JP6050141B2

JP6050141B2 - 硬化肉盛溶接装置及び方法

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Publication number: JP6050141B2
Application number: JP2013033443A
Authority: JP
Inventors: 大輔小濱; 小野　昇造; 昇造小野; 陵介木村
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2033-02-22
Also published as: JP2014161858A

Description

本発明は、硬化肉盛溶接装置及び硬化肉盛溶接方法に関するものである。

硬化肉盛溶接においては、使われる硬化肉盛原料は一般に延性が低いので、その溶接工程において前記硬化肉盛原料が母材の表面に溶接される際に、この溶接部分の温度変化が急速では熱応力によって割れが発生し易くなる。そのため、硬化肉盛原料を母材表面で溶融する前に該母材を予め加熱する、即ち予熱することが行われており、更に硬化肉盛原料を溶融した後の固化段階においても母材の急激な温度低下を防止するために当該母材を加熱する、即ち後熱することが行われている。

従来の予熱方法は、酸素アセチレンバーナーによる加熱が一般的である。この予熱方法は所定温度に達するまで時間が多くかかる問題がある。
硬化肉盛原料を母材表面で溶融する肉盛溶接法として、被覆アーク溶接法、ＴＩＧ法、ＰＴＡ法等がある。これらの溶接法はいずれも入熱量が多いため、母材も多量に熱を吸収し、硬化肉盛原料を溶融した後の前記固化段階において、母材が急激に温度低下することは少ない。そのため後熱工程も通常は不要であると言われている。
しかし、硬化肉盛原料が超硬質の場合、硬化肉盛原料を溶融した後の固化段階において、母材の急激な温度低下に伴い発生する熱応力割れを防止するために後熱処理が必要になる。この後熱は酸素アセチレンバーナー、パネルヒーター、炉等による加熱の後、除冷するのが一般的である。

肉盛溶接法として、他にレーザー溶接がある。レーザー溶接は低入熱で且つ加熱領域を絞ることが可能であるので、硬化肉盛原料部分に入熱を集中することができ、以て母材の溶融を抑制して当該硬化肉盛原料の希釈化を低くできる利点がある。
しかし、レーザー溶接は、上記の通り母材への入熱が少ないので、母材の温度が周囲の環境の影響を大きく受けて急激に変化しやすい傾向がある。そのため、肉盛溶接法としてレーザー溶接を用いる場合は、前記予熱処理は当然として、後熱処理も行う必要があると一般的に認識されている。

レーザー光を用いるレーザー溶接の従来文献として、以下の特許文献１が挙げられる。
特許文献１にはワークを溶融することなく、ろう材のみ溶融させるレーザろう付装置及び方法が開示されている。ろう付けに先立って予熱処理を行う記載はあるが、後熱処理については記載がない。これは、ろう付はもともと後熱する必要がないからである。この点で、このレーザーろう付は、硬化肉盛溶接とは全く異なる技術である。

特開２００５−２７９６８６号公報

硬化肉盛溶接において、後熱処理を行う場合、従来は予熱処理と同様に酸素アセチレンバーナー、パネルヒーター、炉等による加熱が行われていた。このような加熱は、上記の通り所定温度に達するまでに時間が多くかかる問題の他に、バーナーによる加熱作業自体が大掛かりであると共に、必要な熱量を得るための燃料使用量の調整を細かく行うことは容易ではない。そのため、過剰加熱になりやすく、また無駄に消費する燃料が多いという問題があった。
肉盛溶接法としてレーザー溶接を用いる場合は、低入熱で且つ加熱領域を絞ることが可能であるので、硬化肉盛原料部分に入熱を集中することができるというメリットがある半面、後熱処理の必要性が高まる。この後熱処理を酸素アセチレンバーナーによる加熱で行うと、やはり過剰加熱になりやすく、また無駄に消費する燃料が多いという問題があった。

本発明の目的は、硬化肉盛溶接において行われる予熱処理と後熱処理を、簡単に行うことができ、消費エネルギーを削減できる硬化肉盛溶接装置及び方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る硬化肉盛溶接装置は、母材の表面に硬化肉盛原料を供給する肉盛原料供給部と、前記母材表面の前記硬化肉盛原料を溶融する溶融加熱部と、前記溶融加熱部による前記溶融に先行する前記母材に対する誘導加熱による予熱と、前記溶融後の前記母材に対する誘導加熱による後熱の少なくとも一方を実行可能な誘導加熱部とを備え、前記誘導加熱部は巻き線が複数回巻かれた１つの誘導コイルであり、前記母材は、前記誘導コイルに囲われて内側に位置し、軸心回りに回転しながら前記硬化肉盛原料が溶融される構成であり、前記溶融加熱部はレーザー光照射装置であり、前記レーザー光は前記誘導コイルの隣り合う巻き線の間から前記硬化肉盛原料に照射される、ことを特徴とする。

高周波誘導加熱等の誘導加熱は、誘導コイルによる電磁誘導によって金属製部材に渦電流が流れ、この渦電流と該金属性部材自体の電気抵抗によってジュール熱が発生することで自ら発熱する。すなわち、当該金属性部材自体が前記渦電流によって自己発熱する。
従って、渦電流が流れる部分だけが自己発熱するので直接加熱となり、また局部加熱となり、バーナーやヒーターによる従来の間接加熱に比べて加熱効率を容易に向上することができる。ここで、加熱周波数を高くすることで、表皮効果の現象によって、金属性部材の表面に熱を一層集中して発生させることができる。また誘導加熱では、ヒーターのような発熱源は存在しないので、周囲が高温にならずに済む。更に、直接加熱であることから急速加熱が可能である。

本態様によれば、硬化肉盛溶接の予熱処理も後熱処理も誘導加熱部による前記誘導加熱によって実行可能であるので、前記予熱処理と後熱処理を金属製の母材自体の自己発熱による直接加熱によって簡単に行うことができる。また、誘導加熱はバーナーやヒーターによる従来の間接加熱に比べて加熱効率が高いので、硬化肉盛溶接を行う際の消費エネルギーを削減することができる。

また、本態様によれば、前記母材は、前記誘導コイルに囲われて内側に位置し、更に軸心回りに回転しながら前記硬化肉盛原料が溶融される構成である。従って、誘導コイルの電磁誘導による渦電流が母材の全表面にほぼ均一に流れ、該母材表面の硬化肉盛溶接部分を全体に亘ってほぼ均一に且つ一様な温度に加熱することができる。即ち、母材表面の硬化肉盛溶接部分に対して、予熱の際も後熱の際も加熱制御を容易に行うことができる。
尚、本態様とは別の態様になるが、母材が誘導コイルに囲まれて内側に位置するのではなく、電磁調理器のように母材に沿って誘導コイルユニットが位置する配置でも、母材表面を一様に加熱することは可能である。

また、本態様によれば、溶融加熱部はレーザー光照射装置であるので、レーザー溶接のメリットである、低入熱で且つ加熱領域を絞ることが可能であることにより硬化肉盛原料部分に入熱を集中することができ、以て母材の溶融を抑制して当該硬化肉盛原料の希釈化を低くできるメリットを活かすことができる。レーザー溶接で硬化肉盛溶接を行う場合は、特に前記予熱処理と後熱処理の必要性が高まるが、本発明によれば誘導加熱によって金属製の母材自体の自己発熱によって簡単に行うことができる。
尚、本態様とは別の態様になるが、溶融加熱部はレーザー光照射装置に限定されない。他の溶融加熱部としては、周知の被覆アーク溶接法、ＴＩＧ法、ＰＴＡ法などが挙げられる。

また、本態様によれば、前記誘導加熱部は巻き線が複数回巻かれた１つの誘導コイルであり、レーザー光は前記誘導コイルの隣り合う巻き線の間から前記硬化肉盛原料に照射されるので、レーザー溶接と誘導加熱とを構造簡単且つ効果的に合体させることができる。
硬化肉盛溶接では、硬化肉盛原料は通常粉末状態で母材表面の硬化肉盛溶接部分に供給される。この粉末原料の供給も前記誘導コイルの隣り合う巻き線の間から行うことが可能である。

本発明の第２の態様に係る硬化肉盛溶接装置は、前記第１の態様において、前記母材は、前記誘導加熱部、前記肉盛原料供給部及び前記溶融加熱部に対して軸心に沿って相対移動する構成であることを特徴とする。

硬化肉盛溶接は、母材の軸心方向に沿ってある範囲に亘って設けられるのが通常である。本態様によれば、前記母材が前記誘導加熱部、前記肉盛原料供給部及び前記溶融加熱部に対して軸心に沿って相対移動する構成であるので、母材の軸心方向に沿う前記範囲に亘って容易に硬化肉盛溶接を行うことができる。

本発明の第３の態様に係る硬化肉盛溶接装置は、前記第１又は第２の態様において、前記母材の表面温度を非接触で計測する非接触温度計測部を備えていることを特徴とする。
ここで、「母材の表面温度」における温度が計測される「母材の表面」とは、硬化肉盛溶接部分の近傍における母材表面が好ましいが、誘導加熱によって温度がほぼ一様に上昇する範囲内であれば前記近傍よりも離れていてもよい。或いは、硬化肉盛溶接がされた部分の表面、即ち母材の表面に設けられた硬化肉盛溶接層の表面を計測してその計測値を利用することも可能である。

本態様によれば、非接触温度計測部を用いるので、母材の温度を誘導加熱による電磁誘導の影響を受けることなく、計測することができる。
また、母材の温度の計測値によって前記誘導加熱部の出力を調整し、以って母材表面の温度をねらいとする温度範囲に維持することができる。
また、母材の温度の計測値によって溶融加熱部の出力を適切に調整することも可能となり、以って適切な溶融加熱を行うことができる。

本発明の第４の態様に係る硬化肉盛溶接方法は、母材の少なくとも表面を誘導加熱部による誘導加熱によって加熱する予熱工程と、硬化肉盛原料を前記母材の表面に供給する肉盛原料供給工程と、前記予熱工程を経た母材表面の前記硬化肉盛原料を溶融加熱部によって溶融する溶融加熱工程と、前記溶融加熱工程後の前記溶融された部分を誘導加熱部による誘導加熱によって加熱する後熱工程とを備え、前記誘導加熱部は巻き線が複数回巻かれた１つの誘導コイルであり、前記母材は、前記誘導コイルに囲われて内側に位置し、軸心回りに回転しながら前記硬化肉盛原料が溶融され、前記溶融加熱部はレーザー光照射装置であり、前記レーザー光は前記誘導コイルの隣り合う巻き線の間から前記硬化肉盛原料に照射される、ことを特徴とする。

本態様によれば、硬化肉盛溶接の予熱処理も後熱処理も誘導加熱部による前記誘導加熱によって行うので、前記予熱処理と後熱処理を金属製の母材自体の自己発熱による直接加熱によって簡単に行うことができる。また、誘導加熱はバーナーやヒーターによる従来の間接加熱に比べて加熱効率が高いので、硬化肉盛溶接を行う際の消費エネルギーを削減することができる。

また、本態様によれば、前記母材は、前記誘導コイルに囲われて内側に位置し、更に軸心回りに回転しながら前記硬化肉盛原料が溶融される。従って、誘導コイルの電磁誘導による渦電流が母材の全表面にほぼ均一に流れ、該母材表面の硬化肉盛溶接部分を全体に亘ってほぼ均一に且つ一様な温度に加熱することができる。即ち、母材表面の硬化肉盛溶接部分に対して、予熱の際も後熱の際も加熱制御を容易に行うことができる。

また、本態様によれば、溶融加熱部はレーザー光照射装置であるので、レーザー溶接のメリットである、低入熱で且つ加熱領域を絞ることが可能であることにより硬化肉盛原料部分に入熱を集中することができ、以て母材の溶融を抑制して当該硬化肉盛原料の希釈化を低くできるメリットを活かすことができる。レーザー溶接で硬化肉盛溶接を行う場合は、特に前記予熱処理と後熱処理の必要性が高まるが、本発明によれば誘導加熱によって金属製の母材自体の自己発熱によって簡単に行うことができる。
また、本態様によれば、前記誘導加熱部は巻き線が複数回巻かれた１つの誘導コイルであり、レーザー光は前記誘導コイルの隣り合う巻き線の間から前記硬化肉盛原料に照射されるので、レーザー溶接と誘導加熱とを構造簡単且つ効果的に合体させることができる。
硬化肉盛溶接では、硬化肉盛原料は通常粉末状態で母材表面の硬化肉盛溶接部分に供給される。この粉末原料の供給も前記誘導コイルの隣り合う巻き線の間から行うことが可能である。

本発明の第５の態様に係る硬化肉盛溶接方法は、前記第４の態様において、前記予熱工程の際と後熱工程の際の少なくとも一方において前記母材の表面温度をそれぞれ非接触で計測し、計測値が設定範囲外である場合に前記誘導加熱部の出力を調整することを特徴とする。
本態様によれば、母材の温度の計測値によって前記誘導加熱部の出力を増減調整することで母材表面の温度を設定温度範囲内に維持することができる。

本発明の第６の態様に係る硬化肉盛溶接方法は、前記第５の態様のいずれか一つの態様において、前記予熱工程後の母材の表面温度を非接触で計測し、計測値が設定範囲外である場合に前記溶融加熱部の出力を調整することを特徴とする。
本態様によれば、母材の温度の計測値によって前記溶融加熱部の出力を増減調整することで適切な溶融加熱を行うことができる。

本発明に係る硬化肉盛溶接装置の実施例１を示す概略構成図である。母材の硬化肉盛溶接された部分の断面図である。同実施例１の構成を説明するブロック図である。同実施例１の制御を説明するフローチャートである。

以下、本発明に係る硬化肉盛溶接装置の実施例１を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示したように、本実施例１の硬化肉盛溶接装置は、断面円形の長尺な金属製の母材１の表面２に硬化肉盛原料３を供給する肉盛原料供給部４と、前記母材表面２の前記硬化肉盛原料３を溶融する溶融加熱部５と、前記溶融加熱部５による前記溶融に先行する前記母材１に対する誘導加熱による予熱と、前記溶融後の前記母材１に対する誘導加熱による後熱の少なくとも一方を実行可能な誘導加熱部６とを備える。

ここで、母材１の素材は、例えば炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼等である。母材１の太さ（直径）は５０ｍｍ〜８０ｍｍである。母材１の素材、太さ（直径）及び断面形状は、上記のものに限定されないことは勿論である。
また、硬化肉盛原料は、例えばステライト等のコバルト合金や、コルモノイ等のニッケル合金である。硬化肉盛溶接では通常粉状の硬化肉盛原料が用いられるが、粉状のものに限定されず、棒状等の他の形状でもよい。

［誘導加熱部］
先ず誘導加熱部６について説明する。
高周波誘導加熱等の誘導加熱は、誘導コイル７による電磁誘導によって金属製の母材１に渦電流が流れ、この渦電流と該母材１自体の電気抵抗によってジュール熱が発生することで自ら発熱する。すなわち、当該母材１自体が前記渦電流によって自己発熱する。
従って、誘導加熱は渦電流が流れる部分だけが自己発熱するので直接加熱となり、また局部加熱となり、バーナーやヒーターによる従来の間接加熱に比べて加熱効率を容易に向上することができる。誘導加熱の際に加熱周波数を高くすることで、表皮効果の現象によって、母材１の表面に熱を一層集中して発生させることができる。また誘導加熱では、ヒーターのような発熱源は存在しないので、母材１の周囲が高温にならずに済み、一層温度管理が容易である上に、肉盛原料供給部４の加熱損傷を抑制できる。更に、直接加熱であることから急速加熱が可能である。

本実施例１では、誘導加熱部６は上記したように誘導コイル７である。そして、図１に示したように、母材１は、誘導コイル７に囲われて内側に位置し、軸心回り８に回転しながら該母材１の表面２に供給された前記硬化肉盛原料３が溶融加熱部５からの熱によって溶融される構成である。図２に示したように、この回転しつつの溶融によって一様な厚さの硬化肉盛溶接層９が得られる。この硬化肉盛溶接層９は、通常は最終的に研磨仕上げが行われる。

上記構成の誘導コイル７によって、その電磁誘導による渦電流が母材１の全表面にほぼ均一に流れ、該母材表面２の硬化肉盛溶接部分１４を全体に亘ってほぼ均一に且つ一様な温度に自己発熱によって加熱することができる。誘導コイルに供給する電流を変えることで加熱温度を容易にコントロールすることができる。即ち、母材表面２の硬化肉盛溶接部分１４に対して、予熱の際も後熱の際も加熱制御を容易に行うことができる。また、予熱と後熱を一連で行うことができる。

［溶融加熱部］
次に、前記溶融加熱部５は、本実施例ではレーザー光照射装置１０である。該レーザー光照射装置１０は、集光レンズ１１を備え、該集光レンズ１１を通過したレーザー光１２が集光されて母材１の表面２の硬化肉盛原料３が供給された部分に照射される。そして、母材１が回転することで、全周に亘って硬化肉盛溶接層９を設けることができる。
更に、後述するように、母材１がレーザー光照射装置１０等に対して軸心に沿う方向１３に相対移動することによって、該母材１の軸心方向に沿ってある範囲（硬化肉盛溶接部分１４）に硬化肉盛溶接層９を設けることができる。

溶融加熱部５をレーザー光照射装置１０で構成すると、レーザー溶接のメリットである、低入熱で且つ加熱領域を絞ることが可能であることにより硬化肉盛原料部分１４に入熱を集中することができ、以て母材１の溶融を抑制して当該硬化肉盛原料３の希釈化を低くできるメリットを活かすことができる。レーザー溶接で硬化肉盛溶接を行う場合は入熱量が少ないので、特に前記予熱処理と後熱処理の必要性が高まるが、本構成によれば誘導加熱によって当該予熱処理と後熱処理のいずれも母材１自体の自己発熱によって簡単に行うことができる。

本実施例１では、レーザー光照射装置１０のレーザー光１２は、誘導コイル７の隣り合う巻き線７ａと７ｂの間から前記硬化肉盛原料３に照射される構成である。
この構成により、レーザー光１２は誘導コイル７の隣り合う巻き線７ａと７ｂの間から前記硬化肉盛原料３に照射されるので、レーザー溶接と誘導加熱とを構造簡単且つ効果的に合体させることができる。
硬化肉盛溶接では、硬化肉盛原料３は通常粉末状態で母材表面２の硬化肉盛溶接部分１４に供給される。本実施例１では、この粉末原料の供給も前記誘導コイル７の隣り合う巻き線７ａと７ｂの間から行う構成である。勿論、粉末以外の原料も同様に行うことができる。

［非接触温度計測部］
本実施例１では、前記母材１の表面温度を非接触で計測する非接触温度計測部１５を備えている。ここで、非接触温度計測部１５として、例えば放射温度計が挙げられる。

既述の通り、母材１の表面温度における温度が計測される母材１の表面とは、硬化肉盛溶接部分１４の近傍における母材表面２が好ましい。しかし、誘導加熱によって温度がほぼ一様に上昇する範囲内の母材表面２であれば前記近傍よりも離れていてもよい。或いは、硬化肉盛溶接がされた部分１４の表面、即ち母材１の表面に設けられた硬化肉盛溶接層１９の表面を計測してその計測値を利用することも可能である。

非接触温度計測部１５を用いる構成としたことにより、母材１の温度を誘導加熱による電磁誘導の影響を受けることなく、計測することができる。
また、母材１の温度の計測値によって前記誘導加熱部の出力を調整し、以って母材表面２の温度をねらいとする温度範囲に維持することができる。
また、母材１の温度の計測値によって溶融加熱部５の出力を適切に調整することも可能となり、以って適切な溶融加熱を行うことができる。

［母材の移動］
また、本実施例１では、母材１は、前記誘導加熱部６（誘導コイル７）、肉盛原料供給部４、溶融加熱部５（レーザー光照射装置１０）及び非接触温度計測部１５に対して軸心に沿って相対移動する構成である。ここでは、誘導加熱部６（誘導コイル７）、肉盛原料供給部４、溶融加熱部５（レーザー光照射装置１０）及び非接触温度計測部１５が単一の移動用ユニット１６に組み付けられている。該移動用ユニット１６は、位置固定の母材１に対して前記軸心に沿う方向１３に移動可能に構成されている。

また、母材１は回転機構１７によって軸心回り８に回転するように支持されている。
即ち、母材１は、既述の如く、誘導コイル７に囲われて内側に位置し、当該回転機構１７によって軸心回り８に回転しながら母材１の表面２に供給された前記硬化肉盛原料３が溶融加熱部５からの熱によって溶融される構成である。
回転機構１７の具体的構造としては、母材１をモーターの回転軸にホルダーを介して直接連結してもよいし、或いはギア輪列を介して動力伝達する構造であってもよい。

硬化肉盛溶接は、母材１の軸心方向１３に沿ってある範囲（硬化肉盛溶接部分１４）に亘って設けられるのが通常である。本構成によれば、前記母材１が軸心に沿う方向１３に対して位置固定され、前記誘導加熱部６、肉盛原料供給部４、溶融加熱部５及び非接触温度計測部１５が一体となって前記方向１３に沿って移動する構成であるので、母材１の軸心方向に沿う前記範囲（硬化肉盛溶接部分１４）に亘って容易に硬化肉盛溶接を行うことができる。
具体的には、母材１の回転速度と前記軸心に沿う方向１３への移動速度を関係付けることで、母材１の表面２に螺旋状に一連の硬化肉盛溶接線が形成され、これにより硬化肉盛溶接層９を形成することができる。既述の通り、この硬化肉盛溶接層９は、通常は最終的に研磨仕上げが行われる。

図３は前記実施例１の各構成部材の関係を示すブロック図である。
前記誘導加熱部６、肉盛原料供給部４及び、溶融加熱部５及び回転機構１７は、制御部１８から送られる制御信号を受けて駆動する。前記移動ユニット１６も制御部１８から送られる制御信号を受けて駆動する。
非接触温度計測部１５で計測された温度情報は、制御部１８に送られ、この温度情報に基づいて各種制御が実行される。

［硬化肉盛溶接方法の説明］
図４のフローチャートに基づいて、上記硬化肉盛溶接装置を用いた硬化肉盛溶接方法の一例を説明する。
ステップＳ１で、前記誘導コイル７に電流を供給して誘導加熱によって母材１に対する予熱を開始する。これにより、母材１の誘導コイル７で囲われた部分はほぼ一様な設定温度に予熱される。この段階では母材の回転機構１７が駆動されて母材１は軸心回り８に回転している。

ステップＳ２で、非接触温度計測部１５によって母材１の表面２の温度が常時又は一定時間毎に計測され、その計測された温度情報が制御部１８に送られ、計測値が設定範囲内であるか判定される。
設定範囲内でないと判定された場合は、ステップＳ３に進み、誘導加熱の出力が設定範囲内になるように調整される。具体的には、設定温度より低い場合は前記出力をアップし、設定温度よりも高い場合は前記出力をダウンする。そして所定時間経過後にステップＳ２に戻る。
設定範囲内であると判定された場合は、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、制御部１８から送られる制御信号によって、肉盛原料供給部４から母材表面２に硬化肉盛原料３が供給される。また、溶融加熱部５からレーザー光１２が照射され、前記硬化肉盛原料３が溶融されて肉盛溶接が行われる。このとき母材１は回転しているので、該母材１の周方向に肉盛溶接が進行する。また母材１は軸心に沿う方向１３に所定速度で移動することで、母材１の表面２に螺旋状に一連の硬化肉盛溶接線が形成され、これにより硬化肉盛溶接層９を形成することができる。

この硬化肉盛溶接中も前記ステップＳ２及びステップＳ３で説明した母材表面温度の計測とそれに基づく誘導加熱の出力調整は平行して行われている。従って、硬化肉盛溶接において必要な予熱が不足あるいは過剰の状態になることを防止できる。

次にステップＳ５に進み、硬化肉盛溶接が全範囲（硬化肉盛溶接部分１４）に亘って行われたかが判断され、未だの場合（ＮＯ）は、ステップＳ４に戻る。
硬化肉盛溶接が全範囲（硬化肉盛溶接部分１４）に亘って行われた場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、予熱工程は終わり、後熱工程に入る。溶融加熱部５はＯＦＦとなり、溶融された硬化肉盛原料３を急激な温度低下をしないようにして徐々に冷やす。そのために、誘導加熱部６による誘導加熱は継続する。
即ち、この後熱工程中も前記ステップＳ２及びステップＳ３で説明した母材表面温度の計測とそれに基づく誘導加熱の出力調整は平行して行われている。従って、硬化肉盛溶接において必要な後熱が不足の状態になることを防止できる。

そして、ステップＳ７に進み、後熱工程が終了した場合に全終了となる。この判断は、後熱工程の時間を予め決めておくことで、その時間の経過によって行うことができる。

［実施例１の作用］
本実施例１によれば、硬化肉盛溶接の予熱処理も後熱処理も誘導加熱部６による誘導加熱によって実行可能であるので、前記予熱処理と後熱処理を金属製の母材１自体の自己発熱による直接加熱によって簡単に行うことができる。また、誘導加熱はバーナーやヒーターによる従来の間接加熱に比べて加熱効率が高いので、硬化肉盛溶接を行う際の消費エネルギーを削減することができる。

また、前記母材１は、前記誘導コイル７に囲われて内側に位置し、更に軸心回り８に回転しながら前記硬化肉盛原料３が溶融される構成である。従って、誘導コイル７の電磁誘導による渦電流が母材１の全表面にほぼ均一に流れ、該母材表面２の硬化肉盛溶接部分１４を全体に亘ってほぼ均一に且つ一様な温度に加熱することができる。即ち、母材表面２の硬化肉盛溶接部分１４に対して、予熱の際も後熱の際も加熱制御を容易に且つ一連に行うことができる。

［その他の実施例］
本発明は、上記の実施例１の構造に限定されないことは勿論である。例えば、以下のように構成することも可能である。

（１）上記実施例１では、前記母材１は、誘導コイル７に囲われて内側に位置し、更に軸心回り８に回転しながら硬化肉盛原料３が溶融される構成である。この構成により、誘導コイル７の電磁誘導による渦電流が母材１の全表面にほぼ均一に流れ、該母材表面２の硬化肉盛溶接部分１４を全体に亘ってほぼ均一に且つ一様な温度に加熱することができる。
しかし、以下のように構成してもよい。
母材１が誘導コイル７に囲まれて内側に位置する構成ではなく、電磁調理器のように母材１に沿って誘導コイルユニットが位置する配置でも、母材表面２を一様に加熱することが可能である。

（２）実施例１では、溶融加熱部５はレーザー光照射装置１０であるが、これに限定されない。他の溶融加熱部としては、周知の被覆アーク溶接法、ＴＩＧ法、ＰＴＡ法などが挙げられる。

１母材、２表面、３硬化肉盛原料、４肉盛原料供給部、
５溶融加熱部、６誘導加熱部、７誘導コイル、８軸心回り、
９硬化肉盛溶接層、１０レーザー光照射装置、１１集光レンズ、
１２レーザー光、１３軸心に沿う方向、１４硬化肉盛溶接部分、
１５非接触温度計測部、１６移動用ユニット、１７母材の回転機構、
１８制御部

Claims

母材の表面に硬化肉盛原料を供給する肉盛原料供給部と、
前記母材表面の前記硬化肉盛原料を溶融する溶融加熱部と、
前記溶融加熱部による前記溶融に先行する前記母材に対する誘導加熱による予熱と、前記溶融後の前記母材に対する誘導加熱による後熱の少なくとも一方を実行可能な誘導加熱部と、を備え、
前記誘導加熱部は巻き線が複数回巻かれた１つの誘導コイルであり、
前記母材は、前記誘導コイルに囲われて内側に位置し、軸心回りに回転しながら前記硬化肉盛原料が溶融される構成であり、
前記溶融加熱部はレーザー光照射装置であり、
前記レーザー光照射装置から照射されるレーザー光は前記誘導コイルの隣り合う巻き線の間から前記硬化肉盛原料に照射される、ことを特徴とする硬化肉盛溶接装置。
請求項１に記載の硬化肉盛溶接装置において、
前記母材は、前記誘導加熱部、前記肉盛原料供給部及び前記溶融加熱部に対して軸心に沿って相対移動する構成である、ことを特徴とする硬化肉盛溶接装置。
請求項１又は２に記載の硬化肉盛溶接装置において、
前記母材の表面温度を非接触で計測する非接触温度計測部を備えている、ことを特徴とする硬化肉盛溶接装置。
母材の少なくとも表面を誘導加熱部による誘導加熱によって加熱する予熱工程と、
硬化肉盛原料を前記母材の表面に供給する肉盛原料供給工程と、
前記予熱工程を経た母材表面の前記硬化肉盛原料を溶融加熱部によって溶融する溶融加熱工程と、
前記溶融加熱工程後の前記溶融された部分を誘導加熱部による誘導加熱によって加熱する後熱工程と、を備え、
前記誘導加熱部は巻き線が複数回巻かれた１つの誘導コイルであり、
前記母材は、前記誘導コイルに囲われて内側に位置し、軸心回りに回転しながら前記硬化肉盛原料が溶融され、
前記溶融加熱部はレーザー光照射装置であり、
前記レーザー光照射装置から照射されるレーザー光は前記誘導コイルの隣り合う巻き線の間から前記硬化肉盛原料に照射される、ことを特徴とする硬化肉盛溶接方法。
請求項４に記載の硬化肉盛溶接方法において、
前記予熱工程の際と後熱工程の際の少なくとも一方において前記母材の表面温度をそれぞれ非接触で計測し、計測値が設定範囲外である場合に前記誘導加熱部の出力を調整する、ことを特徴とする硬化肉盛溶接方法。
請求項５に記載の硬化肉盛溶接方法において、
前記予熱工程後の母材の表面温度を非接触で計測し、計測値が設定範囲外である場合に前記溶融加熱部の出力を調整する、ことを特徴とする硬化肉盛溶接方法。