(57)【要約】  本発明は、金属部品（８）の少なくとも一部分を肉盛りする方法であって、非消耗式電極（４）と、消耗式金属フィラーワイヤ（１）と、溶融金属浴（２）を生成するように電極（４）と部品（８）との間で確立される電気アーク（５）とを実装し、金属フィラーワイヤ（１）の端部が、フィラーワイヤ（１）から溶融金属浴（２）への溶融金属の移行を生成して、部品（８）の少なくとも一部分を金属溶着物（６）で被覆するように、電気アーク（５）によって溶融される方法に関する。本方法は、２０〜７０％のヘリウムと、残部のアルゴン（体積％）とからなるガス混合物による、電極（４）、フィラーワイヤ（１）、および浴（２）のガス防護を実現する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部品（８）の少なくとも一部分をクラッディングする方法であって、非消耗式の電極（４）と、消耗式の金属フィラーワイヤ（１）と、溶融金属プール（２）を生成するように前記電極（４）と前記金属部品（８）との間で引き出される電気アーク（５）とを実装し、前記金属フィラーワイヤ（１）の端部が、前記金属フィラーワイヤ（１）から前記溶融金属プール（２）への溶融金属の移行を達成して、前記金属部品（８）の少なくとも一部分を金属溶着物（６）で被覆するように、前記電気アーク（５）によって溶融される、方法において、２０〜７０％のヘリウムと、残部のアルゴン（体積％）とからなるガス混合物で、前記電極（４）と、前記金属フィラーワイヤ（１）と、前記溶融金属プール（２）とをシールドするために、シールドガスが使用されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記ガス混合物は、最大で５０％のヘリウム（体積％）を含有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガス混合物は、最大で３０％のヘリウム（体積％）を含有することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶融金属プール（２）への溶融金属の移行は、前記溶融金属プール（２）と前記金属フィラーワイヤ（１）の溶融端との間に継続的な接触が得られるように、液体ブリッジ（３）を介して達成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記金属フィラーワイヤ（１）の端部は、前記電極（４）の軸に対して５から５０°の間に含まれる角度を成すように案内されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記金属フィラーワイヤ（１）の端部は案内されて、前記電極（４）の端部から２ｍｍ未満の距離（Ｄ）に継続的に維持されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記金属フィラーワイヤ（１）の端部は、前記電極（４）の軸に対して１０から２５°の間に含まれる角度を形成するように案内されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記非消耗式の電極（４）はタングステン製であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
クラッディングされる前記金属部品（８）および／または前記金属部品（８）上に溶着される前記金属溶着物（６）は、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金またはコバルト基合金で製作されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属溶着物（６）は、１から２０ｍｍの間、好ましくは５から１５ｍｍの間に含まれる厚さを有することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大幅に改善された生成効率と溶着特性を有する、金属部品の少なくとも一部分をＴＩＧクラッディングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クラッディングは、部品、部品の一部分、または基板を、溶着物で被覆することにある方法であり、クラッディング溶着物と基板との間の接合は、使用される材料の性質に応じて、電気的、機械的または熱的に達成される。
【０００３】
一般に、クラッディング作業は、部品の製造または保全の間に行われる。これらの作業は、主として、摩擦、圧力、および／または腐食のような様々なストレスに対する部品の耐性を改善するため、または過酷な摩耗条件に晒された部品を修理するために、実施される。チューブを腐食から保護すること、またはバルブの表面クラッディングは例示的な応用である。
【０００４】
被覆物および基板は、金属で形成されることが最も多く、クラッディング材料は、場合に応じて、基板と同一であるか、または異なることもあり得る。クラッディング溶着物の成分は、使用条件に最も適するように規定され制御される。
【０００５】
クラッディング溶着物を生成するのには、ほとんどの従来式の溶接方法が使用され得る。次いで、溶融金属パドル（puddle）を生成するように金属基板の表面を溶融させるとともに、溶融金属パドルへと移行される金属フィラーを、基板の基材金属へ接合してクラッディング溶着物を生じさせるように溶融させることによって、クラッディングが実施される。なお、例示として、シールド電極溶接クラッディング、金属不活性ガス／金属活性ガス（ＭＩＧ／ＭＡＧ）溶接クラッディング、プラズマ溶接クラッディング、およびタングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接クラッディングを注記することができる。
【０００６】
しかしながら、既存の方法のいずれも、完全に十分であるとは限らない。
【０００７】
すなわち、電極溶接は比較的に簡単で柔軟性があるが、クラッディング溶着物の表面に粘着性のスラグを形成し、このスラグが各パス後に除去されなくてはならない。さらに、電極溶接は、典型的には０．５から２ｋｇ／ｈの間の、低い溶着率（deposition rate）と、約３０から５０％の、基板の金属によるフィラー金属の高い希釈度（degree of dilution）とをもたらす。
【０００８】
なお、希釈は、基材金属と、溶接中に溶着されるフィラー金属との不可避の混合であることが注記される。クラッディング溶着物の性質を最適化するために、この希釈を最小化することがねらいとなる。
【０００９】
通常、５から２０％、好ましくは１０％未満の希釈度は低いと考えられ、これに対して、３０％超、またはさらに５０％超の希釈度は高いと考えられる。
【００１０】
溶着率に関しては、最大で約２ｋｇ／ｈの値は低い。高い溶着率によって、意味されるものは、少なくとも５ｋｇ／ｈ、好ましくは少なくとも６ｋｇ／ｈの溶着率である。
【００１１】
ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接クラッディングは、消耗式電極として、フラックス入りワイヤ（flux-cored wire）の使用を伴うことが多く、クラッディング溶着物の望ましい構成材料は、ソリッドワイヤ形態では入手不可能である。このことは、また、後続のパスを実施する前に除去しなくてはならない、スラグの形成を招くことにもなる。得られる溶着率は高く、一般に５から６．５ｋｇ／ｈの間であるが、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接は、約３０から５０％の高い希釈度を招く。
【００１２】
プラズマクラッディングについては、配給される熱の量が精細に制御可能であるので、低い希釈度と、少ない基板の変形とをもたらす。しかしながら、この方法は、実施するのが複雑で、高価であり、その機器は、フィラー金属を溶融させる加熱システムと、基材金属を溶融させるプラズマトーチとの組合せを必要とする。
【００１３】
ＴＩＧクラッディングは、非消耗式電極と被覆される基板との間に引き出される電気アークの使用に頼っており、消耗式金属ワイヤの端部が、フィラー金属を溶融パドルに配給して、溶着物を生じさせるように、アークによって溶融される。ＴＩＧは、低い希釈度、典型的には５から２０％で、クラッディングされる基板の変形が少なく、溶着物を発生させて、基板は加熱されることが少ない。
【００１４】
しかしながら、ＴＩＧクラッディングは、アークによって基板に配給される熱量が少ないことが本質的な理由で、従来は約２から２．５ｋｇ／ｈの値に限定されていた、溶着率をもたらす。このことは、ＴＩＧクラッディング方法の生成効率を低下させ、生成効率は、溶着率によって本質的に支配される。
【００１５】
さらに、ＴＩＧ方法は、溶着物を精密に制御して形成するように、連続して生成される、並置されたビードを離隔させる距離を必要とする。そのような制御が達成されない場合、特に、ビード間の距離が大きすぎる場合には、溶着されたビードは濡れが悪く、外見が不整となる。実施しなくてはならない特定の防止策も、ＴＩＧクラッディング法の全体の生成効率を低下させる。
【発明の概要】
【００１６】
それらに鑑みて、解決しようとする問題は、前述の欠点の全部または一部を軽減することである。本発明の１つのねらいは、特に、高い溶着率、特に少なくとも４ｋｇ／ｈでクラッディング溶着部を生成し、それにもかかわらず、濡れおよび溶け込み（penetration）プロファイルの点において、生成される溶着部の形態を改善することによって達成される、改善された生成効率を備えるクラッディング方法を提供することである。
【００１７】
すなわち、本発明の解決策は、金属部品の少なくとも一部分をクラッディングする方法であって、非消耗式電極と、消耗式金属フィラーワイヤと、溶融金属パドルを生成するように電極と部品との間で引き出される電気アークとを実装し、金属フィラーワイヤの端部が、フィラーワイヤから溶融金属パドルへの溶融金属の移行を達成して、部品の少なくとも一部分を金属溶着物で被覆するように、電気アークによって溶融される、方法において、２０〜７０％のヘリウムと、残部のアルゴン（体積％）とからなるガス混合物で、電極と、フィラーワイヤと、パドルとをシールドするために、シールドガスが使用されることを特徴とする、方法である。
【００１８】
さらに、問題となる実施形態に応じて、本発明は、以下の特徴の１つまたは複数を備えてもよい。
【００１９】
・前記ガス混合物は最大５０％のヘリウム（体積％）を含有する、
・前記ガス混合物は最大３０％のヘリウム（体積％）を含有する、
・シールドガス混合物は、２０％ヘリウムと８０％アルゴン（体積％）からなる、
・シールドガス混合物は、７０％ヘリウムと３０％アルゴン（体積％）からなる、
・溶融金属パドルへの溶融金属の移行は、パドルとフィラーワイヤの溶融端との間に継続的な接触が得られるように、液体ブリッジ（liquid bridge）を介して達成される、
・フィラーワイヤの端部は、電極の軸に対して５から５０°の間に含まれる角度を成すように案内される、
・フィラーワイヤの端部は案内されて、電極の端部から２ｍｍ未満の距離Ｄに継続的に維持される、
・フィラーワイヤの端部は、電極の軸に対して１０から２５°の間に含まれる角度を成すように案内される、
・非消耗式電極は、タングステン製である、
・クラッディングされる部品および／または前記部品上に溶着される金属溶着物は、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金またはコバルト基合金で製作されている、
・金属溶着物は、１から２０ｍｍの間、好ましくは５から１５ｍｍの間に含まれる厚さを有する。
【００２０】
別の態様によれば、本発明は、本発明の方法を実施するように構成されたクラッディング機械にも関する。有利には、この機械は、少なくとも１つの電流発生器に電気的に接続されるとともに、少なくとも２０％のヘリウムと、残部のアルゴン（体積％）とからなる、シールドガス混合物をトーチに供給するのに適する、少なくとも１つのガス源に流体的に接続された、ＴＩＧトーチを備える。好ましくは、この機械は、任意選択で可動であるＴＩＧトーチがその上に配設された、可動ビームまたはロボットアームと、クラッディングされる部品に対して、可動ビームおよび／またはロボットアームの移動を制御するのに適するとともに、それを制御するように設計された、ディジタル制御システムとを備える。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明は、本発明による方法の１つの実施形態を示す単独の添付図を参照する、以下の詳細な説明によって、より良く理解されるであろう。
【００２３】
図において分かるように、本発明によるクラッディング方法は、非消耗式電極４と、クラッディングされる少なくとも１つの部品８に面して配設された、消耗式金属フィラーワイヤ１を実装する。好ましくは、電極４はタングステン製であり、その端部は、その頂角が通常、２０から４０°の間に含まれる、軸対称錐体の形状を有する尖端で形成される。
【００２４】
電極４には、前記電極４と部品８との間に電気アーク５を引き出すように、電流が供給される。電気アーク５によって発生される熱は、部品８の表面が、通常は、約１から３ｍｍの深さまで溶融されて、溶融金属パドル２が形成されることを可能にする。
【００２５】
部品８の構成金属は別として、電気アーク５の熱は、フィラーワイヤ１の構成金属が溶融されることを可能にする。フィラーワイヤ１は、ワイヤ速度と呼ばれる速度で、電気アーク５の方向に連続的に送給される。それに続いて、ワイヤ１の端部から溶融金属パドル２への溶融金属の移行が生じる。部品８の基材金属と、溶融した消耗式ワイヤのフィラー金属とから形成される液体パドルは、凝固して、クラッディング溶着物６を形成する。
【００２６】
フィラーワイヤ１と電極４とによって形成される組立体の、クラッディングされる部品８の表面に対する相対的移動を介して、電極２のワイヤ１に面して位置する部品８の表面の少なくとも一部分上に、溶着物６が得られる。なお、クラッディング溶着物６は、部品８上に連続して溶着された１つまたは複数の溶接ビードを備え、前記ビードは、並置されているか、または部分的に重複していてもよいことが注記される。クラッディング溶着物６は、互いに重ね合わされた１つまたは複数の層をさらに備えてもよい。
【００２７】
さらに、この方法は、電気アーク５と、フィラーワイヤ１と、溶融金属パドル２とを大気からシールドするために、それらをシールドするシールドガスを使用する。
【００２８】
純アルゴン（Ａｒ）は、従来から、本質的に経済的な理由で、非消耗式電極によるクラッディングにおいて考えられるが、多くの場合に、不規則なビードと濡れの悪さをもたらす。
【００２９】
本発明の発明者らは、非消耗式電極を実装するクラッディング方法において、２０から７０％のヘリウム（Ｈｅ）と残部のアルゴンとからなるガス混合物を使用することは、この方法の生成効率の実質的な増加と、クラッディング溶着物の外見における改善をもたらすことを実証した。
【００３０】
１つの可能な説明は、アルゴンに対するヘリウムの高いイオン化エネルギーに関する。したがって、等価なアーク長と電流の状態において、ヘリウムによって得られる溶接電圧は、アルゴンによって得られるものより高い。溶接エネルギーは、電流にアーク電圧を乗じた積に直接、関係するので、ヘリウムによって配給されるエネルギーは、したがって、アルゴンによって配給されるものよりも高い。
【００３１】
しかしながら、そのような理屈では、Ａｒ−Ｈｅシールド混合物における２０から７０％の間に含まれるヘリウムの比率が、クラッディング溶着物の生成効率、または濡れおよび規則性における改善に与える重大な影響は予測されることはない。具体的には、５から３０％の電気アークだけが、イオン化されていることを考えると、非常に少数のヘリウム原子だけがイオン化されて、限定された数のＨｅ+イオンを生成することが理解されるであろう。
【００３２】
意外にも、２０から７０％のヘリウムと残部のアルゴンとからなるガス混合物の有益な効果を説明するのは、実際に、アルゴンとヘリウムの熱伝導度の差である。具体的には、ヘリウムおよびアルゴンなどの、単原子ガスの熱伝導度は、それ自体が問題の原子の質量の逆数の平方根に比例する、原子の拡散係数に依存する。すなわち、原子質量がヘリウムのそれよりも１０倍高い、アルゴンは、ヘリウムの熱伝導度の約３０％に等しい熱伝導度を有する。
【００３３】
しかしながら、熱伝導度は、電気アーク柱の中心からその周辺への熱の放射損失に影響を与える。純アルゴンは、したがって、狭い高温の中心ゾーンと、急速に温度低下する周辺ゾーンとで特徴づけられるアークを生成する。非消耗式電極クラッディング作業中に、アルゴンによって得られる溶け込みプロファイルは、したがって、比較的幅の狭い形状を有する。
【００３４】
Ａｒ−Ｈｅ混合物は、アルゴンの熱伝導度とヘリウムの熱伝導度との間にある中間値である、熱伝導度を有している。したがって、Ａｒ−Ｈｅ混合物を使用することは、アルゴン単独によるよりも、アーク柱のまわりのより幅の広いゾーンにおいて、より高い温度が達成されることを可能にする。より大量のエネルギーが配給され、溶接パドルの温度が上昇することから、より広い溶け込みプロファイル、クラッディング溶着物を形成するビードのより良好な濡れ、およびクラッディング速度の上昇が結果として生じる。
【００３５】
溶着物の形態と、クラッディング方法の生成効率とに与えるヘリウムの好影響は、アルゴン中の２０％ヘリウムから検出可能である。対照的に、７０％ヘリウムより上では、点弧（striking）の困難さ、および電気アークの不安定さが現われる。本発明によれば、したがって、電気アーククラッディング法において、非消耗式電極４と、消耗式金属フィラーワイヤ１と、溶融金属パドル２とを、２０から７０％（体積％）のヘリウムと残部のアルゴンとからなるガス混合物でシールドするのに、シールドガスが使用される。
【００３６】
有利には、前記ガス混合物は、最大で５０％のヘリウム、好ましくは最大で３０％のヘリウム（体積％）を含有する。シールドガス混合物におけるそのようなヘリウム比率は、クラッディング性能を大幅に改善しながら、ヘリウムの使用から生じるガスのコストの増大を限定することを可能にする。
【００３７】
本発明の１つの好ましい実施形態によれば、溶融金属パドル２への溶融金属の移行は、前記パドル２とフィラーワイヤ１の溶融端部との間の継続的な接触をもたらすように、フィラーワイヤ１とクラッディングされる部品８のゾーンとの間の液体ブリッジ３、または液体金属の脈管（vein）を介して、達成される。言い換えると、金属は、滴状では移行されず、溶融金属の液体ブリッジ３によって移行される。
【００３８】
液体ブリッジ移行には、以下の利点がある。
【００３９】
・アーク下方のインパクト点、それによって本発明による方法において実装される電極とフィラーワイヤとの位置決めを容易にする、
・適切に方向づけられて途切れのない、パドルへの金属の移行、
・魅力的な外見、すなわち液体金属の液滴の連続的な溶着から生じる条痕（striation）を含まない、非常に平滑な表面の高品質溶接ビード、
・表面張力が、姿勢溶接（positional welding）を容易化する、常時存在する移行力を生じさせる、
・余剰のワイヤがパドル内に吸収され得るので、ワイヤ速度パラメータの調節における機能、および
・ワイヤがアークの最高温度ゾーンを通過する。これは、ワイヤを予加熱する効果を有し、より高速で高効率であることを意味する。この効果は、「ホットワイヤ」法と呼ばれるものと等価であり、この場合には、予加熱は、フィラー金属におけるジュール加熱によって達成されるが、これに対して、我々の場合には、予加熱エネルギーは電気アークによって直接的に配給される。
【００４０】
液体ブリッジ金属移行が、滴状移行（dropwise transfer）に使用されるワイヤ送給速度に対して、広域で高域のワイヤ送給速度パラメータ、典型的には、少なくとも３ｍ／ｍｉｎにおいて、得られる。
【００４１】
図において見られるように、電極４は、第１の方向に、好ましくは部品８の上面に直角に、向けられている。平坦に、すなわち水平に保持された部品のクラッディングの場合には、したがって、電極４の第１の方向は、垂直に対して約０°の角度を成す。代替的に、垂直に対して、電極４の前記第１の方向によって成される角度は、非ゼロであって、垂直方向の両側に、最高１５°までの範囲の値をとってもよい。
【００４２】
フィラーワイヤ１は、第２の方向に向けられており、前記第１および第２の方向は、好ましくは、実質的に同平面にある。好ましくは、第１および第２の方向を包含する面は、部品８の表面に直角である。代替的に、前記面は、部品８の上面に直角な方向に対して、最大１５°までの範囲の非ゼロ角度を成してもよい。
【００４３】
液体ブリッジ３を介する移行は、好ましくは、フィラーワイヤ１の端部を、図に示されるように、電極４の軸に対して５から５０°の角度αを成すように、案内することによって得られる。すなわち、フィラーワイヤ１は、溶接される部品の表面に対して平行に、または水平に方向づけはされず、したがってアークへの移行なしに溶融パドルに触れる。
【００４４】
好ましくは、ワイヤは、電極４の軸に対して、１０°から２０°の範囲、より好ましくは１５°から２０°の範囲の角度αで送給される。
【００４５】
有利には、液体ブリッジ３を介して有効な金属の移行を得るために、フィラーワイヤ１の端部は、電極４の端部から２ｍｍ未満の距離Ｄに案内されて継続的に維持される、すなわち消耗式ワイヤの外表面と電極との距離は、約２ｍｍを超えてはならず、好ましくは約１ｍｍである。具体的には、ワイヤ／電極距離Ｄが大きくなりすぎると、すなわち、２ｍｍより大きくなると、有効で耐久性のある液体ブリッジ移行を得ることはより困難になる。
【００４６】
好ましくは、非消耗式電極４の端部は、クラッディング方向においてフィラーワイヤ１の送給装置の前方に位置づけられており、それと同時に移動する。そのような位置は、溶融金属の流れの分断を制限するとともに、高い電極／ワイヤ組立体移動速度が、溶着物内に欠陥を発生させることなく、維持されることを可能にする。
【００４７】
任意選択で、本発明による方法は、電気アーク５によって、好ましくはジュール加熱式加熱機構によって、溶融される前に、フィラーワイヤ１を予加熱するステップを含んでもよい。追加の熱源に晒されたワイヤを使用することにより、最大ワイヤ送給速度を増大させることが可能になる。
【００４８】
本発明の主たる応用は、様々な金属で形成された部品８、特に、鉄系合金（好ましくはステンレス鋼または炭素鋼）、ニッケル基合金またはコバルト基合金で製作された部品をクラッディングする方法である。
【００４９】
金属溶着物６は、ステンレス鋼、ニッケル基合金またはコバルト基合金で形成されて、１から２０ｍｍの間、好ましくは５から１５ｍｍの間に含まれる厚さを有し、１つまたは複数の重ね合わせられた金属層を備えてもよい。
【００５０】
本発明によるシールドガス混合物のヘリウム含有量は、場合によっては任意選択で、所望のクラッディング性能レベルに応じて適合されることになる。目標用途が、欠陥がないか、または非常に少数である溶着物、優れた濡れおよび／または高い溶着率をさらに要求するほど、シールドガス混合物中のヘリウムの比率は、さらに増加されなくてはならない。クラッディング機械の全体的な生成効率のために、シールドガス混合物に対して合理的なコストを維持することが重要である場合には、最大で５０％、好ましくは最大で３０％の、シールドガス混合物中のヘリウムの比率が、代わりに使用されることになる。
【００５１】
溶接作業の間に、電気アーク５は、有利には、６から１２リットル／分の間に含まれる流量で配給される、シールドガス混合物の流れによってシールドされる。
【００５２】
本発明によるクラッディング方法は、有利には、ＴＩＧトーチ（図示せず）によって実施される。ＴＩＧトーチは、クラッディングされる部品８に面して位置するその端部に、非消耗式電極４と、シールドガスを配給するのに適するノズルとを備える。ＴＩＧトーチは、約２００から４００Ａの平滑電流またはパルス電流を配給する少なくとも１つの電流発生器に電気的に接続されており、そのトーチはまた、少なくとも１つのガス源に流体的に接続されている。これらの要素、すなわち溶接トーチ、電流発生器およびガス源、ならびに電源ケーブル、ガス供給回路、およびトーチがその上に配設されている構造フレーム部材および／または可動ビームおよび／またはロボットアーム等の機械要素の全部が、ＴＩＧクラッディング機械と名付けられた組立体内に備えられている。ＴＩＧトーチは、手動で制御されるか、またはＴＩＧトーチの移動を制御するのに適しており、そのように設計された、ディジタル制御システムによって制御されてもよい。本発明による方法は、手動式、自動式、さらにはロボット式であってもよい。
【００５３】
液体ブリッジ３を介する移行の文脈において、本発明の方法は、好ましくは、シールドガス混合物を５０°未満の角度αで配給するのに使用されるノズルの壁を通過する、フィラーワイヤ１を備えるＴＩＧトーチ、例えば、文献ＥＰ−Ａ−１４５９８３１に記述されたものと類似、または同一のトーチが実装される。
【００５４】
金属部品のクラッディングのための、本発明の方法の有効性を実証するために、クラッディング試行が、３０４Ｌステンレス鋼で形成された６０ｍｍの厚さの部品に対して実施された。
【００５５】
第１のクラッディング試行は、１．２ｍｍ直径のフィラーワイヤを用いて、３０４Ｌステンレス鋼製の部品に対して実施された。クラッディングパラメータは以下のとおりである。
【００５６】
・シールドガス混合物は、２０％ヘリウムと８０％アルゴン（体積％）とを含有し、ＡＩＲ  ＬＩＱＵＩＤＥ社によって販売されるＡＲＣＡＬ３２に対応する；
・電極を、ワイヤの端部から離隔する距離Ｄは１ｍｍであった；
・非消耗式電極の軸とフィラーワイヤとの間に成される角度αは２０°であった；
・電極の軸は、クラッディングされる部品の表面に直角であり、すなわち、垂直に対して０°の角度を成していた；
・ＴＩＧ電極の頂角は４０°であった；
・ＴＩＧトーチには、４００Ａの平滑電流が供給された；
・アーク電圧は約１６Ｖであった；
・電極と、消耗式ワイヤの端部との移動の速度、すなわちトーチの移動の速度は、部品の表面に対して、１ｍ／ｍｉｎであった；
・電極２ｃの端部と、溶接される部品との間の距離は３ｍｍであった；
・消耗式ワイヤの送給速度は３．５ｍ／ｍｉｎであった；
・溶着率は４．５ｋｇ／ｈであった。
【００５７】
これらの試行において得られた金属溶着物は、規則的な外見、良好な金属学的性質、より良好な濡れ、および約１０％の希釈度を有した。被覆された部品は、変形を示さなかった。
【００５８】
これらの結果は、少なくとも２０％ヘリウムを含む、シールド混合物を使用することは、生成される溶着物の形態を改善こと、およびアークによって溶融パドルに配給される熱を増大させることを可能にし、それによって、ワイヤの送給速度、クラッディング速度および／または溶着率を増大させることを、特に可能とすることを立証している。特に、少なくとも２０％のヘリウムを含むシールドガス混合物の使用は、溶着物の濡れに重大な影響を与え、それによって、わずかな凹部または凸部を含む、またはそれらを含まない表面幾何形状を得ることを可能にする。
【００５９】
第２の溶接試行が、ＡＩＲ  ＬＩＱＵＩＤＥ社販売のＡＲＣＡＬ３７に対応する、７０％ヘリウムと３０％アルゴン（体積％）を含有するシールドガス混合物を用いて、その他のすべての条件はそうではなく等しくして、実施された。より高いヘリウム含有率は、さらに良好な濡れと、さらに高い前進速度をもたらした。
【００６０】
その他の試行は、２０％未満ヘリウムまたは７０％超ヘリウムを含有するガス混合物を用いて実施された。２０％未満ヘリウムにおいて、溶着物の形態と、クラッディング方法の生成効率とに与えるヘリウムの影響は、検出不能であった。７０％超ヘリウムにおいて、点弧の困難さと、電気アークにおける不安定性が現われる。
【００６１】
これらの試行の結果は、シールド混合物中のヘリウムの濃度が２０から７０％の間に含まれれば、生成効率および生成される溶着物の形態におけるクラッディング方法の性能を改善する、Ｈｅ／Ａｒガス混合物の使用の有利性を確認する。
【図１】
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【国際調査報告】
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2016535678.tif 000005
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