JPH0366487A - レーザー肉盛装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、溶着用粉末を供給しつつレーザービームを用
いる事により金属部材表面に肉盛溶接するレーザー肉感
装置に関する。

（従来の技術） 従来のレーザー肉感装置の一例を第３図を参照して説明
する。

レーザー発振器１から発振されるレーザー光２を集光す
るようレーザー光の光路の途中に集光レンズ３が設けら
れ、被加工金属４上にレーザー光３の照射によって形成
された肉盛金属５が付着している。

被加工金属４は１回転軸６に接続され図示しない回転手
段により駆動される。

肉感用粉末供給装置７からは一定量の肉盛用粉末８がレ
ンズ−照射面に供給されている。

また、肉盛用粉末供給装置１７から供給されている肉感
用粉末８を吹き飛ばさない程度にレーザー光３をスパッ
タから保護するためにガスを噴射するノズル９がレーザ
ー光射出口付近に設けられている。

この様に構成された従来のレーザー肉盛装置ではレーザ
ーの照射によって形成された被加工金属４の溶融面から
の金属蒸気を完全にシールドする事が困難であったため
長時間連続してレーザー肉盛を行なう事ができなかった
。

又、シールドが不完全であったため、溶融面からレーザ
ー焦点位置付近に、・上昇浮遊する金属蒸気にレーザー
が加熱源となる事でプラズマが発生するため、照射され
るレーザーエネルギーの大部分がプラズマに吸収される
結果、レーザー肉盛を中断させる必要があった。このた
め、動作中断による継ぎ目が原因となって融合不良及び
割れ目が生じるという問題点があった。

（発明が解決しようとする課題） この様に従来技術では、長時間使用するとプラズマが発
生するため、レーザー肉盛装置の長時間連続使用が困難
であり、レーザーの動作中断に基づく継ぎ目の融合不良
等の欠陥が発生する欠点があった。

そこで、本発明は、上記の点を鑑み長時間連続して使用
する事が可能で、しかも高品質な肉感施工の可能なレー
ザー肉感装置を提供する事を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、被肉盛部位にレー
ザービームを照射して肉盛を行なうレーザー肉盛装置に
於いて、レーザービーム被照射領域を不活性ガスを用い
たガスシールドを利用し大気からしゃ断する手段とレー
ザービーム集光位置近傍に配置されたノズルを通し噴射
されるガスジェットを用いプラズマの発生を抑制する手
段とによって構成される。

（作用） この様に構成されたレーザー肉盛装置では、不活性ガス
を用いたガスシールドにより被加工金属表面からの金属
蒸気の発生が抑制され、前記ガスシールドから洩れ出て
レーザービーム集光位置へ上昇し浮遊する金属蒸気もノ
ズルから噴射されるガスジェットによりレーザービーム
伝送領域から排除される為プラズマの発生を阻止する事
ができる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

レーザー発振器ｌから射出されるレーザー光２を集光さ
せるための集光レンズ３がレーザー光２の光路の途中に
設けられており、被加工金属４上にレーザー光３が照射
される。

被加工金属４上にはレーザー光２が肉感用粉末８に照射
される事によって形成された肉感金属５が付着している
。

被加工金属４は、図示しない回転手段に接続され回転駆
動される。

肉感用粉末供給装置７からは一定量の肉感用粉末８が溶
融部に供給される。

９は、レーザー光２が被加工金属に照射する事によって
形成される溶融部から発生する金属蒸気をシールドする
ための手段である不活性ガス供給装置であり、レーザー
ビーム焦点位置の横方向には、プラズマの発生を抑制す
る手段であるガス噴射装置１０が設けられている。

以下実施例の作用を説明する。

この様な構成のレーザー肉盛装置では、レーザー発振器
１から射出されるレーザー光３は集光レンズ４を通じ、
適当な強度に調節され被加工金属４上に照射される。

レーザーによる肉盛の際、肉盛用粉末８が粉末供給袋ｗ
７からレーザー光３の照射によって形成される溶融部に
連続的に供給されている。

ここで本実施例では、以下の条件により肉盛施工がなさ
れた。

被加工金属ニステンレス鋼 肉盛用粉末ニステライト＃６（Ｃｏ基合金）又はインコ
ネル６２５　（Ｎｉ基合金）レーザー出力：ネ〜ｉｏ　
ｋｖ 集光レンズ焦点距離：２５４ｍｍ又は３８１■溶着面で
のビーム径＝１０〜２０ｍｍ 加工速度：　２５０〜１５００ｍ＋　／　ｗｉｎ粉末供
給速度：１５〜６０　ｇ　／　ｗｉｎレーザークラッデ
ングを行なっている際、溶融部付近から発生するスパッ
タ及び金属蒸気をシールドするため、不活性ガス（例え
ばアルゴン又はヘリウム又はそれらの混合ガス）が粉末
供給方向と反対側から肉盛用粉末供給袋Ｍ７によって供
給される。この時の供給量は４〜３０４１／ｗｉｎに設
定するのが適している。

更に、ビーム焦点位置近傍をターゲットとして不活性ガ
スが焦点位置横方向から噴射され、シールドし切れなか
った金属蒸気がレーザービーム伝送領域から排除される
。噴射するガスには不活性ガスを用いてもよいが、本実
施例ではコストの点よりＮ３ガスを用いた。

ガスジェットのガス供給量は１００　Ｎ／ｗｉｎ、ガス
圧は５ｋｇ／−程度が望ましい。

この２つのガス供給手段により確実にプラズマの発生を
抑制する事ができた。

この様に本実施例に基づくレーザー肉盛装置によれば、
レーザーによる肉盛の際発生する金属蒸気及びこれに起
因するプラズマの発生を抑制する事が可能となり、１時
間以上の連続肉盛を実現する事ができた。

又、これに伴って安定した肉感が行なえるため肉盛内部
の欠陥発生が抑制できるようになった。

次に本発明によるレーザー肉盛装置の他の実施例につい
て第２図を参照して説明する。

なお、第２図に於いて第１図と同一の構成要素について
は同一番号を付すると共に説明を省略する。

１１はシールドガスボックスでありこのシールドガスボ
ックス１１は、円筒状の構造となっており、円柱の底面
には複数のガス噴射口が設けられ、被加工金属及び肉盛
金属に対して一様にガスが噴射され広範囲に渡って、加
工対象を大気からシールドする構成となっている。

円筒状のシールドガスボックス１１の中央部にはレーザ
ー光３が通過するためのレーザー光通過部１３が設けら
れ、レーザー光３が被加工金属４に照射され溶融部を形
成する部位には、シールドガスボックス１１内部を貫通
する管を通じ肉盛用粉末８が供給されている。

肉盛用粉末８がＳ　Ｕ　Ｓ　３０４等のＦｅ基合金の場
合、Ｃｏ基合金及びＮ１基合金に比べて、酸素親和力が
高いため、より完全にガスシールドをする必要がある。

Ｓ　Ｕ　Ｓ　３０４粉末のレーザー肉盛を行なう場合本
実施例では、シールドガスボックス１１から構成される
ガスシールド装置を用い溶着領域及びその周辺、広範囲
に渡ってシールドを施しスパッタ、金属蒸気の発生をよ
り完全に抑制している。

前記の実施例と同様レーザービーム焦点位置近傍にガス
ジェットを噴射してプラズマの発生を阻止する事によっ
て、長時間連続肉盛を可能にした。

なお、ガス噴射位置はビーム集光位置及びその近傍とす
るのが最も効果的であるがビーム集光位置から多少位置
が異なってもガス供給量及びガス圧等を調整する事によ
って同等の効果を得る事が可能である。

〔発明の効果〕

以上、詳述した様に本発明によれば、被肉盛部位表面か
らの金属蒸気の発生を抑制するための手段と、ガスジェ
ットを利用しレーザービーム伝送領域内でのプラズマの
発生を抑制するための手段によって構成されるため、長
時間連続して高品質な肉感施工を行なう事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく一実施例の構成図、第２図は本
発明に基づく他の実施例の構成図、第３図は従来のレー
ザー肉盛装置の構成図である。 １・・・レーザー発振器、　　２・・・レーザー光、３
・・・集光レンズ、　　　　４・・・肉感金属。 ７・・・肉感用粉末供給装置、８・・・肉感用粉末、９
・・・不活性ガス供給装置、１０・・・ガス噴射装置、
１１・・・シールドガスボックス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属材料表面の被肉盛部位に肉盛材を供給しつつ、この
   被肉盛部位にレーザービームを照射してこの肉盛材を被
   肉盛部位に溶着するレーザービームを用いた肉盛装置に
   於いて被肉盛部位を含むレーザービーム被照射領域を不
   活性ガスを用いたガスシールドを利用し大気からしや断
   する手段と、レーザービームの集光位置近傍に配置され
   たノズルを通し噴射されるガスジェットを用いレーザー
   ビーム伝送領域内でのプラズマ発生を抑制する手段と、
   を有する事を特徴とするレーザー肉盛装置。