JP7039009B2 - レーザクラッディング装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ光を用いた精密肉盛溶接を行うためのレーザクラッディング装置に関する。
粉末状材料をレーザビームによって加熱溶融して肉盛溶接するレーザクラッディング装置は、従来のアーク溶接やプラズマ溶接に比較して入熱が少なく、精密な肉盛溶接が可能である。
レーザクラッディング用のレーザ加工ヘッドとして、これまで提案されているものは、例えば特許文献１～３等に示すようにレーザビームの照射部に粉末材料を供給するための粉末供給装置を加工ヘッドとは別に備えられたものである。
その一般的な構造を図２に示す。
光学レンズ１１等にて集光されたレーザ光１１２の周囲にアシストガスＧを噴流させるとともに、このレーザ光に向けて粉末材料Ｐが供給され、基材の表面に加熱溶融部Ｍが形成される。
この粉末材料Ｐは、加工ヘッドとは別に設けられた粉末供給装置と、この加工ヘッドに設けた粉末供給路１０１とがフレキシブル配管接続されている。
これでは、粉末の供給経路が複雑になり、高価な装置となっていた。
特開２００３－３４０５８３号公報 特開２００５－２１９０６０号公報 特表平１０－５０１４６３号公報
本発明は、レーザヘッドに粉末供給部を搭載可能にしたレーザクラッディング装置の提供を目的とする。
本発明に係るレーザクラッディング装置は、レーザ照射部と、前記レーザ照射部の周囲に設けたアシストガスの噴流部と、前記アシストガスの噴流部の近傍に容器状の粉末供給部とを備えたことを特徴とする。
ここで例えば、容器状の粉末供給部は粉末供給孔を有する密閉状容器であり、前記粉末供給孔は前記アシストガスの噴流部に位置しているものでもよい。
本発明において、容器状の粉末供給部は、レーザ照射部を形成するノズルの周囲に搭載することができる。
本発明に係るレーザクラッディング装置にあっては、容器状の粉末供給部に収容されている粉末材料がアシストガスの流れに沿って供給されることになる。
特に密閉状の容器にすると、アシストガスの流れにより、容器内に有するエアーとともに粉末材料が供給され、容器内圧力が低下することになる。
そこで、アシストガス（シールドガス）の噴流量（噴流速度）を可変調整することで、粉末材料の供給量を調整することができる。
本発明に係るレーザクラッディング装置の構造例を示す。 従来のヘッドの構造例を示す。
本発明に係るレーザクラッディング装置のヘッド部の構造例を図１に模式的に示す。
レーザ照射部は、レンズ１１等にて集光されたレーザ光が基材１の表面に照射されるようになっている。
このレーザ照射部の周囲にアシストガス（シールドガス）の供給部１４を備え、基材１の表面に向けて不活性ガス等のアシストガスＧが噴流される。
本発明において特徴的なのは、レーザ照射部の近傍に容器状の粉末供給部１３を搭載した点にある。
これにより、粉末の供給配管が不要になる。
粉末供給部１３は、粉末供給孔１３ｂを有し、それ以外は密閉された密閉状の容器になっている。
この粉末供給孔１３ｂは、アシストガスＧが噴流する位置に有し、アシストガスＧの流れに沿って、粉末材料が内部のエアー１３ａとともに吸い込まれ、レーザ光１２の集光部に供給される。
噴射された粉末材料Ｐは、レーザ光によって加熱され、基材１の表面に溶融した溶融プールＭを形成し、その後に冷却され、レーザクラッディング層Ｗが形成される。
粉末供給部１３の内部に有するエアー１３ａは、粉末材料Ｐとともに吸い出され、圧力が低下する。
これにより、アシストガスＧの流量を調整することで、粉末材料Ｐの供給量を調整することができ、アシストガスＧの流れを止めると粉末供給孔からエアーが内部に流れ、エアー１３ａの圧力が回復するようになっている。
容器状の粉末供給部１３は、カートリッジ式に交換可能になっていてもよく、粉末材料Ｐをこの容器に手動又は自動で補充できるようにしてもよい。
また、粉末供給部１３の内部のエアー圧の調整手段を有していてもよい。
このようにヘッド部に直接、容器状の粉末供給部を搭載したことにより、構造が簡単でコンパクトなレーザクラッディング装置となる。
１ 基材
１１ レンズ
１２ レーザ光
１３ 粉末供給部
１０１ 粉末供給路
Ｇ アシストガス
Ｍ 溶融プール
Ｐ 粉末材料

Claims (1)

  1. レーザ照射部と、
    前記レーザ照射部の周囲に設けたアシストガスの噴流部と、
    前記アシストガスの噴流部の近傍に容器状の粉末供給部とを備え、
    前記容器状の粉末供給部は粉末供給孔を有する密閉状容器であり、
    前記粉末供給孔は前記アシストガスの噴流部に位置していることを特徴とするレーザクラッディング装置。
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