JPH08243769A - 肉盛り方法 - Google Patents
肉盛り方法Info
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- JPH08243769A JPH08243769A JP7045839A JP4583995A JPH08243769A JP H08243769 A JPH08243769 A JP H08243769A JP 7045839 A JP7045839 A JP 7045839A JP 4583995 A JP4583995 A JP 4583995A JP H08243769 A JPH08243769 A JP H08243769A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 局所的加熱源を用いて円弧形状に肉盛り加工
を行うに際し、加工部位の円弧中心に遠い側と近い側と
における入熱量を均一なものとし、欠陥のない肉盛り層
を得ることができる肉盛り方法を提供する。 【構成】 金属部材１の表面に局所的加熱源４を照射し
つつ局所的加熱部位に肉盛り材料２を供給し、部材表面
および肉盛り材料２を同時に溶融して部材表面の一部な
いしは全部に肉盛り層５を形成する肉盛り方法におい
て、肉盛り加工を行うに際し、局所的加熱源４の加熱源
形状が矩形状でありかつパワー密度が円弧中心に近い側
から遠い側に向けて高くなる台形の分布を持ちかつ加工
部位での台形のパワー密度分布において円弧中心に近い
側でのパワー密度と遠い側でのパワー密度との比を各々
の円弧中心からの距離の比として局所的加熱源４を照射
する肉盛り方法。
を行うに際し、加工部位の円弧中心に遠い側と近い側と
における入熱量を均一なものとし、欠陥のない肉盛り層
を得ることができる肉盛り方法を提供する。 【構成】 金属部材１の表面に局所的加熱源４を照射し
つつ局所的加熱部位に肉盛り材料２を供給し、部材表面
および肉盛り材料２を同時に溶融して部材表面の一部な
いしは全部に肉盛り層５を形成する肉盛り方法におい
て、肉盛り加工を行うに際し、局所的加熱源４の加熱源
形状が矩形状でありかつパワー密度が円弧中心に近い側
から遠い側に向けて高くなる台形の分布を持ちかつ加工
部位での台形のパワー密度分布において円弧中心に近い
側でのパワー密度と遠い側でのパワー密度との比を各々
の円弧中心からの距離の比として局所的加熱源４を照射
する肉盛り方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ある母材上に耐熱性や
耐摩耗性や耐食性等に優れた材料をレーザビーム，電子
ビーム等の局所的加熱源の照射によって肉盛り加工する
のに利用される生産性に優れた肉盛り方法に関するもの
である。
耐摩耗性や耐食性等に優れた材料をレーザビーム，電子
ビーム等の局所的加熱源の照射によって肉盛り加工する
のに利用される生産性に優れた肉盛り方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】肉盛りとは、図６に示すように、金属部
材１１の表面の被肉盛り部１１ａに、金属粉末，金属
板，金属ワイヤなどの肉盛り材料１２を肉盛り材料供給
ノズル１３を介して供給しながら、レーザビーム，電子
ビーム等の局所的加熱源１４を照射し、被肉盛り部１１
ａおよび肉盛り材料１２を同時に溶融して肉盛り層１５
を形成し、金属部材１１の表面の一部ないしは全部に金
属部材１１のもつ性質とは異なった性質を肉盛り層１５
によって付与する加工である。
材１１の表面の被肉盛り部１１ａに、金属粉末，金属
板，金属ワイヤなどの肉盛り材料１２を肉盛り材料供給
ノズル１３を介して供給しながら、レーザビーム，電子
ビーム等の局所的加熱源１４を照射し、被肉盛り部１１
ａおよび肉盛り材料１２を同時に溶融して肉盛り層１５
を形成し、金属部材１１の表面の一部ないしは全部に金
属部材１１のもつ性質とは異なった性質を肉盛り層１５
によって付与する加工である。
【０００３】この種の肉盛りは、例えば、自動車エンジ
ンのアルミニウム合金製シリンダーヘッドの製造におい
て、バルブシート部の耐熱性，耐摩耗性，耐食性などの
向上を図るために行われている。
ンのアルミニウム合金製シリンダーヘッドの製造におい
て、バルブシート部の耐熱性，耐摩耗性，耐食性などの
向上を図るために行われている。
【０００４】従来の肉盛り方法において、肉盛り加工は
所定の大きさの肉盛りを行い、かつ肉盛り材料を溶融し
て被肉盛り部に所要の肉盛り層を形成するために、高い
パワー密度を持った局所的加熱源が必要とされる。
所定の大きさの肉盛りを行い、かつ肉盛り材料を溶融し
て被肉盛り部に所要の肉盛り層を形成するために、高い
パワー密度を持った局所的加熱源が必要とされる。
【０００５】そのため、非集光の円形ビームを集光光学
系により、楕円形もしくは長方形のビームに集光して成
形していた。そして、集光して成形された局所的加熱源
が不均一で高いピークを持つ場合には、局所的に被加工
材を多く溶融させるので希釈を発生させ、クラックの発
生原因となるため、局所的加熱源は、均一なパワー密度
を持つように調整が行われていた。
系により、楕円形もしくは長方形のビームに集光して成
形していた。そして、集光して成形された局所的加熱源
が不均一で高いピークを持つ場合には、局所的に被加工
材を多く溶融させるので希釈を発生させ、クラックの発
生原因となるため、局所的加熱源は、均一なパワー密度
を持つように調整が行われていた。
【０００６】例えば、図７に示すように、非集光ビーム
１４は、シリンドリカルミラー１７を介し、セグメント
ミラー１８によりパワー密度を均一にされ（図７ｂ参
照）かつまたビーム形状を所定の大きさの長方形（図７
（ｂ）参照）もしくは楕円形に集光されて、図８に示す
ように、金属部材１１であるエンジンシリンダヘッドの
バルブシート部（被肉盛り部１１ａ）に肉盛りを適用す
る場合には、シリンダーヘッドがバルブ穴の中心軸Ｙを
中心に回転しながら、バルブシート部（被肉盛り部１１
ａ）の表面にバルブシート用肉盛り材料１２を肉盛り材
料供給ノズル１３から供給しつつ、局所的加熱源１４で
あるレーザビームを照射して、肉盛り材料１２およびバ
ルブシート部（被肉盛り部１１ａ）の表層を溶融して肉
盛り加工が行われるか、または、エンジンのシリンダー
ヘッドを固定して、肉盛り材料供給ノズル１３および局
所的加熱源１４をバルブシート部（被肉盛り部１１ａ）
上で円周方向に移動させながら、肉盛り材料１２および
バルブシート部（被肉盛り部１１ａ）の表層を溶融して
肉盛りし、肉盛り開始点と終了点とが重なりあって（オ
ーバーラップして）バルブシート部（被肉盛り部１１
ａ）が所定の形状を満たした時点で肉盛りを終了させる
方法で行われていた。
１４は、シリンドリカルミラー１７を介し、セグメント
ミラー１８によりパワー密度を均一にされ（図７ｂ参
照）かつまたビーム形状を所定の大きさの長方形（図７
（ｂ）参照）もしくは楕円形に集光されて、図８に示す
ように、金属部材１１であるエンジンシリンダヘッドの
バルブシート部（被肉盛り部１１ａ）に肉盛りを適用す
る場合には、シリンダーヘッドがバルブ穴の中心軸Ｙを
中心に回転しながら、バルブシート部（被肉盛り部１１
ａ）の表面にバルブシート用肉盛り材料１２を肉盛り材
料供給ノズル１３から供給しつつ、局所的加熱源１４で
あるレーザビームを照射して、肉盛り材料１２およびバ
ルブシート部（被肉盛り部１１ａ）の表層を溶融して肉
盛り加工が行われるか、または、エンジンのシリンダー
ヘッドを固定して、肉盛り材料供給ノズル１３および局
所的加熱源１４をバルブシート部（被肉盛り部１１ａ）
上で円周方向に移動させながら、肉盛り材料１２および
バルブシート部（被肉盛り部１１ａ）の表層を溶融して
肉盛りし、肉盛り開始点と終了点とが重なりあって（オ
ーバーラップして）バルブシート部（被肉盛り部１１
ａ）が所定の形状を満たした時点で肉盛りを終了させる
方法で行われていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の肉盛り方法にあっては、円弧形状に肉盛り加
工を行う場合に、円弧形状の肉盛り層おいて、肉盛り中
心に対して内側（円弧中心に近い側）と外側（円弧中心
に遠い側）とで加工速度が異なり、局所的加熱源のパワ
ー密度が図７（ｂ）に示すように均一でかつビーム形状
が楕円形もしくは長方形（図７（ｂ）に示す。）である
ため、図９に示すように、加工速度が大である円弧中心
に遠い側に比べて加工速度が小である円弧中心に近い側
の方で金属部材１１に対する入熱量が過剰になり、金属
部材１１中に含まれる水素等が気体となってポロシティ
（気孔）が発生したり、また、肉盛り層１５に過剰溶融
した金属部分１６が希釈して合金層が形成されることに
よりクラック１７が発生しやすくなるという問題点があ
った。
うな従来の肉盛り方法にあっては、円弧形状に肉盛り加
工を行う場合に、円弧形状の肉盛り層おいて、肉盛り中
心に対して内側（円弧中心に近い側）と外側（円弧中心
に遠い側）とで加工速度が異なり、局所的加熱源のパワ
ー密度が図７（ｂ）に示すように均一でかつビーム形状
が楕円形もしくは長方形（図７（ｂ）に示す。）である
ため、図９に示すように、加工速度が大である円弧中心
に遠い側に比べて加工速度が小である円弧中心に近い側
の方で金属部材１１に対する入熱量が過剰になり、金属
部材１１中に含まれる水素等が気体となってポロシティ
（気孔）が発生したり、また、肉盛り層１５に過剰溶融
した金属部分１６が希釈して合金層が形成されることに
よりクラック１７が発生しやすくなるという問題点があ
った。
【０００８】そして、このようなポロシティやクラック
１７は、バルブシート部等の気密性を必要とされる部位
に存在した場合に、燃焼ガス等の吹き抜けが発生するこ
とがあるため、存在してはならないものであることか
ら、従来では、ポロシティやクラック等の欠陥が発生し
た場合に、製品を廃却しているので生産性が低下するこ
とになるといった問題点があり、このような問題点を解
消することが課題であった。
１７は、バルブシート部等の気密性を必要とされる部位
に存在した場合に、燃焼ガス等の吹き抜けが発生するこ
とがあるため、存在してはならないものであることか
ら、従来では、ポロシティやクラック等の欠陥が発生し
た場合に、製品を廃却しているので生産性が低下するこ
とになるといった問題点があり、このような問題点を解
消することが課題であった。
【０００９】
【発明の目的】本発明は、このような従来の課題に鑑み
てなされたものであって、円弧形状に肉盛り加工を行う
に際しても加工部位の円弧中心に遠い側と近い側とにお
ける入熱量を均一なものとして、欠陥のない肉盛り層を
得ることができる肉盛り方法を提供することを目的とし
ている。
てなされたものであって、円弧形状に肉盛り加工を行う
に際しても加工部位の円弧中心に遠い側と近い側とにお
ける入熱量を均一なものとして、欠陥のない肉盛り層を
得ることができる肉盛り方法を提供することを目的とし
ている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる肉盛り方
法は、請求項１に記載しているように、部材表面に局所
的加熱源を照射しつつ局所的加熱部位に肉盛り材料を供
給し、部材表面および肉盛り材料を同時に溶融して部材
表面の一部ないしは全部に肉盛り層を形成する肉盛り方
法において、円弧形状に肉盛り加工を行うに際し、局所
的加熱源の加熱源形状が矩形状でありかつパワー密度が
円弧中心に近い側から遠い側に向けて高くなる台形の分
布を持つ局所的加熱源を照射して肉盛り加工を行う構成
としたことを特徴としている。
法は、請求項１に記載しているように、部材表面に局所
的加熱源を照射しつつ局所的加熱部位に肉盛り材料を供
給し、部材表面および肉盛り材料を同時に溶融して部材
表面の一部ないしは全部に肉盛り層を形成する肉盛り方
法において、円弧形状に肉盛り加工を行うに際し、局所
的加熱源の加熱源形状が矩形状でありかつパワー密度が
円弧中心に近い側から遠い側に向けて高くなる台形の分
布を持つ局所的加熱源を照射して肉盛り加工を行う構成
としたことを特徴としている。
【００１１】そして、本発明に係わる肉盛り方法の実施
態様においては、請求項２に記載しているように、円弧
形状に肉盛り加工を行うに際し、局所的加熱源の加熱源
形状が矩形状でありかつパワー密度が円弧中心に近い側
から遠い側に向けて高くなる台形の分布を持ちかつ加工
部位での台形のパワー密度分布において円弧中心に近い
側でのパワー密度と遠い側でのパワー密度との比を各々
の円弧中心からの距離の比として局所的加熱源を照射す
る構成とすることができる。
態様においては、請求項２に記載しているように、円弧
形状に肉盛り加工を行うに際し、局所的加熱源の加熱源
形状が矩形状でありかつパワー密度が円弧中心に近い側
から遠い側に向けて高くなる台形の分布を持ちかつ加工
部位での台形のパワー密度分布において円弧中心に近い
側でのパワー密度と遠い側でのパワー密度との比を各々
の円弧中心からの距離の比として局所的加熱源を照射す
る構成とすることができる。
【００１２】すなわち、この請求項２に記載した構成に
おいて、円弧形状に肉盛り加工を行うに際して、 ◎ 円弧方向の肉盛り加工速度：Ｖ（ｍ／ｓｅｃ） ◎ 局所的加熱源の加工出力：Ｐ（ｋＷ） ◎ 加工部位における円弧中心に近い側までの円弧中心
からの距離：Ｒ１ ◎ 加工部位における円弧中心に遠い側までの円弧中心
からの距離：Ｒ２ ◎ 加工部位における円弧中心に近い側に投入されるエ
ネルギ：Ｅ１ ◎ 加工部位における円弧中心に遠い側に投入されるエ
ネルギ：Ｅ２ とした場合に、 Ｅ１＝Ｐ×Ｖ×（２×Ｒ１×π） Ｅ２＝Ｐ×Ｖ×（２×Ｒ２×π） となり、円弧中心に近い側でのエネルギ（Ｅ１）と円弧
中心に遠い側でのエネルギ（Ｅ２）との比は、 Ｅ１／Ｅ２＝Ｒ１／Ｒ２ となって、各々の円弧中心からの距離の比と等しくなる
ものとしてパワー密度が円弧中心に近い側から遠い側に
向けて高くなる台形の分布を持つ局所的加熱源を照射す
る。
おいて、円弧形状に肉盛り加工を行うに際して、 ◎ 円弧方向の肉盛り加工速度：Ｖ（ｍ／ｓｅｃ） ◎ 局所的加熱源の加工出力：Ｐ（ｋＷ） ◎ 加工部位における円弧中心に近い側までの円弧中心
からの距離：Ｒ１ ◎ 加工部位における円弧中心に遠い側までの円弧中心
からの距離：Ｒ２ ◎ 加工部位における円弧中心に近い側に投入されるエ
ネルギ：Ｅ１ ◎ 加工部位における円弧中心に遠い側に投入されるエ
ネルギ：Ｅ２ とした場合に、 Ｅ１＝Ｐ×Ｖ×（２×Ｒ１×π） Ｅ２＝Ｐ×Ｖ×（２×Ｒ２×π） となり、円弧中心に近い側でのエネルギ（Ｅ１）と円弧
中心に遠い側でのエネルギ（Ｅ２）との比は、 Ｅ１／Ｅ２＝Ｒ１／Ｒ２ となって、各々の円弧中心からの距離の比と等しくなる
ものとしてパワー密度が円弧中心に近い側から遠い側に
向けて高くなる台形の分布を持つ局所的加熱源を照射す
る。
【００１３】また、本発明に係わる肉盛り方法の実施態
様においては、請求項３に記載しているように、局所的
加熱源が、レーザビーム，電子ビーム等のビームであ
り、ビーム形状が矩形状であるものとすることが可能で
あり、請求項４に記載しているように、肉盛り材料は、
金属粉末，金属板，金属ワイヤなどのうち少なくとも１
種であるものとすることが可能である。
様においては、請求項３に記載しているように、局所的
加熱源が、レーザビーム，電子ビーム等のビームであ
り、ビーム形状が矩形状であるものとすることが可能で
あり、請求項４に記載しているように、肉盛り材料は、
金属粉末，金属板，金属ワイヤなどのうち少なくとも１
種であるものとすることが可能である。
【００１４】
【発明の作用】本発明に係わる肉盛り方法は、請求項１
に記載しているように、部材表面に局所的加熱源を照射
しつつ局所的加熱部位に肉盛り材料を供給し、部材表面
および肉盛り材料を同時に溶融して部材表面の一部ない
しは全部に肉盛り層を形成する肉盛り方法において、円
弧形状に肉盛り加工を行うに際し、局所的加熱源の加熱
源形状が矩形状でありかつパワー密度が円弧中心に近い
側から遠い側に向けて高くなる台形の分布を持つ局所的
加熱源を照射して肉盛り加工を行うようにしたから、円
弧形状に肉盛り加工を行うときに、加工部位における円
弧中心から遠い側の部分と近い側の部分とで局所的加熱
源からの入熱量が近似したものとなるので、入熱量の部
分的な過剰にともなって肉盛り層にポロシティ（気孔）
が発生したり、合金層の形成によるクラックが発生した
りすることがなくなり、欠陥のない肉盛り加工が行える
ようになるので、肉盛り加工の生産性が向上するものと
なる。
に記載しているように、部材表面に局所的加熱源を照射
しつつ局所的加熱部位に肉盛り材料を供給し、部材表面
および肉盛り材料を同時に溶融して部材表面の一部ない
しは全部に肉盛り層を形成する肉盛り方法において、円
弧形状に肉盛り加工を行うに際し、局所的加熱源の加熱
源形状が矩形状でありかつパワー密度が円弧中心に近い
側から遠い側に向けて高くなる台形の分布を持つ局所的
加熱源を照射して肉盛り加工を行うようにしたから、円
弧形状に肉盛り加工を行うときに、加工部位における円
弧中心から遠い側の部分と近い側の部分とで局所的加熱
源からの入熱量が近似したものとなるので、入熱量の部
分的な過剰にともなって肉盛り層にポロシティ（気孔）
が発生したり、合金層の形成によるクラックが発生した
りすることがなくなり、欠陥のない肉盛り加工が行える
ようになるので、肉盛り加工の生産性が向上するものと
なる。
【００１５】また、請求項２に記載しているように、円
弧形状に肉盛り加工を行うに際し、局所的加熱源の加熱
源形状が矩形状でありかつパワー密度が円弧中心に近い
側から遠い側に向けて高くなる台形の分布を持ちかつ加
工部位での台形のパワー密度分布において円弧中心に近
い側でのパワー密度と遠い側でのパワー密度との比を各
々の円弧中心からの距離の比として局所的加熱源を照射
するようになすことによって、円弧形状に肉盛り加工を
行うときに、加工部位における円弧中心から遠い側の部
分と近い側の部分とで局所的加熱源からの入熱量がほぼ
等しいものとなるので、ポロシティ（気孔）やクラック
の発生がない高品質の肉盛り加工が行えるようになる。
弧形状に肉盛り加工を行うに際し、局所的加熱源の加熱
源形状が矩形状でありかつパワー密度が円弧中心に近い
側から遠い側に向けて高くなる台形の分布を持ちかつ加
工部位での台形のパワー密度分布において円弧中心に近
い側でのパワー密度と遠い側でのパワー密度との比を各
々の円弧中心からの距離の比として局所的加熱源を照射
するようになすことによって、円弧形状に肉盛り加工を
行うときに、加工部位における円弧中心から遠い側の部
分と近い側の部分とで局所的加熱源からの入熱量がほぼ
等しいものとなるので、ポロシティ（気孔）やクラック
の発生がない高品質の肉盛り加工が行えるようになる。
【００１６】そして、請求項３に記載しているように、
局所的加熱源が、レーザビーム，電子ビーム等のビーム
であり、ビーム形状が矩形状であるものとすることによ
って、ビームの成形が容易であって矩形状のビームが得
られやすいと共にエネルギ密度の高い局所的加熱源が得
られやすいものとなる。
局所的加熱源が、レーザビーム，電子ビーム等のビーム
であり、ビーム形状が矩形状であるものとすることによ
って、ビームの成形が容易であって矩形状のビームが得
られやすいと共にエネルギ密度の高い局所的加熱源が得
られやすいものとなる。
【００１７】さらに、請求項４に記載しているように、
肉盛り材料は、金属粉末，金属板，金属ワイヤなどのう
ち少なくとも１種であるものとすることによって、肉盛
り材料の飛散や解け残りが発生しない状態での高品質の
肉盛り加工部が得やすいものとなる。
肉盛り材料は、金属粉末，金属板，金属ワイヤなどのう
ち少なくとも１種であるものとすることによって、肉盛
り材料の飛散や解け残りが発生しない状態での高品質の
肉盛り加工部が得やすいものとなる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明に係わる肉盛り方法の実施例を
比較例と共に図面に基づいて説明する。
比較例と共に図面に基づいて説明する。
【００１９】実施例 図１および図２は、本発明に係わる肉盛り方法の一実施
例を示す図であって、金属部材（例えば、エンジンのア
ルミニウム合金製シリンダーヘッド）１の表面の被肉盛
り部（例えば、バルブシート部）１ａに、金属粉末，金
属板，金属ワイヤなどの肉盛り材料２を肉盛り材料供給
ノズル３を介して供給しながら、レーザビーム，電子ビ
ーム等の局所的加熱源４を照射し、被肉盛り部１ａおよ
び肉盛り材料２を同時に溶融して肉盛り層５を形成し、
金属部材１の表面の一部ないしは全部に金属部材１がも
つ性能とは異なった性質を肉盛り層５によって付与す
る。
例を示す図であって、金属部材（例えば、エンジンのア
ルミニウム合金製シリンダーヘッド）１の表面の被肉盛
り部（例えば、バルブシート部）１ａに、金属粉末，金
属板，金属ワイヤなどの肉盛り材料２を肉盛り材料供給
ノズル３を介して供給しながら、レーザビーム，電子ビ
ーム等の局所的加熱源４を照射し、被肉盛り部１ａおよ
び肉盛り材料２を同時に溶融して肉盛り層５を形成し、
金属部材１の表面の一部ないしは全部に金属部材１がも
つ性能とは異なった性質を肉盛り層５によって付与す
る。
【００２０】そして、図２に示すように、局所的加熱源
４となる非集光のレーザビーム４がシリンドリカルミラ
ー７を介してセグメントミラー８に指向し、セグメント
ミラー８において反射されることによって、図２（ｂ）
に示すように、レーザビーム４のビーム形状が円弧中心
に近い側と円弧中心に遠い側とで同じ幅を有する矩形状
（長方形状）をなし、また、レーザビーム４のパワー密
度が円弧中心に近い側から円弧中心に遠い側に向けて高
くなる台形の分布をもち、加工部位での台形のパワー密
度分布において、図３に示すように、円弧中心Ｃに近い
側でのパワー密度Ｈ１と円弧中心Ｃに遠い側でのパワー
密度Ｈ２との比が、円弧中心Ｃに近い側までの円弧中心
Ｃからの距離Ｒ１と円弧中心Ｃに遠い側までの円弧中心
Ｃからの距離Ｒ２との比と等しくなるように（すなわ
ち、Ｈ１／Ｈ２＝Ｒ１／Ｒ２となるように）成形したレ
ーザビーム４を加工部位に照射するようにしている。
４となる非集光のレーザビーム４がシリンドリカルミラ
ー７を介してセグメントミラー８に指向し、セグメント
ミラー８において反射されることによって、図２（ｂ）
に示すように、レーザビーム４のビーム形状が円弧中心
に近い側と円弧中心に遠い側とで同じ幅を有する矩形状
（長方形状）をなし、また、レーザビーム４のパワー密
度が円弧中心に近い側から円弧中心に遠い側に向けて高
くなる台形の分布をもち、加工部位での台形のパワー密
度分布において、図３に示すように、円弧中心Ｃに近い
側でのパワー密度Ｈ１と円弧中心Ｃに遠い側でのパワー
密度Ｈ２との比が、円弧中心Ｃに近い側までの円弧中心
Ｃからの距離Ｒ１と円弧中心Ｃに遠い側までの円弧中心
Ｃからの距離Ｒ２との比と等しくなるように（すなわ
ち、Ｈ１／Ｈ２＝Ｒ１／Ｒ２となるように）成形したレ
ーザビーム４を加工部位に照射するようにしている。
【００２１】具体的には、レーザビーム４の形状は、加
工方向の幅が２ｍｍ，加工方向と直交方向の幅（すなわ
ち、Ｒ２−Ｒ１）が６ｍｍの長方形状をなし、レーザビ
ーム４のパワー密度分布は、Ｈ１／Ｈ２＝Ｒ１／Ｒ２＝
２：３の比をもつ台形状となるものを局所的加熱源とし
て用いた。
工方向の幅が２ｍｍ，加工方向と直交方向の幅（すなわ
ち、Ｒ２−Ｒ１）が６ｍｍの長方形状をなし、レーザビ
ーム４のパワー密度分布は、Ｈ１／Ｈ２＝Ｒ１／Ｒ２＝
２：３の比をもつ台形状となるものを局所的加熱源とし
て用いた。
【００２２】そして、レーザビーム４の加工出力：４．
５ｋＷ，円弧方向の加工速度：０．８ｍ／ｍｉｎ，肉盛
り材料：ステライト，肉盛り材料の供給量：５０ｇ／ｍ
ｉｎの条件にてレーザ肉盛り加工を行った。
５ｋＷ，円弧方向の加工速度：０．８ｍ／ｍｉｎ，肉盛
り材料：ステライト，肉盛り材料の供給量：５０ｇ／ｍ
ｉｎの条件にてレーザ肉盛り加工を行った。
【００２３】その結果、レーザビームによる入熱量をほ
ぼ均一なものとすることが可能であって、図４に示すよ
うに、母材である金属部材１の溶け込み量が左右対称で
あり、均衡のとれた溶融金属部６を得ることが可能であ
って、肉盛り層５にポロシティやクラックの発生がない
品質の良好なる肉盛り層５を形成することができ、ポロ
シティおよびクラックの発生を目視により観察したとこ
ろ、図５に示すように、合計肉盛り個数５０個において
良品個数を４６個とすることが可能であった。
ぼ均一なものとすることが可能であって、図４に示すよ
うに、母材である金属部材１の溶け込み量が左右対称で
あり、均衡のとれた溶融金属部６を得ることが可能であ
って、肉盛り層５にポロシティやクラックの発生がない
品質の良好なる肉盛り層５を形成することができ、ポロ
シティおよびクラックの発生を目視により観察したとこ
ろ、図５に示すように、合計肉盛り個数５０個において
良品個数を４６個とすることが可能であった。
【００２４】比較例 図７（ｂ）に示すように、レーザビーム１４のビーム形
状が円弧中心に近い側と円弧中心に遠い側とで同じ幅を
有し、レーザビーム１４の加工方向の幅が２ｍｍ，加工
方向と直交方向の幅（すなわち、図３におけるＲ２−Ｒ
１）が６ｍｍの長方形状をなし、レーザビーム１４のパ
ワー密度分布は円弧中心に近い側と遠い側とで同じであ
るものを局所的加熱源として用いた。そして、レーザビ
ーム１４の加工出力：４．５ｋＷ，円弧方向の加工速
度：０．８ｍ／ｍｉｎ，肉盛り材料：ステライト，肉盛
り材料の供給量：５０ｇ／ｍｉｎの条件にてレーザ肉盛
り加工を行った。
状が円弧中心に近い側と円弧中心に遠い側とで同じ幅を
有し、レーザビーム１４の加工方向の幅が２ｍｍ，加工
方向と直交方向の幅（すなわち、図３におけるＲ２−Ｒ
１）が６ｍｍの長方形状をなし、レーザビーム１４のパ
ワー密度分布は円弧中心に近い側と遠い側とで同じであ
るものを局所的加熱源として用いた。そして、レーザビ
ーム１４の加工出力：４．５ｋＷ，円弧方向の加工速
度：０．８ｍ／ｍｉｎ，肉盛り材料：ステライト，肉盛
り材料の供給量：５０ｇ／ｍｉｎの条件にてレーザ肉盛
り加工を行った。
【００２５】その結果、図９に示すように、レーザビー
ムによる入熱量は円弧中心に近い側が円弧中心に遠い側
よりも大きいものとなっているため、母材である金属部
材１１の溶け込み量が不均一であり、均衡のとれた溶融
金属部１６を得ることがむつかしいものとなっていて、
ポロシティやクラックを目視により観察したところ、図
５に示すように、合計肉盛り個数５０個において良品個
数は４３個となっていた。
ムによる入熱量は円弧中心に近い側が円弧中心に遠い側
よりも大きいものとなっているため、母材である金属部
材１１の溶け込み量が不均一であり、均衡のとれた溶融
金属部１６を得ることがむつかしいものとなっていて、
ポロシティやクラックを目視により観察したところ、図
５に示すように、合計肉盛り個数５０個において良品個
数は４３個となっていた。
【００２６】
【発明の効果】本発明に係わる肉盛り方法は、請求項１
に記載しているように、部材表面に局所的加熱源を照射
しつつ局所的加熱部位に肉盛り材料を供給し、部材表面
および肉盛り材料を同時に溶融して部材表面の一部ない
しは全部に肉盛り層を形成する肉盛り方法において、円
弧形状に肉盛り加工を行うに際し、局所的加熱源の加熱
源形状が矩形状でありかつパワー密度が円弧中心に近い
側から遠い側に向けて高くなる台形の分布を持つ局所的
加熱源を照射して肉盛り加工を行うようにしたから、円
弧形状に肉盛り加工を行うときに、加工部位における円
弧中心から遠い側の部分と近い側の部分とで局所的加熱
源からの入熱量を近似したものとすることができるの
で、入熱量の部分的な過剰にともなって肉盛り層にポロ
シティ（気孔）が発生したり、合金層の形成によるクラ
ックが発生したりするのを防止することが可能であり、
欠陥のない肉盛り加工を行うことが可能となるので、不
良発生率を低減することが可能となって、肉盛り加工の
生産性の向上を実現することが可能になるという著しく
優れた効果がもたらされる。
に記載しているように、部材表面に局所的加熱源を照射
しつつ局所的加熱部位に肉盛り材料を供給し、部材表面
および肉盛り材料を同時に溶融して部材表面の一部ない
しは全部に肉盛り層を形成する肉盛り方法において、円
弧形状に肉盛り加工を行うに際し、局所的加熱源の加熱
源形状が矩形状でありかつパワー密度が円弧中心に近い
側から遠い側に向けて高くなる台形の分布を持つ局所的
加熱源を照射して肉盛り加工を行うようにしたから、円
弧形状に肉盛り加工を行うときに、加工部位における円
弧中心から遠い側の部分と近い側の部分とで局所的加熱
源からの入熱量を近似したものとすることができるの
で、入熱量の部分的な過剰にともなって肉盛り層にポロ
シティ（気孔）が発生したり、合金層の形成によるクラ
ックが発生したりするのを防止することが可能であり、
欠陥のない肉盛り加工を行うことが可能となるので、不
良発生率を低減することが可能となって、肉盛り加工の
生産性の向上を実現することが可能になるという著しく
優れた効果がもたらされる。
【００２７】また、請求項２に記載しているように、円
弧形状に肉盛り加工を行うに際し、局所的加熱源の加熱
源形状が矩形状でありかつパワー密度が円弧中心に近い
側から遠い側に向けて高くなる台形の分布を持ちかつ加
工部位での台形のパワー密度分布において円弧中心に近
い側でのパワー密度と遠い側でのパワー密度との比を各
々の円弧中心からの距離の比として局所的加熱源を照射
するようになすことによって、円弧形状に肉盛り加工を
行うときに、加工部位における円弧中心から遠い側の部
分と近い側の部分とで局所的加熱源からの入熱量がほぼ
等しいものとなるので、ポロシティ（気孔）やクラック
の発生がない高品質の肉盛り加工を行うことが可能であ
るという著しく優れた効果がもたらされる。
弧形状に肉盛り加工を行うに際し、局所的加熱源の加熱
源形状が矩形状でありかつパワー密度が円弧中心に近い
側から遠い側に向けて高くなる台形の分布を持ちかつ加
工部位での台形のパワー密度分布において円弧中心に近
い側でのパワー密度と遠い側でのパワー密度との比を各
々の円弧中心からの距離の比として局所的加熱源を照射
するようになすことによって、円弧形状に肉盛り加工を
行うときに、加工部位における円弧中心から遠い側の部
分と近い側の部分とで局所的加熱源からの入熱量がほぼ
等しいものとなるので、ポロシティ（気孔）やクラック
の発生がない高品質の肉盛り加工を行うことが可能であ
るという著しく優れた効果がもたらされる。
【００２８】そして、請求項３に記載しているように、
局所的加熱源が、レーザビーム，電子ビーム等のビーム
であり、ビーム形状が矩形状であるものとすることによ
って、ビームの成形が容易であって矩形状のビームが得
られやすいと共にエネルギ密度の高い局所的加熱源が得
られやすいものとなるという優れた効果がもたらされ
る。
局所的加熱源が、レーザビーム，電子ビーム等のビーム
であり、ビーム形状が矩形状であるものとすることによ
って、ビームの成形が容易であって矩形状のビームが得
られやすいと共にエネルギ密度の高い局所的加熱源が得
られやすいものとなるという優れた効果がもたらされ
る。
【００２９】さらに、請求項４に記載しているように、
肉盛り材料は、金属粉末，金属板，金属ワイヤなどのう
ち少なくとも１種であるものとすることによって、肉盛
り材料の飛散や解け残りが発生しない状態での高品質の
肉盛り加工部が得やすいものとなるという優れた効果が
もたらされる。
肉盛り材料は、金属粉末，金属板，金属ワイヤなどのう
ち少なくとも１種であるものとすることによって、肉盛
り材料の飛散や解け残りが発生しない状態での高品質の
肉盛り加工部が得やすいものとなるという優れた効果が
もたらされる。
【図１】本発明に係わる肉盛り方法の一実施例を示す断
面説明図である。
面説明図である。
【図２】本発明に係わる肉盛り方法の一実施例を示す光
学系の説明図（図２の（ａ））および図２（ａ）のＡ部
分でのビーム形状およびパワー密度を示す説明図（図２
の（ｂ））である。
学系の説明図（図２の（ａ））および図２（ａ）のＡ部
分でのビーム形状およびパワー密度を示す説明図（図２
の（ｂ））である。
【図３】本発明に係わる肉盛り方法における局所的加熱
源のパワー密度分布と円弧中心からの距離との関係を示
す斜面説明図である。
源のパワー密度分布と円弧中心からの距離との関係を示
す斜面説明図である。
【図４】本発明に係わる肉盛り方法による肉盛り部の断
面形状を示す説明図である。
面形状を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例および比較例の結果を示すグラ
フである。
フである。
【図６】従来の肉盛り方法を示す断面説明図である。
【図７】従来の肉盛り方法を示す光学系の説明図（図７
の（ａ））および図７（ａ）のＡ部分でのビーム形状お
よびパワー密度を示す説明図（図７の（ｂ））である。
の（ａ））および図７（ａ）のＡ部分でのビーム形状お
よびパワー密度を示す説明図（図７の（ｂ））である。
【図８】従来の肉盛り方法を示す斜面説明図である。
【図９】従来の肉盛り方法による肉盛り部の断面形状を
示す説明図である。
示す説明図である。
１ 金属部材（部材） １ａ 被肉盛り部 ２ 肉盛り材料 ３ 肉盛り材料供給ノズル ４ 局所的加熱源（レーザビーム） ５ 肉盛り層
Claims (4)
- 【請求項１】 部材表面に局所的加熱源を照射しつつ局
所的加熱部位に肉盛り材料を供給し、部材表面および肉
盛り材料を同時に溶融して部材表面の一部ないしは全部
に肉盛り層を形成する肉盛り方法において、円弧形状に
肉盛り加工を行うに際し、局所的加熱源の加熱源形状が
矩形状でありかつパワー密度が円弧中心に近い側から遠
い側に向けて高くなる台形の分布を持つ局所的加熱源を
照射して肉盛り加工を行うことを特徴とする肉盛り方
法。 - 【請求項２】 円弧形状に肉盛り加工を行うに際し、局
所的加熱源の加熱源形状が矩形状でありかつパワー密度
が円弧中心に近い側から遠い側に向けて高くなる台形の
分布を持ちかつ加工部位での台形のパワー密度分布にお
いて円弧中心に近い側でのパワー密度と遠い側でのパワ
ー密度との比を各々の円弧中心からの距離の比として局
所的加熱源を照射することを特徴とする請求項１に記載
の肉盛り方法。 - 【請求項３】 局所的加熱源が、レーザビーム，電子ビ
ーム等のビームであり、ビーム形状が矩形状であること
を特徴とする請求項１または２に記載の肉盛り方法。 - 【請求項４】 肉盛り材料は、金属粉末，金属板，金属
ワイヤなどのうち少なくとも１種であることを特徴とす
る請求項１，２または３に記載の肉盛り方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7045839A JPH08243769A (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 肉盛り方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7045839A JPH08243769A (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 肉盛り方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08243769A true JPH08243769A (ja) | 1996-09-24 |
Family
ID=12730399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7045839A Pending JPH08243769A (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 肉盛り方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08243769A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2514554A1 (en) * | 2011-04-20 | 2012-10-24 | Rolls-Royce plc | Heat source for material processing with a laser source and an optical element for laser beam intensity distribution |
| EP2514553A3 (en) * | 2011-04-20 | 2012-12-19 | Rolls-Royce plc | Method of manufacturing a component |
| CN105750752A (zh) * | 2016-04-05 | 2016-07-13 | 沈阳大学 | 一种防止炼钢转炉耳轴隔板结构裂纹的方法 |
| JP2020066014A (ja) * | 2018-10-23 | 2020-04-30 | トヨタ自動車株式会社 | レーザ肉盛り加工部品の検査方法 |
-
1995
- 1995-03-06 JP JP7045839A patent/JPH08243769A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2514554A1 (en) * | 2011-04-20 | 2012-10-24 | Rolls-Royce plc | Heat source for material processing with a laser source and an optical element for laser beam intensity distribution |
| EP2514553A3 (en) * | 2011-04-20 | 2012-12-19 | Rolls-Royce plc | Method of manufacturing a component |
| CN105750752A (zh) * | 2016-04-05 | 2016-07-13 | 沈阳大学 | 一种防止炼钢转炉耳轴隔板结构裂纹的方法 |
| JP2020066014A (ja) * | 2018-10-23 | 2020-04-30 | トヨタ自動車株式会社 | レーザ肉盛り加工部品の検査方法 |
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