JP2020121315A - 金属肉盛層の形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
レーザメタルデポジションを用いて金属肉盛層を形成させる方法であって、
前記金属肉盛層の短手方向にレーザ走査を繰り返し、
連続して形成される前記金属肉盛層を隣接させること、
を特徴とする金属肉盛層の形成方法、を提供する。
図1に本実施形態に係る金属肉盛層の形成方法の模式図を示す。本実施形態に係る金属肉盛層の形成方法は、レーザメタルデポジション法を用い、レーザ走査を短手方向Xに繰り返すことによって金属肉盛層1を形成することを特徴とするものである。ここでレーザメタルデポジション法とは、例えばレーザクラッディング法やダイレクトエナジーデポジション法等と略同様で、レーザビーム5を用いて金属粉末を溶融し、金属肉盛層1を形成する表面処理法である。
本実施形態に係る金属肉盛層の形成方法を用いることにより、例えば、部分的に耐エロージョン性や耐摩耗性を向上させたタービン翼を製造することができる。以下、本発明の金属肉盛層の形成方法の適用例として、タービン翼の製造について詳細に説明する。
タービン翼基体103の成形工程(S01)は、金属肉盛層101を形成させるタービン翼基体103を成形する工程である。
金属肉盛層101の工程(S02)は、前工程で成形したタービン翼基体103の被肉盛領域109にレーザデポジション法によって金属肉盛層101を形成する工程である。
粒径63〜150μmのステライト6粉末を用い、13クロムステンレス鋼製の平板基材にレーザメタルデポジションを施して金属肉盛層を形成させた。レーザにはディスクレーザを用い、レーザメタルデポジション条件を、レーザ出力1.1kW、レーザスポット径(フォーカス径)1mm、レーザ移動速度0.01m/sとした。
レーザメタルデポジションによって、図11に示すタービン翼形状の基体の端部(図中に矢印で示す領域)に金属肉盛層を形成させた。レーザメタルデポジションの条件は実施例1と同様であり、レーザ走査は基体の短手方向となっている。
図8に示すレーザ走査パターン(比較例1)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、平板基材にレーザメタルデポジションを施して金属肉盛層を形成させた。
図8に示すレーザ走査パターン(比較例2)を用い、スポット溶接(スポット肉盛)を2000回繰り返して金属肉盛層を形成させた。原料粉末、平板基材及び金属肉盛層の形状及び寸法は実施例1と同様である。スポット溶接にはディスクレーザを用い、レーザ出力0.5kW、パルス長100ms、レーザスポット径(フォーカス径)1mmとした。
図8に示すレーザ走査パターン(比較例3)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、平板基材にレーザメタルデポジションを施して金属肉盛層を形成させた。なお、比較例3においては、短手方向の線溶接(線肉盛)が外側から内側に進むようにレーザ走査している。
図8に示すレーザ走査パターン(比較例4)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、平板基材にレーザメタルデポジションを施して金属肉盛層を形成させた。なお、比較例4においては、短手方向の線溶接(線肉盛)が内側から外側に進むようにレーザ走査している。
レーザメタルデポジションのレーザ走査パターンをタービン翼形状基体の長手方向としたこと以外は実施例2と同様にして、金属肉盛層を形成させた。
3 基材
5 レーザビーム
7 トーチ部
9 被肉盛領域
15A 第一肉盛りライン
15B 第二肉盛りライン
15C 第三肉盛りライン
15D 第四肉盛りライン
101 金属肉盛層
101A 第一区画肉盛層
101B 第二区画肉盛層
101C 第三区画肉盛層
103 タービン翼基体
109 肉盛領域
Claims (9)
- レーザメタルデポジションを用いて金属肉盛層を形成させる方法であって、
前記金属肉盛層の短手方向にレーザ走査を繰り返し、
連続して形成される前記金属肉盛層を隣接させること、
を特徴とする金属肉盛層の形成方法。 - 薄肉部材の表面に前記金属肉盛層を形成させること、
を特徴とする請求項1に記載の金属肉盛層の形成方法。 - 前記薄肉部材における最小の肉厚が10mm以下であること、
を特徴とする請求項2に記載の金属肉盛層の形成方法。 - 前記薄肉部材の端部が曲面形状を有し、
前記端部に少なくとも一部が重複する二区画以上の前記金属肉盛層を形成させること、
を特徴とする請求項2又は3に記載の金属肉盛層の形成方法。 - 前記レーザメタルデポジションにウィービング動作を伴わないこと、
を特徴とする請求項1〜4のうちのいずれかに記載の金属肉盛層の形成方法。 - 前記レーザ走査を往復方向に施すこと、
を特徴とする請求項1〜5のうちのいずれかに記載の金属肉盛層の形成方法。 - 前記金属肉盛層が鉄基合金、ニッケル基合金又はコバルト基合金であること、
を特徴とする請求項1〜6のうちのいずれかに記載の金属肉盛層の形成方法。 - 前記金属肉盛層を形成させた後に、前記薄肉部材の変形の矯正及び/又は余肉の除去加工を施さないこと、
を特徴とする請求項2〜7のうちのいずれかに記載の金属肉盛層の形成方法。 - 前記薄肉部材がタービン翼又は刃物であること、
を特徴とする請求項2〜8のうちのいずれかに記載の金属肉盛層の形成方法。
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