JPH11775A - レーザクラッディング装置 - Google Patents
レーザクラッディング装置Info
- Publication number
- JPH11775A JPH11775A JP9151849A JP15184997A JPH11775A JP H11775 A JPH11775 A JP H11775A JP 9151849 A JP9151849 A JP 9151849A JP 15184997 A JP15184997 A JP 15184997A JP H11775 A JPH11775 A JP H11775A
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- Japan
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- powder
- laser
- converging
- turning
- powder supply
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザクラッディング装置において、レーザ
照射部の位置がどうように変化しても同一量の粉末を安
定して供給可能とする。 【解決手段】 材料１５上に金属あるいは高分子材料あ
るいはセラミックス等の粉末１７を供給し、この粉末１
７がレーザビーム１２によって加熱溶融されることによ
り、クラッド層２１を形成するレーザクラッディング装
置において、材料１５上に供給する粉末１７の粉末供給
管１６を複数設けると共に、この粉末供給管１６の先端
部をホルダ１８の旋回収束溝１９に連結し、各粉末供給
管１６からの粉末１７の供給量を同量とし、この粉末１
７を旋回、収束させてから材料１５上に供給する。
照射部の位置がどうように変化しても同一量の粉末を安
定して供給可能とする。 【解決手段】 材料１５上に金属あるいは高分子材料あ
るいはセラミックス等の粉末１７を供給し、この粉末１
７がレーザビーム１２によって加熱溶融されることによ
り、クラッド層２１を形成するレーザクラッディング装
置において、材料１５上に供給する粉末１７の粉末供給
管１６を複数設けると共に、この粉末供給管１６の先端
部をホルダ１８の旋回収束溝１９に連結し、各粉末供給
管１６からの粉末１７の供給量を同量とし、この粉末１
７を旋回、収束させてから材料１５上に供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ照射部に金
属、高分子材料、セラミックス等の粉末を供給して加熱
溶融することにより、クラッド層を形成するレーザクラ
ッディング装置に関する。
属、高分子材料、セラミックス等の粉末を供給して加熱
溶融することにより、クラッド層を形成するレーザクラ
ッディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６に従来のレーザクラッディング方法
を表す概略、図７に従来の別のレーザクラッディング方
法を表す概略を示す。
を表す概略、図７に従来の別のレーザクラッディング方
法を表す概略を示す。
【０００３】図６に示すように、レーザ加工ヘッド101
によって集光されたレーザビーム102は集光点あるいは
ディフォーカスされたビームが材料103の表面に照射さ
れる。一方、レーザ加工ヘッド101に隣接して設けられ
た粉末供給管104の先端部からは金属、高分子材料、セ
ラミックス等の粉末105が材料103の表面に供給される。
従って、この材料103の表面上の粉末105はレーザビーム
102によって溶融され、クラッド層106が形成される。
によって集光されたレーザビーム102は集光点あるいは
ディフォーカスされたビームが材料103の表面に照射さ
れる。一方、レーザ加工ヘッド101に隣接して設けられ
た粉末供給管104の先端部からは金属、高分子材料、セ
ラミックス等の粉末105が材料103の表面に供給される。
従って、この材料103の表面上の粉末105はレーザビーム
102によって溶融され、クラッド層106が形成される。
【０００４】ところが、このような従来のレーザクラッ
ディング方法において、レーザ加工ヘッド101は図６に
て右方に移動しながらレーザビーム102を照射してお
り、粉末供給管104からはレーザビーム102の移動方向前
方側に粉末105が供給されるようになっている。このよ
うにレーザビーム102に対して粉末105を一方方向から供
給しているため、レーザビーム102の進行方向が変化し
たり、三次元的な複雑形状にクラッディングしてしまっ
たり、あるいは、所望する三次元的な特定形状にクラッ
ディングできなくなってしまう。即ち、粉末105が不均
等状態となってレーザビーム102の照射位置に一定量の
粉末105が供給されなくなってしまい、クラッド層106の
幅や高さが変化して均一なクラッド層106の生成が困難
となってしまう。また、三次元的な特定形状のクラッド
層106を生成する場合には、特定部分での積層量が少な
くなったり、所望のクラッド層106の生成も困難となっ
てしまう。
ディング方法において、レーザ加工ヘッド101は図６に
て右方に移動しながらレーザビーム102を照射してお
り、粉末供給管104からはレーザビーム102の移動方向前
方側に粉末105が供給されるようになっている。このよ
うにレーザビーム102に対して粉末105を一方方向から供
給しているため、レーザビーム102の進行方向が変化し
たり、三次元的な複雑形状にクラッディングしてしまっ
たり、あるいは、所望する三次元的な特定形状にクラッ
ディングできなくなってしまう。即ち、粉末105が不均
等状態となってレーザビーム102の照射位置に一定量の
粉末105が供給されなくなってしまい、クラッド層106の
幅や高さが変化して均一なクラッド層106の生成が困難
となってしまう。また、三次元的な特定形状のクラッド
層106を生成する場合には、特定部分での積層量が少な
くなったり、所望のクラッド層106の生成も困難となっ
てしまう。
【０００５】そこで、レーザビーム102に対して粉末105
を一方方向から供給せずに、全方向から供給することが
考えられている。図７に示すように、レーザ加工ヘッド
201によって集光されたレーザビーム202は集光点あるい
はディフォーカスされたビームが材料203の表面に照射
される。一方、レーザ加工ヘッド201の先端外周部に設
けられた粉末供給部204の下端部からは金属、高分子材
料、セラミックス等の粉末205が材料203の表面に供給さ
れる。従って、この材料203の表面上の粉末205はレーザ
ビーム202によって溶融され、クラッド層206が形成され
る。
を一方方向から供給せずに、全方向から供給することが
考えられている。図７に示すように、レーザ加工ヘッド
201によって集光されたレーザビーム202は集光点あるい
はディフォーカスされたビームが材料203の表面に照射
される。一方、レーザ加工ヘッド201の先端外周部に設
けられた粉末供給部204の下端部からは金属、高分子材
料、セラミックス等の粉末205が材料203の表面に供給さ
れる。従って、この材料203の表面上の粉末205はレーザ
ビーム202によって溶融され、クラッド層206が形成され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、粉末をレー
ザ加工ヘッドの全方向から供給するようにした図７に示
す従来のレーザクラッディング方法において、図８に示
すように、レーザ加工ヘッド201の進行方向が、例え
ば、図８にて紙面直交方向から右方へ変更された場合、
粉末供給部204の下端部から供給される粉末205の供給安
定性が損なわれてしまい、この粉末205がレーザビーム2
02の照射部からずれ、その積層高さが減少してしまうと
いう問題がある。
ザ加工ヘッドの全方向から供給するようにした図７に示
す従来のレーザクラッディング方法において、図８に示
すように、レーザ加工ヘッド201の進行方向が、例え
ば、図８にて紙面直交方向から右方へ変更された場合、
粉末供給部204の下端部から供給される粉末205の供給安
定性が損なわれてしまい、この粉末205がレーザビーム2
02の照射部からずれ、その積層高さが減少してしまうと
いう問題がある。
【０００７】そして、この従来のレーザクラッディング
方法による粉末205の積層により、図９に示すように、
三次元形状のブレード210を成形すると、粉末供給部204
からの粉末205の供給が不安定になった位置で、このブ
レード210に崩れ部211が生じてしまう。
方法による粉末205の積層により、図９に示すように、
三次元形状のブレード210を成形すると、粉末供給部204
からの粉末205の供給が不安定になった位置で、このブ
レード210に崩れ部211が生じてしまう。
【０００８】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、レーザ照射部の位置がどうように変化しても同
一量の粉末を安定して供給することのできるレーザクラ
ッディング装置を提供することを目的とする。
あって、レーザ照射部の位置がどうように変化しても同
一量の粉末を安定して供給することのできるレーザクラ
ッディング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明のレーザクラッディング装置は、レーザ照射
部に金属あるいは高分子材料あるいはセラミックス等の
粉末を供給し、該粉末がレーザビームによって加熱溶融
されることにより、クラッド層を形成するレーザクラッ
ディング装置において、前記レーザ照射部に供給する粉
末の粉末供給手段を複数設け、該複数の粉末供給手段か
らの各粉末供給量を同量としたことを特徴とするもので
ある。
めの本発明のレーザクラッディング装置は、レーザ照射
部に金属あるいは高分子材料あるいはセラミックス等の
粉末を供給し、該粉末がレーザビームによって加熱溶融
されることにより、クラッド層を形成するレーザクラッ
ディング装置において、前記レーザ照射部に供給する粉
末の粉末供給手段を複数設け、該複数の粉末供給手段か
らの各粉末供給量を同量としたことを特徴とするもので
ある。
【００１０】また、本発明のレーザクラッディング装置
において、前記粉末供給手段に、旋回、収束させてから
前記レーザ照射部に供給する旋回収束手段を設けたこと
を特徴とするものである。
において、前記粉末供給手段に、旋回、収束させてから
前記レーザ照射部に供給する旋回収束手段を設けたこと
を特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
施の形態を詳細に説明する。
【００１２】図１に本発明の一実施形態に係るレーザク
ラッディング装置の概略、図２に図１のII−II断面、図
３に本実施形態のレーザクラッディング装置による粉末
供給状態を表す説明、図４に本実施形態のレーザクラッ
ディング装置によって形成したブレードの斜視を示す。
ラッディング装置の概略、図２に図１のII−II断面、図
３に本実施形態のレーザクラッディング装置による粉末
供給状態を表す説明、図４に本実施形態のレーザクラッ
ディング装置によって形成したブレードの斜視を示す。
【００１３】本実施形態のレーザクラッディング装置に
おいて、図１及び図２に示すように、レーザ加工ヘッド
１１の上端部にはレーザビーム１２を発射する光ファイ
バ１３の端部が装着されている。レーザ加工ヘッド１１
内には光ファイバ１３の端部から発射されたレーザビー
ム１２を集光する複数のレンズからなる集光光学系１４
が装着されており、この集光光学系１４によって集光あ
るいはディフォーカスされたレーザビーム１２をレーザ
照射部としての材料１５の表面に照射することができ
る。
おいて、図１及び図２に示すように、レーザ加工ヘッド
１１の上端部にはレーザビーム１２を発射する光ファイ
バ１３の端部が装着されている。レーザ加工ヘッド１１
内には光ファイバ１３の端部から発射されたレーザビー
ム１２を集光する複数のレンズからなる集光光学系１４
が装着されており、この集光光学系１４によって集光あ
るいはディフォーカスされたレーザビーム１２をレーザ
照射部としての材料１５の表面に照射することができ
る。
【００１４】また、レーザ加工ヘッド１１の外周部には
粉末供給手段としての複数（本実施形態では６本）の粉
末供給管１６が支持されており、基端部は図示しない粉
末供給源に連結される一方、先端部はレーザ加工ヘッド
１１に沿って下方に延設され、内方に屈曲している。こ
の粉末供給管１６は粉末供給源によって金属、高分子材
料、セラミックス等の粉末１７を供給するものであっ
て、レーザ加工ヘッド１１の外周辺に周方向同間隔で同
じ内径の通路が形成されている。一方、レーザ加工ヘッ
ド１１の下端部にはホルダ１８が固定されており、この
ホルダ１８の内部には旋回収束手段としての旋回収束溝
１９が粉末供給管１６の本数と同じ数だけ形成されてい
る。そして、各粉末供給管１６の下端がこのホルダ１８
の各旋回収束溝１９の外周端部に連結され、この各旋回
収束溝１９は内周側にいくほど幅が狭くなっており、内
周端部で全ての旋回収束溝１９が合流するようにホルダ
１８の中央部に吐出口２０が形成されている。
粉末供給手段としての複数（本実施形態では６本）の粉
末供給管１６が支持されており、基端部は図示しない粉
末供給源に連結される一方、先端部はレーザ加工ヘッド
１１に沿って下方に延設され、内方に屈曲している。こ
の粉末供給管１６は粉末供給源によって金属、高分子材
料、セラミックス等の粉末１７を供給するものであっ
て、レーザ加工ヘッド１１の外周辺に周方向同間隔で同
じ内径の通路が形成されている。一方、レーザ加工ヘッ
ド１１の下端部にはホルダ１８が固定されており、この
ホルダ１８の内部には旋回収束手段としての旋回収束溝
１９が粉末供給管１６の本数と同じ数だけ形成されてい
る。そして、各粉末供給管１６の下端がこのホルダ１８
の各旋回収束溝１９の外周端部に連結され、この各旋回
収束溝１９は内周側にいくほど幅が狭くなっており、内
周端部で全ての旋回収束溝１９が合流するようにホルダ
１８の中央部に吐出口２０が形成されている。
【００１５】従って、粉末供給源によって各粉末供給管
１６にそれぞれ同量供給された粉末１７は、この各粉末
供給管１６を通って各旋回収束溝１９に流動し、この旋
回収束溝１９で旋回、収束されながら吐出口２０を通し
て材料１５の表面に供給することができる。
１６にそれぞれ同量供給された粉末１７は、この各粉末
供給管１６を通って各旋回収束溝１９に流動し、この旋
回収束溝１９で旋回、収束されながら吐出口２０を通し
て材料１５の表面に供給することができる。
【００１６】ここで、本実施形態のレーザクラッディン
グ装置によるクラッディング方法について説明する。
グ装置によるクラッディング方法について説明する。
【００１７】図１及び図２に示すように、レーザ加工ヘ
ッド１１を移動しながら、粉末１７を粉末供給源から各
粉末供給管１６に供給し、この粉末供給管１６を通して
各旋回収束溝１９に流動し、この旋回収束溝１９で旋
回、収束しながら吐出口２０を通して材料１５の表面に
供給する。一方、光ファイバ１３の端部から発射された
レーザビーム１２を集光光学系１４にて集光あるいはデ
ィフォーカスし、材料１５の表面に照射する。すると、
図３に示すように、この材料１５の表面上に粉末１７が
安定して供給されることで、レーザ加工ヘッド１１を移
動方向が変更されても粉末１７は常に所定位置供給さ
れ、この粉末１７がレーザビーム１２によって溶融さ
れ、均一な高さ、幅のクラッド層２１が形成される。
ッド１１を移動しながら、粉末１７を粉末供給源から各
粉末供給管１６に供給し、この粉末供給管１６を通して
各旋回収束溝１９に流動し、この旋回収束溝１９で旋
回、収束しながら吐出口２０を通して材料１５の表面に
供給する。一方、光ファイバ１３の端部から発射された
レーザビーム１２を集光光学系１４にて集光あるいはデ
ィフォーカスし、材料１５の表面に照射する。すると、
図３に示すように、この材料１５の表面上に粉末１７が
安定して供給されることで、レーザ加工ヘッド１１を移
動方向が変更されても粉末１７は常に所定位置供給さ
れ、この粉末１７がレーザビーム１２によって溶融さ
れ、均一な高さ、幅のクラッド層２１が形成される。
【００１８】そして、図４に示すように、この本実施形
態のレーザクラッディング方法によって粉末１７を積層
して三次元形状のブレード３１を成形すると、各粉末供
給管１６からは同量の粉末１７が供給され、旋回収束溝
１９で旋回、収束されながら材料１５の表面に供給され
るため、その供給量が不安定になることはなく、このブ
レード３１の上端部３２に崩れが生じることはない。
態のレーザクラッディング方法によって粉末１７を積層
して三次元形状のブレード３１を成形すると、各粉末供
給管１６からは同量の粉末１７が供給され、旋回収束溝
１９で旋回、収束されながら材料１５の表面に供給され
るため、その供給量が不安定になることはなく、このブ
レード３１の上端部３２に崩れが生じることはない。
【００１９】なお、上述の実施形態では、レーザ加工ヘ
ッド１１に沿って配設された６本の粉末供給管１６の下
端部をホルダ１８の各旋回収束溝１９に連結すること
で、この粉末供給管１６内を流動する粉末１７を旋回、
収束させながら、材料１５の表面に供給するようにした
が、粉末１７の旋回収束方法はこれに限定されるもので
はない。
ッド１１に沿って配設された６本の粉末供給管１６の下
端部をホルダ１８の各旋回収束溝１９に連結すること
で、この粉末供給管１６内を流動する粉末１７を旋回、
収束させながら、材料１５の表面に供給するようにした
が、粉末１７の旋回収束方法はこれに限定されるもので
はない。
【００２０】図５に本実施形態のレーザクラッディング
装置における粉末の旋回収束方法の変形例を表す断面を
示す。
装置における粉末の旋回収束方法の変形例を表す断面を
示す。
【００２１】図５に示すように、レーザ加工ヘッドに沿
って配設された６本粉末供給管４１は下端部が内方に屈
曲し、レーザ加工ヘッドの下端部に固定された円筒形状
の固定ピース４２の内部４３に連結されている。この場
合、粉末供給管４１の下端部はピース４２に対してその
中心がずれるように連結され、粉末供給管４１の下端部
から吐出された粉末４４がピース４２の内周面に沿って
周方向に旋回するようになっている。従って、粉末４４
が各粉末供給管４１を通して固定ピース４２の内部４３
に流動すると、この固定ピース４２内で旋回、収束しな
がら材料の表面に供給される。
って配設された６本粉末供給管４１は下端部が内方に屈
曲し、レーザ加工ヘッドの下端部に固定された円筒形状
の固定ピース４２の内部４３に連結されている。この場
合、粉末供給管４１の下端部はピース４２に対してその
中心がずれるように連結され、粉末供給管４１の下端部
から吐出された粉末４４がピース４２の内周面に沿って
周方向に旋回するようになっている。従って、粉末４４
が各粉末供給管４１を通して固定ピース４２の内部４３
に流動すると、この固定ピース４２内で旋回、収束しな
がら材料の表面に供給される。
【００２２】なお、上述の実施形態において、粉末供給
管１６，４１の本数は６本としたが、その数はレーザ加
工ヘッド１１の大きさや加工する材料１５などに合わせ
て適宜設定すればよいものである。
管１６，４１の本数は６本としたが、その数はレーザ加
工ヘッド１１の大きさや加工する材料１５などに合わせ
て適宜設定すればよいものである。
【００２３】
【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように本発明のレーザクラッディング装置によれば、レ
ーザ照射部に金属あるいは高分子材料あるいはセラミッ
クス等の粉末を供給し、その粉末をレーザビームによっ
て加熱溶融されることでクラッド層を形成可能とし、こ
のレーザ照射部に供給する粉末の粉末供給手段を複数設
け、複数の粉末供給手段からの各粉末供給量を同量とし
たので、レーザ照射部には各粉末供給手段から同量の粉
末が安定して供給されることとなり、レーザ照射部の位
置がどうように変化しても同一量の粉末にレーザビーム
を照射し、均一形状、あるいは所望形状のクラッドを高
精度に形成することができる。
ように本発明のレーザクラッディング装置によれば、レ
ーザ照射部に金属あるいは高分子材料あるいはセラミッ
クス等の粉末を供給し、その粉末をレーザビームによっ
て加熱溶融されることでクラッド層を形成可能とし、こ
のレーザ照射部に供給する粉末の粉末供給手段を複数設
け、複数の粉末供給手段からの各粉末供給量を同量とし
たので、レーザ照射部には各粉末供給手段から同量の粉
末が安定して供給されることとなり、レーザ照射部の位
置がどうように変化しても同一量の粉末にレーザビーム
を照射し、均一形状、あるいは所望形状のクラッドを高
精度に形成することができる。
【００２４】また、本発明のレーザクラッディング装置
によれば、粉末供給手段に、旋回、収束させてからレー
ザ照射部に供給する旋回収束手段を設けたので、レーザ
照射部には旋回収束手段によって粉末が旋回、収束しな
がら安定して供給されることとなり、レーザ照射部の位
置がどうように変化しても、均一形状、あるいは所望形
状のクラッドを高精度に形成することができる。
によれば、粉末供給手段に、旋回、収束させてからレー
ザ照射部に供給する旋回収束手段を設けたので、レーザ
照射部には旋回収束手段によって粉末が旋回、収束しな
がら安定して供給されることとなり、レーザ照射部の位
置がどうように変化しても、均一形状、あるいは所望形
状のクラッドを高精度に形成することができる。
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザクラッディン
グ装置の概略図である。
グ装置の概略図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】本実施形態のレーザクラッディング装置による
粉末供給状態を表す説明図である。
粉末供給状態を表す説明図である。
【図４】本実施形態のレーザクラッディング装置によっ
て形成したブレードの斜視図である。
て形成したブレードの斜視図である。
【図５】本実施形態のレーザクラッディング装置におけ
る粉末の旋回収束方法の変形例を表す断面図である。
る粉末の旋回収束方法の変形例を表す断面図である。
【図６】従来のレーザクラッディング方法を表す概略図
である。
である。
【図７】従来の別のレーザクラッディング方法を表す概
略図である。
略図である。
【図８】従来のレーザクラッディング装置による粉末供
給状態を表す説明図である。
給状態を表す説明図である。
【図９】従来のレーザクラッディング装置によって形成
したブレードの斜視図である。
したブレードの斜視図である。
１１ レーザ加工ヘッド １２ レーザビーム １３ 光ファイバ １４ 集光光学系 １５ 材料 １６ 粉末供給管（粉末供給手段） １７ 粉末 １８ ホルダ １９ 旋回収束溝（旋回収束手段） ２１ クラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 紳 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ照射部に金属あるいは高分子材料
あるいはセラミックス等の粉末を供給し、該粉末がレー
ザビームによって加熱溶融されることにより、クラッド
層を形成するレーザクラッディング装置において、前記
レーザ照射部に供給する粉末の粉末供給手段を複数設
け、該複数の粉末供給手段からの各粉末供給量を同量と
したことを特徴とするレーザクラッディング装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のレーザクラッディング装
置において、前記粉末供給手段に、旋回、収束させてか
ら前記レーザ照射部に供給する旋回収束手段を設けたこ
とを特徴とするレーザクラッディング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9151849A JPH11775A (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | レーザクラッディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9151849A JPH11775A (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | レーザクラッディング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11775A true JPH11775A (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=15527624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9151849A Pending JPH11775A (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | レーザクラッディング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11775A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4662164A (en) * | 1985-12-26 | 1987-05-05 | Burlington Industries, Inc. | Separation, and phasing of sheath sliver around a core |
| US4711079A (en) * | 1986-01-31 | 1987-12-08 | Burlington Industries, Inc. | Roving blending for making sheath/core spun yarn |
| KR100341489B1 (ko) * | 2000-02-19 | 2002-06-21 | 장인순 | 레이저 표면개질기술 및 레이저직접조형기술에 이용되는레이저빔 재료가공 시스템의 분말공급장치 |
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