(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材の肉盛り領域に沿って移動するノズルから連続供給される粉末状の肉盛り材料に対してレーザビームを照射して、母材に肉盛り部を形成するレ−ザ肉盛り方法であって、
肉盛り部の始端に肉盛り部の終端を重ねてオーバーラップ部分を形成するに際して、
加工開始時から加工終了時に至るまでの間、肉盛り材料を供給するノズルの中心線とレーザビームの照射中心線とが交わる加工点を連続して上昇させながら肉盛り加工を行うことを特徴とするレ−ザ肉盛り方法。
【請求項２】
加工点を一定速度で上昇させる請求項１に記載のレ−ザ肉盛り方法。
【請求項３】
加工開始時から加工点がオーバーラップ開始点に到達するまでの加工点の上昇量をＡとし、肉盛り部の中間部分での高さをＨとすると、上昇量Ａは、  Ｈ／３≦Ａ≦２Ｈ／３  の範囲にある請求項２に記載のレ−ザ肉盛り方法。
【請求項４】
加工点の上昇を開始する時期に対して、肉盛り材料の供給およびレーザビームの照射を遅らせて開始する請求項１ないし３のいずれかに記載のレ−ザ肉盛り方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、エンジンのシリンダヘッドのバルブシート部に被覆金属のビード（クラッドビード）を形成するのに利用されるレ−ザ肉盛り方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記したように、例えば、エンジンのシリンダヘッドのバルブシート部にクラッドビードを形成する場合には、バルブシート部に沿って移動するノズルから連続供給される粉末状の銅系の肉盛り合金材料に対して、レーザビームを照射することにより、クラッドビードを形成するようにしているが、必要な肉盛り量が確保されたリング状のクラッドビードを得るために、図２（ｂ）に示すように、バルブシート部Ｖａに形成された高さｈのクラッドビードＢａの始端ＢｓにクラッドビードＢａの終端Ｂｅを重ねてオーバーラップ部分Ｌ１を形成するようにしている。
【０００３】
従来、このオーバーラップ部分Ｌ１を形成するに際しては、図２（ａ）に示すように、加工始端Ｗｓから経路ｒ１に沿って移動させたノズルの中心線とレーザビームの照射中心線とが交わる加工点を、オーバーラップ開始点ＷｐにおいてクラッドビードＢａの始端Ｂｓの形状に合わせて設定した経路ｒ２に沿って０．８ｈ〜１．２ｈの範囲で上昇させた後、経路ｒ３に沿って加工終端Ｗｅまで移動させるようにしている。（特開平１０−０３４３６０号）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来において、オーバーラップ開始点Ｗｐ以降の上昇域で加工点が急激に上昇することから、すなわち、肉盛り合金材料を供給するノズルが急激に上昇することから、自重落下している肉盛り合金材料の落下速度が変わってしまい、加工点に対する肉盛り合金材料の供給量が一時的に変化することにより、とくにオーバーラップ部分Ｌ１の先端部において、凹状の欠肉ｎ１や相対的な入熱過多によるクラックｎ２が生じる可能性があるという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、レ−ザ肉盛り加工を行って母材に肉盛り部を形成する場合でかつ肉盛り部の始端に肉盛り部の終端を重ねてオーバーラップ部分を形成する場合において、オーバーラップ部分の先端部に、欠肉やクラックなどの欠陥が生じるのを防ぐことができるレ−ザ肉盛り方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係わる発明は、母材の肉盛り領域に沿って移動するノズルから連続供給される粉末状の肉盛り材料に対してレーザビームを照射して、母材に肉盛り部を形成するレ−ザ肉盛り方法であって、肉盛り部の始端に肉盛り部の終端を重ねてオーバーラップ部分を形成するに際して、加工開始時から加工終了時に至るまでの間、肉盛り材料を供給するノズルの中心線とレーザビームの照射中心線とが交わる加工点を連続して上昇させながら肉盛り加工を行う構成としたことを特徴としており、このレ−ザ肉盛り方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００７】
本発明の請求項２に係わるレ−ザ肉盛り方法は、加工点を一定速度で上昇させる構成としている。
【０００８】
本発明の請求項３に係わるレ−ザ肉盛り方法は、加工開始時から加工点がオーバーラップ開始点に到達するまでの加工点の上昇量をＡとし、肉盛り部の中間部分での高さをＨとすると、上昇量Ａは、  Ｈ／３≦Ａ≦２Ｈ／３  の範囲にある構成としている。
【０００９】
本発明の請求項４に係わるレ−ザ肉盛り方法は、加工点の上昇を開始する時期に対して、肉盛り材料の供給およびレーザビームの照射を遅らせて開始する構成としている。
【００１０】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わるレ−ザ肉盛り方法では、オーバーラップ開始点において加工点が急激に上昇しないので、すなわち、オーバーラップ開始点におけるノズルの上昇速度が遅いので、自重落下している肉盛り材料の落下速度が変化することがほとんどなく、その結果、加工点に対して肉盛り材料が安定して供給されることとなり、欠肉やクラックなどの不具合のないオーバーラップ部分が形成されることとなる。
【００１１】
本発明の請求項２に係わるレ−ザ肉盛り方法では、加工点が加工始端から一定速度で上昇するので、請求項１に係わるレ−ザ肉盛り方法と同じく、欠肉やクラックなどの不具合のないオーバーラップ部分が形成されるうえ、高さがほぼ均一な良好な肉盛り部が形成されることとなる。
【００１２】
本発明の請求項３に係わるレ−ザ肉盛り方法において、加工開始時から加工点がオーバーラップ開始点に到達するまでの加工点の上昇量Ａを肉盛り部の高さＨの１／３以上としてあるので、オーバーラップ部分の先端部に相対的な入熱過多によるクラックが発生する確率が低いものとなり、また、上昇量Ａを肉盛り部の高さＨの２／３以下としてあるので、オーバーラップ部分の先端部ないしその近傍に未溶着箇所が生じる確率が低いものとなり、したがって、欠肉やクラックなどの不具合のないオーバーラップ部分が形成されることとなる。
【００１３】
本発明の請求項４に係わるレ−ザ肉盛り方法では、加工点が一定速度で上昇するようになってから、肉盛り材料の供給およびレーザビームの照射が開始されるので、加工点の上昇開始時に発生する加速度が、肉盛り材料の供給およびレーザビームの照射に影響しないこととなり、実質的な加工の開始から加工の終了に至るまで、肉盛り材料の供給が安定してなされることとなる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わるレ−ザ肉盛り方法では、上記した構成としていることから、オーバーラップ開始点における肉盛り材料の供給量を安定させることができ、オーバーラップ部分の先端部ないしはその近傍に、欠肉やクラックなどの不具合が生じるのを防止することが可能であるという極めて優れた効果がもたらされる。
【００１５】
本発明の請求項２に係わるレ−ザ肉盛り方法では、加工点が加工始端から一定した速度で上昇するので、高さがほぼ均一な良好な肉盛り部を形成することができると共に、欠肉やクラックなどの不具合のないオーバーラップ部分を形成することが可能であるという極めて優れた効果がもたらされる。
【００１６】
本発明の請求項３に係わるレ−ザ肉盛り方法では、上記した構成としたから、オーバーラップ部分の先端部にクラックが発生する確率を低く抑えることができ、かつ、オーバーラップ部分の先端部ないしその近傍に未溶着箇所が生じる確率も低く抑えることができ、したがって、欠肉やクラックなどの不具合のないオーバーラップ部分を形成することが可能であるという極めて優れた効果がもたらされる。
【００１７】
本発明の請求項４に係わるレ−ザ肉盛り方法では、上記した構成としたため、加工点の上昇開始時に発生する加速度が、肉盛り材料の供給およびレーザビームの照射に影響しない分だけ、実質的な加工開始から加工終了に至るまでの安定した肉盛り材料の供給を実現することができるという極めて優れた効果がもたらされる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を図１に基づいて説明する。
【００１９】
図１（ｂ）は、本発明の一実施例によるレ−ザ肉盛り方法によってエンジンのシリンダヘッド（母材）のバルブシート部（肉盛り領域）に形成されたクラッドビード（肉盛り部）を示しており、このクラッドビード１は、バルブシート部２に沿って移動するノズルから連続供給される粉末状の肉盛り材料に対して、レーザビームを照射することによって形成されている。
【００２０】
この場合、必要な肉盛り量が確保されたリング状のクラッドビード１を得るために、クラッドビード１の始端１１に終端１２を重ねてオーバーラップ部分３を形成するようにしており、このオーバーラップ部分３を形成するに際しては、図１（ａ）に示すように、加工開始時から加工終了時に至るまでの間において、肉盛り材料を供給するノズルの中心線とレーザビームの照射中心線とが交わる加工点を、加工始端ＷＳから加工終端ＷＥまで経路Ｒに沿って移動させるようにしている、すなわち、ノズルとレーザビームとを一定速度で上昇させるようにしている。
【００２１】
この実施例において、加工開始時から加工点がオーバーラップ開始点ＷＰに到達するまでの加工点の上昇量をＡとし、クラッドビード１の中間部分での高さをＨとした場合、上昇量Ａは、クラッドビード１の高さＨに対して  Ｈ／３≦Ａ≦２Ｈ／３  の関係をなすように設定してあり、また、この実施例では、加工点の上昇を開始する時期に対して、肉盛り材料の供給およびレーザビームの照射を遅らせて開始するようにしている。
【００２２】
したがって、この実施例によるレ−ザ肉盛り方法では、加工開始時から加工終了時に至るまでのすべての区間が加工点の上昇域としていることから、オーバーラップ開始点ＷＰにおいて加工点が急激に上昇することがなく、すなわち、オーバーラップ開始点ＷＰにおけるノズルの上昇速度が速くなることがなく、これにより、自重落下している肉盛り材料の落下速度が変化することがほとんどなくなって、加工点に対して肉盛り材料が安定して供給されることとなり、その結果、欠肉やクラックなどの不具合のないオーバーラップ部分３が形成されることとなる。
【００２３】
また、この実施例によるレ−ザ肉盛り方法では、加工点が加工始端ＷＳから一定速度で上昇するようにしていることから、高さがほぼ均一な良好なクラッドビード１が得られるうえ、加工点の上昇量Ａをクラッドビード１の高さＨに対してＨ／３≦Ａ≦２Ｈ／３  の関係としているので、オーバーラップ部分３の先端部ないしその近傍に欠肉やクラックなどの不具合が生じる可能性がほとんど皆無となる。
【００２４】
さらに、上記したレ−ザ肉盛り方法では、加工点が一定速度で上昇するようになった後に、肉盛り材料の供給およびレーザビームの照射を開始するので、加工点の上昇開始時に発生する加速度の影響は、肉盛り材料の供給およびレーザビームの照射に及ばないこととなり、その結果、実質的な加工の開始から加工の終了に至るまでの間、肉盛り材料の供給が安定してなされることとなる。
【００２５】
そこで、上記したレ−ザ肉盛り方法により、シリンダヘッドのバルブシート部２に、下記加工条件でクラッドビード１を形成するに際して、加工開始時から加工点がオーバーラップ開始点ＷＰに到達するまでの加工点の上昇量Ａを５通りに変化させ、各上昇量Ａに対する不具合の発生率（％），不具合の内容および欠肉の有無を調べたところ、表１の結果を得た。
【００２６】
加工条件
クラッドビード１の高さ（Ｈ）：１．８ｍｍ
加工点出力：３．７５ｋｗ
肉盛り材料の供給量：６０ｇ／ｍｉｎ
加工速度：０．８ｍｍ／ｍｉｎ
スタンドオフ：２２ｍｍ
【表１】
0003613997.tif 000002
表１の結果から、加工点の上昇量Ａをクラッドビード１の高さＨに対して、  Ｈ／３≦Ａ≦２Ｈ／３  の関係とすることで、オーバーラップ部分３の先端部ないしその近傍には、欠肉やクラックなどの不具合が発生しないことが確認できた。
【００２７】
なお、本発明に係わるレ−ザ肉盛り方法の詳細な構成は、上記した実施例の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるレ−ザ肉盛り方法における加工点の上昇経路説明図（ａ）および形成されたクラッドビードのオーバーラップ部分を示す部分拡大説明図（ｂ）である。
【図２】従来のレ−ザ肉盛り方法における加工点の上昇経路説明図（ａ）および形成されたクラッドビードのオーバーラップ部分を示す部分拡大説明図（ｂ）である。
【符号の説明】
１  クラッドビード（肉盛り部）
２  バルブシート部（肉盛り領域）
３  オーバーラップ部分
１１  クラッドビードの始端
１２  クラッドビードの終端
Ａ  加工点の上昇量
Ｈ  クラッドビード高さ
ＷＰ  オーバーラップ開始点
【図１】
0003613997.tif 000003
【図２】
0003613997.tif 000004