JPH10296470A - レーザ肉盛り用粉末材料の供給方法及び同供給装置 - Google Patents
レーザ肉盛り用粉末材料の供給方法及び同供給装置Info
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- JPH10296470A JPH10296470A JP9109695A JP10969597A JPH10296470A JP H10296470 A JPH10296470 A JP H10296470A JP 9109695 A JP9109695 A JP 9109695A JP 10969597 A JP10969597 A JP 10969597A JP H10296470 A JPH10296470 A JP H10296470A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 材料収容部に収容されている銅合金粉末を、
圧縮性流体を用いて粉末投入ノズルまで供給する際に、
供給初期の不安定な材料供給量に基づく肉盛り層のクラ
ック発生などの不具合を防止する。 【解決手段】 ピストンリング溝となる環状溝３に、銅
合金粉末７を粉末投入ノズル１７により投入しつつレー
ザビーム９を照射して、耐摩耗性に優れる肉盛り層を形
成する。粉末投入ノズル１７への材料供給は、材料供給
部１９における密閉されたケース２５内にて回転中の材
料受け上の銅合金粉末を、ガス供給口２９によりケース
２５内に送り込まれたヘリウムガスが材料供給ホース３
１に流出するのに伴って、切替バルブ２３に送り込むこ
とによりなされる。切替バルブ２３は、粉末供給ノズル
１７に材料が供給される状態と、排出容器２１に材料が
排出される状態とに切替可能で、材料供給部１９の材料
供給動作開始後の所定時間は、銅合金粉末を排出容器２
１に排出させる。
圧縮性流体を用いて粉末投入ノズルまで供給する際に、
供給初期の不安定な材料供給量に基づく肉盛り層のクラ
ック発生などの不具合を防止する。 【解決手段】 ピストンリング溝となる環状溝３に、銅
合金粉末７を粉末投入ノズル１７により投入しつつレー
ザビーム９を照射して、耐摩耗性に優れる肉盛り層を形
成する。粉末投入ノズル１７への材料供給は、材料供給
部１９における密閉されたケース２５内にて回転中の材
料受け上の銅合金粉末を、ガス供給口２９によりケース
２５内に送り込まれたヘリウムガスが材料供給ホース３
１に流出するのに伴って、切替バルブ２３に送り込むこ
とによりなされる。切替バルブ２３は、粉末供給ノズル
１７に材料が供給される状態と、排出容器２１に材料が
排出される状態とに切替可能で、材料供給部１９の材料
供給動作開始後の所定時間は、銅合金粉末を排出容器２
１に排出させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属母材表面
に、粉末状の他金属材料を材料投入口から投入しつつレ
ーザビームを照射して肉盛り層を形成する際に、材料収
容部に収容されている他金属材料を、圧縮性流体を用い
て材料投入口まで搬送供給するレーザ肉盛り用粉末材料
の供給方法及び同供給装置に関する。
に、粉末状の他金属材料を材料投入口から投入しつつレ
ーザビームを照射して肉盛り層を形成する際に、材料収
容部に収容されている他金属材料を、圧縮性流体を用い
て材料投入口まで搬送供給するレーザ肉盛り用粉末材料
の供給方法及び同供給装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、材料収容
部に収容されている他金属材料を、圧縮性流体を用いて
材料投入口まで搬送供給する際に、供給初期の不安定な
材料供給量に基づく肉盛り層のクラック発生などの不具
合を防止することを目的としている。
部に収容されている他金属材料を、圧縮性流体を用いて
材料投入口まで搬送供給する際に、供給初期の不安定な
材料供給量に基づく肉盛り層のクラック発生などの不具
合を防止することを目的としている。
【０００３】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、第１に、金属母材表面に、粉末状の他
金属材料を材料投入口から投入しつつレーザビームを照
射して肉盛り層を形成する際に、材料収容部に収容され
ている前記他金属材料を、圧縮性流体を用いて前記材料
投入口に搬送供給するレーザ肉盛り用粉末材料の供給方
法において、前記他金属材料を、前記圧縮性流体による
材料供給動作の開始後所定時間の間は前記材料投入口に
供給せず、所定時間経過後に材料投入口に供給する供給
方法としてある。
に、この発明は、第１に、金属母材表面に、粉末状の他
金属材料を材料投入口から投入しつつレーザビームを照
射して肉盛り層を形成する際に、材料収容部に収容され
ている前記他金属材料を、圧縮性流体を用いて前記材料
投入口に搬送供給するレーザ肉盛り用粉末材料の供給方
法において、前記他金属材料を、前記圧縮性流体による
材料供給動作の開始後所定時間の間は前記材料投入口に
供給せず、所定時間経過後に材料投入口に供給する供給
方法としてある。
【０００４】圧縮性流体による材料供給動作の開始後所
定時間の間は、材料供給量が不安定であることから、他
金属材料を材料投入口に供給せず、材料供給量の安定し
た所定時間経過後に供給することで、材料投入口から金
属母材表面への材料投入量が加工初期から安定したもの
となる。
定時間の間は、材料供給量が不安定であることから、他
金属材料を材料投入口に供給せず、材料供給量の安定し
た所定時間経過後に供給することで、材料投入口から金
属母材表面への材料投入量が加工初期から安定したもの
となる。
【０００５】第２に、材料収容部から材料投入口に至る
材料供給通路中に、材料供給動作開始前に存在している
他金属材料が、材料供給動作によりほぼ排出された時点
で、他金属材料を材料投入口へ供給する供給方法として
ある。
材料供給通路中に、材料供給動作開始前に存在している
他金属材料が、材料供給動作によりほぼ排出された時点
で、他金属材料を材料投入口へ供給する供給方法として
ある。
【０００６】材料収容部から材料投入口に至る材料供給
通路中に、材料供給動作開始前に存在している他金属材
料が、材料供給動作により送り出される過程では、材料
投入口への材料供給量が不安定であり、このため、材料
供給通路中に存在している他金属材料がほぼ排出された
時点で材料投入口に供給することで、材料投入口から金
属母材表面への材料投入量が加工初期から安定したもの
となる。
通路中に、材料供給動作開始前に存在している他金属材
料が、材料供給動作により送り出される過程では、材料
投入口への材料供給量が不安定であり、このため、材料
供給通路中に存在している他金属材料がほぼ排出された
時点で材料投入口に供給することで、材料投入口から金
属母材表面への材料投入量が加工初期から安定したもの
となる。
【０００７】第３に、肉盛り層は、その肉盛り作業開始
部となる始端部に、肉盛り作業終了部となる終端部が重
ね合わされて形成されるものであり、材料収容部と材料
投入口とを結ぶ材料供給通路に、材料収容部から送り出
された他金属材料を排出容器に排出する材料排出形態
と、同他金属材料を材料投入口に供給する材料供給形態
とに切り替わる切替部が設けられ、この切替部の前記材
料排出形態から材料供給形態への切り替え速度を、前記
始端部表面の金属母材表面に対する傾斜角度θが、８°
＜θ＜２７°となるように設定してある。
部となる始端部に、肉盛り作業終了部となる終端部が重
ね合わされて形成されるものであり、材料収容部と材料
投入口とを結ぶ材料供給通路に、材料収容部から送り出
された他金属材料を排出容器に排出する材料排出形態
と、同他金属材料を材料投入口に供給する材料供給形態
とに切り替わる切替部が設けられ、この切替部の前記材
料排出形態から材料供給形態への切り替え速度を、前記
始端部表面の金属母材表面に対する傾斜角度θが、８°
＜θ＜２７°となるように設定してある。
【０００８】図９〜図１１は、肉盛り層形成後の被検査
ワークを三つとして、傾斜角度θに対する肉盛り層の終
端部でのクラック発生状況を表にして示したもので、
「○」が全てのワークにクラックの発生がない場合、
「△」が一つまたは二つにクラックが発生した場合、
「×」が全てのワークにクラックの発生があった場合で
ある。
ワークを三つとして、傾斜角度θに対する肉盛り層の終
端部でのクラック発生状況を表にして示したもので、
「○」が全てのワークにクラックの発生がない場合、
「△」が一つまたは二つにクラックが発生した場合、
「×」が全てのワークにクラックの発生があった場合で
ある。
【０００９】図９は、傾斜角度θが５度〜４０度までを
５度間隔で検査したもので、傾斜角度θが５度及び、３
０度以上では、全てのワークにクラックの発生があり、
２５度では一つのワークにクラックの発生が見られた。
図１０は、図９において、クラック発生頻度の高い５度
及び、同頻度の低い１０度近辺の傾斜角度θを、３度か
ら１４度まで１度間隔で検査した結果である。これによ
れば、７度以下では全てのワークに、８度では一つのワ
ークに、それぞれクラックの発生が見られ、９度以上で
はクラックの発生が見られなかった。図１１は、図９に
おいて、クラックが発生しうる２５度及び３０度近辺の
傾斜角度θを、１度間隔で検査した結果である。これに
よれば、２６度以下では全てのワークにクラックの発生
がなく、２９度以上では全てのワークにクラックの発生
が見られ、その中間の２７度では一つ、２８度では二つ
のワークにそれぞれクラックの発生が見られた。
５度間隔で検査したもので、傾斜角度θが５度及び、３
０度以上では、全てのワークにクラックの発生があり、
２５度では一つのワークにクラックの発生が見られた。
図１０は、図９において、クラック発生頻度の高い５度
及び、同頻度の低い１０度近辺の傾斜角度θを、３度か
ら１４度まで１度間隔で検査した結果である。これによ
れば、７度以下では全てのワークに、８度では一つのワ
ークに、それぞれクラックの発生が見られ、９度以上で
はクラックの発生が見られなかった。図１１は、図９に
おいて、クラックが発生しうる２５度及び３０度近辺の
傾斜角度θを、１度間隔で検査した結果である。これに
よれば、２６度以下では全てのワークにクラックの発生
がなく、２９度以上では全てのワークにクラックの発生
が見られ、その中間の２７度では一つ、２８度では二つ
のワークにそれぞれクラックの発生が見られた。
【００１０】以上より、傾斜角度θが、８°＜θ＜２７
°となるように、切替部を、材料排出形態から材料供給
形態に切り替えることで、クラックがほとんど発生しな
い高品質な肉盛り層が得られることになる。
°となるように、切替部を、材料排出形態から材料供給
形態に切り替えることで、クラックがほとんど発生しな
い高品質な肉盛り層が得られることになる。
【００１１】第４に、金属母材表面に、粉末状の他金属
材料を材料投入口から投入しつつレーザビームを照射し
て肉盛り層を形成する際に、材料収容部に収容されてい
る前記他金属材料を、圧縮性流体を用いて前記材料投入
口に搬送供給するレーザ肉盛り用粉末材料の供給装置に
おいて、前記材料収容部と材料投入口とを結ぶ材料供給
通路に、材料収容部から送り出された他金属材料を排出
容器に排出する材料排出形態と、同他金属材料を材料投
入口に供給する材料供給形態とに切り替わる切替部を設
け、この切替部は、前記圧縮性流体による材料供給動作
の開始後所定時間の間は前記材料排出形態となってお
り、所定時間経過後に、前記材料供給形態に切り替わる
構成である。
材料を材料投入口から投入しつつレーザビームを照射し
て肉盛り層を形成する際に、材料収容部に収容されてい
る前記他金属材料を、圧縮性流体を用いて前記材料投入
口に搬送供給するレーザ肉盛り用粉末材料の供給装置に
おいて、前記材料収容部と材料投入口とを結ぶ材料供給
通路に、材料収容部から送り出された他金属材料を排出
容器に排出する材料排出形態と、同他金属材料を材料投
入口に供給する材料供給形態とに切り替わる切替部を設
け、この切替部は、前記圧縮性流体による材料供給動作
の開始後所定時間の間は前記材料排出形態となってお
り、所定時間経過後に、前記材料供給形態に切り替わる
構成である。
【００１２】圧縮性流体による材料供給動作の開始後所
定時間の間は、材料供給量が不安定であることから、切
替部を材料排出形態とすることで、他金属材料が材料投
入口に供給されず、材料供給量の安定した所定時間経過
後に、切替部を材料供給形態に切り替えることで、材料
投入口から金属母材表面への材料投入量が加工初期から
安定したものとなる。
定時間の間は、材料供給量が不安定であることから、切
替部を材料排出形態とすることで、他金属材料が材料投
入口に供給されず、材料供給量の安定した所定時間経過
後に、切替部を材料供給形態に切り替えることで、材料
投入口から金属母材表面への材料投入量が加工初期から
安定したものとなる。
【００１３】
【発明の効果】第１の発明によれば、材料供給量が不安
定な材料供給動作の開始後所定時間の間は、他金属材料
を金属母材に通ずる材料投入口に供給せず、材料供給量
の安定した所定時間経過後に材料投入口に供給すること
で、材料投入口から金属母材表面への材料投入量が加工
初期から安定したものとなって高品質な肉盛り層が得ら
れ、肉盛り層におけるクラック発生などの不具合を防止
することができる。
定な材料供給動作の開始後所定時間の間は、他金属材料
を金属母材に通ずる材料投入口に供給せず、材料供給量
の安定した所定時間経過後に材料投入口に供給すること
で、材料投入口から金属母材表面への材料投入量が加工
初期から安定したものとなって高品質な肉盛り層が得ら
れ、肉盛り層におけるクラック発生などの不具合を防止
することができる。
【００１４】第２の発明によれば、材料収容部から材料
投入口に至る材料供給通路中に存在している他金属材料
が、圧縮性流体による材料供給動作によりほぼ排出され
た時点で、材料供給口に他金属材料を供給することで、
材料投入口から金属母材表面への材料投入量が加工初期
から安定したものとなって、高品質な肉盛り層が得ら
れ、肉盛り層におけるクラック発生などの不具合を防止
することができる。
投入口に至る材料供給通路中に存在している他金属材料
が、圧縮性流体による材料供給動作によりほぼ排出され
た時点で、材料供給口に他金属材料を供給することで、
材料投入口から金属母材表面への材料投入量が加工初期
から安定したものとなって、高品質な肉盛り層が得ら
れ、肉盛り層におけるクラック発生などの不具合を防止
することができる。
【００１５】第３の発明によれば、肉盛り層の始端部に
終端部を重ねて肉盛り層を形成する際に、始端部表面の
金属母材表面に対する傾斜角度θが、８°＜θ＜２７°
となるように、切替部を、材料収容部から送り出された
他金属材料を排出容器に排出する材料排出形態から、材
料投入口に供給する材料供給形態に切り替えることで、
クラックがほとんど発生しない高品質な肉盛り層を得る
ことができる。
終端部を重ねて肉盛り層を形成する際に、始端部表面の
金属母材表面に対する傾斜角度θが、８°＜θ＜２７°
となるように、切替部を、材料収容部から送り出された
他金属材料を排出容器に排出する材料排出形態から、材
料投入口に供給する材料供給形態に切り替えることで、
クラックがほとんど発生しない高品質な肉盛り層を得る
ことができる。
【００１６】第４の発明によれば、材料供給量が不安定
な材料供給動作の開始後所定時間の間は、切替部を材料
排出形態とすることで、他金属材料が材料投入口に供給
されず、材料供給量の安定した所定時間経過後に、切替
部を材料供給形態に切り替えることで、材料投入口から
金属母材表面への材料投入量が加工初期から安定したも
のとなって高品質な肉盛り層が得られ、肉盛り層におけ
るクラック発生などの不具合を防止することができる。
な材料供給動作の開始後所定時間の間は、切替部を材料
排出形態とすることで、他金属材料が材料投入口に供給
されず、材料供給量の安定した所定時間経過後に、切替
部を材料供給形態に切り替えることで、材料投入口から
金属母材表面への材料投入量が加工初期から安定したも
のとなって高品質な肉盛り層が得られ、肉盛り層におけ
るクラック発生などの不具合を防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。
面に基づき説明する。
【００１８】図１は、この発明の実施の一形態に係わる
レーザ肉盛り用粉末材料の供給装置を示す全体構成図で
ある。ここでの金属母材としては、エンジンにおけるア
ルミニウム合金からなるピストン１であり、このピスト
ン１のピストンリング溝となる環状溝３に、他金属材料
である銅合金からなる肉盛り層を形成する。この肉盛り
層に対し、ピストンリングが嵌入されるピストンリング
溝を、機械加工により形成する。これにより、アルミニ
ウム合金として軽量化したピストンにおけるピストンリ
ング溝の耐摩耗性及び耐久性が向上する。
レーザ肉盛り用粉末材料の供給装置を示す全体構成図で
ある。ここでの金属母材としては、エンジンにおけるア
ルミニウム合金からなるピストン１であり、このピスト
ン１のピストンリング溝となる環状溝３に、他金属材料
である銅合金からなる肉盛り層を形成する。この肉盛り
層に対し、ピストンリングが嵌入されるピストンリング
溝を、機械加工により形成する。これにより、アルミニ
ウム合金として軽量化したピストンにおけるピストンリ
ング溝の耐摩耗性及び耐久性が向上する。
【００１９】ピストン１は、治具５によって横置き状態
で保持され、かつこの治具５の回転によってピストン１
の中心軸線Ｔを中心として回転する。環状溝３には、銅
合金粉末７が、環状溝３の斜め上方から供給されるとと
もに、この供給された銅合金粉末７を加熱溶融ささせる
ためのレーザビーム９が、環状溝３の上方から照射され
る。
で保持され、かつこの治具５の回転によってピストン１
の中心軸線Ｔを中心として回転する。環状溝３には、銅
合金粉末７が、環状溝３の斜め上方から供給されるとと
もに、この供給された銅合金粉末７を加熱溶融ささせる
ためのレーザビーム９が、環状溝３の上方から照射され
る。
【００２０】レーザビーム９は、ＣＯ2レーザ発振器１
１から発振したものが、ミラー１３で反射し、集光ヘッ
ド１５にて所定の照射部位に集光される。
１から発振したものが、ミラー１３で反射し、集光ヘッ
ド１５にて所定の照射部位に集光される。
【００２１】一方、銅合金粉末７は、材料投入口を構成
する粉末投入ノズル１７から環状溝３に投入される。こ
の粉末投入ノズル１７には、銅合金粉末が収容される材
料収容部を備えた材料供給部１９から、この材料供給部
１９より送り込まれた銅合金粉末を、粉末投入ノズル１
７に供給する材料供給形態と、排出容器２１に排出する
材料排出形態とに切り替わる切替バルブ２３を経て銅合
金粉末が供給される。
する粉末投入ノズル１７から環状溝３に投入される。こ
の粉末投入ノズル１７には、銅合金粉末が収容される材
料収容部を備えた材料供給部１９から、この材料供給部
１９より送り込まれた銅合金粉末を、粉末投入ノズル１
７に供給する材料供給形態と、排出容器２１に排出する
材料排出形態とに切り替わる切替バルブ２３を経て銅合
金粉末が供給される。
【００２２】材料供給部１９は、材料収容部となる内部
が密閉された中空円板状のケース２５と、ケース２５の
外周側近傍の上部からケース２５内に銅合金粉末を送り
込む材料格納筒２７と、ケース２５の下方から圧縮性流
体であるヘリウムガスをケース２５内に送り込むガス供
給口２９とを備えている。ケース２５の前記材料格納筒
２７とは別の位置における外周側近傍の上部には、材料
供給通路を構成する材料供給ホース３１の一端が接続さ
れている。
が密閉された中空円板状のケース２５と、ケース２５の
外周側近傍の上部からケース２５内に銅合金粉末を送り
込む材料格納筒２７と、ケース２５の下方から圧縮性流
体であるヘリウムガスをケース２５内に送り込むガス供
給口２９とを備えている。ケース２５の前記材料格納筒
２７とは別の位置における外周側近傍の上部には、材料
供給通路を構成する材料供給ホース３１の一端が接続さ
れている。
【００２３】ケース２５内には、材料格納筒２７からの
銅合金粉末が入り込む環状の凹部を備えた回転可能な材
料受けが収納されており、材料受けに供給された銅合金
粉末が、材料受けの回転によって材料供給ホース３１の
接続部に達したところで、ケース２５内に送り込まれた
ヘリウムガスの材料供給ホース３１への流れに伴って、
材料供給ホース３１に順次送り込まれる。材料供給ホー
ス３１の他端は、切替バルブ２３の上部に設置されたガ
ス抜きホッパ３５に接続されている。ガス抜きホッパ３
５は、材料供給ホース３１を介して銅合金粉末とともに
送り込まれるヘリウムガスを外部に逃がす役目を果た
す。
銅合金粉末が入り込む環状の凹部を備えた回転可能な材
料受けが収納されており、材料受けに供給された銅合金
粉末が、材料受けの回転によって材料供給ホース３１の
接続部に達したところで、ケース２５内に送り込まれた
ヘリウムガスの材料供給ホース３１への流れに伴って、
材料供給ホース３１に順次送り込まれる。材料供給ホー
ス３１の他端は、切替バルブ２３の上部に設置されたガ
ス抜きホッパ３５に接続されている。ガス抜きホッパ３
５は、材料供給ホース３１を介して銅合金粉末とともに
送り込まれるヘリウムガスを外部に逃がす役目を果た
す。
【００２４】図２は、切替バルブ２３の内部構造を示し
ており、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。切替バルブ
２３は、アッパボディ３７，ロアボディ３９，フロント
プレート４１及びリアプレート４３から構成されるバル
ブボディ４５の摺動孔４５ａ内に、バルブ本体４７が図
２中で左右方向に摺動可能に収容されている。バルブ本
体４７は、図３に示すように、左右両側の上部にフラン
ジ４７ａが形成されており、フランジ４７ａの下面に固
定されたガイド部４９が、摺動孔４５ａ内の下面のロア
ボディ３９側に固定されたガイドレール５１にガイドさ
れて摺動する。
ており、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。切替バルブ
２３は、アッパボディ３７，ロアボディ３９，フロント
プレート４１及びリアプレート４３から構成されるバル
ブボディ４５の摺動孔４５ａ内に、バルブ本体４７が図
２中で左右方向に摺動可能に収容されている。バルブ本
体４７は、図３に示すように、左右両側の上部にフラン
ジ４７ａが形成されており、フランジ４７ａの下面に固
定されたガイド部４９が、摺動孔４５ａ内の下面のロア
ボディ３９側に固定されたガイドレール５１にガイドさ
れて摺動する。
【００２５】バルブ本体４７には、図２中で上下方向に
貫通する供給路４７ｂと、供給路４７ｂに対しリアプレ
ート４３側に位置して傾斜状態で上下に貫通する排出路
４７ｃとがそれぞれ形成されている。一方、アッパボデ
ィ３７には、上下方向に貫通する貫通孔３７ａが形成さ
れ、この貫通孔３７ａは、バルブ本体４７が摺動するこ
とで供給路４７ｂと排出路４７ｃとのいずれかに連通す
る。図２は、貫通孔３７ａが、供給路４７ｂに連通した
材料供給形態であり、排出路４７ｃに連通した材料排出
形態は図４に示してある。
貫通する供給路４７ｂと、供給路４７ｂに対しリアプレ
ート４３側に位置して傾斜状態で上下に貫通する排出路
４７ｃとがそれぞれ形成されている。一方、アッパボデ
ィ３７には、上下方向に貫通する貫通孔３７ａが形成さ
れ、この貫通孔３７ａは、バルブ本体４７が摺動するこ
とで供給路４７ｂと排出路４７ｃとのいずれかに連通す
る。図２は、貫通孔３７ａが、供給路４７ｂに連通した
材料供給形態であり、排出路４７ｃに連通した材料排出
形態は図４に示してある。
【００２６】上記バルブ本体４７の摺動は、リアプレー
ト４３の外面に装着された駆動シリンダ５３によってな
される。すなわち、駆動シリンダ５３のシリンダロッド
５５がバルブ本体４７の端部にねじ結合によって固定さ
れており、シリンダロッド５５が進退移動することで、
バルブ本体４７が図２の状態と図４の状態との間を摺動
変位する。
ト４３の外面に装着された駆動シリンダ５３によってな
される。すなわち、駆動シリンダ５３のシリンダロッド
５５がバルブ本体４７の端部にねじ結合によって固定さ
れており、シリンダロッド５５が進退移動することで、
バルブ本体４７が図２の状態と図４の状態との間を摺動
変位する。
【００２７】ロアボディ３９には、供給路４７ｂに連通
する開口３９ａと、排出路４７ｃに連通する開口３９ｂ
とが形成されるとともに、その下面に各開口３９ａ，３
９ｂに対応して二つの材料ガイドブロック５７，５９が
設けられている。各材料ガイドブロック５７，５９に
は、上下に貫通するガイド孔６１，６３がそれぞれ形成
され、いずれのガイド孔６１，６３も各開口３９ａ，３
９ｂに連通する円錐部分６１ａ，６３ａと下方に開口す
る円筒部分６１ｂ，６３ｂとで構成されている。
する開口３９ａと、排出路４７ｃに連通する開口３９ｂ
とが形成されるとともに、その下面に各開口３９ａ，３
９ｂに対応して二つの材料ガイドブロック５７，５９が
設けられている。各材料ガイドブロック５７，５９に
は、上下に貫通するガイド孔６１，６３がそれぞれ形成
され、いずれのガイド孔６１，６３も各開口３９ａ，３
９ｂに連通する円錐部分６１ａ，６３ａと下方に開口す
る円筒部分６１ｂ，６３ｂとで構成されている。
【００２８】円筒部分６１ｂの下端開口は、材料供給通
路を構成する材料供給ホース６５の一端に接続され、材
料供給ホース６５の他端は粉末投入ノズル１７に接続さ
れている。一方、円筒部分６３ｂの下端開口は、材料排
出ホース６７を介して排出容器２１に接続されている。
路を構成する材料供給ホース６５の一端に接続され、材
料供給ホース６５の他端は粉末投入ノズル１７に接続さ
れている。一方、円筒部分６３ｂの下端開口は、材料排
出ホース６７を介して排出容器２１に接続されている。
【００２９】次に、上記のように構成されたレーザ肉盛
り用粉末材料の供給装置の動作を説明する。治具５の回
転に伴い、ピストン１がその中心軸線Ｔを中心に回転
し、この回転中のピストン１の環状溝３に銅合金粉末７
が粉末投入ノズル１７より投入され、この投入された銅
合金粉末７に対し、レーザビーム９を照射して溶融さ
せ、これにより、環状溝３内に肉盛り層が形成される。
り用粉末材料の供給装置の動作を説明する。治具５の回
転に伴い、ピストン１がその中心軸線Ｔを中心に回転
し、この回転中のピストン１の環状溝３に銅合金粉末７
が粉末投入ノズル１７より投入され、この投入された銅
合金粉末７に対し、レーザビーム９を照射して溶融さ
せ、これにより、環状溝３内に肉盛り層が形成される。
【００３０】上記した肉盛り層を形成する作業におい
て、銅合金粉末７の粉末投入ノズル１７への供給は以下
のようにしてなされる。材料供給部１９のケース２５内
にて回転中の材料受の環状凹部に、材料格納筒２７から
銅合金粉末が供給され、供給された銅合金粉末は、材料
受けの回転によって材料供給ホース３１の接続部に達し
たものが、ガス供給口２９からケース２５内に送り込ま
れたヘリウムガスの材料供給ホース３１への流出に伴っ
てガス抜きホッパ３５に送られる。ガス抜きホッパ３５
では、ヘリウムガスが外部に放出される一方、銅合金粉
末が自由落下により切替バルブ２３に供給される。
て、銅合金粉末７の粉末投入ノズル１７への供給は以下
のようにしてなされる。材料供給部１９のケース２５内
にて回転中の材料受の環状凹部に、材料格納筒２７から
銅合金粉末が供給され、供給された銅合金粉末は、材料
受けの回転によって材料供給ホース３１の接続部に達し
たものが、ガス供給口２９からケース２５内に送り込ま
れたヘリウムガスの材料供給ホース３１への流出に伴っ
てガス抜きホッパ３５に送られる。ガス抜きホッパ３５
では、ヘリウムガスが外部に放出される一方、銅合金粉
末が自由落下により切替バルブ２３に供給される。
【００３１】ここで、ヘリウムガスによる銅合金粉末の
供給動作開始後の経過時間と粉末供給量との相関図であ
る図５に示すように、粉末供給量は、供給動作開始後時
間ｔまでの間は、時間ｔ経過後の通常の安定した供給量
に対し多量となるなど不安定となっている。これは、供
給動作開始前に材料供給ホース３１や６５内などに存在
している銅合金粉末が送り出されるためである。このた
め、この時間ｔまでの間は、切替バルブ２３を図４に示
す材料排出形態とし、これによりガス抜きホッパ３５か
ら貫通孔３７ａを介して切り替えバルブ２３内に流入し
た銅合金粉末は、バルブ本体４７の排出路４７ｃ，開口
３９ｂ及びガイド孔６３を経て排出容器２１に排出され
る。
供給動作開始後の経過時間と粉末供給量との相関図であ
る図５に示すように、粉末供給量は、供給動作開始後時
間ｔまでの間は、時間ｔ経過後の通常の安定した供給量
に対し多量となるなど不安定となっている。これは、供
給動作開始前に材料供給ホース３１や６５内などに存在
している銅合金粉末が送り出されるためである。このた
め、この時間ｔまでの間は、切替バルブ２３を図４に示
す材料排出形態とし、これによりガス抜きホッパ３５か
ら貫通孔３７ａを介して切り替えバルブ２３内に流入し
た銅合金粉末は、バルブ本体４７の排出路４７ｃ，開口
３９ｂ及びガイド孔６３を経て排出容器２１に排出され
る。
【００３２】時間ｔ経過後は、図５に示すように、粉末
供給量が安定しているので、切替バルブ２３を図２に示
す材料供給形態とし、これにより切替バルブ２３内に流
入した銅合金粉末は、バルブ本体４７の供給路４７ｂ，
開口３９ａ及びガイド孔６１を経て材料供給ホース６５
に流れ、粉末投入ノズル１７からピストン１の環状溝３
に投入される。
供給量が安定しているので、切替バルブ２３を図２に示
す材料供給形態とし、これにより切替バルブ２３内に流
入した銅合金粉末は、バルブ本体４７の供給路４７ｂ，
開口３９ａ及びガイド孔６１を経て材料供給ホース６５
に流れ、粉末投入ノズル１７からピストン１の環状溝３
に投入される。
【００３３】このように、材料供給部１９による材料供
給動作の開始直後は、ピストン１に銅合金粉末を投入せ
ず、供給量の安定した時間ｔ経過後に、投入するように
したので、ピストン１への材料投入量が加工初期から安
定したものとなり、高品質な肉盛り層が得られる。
給動作の開始直後は、ピストン１に銅合金粉末を投入せ
ず、供給量の安定した時間ｔ経過後に、投入するように
したので、ピストン１への材料投入量が加工初期から安
定したものとなり、高品質な肉盛り層が得られる。
【００３４】ところで、環状溝３内に肉盛り層を全周に
わたって形成する際には、図６に示すように、肉盛り層
６７の作業開始部となる始端部Ｓに、作業終了部となる
終端部Ｅを重ね合わせてオーバラップ部Ｌを形成する必
要がある。このときの始端部Ｓの表面Ｓａの環状溝３の
表面に対する傾斜角度θは、切替バルブ２３の材料排出
形態から材料供給形態への切替速度によって変化する。
つまり、切替速度を速くすると、傾斜角度θは小さくな
り、逆に遅くすると傾斜角度θは大きくなる。
わたって形成する際には、図６に示すように、肉盛り層
６７の作業開始部となる始端部Ｓに、作業終了部となる
終端部Ｅを重ね合わせてオーバラップ部Ｌを形成する必
要がある。このときの始端部Ｓの表面Ｓａの環状溝３の
表面に対する傾斜角度θは、切替バルブ２３の材料排出
形態から材料供給形態への切替速度によって変化する。
つまり、切替速度を速くすると、傾斜角度θは小さくな
り、逆に遅くすると傾斜角度θは大きくなる。
【００３５】上記した傾斜角度θが図７に示すように大
きいと、始端部Ｓに対して終端部Ｅが重なり始める際
に、溶融状態の終端部Ｅが始端部Ｓに付着しにくく、環
状溝３上における始端部Ｓの表面Ｓａに対する肉盛り層
６７の重なり開始部分Ｐが、溶着しにくく未溶着部とな
ってクラック発生の原因となる。一方、傾斜角度θが図
８のように小さいと、金属母材（環状溝３）側への入熱
が過大となって金属母材の溶融量が増大し、溶融状態の
肉盛り層６７への金属母材の混入量が増大して凝固後に
肉盛り層６７にクラックＣが発生しやすいものとなる。
きいと、始端部Ｓに対して終端部Ｅが重なり始める際
に、溶融状態の終端部Ｅが始端部Ｓに付着しにくく、環
状溝３上における始端部Ｓの表面Ｓａに対する肉盛り層
６７の重なり開始部分Ｐが、溶着しにくく未溶着部とな
ってクラック発生の原因となる。一方、傾斜角度θが図
８のように小さいと、金属母材（環状溝３）側への入熱
が過大となって金属母材の溶融量が増大し、溶融状態の
肉盛り層６７への金属母材の混入量が増大して凝固後に
肉盛り層６７にクラックＣが発生しやすいものとなる。
【００３６】このため、ここでは傾斜角度θを、前記図
９〜図１１の結果も踏まえて、８°＜θ＜２７°となる
ように、切替バルブ２３の切替速度を設定してある。こ
れにより、オーバラップ部Ｌにおけるクラック発生など
の不具合を防止することができる。
９〜図１１の結果も踏まえて、８°＜θ＜２７°となる
ように、切替バルブ２３の切替速度を設定してある。こ
れにより、オーバラップ部Ｌにおけるクラック発生など
の不具合を防止することができる。
【図１】この発明の実施の一形態に係わるレーザ肉盛り
用粉末材料の供給装置を示す全体構成図である。
用粉末材料の供給装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の供給装置における切替バルブの内部構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２の切替バルブを材料排出側に切り替えた状
態を示す説明図である。
態を示す説明図である。
【図５】図１の供給装置における材料供給部での材料供
給量の時間的変化を示す説明図である。
給量の時間的変化を示す説明図である。
【図６】肉盛り層の始端部と終端部とを重ね合わせたオ
ーバラップ部を有する肉盛り層の断面図である。
ーバラップ部を有する肉盛り層の断面図である。
【図７】始端部表面の金属母材表面に対する傾斜角度が
大きい場合のオーバラップ部周辺の断面図である。
大きい場合のオーバラップ部周辺の断面図である。
【図８】始端部表面の金属母材表面に対する傾斜角度が
小さい場合のオーバラップ部周辺の断面図である。
小さい場合のオーバラップ部周辺の断面図である。
【図９】この発明に係わるレーザビームによる肉盛り方
法において、始端部表面の傾斜角度を５度〜４０度とし
た場合のクラックの発生状況を表にして示した説明図で
ある。
法において、始端部表面の傾斜角度を５度〜４０度とし
た場合のクラックの発生状況を表にして示した説明図で
ある。
【図１０】この発明に係わるレーザビームによる肉盛り
方法において、始端部表面の傾斜角度を３度〜１４度と
した場合のクラックの発生状況を表にして示した説明図
である。
方法において、始端部表面の傾斜角度を３度〜１４度と
した場合のクラックの発生状況を表にして示した説明図
である。
【図１１】この発明に係わるレーザビームによる肉盛り
方法において、始端部表面の傾斜角度を２４度〜３４度
とした場合のクラックの発生状況を表にして示した説明
図である。
方法において、始端部表面の傾斜角度を２４度〜３４度
とした場合のクラックの発生状況を表にして示した説明
図である。
１ ピストン（金属母材） ７ 銅合金粉末（他金属材料） ９ レーザビーム １７ 粉末投入ノズル（材料投入口） ２１ 排出容器 ２３ 切替バルブ（切替部） ２５ ケース（材料収容部） ３１，６５ 材料供給ホース（材料供給通路） ６７ 肉盛り層 Ｓ 始端部 Ｅ 終端部
Claims (4)
- 【請求項１】 金属母材表面に、粉末状の他金属材料を
材料投入口から投入しつつレーザビームを照射して肉盛
り層を形成する際に、材料収容部に収容されている前記
他金属材料を、圧縮性流体を用いて前記材料投入口に搬
送供給するレーザ肉盛り用粉末材料の供給方法におい
て、前記他金属材料を、前記圧縮性流体による材料供給
動作の開始後所定時間の間は前記材料投入口に供給せ
ず、所定時間経過後に材料投入口に供給することを特徴
とするレーザ肉盛り用粉末材料の供給方法。 - 【請求項２】 材料収容部から材料投入口に至る材料供
給通路中に、材料供給動作開始前に存在している他金属
材料が、材料供給動作によりほぼ排出された時点で、他
金属材料を材料投入口へ供給することを特徴とする請求
項１記載のレーザ肉盛り用粉末材料の供給方法。 - 【請求項３】 肉盛り層は、その肉盛り作業開始部とな
る始端部に、肉盛り作業終了部となる終端部が重ね合わ
されて形成されるものであり、材料収容部と材料投入口
とを結ぶ材料供給通路に、材料収容部から送り出された
他金属材料を排出容器に排出する材料排出形態と、同他
金属材料を材料投入口に供給する材料供給形態とに切り
替わる切替部が設けられ、この切替部の前記材料排出形
態から材料供給形態への切り替え速度を、前記始端部表
面の金属母材表面に対する傾斜角度θが、８°＜θ＜２
７°となるように設定したことを特徴とする請求項１ま
たは２記載のレーザ肉盛り用粉末材料の供給方法。 - 【請求項４】 金属母材表面に、粉末状の他金属材料を
材料投入口から投入しつつレーザビームを照射して肉盛
り層を形成する際に、材料収容部に収容されている前記
他金属材料を、圧縮性流体を用いて前記材料投入口に搬
送供給するレーザ肉盛り用粉末材料の供給装置におい
て、前記材料収容部と材料投入口とを結ぶ材料供給通路
に、材料収容部から送り出された他金属材料を排出容器
に排出する材料排出形態と、同他金属材料を材料投入口
に供給する材料供給形態とに切り替わる切替部を設け、
この切替部は、前記圧縮性流体による材料供給動作の開
始後所定時間の間は前記材料排出形態となっており、所
定時間経過後に、前記材料供給形態に切り替わる構成で
あることを特徴とするレーザ肉盛り用粉末材料の供給装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9109695A JPH10296470A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | レーザ肉盛り用粉末材料の供給方法及び同供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9109695A JPH10296470A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | レーザ肉盛り用粉末材料の供給方法及び同供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10296470A true JPH10296470A (ja) | 1998-11-10 |
Family
ID=14516865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9109695A Pending JPH10296470A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | レーザ肉盛り用粉末材料の供給方法及び同供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10296470A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005016588A3 (de) * | 2003-08-18 | 2005-06-16 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zur herstellung und/oder reparatur von bauteilen für gasturbinen |
| CN100415386C (zh) * | 2004-07-20 | 2008-09-03 | 兰州理工大学 | 用于液固两相流泵用单向阀的喷熔装置 |
| CZ301527B6 (cs) * | 2000-02-28 | 2010-04-07 | Vaw Aluminium Ag | Zpusob povrchového legování válcovité, cástecne válcovité nebo duté válcovité konstrukcní soucásti |
-
1997
- 1997-04-25 JP JP9109695A patent/JPH10296470A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ301527B6 (cs) * | 2000-02-28 | 2010-04-07 | Vaw Aluminium Ag | Zpusob povrchového legování válcovité, cástecne válcovité nebo duté válcovité konstrukcní soucásti |
| WO2005016588A3 (de) * | 2003-08-18 | 2005-06-16 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zur herstellung und/oder reparatur von bauteilen für gasturbinen |
| US7984547B2 (en) | 2003-08-18 | 2011-07-26 | Mtu Aero Engines Gmbh | Method for manufacturing and/or repairing components for gas turbines |
| CN100415386C (zh) * | 2004-07-20 | 2008-09-03 | 兰州理工大学 | 用于液固两相流泵用单向阀的喷熔装置 |
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