(57)【要約】【課題】簡単な構造で前記芯ずれを抑制して溶射被膜の膜厚を均一にする溶射ガン装置を提供する。【解決手段】溶射ガン装置の本体部に、溶線７を送給する溶線送給孔１７を設け、該溶線送給孔１７の内周側に、溶線７とブリダーホールエアを順次供給しながら溶射を行う溶射ガン装置において、前記溶線送給孔１７の内周面を、溶線７に接触しながら溶線７の送給をガイドする内周面本体７２と、前記溶線７には非接触でブリダーホールエアを送給するストレート型溝７１とから構成している。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶射ガン装置の本体部に軸方向に沿って溶線送給孔を設け、該溶線送給孔の内方に、溶線とブリダーホールエアを順次供給しながら溶射を行う溶射ガン装置において、
前記溶線送給孔の内周面を、溶線に当接して溶線の送給を導く溶線ガイド部と、前記溶線とは非接触でブリダーホールエアを送給するエア流路部とから構成したことを特徴とする溶射ガン装置。
【請求項２】
前記溶線送給孔の内周面に溝部を設け、該溝部を前記エア流路部とする一方、この溝部以外の内周面の部位を前記溶線ガイド部としたことを特徴とする請求項１に記載の溶射ガン装置。
【請求項３】
前記溝部は、溶線送給孔の軸方向に直線状に繋がって延びるストレート型溝であることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶射ガン装置。
【請求項４】
前記溝部は、溶線送給孔の軸方向に対して傾斜しながららせん状に続くスパイラル型溝であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の溶射ガン装置。
【請求項５】
前記溶線送給孔の内周面に、溶線送給孔の内方に突出した複数の突起部を設け、該突起部を前記溶線ガイド部とし、この突起部以外の内周面を前記エア流路部としたことを特徴とする請求項１に記載の溶射ガン装置。
【請求項６】
前記溶射ガン装置の本体部の先端側に先端部材を設け、該先端部材から吹き出すアクセラレータエアの吹出方向を、溶線の送給方向に交差する向きに設定したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の溶射ガン装置。
【請求項７】
前記先端部材から吹き出すアクセラレータエアの吹出方向を、溶射ガン装置の進行方向に直交する向きよりも後退方向側に傾斜させたことを特徴とする請求項６に記載の溶射ガン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶射ガン装置に関し、更に詳しくは、溶射ガン装置の溶線送給孔の形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶線式の溶射ガン装置は、溶線であるワイヤが溶線供給孔内を送給され、周囲の燃焼熱によって熱せられて溶解して液滴となり、該液滴がアトマイズエアによってワイヤ供給方向に飛ばされる。また、被溶射体が円筒部材である場合は、前記液滴に横方向からアクセラレートエアを吹き付けることによって、液滴の噴射方向を約９０°変えて円筒部材の内周面に溶射を行っている。
【０００３】
また、ワイヤが熱せられてワイヤ表面にスラッジと呼ばれる酸化被膜が生成し、このスラッジが溶線送給孔とワイヤとの間に溜まってしまい、ワイヤの送給性に支障をきたすという不具合等を解消するため、前記溶線送給孔にはブリダーホールエアを供給しながら溶射を行うことがある（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１０７２１６公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平６−２４０４３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の溶射ガン装置においては、溶線送給孔にブリダーホールエアを流すために、溶線送給孔の内径を大きくしてワイヤと溶線送給孔の内周面との間のクリアランスを確保する必要があった。このため、ワイヤの軸心が溶線送給孔の中心からずれる、いわゆる芯ずれによって溶射被膜の膜厚が不均一になるおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、簡単な構造で前記芯ずれを抑制し、溶射被膜の膜厚を均一にする溶射ガン装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、溶射ガン装置の本体部に、溶接ワイヤを送給する溶線送給孔を設け、該溶線送給孔の内周側に、溶接ワイヤとブリダーホールエアを順次供給しながら溶射を行う溶射ガン装置において、前記溶線送給孔の内周面を、溶線に接触しながら溶接ワイヤの送給をガイドする溶線ガイド部と、前記溶接ワイヤには非接触でブリダーホールエアを送給するエア流路部とから構成したことを特徴としている。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、前記溶線送給孔の内周面を、溶線に当接して溶線の送給を導く溶線ガイド部と、前記溶線には当接せずにブリダーホールエアを送給するエア流路部とから構成したため、溶線送給孔と溶線とのクリアランスを小さくすることができると共に、ブリダーホールエアのエア流路の断面積を確実に確保することができる。これによって、順次送給される溶線の芯ずれ量を低減でき、膜厚が均一の溶射被膜を形成することができる。特に、円筒部材の内周面に溶射を施す場合は、溶線の芯ずれが膜厚のバラツキ量が大きいという問題があったが、本発明によれば、円筒部材の内周面の溶射にも好適に用いることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に用いられる溶射ガン装置の全体構成を示しており、図２は、図１の溶射ガン装置の先端部を拡大した断面図である。ここでの円筒内面は、自動車用エンジンにおけるアルミニウム合金製のシリンダブロック１のボア内面１ａであり、このシリンダボア内に、ガス溶線式の溶射ガン装置３を挿入し、その溶射口３ａから溶射用材料として溶融した鉄系金属材料の溶射粒子をボア内面１ａに溶射して溶射皮膜３２を形成する。
【００１２】
溶射ガン装置３は、溶線送給機５から溶射用材料として鉄系金属材料の溶線７の送給を受けるとともに、アセチレンまたはプロパンあるいはエチレンなどの燃料を貯蔵した燃料ガスボンベ９と酸素を貯蔵した酸素ボンベ１１とから、配管１３，１５を介して燃料ガスと酸素の供給をそれぞれ受ける。
【００１３】
前記溶線７は、溶射ガン装置３の中央部の上下に貫通して設けられた溶射用材料送給部としての溶線送給孔１７の上端から下方に向けて送給される。また、燃料および酸素は、図２に示すように、溶線送給孔１７の外側の円筒部１９に、上下方向に貫通して形成してあるガス案内流路２１に供給する。この供給した燃料および酸素の混合ガスは、ガス案内流路２１の下端開口部２１ａから流出し、点火されることによって燃焼炎２３が形成される。
【００１４】
前記円筒部１９の外周側には、アトマイズエア流路２５を設けてあり、該アトマイズエア流路２５の外周側には、いずれも円筒形状の隔壁２７と外壁２９との間に形成したアクセラレータエア流路３１が形成されている。
【００１５】
アトマイズエア流路２５を流れるアトマイズエアは、燃焼炎２３の熱を前方（図２中で下方）へ送って周辺部に対する冷却を行うとともに、溶融した溶線７を同前方へ送る。一方、アクセラレータエア流路３１を流れるアクセラレータエアは、前方へ送られ溶融した溶線７を、この送り方向と交差するように前記ボア内面１ａに向けて溶射粒子６５として吹きつけることによって、ボア内面１ａに溶射皮膜３２を形成する。
【００１６】
アトマイズエア流路２５には、図１に示すように、アトマイズエア供給源３３から、減圧弁３５を備えたエア供給管３７を通してアトマイズエアを供給するように構成されている。一方、アクセラレータエア流路３１には、アクセラレータエア供給源３９から、減圧弁４１およびマイクロミストフィルタ４３をそれぞれ備えたエア供給管４５を通してアクセラレータエアを供給するように構成されている。
【００１７】
アトマイズエア流路２５とアクセラレータエア流路３１との間に設けられた隔壁２７には、図２に示すように、図中で下部側の先端に回転筒部４９が取り付けられている。該回転筒部４９は、溶射ガン装置本体部を構成する外壁２９に対しベアリング４７を介して回転自在に構成されており、回転筒部４９の上部外周には、アクセラレータエア流路３１内に位置する回転翼５１を取り付けている。この回転翼５１に、アクセラレータエア流路３１を流れるアクセラレータエアが作用することによって、回転筒部４９、隔壁２７及び後述する先端部材５３が回転するように構成されている。
【００１８】
回転筒部４９の先端面（下端面）４９ａには、回転筒部４９と一体となって回転する先端部材５３を固定しており、前記回転筒部４９の先端部の内面（下端内面）４９ｂは傾斜した先細り形状となって、先端部材５３の傾斜面５３ａに連続するように対応して設けられている。先端部材５３の周縁の一部には、前述したアクセラレータエア流路３１にベアリング４７を介して連通する噴出流路５５を備えた突出部５７を設けてある。
【００１９】
噴出流路５５は、アクセラレータエア流路３１とほぼ同一直線状に連続する基部流路５５ａと、基部流路５５ａの下端から斜め下方に屈曲してボア内面１ａに斜めに向けて開口する先端流路５５ｂとを備えている。この先端流路５５ｂの先端開口が、溶射ガン装置３の前記溶射口３ａとなる。
【００２０】
先端部材５３の突出部５７を除く周縁部は、板状部５９となってアクセラレータエア流路３１の先端開口を覆っている。
【００２１】
さらに、溶射ガン装置３の本体部は、詳細には図示しないが、外壁２９と該外壁２９を支持する基体を備えており、この外壁２９が駆動装置によって基体に対して回転可能に構成されている。
【００２２】
図３は、図２の溶線送給孔１７の近傍を示す拡大断面図である。前述したように、溶線７は溶線送給孔１７の内周側に挿通され、同図の下方に向けて送給されており、この溶線７と溶線送給孔１７との間にブリダーホールエア７０が矢印の方向に流通している。この図３のＡ−Ａ線による断面図を図４に、図４のＢ−Ｂ線による断面図を図５に示す。
【００２３】
これらの図に示すように、溶線送給孔１７の内周面は、溶射ガン装置３の軸方向に沿って直線状に延びるストレート型溝７１と、このストレート型溝７１以外の部位である内周面本体７２とから構成されている。このストレート型溝７１は、図４に示すように、断面略半円状の凹部であり、溶線送給孔１７の周方向に沿ってほぼ同一間隔をもって４本形成されている。ストレート型溝７１においては、前記内周面本体７２が溶線ガイド部として機能し、前記ストレート型溝７１がエア流路部として機能している。即ち、溶線７の外周が内周面本体７２に当接してガイドされながら溶線送給孔１７の内部を送給され、ブリダーホールエア７０はストレート型溝７１の内部を送給される。従って、溶線７の外径を大きくして溶線送給孔１７の内径に近づけることができる。これによって、溶線７の芯ずれが大幅に低減するとともに、ブリダホールエア７０の送給も確実に行うことができる。
【００２４】
［第２の実施形態］
次いで、第２の実施形態による溶射ガン装置について説明するが、前記第１の実施形態による溶射ガン装置と同一部位については、同一符号を付して説明を省略する。図６と図７は、前記図４及び図５に対応する第２の実施形態による断面図である。
【００２５】
これらの図に示すように、第２の実施形態による溶射ガン装置においては、溶線送給孔７３の内周面は、らせん状のスパイラル型溝７４と、該スパイラル型溝７４以外の内周面本体７５とから構成されている。このスパイラル型溝７４は、溶線送給孔７３の内周面にその軸方向に対して一定角度で傾斜しながららせん状に上から下まで繋がって形成されている。同図では、２本のスパイラル型溝７４，７４を示したが、この本数が特に限定されずに１本でも３本以上でも良い。
【００２６】
このスパイラル型溝７４においては、前記内周面本体７５が溶線ガイド部として機能し、前記スパイラル型溝７４がエア流路部として機能している。即ち、溶線７の外周が内周面本体７５に当接してガイドされながら溶線送給孔７３の内部を送給され、ブリダーホールエア７０はスパイラル型溝７４の内部を送給される。従って、溶線７の外径を大きくして溶線送給孔７３の内径に近づけることができ溶線７の芯ずれが大幅に低減するとともに、ブリダホールエア７０の送給も確実に行うことができる。
【００２７】
［第３の実施形態］
次いで、第３の実施形態による溶射ガン装置について説明するが、前記第１及び第２の実施形態による溶射ガン装置と同一部位については、同一符号を付して説明を省略する。図８と図９は、前記図４及び図５に対応する第３の実施形態による断面図である。
【００２８】
これらの図に示すように、第３の実施形態による溶射ガン装置においては、溶線送給孔７６の内周面は、この溶線送給孔７６の内周側に向けて突出する突起部７７と、該突起部７７以外の内周面本体７８とから構成されている。この突起部７７は、図９に示すように溶線送給孔７６の内周面全体に亘ってほぼ同一ピッチを隔てて配置されており、図８に示すように、軸方向断面内では約４つずつ配置されるように構成されている。また、突起部７７の断面形状は、図１０に示すように、略半球状に形成されている。
【００２９】
本実施形態においては、前記突起部７７が溶線ガイド部として機能し、前記内周面本体７８がエア流路部として機能している。即ち、溶線７の外周が突起部７７に当接してガイドされながら溶線送給孔７６の内部を送給され、ブリダーホールエア７０は溶線７と突起部７７と内周面本体７８とで囲まれた空間を送給される。従って、溶線７の外径を大きくして突起部７７同士の間隔の内径に近づけることができ溶線７の芯ずれが大幅に低減するとともに、ブリダホールエア７０の送給も確実に行うことができる。さらに、前記突起部７７の形状は、前述した半球状に限定されず、図１１に示すように略円柱状の突起部７９としても良い。
【００３０】
そして、図１２に示すように、溶線７である溶接ワイヤの芯ずれ量を小さくすると溶射被膜の膜厚のバラツキが大幅に低減する。このため、本実施形態による溶射ガン装置によれば、膜厚の均一化に大きく貢献することができる。
【００３１】
なお、本発明においては、図２に示したように、溶射ガン装置３の先端部材５３の突出部５７が斜め下方に向けて傾斜している。よって、この溶射ガン装置３を同図の上方に進行させながら溶射を行えば、溶射ガン装置３の進行方向に直交する向きよりも後退する側の斜め方向に向けて液滴の溶射粒子６５を噴射する。このように、溶射粒子６５の噴射方向が溶線７の送給方向に交差する場合は、溶線７の芯ずれによって溶射被膜３２の膜厚のバラツキが発生しやすいが、本発明によれば溶線７の芯ずれが低減するため、同図のような方向の溶射においても、安定した膜厚の溶射被膜３２を形成することができる。
【００３２】
以上述べたように、本発明の溶射ガン装置は、第１〜第３実施形態に例をとって説明したが、これらの各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶射ガン装置全体を示す概略図である。
【図２】図１の溶射ガン装置の先端部を拡大した断面図である。
【図３】図２の溶線送給孔近傍を示す拡大断面図である。
【図４】第１実施形態による溶線送給孔の断面を示す、図３のＡ−Ａ線による断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図６】第２実施形態による溶線送給孔の形状を示す断面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線による断面図である。
【図８】第３実施形態による溶線送給孔の形状を示す断面図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ線による断面図である。
【図１０】第３実施形態による突起部の拡大断面図である。
【図１１】突起部の別の変形例を示す拡大断面図である。
【図１２】溶線の芯ずれと溶射被膜の膜厚のバラツキとの相関関係を示すグラフである。
【符号の説明】
３…溶射ガン装置
７…溶線
１７…溶線送給孔
７０…ブリダーホールエア
７１…ストレート型溝（溝部、エア流路部）
７２…内周面本体（溶線ガイド部）
７３…溶線送給孔
７４…スパイラル型溝（溝部、エア流路部）
７６…溶線送給孔
７７…突起部（溶線ガイド部）
７８…内周面本体（エア流路部）
７９…突起部（溶線ガイド部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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