ガラスびん缶金型の溶射工程を３つの側面から紹介した。
第一の側面：手動スプレー溶接、プラズマスプレー溶接、レーザースプレー溶接などを含む、ボトルおよび缶のガラス金型のスプレー溶接プロセス。
モールドスプレー溶接の一般的なプロセスであるプラズマスプレー溶接は、一般に「マイクロプラズマスプレー溶接」として知られる、技術のアップグレードと機能の大幅な強化により、最近海外で新たな進歩を遂げています。
マイクロ プラズマ スプレー溶接は、金型会社の投資と調達コスト、長期メンテナンスと消耗品の使用コストを大幅に削減するのに役立ち、この装置は幅広いワークピースにスプレーできます。スプレー溶接トーチヘッドを交換するだけで、さまざまなワークピースのスプレー溶接のニーズに対応できます。
2.1 「ニッケル基合金はんだ粉」とは具体的には何ですか？
「ニッケル」をクラッド材と考えるのは誤解で、実際には、ニッケル基合金はんだ粉は、ニッケル（Ni）、クロム（Cr）、ホウ素（B）、シリコン（Si）から構成される合金です。この合金は、融点が 1,020°C ～ 1,050°C と低いことが特徴です。
ニッケル基合金はんだ粉末（ニッケル、クロム、ホウ素、シリコン）が市場全体でクラッド材として広く使用されるようになった主な要因は、さまざまな粒子サイズのニッケル基合金はんだ粉末が市場で精力的に宣伝されてきたことです。 。また、ニッケル基合金は、融点が低く、滑らかで、溶接溜まりの制御が容易であるため、初期の段階から酸素燃料ガス溶接 (OFW) によって容易に堆積されてきました。
酸素燃料ガス溶接 (OFW) は 2 つの異なる段階で構成されます。第 1 段階は溶着段階と呼ばれ、溶接粉末が溶けてワークピースの表面に付着します。溶融して圧縮し、気孔率を低減します。
いわゆる再溶解段階は、母材とニッケル合金の融点の差によって達成されるという事実を取り上げなければなりません。ニッケル合金は、融点が 1,350 ～ 1,400 °C のフェライト系鋳鉄、または溶融金属である可能性があります。 C40 炭素鋼 (UNI 7845–78) の 1,370 ～ 1,500°C 点。融点の違いにより、ニッケル、クロム、ホウ素、シリコン合金が再溶解段階の温度にあるときに母材金属の再溶解が起こらないことが保証されます。
ただし、ニッケル合金の堆積は、再溶解プロセスを必要とせずに、緻密なワイヤ ビードを堆積することによっても達成できます。これには、転写プラズマ アーク溶接 (PTA) の助けが必要です。
2.2 ボトルガラス業界のクラッディングパンチ/コアに使用されるニッケルベースの合金はんだ粉末
これらの理由から、ガラス業界は当然のことながら、パンチ表面の硬化コーティングにニッケルベースの合金を選択しています。ニッケル基合金の溶着は、酸素燃料ガス溶接 (OFW) または超音波火炎溶射 (HVOF) によって行うことができ、再溶解プロセスは誘導加熱システムまたは酸素燃料ガス溶接 (OFW) によって行うことができます。 。繰り返しになりますが、母材とニッケル合金の融点の差が最も重要な前提条件であり、そうでないとクラッディングは不可能になります。
ニッケル、クロム、ホウ素、シリコン合金は、お客様が不活性ガスを準備するためのワークショップを備えている場合、プラズマ溶接 (PTAW) やタングステン不活性ガス溶接 (GTAW) などのプラズマ トランスファー アーク テクノロジー (PTA) を使用して実現できます。
ニッケル基合金の硬度は作業の要件によって異なりますが、通常は 30 HRC から 60 HRC の間です。
2.3 高温環境では、ニッケル基合金の圧力は比較的大きい
上記硬度は室温における硬度を指します。ただし、高温の動作環境では、ニッケル基合金の硬度が低下します。
上に示したように、室温ではコバルト基合金の硬度はニッケル基合金よりも低いですが、高温（金型の稼働など）ではコバルト基合金の硬度はニッケル基合金の硬度よりもはるかに強いです。温度）。
次のグラフは、温度の上昇に伴うさまざまな合金はんだ粉末の硬度の変化を示しています。
2.4 「コバルト基合金はんだ粉」とは具体的には何ですか？
コバルトをクラッド材として考えると、実際にはコバルト（Co）、クロム（Cr）、タングステン（W）、またはコバルト（Co）、クロム（Cr）、モリブデン（Mo）から構成される合金です。通常「ステライト」はんだ粉末と呼ばれるコバルトベースの合金には、炭化物とホウ化物が含まれており、独自の硬度を形成しています。一部のコバルトベースの合金には 2.5% の炭素が含まれています。コバルト基合金の主な特徴は、高温でも超硬度であることです。
2.5 パンチ/コア表面にコバルト基合金を蒸着する際に遭遇する問題:
コバルトベースの合金の堆積に関する主な問題は、その高い融点に関連しています。実際、コバルト基合金の融点は1,375～1,400℃であり、炭素鋼や鋳鉄の融点とほぼ同じです。仮説として、酸素燃料ガス溶接 (OFW) または極超音速火炎溶射 (HVOF) を使用しなければならない場合、「再溶解」段階で母材の金属も溶解します。
コバルトベースの粉末をパンチ/コアに堆積させるための唯一の実行可能なオプションは、転写プラズマ アーク (PTA) です。
2.6 冷却について
上で説明したように、酸素燃料ガス溶接 (OFW) および極超音速火炎溶射 (HVOF) プロセスの使用は、堆積された粉末層が同時に溶融して付着することを意味します。続く再溶解段階では、線状の溶接ビードが圧縮され、細孔が埋められます。
ベース金属表面とクラッド表面の間の接続が完全で中断がないことがわかります。テストでのパンチは同じ (ボトル) 生産ライン上にあり、酸素燃料ガス溶接 (OFW) または超音波火炎溶射 (HVOF) を使用したパンチ、プラズマ転移アーク (PTA) を使用したパンチ、同じ冷却空気圧下で示されています。 、プラズマ トランスファー アーク (PTA) パンチの動作温度は 100°C 低くなります。
2.7 加工について
機械加工は、パンチ/コアの製造において非常に重要なプロセスです。上で示したように、高温で硬度が大幅に低下したはんだ粉末を（パンチ/コア上に）堆積させることは非常に不利です。理由の 1 つは機械加工に関するものです。硬度 60HRC の合金はんだ粉末の加工は非常に困難であるため、お客様は旋削工具のパラメータ (旋削工具の速度、送り速度、深さなど) を設定する際に低いパラメータのみを選択する必要があります。 45HRC 合金粉末に対して同じスプレー溶接手順を使用するのは非常に簡単です。旋削工具のパラメータを高く設定することもでき、加工自体の完了が容易になります。
2.8 付着するはんだ粉の重量について
酸素燃料ガス溶接 (OFW) および超音波火炎溶射 (HVOF) のプロセスでは、粉末損失率が非常に高く、クラッド材をワークピースに接着する際に 70% にも達することがあります。ブローコアスプレー溶接に実際に 30 グラムのはんだ粉末が必要な場合、これは溶接ガンから 100 グラムのはんだ粉末をスプレーする必要があることを意味します。
これまでのところ、プラズマ転写アーク (PTA) 技術の粉末損失率は約 3% ～ 5% です。同じブローコアの場合、溶接ガンは 32 グラムのはんだ粉末をスプレーするだけで済みます。
2.9 蒸着時間について
酸素燃料ガス溶接 (OFW) と超音波フレーム溶射 (HVOF) の堆積時間は同じです。たとえば、同じブローコアの堆積時間と再溶解時間は 5 分です。プラズマ転写アーク (PTA) テクノロジーでも、ワークピース表面 (プラズマ転写アーク) の完全な硬化を達成するには、同じ 5 分が必要です。
下の写真は、これら 2 つのプロセスと転写プラズマ アーク溶接 (PTA) を比較した結果を示しています。
ニッケル基クラッドとコバルト基クラッド用のパンチの比較。同じ生産ラインでのテストの結果、コバルトベースのクラッドパンチはニッケルベースのクラッドパンチよりも 3 倍長く持続し、コバルトベースのクラッドパンチには「劣化」が見られなかったことがわかりました。 3 番目の側面: 質問イタリアのスプレー溶接専門家、クラウディオ・コルニ氏へのキャビティの完全スプレー溶接に関するインタビューについての回答
質問 1: キャビティフルスプレー溶接に理論的に必要な溶接層の厚さはどれくらいですか?はんだ層の厚さは性能に影響しますか?
回答 1: 溶接層の最大厚さは 2 ～ 2.5mm、振動振幅は 5mm に設定することをお勧めします。顧客がより大きな厚さの値を使用すると、「重ね継ぎ」の問題が発生する可能性があります。
質問 2: ストレートセクションでは、より大きなスイング OSC=30mm を使用してみてはいかがでしょうか (5mm の設定を推奨)。これははるかに効率的ではないでしょうか? 5mmの振りには何か特別な意味があるのでしょうか？
回答 2: 金型の適切な温度を維持するために、ストレート セクションでも 5 mm のスイングを使用することをお勧めします。
30mm のスイングを使用する場合、非常に遅いスプレー速度を設定する必要があり、ワークピースの温度は非常に高くなり、母材の希釈度が高くなりすぎ、失われたフィラー材料の硬度は 10 HRC にも達します。もう 1 つの重要な考慮事項は、結果としてワークピースにかかる応力 (高温による) であり、これにより亀裂が発生する可能性が高まります。
5mm幅のスイングでラインスピードが速くなり、最適なコントロールが得られ、良好なコーナーが形成され、充填材の機械的特性が維持され、損失はわずか2〜3HRCです。
Q3: はんだ粉の組成要件は何ですか?キャビティスプレー溶接に適したはんだ粉はどれですか?
A3: 粉末はんだモデル 30PSP を推奨します。クラックが発生する場合は、鋳鉄型には 23PSP を使用してください (銅型には PP モデルを使用してください)。
Q4：ダクタイル鋳鉄を選んだ理由は何ですか？ねずみ鋳鉄の使用にはどのような問題があるのでしょうか?
回答 4: ヨーロッパでは通常、ダクタイル鋳鉄を使用します。ダクタイル鋳鉄 (2 つの英語名: Nodular Cast Iron と Ductile Cast Iron) は、含まれる黒鉛が顕微鏡下で球状に存在することからこの名前が付けられました。層とは異なり、板状のねずみ鋳鉄（実際には、より正確には「積層鋳鉄」と呼ぶことができます）。このような組成の違いにより、ダクタイル鋳鉄と積層鋳鉄の主な違いが決まります。球体は亀裂伝播に対する幾何学的抵抗を生み出し、非常に重要な延性特性を獲得します。また、同じ量でも球状の黒鉛は表面積を小さくできるため、材料へのダメージが少なく、材料の優位性が得られます。 1948 年に初めて工業用に使用されて以来、ダクタイル鋳鉄は鋼 (および他の鋳鉄) の優れた代替品となり、低コストで高性能を実現しました。
ダクタイル鋳鉄の特性による拡散性能と、鋳鉄の容易な切断性および可変抵抗特性を組み合わせ、優れた抗力重量比を実現
良好な機械加工性
低コスト
単位コストは優れた耐性を持っています
引張特性と伸び特性の優れた組み合わせ
質問5：高硬度と低硬度ではどちらが耐久性に優れていますか？
A5: 全体の範囲は 35 ～ 21 HRC です。28 HRC に近い硬度値を得るには、30 PSP はんだ粉末を使用することをお勧めします。
硬度は金型の寿命に直接関係しません。耐用年数の主な違いは、金型表面の「被覆」方法と使用される材料です。
手動溶接では、得られた型の実際（溶接材料と母材）の組み合わせがPTAプラズマほど良くなく、ガラス製造工程で傷が発生することが多いです。
質問 6: 内部キャビティの完全スプレー溶接を行うにはどうすればよいですか?はんだ層の品質をどのように検出して制御するか?
回答 6: PTA 溶接機の粉末速度を 10RPM 以下の低い速度に設定することをお勧めします。ショルダー角から始めて5mmの間隔を保って平行ビードを溶接します。
最後に次のように書きます。
テクノロジーの急速な変化の時代において、科学技術は企業と社会の進歩を推進します。同じワークピースのスプレー溶接は、異なるプロセスで実現できます。金型工場では、どのプロセスを使用するかという顧客の要件を考慮するだけでなく、設備投資のコストパフォーマンス、設備の柔軟性、その後の使用時のメンテナンスや消耗品のコスト、この装置はより幅広い製品をカバーできます。マイクロ プラズマ スプレー溶接は、間違いなく金型工場にとってより良い選択肢となります。
投稿日時: 2022 年 6 月 17 日