JP2000351090A - Laser thermal spraying nozzle - Google Patents

Laser thermal spraying nozzle

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JP2000351090A
JP2000351090A JP11164034A JP16403499A JP2000351090A JP 2000351090 A JP2000351090 A JP 2000351090A JP 11164034 A JP11164034 A JP 11164034A JP 16403499 A JP16403499 A JP 16403499A JP 2000351090 A JP2000351090 A JP 2000351090A
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JP
Japan
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nozzle
tip
gas
wire
laser
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Pending
Application number
JP11164034A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Tomochika
宏 友近
Yuji Tadokoro
祐史 田所
Takao Araki
孝雄 荒木
Minoru Nishida
稔 西田
Masahiro Kurase
雅弘 倉瀬
Munehide Katsumura
宗英 勝村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinwa Kogyo Inc
Ehime Prefecture
Shinwa Industry Co Ltd
Original Assignee
Shinwa Kogyo Inc
Ehime Prefecture
Shinwa Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser thermal spraying nozzle capable of jetting a stable gas without deviation. SOLUTION: This nozzle 1 is provided with a wire feeding port 61 at the central part through which a wire is fed to a molten droplet zone, plural inner gas jetting nozzles 62 which are provided around the wire feeding port 61 concentrically with it at equal interval in the circumferential direction, and an outer gas jetting nozzle 63 which is provided around these inner gas jetting nozzles 62 concentrically with these.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ溶射用ノズ
ルに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nozzle for laser spraying.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ光線により溶射材である線材が溶
融された溶融溶滴部に、ガスを吹き付けることによって
溶融溶滴部を微粒子化して被溶射面に溶射するレーザ溶
射法に用いられるノズルとしては、従来、例えば、特公
平5−468号公報に記載のノズルが知られている。
2. Description of the Related Art As a nozzle used in a laser spraying method, a gas is sprayed onto a molten droplet portion where a wire material as a thermal spraying material is melted by a laser beam to atomize the molten droplet portion and spray the surface to be sprayed. For example, a nozzle described in Japanese Patent Publication No. 5-468 is known.

【0003】このノズル1Bは、図12に示すように、
中心部に線材(ワイヤ)の供給口100を有する内ノズ
ル101と、この内ノズル101の外側に配置された中
ノズル102と、この中ノズル102の外側に配置され
た外ノズル103を備えており、内ノズル101の外周
面と中ノズル部の内周面との間、および中ノズル102
の外周面と外ノズル103の内周面との間に隙間が設け
られ、それぞれ円環状のインナーガス噴出口104およ
びアウターガス噴出口105が形成されている。
[0003] As shown in FIG.
It has an inner nozzle 101 having a wire (wire) supply port 100 at the center, a middle nozzle 102 arranged outside the inner nozzle 101, and an outer nozzle 103 arranged outside the middle nozzle 102. Between the outer peripheral surface of the inner nozzle 101 and the inner peripheral surface of the middle nozzle portion, and the middle nozzle 102
A gap is provided between the outer peripheral surface of the outer nozzle 103 and the inner peripheral surface of the outer nozzle 103, and an annular inner gas outlet 104 and an outer gas outlet 105 are respectively formed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のレーザ溶射用ノズルにおいては、内ノズル1
01、中ノズル102および外ノズル103を組み合わ
せてその円環状の隙間を、それぞれインナーガス噴出口
104およびアウターガス噴出口105としているの
で、これらのガス噴出口104,105の円筒度、同心
度等を充分な精度に維持してノズルの組み付けを行うの
は困難である。このため、これらのガス噴出口104,
105が偏心・偏肉した状態となり、ガスの吹出し方向
が安定しないという問題がある。
However, in such a conventional nozzle for laser spraying, the inner nozzle 1
01, the middle nozzle 102 and the outer nozzle 103 are combined to form an annular gap as an inner gas outlet 104 and an outer gas outlet 105, respectively. Therefore, the cylindricity, concentricity, etc. of these gas outlets 104, 105 are determined. It is difficult to assemble the nozzle while maintaining sufficient accuracy. Therefore, these gas ejection ports 104,
105 becomes eccentric and uneven, resulting in a problem that the gas blowing direction is not stable.

【0005】さらに、ガス噴出口104,105の開口
面積等を変えるには、内ノズル101、中ノズル102
および外ノズル103を変える必要があり、このためガ
ス流量等の条件を変えることが困難である。したがっ
て、溶融微粒子の粒径、ひいては被溶射面で冷却固化
後、粉体となった当該粉体の粒径を変化させることが困
難であるという問題がある。
Further, in order to change the opening areas of the gas ejection ports 104, 105, the inner nozzle 101, the middle nozzle 102
In addition, it is necessary to change the outer nozzle 103, which makes it difficult to change conditions such as the gas flow rate. Therefore, there is a problem that it is difficult to change the particle size of the molten fine particles, and eventually the particle size of the powder that has been cooled and solidified on the surface to be sprayed.

【0006】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、偏りのない安定したガス噴出を行うことができるレ
ーザ溶射用ノズルを提供することを目的とするものであ
る。さらに、本発明は、ガス噴出口の開口面積等を容易
に変更することができるレーザ溶射用ノズルを提供する
ことを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser spray nozzle capable of performing stable and stable gas ejection. Still another object of the present invention is to provide a laser spray nozzle capable of easily changing the opening area and the like of a gas ejection port.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載のレーザ溶射用ノズルは、レーザ光
線により溶射材である線材が溶融された溶融溶滴部に、
ガスを吹き付けることによって当該溶融溶滴部を微粒子
化して被溶射面に溶射するレーザ溶射法に用いられるレ
ーザ溶射用ノズルであって、上記溶融溶滴部に上記線材
を供給する中心部の線材供給口と、この線材供給口の周
囲に当該線材供給口と同心円状にかつ円周方向に等間隔
に設けられた複数のインナーガス噴出口と、これらのイ
ンナーガス噴出口の周囲に当該インナーガス噴出口と同
心円状に設けられたアウターガス噴出口とを有すること
を特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a nozzle for laser spraying according to claim 1 is provided in a molten droplet portion where a wire as a sprayed material is melted by a laser beam.
A nozzle for laser spraying used in a laser spraying method for atomizing the molten droplet portion by spraying a gas and spraying the droplet onto a surface to be sprayed, and a wire rod supply at a central portion for supplying the wire rod to the molten droplet portion. A plurality of inner gas outlets provided around the wire supply port concentrically and at equal intervals in the circumferential direction around the wire supply port, and the inner gas It has an outlet and an outer gas outlet provided concentrically.

【0008】請求項2に記載のレーザ溶射用ノズルは、
請求項1において、上記アウターガス噴出口は、円環状
に形成されていることを特徴とするものである。
The nozzle for laser spraying according to claim 2 is
In claim 1, the outer gas ejection port is formed in an annular shape.

【0009】請求項3に記載のレーザ溶射用ノズルは、
請求項2において、ノズルチップ本体と筒状の外側チッ
プからなるノズルチップが、ノズル本体の先端部に着脱
可能に取り付けられ、かつ、上記ノズルチップ本体に、
上記線材供給口と上記インナーガス噴出口とが形成され
ているとともに、このノズルチップ本体の外周面と上記
外側チップの内周面との間に隙間が設けられて円環状の
上記アウターガス噴出口とされていることを特徴とする
ものである。
The nozzle for laser spraying according to claim 3 is
In claim 2, a nozzle tip comprising a nozzle tip body and a cylindrical outer tip is removably attached to a tip of the nozzle body, and the nozzle tip body has
The wire gas supply port and the inner gas ejection port are formed, and a gap is provided between the outer peripheral surface of the nozzle tip body and the inner peripheral surface of the outer tip to form the annular outer gas ejection port. It is characterized by that.

【0010】請求項4に記載のレーザ溶射用ノズルは、
請求項1において、上記アウターガス噴出口は、円周方
向に等間隔に設けられた複数のアウターガス噴出口から
なることを特徴とするものである。
The nozzle for laser spraying according to claim 4 is
In the first aspect, the outer gas ejection port is formed of a plurality of outer gas ejection ports provided at equal intervals in a circumferential direction.

【0011】請求項5に記載のレーザ溶射用ノズルは、
請求項4において、上記線材供給口と、上記インナーガ
ス噴出口と、上記アウターガス噴出口とを有するノズル
チップが、ノズル本体の先端部に着脱可能に取り付けら
れていることを特徴とするものである。
The nozzle for laser spraying according to claim 5 is:
5. The nozzle according to claim 4, wherein a nozzle tip having the wire supply port, the inner gas ejection port, and the outer gas ejection port is detachably attached to a tip portion of a nozzle body. is there.

【0012】請求項1の発明においては、線材供給口と
この周囲のインナーガス噴出口とを一体の部材に形成す
ることができるので、組み付けに伴うインナーガス噴出
口の偏心を防止することができる。また、インナーガス
噴出口を円環状に形成した従来のノズルに比べて円周方
向における開口部が減少するので、ガスの消費量を低減
可能であり、またガス流速を高速化可能である。
According to the first aspect of the present invention, since the wire supply port and the inner gas ejection port around the wire supply port can be formed as an integral member, the eccentricity of the inner gas ejection port associated with assembly can be prevented. . Further, since the number of openings in the circumferential direction is reduced as compared with a conventional nozzle having an inner gas ejection port formed in an annular shape, gas consumption can be reduced and gas flow speed can be increased.

【0013】請求項2の発明においては、アウターガス
噴出口が円環状に形成されているので、組み付け時に多
少偏心・偏肉する虞があるが、溶融微粒子に対する影響
は少ない。
According to the second aspect of the present invention, since the outer gas outlet is formed in an annular shape, there is a possibility that the outer gas outlet may be slightly eccentric and uneven in thickness during assembly, but the influence on the molten fine particles is small.

【0014】請求項3の発明においては、ノズルチップ
本体、外側チップあるいは両者のみを交換することによ
り、容易にインナーガス噴出口あるいはアウターガス噴
出口の開口面積、配置あるいは噴出角度等を変更するこ
とができる。
According to the third aspect of the present invention, the opening area, arrangement, ejection angle, etc. of the inner gas outlet or the outer gas outlet can be easily changed by replacing the nozzle tip body, the outer tip, or both of them. Can be.

【0015】請求項4の発明においては、線材供給口と
この周囲のインナーガス噴出口とこの周囲のアウターガ
ス噴出口とを一体の部材に形成することができるので、
組み付けに伴うインナーガス噴出口およびアウターガス
噴出口の偏心を防止することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the wire supply port, the inner gas outlet around the wire supply port, and the outer gas outlet around the wire supply port can be formed as an integral member.
Eccentricity of the inner gas outlet and the outer gas outlet associated with assembly can be prevented.

【0016】請求項5の発明においては、ノズルチップ
のみを交換することにより、容易にインナーガス噴出口
あるいはアウターガス噴出口の開口面積、配置あるいは
噴出角度等を変更することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, by replacing only the nozzle tip, it is possible to easily change the opening area, arrangement, ejection angle and the like of the inner gas ejection port or the outer gas ejection port.

【0017】[0017]

【実施の形態】以下、本発明のレーザ溶射用ノズルの実
施の形態を図面に基づいて説明する。図4は、本実施の
形態に係るレーザ溶射装置を示す概略図である。図4に
おいて、符号1は、ノズルであって、このノズル1の中
心部には、溶射材である線材(ワイヤ)2が、ワイヤ供
給装置(図示せず)によって、上方から供給され、ノズ
ル1の下端から下方に向かって突出するようになってい
る。また、ノズル1内にはインナーガス3およびアウタ
ーガス4が供給され、ノズル1の下端から下方に向かっ
て噴出するようになっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the nozzle for laser spraying according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic view showing a laser spraying apparatus according to the present embodiment. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a nozzle, and a wire (wire) 2, which is a thermal spray material, is supplied from above to a central portion of the nozzle 1 by a wire supply device (not shown). Project downward from the lower end of the cover. Further, the inner gas 3 and the outer gas 4 are supplied into the nozzle 1 and are ejected downward from the lower end of the nozzle 1.

【0018】一方、溶射用熱源としてのレーザ光線5
は、レーザ発生装置(図示せず)から光ファイバで伝送
され、横方向(図では左)から本装置内に入り、集光レ
ンズ6で集光され、その後ダンパ7に到達する。レーザ
光線5が集光した中心部あるいはその近傍に上記ワイヤ
2が供給される。レーザ光線5の光路における集光レン
ズ6の下流側には、保護ガラス8が配設され、さらに下
流側にはレンズシールドガス9が光路と直交するように
供給され、これにより集光レンズ6側への溶射粉末の侵
入が抑えられている。また、レーザ光線5の光路におけ
るダンパ7の手前には、ダンパシールドガス10が光路
と直交するように供給されて、ダンパ7への溶射粉末の
侵入が抑えらている。
On the other hand, a laser beam 5 as a heat source for thermal spraying is used.
Is transmitted through an optical fiber from a laser generator (not shown), enters the apparatus from the lateral direction (left in the figure), is condensed by a condenser lens 6, and then reaches a damper 7. The wire 2 is supplied to the central portion where the laser beam 5 is focused or the vicinity thereof. On the downstream side of the condenser lens 6 in the optical path of the laser beam 5, a protective glass 8 is provided, and further downstream, a lens shield gas 9 is supplied so as to be orthogonal to the optical path. The penetration of the thermal spray powder into the fin is suppressed. Further, before the damper 7 in the optical path of the laser beam 5, the damper shield gas 10 is supplied so as to be orthogonal to the optical path, so that penetration of the thermal spray powder into the damper 7 is suppressed.

【0019】本装置の下方には、2軸方向に移動可能な
X−Yテーブル11上に、被溶射材12が固定され、本
装置の下部には本装置の下端部から被溶射材12近傍に
至る筒状の溶射シールド13が設置されている。
Below the apparatus, a material to be sprayed 12 is fixed on an XY table 11 which can be moved in two axial directions, and in the lower part of the apparatus, near the material to be sprayed 12 from the lower end of the apparatus. Is provided.

【0020】次に、ノズル1を図1〜図3に基づいて説
明する。ノズル1は、ノズル本体21と、この外側に嵌
合されたガス供給部材22と、ノズル本体21の先端部
に配設されたノズルチップ本体23と、この先端部外側
に配設された円筒状の外側チップ24と、ノズルチップ
本体23と外側チップ24を取り付けるためのナット部
材25とを備えている。ノズルチップ本体23と外側チ
ップ24とによりノズルチップ26が構成される。
Next, the nozzle 1 will be described with reference to FIGS. The nozzle 1 includes a nozzle body 21, a gas supply member 22 fitted outside the nozzle body 21, a nozzle tip body 23 provided at a tip end of the nozzle body 21, and a cylindrical shape provided outside the tip end. , And a nut member 25 for attaching the nozzle tip body 23 and the outer tip 24. The nozzle tip 26 is formed by the nozzle tip body 23 and the outer tip 24.

【0021】上記ノズル本体21の軸線に沿う中心部に
は、ワイヤ2を供給するためのワイヤ通路31が形成さ
れ、この外側には、当該ワイヤ通路31と同心円状にか
つ円周方向に等間隔に複数のインナーガス通路32が形
成され、これらのさらに外側には、当該インナーガス通
路と同心円状にかつ円周方向に等間隔に複数のアウター
ガス通路33が形成されている。インナーガス通路32
およびアウターガス通路33の基端は、それぞれガス供
給部材22のインナーガス導入口38およびアウターガ
ス導入口39に接続している。
A wire passage 31 for supplying the wire 2 is formed at the center of the nozzle main body 21 along the axis. Outside the wire passage 31, the wire passage 31 is concentric with the wire passage 31 and is equally spaced circumferentially. A plurality of inner gas passages 32 are formed, and a plurality of outer gas passages 33 are formed further outside of the plurality of outer gas passages 33 concentrically with the inner gas passages and at equal intervals in the circumferential direction. Inner gas passage 32
The base end of the outer gas passage 33 is connected to the inner gas inlet 38 and the outer gas inlet 39 of the gas supply member 22, respectively.

【0022】また、上記ノズルチップ本体23の基端面
は、ノズル本体21の先端面に当接されており、その軸
線に沿う中心部には、ワイヤ2を供給するためのワイヤ
通路41が形成され、この外側には、先端側に向かうに
つれてワイヤ通路41に近づくような複数のインナーガ
ス通路42が、ワイヤ通路41と同心円状にかつ円周方
向に等間隔に形成され、これらのさらに外側には、先端
側に向かうにつれてワイヤ通路41に近づくような複数
のアウターガス通路43が、ワイヤ通路41と同心円状
にかつ円周方向に等間隔に形成されている。
The base end face of the nozzle tip body 23 is in contact with the tip end face of the nozzle body 21. A wire passage 41 for supplying the wire 2 is formed at the center along the axis. On the outside, a plurality of inner gas passages 42 are formed concentrically with the wire passage 41 and at equal intervals in the circumferential direction so as to approach the wire passage 41 toward the distal end side, and further outside these. A plurality of outer gas passages 43 approaching the wire passage 41 toward the distal end are formed concentrically with the wire passage 41 and at equal intervals in the circumferential direction.

【0023】ノズルチップ本体23の先端部分は縮径さ
れて縮径部44が形成されており、段差面45にアウタ
ーガス通路43の出口46が形成されている。また、ワ
イヤ通路41、インナーガス通路42およびアウターガ
ス通路43の基端は、それぞれノズル本体21のワイヤ
通路31、インナーガス通路32およびアウターガス通
路33に接続している。
The tip portion of the nozzle tip body 23 is reduced in diameter to form a reduced diameter portion 44, and an outlet 46 of the outer gas passage 43 is formed in a step surface 45. The base ends of the wire passage 41, the inner gas passage 42, and the outer gas passage 43 are connected to the wire passage 31, the inner gas passage 32, and the outer gas passage 33 of the nozzle body 21, respectively.

【0024】また、上記外側チップ24の基端部には、
鍔部51が形成されており、また内周面52の基端部に
は、基端側に向かうにつれて漸次広がるようなテーパ面
53が形成されている。外側チップ24の基端部の嵌合
部54は、ノズルチップ本体23の段差面45に形成さ
れた嵌合部47に嵌合されている。内周面52とノズル
チップ本体23の縮径部44の外周面との間には、円筒
状の隙間55が設けられており、テーパ面53の内側の
隙間に、アウターガス通路43の出口46が位置してい
る。
Also, at the base end of the outer tip 24,
A flange 51 is formed, and a tapered surface 53 is formed at the base end of the inner peripheral surface 52 so as to gradually widen toward the base end. The fitting portion 54 at the base end of the outer tip 24 is fitted to a fitting portion 47 formed on the step surface 45 of the nozzle tip body 23. A cylindrical gap 55 is provided between the inner peripheral surface 52 and the outer peripheral surface of the reduced-diameter portion 44 of the nozzle tip body 23, and an outlet 46 of the outer gas passage 43 is provided in a gap inside the tapered surface 53. Is located.

【0025】ノズルチップ本体23の先端面には、中央
部にワイヤ通路41の出口であるワイヤ供給口(線材供
給口)61と、インナーガス通路42の出口であって、
ワイヤ供給口61の周囲にこれと同心円状にかつ円周方
向に等間隔に位置する横断面形状が円形の複数のインナ
ーガス噴出口62と、円筒状の隙間55の先端側開口で
あって、インナーガス噴出口62の周囲にこれと同心円
状に設けられた円環状のアウターガス噴出口63とが形
成されている。
At the tip end surface of the nozzle tip body 23, there are a wire supply port (wire supply port) 61 which is an exit of the wire passage 41 in the center, and an exit of the inner gas passage 42,
A plurality of inner gas outlets 62 having a circular cross-sectional shape which are located concentrically and at equal intervals in the circumferential direction around the wire supply port 61, and a tip side opening of a cylindrical gap 55, An annular outer gas ejection port 63 provided concentrically with the inner gas ejection port 62 is formed around the inner gas ejection port 62.

【0026】上記ナット部材25の先端部には、内側に
突出する係合部71が形成され、また基端部の内側に
は、雌ねじ72が形成されている。このナット部材25
は、その内周面がノズルチップ本体23および外側チッ
プ24の外周面に嵌合されるとともに、係合部71が外
側チップ24の鍔部51に係合されて、ノズル本体21
の先端部外周に形成された雄ねじ34に捩じ込まれる。
これにより、ノズルチップ本体23および外側チップ2
4からなるノズルチップ26がノズル本体21の先端部
に装着される。
An engaging portion 71 projecting inward is formed at the distal end of the nut member 25, and a female screw 72 is formed inside the proximal end. This nut member 25
The inner peripheral surface is fitted to the outer peripheral surfaces of the nozzle tip body 23 and the outer tip 24, and the engaging portion 71 is engaged with the flange portion 51 of the outer tip 24, and
Is screwed into a male screw 34 formed on the outer periphery of the distal end portion.
Thereby, the nozzle tip body 23 and the outer tip 2
4 is mounted on the tip of the nozzle body 21.

【0027】次に、このように構成されたレーザ溶射装
置を用いたレーザ溶射法を説明する。レーザ発生装置か
ら光ファイバで伝送され、集光レンズ6で集光されたレ
ーザ光線5の中心部あるいはその近傍に、溶射材である
ワイヤ2を、ノズル1の上方からノズル本体21のワイ
ヤ供給通路31を通してワイヤ供給口61から供給す
る。
Next, a laser spraying method using the laser spraying apparatus configured as described above will be described. At the center or near the center of the laser beam 5 transmitted from the laser generator through an optical fiber and focused by the focusing lens 6, a wire 2, which is a thermal spray material, is passed from above the nozzle 1 to a wire supply passage of the nozzle body 21. It is supplied from a wire supply port 61 through 31.

【0028】また、インナーガス3を、ノズル1のイン
ナーガス導入口38、インナーガス通路32およびイン
ナーガス通路42を通して複数のインナーガス噴出口6
2から噴出するとともに、アウターガス4をアウターガ
ス導入口39、アウターガス通路33およびアウターガ
ス通路43を通して円環状のアウターガス噴出口63か
ら噴出する。
The inner gas 3 is supplied to the inner gas inlet 38 of the nozzle 1, the inner gas passage 32, and the inner gas passage 42 through the plurality of inner gas outlets 6.
2, and the outer gas 4 is ejected from the annular outer gas outlet 63 through the outer gas inlet 39, the outer gas passage 33, and the outer gas passage 43.

【0029】このようにすると、レーザ光線5によりワ
イヤ2が溶融され、この溶融溶滴部に、インナーガス3
が吹き付けられて、溶融溶滴部が微粒化されるととも
に、この溶融微粒子がインナーガス3のガス流によって
被溶射材12の被溶射面に吹き付けられて溶射膜が形成
される。アウターガス4は、溶融微粒子の外側をシール
ドするように噴出され、これにより溶融微粒子の飛散を
抑制したり、溶融微粒子の酸化を抑制する。なお、溶射
シールド13によっても、溶融微粒子の飛散は抑制され
る。
In this manner, the wire 2 is melted by the laser beam 5, and the inner gas 3
Is sprayed to atomize the molten droplet portion, and the molten fine particles are sprayed on the surface to be sprayed of the material to be sprayed 12 by the gas flow of the inner gas 3 to form a sprayed film. The outer gas 4 is ejected so as to shield the outside of the molten fine particles, thereby suppressing scattering of the molten fine particles and suppressing oxidation of the molten fine particles. The thermal spray shield 13 also suppresses the scattering of the molten fine particles.

【0030】上記のようなレーザ溶射用ノズル1にあっ
ては、ワイヤ供給口61とこの周囲のインナーガス噴出
口62とを一体の部材であるノズルチップ本体23に形
成することができるので、組み付けに伴うインナーガス
噴出口62の偏心を防止することができるため、偏りの
ない安定したガス噴出を行うことができて、安定した溶
射を行うことができる。また、インナーガス噴出口を円
環状に形成した従来のノズルに比して円周方向における
開口部を減少させることができるので、ガスの消費量を
低減でき、またガス流速を高速化することができる。
In the nozzle 1 for laser spraying as described above, the wire supply port 61 and the inner gas outlet 62 around the wire supply port 61 can be formed in the nozzle tip body 23, which is an integral member, so that it is assembled. As a result, the eccentricity of the inner gas ejection port 62 can be prevented, so that stable gas ejection without deviation can be performed, and stable thermal spraying can be performed. In addition, the number of openings in the circumferential direction can be reduced as compared with a conventional nozzle in which the inner gas ejection port is formed in an annular shape, so that the gas consumption can be reduced and the gas flow speed can be increased. it can.

【0031】また、ノズルチップ本体23と外側チップ
24からなるノズルチップ26が、ノズル本体21の先
端部にナット部材25によって着脱可能に取り付けら
れ、かつ、ノズルチップ本体23に、ワイヤ供給口61
とインナーガス噴出口62とが形成されているととも
に、このノズルチップ本体23の外周面と外側チップの
内周面との間に隙間が設けられて円環状のアウターガス
噴出口62とされているので、ノズルチップ本体23、
外側チップ24あるいは両者のみを交換することによ
り、容易にインナーガス噴出口62あるいはアウターガ
ス噴出口63の開口面積、配置あるいは噴出角度等を変
更することができるため、溶融微粒子の粒径、ひいては
被溶射面で冷却固化後、粉体となった当該粉体の粒径を
変化させることができて、適切な溶射を行うことが可能
である。
A nozzle tip 26 comprising a nozzle tip body 23 and an outer tip 24 is removably attached to a tip end of the nozzle body 21 by a nut member 25, and a wire supply port 61 is attached to the nozzle tip body 23.
And an inner gas outlet 62 are formed, and a gap is provided between the outer peripheral surface of the nozzle tip body 23 and the inner peripheral surface of the outer tip to form an annular outer gas outlet 62. So, the nozzle tip body 23,
By exchanging the outer tip 24 or both alone, the opening area, arrangement, or ejection angle of the inner gas ejection port 62 or the outer gas ejection port 63 can be easily changed. After cooling and solidifying on the sprayed surface, the particle size of the powder that has become powder can be changed, and appropriate spraying can be performed.

【0032】なお、アウターガス噴出口63が円環状に
形成されているので、組み付け時に多少偏心・偏肉する
虞があるが、溶融微粒子に対する影響は少ないため、安
定的な溶射を損なうことはない。
Since the outer gas injection port 63 is formed in an annular shape, there is a possibility that the outer gas injection port 63 may be slightly eccentric or uneven in thickness during assembly. However, since the influence on the molten fine particles is small, stable spraying is not impaired. .

【0033】図5および図6は、他の実施の形態に係る
ノズルチップを示す図である。なお、この実施の形態で
は、ノズルチップ以外の構成は上述の実施の形態と同様
であるのでその説明を省略する。このノズルチップ26
Aは、ノズルチップ本体と外側チップとが一体に形成さ
れたものである。ノズルチップ26Aの軸線に沿う中心
部には、ワイヤ2を供給するためのワイヤ通路81が形
成され、この外側には、先端側に向かうにつれてワイヤ
通路81に近づくような複数のインナーガス通路82
が、ワイヤ通路81と同心円状にかつ円周方向に等間隔
に形成され、これらのさらに外側には、先端側に向かう
につれてワイヤ通路81に近づくような複数のアウター
ガス通路83が、ワイヤ通路81と同心円状にかつ円周
方向に等間隔に形成されている。
FIGS. 5 and 6 are views showing a nozzle tip according to another embodiment. Note that, in this embodiment, the configuration other than the nozzle tip is the same as that of the above-described embodiment, and a description thereof will be omitted. This nozzle tip 26
In A, the nozzle tip body and the outer tip are integrally formed. A wire passage 81 for supplying the wire 2 is formed at a central portion along the axis of the nozzle tip 26A, and a plurality of inner gas passages 82 that approach the wire passage 81 toward the distal end side are formed outside the wire passage 81.
Are formed concentrically with the wire passage 81 and at equal intervals in the circumferential direction, and further outside thereof, a plurality of outer gas passages 83 approaching the wire passage 81 toward the distal end side are formed. Are formed concentrically and at equal intervals in the circumferential direction.

【0034】ワイヤ通路81、インナーガス通路82お
よびアウターガス通路83の基端は、それぞれノズル本
体21のワイヤ通路31、インナーガス通路32および
アウターガス通路33に接続している。
The base ends of the wire passage 81, the inner gas passage 82, and the outer gas passage 83 are connected to the wire passage 31, the inner gas passage 32, and the outer gas passage 33 of the nozzle body 21, respectively.

【0035】また、ノズルチップ26Aの先端面には、
中央部にワイヤ通路81の出口であるワイヤ供給口(線
材供給口)91と、インナーガス通路82の出口であっ
て、ワイヤ供給口81の周囲にこれと同心円状にかつ円
周方向に等間隔に位置する横断面形状が円形の複数のイ
ンナーガス噴出口92と、アウターガス通路83の出口
であって、インナーガス噴出口82の周囲にこれと同心
円状にかつ円周方向に等間隔に位置する横断面形状が円
形の複数のアウターガス噴出口93とが形成されてい
る。
Further, on the tip end surface of the nozzle tip 26A,
A wire supply port (wire supply port) 91 which is an exit of the wire passage 81 at the center, and an exit of the inner gas passage 82 which is concentric with the wire supply port 81 and equidistant in the circumferential direction. , A plurality of inner gas outlets 92 having a circular cross-sectional shape, and an outlet of the outer gas passage 83, which are located concentrically around the inner gas outlet 82 and at equal intervals in the circumferential direction. And a plurality of outer gas injection ports 93 having a circular cross section.

【0036】ノズルチップ26Aには、段差面84が形
成されており、そしてノズルチップ26Aの基端面が上
記ノズル本体21の先端面に当接され、またその外周面
に上記ナット部材25の内周面に嵌合されるとともに、
段差部84にナット部材25の係合部71が係合され
て、ノズル本体21の先端部外周に形成された雄ねじ3
4にナット部材25の雌ねじ72が捩じ込まれることに
より、ノズルチップ26Aがノズル本体21の先端部に
装着される。
A step surface 84 is formed on the nozzle tip 26A, and the base end face of the nozzle tip 26A is brought into contact with the tip end face of the nozzle body 21. Mated to the surface,
The engaging portion 71 of the nut member 25 is engaged with the step portion 84, and the male screw 3 formed on the outer periphery of the distal end portion of the nozzle body 21 is formed.
When the female screw 72 of the nut member 25 is screwed into the nozzle 4, the nozzle tip 26 </ b> A is attached to the tip of the nozzle body 21.

【0037】この実施の形態のノズルにあっては、円周
方向に等間隔に設けられた複数のインナーガス92およ
びアウターガス噴出口93からなるので、ワイヤ供給口
91、インナーガス噴出口92およびアウターガス噴出
口93とを一体の部材であるノズルチップ26Aに形成
することができるため、組み付けに伴うインナーガス噴
出口92およびアウターガス噴出口93の偏心を防止す
ることができ、したがって偏りのない安定したガス噴出
を行うことができて、安定した溶射を行うことができ
る。
In the nozzle of this embodiment, since a plurality of inner gas 92 and outer gas outlet 93 are provided at equal intervals in the circumferential direction, the wire supply port 91, the inner gas outlet 92, Since the outer gas ejection port 93 and the outer gas ejection port 93 can be formed in the nozzle tip 26A, which is an integral member, the eccentricity of the inner gas ejection port 92 and the outer gas ejection port 93 associated with the assembly can be prevented, and therefore, there is no deviation. Stable gas ejection can be performed, and stable thermal spraying can be performed.

【0038】また、ワイヤ供給口91、インナーガス噴
出口92およびアウターガス噴出口93を備えたノズル
チップ26Aが、ノズル本体21の先端部にナット部材
25によって着脱可能に取り付けられているので、ノズ
ルチップ26Aのみを交換することにより、容易にイン
ナーガス噴出口92あるいはアウターガス噴出口93の
開口面積、配置あるいは噴出角度等を変更することがで
き、これにより適切な溶射を行うことが可能である。
Further, the nozzle tip 26A having the wire supply port 91, the inner gas outlet 92, and the outer gas outlet 93 is detachably attached to the tip of the nozzle body 21 by the nut member 25. By exchanging only the tip 26A, it is possible to easily change the opening area, the arrangement, the ejection angle, and the like of the inner gas ejection port 92 or the outer gas ejection port 93, so that appropriate thermal spraying can be performed. .

【0039】[0039]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本実施例
で使用したレーザ溶射装置は、図4に示すものであり、
溶射材としてのワイヤ(線材)は、工業用チタンワイヤ
(直径:0.8mm、純度:99.9%)、基材(被溶
射材)12は、一般構造用圧延鋼材SS400(長さ6
0mm×巾50mm×厚さ15mm)を用いた。基材1
2の前処理は、被溶射面にアルミナグリット(#36)
を用いたブラスト処理を行った後、アセトンを用いて超
音波洗浄をおこなった。インナーガス3およびアウター
ガス4は、窒素ガス(99.8%)を用いた。溶射用熱
源としてのレーザ5は、YAGレーザ(最大出力(連続
出射)2kW、住友重機械工業製MW2000)を、光
ファイバで伝送して用いた。
Embodiments of the present invention will be described below. The laser spraying apparatus used in this embodiment is shown in FIG.
The wire (wire) as the thermal spray material is an industrial titanium wire (diameter: 0.8 mm, purity: 99.9%), and the base material (material to be sprayed) 12 is a rolled steel material for general structure SS400 (length 6).
0 mm x width 50 mm x thickness 15 mm). Substrate 1
In the pretreatment of No.2, alumina grit (# 36)
After blasting using, ultrasonic cleaning was performed using acetone. As the inner gas 3 and the outer gas 4, nitrogen gas (99.8%) was used. As a laser 5 as a heat source for thermal spraying, a YAG laser (maximum output (continuous emission) 2 kW, MW2000 manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) was used after being transmitted by an optical fiber.

【0040】ノズル1は、図1〜図3に示したノズルチ
ップ26を備えたもの、および図5,図6に示したノズ
ルチップ26Aを備えたものをも用いた。また、比較例
として、図12に示した従来のノズル1Bを用いて溶射
を実施した。
As the nozzle 1, those having the nozzle tip 26 shown in FIGS. 1 to 3 and those having the nozzle tip 26A shown in FIGS. 5 and 6 were also used. Further, as a comparative example, thermal spraying was performed using the conventional nozzle 1B shown in FIG.

【0041】ノズルチップ26を備えたノズル1は、図
1〜図3において、ノズルP02は、ワイヤ供給口61
の口径が0.8mmφであり、インナーガス噴出口62
の口径が0.5mmφ、個数が8個、ピッチ円直径が
2.1mm、ノズルチップ本体23の軸線に対する勾配
が9°で、インナーガス噴出口62から噴出されたイン
ナーガス3がノズルチップ本体23の軸線上におけるノ
ズル先端(ノズルチップ本体23先端)から5mmの位
置で一点に収束するようになっており、アウターガス通
路43の出口46の口径が1.0mmφ、個数が12
個、ピッチ円直径が10.5mm、ノズルチップ本体2
3の軸線に対する勾配が5°であり、円環状のアウター
ガス噴出口63の内径が7mmφ、外径が8mmφ口径
で下方に向かって真っ直ぐに開口している。ノズルP0
5は、インナーガス噴出口62のピッチ円直径が2.5
mmおよびノズルチップ本体23の軸線に対する勾配が
12°で、インナーガス噴出口62から噴出されたイン
ナーガス3がノズルチップ本体23の軸線上におけるノ
ズル先端から4.7mmの位置で一点に収束するように
なっている他は、ノズルP02と同様である。ノズルP
07は、インナーガス噴出口62の口径が0.7mm
φ、ピッチ円直径が2.5mmおよびノズルチップ本体
23の軸線に対する勾配が12°で、インナーガス噴出
口62から噴出されたインナーガス3がノズルチップ本
体23の軸線上におけるノズル先端から4.7mmの位
置で一点に収束するようになっている他は、ノズルP0
2と同様である。
The nozzle 1 having the nozzle tip 26 is shown in FIGS.
Has a diameter of 0.8 mm,
Has a diameter of 0.5 mmφ, a number of eight, a pitch circle diameter of 2.1 mm, a gradient of 9 ° with respect to the axis of the nozzle tip body 23, and the inner gas 3 ejected from the inner gas ejection port 62. At a position 5 mm from the tip of the nozzle (tip of the nozzle tip body 23) on the axis of, the diameter of the outlet 46 of the outer gas passage 43 is 1.0 mmφ, and the number is 12
Pcs, pitch circle diameter 10.5mm, nozzle tip body 2
The gradient with respect to the axis 3 is 5 °, and the inner diameter of the annular outer gas ejection port 63 is 7 mmφ and the outer diameter is 8 mmφ, and is open straight downward. Nozzle P0
5 is a pitch circle diameter of the inner gas ejection port 62 of 2.5
mm and the gradient with respect to the axis of the nozzle tip body 23 is 12 °, so that the inner gas 3 ejected from the inner gas ejection port 62 converges to one point at a position 4.7 mm from the nozzle tip on the axis of the nozzle tip body 23. Are the same as those of the nozzle P02. Nozzle P
07 is 0.7 mm in diameter of the inner gas ejection port 62.
φ, the pitch circle diameter is 2.5 mm, the gradient with respect to the axis of the nozzle tip body 23 is 12 °, and the inner gas 3 ejected from the inner gas ejection port 62 is 4.7 mm from the nozzle tip on the axis of the nozzle tip body 23. Other than converging to one point at the position of nozzle P0
Same as 2.

【0042】一方、ノズルチップ26Aを備えたノズル
1は、図5および図6において、ノズルP11は、ワイ
ヤ供給口91の口径が0.8mmφであり、インナーガ
ス噴出口92の口径が0.5mmφ、個数が8個、ピッ
チ円直径が2.1mm、ノズルチップ26Aの軸線に対
する勾配が9°であり、アウターガス噴出口93の口径
が0.5mmφ、個数が8個、ピッチ円直径が3.7m
m、ノズルチップ26Aの軸線に対する勾配が18°
で、インナーガス噴出口92から噴出されたインナーガ
ス3およびアウターガス噴出口93から噴出されたアウ
ターガス4が共に、ノズルチップ26Aの軸線上におけ
るノズル先端(ノズルチップ26A先端)から5mmの
位置で一点に収束するようになっている。ノズルP12
は、インナーガス噴出口92は、アウターガス噴出口9
3の個数が12個である他は、ノズルP11と同様であ
る。
On the other hand, in the nozzle 1 having the nozzle tip 26A, in FIGS. 5 and 6, the nozzle P11 has a wire supply port 91 having a diameter of 0.8 mmφ and an inner gas ejection port 92 having a diameter of 0.5 mmφ. The number is 8 mm, the pitch circle diameter is 2.1 mm, the gradient with respect to the axis of the nozzle tip 26A is 9 °, the outer gas outlet 93 has a diameter of 0.5 mmφ, the number is 8, and the pitch circle diameter is 3. 7m
m, the gradient with respect to the axis of the nozzle tip 26A is 18 °
Thus, both the inner gas 3 ejected from the inner gas ejection port 92 and the outer gas 4 ejected from the outer gas ejection port 93 are located at a position 5 mm from the nozzle tip (nozzle tip 26A tip) on the axis of the nozzle tip 26A. It converges to one point. Nozzle P12
, The inner gas jet 92 is the outer gas jet 9
It is the same as the nozzle P11 except that the number of 3 is 12.

【0043】従来のノズル1Bは、図12において、ワ
イヤ供給口100の口径が1.0mmφであり、円環状
のインナーガス噴出口104の内径が2mmφ、外径が
3mmφ、内ノズル101の軸線に対する勾配が12°
であり、円環状のアウターガス噴出口105の内径が1
0mmφ、外径が11mmφ口径で下方に向かって真っ
直ぐに開口している。
In the conventional nozzle 1B, in FIG. 12, the diameter of the wire supply port 100 is 1.0 mmφ, the inner diameter of the annular inner gas jet 104 is 2 mmφ, the outer diameter is 3 mmφ, and 12 ° gradient
And the inner diameter of the annular outer gas ejection port 105 is 1
It has a diameter of 0 mmφ and an outer diameter of 11 mmφ and opens straight downward.

【0044】溶射材であるチタンワイヤ2は、レーザ光
線5を集光レンズ6で集光した中心に、ワイヤ供給装置
で供給した。溶融したチタンは、ノズルから溶融部に噴
出する窒素ガスと反応し、窒化チタン(以下「TiN」
と記す)を生成すると同時に、ガス圧によって微粒子化
し、基材12上に蓄積させた。一部のノズルを除き、ア
ウターガス噴出口から噴出されるガスは、TiN粒子の
酸化を防ぐために大気との遮断に用いた。
The titanium wire 2 as a thermal spray material was supplied by a wire supply device to the center where the laser beam 5 was condensed by the condenser lens 6. The molten titanium reacts with nitrogen gas ejected from a nozzle to a molten portion, and forms titanium nitride (hereinafter “TiN”).
At the same time as the above), and at the same time, were atomized by the gas pressure and accumulated on the substrate 12. Except for some nozzles, the gas ejected from the outer gas ejection port was used to shut off the atmosphere to prevent oxidation of TiN particles.

【0045】溶射条件はレーザ出力を1500W、ワイ
ヤ供給速度を30mm/s、インナーガス流量を72〜
200l/min、アウターガス流量を0〜300l/
minとし、本発明のノズルでは、基本的には溶射粒子
微細化に寄与するガスは、元圧を5気圧としたときの流
すことの出来る最大流量を用いた。溶射距離は200m
m、チタンワイヤへのレーザ照射位置はノズル先端から
3mmとした。ここで、レーザ出力とは、レーザ発振器
のパワーメータの値を指し、実際に光ファイバ伝送や集
光レンズ6、保護レンズ8によって2〜3割程度のエネ
ルギー損失が生じた後ワイヤ2に照射されるため、実エ
ネルギーとは異なる。溶射シールド13は、直径が65
mmφ、150mmφのものを用いた。
Thermal spraying conditions were as follows: laser output 1500 W, wire supply speed 30 mm / s, inner gas flow rate 72 to
200 l / min, outer gas flow rate 0-300 l /
In the nozzle of the present invention, the gas that basically contributes to the finer spray particles used was the maximum flow rate at which the original pressure was 5 atm. Spray distance is 200m
m, the laser irradiation position on the titanium wire was 3 mm from the tip of the nozzle. Here, the laser output refers to the value of the power meter of the laser oscillator, and is irradiated onto the wire 2 after an energy loss of about 20 to 30% is actually caused by the optical fiber transmission or the condenser lens 6 and the protection lens 8. Therefore, it differs from real energy. The thermal spray shield 13 has a diameter of 65
mmφ and 150 mmφ were used.

【0046】図7は、溶射被膜の外観図である。従来の
ノズル1Bと比較して、複数(8個)のインナーガス噴
出口62をワイヤ供給口61との同心円状にかつ円周方
向に等間隔に配設しただけのノズルP02ノズルによる
溶射被膜は、微細化に寄与するガス量が少ないためか溶
射被膜に多少ざらつき感があり、一方アウターガス噴出
口93も溶射粒子微細化に寄与するように溶融溶滴部に
向けて配置したノズルP12による溶射皮膜は、従来の
ノズル1Bと外観上ほぼ同じであった。
FIG. 7 is an external view of the thermal spray coating. Compared with the conventional nozzle 1B, the spray coating formed by the nozzle P02, in which a plurality (eight) of inner gas jet ports 62 are arranged concentrically with the wire supply port 61 and at equal intervals in the circumferential direction, Due to the small amount of gas contributing to the fineness, the sprayed coating has some roughness, while the outer gas jet port 93 is also sprayed by the nozzle P12 arranged toward the molten droplet portion so as to contribute to the finer sprayed particles. The coating was almost the same in appearance as the conventional nozzle 1B.

【0047】さらに詳細に検討するために、溶射被膜の
O(酸素)、N(窒素)分析と、溶射粒子の粉体回収を
行いその粒度分布を調査した。その結果を、表1および
図8、図9に示す。
In order to examine this in further detail, O (oxygen) and N (nitrogen) analysis of the thermal sprayed coating and powder recovery of the thermal sprayed particles were performed, and the particle size distribution was examined. The results are shown in Table 1 and FIGS.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】表1より、溶射シールド13の直径が65
mmφのものでは、含有N量、O量ともに大きな差はな
いことがわかる。よって、窒化率に大差はなく、成分的
には同等のTiN溶射被膜が出来ていることが推察され
る。しかし、溶射シールド13が150mmφのもので
は、O量に大きな差ができ、特にノズルP12のO量が
大きく、それがひいてはN量の差となって現れている。
これは溶射時に使用しているN2 量の差と考えられ、N
2 量が少ない場合には溶射シールド13が必要以上に大
きいと大気の巻き込みにより酸化が進行することを示し
ている。ただし、ガス流量が多くても5%以上ものOを
含有していると、TiNの特性を著しく劣化させると考
えられるので、溶射効率を度外視しても適切な溶射シー
ルドを使用する必要性があることがわかる。
According to Table 1, the diameter of the thermal spray shield 13 is 65.
It can be seen that there is no significant difference between the N content and the O content for mmφ. Accordingly, there is no significant difference in the nitriding ratio, and it is presumed that a TiN sprayed coating equivalent in composition is formed. However, when the thermal spraying shield 13 has a diameter of 150 mm, there is a large difference in the amount of O. In particular, the amount of O in the nozzle P12 is large, and this appears as a difference in the amount of N.
This is considered to be the difference in the amount of N 2 used during thermal spraying.
Oxidized when the amount of 2 is less high than necessary spray shield 13 by entrainment of air indicates to proceed. However, even if the gas flow rate is large, if the content of O is 5% or more, it is considered that the characteristics of TiN are remarkably deteriorated. Therefore, it is necessary to use an appropriate thermal spray shield even if thermal spray efficiency is ignored. You can see that.

【0050】次に、溶射粒子の粒度分布から次の点がわ
かる。図8は、ノズルP02,P11,P12とこの順
に、ガス圧、流速は一定で流量のみを増加させた時の粒
度分布変化を示している。同図より、粒度分布はガス流
量が増加するに従って、微細化する傾向を示すことがわ
かる。すなわち、ノズルP12では従来のノズル1Bと
同等の粒度分布を示し、溶射被膜の特性も近いものとな
ることが示唆される。
Next, the following points can be found from the particle size distribution of the sprayed particles. FIG. 8 shows the nozzles P02, P11, and P12 and, in this order, changes in the particle size distribution when the gas pressure and the flow rate are constant and only the flow rate is increased. From the figure, it can be seen that the particle size distribution tends to become finer as the gas flow rate increases. That is, it is suggested that the nozzle P12 shows a particle size distribution equivalent to that of the conventional nozzle 1B, and that the properties of the thermal spray coating are close.

【0051】また、図9は、ノズルP07のガス流量を
78l/minに落とした場合と、ノズルP05とを比
べると、ノズルP07は、流量は一定だが、ガス圧、流
速をノズルP05より下げた場合と考えられる。流速が
約半分になると著しく溶射粒子が粗大化していることか
ら、やはり流速およびガス圧が溶射粒子微細化に大きな
因子となっていることが推察される。
FIG. 9 shows that when the gas flow rate of the nozzle P07 is reduced to 78 l / min and when compared with the nozzle P05, the flow rate of the nozzle P07 is constant but the gas pressure and the flow rate are lower than those of the nozzle P05. It is considered the case. Since the spray particles are remarkably coarsened when the flow velocity is reduced to about half, it is guessed that the flow velocity and the gas pressure are also significant factors for making the spray particles finer.

【0052】これらの結果より、ノズルP12では従来
のノズル1Bと同等以上の溶射被膜が形成されていると
考えられるが、このとき問題となるのは、ノズルP12
ではアウターガス4まで溶射粒子の微細化に使用してい
るため、アウターガス4の本来の役割である溶射粒子の
シールドおよび収束効果にはどのような影響が出ている
かである。
From these results, it is considered that the sprayed coating is formed in the nozzle P12 equal to or larger than that of the conventional nozzle 1B.
Since the outer gas 4 is used for making the thermal spray particles finer, the effect of the outer gas 4 on the shielding and converging effects of the thermal spray particles, which is the original role of the outer gas 4, is shown.

【0053】それを調査するために、溶射シールド13
を外した状態でステンレス板に20秒間それぞれの条件
で溶射した。その結果を図10に示す。アウターガス4
の効果は、ノズルP02/インナーガス流量78l/m
in、/アウターガス流量200l/minと、ノズル
P11/インナーガス流量78l/min、アウターガ
ス流量0l/minとを比較することで理解できる。す
なわち、アウターガス4を流さないことで、ノズルP1
1では粗大な粒子が溶射軸中心より遠方まで飛散してい
ることがわかる。
In order to investigate this, the thermal spray shield 13
Was sprayed on a stainless steel plate for 20 seconds under each condition. The result is shown in FIG. Outer gas 4
The effect of nozzle P02 / inner gas flow rate 78l / m
It can be understood by comparing the in / outer gas flow rate 200 l / min with the nozzle P11 / inner gas flow rate 78 l / min and the outer gas flow rate 0 l / min. That is, by not flowing the outer gas 4, the nozzle P1
In Fig. 1, it can be seen that coarse particles are scattered far from the center of the spray axis.

【0054】一方、アウターガス4を溶射粒子微細化に
寄与させたノズルP12は、アウターガス4による溶射
粒子のシールドおよび収束効果が無いにもかかわらず、
溶射粒子は溶射軸中心に堆積し、飛散粒子は少ない。ま
た、付着粒子の酸化の程度も低く、シールドの効果も有
ったことが推察される。全ガス流量が2.6倍(500
l/min)ある従来のノズル1Bによる結果とも大差
ない。これは、アウターガス4も溶射粒子微細化に寄与
させることで、溶射粒子の溶射軸上への加速効果が加わ
り、アウターガス4で飛散を外から抑えるよりも効果が
あったためと推察される。これは、粉体回収時に粉体を
叩きつけさせたドライアイスの減り方が、P12では極
端に早かったことからも推察される。この効果により、
ワイヤの蒔き癖によって溶射方向が影響を受け辛くなる
ことも期待され、従来ノズル1Bよりも優れていると考
えられる。
On the other hand, the nozzle P12 that contributes to the outer gas 4 to make the spray particles finer has the advantage that the outer gas 4 has no effect of shielding and converging the spray particles by the outer gas 4.
The thermal spray particles are deposited at the center of the thermal spray axis, and the scattering particles are small. Further, it is presumed that the degree of oxidation of the adhered particles was low, and that the particles had an effect of shielding. The total gas flow rate is 2.6 times (500
1 / min), which is not much different from the result of a certain conventional nozzle 1B. This is presumably because the outer gas 4 also contributes to the miniaturization of the thermal spray particles, thereby increasing the effect of accelerating the thermal spray particles on the thermal spray axis, which is more effective than suppressing the outer gas 4 from scattering from the outside. This is inferred from the fact that the amount of dry ice caused by smashing the powder during powder recovery was extremely fast in P12. With this effect,
It is also expected that the spraying direction is hardly affected by the sowing habit of the wire, and is considered to be superior to the conventional nozzle 1B.

【0055】また、溶射シールドを付けた場合を、図1
1に示すが、溶射シールド13によるシールドおよび収
束効果が有るため、たとえ差があってもその差はより小
さくなるものと考えられる。また、ノズルP12ではア
ウター4とインナーガス3を区別する必要はなく、ガス
調整を同じにしても問題はない。したがって、ノズルの
構造をより単純なものとすることが可能であり、より経
済的な効果が期待できることを示唆している。
FIG. 1 shows a case where a thermal spray shield is attached.
As shown in FIG. 1, it is considered that even if there is a difference, the difference becomes smaller due to the shielding and convergence effects of the thermal spray shield 13. Further, in the nozzle P12, there is no need to distinguish between the outer 4 and the inner gas 3, and there is no problem even if the gas adjustment is the same. Therefore, it is possible to make the structure of the nozzle simpler, which suggests that a more economical effect can be expected.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
レーザ溶射用ノズルによれば、溶融溶滴部に線材を供給
する中心部の線材供給口と、この線材供給口の周囲に当
該線材供給口と同心円状にかつ円周方向に等間隔に設け
られた複数のインナーガス噴出口と、これらのインナー
ガス噴出口の周囲に当該インナーガス噴出口と同心円状
に設けられたアウターガス噴出口とを有する構造とした
から、線材供給口とこの周囲のインナーガス噴出口とを
一体の部材に形成することができるため、組み付けに伴
うインナーガス噴出口の偏心を防止することができる。
したがって、偏りのない安定したガス噴出を行うことが
できて、安定した溶射を行うことができる。また、イン
ナーガス噴出口を円環状に形成した従来のノズルに比し
て円周方向における開口部を減少させることができるか
ら、ガスの消費量を低減できるとともに、ガス流速を高
速化することができる。
As described above, according to the laser spray nozzle of the first aspect, the wire supply port at the center for supplying the wire to the molten droplet portion and the periphery of the wire supply port are provided. A plurality of inner gas jets provided concentrically with the wire supply port and at equal intervals in the circumferential direction, and outer gas jets provided around the inner gas jets and concentrically with the inner gas jets. Since the structure having the outlet is provided, the wire supply port and the inner gas ejection port around the wire supply port can be formed as an integral member, so that eccentricity of the inner gas ejection port due to assembly can be prevented.
Therefore, it is possible to perform stable gas ejection without bias, and to perform stable thermal spraying. In addition, the number of openings in the circumferential direction can be reduced as compared with a conventional nozzle in which the inner gas ejection port is formed in an annular shape, so that gas consumption can be reduced and gas flow speed can be increased. it can.

【0057】請求項2に記載のレーザ溶射用ノズルによ
れば、請求項1において、アウターガス噴出口を円環状
に形成したから、組み付け時に多少偏心・偏肉する虞が
あるが、溶融微粒子に対する影響は少ないため、安定的
な溶射を維持できる。
According to the second aspect of the present invention, since the outer gas injection port is formed in an annular shape in the first aspect, there is a possibility that the outer gas injection port may be slightly eccentric or uneven at the time of assembly. Since the influence is small, stable thermal spraying can be maintained.

【0058】請求項3に記載のレーザ溶射用ノズルによ
れば、請求項2において、ノズルチップ本体と筒状の外
側チップからなるノズルチップが、ノズル本体の先端部
に着脱可能に取り付けられ、かつ、ノズルチップ本体
に、線材供給口とインナーガス噴出口とが形成されてい
るとともに、このノズルチップ本体の外周面と外側チッ
プの内周面との間に隙間が設けられて円環状のアウター
ガス噴出口とされているから、ノズルチップ本体、外側
チップあるいは両者のみを交換することにより、容易に
インナーガス噴出口あるいはアウターガス噴出口の開口
面積、配置あるいは噴出角度等を変更することができ、
したがって溶融微粒子の粒径、ひいては被溶射面で冷却
固化後、粉体となった当該粉体の粒径を変化させること
ができて、適切な溶射を行うことができる。
According to the third aspect of the present invention, in the second aspect, the nozzle tip comprising the nozzle tip body and the cylindrical outer tip is detachably attached to the tip of the nozzle body. The nozzle tip body has a wire supply port and an inner gas outlet formed therein, and a gap is provided between the outer peripheral surface of the nozzle tip body and the inner peripheral surface of the outer tip to form an annular outer gas. Since it is an ejection port, the opening area, arrangement or ejection angle of the inner gas ejection port or the outer gas ejection port can be easily changed by replacing the nozzle tip body, the outer tip or both alone,
Therefore, the particle size of the molten fine particles, and thus the particle size of the powder after cooling and solidifying on the surface to be sprayed, can be changed, and appropriate spraying can be performed.

【0059】請求項4に記載のレーザ溶射用ノズルによ
れば、請求項1において、アウターガス噴出口は、円周
方向に等間隔に設けられた複数のアウターガス噴出口か
らなるから、線材供給口とこの周囲のインナーガス噴出
口とこの周囲のアウターガス噴出口とを一体の部材に形
成することができるので、組み付けに伴うインナーガス
噴出口およびアウターガス噴出口の偏心を防止すること
ができ、したがって偏りのない安定したガス噴出を行う
ことができて、安定した溶射を行うことができる。
According to the nozzle for laser spraying according to the fourth aspect, in the first aspect, the outer gas ejection port comprises a plurality of outer gas ejection ports provided at equal intervals in a circumferential direction. Since the mouth, the inner gas outlet around the mouth, and the outer gas outlet around the mouth can be formed as an integral member, the eccentricity of the inner gas outlet and the outer gas outlet associated with the assembly can be prevented. Therefore, stable and stable gas ejection can be performed, and stable thermal spraying can be performed.

【0060】請求項5に記載のレーザ溶射用ノズルによ
れば、請求項4において、線材供給口と、インナーガス
噴出口と、アウターガス噴出口とを有するノズルチップ
が、ノズル本体の先端部に着脱可能に取り付けられてい
るから、ノズルチップのみを交換することにより、容易
にインナーガス噴出口あるいはアウターガス噴出口の開
口面積、配置あるいは噴出角度等を変更することがで
き、したがって適切な溶射を行うことができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the nozzle tip having the wire supply port, the inner gas outlet, and the outer gas outlet is provided at the tip of the nozzle body. Since it is removably attached, it is possible to easily change the opening area, arrangement, ejection angle, etc. of the inner gas outlet or outer gas outlet by replacing only the nozzle tip, so that appropriate spraying can be performed. It can be carried out.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のレーザ溶射用ノズルの一実施の形態を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a nozzle for laser spraying of the present invention.

【図2】本発明のレーザ溶射用ノズルの一実施の形態に
係るノズルチップ本体を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a nozzle tip body according to an embodiment of the nozzle for laser spraying of the present invention.

【図3】図2の先端矢視図である。FIG. 3 is a view as seen from a tip arrow of FIG. 2;

【図4】本発明のレーザ溶射用ノズルの一実施の形態に
係るレーザ溶射装置を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a laser spraying apparatus according to one embodiment of the nozzle for laser spraying of the present invention.

【図5】本発明のレーザ溶射用ノズルの他の実施の形態
に係るノズルチップを示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a nozzle tip according to another embodiment of the nozzle for laser spraying of the present invention.

【図6】図5の先端矢視図である。FIG. 6 is a view as seen from a tip arrow of FIG. 5;

【図7】溶射皮膜の外観図である。FIG. 7 is an external view of a thermal spray coating.

【図8】溶射粒子の粒度分布を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a particle size distribution of spray particles.

【図9】溶射粒子の粒度分布を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a particle size distribution of spray particles.

【図10】溶射シールドを付けない場合の溶射粒子の飛
散状況を示す図である。
FIG. 10 is a view showing a scattered state of spray particles when a spray shield is not attached.

【図11】溶射シールドを付けた場合の溶射粒子の飛散
状況を示す図である。
FIG. 11 is a view showing a scattered state of spray particles when a spray shield is attached.

【図12】従来のレーザ溶射用ノズルを示す断面図であ
る。
FIG. 12 is a sectional view showing a conventional laser spray nozzle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ溶射用ノズル 2 ワイヤ(線材) 3 インナーガス 4 アウターガス 5 レーザ光線 21 ノズル本体 23 ノズルチップ本体 24 外側チップ 26,26A ノズルチップ 61,91 ワイヤ供給口(線材供給口) 62,92 インナーガス噴出口 63,93 アウターガス噴出口 REFERENCE SIGNS LIST 1 laser spray nozzle 2 wire (wire) 3 inner gas 4 outer gas 5 laser beam 21 nozzle body 23 nozzle tip body 24 outer tip 26, 26A nozzle tip 61, 91 wire supply port (wire supply port) 62, 92 inner gas Spout 63,93 Outer gas spout

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591214941 新和工業株式会社 愛媛県松山市南吉田町2798−71 (72)発明者 友近 宏 愛媛県松山市久米窪田町487−2 愛媛県 工業技術センター内 (72)発明者 田所 祐史 愛媛県今治市東村南2丁目5の48 愛媛県 繊維産業試験場内 (72)発明者 荒木 孝雄 愛媛県松山市祝谷5丁目7−23 (72)発明者 西田 稔 愛媛県松山市平井町2652 (72)発明者 倉瀬 雅弘 愛媛県松山市南吉田町2798−71 新和工業 株式会社内 (72)発明者 勝村 宗英 香川県高松市林町2217−14 四国工業技術 研究所内 Fターム(参考) 4E068 BB02 CH02 CH08 CJ01 4K031 CB46 DA07 EA01 EA08 EA10 EA12  ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (71) Applicant 591214941 Shinwa Kogyo Co., Ltd. 2798-71, Minamiyoshida-cho, Matsuyama-shi, Ehime (72) Inventor Hiroshi Tomochika 487-2, Kume Kubota-cho, Matsuyama-shi, Ehime Pref. (72) Inventor Yuji Tadokoro 2-5-248 Higashimura-Minami, Imabari City, Ehime Prefecture Inside the Textile Testing Laboratory, Ehime Prefecture (72) Inventor Takao Araki 5-73-23, Soritani, Matsuyama City, Ehime Prefecture (72) Inventor Minoru Nishida Ehime 2652 Hirai-cho, Matsuyama-shi, Japan (72) Masahiro Kurase 2798-71 Minamiyoshida-cho, Matsuyama-shi, Ehime Shinwa Kogyo Co., Ltd. (72) Munehide Katsumura 2217-14, Hayashi-cho, Takamatsu-shi, Kagawa Shikoku Industrial Technology Research In-house F term (reference) 4E068 BB02 CH02 CH08 CJ01 4K031 CB46 DA07 EA01 EA08 EA10 EA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光線により溶射材である線材が溶
融された溶融溶滴部に、ガスを吹き付けることによって
当該溶融溶滴部を微粒子化して被溶射面に溶射するレー
ザ溶射法に用いられるレーザ溶射用ノズルであって、 上記溶融溶滴部に上記線材を供給する中心部の線材供給
口と、この線材供給口の周囲に当該線材供給口と同心円
状にかつ円周方向に等間隔に設けられた複数のインナー
ガス噴出口と、これらのインナーガス噴出口の周囲に当
該インナーガス噴出口と同心円状に設けられたアウター
ガス噴出口とを有することを特徴とするレーザ溶射用ノ
ズル。
1. A laser used in a laser spraying method in which a gas is sprayed onto a molten droplet portion where a wire material as a thermal spraying material is melted by a laser beam to make the molten droplet portion fine and sprayed on a surface to be sprayed. A nozzle for thermal spraying, wherein a wire supply port at a center for supplying the wire to the molten droplet portion, and provided around the wire supply port concentrically with the wire supply port and at equal intervals in a circumferential direction. A nozzle for laser spraying, comprising: a plurality of inner gas outlets; and an outer gas outlet provided concentrically with the inner gas outlets around the inner gas outlets.
【請求項2】 上記アウターガス噴出口は、円環状に形
成されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ
溶射用ノズル。
2. The laser spray nozzle according to claim 1, wherein the outer gas ejection port is formed in an annular shape.
【請求項3】 ノズルチップ本体と筒状の外側チップか
らなるノズルチップが、ノズル本体の先端部に着脱可能
に取り付けられ、かつ、上記ノズルチップ本体に、上記
線材供給口と上記インナーガス噴出口とが形成されてい
るとともに、このノズルチップ本体の外周面と上記外側
チップの内周面との間に隙間が設けられて円環状の上記
アウターガス噴出口とされていることを特徴とする請求
項2に記載のレーザ溶射用ノズル。
3. A nozzle tip comprising a nozzle tip body and a cylindrical outer tip is detachably attached to a tip portion of the nozzle body, and the wire supply port and the inner gas ejection port are provided on the nozzle tip body. And a gap is provided between an outer peripheral surface of the nozzle tip main body and an inner peripheral surface of the outer tip to form the annular outer gas ejection port. Item 3. A nozzle for laser spraying according to item 2.
【請求項4】 上記アウターガス噴出口は、円周方向に
等間隔に設けられた複数のアウターガス噴出口からなる
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ溶射用ノズ
ル。
4. The laser spray nozzle according to claim 1, wherein the outer gas jet comprises a plurality of outer gas jets provided at equal intervals in a circumferential direction.
【請求項5】 上記線材供給口と、上記インナーガス噴
出口と、上記アウターガス噴出口とを有するノズルチッ
プが、ノズル本体の先端部に着脱可能に取り付けられて
いることを特徴とする請求項4に記載のレーザ溶射用ノ
ズル。
5. A nozzle tip having the wire supply port, the inner gas outlet, and the outer gas outlet is detachably attached to a tip end of a nozzle body. 5. The nozzle for laser spraying according to 4.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1531347A1 (en) * 2003-11-13 2005-05-18 Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Process and equipment for manufacturing of liquid optical waveguides
JP2007059825A (en) * 2005-08-26 2007-03-08 Eco & Engineering Co Ltd Hybrid type light converging heater and connecting method for solar battery element using same
JP2011525428A (en) * 2008-06-26 2011-09-22 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Method for producing components by selective laser melting and process chamber therefor
DE102013214551A1 (en) * 2013-07-25 2015-01-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wire nozzle and method for laser joining with filler wire
JP2015514558A (en) * 2012-01-27 2015-05-21 スルザー メテコ(ユーエス)インコーポレイテッド Thermal spray gun with removable nozzle tip and method of making and using the thermal spray gun
JP2015183215A (en) * 2014-03-24 2015-10-22 日産自動車株式会社 Thermal spray method and thermal spray apparatus
JP2017066456A (en) * 2015-09-29 2017-04-06 株式会社ダイヘン Spray coating apparatus
JP2019150881A (en) * 2019-04-22 2019-09-12 株式会社アマダホールディングス Laser cutting nozzle and laser cutting processing method
US11084124B2 (en) 2017-07-28 2021-08-10 Amada Holdings Co., Ltd. Laser cutting nozzle and laser cutting method

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1531347A1 (en) * 2003-11-13 2005-05-18 Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Process and equipment for manufacturing of liquid optical waveguides
JP2007059825A (en) * 2005-08-26 2007-03-08 Eco & Engineering Co Ltd Hybrid type light converging heater and connecting method for solar battery element using same
JP4588580B2 (en) * 2005-08-26 2010-12-01 有限会社エコ&エンジニアリング Hybrid condensing heater and method for connecting solar cell elements using the same
JP2011525428A (en) * 2008-06-26 2011-09-22 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Method for producing components by selective laser melting and process chamber therefor
JP2015514558A (en) * 2012-01-27 2015-05-21 スルザー メテコ(ユーエス)インコーポレイテッド Thermal spray gun with removable nozzle tip and method of making and using the thermal spray gun
US11014112B2 (en) 2012-01-27 2021-05-25 Oerlikon Metco (Us) Inc. Thermo spray gun with removable nozzle tip and method making and using the same
DE102013214551A1 (en) * 2013-07-25 2015-01-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wire nozzle and method for laser joining with filler wire
DE102013214551B4 (en) 2013-07-25 2024-03-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wire nozzle and method for laser joining with filler wire with tactile wire guide
JP2015183215A (en) * 2014-03-24 2015-10-22 日産自動車株式会社 Thermal spray method and thermal spray apparatus
JP2017066456A (en) * 2015-09-29 2017-04-06 株式会社ダイヘン Spray coating apparatus
US11084124B2 (en) 2017-07-28 2021-08-10 Amada Holdings Co., Ltd. Laser cutting nozzle and laser cutting method
JP2019150881A (en) * 2019-04-22 2019-09-12 株式会社アマダホールディングス Laser cutting nozzle and laser cutting processing method

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