加固焊嘴的方法以及焊嘴技術

為了以簡單的方式延長焊嘴的壽命，通過以100m/s或更高的噴射速度將金屬粉末顆粒至少噴在由銅、銅合金或分散有陶瓷的銅中的任一材料形成的焊嘴1（11、12）的內周表面上以形成表面加固層2。所述金屬粉末顆粒的平均顆粒直徑為40μm至150μm并且硬度等于或大于焊嘴1（11、12）的材料的硬度。隨后，通過進一步以200m/s或更高的噴射速度將平均顆粒直徑為10μm至100μm的且其上形成有氧化錫膜的錫粉末噴到表面加固層2上，以在表面加固層2上形成半導體膜3。

【技術實現步驟摘要】
加固焊嘴的方法以及焊嘴
本專利技術涉及加固焊嘴的方法以及由所述方法加固的焊嘴。更具體而言，本專利技術涉及加固導電嘴和噴嘴的方法以及由該方法加固的焊嘴，所述導電嘴用于在電弧焊中通過焊條鋼絲形成配電點，所述噴嘴用于在等離子焊中圍繞電焊條外周的同時噴射等離子體(在本專利技術中導電嘴和噴嘴統稱為“焊嘴”)。
技術介紹
由于要求較高的生產速度，作為在汽車制造業等的焊接線中使用的焊接方法，電阻焊(例如，點焊和縫焊)通常為主流焊接方法。然而，由于近年來要求降低燃料消耗，需要改善焊接部位的強度以降低汽車等的重量。因此，就此而言，已經使用優于電阻焊的電弧焊和等離子焊。此外，近年來的電力供給缺乏情況等已成為考慮轉向與電阻焊相比能耗更低的電弧焊和等離子焊的原因之一。然而，電弧焊和等離子焊由于需要比電阻焊更長的工作時間而導致生產率較低。因此，為了采用這些焊接方法來代替電阻焊，需要改進焊接速度。作為電弧焊的一個例子，現在描述MIG焊，MIG焊是一種使用電焊條作為填充金屬的消耗型焊接方法。如圖2所示，用于MIG焊的焊槍的前端部設置有氣體噴嘴4，通過該氣體噴嘴導入惰性氣體。此外，作為焊嘴的導電嘴I (11)同中心地設置在氣體噴嘴4中，作為填充金屬的電焊條5在接觸狀態下插入導電嘴11中，從而允許電流流至電焊條5。而且，在導電嘴11的外周和氣體噴嘴4的內周之間形成惰性氣體的通道。因此，通過工件W和插入導電嘴11中的電焊條5之間產生的電弧熱量熔化焊條5并饋送電焊條5來實施連續焊。如圖3所示，用于等離子焊的焊槍的前端部設置有電焊條6 (例如，鎢條)、設置在電焊條6的外周的噴嘴12和覆蓋噴嘴12的外周的屏蔽環7。在電焊條6和噴嘴12之間產生的電弧(非轉移弧)或在電焊條6和工件W之間產生的電弧(轉移弧)使在電焊條6的外周和噴嘴12的內周之間引入的等離子氣體憑借電弧的熱量而膨脹，從而所述等離子氣體通過設置在噴嘴12的前端的噴孔121高速噴出。使保護氣體在噴嘴12的外周和屏蔽環7的內周之間流動，以控制等離子流的范圍。如上所述設置的焊嘴I (11，12)由于其結構在高溫條件下與電焊條5的滑動接觸或與等離子的接觸而被磨損。此外，因為粘附物質通過噴濺等進行粘附會導致壽命較短，所以需要更換焊嘴。具體而言，當使用如上所述的代替電阻焊的這些焊接方法提高生產速度時，經過較短的時間就需要更換焊嘴I (11，12)。因此，通常的實踐是在焊接線上引入昂貴的機器人，以通過汽車生產等中的全自動化來提高生產率。然而，例如，更換焊嘴I (11，12)需要定期地且頻繁地(例如，每小時)關閉焊接線，并且需要手動更換工作。更換工作的這些要求是生產率顯著降低的原因。此外，因為待更換的焊嘴I (11，12)需要具有高導電性，銅、銅合金(例如，鉻銅、分散有陶瓷的銅等等)被用作焊嘴I (11，12)的原料。這樣的焊嘴是昂貴的。如果更換頻率可以降低的話，那么可降低生產成本。因為分散有陶瓷的銅與鉻銅相比具有非常好的耐磨性等，所以使用分散有陶瓷的銅可降低更換頻率。然而，分散有陶瓷的銅是鉻銅的1.2倍至2倍的花費并且無法獲得與價格差相應的效果。因此，亟需相對簡單且低成本，并且顯著提高焊嘴的壽命。為了提高這樣的焊嘴的耐磨性等等，本專利技術的專利技術人已經提出如下想法:以100m/s或更高的噴射速度將顆粒直徑為40 μ m至300 μ m的且硬度等于或高于噴嘴硬度的硬顆粒噴在由非鐵金屬制成的噴嘴的表面上，以使噴嘴表面附近的溫度升高至重結晶溫度或更高，從而在退火和重結晶過程中使噴嘴表面的金屬結構小型化，從而得到具有改善的導電性和改善的表面硬度的噴嘴(日本專利公開(LOPI)H8-150483(JP8-150483A))。而且，與焊嘴相關加工技術無關，為了加固切割工具的滑動部件、金屬模具、齒輪、軸等的表面以實現改善的耐磨性和較高的表面硬度，本專利技術的專利技術人還提出如下想法:以0.5MPa或更高的噴射壓強或者以200m/s或更高的噴射速度將平均顆粒直徑為10 μ m至100 μ m的、其表面上形成有氧化物膜的錫粉末噴在待加工的產品上，從而在待加工的產品表面上形成厚度為I μ m或更小的氧化錫膜(日本專利公開(LOPI) 2009-270176 (JP2009-270176A))。如上所述，JP8-150483A已經公開了將具有一定顆粒直徑且硬度等于或高于噴嘴硬度的顆粒以一定的噴射速度噴在噴嘴表面，以增加表面硬度，從而改善噴嘴的耐磨性。然而，通過上述JP8-150483A描述的加工方法獲得的焊嘴在硬度提高方面具有一定的穩定水平，并且僅通過JP8-150483A描述的加工方法獲得的焊嘴的壽命改善有限。因此，期望通過進一步提高焊嘴的壽命來降低焊嘴的更換頻率，從而減小關閉焊接線的頻率以進一步提高生產率。本專利技術是根據上述JP8-150483A的專利技術的延續并且目的在于通過相對簡單的方法以低成本提供一種持久的焊嘴，以滿足上述市場中對延長壽命的需求，本專利技術的焊嘴與通過根據上述JP8-150483A的方法加工的焊嘴相比，具有進一步改善的耐磨性和抗磨損性，從而滿足了上述市場中對延長壽命的需求。如上述JP2009-270176A所介紹的，本專利技術的專利技術人還提出了一種用于改善耐磨性的方法，在所述方法中，將具有一定平均顆粒直徑的、其上形成有氧化錫膜的錫粉末在一定噴射條件下噴在待加工的產品的滑動部位，以形成氧化錫膜，該氧化錫膜為滑動部位的表面的硬物質。因此，當在根據JP8-150483A的方法進行表面加固之后通過根據JP2009-270176A的方法進一步形成所述氧化錫膜時，可通過兩種專利技術的協同效應獲得進一步改善的表面硬度。然而，通過上述JP2009-270176A的方法在滑動部位的表面形成的膜的材料為氧化錫，即，“半導體”，其為在大約室溫(25°C )條件下對諸如作為焊嘴基體材料的銅之類的導電材料具有非常高的電阻的物質。因此，當這種氧化錫膜形成在需要具有高導電性的部位(例如，焊嘴的內周表面)上時，可使所需的特性喪失。因此，根據上述JP2009-270176A的專利技術具有阻止將氧化錫膜應用于需要具有導電性的部位(例如，焊嘴的內周表面)的理由(障礙因素)。摻雜有銻的氧化錫(ATO)(其中添加了諸如銻之類的摻雜物的氧化錫)是表現出良好導電性的物質，例如用作顯示面板的透明電極。因此，當企圖在焊嘴的內周表面涂覆氧化錫而不損害導電性時，還可通過摻雜有銻的氧化錫形成膜。然而，如果使用昂貴的摻雜有銻的氧化錫形成膜，那么得到的焊嘴也很昂貴，使其在市場上失去價格競爭力。而且，由于銻是一種對環境造成很大負擔的物質，因此，如果可能的話，優選地是限制銻的使用。鑒于上述觀點，本專利技術的專利技術人試圖在向焊嘴的內周表面噴射硬顆粒之后形成不添加雜質的氧化錫膜，盡管這與上述原因(障礙因素)相反。結果，即使一旦表面硬度通過噴射硬顆粒而增加且隨后形成氧化錫膜，表面硬度也不再增加。因此，不能獲得預期的作為上述兩個專利技術的結合的協同效應的改善的機械特性，例如進一步增加表面硬度。另一方面，雖然不知道原因，但是如此加工的焊嘴的內周表面通過形成沒有摻雜(添加雜質)的半導體膜具有所需的導電性，并且所述內周表面足以耐受用作焊嘴。而且，如此加工的焊嘴產生的磨損較少，雖然沒有獲得諸如提高硬度之類本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于加固焊嘴的方法，所述方法包括下述步驟：通過以100m/s或更高的噴射速度將金屬粉末顆粒至少噴在焊嘴的內周表面上，形成表面加固層，所述焊嘴由銅、銅合金或分散有陶瓷的銅中的任一材料形成，所述金屬粉末顆粒的平均顆粒直徑為40μm至150μm并且硬度等于或高于所述焊嘴的材料的硬度；以及通過進一步以200m/s或更高的噴射速度將平均顆粒直徑為10μm至100μm并且其上形成有氧化錫膜的錫粉末噴至在所述形成表面加固層的步驟中形成的表面加固層上，以在所述表面加固層上形成氧化錫的半導體膜。

【技術特征摘要】
2012.07.23 JP 2012-1627331.一種用于加固焊嘴的方法，所述方法包括下述步驟: 通過以lOOm/s或更高的噴射速度將金屬粉末顆粒至少噴在焊嘴的內周表面上，形成表面加固層，所述焊嘴由銅、銅合金或分散有陶瓷的銅中的任一材料形成，所述金屬粉末顆粒的平均顆粒直徑為40 μ m至150 μ m并且硬度等于或高于所述焊嘴的材料的硬度；以及 通過進一步以200m/s或更高的噴射速度將平均顆粒直徑為10 μ m至100 μ m并且其上形成有氧化錫膜的錫粉末噴至在所述形成表面加固層的步驟中形成的表面加固層上，以在所述表面加固層上形成氧化錫的半導體膜。2.根據權利要求1所述的加固焊嘴的方法，其中，所述焊嘴為設置在用于惰性氣體電弧焊或CO2氣體電弧焊的焊槍的前端的導電嘴。3.根據權利要求1所述的加固焊嘴的方法，其中，所述焊嘴為設置在用于等離子焊的焊槍的前端的噴嘴。4.根據權利要求1至3任一項所述的加固焊嘴的方法，其中，在所述形成表面加固層的步驟中，形成被給予成分加固、高硬度和壓應力的表面加固層，所述成分加固歸因于金屬粉末顆粒的成分擴散并滲透進入所述內...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宮坂四志男，
申請(專利權)人：株式會社不二機販，
類型：發明
國別省市：