes.
【請求項2】請求項1記載のプラズマ溶射装置におい
て、前記マルチアーク電極群が上下方向に複数段設けら
れていることを特徴とするプラズマ溶射装置。
2. The plasma spraying apparatus according to claim 1, wherein said multi-arc electrode group is provided in a plurality of stages in a vertical direction.
【請求項3】請求項2記載のプラズマ溶射装置におい
て、各段のマルチアーク電極の配置角度を上下の電気間
でもマルチアークを発生するようにずらすようにしたこ
とを特徴とするプラズマ溶射装置。
3. The plasma spraying apparatus according to claim 2, wherein the angle of arrangement of the multi-arc electrodes in each stage is shifted so as to generate a multi-arc even between upper and lower electricity.
【請求項4】請求項1、2又は3記載のプラズマ溶射装
置において、前記ニュートラル電極を内蔵する第1筒体
の内部からその開口部に向けて第1ガスが供給され、 前記第1筒体を内蔵する第2筒体の内部から、その開口
部に向けて第2ガスが供給され、前記第2筒体を内蔵す
る第3筒体の内部からその開口部に向けて第1溶射材及
び第3ガスが供給され、前記第3筒体を内蔵する第4筒
体の内部からその開口部に向けて第2溶射材及び第4ガ
スが供給されるようになっていることを特徴とするプラ
ズマ溶射装置。
4. The plasma spraying apparatus according to claim 1, wherein the first gas is supplied from the inside of the first cylindrical body containing the neutral electrode toward an opening thereof. The second gas is supplied from the inside of the second cylindrical body having the inside into the opening thereof, and the first spray material and the third spraying body from the inside of the third cylindrical body having the second inside the body. The third gas is supplied, and the second spray material and the fourth gas are supplied from the inside of the fourth cylindrical body containing the third cylindrical body to the opening thereof. Plasma spraying equipment.
【請求項5】請求項1、2、3又は4記載のプラズマ溶
射装置において、前記ニュートラル電極は中空になって
おり、当該電極から不活性ガス、セラミック又は燃料ガ
スが噴出されるようになっていることを特徴とするプラ
ズマ溶射装置。
5. The plasma spraying apparatus according to claim 1, wherein said neutral electrode is hollow, and an inert gas, ceramic or fuel gas is ejected from said neutral electrode. A plasma spraying apparatus.
【請求項6】請求項1、2、3、4又は5記載のプラズ
マ溶射装置において、前記ニュートラル電極は、ワイヤ
ー状の金属の束からなることを特徴とするプラズマ溶射
装置。
6. The plasma spraying apparatus according to claim 1, wherein said neutral electrode comprises a bundle of metal wires.
【請求項7】請求項1、2、3、4又は5記載のプラズ
マ溶射装置において、前記ニュートラル電極は、金属パ
イプからなり、当該パイプ中に合金にしたい金属が入れ
られていることを特徴とするプラズマ溶射装置。
7. The plasma spraying apparatus according to claim 1, wherein said neutral electrode comprises a metal pipe, and said pipe contains a metal to be alloyed. Plasma spraying equipment.
【請求項8】請求項1、2、3、4、5、6又は7記載
のプラズマ溶射装置において、前記ニュートラル電極、
又は前記ニュートラル電極及びこれを囲む対向電極をと
り囲むその外側の円周状の空間より所要のガスが噴出さ
れることを特徴とするプラズマ溶射装置。
8. The plasma spraying apparatus according to claim 1, wherein said neutral electrode comprises:
Alternatively, a required gas is ejected from a peripheral space surrounding the neutral electrode and a counter electrode surrounding the neutral electrode.
【請求項9】請求項1、2、3、4、5、6又は7記載
のプラズマ溶射装置において、前記電源は3倍周波、鋸
歯状の電圧を生成する構成となっていることを特徴とす
るようになっていることを特徴とするプラズマ溶射装
置。
9. A plasma spraying apparatus according to claim 1, wherein said power source is configured to generate a triple frequency, sawtooth voltage. A plasma spraying apparatus characterized in that the plasma spraying is performed.
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