JP7255213B2 - レーザクラッド層形成方法及びレーザクラッド装置 - Google Patents
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Description
(1.第1実施形態)
(1-1.レーザクラッド装置1の全体構成)
第1実施形態のレーザクラッド装置1の構成について、図1を参照しつつ説明する。図1は、第1実施形態に係るレーザクラッド装置1の構成及び母材Wとの位置関係を示す全体構成図である。図2は、レーザクラッド装置1のレーザトーチ30先端部を拡大して示す側面図である。
次に、レーザクラッド装置1を用いたレーザクラッド層形成方法について、図3及び図4を参照しつつ説明する。図3は、レーザクラッド層形成方法の流れを示すフローチャートであり、図4は、母材Wの内周面にレーザクラッド層形成方法を施す様子を模式的に示す説明図であり、母材Wの一部を斜視にて示している。本実施形態のレーザクラッド層形成方法は、母材Wの中心軸C周りの内周面に対し、レーザトーチ30を介して融点が500℃以下の金属であるホワイトメタルの粉末を供給しつつレーザ光を照射し、溶融した粉末により母材Wの内周面上にホワイトメタルのレーザクラッド層を形成する方法であり、制御部60によって実行される。
上述したように、本実施形態のレーザクラッド装置1によれば、母材W周面の一領域が水平に近い状態となるように位相決めする位相決め工程S3と、その一領域で金属の粉末にレーザ光を照射してビードを造形する造形工程S4とを繰り返すことにより、ビードのダレを防止しつつ効率的にレーザクラッド層を形成することができるレーザクラッド層形成方法を確実に実施できるという効果を奏する。
次に、第1実施形態の変形例について図5を参照しつつ説明する。図5は、本変形例において母材Wの内周面にビードを造形する様子を模式的に示す斜視図である。上記実施形態では、母材Wの内周面をビード幅で周方向に複数の領域に区画し、各領域において軸方向直線状にビードを造形する例を示したが、本変形例では、母材Wの内周面を周方向に所定角度を有する複数の領域に区画し、各領域においてレーザトーチ30の周方向回動と軸方向移動とを繰り返して矩形波状にビードを造形する。レーザトーチ30の母材Wに対する配置は、上記実施形態と同様、図1に示すとおりである。
次に、本発明の第2実施形態について図6、図7を参照しつつ説明する。図6は、第2実施形態に係るレーザクラッド装置1の構成及び母材Wとの位置関係を示す全体構成図である。図7は、第2実施形態において母材Wの外周面にビードを造形する様子を模式的に示す斜視図である。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変更を施すことが可能である。上記実施形態では、研削盤等の軸を回転可能に支承する軸受金を母材Wとした例を示したが、これには限られず、船舶や自動車のエンジン、タービン、発電機などにおいてすべり軸受で支承する部分の軸受金に適用してもよい。要するに、中心軸周りに周面を有する如何なる母材の加工にも本発明のレーザクラッド層形成方法を適用することが可能である。また、融点が500℃以下である金属としてホワイトメタルを用いてレーザクラッド層を形成する例を示したが、ホワイトメタル以外のスズ系合金でもよく、融点が500℃以下であるスズ系合金以外の金属を用いてもよい。
Claims (11)
- 母材の中心軸周りの周面に対して融点が500℃以下である低融点金属の粉末を供給しつつ前記粉末にレーザ照射部よりレーザ光を照射し、溶融した前記粉末により前記母材の周面上に前記低融点金属のレーザクラッド層を形成する方法であって、
前記母材周面における前記レーザクラッド層の形成予定部を、各々が周方向に90度以下となる複数の領域に区画する区画工程と、
前記母材を軸方向が水平となるように保持し、前記複数の領域のうち一領域内の前記母材周面の法線方向が、鉛直上向きを基準に所定角度範囲内となるように前記母材を位相決めする位相決め工程と、
前記母材が位相決めされた状態で、前記一領域に対して前記粉末を供給しつつ前記粉末にレーザ光を照射し、前記粉末を溶融させてビードを造形する造形工程と、
を有し、
前記各領域に対して前記位相決め工程と前記造形工程とを繰り返し、前記形成予定部の全体に前記ビードを造形することにより前記レーザクラッド層を形成する、レーザクラッド層形成方法。 - 複数回の前記造形工程のうち何れか1回以上の前記造形工程の後、前記ビードを冷却するための冷却工程を有する、請求項1に記載のレーザクラッド層形成方法。
- 前記冷却工程は、前記位相決め工程と前記造形工程とを複数回繰り返した後に行う、請求項2に記載のレーザクラッド層形成方法。
- 前記区画工程は、前記形成予定部を前記ビードの幅毎に前記各領域に区画し、
前記位相決め工程は、前記母材を前記ビードの幅に対応する位相分だけ回転させて位相決めを行い、
前記造形工程は、前記母材と前記レーザ照射部とを相対的に軸方向移動させることにより前記母材周面に前記ビードを軸方向直線状に造形する、請求項1乃至3の何れか一項に記載のレーザクラッド層形成方法。 - 前記母材は筒状部材であり、その内周面に前記形成予定部が設定され、
前記位相決め工程は、前記内周面において区画された前記一領域が鉛直最下方となるように前記母材を位相決めする、請求項1乃至4の何れか一項に記載のレーザクラッド層形成方法。 - 前記母材は筒状又は柱状部材であり、その外周面に前記形成予定部が設定され、
前記位相決め工程は、前記外周面において区画された前記一領域が鉛直最上方となるように前記母材を位相決めする、請求項1乃至4の何れか一項に記載のレーザクラッド層形成方法。 - 前記ビードが周面に造形された前記母材を再加熱する再加熱工程を有する、請求項1乃至6の何れか一項に記載のレーザクラッド層形成方法。
- 前記造形工程は、前記レーザ照射部における前記レーザ光の出力を可変する、請求項1乃至7の何れか一項に記載のレーザクラッド層形成方法。
- 前記造形工程において、前記母材を常時冷却する、請求項1乃至8の何れか一項に記載のレーザクラッド層形成方法。
- 前記低融点金属は、スズ系合金である、請求項1乃至9の何れか一項に記載のレーザクラッド層形成方法。
- 母材の周面上に融点が500℃以下である低融点金属のレーザクラッド層を形成する装置であって、
前記低融点金属の粉末を供給しつつ前記粉末にレーザ光を照射するレーザ照射部と、
母材の軸方向が水平となるように保持しつつ、前記母材を中心軸周りに回転させる回転機構と、
前記レーザ照射部と前記母材とを相対的に軸方向移動させる移動機構と、
前記回転機構を介して、前記母材周面における前記レーザクラッド層の形成予定部を、各々が周方向に90度以下となるように区画された複数の領域のうち一領域内の前記母材周面の法線方向が、鉛直上向きを基準に所定角度範囲内となるように前記母材を位相決めする動作と、前記レーザ照射部及び前記移動機構とを介して、前記母材が位相決めされた状態で、前記一領域に対して前記レーザ照射部より前記粉末を供給しつつ前記粉末にレーザ光を照射し、前記粉末を溶融させてビードを造形する動作とを繰り返すように制御する制御部と、
を備える、レーザクラッド装置。
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