JPS6053111B2 - 溶射被膜の再溶融処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、被処理物の表面上に形成された溶射被膜の
再溶融処理方法に関するものである。

被処理物の表面上に、溶射法によつて例えば自店性合金
の溶射被膜を形成するためには、先づ前処理工程により
被処理物の表面を粗面化した後、粗面化された表面に溶
射材として自店性合金の溶射を行ない、ついで形成され
た自店性合金の溶射被膜に対し再溶融処理を施した後、
仕上げ工程により前記被膜の表面仕上げを行なう４つの
工程を必要としている。上記工程のうち、自店性合金溶
射被膜の再溶融処理は、溶射被膜を無孔質となし被処理
物の表面上に前記被膜を完全に融合せしめるための重要
な工程である。

この再溶融処理は、被処理物の表面上に形成された自店
性合金の溶射被膜を、例えばトーチから噴射される酸素
一アセチレン炎の如き熱源で加熱することにより再溶融
するもので、この処理は従来作業員により手作業で行な
われていた。

即ち、作業員がトーチを用い溶射被膜の表面を加熱する
と共にその表面状態を目視で観察し、加熱によつて皮膜
が光沢をもち、あぶらぎつたように見える状態になる如
くトーチを手で操作し、被膜の表面上を移動していた。

しかるに、上述した操作には定量的な基準がなく、作業
員の勘に頼つていたため作業に熟練を要し、しかも溶射
被膜を過熱したり、または加熱不足で被膜に未溶融部が
生ずる等の問題があつた。この発明は、上述のような観
点から、被処理物の表面上に形成された溶射被膜の再溶
融処理に当１り、被膜に過熱や未溶融が生ずることなく
、しかも作業に熟練を要しないで簡単かつ適確に自動的
に再溶融処理を行なうことができる溶射被膜の再溶融処
理方法を提供するもので、熱源により加熱された溶射被
膜の再溶融面の温度を連続的に測定・し、得られた測定
値と、予め前記溶射被膜を形成する溶射材の特性により
設定した再溶融面の最高加熱温度および最低加熱温度と
の関係に基づいて、加熱熱源または被処理物の移動速度
を制御することに特徴を有するものである。次に、この
発明の方法を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明方法の説明図で、１は溶射被膜が形成
された被処理物、２は被処理物１を載せて水平方向に移
動自在な台、３は被処理物１の上方にあつて被処理物１
を加熱するための、例えば酸素−アセチレン炎、酸素一
水素炎、プラズマ炎、高周波誘導加熱、レーザーなどの
如き熱源、４は熱源３を水平方向に自在に移動させる熱
源移動装置である。

溶射被膜が形成された被処理物１は、熱源３によつてそ
の溶射被膜が再溶融されるが、その再溶融面５の温度は
、温度計６によつて常時測定される。

温度計６は、非接触型の放射温度計、光温度計、２色高
温度計等のほか熱電対を使用することもできる。７は、
温度計６からの入力により、被処理物１が載置された台
２または、熱源移動装置４に対し、所定速度での移動を
指令するための制御器である。

制御器７には、温度を変数とした数式が記憶されている
マイクロコンピュータが組込まれており、このマイクロ
コンピュータは、温度計６から入力された値に基づき、
記憶されている数式によつて演算を行ない、その結果を
台２または熱源移動装置４に出力する。台２または熱源
移動装置４は、上述した制御器．７からの出力を受けて
、温度計６で測定された再溶融面５の温度に対応する速
度で移動して被処理物の未再溶融面の加熱に移り、かく
して被処理物１にはその溶射被膜が次々と連続的に再溶
融処理が施される。

なお、上記処理において、熱源３を固定して被処理物１
の載置された台２を移動するか、または、被処理物１の
載置された台２を固定して熱源３を移動するかは、被処
理物１の形状や熱源３の種類によつて適宜選択すること
ができる。

次に、この発明方法を実施例により更に具体的に説明す
る。

第２図はこの実施例に使用した再溶融処理装置の説明図
で、試料である被処理物１は、１辺が１００Ｔｎで厚さ
が１−のＳぴ幻０低であり、その片面に溶射材としてニ
ッケル基自溶性合金（ＭＳＦＮｉ３）５０ｆを、高周波
プラズマ炎により溶射し溶射被膜を形成した。

溶射被膜の再溶融処理は、その熱源として上述し如く高
周波プラズマ炎を用い、溶射と再溶融処理とを一連の操
作で行なつた。

８は高周波プラズマガン、９は高周波発生装置で、試料
台１２上に載置された被処理物１の溶射被膜を、高周波
プラ”ズマガン８から噴射されれる高周波プラズマ炎１
０で加熱し、再溶融した。

被処理物１を載置する試料台１２は、ｘ軸方向駆動モー
タ１３およびｙ軸方向駆動モータ１４により、ｘ軸方向
およびｙ軸方向に移動自在となつており、試料台１２の
移動によつて、被処理物１はその溶射被膜が全体的に再
溶融処理されるようにした。

被処理物１の再溶融面５の温度を、放射温度計１１によ
つて連続的に測定し、その測定信号をノイズフィルタ１
５、リニアライザ１６を経て制御器７に入力した。

制御器７は前記測定信号に基づいて内蔵されているマイ
クロコンピュータにより演算し、モータ出力部１７によ
りＸ軸方向モータ１３またはｙ軸方向モータ１４に所定
速度ての駆動を指令した。第３図は被処理物１に対する
高周波プラズマ炎の加熱軌跡で、見かけ上、プラズマ炎
が被処理物１の表面上を移動するように、制御器７のマ
イクロコンピュータで移動パターンを設定した。

プラズマ炎のスタート位置Ｓ．ｘ軸方向移動スパーン為
、ｙ軸方向移動スパーンＹ。は、予め定数として設定し
、プラズマ炎のＸ軸方向移動速度じｘのみを放射温度計
１１の出力により決定するようにした。ｘ軸方向移動速
度Ｕｘは、Ｘ軸方向駆動モータ１３の制御電圧Ｖｘによ
り定まるものであり、前記制御電ＪＥＶＸは、制御器７
のマイクロコンピュータに記憶させた下記（１），（２
）式による算出した。

なお、プラズマ炎のｙ軸方向移動速度０ｙも、ｙ軸方向
駆動モータ１４の制御電圧■ｙにより定まるが、この実
施例では前記制御電圧■ｙは一定とした。■ｘ＝■０Ｘ
Ａ・・・・ （１）上式にお
いて、ＶＯは予め設定されたｘ軸方向駆動モータの最高
回転数に対応する稼動電圧、Ａ番１ｘ軸方向駆動モータ
の制御出力比、ｔは放射温度計１１により単位時間内に
測定された再溶融面の平均温度（℃）、ＴＨは予め溶射
被膜を形成する溶射材の特性により設定した再溶融面の
最高加熱温度、ＴＬは同じく最低加熱温度、ｎは自溶性
合金の溶融時の特性を加味するための定数、Ｃ１および
Ｃ２は前記Ａ値を補正するための定数である。

第４図に、ＴＨ：１２８０、Ｔムニ１２３０、Ｃ１：１
．０、Ｃ２：０．０であつて、ｎ値が１，２，５，８お
よび２０の場合におけるｔ値とＡ値との関係を示した。

図面かられかるように、ｔ値がＴし≦ｔ≦ＴＨの場合に
は、Ａ値はＯから１まで変化する。即ち、再溶融面の温
度が高いほどプラズマ炎の移動速度は速く、再溶融面の
温度が低いほどプラズマ炎の移動速度は遅くなる。また
ｔ＜ＴＬの場合にはＡ＝ー０．０となつてプラズマ炎は
静止し、一方、ＴＨ＜ｔの場合にはＡ＝１．０となつて
プラズマ炎は最高速度で移動する。なお、プラズマ炎が
被処理物から外れて再溶融面の温度指示が得られないと
きは、Ａ値は１．０となるように設定した。再溶融面の
最高加熱温度ＴＨおよび最低加熱温度ＴＬは、定常状態
での再溶融処理がこの温度範囲内で行なわれることにな
るから非常に重要であり、溶射材の特性により適切な温
度を定める必要がある。

被処理物に対するプラズマ炎の移動は、再溶融面が最適
溶融温度に達したならば、その温度以上には過熱されな
いような速度、即ち再溶融面が高温になるほど移動速度
を急激に変化させる必要がある。

このような再溶融面の温度は、被処理物に溶射された自
溶性合金の特性によつて変化するので、Ａ値の算出に当
り前記定数ｎを加味したのである。第４図から明らかな
ように、ｎ値を変えることにより、高温側での変化の度
合を任意に選定できる。

しかし、ｎ値が大きくなるに従つて、ＯＮ−０ＦＦ的な
移動となるため、連続的な表面状態が得られなくなるお
それが生ずる。また、溶射材の性質により最適処理温度
や再溶融面の溶融広がり速さ等も異なる。従つて前記ｎ
値は自溶性合金の溶融時の特性によつて、適切な値を定
める必要がある。上述した最高加熱温度ＴＨおよび最低
加熱温度Ｔしならびに定数Ｎ，ｃｌ，ｃ２を夫々適切な
値に選定することにより、ｘ軸方向駆動モータ１３の制
御電圧Ｖｘが決定され、これに基づいて被処理物はｘ軸
方向に速度′Ｃ５ｘで移動し、以下放射温度計１１によ
り連続的に測定される再溶融面の温度に基づいて上述し
た動作が連続的に行われ、これにより被処理物の溶射被
膜を、過熱や未溶融が生することなく簡単適確に自動的
に再溶融処理することができた。

上述した実施例では、被処理物が四角な平板の場合につ
いて説明したが、本発明方法は平板に限らず、いかなる
形状の被処理物に対しても適用することができる。

第５図は円柱状被処理物１８をこの発明方法で再溶融処
理をする場合の例で、円柱状被処理物１８の回転速度′
Ｃ５Ｒを一定とし、その軸方向の移動速度０２を再溶融
面の温度により制御するか、または、逆に軸方向の移動
速度０ｚを一定とし、その回転速度′Ｃ５Ｒを制御する
ことにより、適確な再溶融処理を施すことができる。第
６図は円板状被処理物１９をこの発明方法で再溶融処理
をする場合の例で、円板状被処理物１９の円周方向の回
転速度び、を一定とし、その半径方向の移動速度びｒを
再溶融面の温度により制御するか、または、逆に半径方
向の移動速度０Ｒを一定とし、円周方向の回転速度０Ｒ
を制御する″ことにより、適確な再溶融処理を施すこと
ができる。また、被処理物が不規則な形状のものであつ
ても、熱源または被処理物の移動パターンを予め設定し
ておくことにより、この発明方法で適確な再・溶融処理
を施すことができる。

以上述べたように、この発明方法によれば、被処理物の
表面上に形成された溶射被膜の再溶融処理に当り、再溶
融面の温度を連続的に測定し、この温度を定量的な基準
として、この温度に対応しノた速度により被処理物また
は熱源を移動させ、再溶融処理を施すようにしたことに
よつて、再溶融面に過熱や未溶融部が生ずることはなく
、作業に熟錬を要しないで簡単適確に自動的に再溶融処
理を行なうことができ、密着力の高い溶射被膜を形成す
ることができる等、工業上多くの優れた効果がもたらさ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法の原理を示す説明図、第２図はこ
の発明方法の実施例に使用した再溶融処理装置の説明図
、第３図は被処理物に対する加熱軌跡を示す図、第４図
はｔ値とＡ値との関係を示す図、第５図および第６図は
この発明方法の他の実施例を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被処理物の表面上に形成された、自溶性合金の溶射
   による溶射被膜を、前記溶射被膜に向けられた熱源によ
   つて、前記熱源または被処理物の移動により連続的に加
   熱し再溶融処理を施す溶射被膜の再溶融処理方法におい
   て、前記熱源により加熱された溶射被膜の再溶融面の温
   度を連続的に測定し、得られた測定値と、予め前記溶射
   被膜を形成する溶射材の特性により設定した前記再溶融
   面の最高加熱温度および最低加熱温度との関係に基づい
   て、前記熱源または被処理物の移動速度を制御すること
   を特徴とする溶射被膜の再溶融処理方法。