JP6372389B2 - レーザクラッド製造方法 - Google Patents
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Description
本態様によれば、金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置が、バルブシート部から外れた位置から実際の加工対象であるバルブシート部上に移動するまでに、金属粉供給量は安定する。そして、その金属粉供給量が安定した状態で金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置をバルブシート部の円環形状に沿って1周移動させる。したがって、加工対象であるバルブシート部のクラッド品質が安定する。また、従来のように、レーザの照射制御と金属粉の供給量制御との設定などの工程を必要とせず、バルブシート部から外れた位置に対して金属粉の供給及びレーザ光の照射を開始するだけという、簡易な方法でクラッド品質を安定させることができる。
この一態様において、前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記1周移動させた位置から、前記バルブシート部から外れた位置に移動させ、該移動させた位置で前記金属粉の供給及びレーザ光の照射を終了するステップを更に含んでいてもよい。
この一態様において、隣接する一対のバルブシート部間の該各バルブシート部から外れた領域に、前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の開始位置と終了位置とを設定し、前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記開始位置から一方の前記バルブシート部に移動させ、該一方のバルブシート部を1周移動させ、前記各バルブシート部間の領域を通り他方の前記バルブシート部に移動させ、該他方のバルブシート部を1周移動させ、該他方のバルブシート部から外れ終了位置まで移動させてもよい。
この一態様において、前記バルブシート部の内側に突出する駄肉部を形成し、前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の開始位置を、前記駄肉部に設定してもよい。
この一態様において、前記シリンダーヘッドには複数の円環状の前記バルブシート部が形成されており、前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、順次、前記開始位置から、前記各バルブシート部上を夫々1周移動させ、前記バルブシート部から外れた位置に移動させ、該移動させた位置で前記金属粉の供給及びレーザ光の照射を終了してもよい。
この一態様において、前記シリンダーヘッドには円環状の第1乃至第4バルブシート部が形成されており、前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記第2及び第3バルブシート部間の領域の開始位置から、前記第2バルブシート部に移動させ、前記第2バルブシート部上を1周移動させ、前記第2バルブシート部から外れ、前記第2及び第3バルブシート部間の領域を通り、前記第2バルブシート部に対角の前記第3バルブシート部に移動させ、前記第3バルブシート部上を1周移動させ、前記第3及び第1バルブシート部間の領域を通り、前記第3バルブシート部に隣接する前記第1バルブシート部に移動させ、前記第1バルブシート部上を1周移動させ、前記第1及び第4バルブシート部間の領域を通り、前記第1バルブシート部に対角の前記第4バルブシート部に移動させ、前記第4バルブシート部上を1周移動させ、前記第4バルブシート部から外れ、前記第1及び第4バルブシート部間の領域の終了位置まで移動させてもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、シリンダーヘッドの円環状のバルブシート部に対して、金属粉を供給する供給手段と、前記バルブシート部に供給された金属粉に対して、レーザ光を照射し、該金属粉を溶融させることで肉盛加工を行う照射手段と、前記供給手段による金属粉の供給中心及び前記照射手段によるレーザ光の焦点を前記バルブシート部の円環形状に沿って移動させる移動手段と、を備えるレーザクラッド加工装置であって、前記移動手段は、前記金属粉の供給中心及び前記レーザ光の焦点を、前記バルブシート部から外れた位置に移動させて、前記金属粉の供給及びレーザ光の照射を開始させ、前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の開始位置から前記バルブシート部上へ移動させ、該移動した位置から前記バルブシート部の円環形状に沿って、1周移動させる、ことを特徴とするレーザクラッド加工装置であってもよい。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施形態1に係るレーザクラッド加工装置は、例えば、自動車エンジンなどのシリンダーヘッドのバルブシート部に金属粉(クラッド粉)を供給しつつ、その金属粉に対してレーザ光を照射して溶融固化させて肉盛る所謂レーザクラッド加工を行うものである。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ることで、熱伝導性を大幅に向上させることができ、燃焼室バルブ周りの冷却性能を高めることができる。
まず、固定部2は、シリンダーヘッドZを加工位置に固定機構を用いて固定する。金属粉供給部4は、シリンダーヘッドZのバルブシート部Z1に対してノズル3を介して金属粉を吹き付ける。その直後に連続的に、レーザ照射部5は、バルブシート部Z1に吹き付けられた金属粉に対してレーザ光を照射する。金属粉は照射されたレーザ光によって溶融する。移動機構6は、ノズル3を移動させることで、金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、バルブシート部Z1から外れた開始位置P1から、バルブシート部Z1上へ移動させ、該移動した位置からバルブシート部Z1の円環形状に沿って1周移動させ、該1周移動させた位置から、バルブシート部Z1から外れた終了位置P2に移動させる。金属粉供給部4は、シリンダーヘッドZのバルブシート部Z1に対する金属粉の供給を停止する。レーザ照射部5は、バルブシート部Z1に対するレーザ光の照射を停止する。このようにして、バルブシート部Z1上にクラッド層が形成される。最後に、機械加工などにより、クラッド層の表面を研磨してレーザクラッド加工を終了する。
本発明の実施形態2に係るレーザクラッド製造方法において、隣接する一対のバルブシート部Z1間の該各バルブシート部Z1から外れた領域に、金属粉の供給及びレーザ光の照射の開始位置P1と終了位置P2とを設定する(図3)。そして、金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、開始位置P1から一方のバルブシート部Z1を1周させ、他方のバルブシート部Z1を1周させ、終了位置まで移動させる。
本発明の実施形態3に係るレーザクラッド製造方法において、各シリンダーヘッドZの各バルブシート部Z1に対して連続して(一筆書き軌道で)レーザクラッド加工を行う。これにより、レーザクラッド加工の加工時間を短縮することができる。
Claims (2)
- シリンダーヘッドの円環状の第1乃至第4バルブシート部に対して、金属粉を供給しつつ、該供給された金属粉に対して、レーザ光を照射し、該金属粉を溶融させることで前記円環状の第1乃至第4バルブシート部上に肉盛加工を行うレーザクラッド製造方法であって、
前記第2及び第3バルブシート部から外れた位置である該第2及び第3バルブシート部間の領域に対して、前記金属粉の供給及びレーザ光の照射を開始するステップと、
前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記第2及び第3バルブシート部間の領域の開始位置から、前記第2バルブシート部に移動させ、該第2バルブシート部上を1周移動させるステップと、
前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記第2バルブシート部から外れ、前記第2及び第3バルブシート部間の領域を通り、前記第2バルブシート部に対角の前記第3バルブシート部に移動させるステップと、
前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記第3バルブシート部上を1周移動させ、前記第3及び第1バルブシート部間の領域を通り、前記第3バルブシート部に隣接する前記第1バルブシート部に移動させるステップと、
前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記第1バルブシート部上を1周移動させ、前記第1及び第4バルブシート部間の領域を通り、前記第1バルブシート部に対角の前記第4バルブシート部に移動させるステップと、
前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記第4バルブシート部上を1周移動させ、前記第4バルブシート部から外れ、前記第1及び第4バルブシート部間の領域の終了位置まで移動させ、レーザクラッド加工を終了するステップと、
を含む、ことを特徴とするレーザクラッド製造方法。 - シリンダーヘッドの円環状の第1乃至第4バルブシート部に対して、金属粉を供給しつつ、該供給された金属粉に対して、レーザ光を照射し、該金属粉を溶融させることで前記円環状の第1乃至第4バルブシート部上に肉盛加工を行うレーザクラッド製造方法であって、
前記第1バルブシート部から外れた位置に対して、前記金属粉の供給及びレーザ光の照射を開始するステップと、
前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記第1バルブシート部から外れた開始位置から、前記第1バルブシート部に移動させ、該第1バルブシート部上を1周移動させるステップと、
前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記第1及び第2バルブシート部間の領域を通り、前記第1バルブシート部に隣接する前記第2バルブシート部に移動させ、該第2バルブシート部上を1周移動させるステップと、
前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記第2バルブシート部から外れ、前記第1及び第2バルブシート部間の領域から前記第3及び第4バルブシート部間の領域に移動させ、前記第2バルブシート部に対角の前記第3バルブシート部に移動させるステップと、
前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記第3バルブシート部上を1周移動させ、前記第3及び第4バルブシート部間の領域を通り、前記第3バルブシート部に隣接する前記第4バルブシート部に移動させるステップと、
前記金属粉の供給及びレーザ光の照射の位置を、前記第4バルブシート部上を1周移動させ、該第4バルブシート部から外れた終了位置まで移動させ、レーザクラッド加工を終了するステップと、
を含む、ことを特徴とするレーザクラッド製造方法。
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