(57)【要約】【課題】溶滴生成時に生じパイロットノズル周囲に溜まる金属粉をガンヘッド本体外へと排出させて電極間以外の部位で通電するのを防止できる溶射ガン装置を提供する。【解決手段】パイロットノズル３に形成した第２噴出孔６から噴出されるアトマイズエアーの勢いで、陰極２と金属材料８を通電して溶融した溶滴を溶射噴流９として被溶射体に吹き付ける溶射ガン装置において、溶滴生成時に生じてパイロットノズル周囲に溜まるスス・フューム等の金属粉を、アトマイズエアー供給路７から分岐させた分岐流路１８へ供給したアトマイズエアーで、ガンヘッド本体外へ排出させる。金属粉のガンヘッド本体外への排出は、溶射噴流９の被溶射体への吹き付け完了後にアトマイズエアー供給路７に設けたバルブ１９を開くようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガンヘッド本体に設けられた陰極と、
前記陰極の前方に設けられ、着火時のみ該陰極と通電してパイロットアークを発生する陽極となるパイロットノズルと、
前記パイロットノズルの中心に形成された第１噴出孔へと溶射ガスを供給する溶射ガス供給路と、
前記パイロットノズルの前記第１噴出孔を中心としてその回りに複数形成された第２噴出孔へとアトマイズエアーを供給するアトマイズエアー供給路と、
前記第１噴出孔から噴出される溶射ガスの雰囲気中で前記陰極と通電して溶融される金属材料を供給する供給経路と、
を備え、前記第２噴出孔から噴出されるアトマイズエアーの勢いで溶融した溶滴を溶射噴流として被溶射体に吹き付ける溶射ガン装置であって、
前記溶滴生成時に生じて前記パイロットノズル周囲に溜まる金属粉をアトマイズエアーを吹き付けて前記ガンヘッド本体外へと排出させる金属粉排出手段を設けた
ことを特徴とする溶射ガン装置。
【請求項２】
請求項１に記載の溶射ガン装置であって、
前記金属粉排出手段は、前記アトマイズエアー供給路から分岐させた分岐流路と、該分岐流路と該アトマイズエアー供給路にアトマイズエアーを選択的に供給するバルブと、からなる
ことを特徴とする溶射ガン装置。
【請求項３】
請求項２に記載の溶射ガン装置であって、
前記分岐流路の出口を、前記パイロットノズルとこのパイロットノズルの外周囲を取り囲む部位との微細な隙間に設けた
ことを特徴とする溶射ガン装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の溶射ガン装置であって、
前記バルブを、前記溶射噴流の被溶射体への吹き付け完了後に開いて前記分岐流路にアトマイズエアーを供給する
ことを特徴とする溶射ガン装置。
【請求項５】
アトマイズエアーを噴出させ金属材料を溶融した液滴を溶射噴流として被溶射体に吹き付ける溶射ガン装置における金属粉排出方法において、
前記溶射噴流の被溶射体への吹き付け完了後、溶滴生成時に生じてパイロットノズル周囲に溜まる金属粉を、アトマイズエアー供給路から分岐させた分岐流路を介してアトマイズエアーを吹き付けてガンヘッド本体外へと排出させる
ことを特徴とする溶射ガン装置における金属粉排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融させた金属材料を噴霧状にし噴出させて被溶射体に被膜を被着形成する溶射ガン装置及びその金属粉排出方法に関し、詳細には、溶滴生成時に生じるスス・フューム等の金属粉をガンヘッド本体から取り除く技術に関する。  
【背景技術】
【０００２】
例えば、エンジンブロックのシリンダボア内壁に合金溶射層を形成する溶射ガン装置が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。
【０００３】
この種の溶射ガン装置のうち電気方式に分類されるトーチは、電極間で通電することにより金属材料を溶融するが、金属溶融時に発生したスス及びフュームが誘電体となり、電極間以外で通電することがある。電極間以外で通電すると、発生した熱によりトーチが溶損する恐れがある。
【０００４】
これを解決するため、トーチのノズル先端にエアーブローを吹き付ける、或いは、吹き付けエアーを常時ノズル先端に吹き付けてスス及びフュームを吹き飛ばすことが考えられる。
【特許文献１】特開２００６−３２２０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ノズル先端からエアーブローを吹き付けると、逆流によるエアー及びガスの経路詰まりが生じ、スス及びフュームの排出効果が期待できない。
【０００６】
そこで、本発明は、溶滴生成時に生じパイロットノズル周囲に溜まる金属粉をガンヘッド本体外へと排出させて電極間以外の部位で通電するのを防止できる溶射ガン装置及びその金属粉排出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の溶射ガン装置は、上記した課題を解決することを目的として、溶滴生成時に生じてパイロットノズル周囲に溜まる金属粉を、ガンヘッド本体に設けたアトマイズエアー供給路を流れるアトマイズエアーを吹き付けることにより、ガンヘッド本体外へと排出させる金属粉排出手段を設けた。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ガンヘッド本体に金属粉排出手段を設けたので、溶滴生成時に生じてパイロットノズル周囲に溜まる金属粉にアトマイズエアーを吹き付けてガンヘッド本体外へと排出させることができる。これにより、パイロットノズル周囲に溜まった金属粉が導電体となって陰極と導通することを回避でき、溶射ガンの溶損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
「第１実施形態」
図１は第１実施形態の溶射ガン装置の断面図である。この溶射ガン装置は、例えば自動車用エンジンにおけるアルミ合金製のシリンダブロックのボア内面に金属材料を溶融させてなる溶滴を溶射噴流として噴出させることにより、ボア内面に溶射被膜を形成する装置である。
【００１１】
溶射ガン装置は、図１に示すように、メインボディとなるガンヘッド本体１と、このガンヘッド本体１に設けられた陰極２と、この陰極２の前方に設けられ、着火時のみ陰極２と通電してパイロットアークを発生するパイロットノズル３と、パイロットノズル３の中心に形成された第１噴出孔４へと溶射ガス（プラズマガス）を供給する溶射ガス供給路５と、パイロットノズル３の第１噴出孔４を中心としてその回りに複数形成された第２噴出孔６へとアトマイズエアーを供給するアトマイズエアー供給路７と、第１噴出孔４から噴出される溶射ガスの雰囲気中で前記陰極２と通電して溶融される金属材料８と、溶滴生成時に生じてパイロットノズル周囲に溜まる金属粉をアトマイズエアーを吹き付けてガンヘッド本体外へと排出させる金属粉排出手段と、を備え、第２噴出孔６から噴出されるアトマイズエアーの勢いで溶融した溶滴を溶射噴流（溶射フレーム）９として被溶射体に吹き付けるように構成されている。
【００１２】
ガンヘッド本体１は、溶射ガンのメインボディーとなるもので、例えば銅により形成されている。陰極２は、ガンヘッド本体１に取り付けられたコレット１０に対して螺合結合されるコレットキャップ１１にて、前記コレット１０に固定されている。陰極２は、例えばタングステンから形成されている。コレット１０は、ガンヘッド本体１と同じく銅から形成され、コレットキャップ１１は鉄から形成されている。
【００１３】
パイロットノズル３は、着火時のみ陰極２と通電してパイロットアークを発生する陽極として機能することから、例えば導電性を有した銅からなる。かかるパイロットノズル３は、前記陰極２の前方に設けられ、その中心に溶射ガスを噴出する第１噴出孔４を有している。また、このパイロットノズル３には、アトマイズエアーを噴出する第２噴出孔６が形成されている。第２噴出孔６は、第１噴出孔４を中心としてその回りに円形状をなすように所定間隔を置いて複数形成されている。これら複数の第２噴出孔６は、何れも第１噴出孔４の延長線上の一点に集まるようにアトマイズエアーを噴出させる。
【００１４】
前記パイロットノズル３は、ガンヘッド本体１に取り付けられた樹脂からなるバッフルプレート１２に装着されている。また、パイロットノズル３は、ノズルリング１３と樹脂からなる押さえプレート１４によってガンヘッド本体１に固定されている。
【００１５】
溶射ガス供給路５は、ガンヘッド本体１の一側面からコレット１０に形成された溶射ガス導入穴１５へと通じる第１溶射ガス路５ａと、溶射ガス導入穴１５からコレットキャップ１１の外周囲を通って陰極２の前方へと通じるバッフルプレート１２に形成された第２溶射ガス路５ｂと、からなる。陰極２の前方に導かれた溶射ガスは、パイロットノズル３に形成された第１噴出孔４からヘッド前方へと噴出される。
【００１６】
アトマイズエアー供給路７は、ガンヘッド本体１の一側面からバッフルプレート１２とガンヘッド本体１との間に形成されたアトマイズエアー導入穴１６へと通じる第１アトマイズエアー路７ａと、アトマイズエアー導入穴１６からパイロットノズル３に形成された第２噴出孔６へと通じるバッフルプレート１２に形成された第２アトマイズエアー路７ｂと、からなる。
【００１７】
金属材料８は、押さえプレート１４の前方に設けられた金属材料供給プレート１６の材料供給経路１７より第１噴出孔４及び第２噴出孔６の前方に送り出される。かかる金属材料８は、例えば炭素鋼よりなる線材として形成され、図示を省略する送給装置によって順次送られるようになっている。この金属材料８は、第１噴出孔４から噴出される溶射ガスによる雰囲気中で前記した陰極２と通電されて溶融される。溶融された溶滴は、第２噴出孔６から噴出されるアトマイズエアーの勢いで前方に噴出されて溶射噴流（溶射フレーム）９となる。この溶射噴流９をシリンダブロックのボア内面に噴出させることにより、ボア内面に溶射被膜が形成される。
【００１８】
金属粉排出手段は、アトマイズエアー供給路７から分岐させた分岐流路１８と、該分岐流路１８とアトマイズエアー供給路７にアトマイズエアーを選択的に供給するバルブ１９と、からなる。分岐流路１８は、アトマイズエアー供給路７から分岐してパイロットノズル３とこのパイロットノズル３の外周囲を取り囲む部位との微細な隙間に出口２０が通じるように形成されている。前記隙間は、ガンヘッド本体１、バッフルプレート１２、パイロットノズル３、押さえプレート１４などの各部品を組み付けたときに各部品間の界面に生じる微細な隙間である。
【００１９】
図１では、パイロットノズル外周囲の一部とバッフルプレート外周囲の一部に跨って形成された排出用孔２２に、分岐流路１８の出口２０が臨むようになっている。この例では、排出用孔２２を形成し、その排出用孔２２に分岐流路１８の出口２０を設けているが、排出用孔２２が無くてもよい。
【００２０】
なお、バッフルプレート１２には、溶射ガス供給路５からの溶射ガスとアトマイズエアー供給路７からのアトマイズエアーの漏れを防止するためのシール部材２１が複数箇所に設けられている。シール部材２１には、例えばＯリングが採用される。
【００２１】
以上のように構成された溶射ガン装置においては、最初に陰極２と陽極として機能するパイロットノズル３とを通電してパイロットアークを発生させる。パイロットアーク発生後は、陰極２とパイロットノズル３間を通電させない。次に、陰極２と金属材料８間を通電する。このとき、溶射ガス供給路５を通して第１噴出孔４から溶射ガスを噴出させ、前記金属材料８と陰極２間で電気を作り易い雰囲気にする。こうすることで、陰極２と金属材料８間が通電し易くなる。次に、金属材料８を材料供給経路１７から順次送り出し、該金属材料８と陰極２間を通電させて当該金属材料８を溶融する。溶融された金属材料８の溶滴は、アトマイズエアー供給路７を通して第２噴出孔６から噴出されるアトマイズエアーの勢いで溶射噴流９となる。
【００２２】
前記噴射噴流９をシリンダブロックのボア内面に噴出させて溶射被膜を形成し終えたらアトマイズエアー供給路７に設けたバルブ１９を分岐流路１８へと切り替える。噴射噴流９を噴射し続けると、ススやフューム等の金属粉が発生し、この金属粉がパイロットノズル３の外周囲に溜まる。金属粉は、微細な粒子であるため、パイロットノズル３とノズルリング１３との界面や第２噴出孔６から進入し、当該パイロットノズル３の外周囲を取り囲む押さえプレート１４やバッフルプレート１２と該パイロットノズル３との間の微細な隙間に入り込む。金属粉が堆積した場合、当該金属粉が導電物質として機能して前記陰極２と導通し、堆積した部位が溶損する。
【００２３】
そこで、溶射噴流９の被溶射体への吹き付け完了後に、バルブ１９を分岐流路１８へ切り替えれば、第２噴出孔６へのアトマイズエアーの供給が停止される一方で、分岐流路１８にのみアトマイズエアーが流れる。分岐流路１８を流れたアトマイズエアーは、金属粉が溜まり易いパイロットノズル３とこのパイロットノズル３の外周囲を取り囲む部位との微細な隙間に設けた出口２０から噴出される。その結果、パイロットノズル３の外周囲の微細な隙間に堆積する金属粉を、ガンヘッド本体外へと排出させることができる。
【００２４】
以上のように構成された溶射ガン装置によれば、ガンヘッド本体１に金属粉排出手段を設けたことにより、溶滴生成時に生じてパイロットノズル周囲に溜まる金属粉にアトマイズエアーを吹き付けてガンヘッド本体外へと排出させることができるため、パイロットノズル周囲に溜まった金属粉が導電体となって陰極２と導通することを回避でき、溶射ガンの溶損を防止できる。
【００２５】
また、本実施形態の溶射ガン装置によれば、金属粉排出手段を、アトマイズエアー供給路７から分岐させた分岐流路１８と、この分岐流路１８とアトマイズエアー供給路７にアトマイズエアーを選択的に供給するバルブ１９と、で構成したので、既存のアトマイズエアーを利用することができる。つまり、従来のように金属粉をノズル先端に噴出させて吹き飛ばすエアーを使用する必要が無くなると共に、吹き付けたエアーにより逆流して経路詰まりが生じるのを防止でき、ガンヘッド本体外へと堆積した金属粉を排出することができる。
【００２６】
また、本実施形態の溶射ガン装置によれば、分岐流路１８の出口２０を、パイロットノズル３とこのパイロットノズル３の外周囲を取り囲む部位との微細な隙間に設けたので、前記隙間に堆積する金属粉に直接アトマイズエアーが吹き付けられることになるから、当該金属粉をガンヘッド本体外へ無理なく排出させることができる。
【００２７】
また、本実施形態の溶射ガン装置によれば、被溶射体へ溶射噴流９を吹き付け完了後にバルブ１９を開いて分岐流路１８にアトマイズエアーを供給するので、堆積した金属粉をこのアトマイズエアーで排出でき、次に溶射噴流９を噴出する際には金属粉の無い状態に戻すことができる。
【００２８】
また、本実施形態の金属粉排出方法によれば、溶射噴流９の被溶射体への吹き付け完了後、溶滴生成時に生じてパイロットノズル周囲に溜まる金属粉を、アトマイズエアー供給路７から分岐させた分岐流路１８を介してアトマイズエアーを吹き付けてガンヘッド本体外へと排出させるので、陰極２と導通し易いススやフューム等の金属粉を排除することができる。
【００２９】
「第２実施形態」
図２は第２実施形態の溶射ガン装置の断面図である。第２実施形態では、分岐流路１８の出口２０を、パイロットノズル３を固定するバッフルプレート１２の外周囲とこれに対向するガンヘッド本体１との微細な隙間に配置した例である。図２では、ガンヘッド本体１とバッフルプレート１２間をシールするシール部材２１の前方に、前記分岐流路１８の出口２０を設けている。
【００３０】
第２実施形態の溶射ガン装置では、第１実施形態と同様、溶射噴流９を被溶射体へ吹き付け完了後にバルブ１９を開いて分岐流路１８にアトマイズエアーを供給することで、パイロットノズル３の外周囲の微細な隙間に堆積する金属粉を、ガンヘッド本体外へと排出させることができる。
【００３１】
以上、本発明を適用した具体的な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は第１実施形態の溶射ガン装置の断面図である。
【図２】図２は第２実施形態の溶射ガン装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…ガンヘッド本体
２…陰極
３…パイロットノズル（陽極）
４…第１噴出孔
５…溶射ガス供給路
６…第２噴出孔
７…アトマイズエアー供給路
８…金属材料
９…溶射噴流（溶射フレーム）
１０…コレット
１２…バッフルプレート
１４…押さえプレート
１７…材料供給経路
１８…分岐流路
１９…バルブ
２０…出口
【図１】
2009195883.tif 000003
【図２】
2009195883.tif 000004