JP5907718B2 - 肉盛溶接方法 - Google Patents
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Description
また、第2の発明の肉盛溶接方法は、母材の被肉盛面に対して肉盛溶接を行う肉盛溶接方法において、前記被肉盛面を周面とした有底の凹部を形成する準備工程と、次に、前記凹部の底面に向けて溶加材を供給するとともに、当該溶加材が供給される前記凹部の底面に熱源となるレーザビームを照射し、溶融した前記溶加材によって前記凹部の底面を埋めつつ前記被肉盛面に至る肉盛部を形成する肉盛工程と、を含み、前記準備工程において、前記母材自体に形成した貫通穴の周面を前記被肉盛面とし、前記貫通穴の一方の開口部を、前記溶加材と同じ材料または前記母材と同じ材料で形成された閉塞部材によって閉塞して前記凹部の底面を形成することを特徴とする。
また、第2の発明の肉盛溶接方法によれば、溶融した溶加材が被肉盛面に接触することにより、当該被肉盛面が溶加材の熱によって溶融することになる。すなわち、被肉盛面には、レーザビームの熱が直接加わることなく、溶融した溶加材の熱が間接的に加わる。このため、母材への入熱が抑えられ、母材の溶融を最小限に抑制することができる。この結果、溶融した溶加材への母材の希釈を少なくすることができ、肉盛部の硬度を高くすることができる。しかも、母材への入熱が抑えることができることから、溶接欠陥(ポロシティ・ブローホールや、母材と溶加材との膨張差による割れなど)を防止することができる。さらに、溶融した溶加材によって凹部の底面を埋めることは、難易度が高くなく容易に肉盛溶接を行うことができる。また、被肉盛面の位置に沿って螺旋状に肉盛溶接した場合、中央部に窪みができやすく、その箇所を基点とした割れが発生しやすいが、本発明の肉盛溶接方法のように、凹部の底面を埋めるように肉盛溶接すれば、肉盛部が層状に形成されるので窪みが発生せず、割れを回避することができる。しかも、この肉盛溶接方法によれば、凹部を両側から形成する必要がなく、片側加工で済むことから能率を向上することができる。しかも、各凹部の位置合わせを行わなくてもよいことから、母材の加工における位置精度を向上することができる。なお、閉塞部材を溶加材と同じ材料で形成することで、底面に形成される1層目(1パス目)の肉盛部の硬度を確保することができる。一方、閉塞部材を、母材と同じ材料で形成することで、溶加材で形成した場合と比較して閉塞部材の製造コストを低減することができるとともに、材料の調達性を向上することができる。
第17の発明の肉盛溶接方法によれば、連続的に溶加材に熱量が投入された場合、溶融した母材との希釈が少ない場合でも結晶粒が大きく成長し、要求硬度を確保できない場合がある。本発明の肉盛溶接方法によれば、肉盛部を断続的に積層することで、結晶粒粗大化を防止し、硬度を確保することができる。
また、第18の発明の肉盛溶接方法は、第11〜第17のいずれか一つの発明の前記肉盛工程において、前記溶加材を加熱して供給することを特徴とする。
第18の発明の肉盛溶接方法によれば、溶加材が溶融しやすくなるため、レーザビームの出力の低減化を図ることができ、母材への入熱をより抑制することができる。
また、第19の発明の肉盛溶接方法は、第11〜第18のいずれか一つの発明の前記肉盛工程において、前記肉盛部を形成する前に前記母材を予熱処理し、前記肉盛部を形成した後に前記母材を後熱処理することを特徴とする。
第19の発明の肉盛溶接方法によれば、母材の形状によっては、肉盛部への拘束に伴う引張応力が大きく肉盛部に割れが発生するおそれがある。本発明の肉盛溶接方法によれば、予熱処理と後熱処理とを併用することで、母材による肉盛部への拘束に伴う引張応力を抑えるため、肉盛部の割れを防止することができる。
また、第20の発明の肉盛溶接方法は、第11〜第19のいずれか一つの発明の前記肉盛工程において、前記溶加材の供給および当該溶加材を溶融させるレーザビームの照射を複数とすることを特徴とする。
第20の発明の肉盛溶接方法によれば、肉盛溶接の能率を向上することができる。
また、第21の発明の肉盛溶接方法は、第11〜第20のいずれか一つの発明の前記準備工程において、前記凹部の周面と前記凹部の底面とが繋がる角部を円弧状に形成することを特徴とする。
第21の発明の肉盛溶接方法によれば、溶融した溶加材の角部での流れが良好となるので、母材と溶加材との融合不良を防止することができる。
また、第22の発明の肉盛溶接方法は、第11〜第21のいずれか一つの発明の前記準備工程において、前記凹部の底面を平坦に形成することを特徴とする。
第22の発明の肉盛溶接方法によれば、溶融した該当箇所の溶加材が凹部の底面によって平坦化されるので、母材への溶加材の溶け込みを安定化させることができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る肉盛溶接装置の概略図であり、図2は、肉盛溶接される母材の平面図である。
図6は、本発明の実施の形態に係る肉盛溶接装置の概略図であり、図7は、肉盛溶接される母材の平面図である。
2 溶加材供給部
3 ビーム照射部
4 シールドガス供給部
5 回転部
6 移動部
7 温度計測部
8 制御部
10 加熱部
11 予熱部
12 後熱部
50 母材
51 凹部
51a 周面
51b 底面
51c 角部
52 凹部
52a 周面
52b 底面
53 貫通穴
54 貫通穴
54a 周面
54b 底面
55 閉塞部材
60 母材
61 凹部
61a 周面
61b 底面
61c 角部
61d テーパ面
63 貫通穴
64 貫通穴
64a 段部
65 挿入部材
B レーザビーム
F 溶加材
P 被肉盛面
S 中心線
W 肉盛部
Claims (22)
- 母材の被肉盛面に対して肉盛溶接を行う肉盛溶接方法において、
前記被肉盛面を周面とした有底の凹部を形成する準備工程と、
次に、前記凹部の底面に向けて溶加材を供給するとともに、当該溶加材が供給される前記凹部の底面に熱源となるレーザビームを照射し、溶融した前記溶加材によって前記凹部の底面を埋めつつ前記被肉盛面に至る肉盛部を形成する肉盛工程と、
前記肉盛工程の後、前記凹部の底面に到達する新たな凹部を前記母材に形成する再準備工程と、
当該新たな凹部に対して前記肉盛工程と同じく肉盛溶接を行う再肉盛工程と、
を含むことを特徴とすることを特徴とする肉盛溶接方法。 - 母材の被肉盛面に対して肉盛溶接を行う肉盛溶接方法において、
前記被肉盛面を周面とした有底の凹部を形成する準備工程と、
次に、前記凹部の底面に向けて溶加材を供給するとともに、当該溶加材が供給される前記凹部の底面に熱源となるレーザビームを照射し、溶融した前記溶加材によって前記凹部の底面を埋めつつ前記被肉盛面に至る肉盛部を形成する肉盛工程と、
を含み、
前記準備工程において、前記母材自体に形成した貫通穴の周面を前記被肉盛面とし、前記貫通穴の一方の開口部を、前記溶加材と同じ材料または前記母材と同じ材料で形成された閉塞部材によって閉塞して前記凹部の底面を形成することを特徴とする肉盛溶接方法。 - 前記肉盛工程において、形成された前記肉盛部の上に新たな肉盛部をさらに積層することを特徴とする請求項1または2に記載の肉盛溶接方法。
- 前記肉盛工程において、前記溶加材を加熱して供給することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。
- 前記肉盛工程において、前記肉盛部を形成する前に前記母材を予熱処理し、前記肉盛部を形成した後に前記母材を後熱処理することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。
- 前記肉盛工程において、前記溶加材の供給および当該溶加材を溶融させるレーザビームの照射を複数とすることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。
- 前記準備工程において、前記凹部の周面と前記凹部の底面とが繋がる角部を円弧状に形成することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。
- 前記準備工程において、前記凹部の底面を平坦に形成することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。
- 前記肉盛工程または前記再肉盛工程の後、前記凹部の中心線に沿って前記母材に貫通穴を形成する加工工程を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。
- 前記肉盛工程において、前記凹部の中心線から外れるように前記溶加材の供給および前記レーザビームの照射を行い、前記溶加材の供給位置および前記レーザビームの照射位置を前記凹部の底面から上方に遠ざけるとともに、前記母材を前記凹部の中心線回りに回転させて前記肉盛部を形成することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。
- 母材の被肉盛面に対して肉盛溶接を行う肉盛溶接方法において、
前記被肉盛面を周面とした有底の凹部を形成する準備工程と、
次に、前記凹部の底面に向けて溶加材を供給するとともに、当該溶加材が供給される前記凹部の底面に熱源となるレーザビームを照射し、溶融した前記溶加材によって前記凹部の底面を埋めつつ前記被肉盛面に至る肉盛部を形成する肉盛工程と、
を含み、
前記準備工程において、前記母材自体に形成した有底の環状溝を、その外周側の周面を前記被肉盛面とした前記凹部とし、
前記肉盛工程の後、前記環状溝の内周側を切削して前記母材を貫通する貫通穴を形成する加工工程を含むことを特徴とする肉盛溶接方法。 - 前記環状溝からなる前記凹部の内周側の周面を、底面に向けて漸次溝幅を狭くするテーパ面とすることを特徴とする請求項11に記載の肉盛溶接方法。
- 母材の被肉盛面に対して肉盛溶接を行う肉盛溶接方法において、
前記被肉盛面を周面とした有底の凹部を形成する準備工程と、
次に、前記凹部の底面に向けて溶加材を供給するとともに、当該溶加材が供給される前記凹部の底面に熱源となるレーザビームを照射し、溶融した前記溶加材によって前記凹部の底面を埋めつつ前記被肉盛面に至る肉盛部を形成する肉盛工程と、
を含み、
前記準備工程において、前記母材自体に形成した貫通穴における開口部分の周面を削って段部を設け、当該段部の周面を前記被肉盛面とし、前記溶加材と同じ材料または前記母材と同じ材料によって前記貫通穴の周面に当接する外周面を有して形成された挿入部材を前記貫通穴に挿入することで、前記段部および前記挿入部材によって環状溝となる前記凹部を形成することを特徴とする肉盛溶接方法。 - 前記挿入部材を分割して形成することを特徴とする請求項13に記載の肉盛溶接方法。
- 前記挿入部材を冷却することを特徴とする請求項13に記載の肉盛溶接方法。
- 前記準備工程において、前記凹部を円形状の環状溝として形成し、
前記肉盛工程において、前記凹部の底面に向けて前記溶加材の供給および前記レーザビームの照射を行い、前記溶加材の供給位置および前記レーザビームの照射位置を前記凹部の底面から上方に遠ざけるとともに、前記母材を前記凹部における円形状の環状溝の中心線回りに回転させて前記肉盛部を形成することを特徴とする請求項11〜15のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。 - 前記肉盛工程において、形成された前記肉盛部の上に新たな肉盛部をさらに積層することを特徴とする請求項11〜16のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。
- 前記肉盛工程において、前記溶加材を加熱して供給することを特徴とする請求項11〜17のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。
- 前記肉盛工程において、前記肉盛部を形成する前に前記母材を予熱処理し、前記肉盛部を形成した後に前記母材を後熱処理することを特徴とする請求項11〜18のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。
- 前記肉盛工程において、前記溶加材の供給および当該溶加材を溶融させるレーザビームの照射を複数とすることを特徴とする請求項11〜19のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。
- 前記準備工程において、前記凹部の周面と前記凹部の底面とが繋がる角部を円弧状に形成することを特徴とする請求項11〜20のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。
- 前記準備工程において、前記凹部の底面を平坦に形成することを特徴とする請求項11〜21のいずれか一つに記載の肉盛溶接方法。
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