CN105624667B - 激光熔敷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光熔敷装置，在使用激光熔敷装置的熔敷加工中，能够容易地进行金属粉末的回收并能够实现运转效率的提高。激光熔敷装置(10)是对形成于气缸盖(1)的排气端口(2)的气门座部(2a)一边供给金属粉末(M)、一边照射激光，由此对气门座部(2a)进行熔敷加工的装置，具备：管道(20)，其与排气端口(2)连接；以及集尘器(30)，其经由管道而对在气门座部(2a)处剩余的金属粉末(M)进行吸引，管道具备：铅直部(21)，其是形成为直管状、且以轴线方向大致铅直的姿势配置的部位；以及分支部(22)，其是从铅直部分支、且以分支方向比水平方向朝上的姿势配置的部位，集尘器(30)与分支部的末端侧连接。

Description

激光熔敷装置

技术领域

本发明涉及激光熔敷装置的技术，更详细而言，涉及用于使熔敷加工时剩余的金属粉末的回收变得容易从而提高激光熔敷装置的运转效率的技术。

背景技术

以往，公知有如下技术：为了实现耐磨损性等的提高，对气缸盖的气门座部实施熔敷加工。

熔敷加工是如下加工：对气门座部照射激光并对该照射部位喷射金属粉末，由此使金属粉末熔融而利用不同种类的金属局部地将气门座部覆盖。

在进行熔敷加工时，所喷射的金属粉末并非全部附着于气门座部，而是产生剩余的金属粉末。若对剩余的金属粉末置之不理，则剩余的金属粉末有时进入到部件、生产装置的间隙等中而引起不良情况，因此希望迅速地对其进行回收。

而且，以往在熔敷加工时，探讨了各种用于对剩余的金属粉末进行回收的技术，例如存在以下所示的专利文献1中公开的技术。

在专利文献1所公开的现有技术中，形成为如下结构：在使用激光熔敷装置对气门座部进行熔敷加工时，对剩余的金属粉末、所产生的烟尘进行吸引而将其从气门座部除去。

另外，在专利文献1所公开的现有技术中，形成为如下结构：在用于吸引金属粉末、烟尘的管道设置有过滤器，利用该过滤器来捕集所吸引的烟尘与金属粉末。

在激光熔敷装置中，若提高用于吸引金属粉末的风量，则甚至应当附着于气门座部的金属粉末也会被吸引，因此存在不能过度地提高排气风量的情况。

而且，在专利文献1所公开的现有技术中，由于金属粉末容易在管道的横置(水平)部分堆积，因此对管道的清扫频率升高。

另外，在现有技术中，为了不因过滤器的孔眼堵塞而导致风量降低，频繁地进行过滤器的维护(更换、清扫)。

因此，以往在一边回收金属粉末一边进行熔敷加工的情况下，产生难以提高激光熔敷装置的运转效率的问题。

专利文献1：日本特开2008－188648号公报

发明内容

本发明是鉴于这样的现状的课题而提出的，其目的在于提供一种激光熔敷装置，在使用激光熔敷装置的熔敷加工中，能够容易地进行金属粉末的回收，并能够实现运转效率的提高。

本发明所欲解决的课题如上，接下来对用于解决该课题的方法进行说明。

即，在技术方案1中，激光熔敷装置对工件的被加工部一边供给金属粉末、一边照射激光，由此对上述被加工部进行熔敷加工，上述激光熔敷装置具备：管道，其与上述被加工部连接；以及集尘单元，其经由上述管道而对在上述被加工部处剩余的金属粉末进行吸引，上述管道具备：铅直部，其是形成为直管状、且以轴线方向大致铅直的姿势配置的部位；以及分支部，其是从上述铅直部分支、且以分支方向比水平方向朝上的姿势配置的部位，上述集尘单元与上述分支部的末端侧连接。

在技术方案2中，上述分支部相对于比该分支部的分支位置靠上方的上述铅直部以形成为锐角的角度分支。

在技术方案3中，上述管道具备缩径部，该缩径部是位于比上述铅直部中的上述分支部的分支位置靠下方的位置的部位，并具有与位于上述铅直部中的比上述分支部的分支位置靠上方的位置的部分的管道面积相比缩小了管道面积的部分，上述缩径部的下端在比所述缩小了管道面积的部分靠下方的位置敞开。

作为本发明的效果，实现了以下所示的效果。

在技术方案1中，能够容易地使金属粉末从含有金属粉末与烟尘的废气分离。由此，能够抑制金属粉末朝向管道中的堆积，从而能够降低集尘器以及管道的维护频率。由此，能够提高激光熔敷装置的运转效率。

在技术方案2中，能够更加可靠地使金属粉末从含有金属粉末与烟尘的废气分离。

在技术方案3中，能够容易地对从含有金属粉末与烟尘的废气分离的金属粉末进行回收。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式所涉及的激光熔敷装置的整体结构的示意图。

图2是示出管道设备相对于气缸盖的连接状况的示意图。

图3是示出本发明的一实施方式所涉及的激光熔敷装置的整体结构(与排气及进气端口的双方连接的结构)的示意图。

附图标记的说明

1...气缸盖；10…激光熔敷装置；20…管道；21…铅直部；22…分支部；23…缩径部；30…集尘器；M...金属粉末；F...烟尘。

具体实施方式

接下来，对发明的实施方式进行说明。

首先，利用图1及图2对本发明的一实施方式所涉及的激光熔敷装置进行说明。

此外，以下，将图1中示出的箭头X的方向规定为铅直上方，并基于箭头X的方向而规定上下方向(在图3中相同)。另外，将与图1中示出的箭头X正交的方向规定为水平方向。

这里，首先对作为利用激光熔敷装置进行熔敷加工的对象工件的气缸盖进行说明。

如图1所示，本实施方式中的作为熔敷加工的对象工件的气缸盖1是发动机的构成部件之一，多个种类的端口(排气端口2以及进气端口3)分别形成有多个，各端口2、3成为熔敷加工的被加工部。

在各端口2、3形成有供气门(未图示)抵接的部位即气门座部2a、3a，该气门座部2a、3a成为各端口2、3中的具体的熔敷加工的对象部位。

接下来，对本发明的一实施方式所涉及的激光熔敷装置的整体结构进行说明。

图1所示的激光熔敷装置10是用于对气缸盖1的气门座部2a、3a实施熔敷加工的装置，其具备熔敷喷嘴11、管道20、集尘器30等。

此外，在图1所示的实施方式中，举例示出了对气缸盖1所具备的各端口2、3中的、排气端口2的气门座部2a实施熔敷加工的情况。

另外，在激光熔敷装置10中，虽省略了图示，但具备激光振荡器、用于支承气缸盖1的支承夹具等。

另外，激光熔敷装置10还能够对气缸盖1以外的工件进行熔敷加工。

熔敷喷嘴11是对熔敷加工的对象物照射激光的激光照射单元，并构成为对该对象物喷吹金属粉末M与保护气体的喷射单元，该熔敷喷嘴11构成为能够在激光的光轴上喷射金属粉末M与保护气体。

金属粉末M是使得相对于构成气缸盖1的材质成为不同种类的金属的材质变成粉末状后的物质，例如能够使用铜系的金属等。

而且，形成为如下结构：在由激光熔敷装置10针对气门座部2a所进行的熔敷加工中，利用熔敷喷嘴11，一边对气门座部2a照射激光、一边向该激光的照射位置喷吹金属粉末M与保护气体。

即，由激光熔敷装置10所进行的熔敷加工构成为：在气门座部2a处于保护气体气氛中的状态下，在气门座部2a上的激光的照射位置使金属粉末M熔融，并利用熔融后的金属粉末M将气门座部2a覆盖。

在针对气门座部2a的熔敷加工中，构成为：在排气端口2的气门座部2a侧的相反侧的端部，连接有管道20以及集尘器30，利用管道20以及集尘器30，一边对排气端口2内进行吸引且对气门座部2a周围进行吸引，一边进行熔敷加工。

在进行熔敷加工时，对气门座部2a供给的金属粉末M的大半部分熔融并附着于气门座部2a，但一部分并未熔融而是保持粉末状的状态残存于气门座部2a周围。在熔敷加工中，构成为：利用管道20以及集尘器30对保持粉末状的状态而残留的剩余的金属粉末M、加工时所产生的烟尘F(蒸发金属冷却而生成的微小粉尘)进行吸引，从而将其从气门座部2a除去。

此外，与金属粉末M相比，烟尘F具有一个个粉尘的粒径小且轻的性质。在本实施方式中，金属粉末M的粒径为10μm～150μm左右，烟尘F的粒径为1μm以下左右，因此与金属粉末M相比，烟尘F的重量相当轻。因此，烟尘F具有比金属粉末M容易随着废气的流动而被输送的性质。

如图1及图2所示，管道20是用于将气缸盖1与集尘器30连接的部件，其具备铅直部21、分支部22、缩径部23、连接部24等。

而且，形成为如下结构：利用管道20以及集尘器30对在气门座部2a周围所产生的剩余的金属粉末M以及烟尘F进行吸引。

铅直部21是构成管道20的一部分、且形成为直管状的部位，其以轴线方向大致铅直(在本实施方式中为完全铅直)的姿势配置。即，铅直部21是沿上下方向呈直线状地延伸的部位。而且，从铅直部21通过的废气的流动方向大致铅直向下。

分支部22是构成管道20的一部分、且从铅直部21分支的部位，其以分支方向(从分支部22的基端部朝向排气方向的方向)比水平方向朝上的姿势配置。

而且，在管道20中，构成为：将铅直部21中大致铅直向下流动的废气的流动方向在分支部22中急剧地变更为比水平方向朝上的方向。

缩径部23是构成管道20的一部分、且位于铅直部21中的比分支部22的形成位置靠下方的位置的部位，其从铅直部21中的分支部22的形成位置向下方延伸，其轴线方向大致铅直。

而且，在缩径部23中，具有使该缩径部23的管道面积缩小得比分支部22分支前(废气的流动方向的上游侧)的铅直部21的管道面积小的部分。

并且，在本实施方式中，形成为使得缩径部23的下端敞开的结构，并形成为如下结构：使得空气还从缩径部23流入，并从敞开的缩径部23排出金属粉末M。在缩径部23中，位于比缩小了上述管道面积的部分靠下方的位置的部位敞开。

如图2所示，连接部24是与多个排气端口2、2···分别独立地连接的部位，构成为利用多个连接部24、24···分别独立地对各排气端口2、2···进行吸引。多个连接部24、24···在排气方向的下游侧汇合，并汇集为一个管道(在本实施方式中为铅直部21)。

优选各连接部24、24···如所谓的排气管(排气集管)那样构成为使得各连接部24、24···的排气量均匀。

此外，激光熔敷装置10构成为：具备用于保持连接部24并将其向气缸盖1按压的按压机构(未图示)，利用该按压机构而使得排气端口2与连接部24之间不产生间隙。

即，在本发明的一实施方式所涉及的激光熔敷装置10中，形成为如下结构：在气缸盖1具备多个排气端口2、2···的情况下，管道20具备与各端口2、2···单独地连接的多个连接部24、24···，并且在使多个连接部24、24···汇合之后将其与铅直部21连接。

利用这种结构，能够从各端口2、2···的气门座部2a可靠地除去金属粉末M以及烟尘F。

集尘器30具备排气风扇31、捕集金属粉末M的第一过滤器32、以及捕集烟尘F的第二过滤器33等，通过使排气风扇31运转而经由管道20对存在于气门座部2a的周围的金属粉末M、烟尘F进行吸引，并利用过滤器32、33分别捕集金属粉末M与烟尘F。

集尘器30与管道20中的分支部22的末端侧(铅直部21侧的相反侧)连接。

这里，进一步对管道20中的金属粉末M、烟尘F的流动方式进行说明。

如图1所示，存在于气门座部2a的周围的金属粉末M、烟尘F随着被管道20以及集尘器30吸引的空气的流动，而与辅助气体、空气一起从排气端口2通过并被向管道20输送，进而在从铅直部21通过之后在分支部22处急剧地变更空气的流动方向。

此时，在朝向铅直方向的铅直部21内，金属粉末M因沿着废气的流动方向的大致铅直向下的惯性力与作用于该金属粉末M的重力而不向分支部22的方向行进，而是保持原样地向下方掉落并向缩径部23行进。

此外，在本实施方式中，举例示出了将铅直部21配置为使得铅直部21的姿势完全铅直的情况，但激光熔敷装置10中的铅直部21的姿势并不限定于轴线方向完全铅直的姿势，只要是轴线方向变得“大致铅直”的姿势即可。

此处所说的“大致铅直”意味着如下姿势：不使与废气一起流至铅直部21的金属粉末M向分支部22侧流动，能够借助惯性力与重力的作用而使所述金属粉末M保持原样地大致铅直向下地行进，铅直部21的姿势也可以将铅直方向作为基准而以规定的角度倾斜。

另外，金属粉末M大致铅直向下掉落、且结果是否被从缩径部23排出，受到金属粉末M的材质、粒径、排气风量、来自缩径部23侧的流入空气量、温湿度等各种要素的左右，因此，能够考虑上述各要素并根据熔敷加工时的条件而决定上述规定的角度(倾斜何种程度为宜)。

换言之，从铅直部21向缩径部23的方向大致铅直向下行进的金属粉末M在惯性力与重力的作用下未被从缩径部23排出，而是堆积在管道内，这种姿势并不属于“大致铅直”的姿势。

分支部22相对于铅直部21的角度、即分支部22相对于分支前(废气的流动方向的上游侧)的铅直部21的轴线方向的角度优选为锐角。利用这种结构，能够更加可靠地防止金属粉末M向分支部22侧流动。

在激光熔敷装置10中，如图1所示，由于缩径部23的下端部敞开，所以向缩径部23侧行进的金属粉末M被从缩径部23的下端排出，并被存积于接盘40上。

另一方面，烟尘F与金属粉末M相比重量相当轻、且惯性力与重力的作用较小，因此不会向缩径部23的方向行进，而是沿着废气的流动方向朝向分支部22行进。之后，烟尘F从管道20通过并被输送至集尘器30。

缩径部23构成为：与铅直部21相比减小了口径，使从缩径部23向分支部22流入的空气的流入阻力增大，抑制了流入空气量，从而并不阻碍金属粉末M的掉落。

换言之，在使得缩径部23敞开的结构中，缩径部23形成为以使得流入空气量成为不阻碍金属粉末M的掉落的流量的方式而缩小管道面积(开口面积)的结构。

即，在本发明的一实施方式所涉及的激光熔敷装置10中，管道20在比分支部22的分支位置靠下方的位置具备缩径部23，上述缩径部23具有管道面积与比分支部22的分支位置靠上方的铅直部21的管道面积相比更小的部位，下端在比管道面积小的部位靠下方的位置敞开。

利用这种结构，能够容易地对从含有金属粉末M与烟尘F的废气分离的金属粉末M进行回收。

另外，在本发明的一实施方式所涉及的激光熔敷装置10中，分支部22相对于比该分支部22的分支位置靠上方的铅直部21以构成锐角的角度θ分支。

利用这种结构，能够更加可靠地使金属粉末M从含有金属粉末M与烟尘F的废气分离。

这样，在本发明的一实施方式所涉及的激光熔敷装置10中，形成为如下结构：在配置于集尘器30跟前的接盘40中对大半部分的金属粉末M进行回收。

在激光熔敷装置10中，由于铅直部21处于大致铅直的方向上，所以金属粉末M不会堆积于铅直部21，并且，由于大半部分的金属粉末M被回收之后的废气在分支部22以后流通，所以管道20内的金属粉末M的堆积量与以往相比减少，清扫管道的频率降低，从而能够提高激光熔敷装置10的运转效率。

另外，在激光熔敷装置10中，由于在集尘器30的跟前已经回收了大半部分的金属粉末M，所以集尘器30中的第一过滤器32的孔眼堵塞得到了抑制，从而能够延长过滤器寿命，进而，由于过滤器更换的频率降低，从而能够提高激光熔敷装置10的运转效率。

或者，在激光熔敷装置10中也可以形成为如下结构：例如不设置缩径部23，在铅直部21的下端部设置阀体(未图示)等并预先将其关闭。

在该情况下，向下掉落的金属粉末M不会再次向分支部22的方向飞扬，而是存积于管道20内。另外，通过定期地将阀体打开，能够将所存积的金属粉末M向管道20的外部排出。

在这样设置阀体的结构中，无需考虑来自缩径部23的空气的流入，因此能够抑制集尘器30(排气风扇31)的排气量。

即，在激光熔敷装置10中，也可以构成为在铅直部21附加设置能够进行开度调整的阀体，利用这种结构，能够可靠地使金属粉末M从含有金属粉末M与烟尘F的废气分离，并能够降低排气量，进而能够减少集尘器30的运转成本。

即，在本发明的一实施方式所涉及的激光熔敷装置10中，在不能过度地提高排气风量这样的针对激光熔敷装置所特有的制约下，使金属粉末M的回收变得容易，并且金属粉末M在管道内堆积的情况得到了抑制，进而实现了运转效率的提高。

即，本发明的一实施方式所涉及的激光熔敷装置10是如下装置：对形成于气缸盖1的排气端口2的气门座部2a一边供给金属粉末M一边照射激光，由此对气门座部2a进行熔敷加工，该激光熔敷装置10具备：管道20，其与排气端口2连接；以及集尘器30，其经由管道20而对在气门座部2a剩余的金属粉末M进行吸引，管道20具备：铅直部21，其是形成为直管状、且以轴线方向大致铅直的姿势配置的部位；以及分支部22，其是从铅直部21分支、且以分支方向比水平方向朝上的姿势配置的部位，集尘器30与分支部22的末端连接。

利用这种结构，能够容易地使金属粉末M从含有金属粉末M与烟尘F的废气分离。由此，能够抑制金属粉末M朝向管道20的堆积，从而能够降低集尘器30以及管道20的维护频率。

另外，在本实施方式中，举例示出了将管道20仅与形成于气缸盖1的两种端口2、3中的排气端口2连接的情况，但是如图3所示，也可以构成为将管道20同时与排气端口2和进气端口3的双方连接。

如图3所示，本发明的另一实施方式所涉及的激光熔敷装置15是用于对气缸盖1的气门座部2a、3a实施熔敷加工的装置，其具备熔敷喷嘴11、管道20、20、集尘器30等。

在这种激光熔敷装置15中，仅通过改变熔敷喷嘴11的朝向，就能够从对排气端口2的气门座部2a实施熔敷加工的状态立即过渡至对进气端口3的气门座部3a实施熔敷加工的状态。

另外，在激光熔敷装置15中，无需重新将管道20与气缸盖1连接，因此能够缩短熔敷加工的中途的更换品种准备所需的时间。

因此，在激光熔敷装置15中，与激光熔敷装置10相比，能够缩短熔敷加工所需的时间，根据这种结构的激光熔敷装置15，能够实现运转效率的进一步提高。

Claims (2)

1.一种激光熔敷装置，其对工件的被加工部一边供给金属粉末、一边照射激光，由此对所述被加工部进行熔敷加工，

所述激光熔敷装置的特征在于，具备：

管道，其与所述被加工部连接；以及

集尘单元，其经由所述管道而对在所述被加工部处剩余的金属粉末进行吸引，

所述管道具备：

铅直部，其是形成为直管状、且以轴线方向大致铅直的姿势配置的部位；以及

分支部，其是从所述铅直部分支、且以分支方向比水平方向朝上的姿势配置的部位，

所述集尘单元与所述分支部的末端侧连接，

所述管道具备缩径部，该缩径部是位于所述铅直部中的比所述分支部的分支位置靠下方的位置的部位，并具有与位于所述铅直部中的比所述分支部的分支位置靠上方的位置的部分的管道面积相比缩小了管道面积的部分，

所述缩径部的下端在比所述缩小了管道面积的部分靠下方的位置敞开。

2.根据权利要求1所述的激光熔敷装置，其特征在于，

所述分支部相对于比该分支部的分支位置靠上方的所述铅直部以形成为锐角的角度分支。