JP2009045639A - Method and apparatus for laser cladding - Google Patents

Method and apparatus for laser cladding Download PDF

Info

Publication number
JP2009045639A
JP2009045639A JP2007212728A JP2007212728A JP2009045639A JP 2009045639 A JP2009045639 A JP 2009045639A JP 2007212728 A JP2007212728 A JP 2007212728A JP 2007212728 A JP2007212728 A JP 2007212728A JP 2009045639 A JP2009045639 A JP 2009045639A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
layer
forming
molten layer
cladding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007212728A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Nishino
眞司 西野
Takahito Uchiumi
貴人 内海
Ryoji Noshi
良次 熨斗
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2007212728A priority Critical patent/JP2009045639A/en
Publication of JP2009045639A publication Critical patent/JP2009045639A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser cladding method which can form a clad layer having no pore and no crack. <P>SOLUTION: The laser cladding method comprises a casting step for forming a cylinder head 1 having valve seat portions 2, a groove machining step for forming concave grooves on the valve seat portions 2, a melting layer forming step for forming a melting layer 21 by melting a base material by irradiating the groove portions with a laser beam hv, and a laser cladding step for forming a clad layer 20 by the building-up operation by radiating the laser beam while relatively moving the base material and the laser beam while supplying metallic powder on the melting layer 21. In this case, the radiating energy of the laser beam in the melting layer forming step is set to be larger than the radiating energy of the laser beam in the laser cladding step. By this method, the clad layer 20 having no pore and no crack can be formed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザクラッド加工方法及びレーザクラッド装置に関し、空孔及び割れのないクラッド層の形成技術に関する。   The present invention relates to a laser clad processing method and a laser clad apparatus, and to a technique for forming a clad layer free of voids and cracks.

例えば、自動車エンジンでは、バルブシートとして従来のシートリングを打ち込む方式に変えてバルブシート合金をシリンダーヘッドへ直接肉盛りする方式が採用され初めている。   For example, in an automobile engine, instead of a conventional method of driving a seat ring as a valve seat, a method of directly depositing a valve seat alloy on a cylinder head has been adopted.

このように、バルブシート合金をシリンダーヘッドに直接肉盛りすれば、シートリングの打ち込み方式に比べて熱伝導性を大幅に向上させることができ、冷却性能を高めることができる。   As described above, if the valve seat alloy is directly built on the cylinder head, the thermal conductivity can be greatly improved as compared with the seat ring driving method, and the cooling performance can be improved.

かかる肉盛り方式は、粉末供給装置のノズルから金属粉末をバルブシートを形成する部位(バルブシート部)に供給しながらレーザ発振器よりレーザを照射し、バルブシート部とレーザを相対的に回転させることで、リング状の肉盛り層(バルブシート)を形成するものである。   This build-up method irradiates a laser from a laser oscillator while supplying metal powder from a nozzle of a powder supply device to a portion (valve seat portion) where a valve seat is formed, and relatively rotates the valve seat portion and the laser. Thus, a ring-shaped build-up layer (valve seat) is formed.

この肉盛り方式では、レーザクラッド加工を行う前工程として鋳造によって製造した金属母材に対し、バルブシートを形成する部位に切削工具にて凹形状の溝加工を行い、該溝部にレーザを照射して母材を溶かすことで溶融層を形成後、当該溶融層上に金属粉末を供給しながらレーザを照射してバルブシートを形成することが行われている(例えば、特許文献1など参照)。
特開2002−239711号公報
In this build-up method, a concave groove is formed with a cutting tool on the part where the valve seat is to be formed on the metal base material manufactured by casting as a pre-process for laser cladding, and the groove is irradiated with laser. Then, after forming a molten layer by melting a base material, a valve seat is formed by irradiating a laser while supplying metal powder onto the molten layer (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-239711 A

しかしながら、溶融層を形成する溶融層形成工程では、溶融(時間)不足により溶融層内に鋳造ガスが残留し、クラッド加工工程時に前記鋳造ガスがクラッド層内へ移動し、仕上げ加工後にクラッド層(バルブシート表面)に空孔が発生することがある。   However, in the molten layer forming step for forming the molten layer, casting gas remains in the molten layer due to insufficient melting (time), and the casting gas moves into the cladding layer during the cladding processing step. Holes may be generated on the valve seat surface.

また、溶融層形成工程で溶融層の幅及び深さのバラツキにより、前記溝部内の鋳造ガスが未除去となる部位が生じ、その未除去部位をクラッドした際に、鋳造ガスがクラッド層内に残留する。   Further, due to variations in the width and depth of the molten layer in the molten layer forming step, a portion where the casting gas in the groove portion is not removed occurs, and when the unremoved portion is clad, the casting gas is contained in the cladding layer. Remains.

また、溶融層の厚みが0.2mm未満の場合には、前記溝部内の鋳造ガスが未除去となる部位が生じる。   Moreover, when the thickness of a molten layer is less than 0.2 mm, the site | part from which the casting gas in the said groove part is not removed arises.

さらには、溶融層形成工程で溶融不足により溶融仕切れなかった溝(以下、未溶融溝)が生じ、クラッド加工時に未溶融溝のエッジ部が肉盛材と溶け込み易くなり、希釈による割れが発生することがある。   Furthermore, a groove (hereinafter referred to as an unmelted groove) that is not melted due to insufficient melting occurs in the molten layer forming process, and the edge portion of the unmelted groove is easily melted into the cladding material during cladding processing, and cracking due to dilution occurs. Sometimes.

そこで、本発明は、空孔や割れの無いクラッド層を形成することのできるレーザクラッド加工方法及びレーザクラッド装置を提供する。   Therefore, the present invention provides a laser clad processing method and a laser clad apparatus capable of forming a clad layer having no holes or cracks.

本発明のレーザクラッド加工方法は、肉盛りを行う部位である被加工部を有した母材を形成する鋳造工程と、前記被加工部に凹形状の溝を形成する溝加工工程と、前記溝部にレーザを照射し母材を溶かして溶融層を形成する溶融層形成工程と、前記溶融層上に金属粉末を供給しながら母材及びレーザを相対的に移動させつつレーザを照射し肉盛りしてクラッド層を形成するレーザクラッド加工工程と、を備える。そして本発明方法では、前記溶融層形成工程時におけるレーザの照射エネルギーを、前記レーザクラッド加工工程時におけるレーザの照射エネルギーより大とする。   The laser clad processing method of the present invention includes a casting process for forming a base material having a processed part that is a part to be overlaid, a groove processing process for forming a concave groove in the processed part, and the groove part A molten layer forming step of forming a molten layer by irradiating a laser to the base material, and irradiating and overlaying the laser while moving the base material and the laser relatively while supplying metal powder onto the molten layer And a laser cladding processing step of forming a cladding layer. In the method of the present invention, the laser irradiation energy in the molten layer forming step is set larger than the laser irradiation energy in the laser cladding processing step.

本発明のレーザクラッド装置は、被加工部にレーザを照射するレーザ照射装置と、被加工部に金属粉末を供給する粉末供給装置とを有し、鋳造された母材の被加工部に形成された凹形状の溝部にレーザを照射し母材を溶かして溶融層を形成した後、前記溶融層上に金属粉末を供給しながら母材及びレーザを相対的に移動させつつレーザを照射し肉盛りしてクラッド層を形成する装置である。そして本発明装置では、溶融層形成時におけるレーザの照射エネルギーを、クラッド層形成時のレーザの照射エネルギーより大とする制御手段を備える。   The laser cladding apparatus of the present invention includes a laser irradiation apparatus for irradiating a workpiece with a laser and a powder supply device for supplying metal powder to the workpiece, and is formed on the workpiece of a cast base material. After forming a molten layer by irradiating the concave groove with a laser to melt the base material, supplying the metal powder onto the molten layer and irradiating the laser while moving the base material and the laser relatively, Thus, an apparatus for forming a clad layer. The apparatus according to the present invention includes control means for making the irradiation energy of the laser when forming the molten layer larger than the irradiation energy of the laser when forming the cladding layer.

本発明のレーザクラッド加工方法によれば、溶融層内に鋳造ガスが残留することがなく、クラッド層表面の空孔及び割れを無くすことができる。   According to the laser cladding processing method of the present invention, casting gas does not remain in the molten layer, and voids and cracks on the surface of the cladding layer can be eliminated.

本発明のレーザクラッド装置によれば、クラッド層表面の空孔及び割れの無いクラッド層を形成できる。   According to the laser cladding apparatus of the present invention, it is possible to form a cladding layer having no voids and cracks on the surface of the cladding layer.

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。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

「レーザクラッド装置の構成」
先ず、レーザクラッド装置の構成について説明する。図1はレーザクラッド装置を示す斜視図、図2は粉末供給装置のノズル先端から金属粉末を被加工部に供給している状態を示す図である。
"Configuration of laser cladding equipment"
First, the configuration of the laser cladding apparatus will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a laser clad apparatus, and FIG. 2 is a view showing a state in which metal powder is supplied from a nozzle tip of a powder supply apparatus to a workpiece.

レーザクラッド装置は、図1に示すように、例えば自動車用エンジンなどのシリンダーヘッド1の被加工部であるバルブシート部2にレーザhvを照射するレーザ照射装置3と、バルブシート部2に金属粉末4を供給する粉末供給装置5とを備えている。   As shown in FIG. 1, the laser cladding apparatus includes a laser irradiation apparatus 3 that irradiates a valve seat 2 that is a processed part of a cylinder head 1 such as an automobile engine, and a metal powder on the valve seat 2. 4 and a powder supply device 5 for supplying 4.

レーザ照射装置3は、レーザ発振器6と、このレーザ発振器6により発振されるレーザの強さなどを制御する制御手段であるレーザ発振器制御部7と、NC制御装置8と、レーザを集光してバルブシート部2に照射させる集光ヘッド9とからなる。レーザ発振器6で発振されたレーザhvは、レーザ発振器制御部7で制御されて集光ヘッド9に供給され、この集光ヘッド9で絞られてバルブシート部2に照射される。   The laser irradiation device 3 includes a laser oscillator 6, a laser oscillator control unit 7 that is a control means for controlling the intensity of the laser oscillated by the laser oscillator 6, an NC control device 8, It consists of the condensing head 9 which irradiates the valve seat part 2. The laser hv oscillated by the laser oscillator 6 is controlled by the laser oscillator control unit 7 and supplied to the condensing head 9. The condensing head 9 squeezes and irradiates the valve seat unit 2.

粉末供給装置5は、バルブシート部2に金属粉末4を供給するノズル10(図1では図示を省略し図2に示す)と、金属粉末4を収容して置くホッパー11と、金属粉末4の量を計測する荷重計12と、ホッパー11からノズル10へと金属粉末4を送り込むフィーダ13と、これらを制御する粉末制御部14とからなる。ノズル10の先端からは、ホッパー11に収容された金属粉末4がフィーダ13により送られることで、前記バルブシート部2へと吹き付けられる。なお、金属粉末4としては、例えば銅合金などが使用される。   The powder supply device 5 includes a nozzle 10 (not shown in FIG. 1 and shown in FIG. 2) for supplying the metal powder 4 to the valve seat portion 2, a hopper 11 in which the metal powder 4 is placed and placed, A load meter 12 for measuring the amount, a feeder 13 for feeding the metal powder 4 from the hopper 11 to the nozzle 10, and a powder control unit 14 for controlling them. From the tip of the nozzle 10, the metal powder 4 accommodated in the hopper 11 is sent to the valve seat portion 2 by being fed by the feeder 13. For example, a copper alloy is used as the metal powder 4.

このレーザクラッド装置では、前記レーザ発振器6とレーザ発振器制御部7とNC制御装置8と粉末供給制御部14とがそれぞれコンピュータ15によって制御されている。そして、このように構成されたレーザクラッド装置によりバルブシート部2に金属粉末4を供給しながらレーザを照射して肉盛りを行うことでクラッド層(バルブシート)16を形成するが、その際に、図2に示すように、シリンダーヘッド1を矢印Aで示すように回転させながらレーザクラッド加工を行う。   In this laser cladding apparatus, the laser oscillator 6, the laser oscillator controller 7, the NC controller 8, and the powder supply controller 14 are controlled by a computer 15. Then, the clad layer (valve sheet) 16 is formed by irradiating the laser while supplying the metal powder 4 to the valve seat portion 2 by the laser clad apparatus configured as described above, thereby forming a clad layer (valve sheet) 16. As shown in FIG. 2, laser cladding is performed while rotating the cylinder head 1 as indicated by an arrow A.

「レーザクラッド加工方法」
次に、バルブシートを形成するレーザクラッド加工方法について説明する。図3から図9は、レーザクラッド加工工程を示す図である。
"Laser cladding processing method"
Next, a laser cladding processing method for forming a valve seat will be described. 3 to 9 are diagrams showing a laser cladding processing step.

先ず、図3(A)で示すシリンダーヘッド(母材)1を鋳造によって形成する(鋳造工程)。シリンダーヘッド1を形成するには、鋳造用金型を用意し、その鋳造用金型に溶融したアルミニウム合金を流し込む。鋳造されたシリンダーヘッド1には、図3(B)に示すように、後工程で肉盛りを行う部位であるバルブシート部(被加工部)2が形成される。   First, the cylinder head (base material) 1 shown in FIG. 3A is formed by casting (casting process). In order to form the cylinder head 1, a casting mold is prepared, and a molten aluminum alloy is poured into the casting mold. As shown in FIG. 3B, the cast cylinder head 1 is formed with a valve seat part (processed part) 2 which is a part to be built up in a subsequent process.

次に、バルブシート部2に凹形状の溝を形成する(溝加工工程)。溝加工工程では、図3(C)に示すように、切削工具17を回転させながらバルブシート部2に押し当て、このバルブシート部2を切削してその表面に凹形状の溝を形成する。   Next, a concave groove is formed in the valve seat portion 2 (groove processing step). In the grooving step, as shown in FIG. 3C, the cutting tool 17 is pressed against the valve seat portion 2 while rotating, and the valve seat portion 2 is cut to form a concave groove on the surface thereof.

次に、図4(A)に示すように、前記溝加工工程で形成した溝部18にレーザhvを照射し母材を溶かして溶融層を形成する(溶融層形成工程)。   Next, as shown in FIG. 4A, the groove 18 formed in the groove processing step is irradiated with a laser hv to melt the base material to form a molten layer (molten layer forming step).

次いで、図4(B)に示すように、前記溶融層上に金属粉末4を供給しながらシリンダーヘッド1及びレーザhvを相対的に回転させつつレーザhvを照射し肉盛りしてクラッド層を形成する(レーザクラッド加工工程)。   Next, as shown in FIG. 4B, while supplying the metal powder 4 onto the molten layer, the cylinder head 1 and the laser hv are relatively rotated and irradiated with the laser hv to form a cladding layer. (Laser cladding processing step).

そして最後に、図4(C)に示すように、仕上げ用切削工具19を回転させながらクラッド層20に押し当てて、当該クラッド層20の表面を研磨する(研磨加工工程)。   Finally, as shown in FIG. 4C, the finishing cutting tool 19 is pressed against the cladding layer 20 while rotating to polish the surface of the cladding layer 20 (polishing process).

前記溶融層形成工程において、溶融(時間)不足が生じると、図5に示すように、溶融層21内に鋳造ガス22が発生する。そして、次の工程であるレーザクラッド加工工程で肉盛りをした時に、図6に示すように、鋳造ガス22がクラッド層20内へ移動し、その後の研磨加工工程でクラッド層(バルブシート)20の表面に空孔が発生する。   In the molten layer forming step, when melting (time) shortage occurs, a casting gas 22 is generated in the molten layer 21 as shown in FIG. Then, when overlaying is performed in the next step, the laser cladding process, as shown in FIG. 6, the casting gas 22 moves into the cladding layer 20, and in the subsequent polishing process, the cladding layer (valve sheet) 20. Holes are generated on the surface of.

また、溶融層形成工程において、溶融層21の溶融幅及び溶融深さがばらつくと、或いは例えば溶融層21の厚みTが0.2mm未満であると、溝部18内の鋳造ガス22が未除去となる部位が生じ、レーザクラッド加工した時に鋳造ガス22がクラッド層20内に残る。なお、前記溶融層21の厚み0.2mm(しきい値)は、一定値ではなく材料の種類や鋳造条件などにより変化する。   In the melt layer formation step, if the melt width and melt depth of the melt layer 21 vary, or if the thickness T of the melt layer 21 is less than 0.2 mm, for example, the casting gas 22 in the groove 18 is not removed. And a casting gas 22 remains in the cladding layer 20 when laser cladding is performed. The thickness 0.2 mm (threshold value) of the molten layer 21 is not a constant value, but varies depending on the type of material, casting conditions, and the like.

また、溶融層形成工程において溶融不足により、図7(A)に示すように溶融仕切れなかった溝(未溶融溝)23が生じ、レーザクラッド加工時に未溶融溝23のエッジ部24が、図7(B)に示すように、肉盛り材(クラッド層20)と溶け込み易くなり、希釈によるヒビ(割れ)25が発生する。   In addition, due to insufficient melting in the melt layer forming step, a groove (unmelted groove) 23 that is not melt-partitioned is generated as shown in FIG. 7A, and the edge portion 24 of the unmelted groove 23 is formed in FIG. As shown to (B), it becomes easy to melt | dissolve with the cladding material (cladding layer 20), and the crack (crack) 25 by dilution generate | occur | produces.

このような不具合を回避するために、本実施の形態では、溶融層形成工程時におけるレーザhvの照射エネルギーを、レーザクラッド加工工程時におけるレーザhvの照射エネルギーより大とする。レーザhvの照射エネルギーを変えるには、前記したレーザ発振器制御部7でレーザhvの強さを制御するようにする。   In order to avoid such a problem, in this embodiment, the irradiation energy of the laser hv in the molten layer forming process is set larger than the irradiation energy of the laser hv in the laser cladding processing process. In order to change the irradiation energy of the laser hv, the laser oscillator controller 7 controls the intensity of the laser hv.

例えば、レーザクラッド加工工程時のレーザ出力を1.7kWとした場合、溶融層形成工程時のレーザ出力はそれよりも高い2.2kWとする。但し、レーザhvの波長は、共に0.8〜0.9μmとする。   For example, when the laser output during the laser cladding processing step is 1.7 kW, the laser output during the molten layer forming step is 2.2 kW, which is higher than that. However, the wavelength of the laser hv is 0.8 to 0.9 μm.

このように、溶融層形成工程時におけるレーザhvの照射エネルギーを、レーザクラッド加工工程時におけるレーザhvの照射エネルギーより大とすることで、溶融不足が解消されると共に溶融層の溶融幅及び溶融深さのバラツキが低減し、鋳造ガス22の溶融層21内における残留及びクラッド層20への移動、未溶融溝23の発生が無くなる。   Thus, by making the irradiation energy of the laser hv in the molten layer forming process larger than the irradiation energy of the laser hv in the laser cladding processing process, the melting shortage is eliminated and the melting width and the melting depth of the molten layer are eliminated. The variation in thickness is reduced, and the casting gas 22 remains in the molten layer 21, moves to the cladding layer 20, and the unmelted groove 23 is not generated.

したがって、図8に示すように、冷却されてバルブシートとなるクラッド層20に空孔が存在しなくなり、また、希釈による割れが発生しないクラッド層(バルブシート)20を形成することができる。   Therefore, as shown in FIG. 8, there can be formed a clad layer (valve seat) 20 in which no voids are present in the clad layer 20 that is cooled and becomes a valve seat, and cracks due to dilution do not occur.

さらに、レーザ出力の向上により、高価な高出力レーザ発振器を使用することがなく、充分な溶融時間を得ることができる。   Furthermore, by improving the laser output, a sufficient melting time can be obtained without using an expensive high-power laser oscillator.

この他、溶融層形成工程時におけるレーザhvの移動速度を、レーザクラッド加工工程時におけるレーザhvの移動速度より遅くするようにしても同様の効果を得ることができる。   In addition, the same effect can be obtained by making the moving speed of the laser hv during the molten layer forming process slower than the moving speed of the laser hv during the laser cladding processing process.

レーザクラッド加工時のレーザhvの移動速度を例えば1.2m/分とした場合、溶融層形成工程時のレーザhvの移動速度はそれよりも遅い0.6m/分とする。本実施の形態では、溶融層形成工程時のレーザhvの移動速度を、レーザクラッド加工時のレーザhvの移動速度の半分の速度とする。   When the moving speed of the laser hv at the time of laser clad processing is, for example, 1.2 m / min, the moving speed of the laser hv at the melt layer forming step is set to 0.6 m / min, which is slower than that. In the present embodiment, the moving speed of the laser hv during the molten layer forming step is set to half the moving speed of the laser hv during laser cladding.

このように、溶融層形成工程時におけるレーザhvの移動速度を、レーザクラッド加工工程時におけるレーザhvの移動速度より遅くすることで、移動速度が遅くなる分、溶融不足が解消されると共に溶融層の溶融幅及び溶融深さのバラツキが低減され、鋳造ガス22の溶融層21内における残留及びクラッド層20への移動、未溶融溝23の発生が無くなる。したがって、クラッド層20に空孔が存在しなくなり、希釈による割れが発生しないクラッド層20を形成することが可能となる。   Thus, by making the moving speed of the laser hv during the molten layer forming process slower than the moving speed of the laser hv during the laser cladding processing process, the shortage of melting is eliminated and the molten layer is eliminated. The dispersion of the melt width and the melt depth is reduced, and the residual casting gas 22 in the melt layer 21, the movement to the clad layer 20, and the occurrence of the unmelted groove 23 are eliminated. Therefore, it becomes possible to form the clad layer 20 in which no voids are present in the clad layer 20 and cracks due to dilution do not occur.

またこの他、溶融層形成工程時におけるレーザhvの移動方向でのスポット長さを、レーザクラッド加工工程時におけるレーザhvの移動方向でのスポット長さより大とするようにしても同様の効果を得ることができる。   In addition, the same effect can be obtained by making the spot length in the moving direction of the laser hv in the molten layer forming step larger than the spot length in the moving direction of the laser hv in the laser cladding processing step. be able to.

図9に示すように、溶融層形成工程時におけるレーザhvの移動方向でのスポット長さL1を、レーザクラッド加工工程時におけるレーザhvのスポット長さL2よりも長くする。図9では、これら各工程時のレーザhvのスポット長さL1、L2を比較するために、レーザクラッド加工工程時のレーザhvを溶融層形成工程時のレーザhvに重ねて表示してある。   As shown in FIG. 9, the spot length L1 in the moving direction of the laser hv in the molten layer forming step is made longer than the spot length L2 of the laser hv in the laser cladding processing step. In FIG. 9, in order to compare the spot lengths L1 and L2 of the laser hv at each step, the laser hv at the laser clad processing step is superimposed on the laser hv at the melt layer forming step.

このように、溶融層形成工程時におけるレーザhvの移動方向でのスポット長L1さを、レーザクラッド加工工程時におけるレーザhvの移動方向でのスポット長さL2より大とすることで、レーザhvの照射時間が多くなり、溶融不足が解消されると共に溶融層の溶融幅及び溶融深さのバラツキが低減され、鋳造ガス22の溶融層21内における残留及びクラッド層20への移動、未溶融溝23の発生が無くなる。   Thus, by making the spot length L1 in the moving direction of the laser hv in the molten layer forming step larger than the spot length L2 in the moving direction of the laser hv in the laser cladding processing step, the laser hv Irradiation time is increased, melting shortage is eliminated, and variations in the melt width and melt depth of the melt layer are reduced. Residual casting gas 22 in the melt layer 21 and movement to the clad layer 20, unmelted grooves 23 No longer occurs.

またこの他、溶融層形成工程時に、溶融層21の厚みを0.2mm以上とするようにしても同様の効果を得ることができる。溶融層21の厚みを0.2mm以上とするには、レーザhvの出力を上げる、又は、レーザhvの移動速度(ワーク回転速度)を下げるようにする。   In addition, the same effect can be obtained even when the thickness of the molten layer 21 is 0.2 mm or more during the molten layer forming step. In order to set the thickness of the molten layer 21 to 0.2 mm or more, the output of the laser hv is increased or the moving speed (workpiece rotation speed) of the laser hv is decreased.

溶融層21の厚みTが0.2mm未満であると鋳造ガスが未除去となるが、溶融層21の厚みTが0.2mm以上であれば、鋳造ガス22がクラッド層20に残留することがなく、研磨加工工程後にクラッド層20の表面に空孔や割れが生じない。したがって、信頼性の高いバルブシートを製造することができる。   If the thickness T of the molten layer 21 is less than 0.2 mm, the casting gas is not removed. However, if the thickness T of the molten layer 21 is 0.2 mm or more, the casting gas 22 may remain in the cladding layer 20. In addition, no voids or cracks occur on the surface of the cladding layer 20 after the polishing process. Therefore, a highly reliable valve seat can be manufactured.

前記したその他の実施の形態は、それらのうちの何れかを最初の実施の形態に組み合わせてもよく、或いは、全ての実施の形態を組み合わせてもよい。   In the other embodiments described above, any of them may be combined with the first embodiment, or all the embodiments may be combined.

図1はレーザクラッド装置を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a laser cladding apparatus. 図2は粉末供給装置のノズル先端から金属粉末を被加工部に供給している状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a state in which metal powder is being supplied to the workpiece from the nozzle tip of the powder supply device. 図3はレーザクラッド加工工程のうち鋳造工程と溝加工工程を示す工程図である。FIG. 3 is a process diagram showing a casting process and a grooving process in the laser cladding process. 図4はレーザクラッド加工工程のうち溶融層形成工程、レーザクラッド加工工程及び研磨加工工程を示す工程図である。FIG. 4 is a process diagram showing a melt layer forming process, a laser cladding process, and a polishing process in the laser cladding process. 図5は溶融層形成工程時に鋳造ガスが溶融層に残留することを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing that casting gas remains in the molten layer during the molten layer forming step. 図6はレーザクラッド加工工程時にクラッド層内に鋳造ガスが移動することを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing that the casting gas moves into the cladding layer during the laser cladding processing step. 図7は溶融層形成工程時に溶融不足により未溶融溝が生じ、レーザクラッド加工工程時にクラッド層に割れが生じたことを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing that unmelted grooves are formed due to insufficient melting during the melt layer forming process and cracks are generated in the clad layer during the laser cladding processing process. 図8はクラッド層に空孔及び割れが生じていないことを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing that no holes and cracks are generated in the cladding layer. 図9は溶融層形成工程時におけるレーザの移動方向でのスポット長さを、レーザクラッド加工工程時におけるレーザの移動方向でのスポット長さより大としたことを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing that the spot length in the laser moving direction in the molten layer forming step is made larger than the spot length in the laser moving direction in the laser cladding processing step.

符号の説明Explanation of symbols

1…シリンダーヘッド
2…バルブシート部(被加工部)
3…レーザ照射装置
4…金属粉末
5…粉末供給装置
6…レーザ発振器
9…集光ヘッド
10…ノズル
16…噴出口
18…溝部
20…クラッド層
21…溶融層
22…鋳造ガス
1 ... Cylinder head 2 ... Valve seat (worked part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Laser irradiation apparatus 4 ... Metal powder 5 ... Powder supply apparatus 6 ... Laser oscillator 9 ... Condensing head 10 ... Nozzle 16 ... Jet port 18 ... Groove part 20 ... Cladding layer 21 ... Molten layer 22 ... Casting gas

Claims (6)

肉盛りを行う部位である被加工部を有した母材を形成する鋳造工程と、
前記被加工部に凹形状の溝を形成する溝加工工程と、
前記溝部にレーザを照射し母材を溶かして溶融層を形成する溶融層形成工程と、
前記溶融層上に金属粉末を供給しながら母材及びレーザを相対的に移動させつつレーザを照射し肉盛りしてクラッド層を形成するレーザクラッド加工工程と、を備え、
前記溶融層形成工程時におけるレーザの照射エネルギーを、前記レーザクラッド加工工程時におけるレーザの照射エネルギーより大とする
ことを特徴とするレーザクラッド加工方法。
A casting process for forming a base material having a workpiece that is a part to be built up;
A groove processing step of forming a concave groove in the processed portion;
A molten layer forming step of irradiating the groove with a laser to melt a base material to form a molten layer;
A laser clad processing step of forming a clad layer by irradiating a laser while moving a base material and a laser relatively while supplying metal powder onto the molten layer,
A laser cladding processing method, wherein the laser irradiation energy in the molten layer forming step is larger than the laser irradiation energy in the laser cladding processing step.
請求項1に記載のレーザクラッド加工方法であって、
前記溶融層形成工程時におけるレーザの移動速度を、前記レーザクラッド加工工程時におけるレーザの移動速度より遅くする
ことを特徴とするレーザクラッド加工方法。
The laser cladding processing method according to claim 1,
A laser cladding processing method, wherein a laser moving speed in the molten layer forming step is made slower than a laser moving speed in the laser cladding processing step.
請求項1または請求項2に記載のレーザクラッド加工方法であって、
前記溶融層形成工程時におけるレーザの移動方向でのスポット長さを、前記レーザクラッド加工工程時におけるレーザの移動方向でのスポット長さより大とする
ことを特徴とするレーザクラッド加工方法。
The laser cladding processing method according to claim 1 or 2,
A laser cladding processing method, wherein a spot length in a laser moving direction in the molten layer forming step is made larger than a spot length in a laser moving direction in the laser cladding processing step.
請求項1から請求項3の何れか一つに記載のレーザクラッド加工方法であって、
前記溶融層形成工程時に、前記溶融層の厚みを0.2mm以上となるように加工する
ことを特徴とするレーザクラッド加工方法。
The laser cladding processing method according to any one of claims 1 to 3,
A laser cladding processing method, wherein the melt layer is processed so that the thickness of the melt layer is 0.2 mm or more during the melt layer forming step.
請求項1から請求項4の何れか一つに記載のレーザクラッド加工方法であって、
前記母材がシリンダーヘッドであり、前記被加工部がバルブシート部である
ことを特徴とするレーザクラッド加工方法。
The laser cladding processing method according to any one of claims 1 to 4,
The base material is a cylinder head, and the processed part is a valve seat part.
被加工部にレーザを照射するレーザ照射装置と、被加工部に金属粉末を供給する粉末供給装置とを有し、鋳造された母材の被加工部に形成された凹形状の溝部にレーザを照射し母材を溶かして溶融層を形成した後、前記溶融層上に金属粉末を供給しながら母材及びレーザを相対的に移動させつつレーザを照射し肉盛りしてクラッド層を形成するレーザクラッド装置であって、
前記溶融層形成時におけるレーザの照射エネルギーを、クラッド層形成時のレーザの照射エネルギーより大とする制御手段を備えた
ことを特徴とするレーザクラッド装置。
It has a laser irradiation device that irradiates a laser beam to the workpiece and a powder supply device that supplies metal powder to the workpiece, and applies laser to the concave groove formed in the workpiece of the cast base material. A laser that forms a cladding layer by irradiating and forming a molten layer by irradiating and forming a molten layer, then supplying a metal powder onto the molten layer and moving the base material and the laser relatively while irradiating the laser A cladding device,
A laser clad apparatus characterized by comprising control means for making the laser irradiation energy at the time of forming the molten layer larger than the laser irradiation energy at the time of forming the clad layer.
JP2007212728A 2007-08-17 2007-08-17 Method and apparatus for laser cladding Pending JP2009045639A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007212728A JP2009045639A (en) 2007-08-17 2007-08-17 Method and apparatus for laser cladding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007212728A JP2009045639A (en) 2007-08-17 2007-08-17 Method and apparatus for laser cladding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009045639A true JP2009045639A (en) 2009-03-05

Family

ID=40498356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007212728A Pending JP2009045639A (en) 2007-08-17 2007-08-17 Method and apparatus for laser cladding

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009045639A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101792906A (en) * 2010-04-12 2010-08-04 吉林大学 Bionic coupling method for processing machinery parts by local laser melting and consolidation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101792906A (en) * 2010-04-12 2010-08-04 吉林大学 Bionic coupling method for processing machinery parts by local laser melting and consolidation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6018744B2 (en) Laser cutting method and laser cutting apparatus
JP5276699B2 (en) Laser processing method and laser processing apparatus for piercing
JP3199027U (en) Edge processing system for clad work
KR101774023B1 (en) Repair of directionally solidified alloys
US20060006157A1 (en) Method and apparatus for repairing or building up surfaces on a workpiece while the workpiece is mounted on a machine tool
WO2002066197A1 (en) Laser processing device and processing method
JP2010207884A (en) Mold repairing method
JP5532629B2 (en) Laser cladding valve sheet forming method and laser cladding valve sheet forming apparatus
JP4359529B2 (en) Laser seating method for valve seat
JP2009045639A (en) Method and apparatus for laser cladding
RU2641444C2 (en) Method of mechanical processing of steel casting with fragmentation of chips
JP2009297725A (en) Device and method for surface treatment with electron beam
JP2000288752A (en) Method and device for laser beam machining
JP5294589B2 (en) Valve seat forming method and cylinder head
JP6265107B2 (en) Laser processing method
JP4232615B2 (en) Laser overlay processing method
JP2008119735A (en) Method of working high-hardness material
JP5272304B2 (en) Laser overlay equipment
JP2008142732A (en) Laser clad working method and powder feeder for laser clad working apparatus
JP2009045638A (en) Apparatus and method for laser cladding
CN103658996A (en) Nitrogen laser cutting machining device for saw blade base body
JP2005231035A (en) Method and apparatus for processing fragile material
JP2005220409A (en) Metal wire for build-up welding, and metal wire feeder for build-up welding
JP2009190064A (en) Laser beam machining method and laser beam machining mechanism
CN112091210A (en) 3D laser forming device and 3D laser forming method