(57)【要約】      （修正有）【課題】耐摩耗性が向上した溶接部を提供するためのホットワイヤ用消耗品を提供する。【解決手段】ろう付け、クラッド、肉盛、充填、硬化肉盛、溶接、及び接合用途のいずれかのシステム１００において、耐摩耗性材料を堆積させるための溶加ワイヤ（消耗品）１４０が提供される。消耗品１４０は、一般的に公知の組成物と一致するようなベース溶加材で構成されている。例えば、ベース溶加材は、多くの標準的な軟鋼ワイヤで使用される標準的な材料を含むことができる。ベース溶加材に加えて、消耗品は、耐摩耗性材料を含む。耐摩耗性材料は、アモルファス金属粉末、ダイヤモンド結晶、ダイヤモンド粉末、タングステンカーバイド、及びアルミナイドのうちの少なくとも１つを含む。【選択図】図１
0003198729.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ホットワイヤ用消耗品であって、当該消耗品は：
ベース溶加材と、
ダイヤモンド結晶、ダイヤモンド粉末、タングステンカーバイド、及びアルミナイドのうちの少なくとも１つを含む耐摩耗性材料と、を有する、
消耗品。
【請求項２】
前記耐摩耗性材料は、２００ミクロン〜４００ミクロンの範囲の粒子、及び５ミクロン〜２００ミクロンの範囲の公称直径を有する粉末の少なくとも一方を含む、
請求項１に記載の消耗品。
【請求項３】
前記粒子及び粉末の少なくとも一方は、前記消耗品において５％〜５０％の範囲の複合体積パーセントを示す、
請求項１又は２に記載の消耗品。
【請求項４】
外層を形成するために、前記ベース溶加材の上に配置されたフラックスであって、前記ベース溶加材は、前記溶加ワイヤの中実コア部分を形成する、フラックスをさらに有しており、
前記粒子及び粉末の少なくとも一方は、前記消耗品の前記外層の前記フラックスと混合される、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の消耗品。
【請求項５】
前記消耗品は、中実タイプのワイヤであり、
前記粒子及び粉末の少なくとも一方は、前記ベース溶加材と混合され、該混合物は、前記中実タイプのワイヤを形成するために焼結される、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の消耗品。
【請求項６】
前記消耗品は、コアタイプのワイヤであり、前記ベース溶加材によって、コアの周囲にシースが形成され、
前記コアは、前記粒子及び粉体の少なくとも一方を含む、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の消耗品。
【請求項７】
前記コアは、フラックスを含んでおり、
前記粒子及び粉末の少なくとも一方は、前記コア内の前記フラックスと混合される、
請求項６に記載の消耗品。
【請求項８】
前記消耗品は、コアタイプのワイヤであり、前記ベース溶加材と、前記粒子及び粉末の少なくとも一方の一部とによって、コアの周りにシースが形成される、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の消耗品。
【請求項９】
前記コアは、フラックスを含んでおり、
前記粒子及び粉末の少なくとも一方の残りの部分が、前記コアの前記フラックスと混合される、
請求項６又は８に記載の消耗品。
【請求項１０】
前記粒子及び粉末の少なくとも一方が、コーティングされている、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の消耗品。
【請求項１１】
前記コーティングは、ニッケル及びニッケル合金の少なくとも一方を含んでおり、前記コーティングの厚さは、１〜３０ミクロンの範囲である、
請求項１０に記載の消耗品。
【請求項１２】
前記粒子及び粉末の少なくとも一方の溶融温度又は燃焼温度は、前記ベース溶加材の溶融温度よりも高い、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の消耗品。
【請求項１３】
前記消耗品は、前記粒子及び粉末の両方を含んでおり、前記消耗品中の前記粒子及び粉末の複合体積パーセントが、５％〜５０％の範囲である、
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の消耗品。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記粒子及び粉末は、ダイヤモンドである、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の消耗品。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記粒子及び粉末は、ダイヤモンド、タングステンカーバイド及びアルミナイドのうちの少なくとも２つの組合せである、
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の消耗品。
【請求項１６】
少なくとも１つの前記粒子及び粉末は、ダイヤモンドと、タングステンカーバイド及びアルミナイドのいずれかとの組合せであり、前記消耗品中の前記粒子及び粉末から構成される消耗品の複合体積パーセントが、８０％を超えない、
請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の消耗品。
【請求項１７】
前記消耗品は、２０〜２００ミクロンの範囲の公称直径を有するタングステンカーバイド粒子を含んでおり、前記消耗品中の前記タングステンカーバイド粒子の体積パーセントが、３０〜８０％の範囲である、
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の消耗品。
【請求項１８】
前記消耗品は、２０〜３００ミクロンの範囲の公称直径を有するアルミナイド粒子を含んでおり、前記消耗品中の前記アルミナイド粒子の体積パーセントが、１０〜８０％の範囲である、
請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の消耗品。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか一項に記載のホットワイヤ用消耗品であって、当該消耗品は：
コアを取り囲むシースと、
ベース溶加材と、
堆積された材料の体積の１０％〜８５％の範囲のアモルファス金属粉末を含む耐摩耗性材料と、を有する、
消耗品。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、（２０１２年７月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／６７３，４９６号について優先権を主張する、）２０１３年３月７日に出願された米国特許出願第１３／７８９，２０５号について優先権を主張するものであり、且つこの米国特許出願の一部継続であり、これらの文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
特定の実施形態は、ろう付け、クラッド、肉盛、充填、硬化肉盛、溶接及び接合用途のいずれかで使用される溶加ワイヤ（消耗品）に関連する。より具体的には、特定の実施形態は、ろう付け、クラッド、肉盛、充填、硬化肉盛、溶接、接合用途のいずれかのシステムにおいて、溶加ワイヤを使用して耐摩耗性材料を堆積するようなシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来のアーク溶接や表面処理（クラッド等）において、溶加ワイヤは、高温のアークを使用して材料を接合部に堆積させるように使用されていた。アークからの熱によって、溶加ワイヤが溶融され、溶融した溶加ワイヤの溶滴が溶接パドルに追加される。しかしながら、アークの存在によって、溶加ワイヤの組成は、特定の材料に制限されており、且つ組成物は、アークを用いて容易に移動させることができない、又は全く移動させることができなかった。これは、高温のアーク等の多くの理由によるため、或いはアーク中に存在するアーク／プラズマのダイナミクスによるためである。しかしながら、これらの構成要素の一部を表面処理又は溶接接合部に堆積させることは非常に所望されていることであり、そうするために、内部に各種の組成及び成分を含む溶加ワイヤを使用できるようにする必要がある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
伝統的な、従来提案された手法のさらなる制限及び欠点は、図面を参照して本願の以下の部分に記載されるような本考案の実施形態にかかるアプローチの比較により、当業者には明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案の実施形態は、ろう付け、クラッド、肉盛、充填、硬化肉盛、溶接、接合用途のいずれかのシステムにおいて、少なくとも１つの溶加ワイヤ（消耗品）を使用して、耐摩耗性材料を堆積するようなシステム及び方法を含む。溶加ワイヤは、各種ろう付け、クラッド、肉盛、充填、硬化肉盛、溶接及び接合用途で使用される一般に公知の消耗品の組成と一致するようなベース溶加材で構成されている。例えば、ベース溶加材は、例えばＥＲ７０Ｓ−６等の多くの標準的な軟鋼中実ワイヤで使用される、鉄、炭素、ケイ素、ニッケル、クロム、銅、硫黄等の標準的な材料を含むことができる。ベース溶加材に加えて、本考案の消耗品は、耐摩耗性材料を含む。耐摩耗性材料は、ダイヤモンド結晶、ダイヤモンド粉末、タングステンカーバイド、及びアルミナイドのうちの少なくとも１つを含む。
【０００６】
システムは、本考案に一致する、少なくとも１つの溶加ワイヤ（消耗品）を加熱するようなレーザ又はホットワイヤ用電源を少なくとも使用する一方、少なくとも１つのワークを加熱するための高出力のエネルギー源を含む。本方法は、本考案に一致する、少なくとも１つの溶加ワイヤ（消耗品）を加熱するようなレーザ又はホットワイヤ用電源を少なくとも使用する一方、少なくとも１つのワークを加熱するために、高出力のエネルギー源からのエネルギーを少なくとも１つのワークに印加することを含む。高出力のエネルギー源には、レーザ装置、プラズマアーク溶接（ＰＡＷ）装置、ガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）装置、ガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ）装置、フラックス入りアーク溶接（ＦＣＡＷ）装置、及びサブマージアーク溶接（ＳＡＷ）装置のうちの少なくとも１つが挙げられる。
【０００７】
特許請求の範囲に記載される本考案のこれらの特徴及び他の特徴、並びにそれらに示される実施形態の詳細は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び図面からより完全に理解されるだろう。
本考案の上記態様及び／又は他の態様は、添付図面を参照して本考案の例示的な実施形態を詳細に説明することにより、より明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ろう付け、クラッド、肉盛、充填、硬化肉盛、溶接、及び接合用途のいずれかのための、溶加ワイヤ送り装置とエネルギー源システムとの組合せの例示的な実施形態の概略機能ブロック図である。
【図２Ａ】図１のシステムで使用される溶加ワイヤの例示的な実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】図１のシステムで使用される溶加ワイヤの例示的な実施形態を示す図である。
【図３Ａ】図１のシステムで使用される溶加ワイヤの例示的な実施形態を示す図である。
【図３Ｂ】図１のシステムで使用される溶加ワイヤの例示的な実施形態を示す図である。
【図４】図１のシステムで使用される溶加ワイヤの例示的な実施形態を示す図である。
【図５Ａ】図２Ａ及び図３Ａに示した溶加ワイヤの例示的な実施形態を用いて形成される例示的な溶接部の断面図である。
【図５Ｂ】図２Ｂ及び図３Ｂに示した溶加ワイヤを用いて形成される例示的な溶接部の断面図である。
【図６】図４に示した溶加ワイヤを用いて形成される例示的な溶接部の断面図である。
【図７】ろう付け、クラッド、肉盛、充填、硬化肉盛、溶接、及び接合用途のいずれかのための、溶加ワイヤ送り装置とエネルギー源システムとの組合せの例示的な実施形態の概略機能ブロック図である。
【図８Ａ】本考案の実施形態の使用法を示すような例示的なクラッド層を示す図である。
【図８Ｂ】本考案の実施形態の使用法を示すような例示的なクラッド層を示す図である。
【図９】図１のシステムで使用される溶加ワイヤの例示的な実施形態を示す図である。
【図１０】図１のシステムで使用される溶加ワイヤの例示的な実施形態を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
本考案の例示的な実施形態について、添付図面を参照して以下に説明する。説明する例示的な実施形態は、本考案の理解を助けるためのものであり、決して本考案の範囲を限定するものではない。以下の議論の多くが、「溶接」作業及びシステムについて言及するが、本考案の実施形態は、単に接合作業に限定されるものではなく、同様に、クラッド、ろう付け、肉盛溶接等のタイプの作業に使用することができる。同様の参照符号は、全体を通して同様の要素を指す。
【００１０】
溶接／接合作業は、典型的には、溶接作業で複数のワークを一緒に接合するものであり、溶加金属が、接合部を形成するために、ワーク金属の少なくとも一部と結合される。このような作業では、溶加材は、ワークと全く同じ組成のものでなくてもよい。従って、接合部が、ワークの残りの部分と比較して異なる特性を有することは珍しいことではない。例えば、ワークは耐摩耗性材料で製造されているのに対して、接合部は、摩耗に対してより影響を受け易いことがある。このような場合に、接合部が、少なくともワークと同じ耐摩耗性を有するような材料から構成されることが望ましいであろう。しかしながら、従来の方法は、アークを使用して溶加材を移動させていたため、耐摩耗性材料を溶加材に追加する能力は、これらの耐摩耗性材料が溶接パドルに堆積されるよりも、アークで消費されるので、制限されていた。以下に説明するように、本考案の例示的な実施形態は、耐摩耗性材料を溶接部に堆積させ、既存の溶接技術よりも有意な利点を提供することができる。
【００１１】
図１は、ろう付け、クラッド、肉盛、充填、硬化肉盛、接合／溶接用途のいずれかを実施するための、溶加ワイヤ送り装置とエネルギー源システム１００との組合せの例示的な実施形態の概略機能ブロック図を示す。システム１００は、溶接パドル１４５を形成するために、ワーク１１５を加熱することができる高エネルギーの熱源を含む。この高エネルギーの熱源は、互いに作動可能に接続されたレーザ装置１２０及びレーザ電源１３０を含むようなレーザサブシステム１３０／１２０とすることができる。レーザ１２０は、レーザビーム１１０をワーク１１５上に収束させることが可能であり、電源１３０は、レーザ装置１２０を作動させるための電力を供給する。レーザサブシステム１３０／１２０は、ＣＯ２、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｙｂ−ディスク、ＹＢ−ファイバ、送達ファイバ、又はダイレクトダイオード・レーザシステムを含むがこれらに限定されないような、任意タイプの高エネルギーのレーザ源である。それらレーザタイプのシステムが十分なエネルギーを有している場合に、均一な白色光や石英レーザタイプのシステムをさらに使用することができる。例えば、高出力のエネルギー源は、少なくとも５００Ｗ／ｃｍ２を供給することができる。
【００１２】
以下の説明は、レーザサブシステム１３０／１２０、ビーム１１０、及びレーザ電源１３０について繰り返し参照するが、この参照は、任意の高出力のエネルギー源を使用できるような例示であることを理解されたい。例えば、高エネルギーの熱源の他の実施形態には、電子ビーム、プラズマアーク溶接サブシステム、ガスタングステンアーク溶接サブシステム、ガス金属アーク溶接サブシステム、フラックス入りアーク溶接サブシステム、及びサブマージアーク溶接サブシステムの少なくとも１つが含まれる。本明細書で議論されるレーザ装置１２０等の高出力のエネルギー源は、所望の溶接作業に必要なエネルギー密度を提供するのに十分な出力を有するタイプのものにすべきことに留意されたい。つまり、レーザ装置１２０は、レーザ電源（又は他のソース）からのエネルギーを変換して、溶接プロセスを通じて安定した溶接パドルを形成し且つ維持し、さらに所望の溶接の溶け込みを達成させるような能力を有するべきである。例えば、いくつかの用途では、レーザは、溶接されるワークに「キー穴」を形成する能力を有する必要がある。これは、レーザが、ワークに（部分的に又は完全に）浸透するのに十分な出力密度を有するべきであり、レーザがワークに沿って移動する際にこの浸透のレベルを維持しなければならないことを意味する。例示的なレーザは、１〜２０ｋＷの範囲の出力能力を有するべきであり、５〜２０ｋＷの範囲の出力能力を有してもよい。他の例示的な実施形態では、出力密度を、１０５〜１０８Ｗ／ｃｍ２の範囲とすることができる。より高い出力のレーザを利用することができるが、非常に高価になる。
【００１３】
システム１００は、少なくとも１つの溶加ワイヤ１４０を提供することが可能なホット溶加ワイヤ送り装置サブシステムも含んでおり、この溶加ワイヤ１４０をレーザビーム１１０の近傍でワーク１１５に接触させる。当然のことながら、ここでワーク１１５を参照することにより、溶融パドル、すなわち溶接パドル１４５は、ワーク１１５の一部であると考えられており、こうして、ワーク１１５に接触するとの言及が、パドル１４５との接触を含むことが理解される。ホット溶加ワイヤ送り装置サブシステムは、溶加ワイヤ送り装置１５０、接触管１６０、及びホットワイヤ電源１７０を含む。本考案の実施形態によれば、ホットワイヤ溶接電源１７０は、（例えば、パルス化できる）直流（ＤＣ）電源であるが、交流（ＡＣ）又は他のタイプの電源も同様に可能である。ワイヤ１４０は、溶加ワイヤ供給装置１５０から接触管１６０を介してワーク１１５に向けて供給され、接触管１６０を越えて延びる。作業中に、溶加ワイヤ１４０の延長部は、ホットワイヤ電源１７０からの電流によって抵抗加熱される。この電源１７０は、接触管１６０とワーク１１５との間で作動可能に接続される。ワイヤ１４０の延長部は、ワーク１１５上の溶接パドル１４５に追加される前に、抵抗加熱され、それによって、この延長部が、ワーク１１５上の溶接パドル１４５に接触する前に、融点に近づく又はその融点に到達することになる。溶加ワイヤ１４０が、その融点に加熱される又はその融点付近に加熱されるので、溶接パドル１４５でのその溶加ワイヤの存在により、パドル１４５を殆ど冷却又は固化されることなく、ワイヤ１４０は、溶接パドル１４５内で迅速に消費される。レーザビーム１１０（又は他のエネルギー源）は、ワーク１１５の母材の一部を溶融するのに用いられ、溶接パドル１４５を形成するとともに、ワーク１１５上へのワイヤ１４０の溶融を達成する。しかしながら、電源１７０は、溶接ワイヤ１４０を溶融温度に又はその近傍に抵抗加熱するのに必要なエネルギーを提供する。
【００１４】
システム１００は、感知・制御ユニット１９５も含む。感知・制御ユニット１９５は、システム１００の溶接プロセスを制御するために、電源１７０、ワイヤ送り装置１５０、及び／又はレーザ電源１３０に作動可能に接続することができる。”Method And System To Start And Use Combination Filler Wire Feed And
High Intensity Energy Source For Welding”という標題の米国特許出願第１３／２１２，０２５号は、その全体が参照として本明細書に組み込まれる。この文献の考案は、システム１００を作動するための、感知・制御ユニット１９５に組み込むことができるような例示的な起動及びポスト起動制御アルゴリズムを提供する。
【００１５】
殆どの溶接プロセスとは異なり、本考案は、溶加ワイヤ１４０を加熱し溶融させて溶接パドル１４５に移動させるために溶接アークを使用するのではなく、溶接パドル１４５内で溶加ワイヤ１４０を溶融させる。アークが、本明細書で説明されるプロセスでは溶加ワイヤ１４０を移送するのに使用されないため、溶加ワイヤは、凝固点を下回るパドルに存在しないような方法で、通常アークで消費される或いはアークと相互作用するような材料を含むことができる。例えば、溶加ワイヤ１４０は、溶接部の耐摩耗性を高めるために、ダイヤモンド、タングステンカーバイド、アルミナイド等の耐摩耗性材料を含んでもよい。アークの加熱又はアークによる化学的活性に起因して、これらの構造体は、その構造、組成、及び／又は特性を変化し得る。なお、以下の一部の議論は、ダイヤモンド結晶及び／又は粉末を参照するが、これは例示を目的としており、「ダイヤモンド」への言及は、本明細書で同定された他の材料のいずれかで置き換え得ることに留意すべきである。さらに、用語「結晶」は、用語「粒子」で置き換えることができる。
【００１６】
本考案の例示的な実施形態では、耐摩耗性材料は、小さなダイヤモンド結晶／粒子から構成される。図２Ａに示されるように、溶加ワイヤ１４０は、溶接プロセスに適した任意の標準的な溶加材であるベース溶加材１４１から構成される。例えば、ベース溶加材１４１は、例えばＥＲ７０Ｓ−６等の多くの標準的な軟鋼中実ワイヤで使用されるような、鉄、炭素、ケイ素、ニッケル、クロム、銅、硫黄等の標準的な物質を含むことができる。ベース溶加材に加えて、本考案の消耗品は、耐摩耗性材料を含む。例えば５ミクロン〜２００ミクロンの範囲の公称直径を有するダイヤモンド結晶１４２が、ベース溶加材１４１内に埋め込まれている。他の実施形態では、この結晶は、より大きく、２００〜４００ミクロンの範囲の公称直径を有することができる。当然のことながら、粒子が堆積され且つ所望の性能を提供する限り、他の粒子サイズは、本考案の範囲から逸脱することなく使用することができる。溶加材１４１中のダイヤモンド結晶１４２の密度は、ワークが使用される環境に依存する。例えば、溶加材１４１中のダイヤモンド１４２の密度は、摩耗環境に殆ど曝されないワークよりも、摩耗環境に多く曝されるワークについて大きくされる。本考案の例示的な実施形態では、ワイヤ１４０中のダイヤモンドの体積パーセントは、５％〜３０％の範囲であり、他の実施形態では５〜５０％の範囲とすることができる。しかしながら、実施形態は、ワークの仕上り環境に依存して、様々な密度を有することができる。図２Ｂに示されるような他の例示的な実施形態では、ダイヤモンド粉末１４３は、溶加材１４１と混合されて溶加ワイヤ１４０を生成する。ダイヤモンド粉末１４３はより細かいものであり、ダイヤモンド結晶１４２及びダイヤモンド粉末１４３は、５〜２００ミクロンの範囲の公称直径を有することができ、他の実施形態では、１０〜５０ミクロンの範囲の公称直径とすることができる。また、ワイヤ１４０中のダイヤモンド粉末の体積パーセントを、５％〜５０％の範囲にすることができる。当然のことながら、溶加ワイヤ１４０は、ダイヤモンド結晶１４２とダイヤモンド粉末１４３との化合物を含むことができる。そのような実施形態では、溶加ワイヤ１４０中のダイヤモンド結晶１４２とダイヤモンド粉末１４３との化合物の体積パーセントは、５％〜５０％の範囲とすることができる。ダイヤモンド結晶１４２及び／又はダイヤモンド粉末１４３が埋め込まれた溶加ワイヤ１４０は、ダイヤモンド結晶又はダイヤモンド粉末を溶加金属粉末と組み合わせて、それらを焼結する等の公知の方法を用いて製造することができる。ダイヤモンドの種類は限定されるものではなく、天然又は合成ダイヤモンドとすることができる。なお、以下の説明は、多くの場合に「ダイヤモンド」について言及するが、これは単に例示を意図しており、他の耐摩耗性材料を用いることもできることに留意すべきである。例えば、２０〜２００ミクロンの範囲の公称直径を有するタングステンカーバイド粒子を、溶加ワイヤ１４０に使用することができる。ワイヤ１４０中のタングステンカーバイド粒子の体積パーセントは、３０％〜８０％の範囲とすることができ、他の実施形態では、３０％〜６０％の範囲とすることができる。また、２０〜３００ミクロンの範囲内の公称直径を有するアルミナイドは、１０％〜８０％の範囲の体積パーセントで溶加ワイヤ１４０に使用することができ、他の例示的な実施形態では、体積パーセントは、１０％〜５０％の範囲とすることができる。当然のことながら、上記材料の組合せもまた、これら材料の組合せの複合体積パーセントが消耗品の８０％を超えない範囲で使用することができる。さらに、任意の比率の複合材料を使用することができ、例えば、５０％のダイヤモンドと５０％のタングステンカーバイドとの材料とすることができる。また、耐摩耗性材料は、２つの材料の組合せに限定されるものではなく、２つ以上の耐摩耗性材料の組合せとすることができることに留意されたい。この場合も、耐摩耗性材料の混合比は、性能及び他の所望の特性に基づいて選択することができる。
【００１７】
上記実施形態では、ダイヤモンド結晶１４２及び／又はダイヤモンド粉末１４３は、混合され或いはベース溶加材１４１の組成物に埋め込まれ、中実タイプの溶加ワイヤと同様に製造される。しかしながら、本考案のいくつかの実施形態では、溶加ワイヤにはコアが含まれる。図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、溶加材１４１は、フラックス１４４で充填されたコアの周囲にシースを形成する。この例示的な実施形態では、ダイヤモンド結晶１４２及び／又はダイヤモンド粉末１４３は、混合されるか、又は溶加材１４１のその代わりに（又はその溶加材１４１に加えて）フラックス１４４内に埋め込まれる。本考案の他の実施形態では、フラックス１４４は、ワイヤ１４０Ａに含まれておらず、ダイヤモンド結晶１４２及び／又はダイヤモンド粉末１４３のみが、コア材料中に存在する。コア材料は、アーク溶接フラックス入り電極に用いられるフラックス材料と同様に製造することができる。例えば、コアは、耐摩耗性粒子及び／又は粉末がフラックス材料にも追加されることを除いて、既存のフラックスコア入り電極と同様の組成を有する粒状のフラックスとすることができる。さらなる例示的な実施形態では、ワイヤ１４０Ａの構成は、シース１４１及びコアのそれぞれが固体であるような金属コア入りワイヤの構成と同様であるが、このコアは、本明細書に記載されるような（例えば、ダイヤモンド、タングステンカーバイド粒子、アルミナイド等の）耐摩耗性粒子を含む固体組成物を有している。また、本考案の例示的な実施形態は、図面に示される構成に限定されるものではないが、耐摩耗性粒子を含むフラックスは、中実コア部分の上に堆積されたワイヤ１４０Ａの外層とすることができる。この構成は、中実コアの外面上にコーティングされたフラックスを有するような自己遮蔽型スティック電極の構成と同様である。
【００１８】
図５Ａは、図２Ａ又は図３Ａに示される溶加ワイヤを使用して堆積された耐摩耗性材料を含む溶接ワイヤ１４０Ｃの断面図を示す。同様に、図５Ｂは、図２Ｂ又は図３Ｂに示される溶加ワイヤを使用して堆積された耐摩耗性材料を含む溶接部の断面図である。図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、耐摩耗性材料は溶接部のあらゆる箇所で確認することができる。こうして、ホットワイヤ消耗品１４０Ａ／Ｃが、溶接パドルに堆積される際に、耐摩耗性粒子が、溶融パドル全体に分散され、この溶融パドルが凝固する際に、これら粒子は、全体に分布する。図５Ａ及び図５Ｂは、典型的な溶接接合部を示しているが、本考案の実施形態は、この点に関して限定されるものではなく、ワイヤは、クラッド／表面処理作業にも使用することができ、他の溶接接合部のタイプに使用することができることに留意されたい。これらの図は例示であることが意図される。例えば、これらの図は、例示的な溶接接合部を表しており、当然のことながら、本考案の実施形態は、本考案の精神又は範囲から逸脱することなく、クラッド又は肉盛溶接作業に使用することができる。接合部全体に耐摩耗性粒子が分布した状態で、接合部／堆積物の耐摩耗性がその厚さ全体に亘って比較的一貫しており、接合部が、機械的摩擦によってすり減り露出される際に、接合部／堆積物は、追加の粒子層に一貫して露出される。例えば、溶加材が、クラッド／表面処理作業で使用される場合に、クラッドが磨滅する際に、新しい粒子が露出され、こうして、クラッド層の厚さ全体に亘って一貫した耐摩耗性が提供される。
【００１９】
他の例示的な実施形態では、充填プロセスの終了時にワイヤ１４０Ａ／Ｃが使用されるようなプロセスを使用することができ、それによって、上層（複数可）（すなわち、溶接ビードの最後のパス）のみが、耐摩耗性材料を含むことになる。
【００２０】
当然のことながら、（例えば、ダイヤモンド、タングステンカーバイド、アルミナイド等の）耐摩耗性材料及び溶加材を、同じ溶加ワイヤ１４０Ａ／Ｃに含める必要はない。溶加ワイヤ１４０を溶接パドル１４５に移送するためにアークを使用していないため、送り装置サブシステム１５０は、本考案の特定の他の実施形態に従って、同時に複数のワイヤをパドルに供給するように構成することができる。（ここでのワイヤ１４０への言及は、本明細書に開示されたワイヤの全ての実施形態、例えば１４０Ａ／Ｃを含むことを意図している。）例えば、第１のワイヤは、耐摩耗性材料（例えば、ダイヤモンド結晶１４２又はダイヤモンド粉末１４３）をワーク１１５に堆積させるために使用することができ、及び第２のワイヤは、構造体をワークに追加するために使用することができる。第１又は第２のワイヤ（又は追加のワイヤ）は、硬化肉盛及び／又は耐腐食性をワーク１１５に提供するために使用することができる。加えて、複数の溶加ワイヤをいずれかの溶接パドルに向けることによって、溶接プロセスの全体的な堆積速度は、熱入力を大幅に増大させることなく著しく増加させることができる。こうして、オープンルート(open root)の溶接接合部は、単一の溶接パスで充填されることが企図される。さらに、他の例示的なマルチワイヤの実施形態では、任意の追加のワイヤが本明細書に記載されるように耐摩耗性粒子を追加しながら、複数のワイヤのうちの１つ（例えば、引込みワイヤ）によって、溶接接合部のマトリックスを堆積することができる。このような実施形態によって、特定の条件について所望の性能を提供するために、ビード・プロファイル又は化学的性質をカスタマイズ又は調整する能力を提供することができる。
【００２１】
上述したように、溶加ワイヤ１４０Ａ／Ｃは、アークなしで溶接パドル１４５内に溶融される。こうして、ワイヤ１４０Ａ／Ｃは、４４２７℃（８０００°Ｆ）と同じ温度となり得るアークの極端な熱を経験することがない。しかしながら、溶加ワイヤ１４０Ａ／Ｃの溶融温度は、ワイヤ１４０Ａ／Ｃのサイズ及び化学的性質に依存して変化し、８１６℃（１５００°Ｆ）を超え得る。従って、本考案のいくつかの例示的な実施形態では、耐摩耗性粒子は、残りの溶加ワイヤの組成物よりも高い温度の溶融／燃焼温度を有している。本出願の目的のために、焼成温度は、材料の蒸発温度又は沸騰温度とすることができる。これは、耐摩耗性粒子の完全性が損なわれる前に、ワイヤが溶融することを確実にするのに役立つ。しかしながら、ある程度、耐摩耗性材料は、粒子よりも高い溶融温度を有する溶加ワイヤに含められ（又は、パドル温度は、粒子の溶融／燃焼温度よりも高くなり）、溶加ワイヤ１４０Ａ／Ｃ内の粒子は、溶加ワイヤ１４０Ａ／Ｃの溶融温度に基づいて保護する必要がある。
【００２２】
例えば、上述したいくつかの例示的な実施形態では、耐摩耗性材料としてダイヤモンドを使用する。ダイヤモンドは、酸素の存在下で燃焼し、二酸化炭素を形成する。約２１％が酸素である空気では、ダイヤモンドは、約８４３℃（１５５０°Ｆ）で燃焼する。従って、溶接パドル１４５の温度及び／又はワイヤ１４０Ａ／Ｃの融点が、ダイヤモンドが燃焼するような温度を超える状況では、溶加ワイヤ４０Ａ／Ｃ内のいかなるダイヤモンドも酸素に曝露させないように注意しなければならない。
【００２３】
いくつかの例示的な実施形態では、溶加ワイヤ１４０Ａ／Ｃは、溶接領域を酸化から保護するためにフラックスを含むことができる。このような実施形態では、フラックスは、溶接領域を大気から遮蔽するために溶接領域を覆う保護スラグを形成する、及び／又は溶接領域を保護するために二酸化炭素シールドを形成することができる。このようなフラックスコーティングは一般に知られており、多くの場合に、自己遮蔽電極とともに使用される。いくつかの例示的な実施形態では、フラックスは、溶加ワイヤ上のコーティング（図示せず）である。他の実施形態では、図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、フラックスは、溶接ワイヤのコアに配置される。そのようなフラックスの組成物は、一般に知られており、ここで議論しない。他の例示的な実施形態では、システム１００は、大気から作業部を遮蔽するために作業中に、シールドガスをパドル１４５に供給するようなシールドガスシステムを含むことができる。シールドガスは、アルゴン等の不活性ガスとすることができ、一般的に酸素を含まない公知の遮蔽ガスを使用することができる。
【００２４】
他の例示的な実施形態では、耐摩耗性粒子１４２（例えば、ダイヤモンド）は、存在し得る酸素からこの粒子を隔離するために、又はパドル１４５の熱及び／又はワイヤの加熱から粒子を隔離するために、コーティングすることができる。当然のことながら、粉末４３もコーティングすることができる。例えば図４に示されるように、ダイヤモンド結晶１４２は、適切なコーティング１４６を使用してコーティングされるか、或いはカプセル化される。いくつかの例示的な実施形態では、コーティング１４６は、ニッケル又はニッケル合金等の合金であってもよい。例示的な実施形態では、コーティング厚さは１〜４０ミクロンの範囲とすることができ、他の例示的な実施形態では、５〜３０ミクロンの範囲とすることができ、この厚さは、コーティングされる粒子のサイズに依存する。当然のことながら、本考案は、この範囲外のコーティング厚さにすることができる。いくつかの実施形態では、コーティング１４６は、その溶融温度が、溶加材１４１及び／又は溶接パドル１４５の溶融温度より大きくなるように選択される。こうして、コーティング１４６は、これらの実施形態では融解しないので、粒子１４２は、溶接プロセス中に大気に曝されることがない。あるいはまた、他の実施形態では、コーティング１４６は、溶加ワイヤ１４０（１４０Ａ）が溶接パドル１４５に接触した後でのみ溶融され、溶接パドル１４５は、コーティング１４６の融点より上の温度に維持される。粒子１４２は、コーティング１４６が溶融する前に溶接パドル１４５に既に存在しているため、大気への暴露、つまりグラファイトの燃焼が制限される。当然のことながら、フラックス及び不活性ガスは、溶接パドル１４５の周りのあらゆる酸素を置換又は消費することによって、大気への粒子の曝露をさらに制限するために使用することもできる。
【００２５】
また、コーティングは、パドル１４５からの熱及び熱が粒子に到達することによるワイヤの加熱を抑制するための熱バリアとして機能する。このように、コーティング１４５は、耐摩耗性粒子を保護する熱バリアを提供するような材料及び材料の厚さとすることができる。つまり、いくつかの実施形態では、コーティング１４６は、粒子が熱により破壊される前に、パドルが冷却及び固化されるような熱の移動を抑えるような組成物とすることができる。さらに、コーティング１４６は、コーティング１４６の少なくとも一部が、溶融され且つ溶接パドルに吸収されるが、コーティングの少なくとも一部１４６が、パドルが冷える際に、粒子上に残るような厚さ及び組成とすることができる。従って、コーティング１４６は、パドル１４５と相溶性を示すが、パドルからの熱及び耐摩耗性粒子を破壊することによるワイヤ１４０の加熱を抑制するような組成物とすることができる。上述したように、そのような材料は、粒子がワイヤ１４０に結合する前に、粒子上に堆積されるようなニッケル又はニッケル合金とすることができる。蒸着又は他の類似のコーティング方法を含む様々な製造方法を使用して、粒子をコーティングすることができる。図６は、図４に示した溶加ワイヤを用いて堆積された、耐摩耗性材料でコーティングされた溶接部の断面図である。
【００２６】
上記の実施形態では、ワイヤ１４０Ａ／Ｃ、及び／又は溶接パドル１４５の温度は、堆積される耐摩耗性材料の種類に依存して、重要な作業パラメータとすることができる。従って、図７に示されるように、本考案のさらに別の例示的な実施形態では、システム１４００は、ワイヤ１４０（１４０Ａ，１４０Ｃ）の温度を監視するために利用される熱センサ１４１０を含む。システム１４００は、システム１００と同様であり、簡潔さのために、関連する相違のみについて説明する。熱センサ１４１０は、ワイヤ１４０の温度を検出することが可能な任意の公知のタイプのセンサとしてよい。センサ１４１０は、ワイヤの温度を検出するように、ワイヤ１４０に接触させることができ、又は接触管１６０の先端に結合することができる。本考案のさらなる例示的な実施形態では、センサ１４１０は、ワイヤ１４０に接触することなく、−溶加ワイヤの直径部等の−小さな物体の温度を検出することが可能なレーザ又は赤外線ビームを使用するタイプのセンサである。このような実施形態では、接触管１６０の先端部と溶接パドル１４５との間のいくつかのポイントにあるワイヤ１４０の温度が、ワイヤ１４０から突き出た箇所で検出することができるように、センサ１４１０を位置決めする。センサ１４１０は、ワイヤ１４０用のセンサ１４１０が、溶接パドル１４５の温度を感知しないように位置決めすべきである。
【００２７】
センサ１４１０は、温度のフィードバック情報が、電源１７０、レーザ電源１３０、及び／又はワイヤ送り装置１５０に提供されるように感知・制御ユニット１９５に結合されており、それによって、システム１４００の制御を最適化することができる。例えば、電源１７０の電力又は電流出力は、センサ１４１０からのフィードバックに少なくとも基づいて調整することができる。つまり、本考案の実施形態では、ユーザは、（所与の溶接及び／又はワイヤ１４０について）所望の温度設定を入力することができ、或いは感知・制御ユニット１９５は、他のユーザ入力データ（耐摩耗性材料のタイプ、耐摩耗性材料のコーティング、ワイヤ送り速度、電極の種類等）に基づいて、所望の温度を設定することができ、次に、感知・制御ユニット１９５は、所望の温度を維持するために、電源１７０、レーザ電源１３０、及び／又はワイヤ送り装置１５０を少なくとも制御する。
【００２８】
このような実施形態では、ワイヤ１４０が溶接パドル１４５に入る前に、ワイヤ１４０に衝突するレーザビーム１１０によって発生するような、ワイヤ１４０の発熱を考慮することが可能である。本考案の実施形態では、ワイヤ１４０の温度は、ワイヤ１４０の電流を制御することによって、電源１７０を介してのみ制御することができる。しかしながら、他の実施形態では、ワイヤ１４０の発熱の少なくとも一部は、ワイヤ１４０の少なくとも一部に衝突するレーザビーム１１０に由来する。このように、電源１７０からの電流又は電力のみが、ワイヤ１４０の温度を表すものではない。このように、センサ１４１０を利用することによって、電源１７０、レーザ電源１３０、及び／又はワイヤ送り装置１５０の制御により、ワイヤ１４０の温度を調節するのを助けることができる。
【００２９】
（図７にも示される）さらなる例示的な実施形態では、温度センサ１４２０は、溶接パドル１４５の温度を感知するように方向付けられる。この実施形態では、溶接パドル１４５の温度は、感知・制御ユニット１９５にも連絡される。しかしながら、別の例示的な実施形態では、センサ１４２０は、レーザ電源１３０に直接的に結合することができる。センサ１４２０からのフィードバックを使用して、レーザ電源１３０／レーザ１２０からの出力を制御することができる。つまり、レーザビーム１１０のエネルギー密度は、所望の溶接パドル温度を達成するのを確実にするために変更することができる。
【００３０】
図１及び図７では、レーザ電源１３０、ホットワイヤ電源１７０、ワイヤ送り装置１５０、及び感知・制御ユニット１９５は、明確にするために別々に示されている。しかしながら、本考案の実施形態では、これらの構成要素は、単一の溶接システムに一体的に形成することができる。本考案の態様は、上述した個々の構成要素を必要とせずに、別々の物理ユニット又はスタンドアロン構造として維持される。
【００３１】
図８Ａ及び図８Ｂは、本考案の実施形態を使用して形成することができるような例示的なクラッド層を示す。図８Ａは、マトリックス全体に分布した粒子を含むワーク上のクラッド層を示している。図示されるように、クラッド層が摩耗すると、クラッド層が、このクラッド層の厚さ全体に亘って耐摩耗性を提供するように、新しい粒子が連続的に露出される。同様に、図８Ｂは、（本明細書に記載されるように）粒子が、粒子保護層で覆われるような類似のクラッド層を示しており、クラッド面及び保護層が磨滅すると、粒子が露出される。
【００３２】
別の例示的な実施形態では、耐摩耗性材料は、例えばアモルファス粉末等の非結晶構造を含む材料で構成されている。アモルファス金属粉末等のアモルファス粉末を用いて、結晶粒界が存在しないことによって、より良好な耐摩耗性及び耐食性が可能になる。図９に示されるように、溶加ワイヤ２４０は、シース２４１とコア２４２から構成される。溶加ワイヤ２４０の例示的な用途は、硬化肉盛及びクラッド用途を含むが、本考案の実施形態は、溶接／接合用途に使用することもできる。シース２４１は、金属で構成されており、例えば、低炭素鋼、ニッケル合金、ステンレス合金、他の鋼合金、銅合金を含むことができる。コア２４２は、アモルファス粉末２４３を含んでおり、このアモルファス粉末２４３は、鉄、鋼、ニッケル、アルミニウム、ランタン、マグネシウム、ジルコニウム、パラジウム、銅、チタン、ホウ素等、及びこれらの合金等の、例えばアモルファス金属粉末を含んでいる。コア２４２は、例えばフラックス材料、鉄等の、用途に適切な任意の標準的な溶加材である他の材料２４４も含むことができる。アモルファス粉末２４３は、結晶構造を有しておらず、例えば、１０ナノメートル〜５０マイクロメートルの範囲の公称直径有している。当然のことながら、他の直径のサイズは、アモルファス粉末２４３が堆積され且つ所望の性能を提供する限り、本考案の範囲から逸脱することなく使用することができる。また、アモルファス粉末２４３の密度は、重要であり得る。例えば、溶接マトリックス材料が主に鉄である場合には、アモルファス鉄が溶接パドル１４５に均一に分散されるので、アモルファス鉄は、望ましい。当然のことながら、所望の分散特性に基づいて、溶接マトリックス密度と異なっている密度を、用いることができる。例えば、溶接マトリックス密度未満のアモルファス粉末２４３は、仕上げ溶接又はクラッドの上部に集中させることができ、硬化肉盛用途において望ましいことである。溶加ワイヤ２４０は、フラックス入りワイヤ又は金属コアワイヤとすることができる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、シース材料を含む最終的な堆積材料中のアモルファス粉末２４３の体積パーセントは、１０％〜８５％の範囲とすることができる。ワイヤ２４０中のアモルファス粉末２４３の量は、用途に依存する。例えば、著しい摩耗環境に曝さられるワークについて、アモルファス粉末２４３の最終的な堆積材料における体積パーセントは、例えば６０％〜８５％とすることができるが、低い摩耗環境では、例えば１０％〜４０％の体積パーセントとすることができ、中程度の摩耗環境では、例えば４０％〜６０％の体積パーセントとすることができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、アモルファス粉末２４３は、１４００ビッカース硬度数（ＶＨＮ）と同等の硬度を有する。しかしながら、アモルファス粉末が溶融すると、粉末は、それら粉末が冷却されるにつれて、結晶化を開始し、こうして、それら粉末の耐摩耗性や耐食性特性の一部を失うことになる。また、溶融した粉末が、溶融パドルにおいて他の物質と相互作用する場合に、溶融した粉末は、新しい構造体を形成し得る。従って、上述した実施形態と同様に、例えば、硬化肉盛、クラッド、溶接／接合等の用途で使用される場合に、アモルファス粉末は、それらアモルファス粉末の所望の特性を維持するために、そのまま又はほぼそのままで熱損傷を免れる必要がある。
【００３５】
上述した溶加ワイヤ１４０と同様に、溶加ワイヤ２４０は、図１のホットワイヤシステムで使用することができる。溶加ワイヤ２４０は、ワイヤ送り装置が、レーザビーム１１０（又は、ＰＡＷ、ＧＴＡＷ、ＧＭＡＷ、ＦＣＡＷ、ＳＡＷ等のアーク式電源を含む別の高出力のエネルギー源）によって形成された溶融パドル１４５に溶加ワイヤ２４０を供給する際に、ホットワイヤ電源１７０によって、所望の温度に加熱することができる。アークが、ワイヤ１４０を溶融パドル１４５に移送するために使用されないため、アモルファス粉末２４３の溶融温度が溶融パドル１４５の温度より高い場合に、或いはアモルファス粉末２４３の周りのマトリックス材料が急速に冷却されており、アモルファス粉末２４３が融解しない（又は殆ど融解しない）場合に、アモルファス粉末２４３は、熱損傷を免れることができる。
【００３６】
当然のことながら、溶加ワイヤ２４０の溶融温度は、ワイヤ２４０のサイズ及び化学的性質に依存して変化し得る。しかし、いくつかの例示的な実施形態では、アモルファス粉末２４３は、鉄、鋼、ニッケル、アルミニウム、ランタン、マグネシウム、ジルコニウム、パラジウム、銅、チタン、ホウ素等、及びこれらの合金等のアモルファス金属粉末を含むことができ、このアモルファス金属粉末は、金属又は合金に依存して、約６４９℃（１２００°Ｆ）〜２０９３℃（３８００°Ｆ）の溶融温度を有することができる。従って、用途に応じて、本考案のいくつかの例示的な実施形態では、アモルファス粉末２４３は、残りの溶加ワイヤ組成物及び溶接パドル１４５よりも高い溶融温度を有する。これは、アモルファス粉末２４３が融解せず、そのままの状態を留めており、それによって、耐摩耗性や耐食性特性が損なわれないようにすることを確実にするのに役立つ。しかしながら、ある程度、アモルファス粉末２４３は、アモルファス粉末２４３よりも高い溶融温度である溶加ワイヤに含められ（又はパドル温度は、アモルファス粉末２４３の溶融温度よりも高くされ）、溶加ワイヤ２４０内のアモルファス粉末２４３は、溶加ワイヤ２４０の溶融温度に基づいて、保護される必要があり得る。
【００３７】
例えば、いくつかの状況では、溶接パドル１４５の温度及び／又はワイヤ２４０の融点は、使用されるアモルファス金属又は合金に依存して、約６４９℃（１２００°Ｆ）〜２０９３℃（３８００°Ｆ）であるようなアモルファス粉末２４３が溶融する温度を超えており、このようなアモルファス粉末は、例えば、鉄、鋼、ニッケル、アルミニウム、ランタン、マグネシウム、ジルコニウム、パラジウム、銅、チタン、ホウ素等、及びこれらの合金である。そのような状況では、アモルファス粉末２４３を溶接パドル２４０の高熱に長期間曝さないように注意しなければならない。従って、いくつかの例示的な実施形態では、アモルファス粉末２４３をコーティングすることによって、アモルファス粉末２４３を、パドル１４５の熱及び／又はワイヤ２４０の加熱から隔離することができる。例えば、図１０に示されるように、アモルファス粉末２４３は、適切なコーティング２４６を用いてコーティング又はカプセル化される。いくつかの実施形態では、コーティング２４６は、その溶融温度が、溶加材２４１及び／又は溶接パドル１４５の溶融温度より上になるように選択される。従って、コーティング２４６は、これらの実施形態では融解しないので、コーティングは、パドル１４５からの熱及び熱がアモルファス粉末２４３に到達することによるワイヤ２４０の加熱を抑制するための熱バリアとして機能することができる。この目的のために、コーティング２４６は、アモルファス粉末２４３を保護するための遮熱コーティングを提供するような材料及びこの材料の厚さとすることができる。つまり、いくつかの実施形態では、コーティング２４６は、アモルファス粉末２４３が熱によって融解（又はかなり溶融）される前に、パドル１４５が冷却され且つ固化するように熱の移動を抑えるような組成物とすることができる。さらに、コーティング２４６は、コーティング２４６の少なくとも一部が、融解し且つ溶接パドル１４５に吸収されるような厚さ及び組成にすることができるが、コーティング２４６の少なくとも一部は、パドル１４５が冷却される際に、アモルファス粉末２４３上に留まる。従って、コーティング２４６は、パドル１４５と相溶性のある組成物とすることができるだけでなく、パドル１４５からの熱及びアモルファス粉末２４３を破壊することによるワイヤ２４０の加熱を抑制することができる。いくつかの例示的な実施形態では、用途に応じて、コーティング材料は、例を挙げると、鉄系、銅系、アルミニウム系、ニッケル系の材料、又はこれらの合金とすることができる。コーティング２４６は、アモルファス粉末２４３がワイヤ２４０と結合する前に、アモルファス粉末２４３上に堆積される。蒸着、又は他の同様のコーティング方法を用いる様々な製造方法を使用して、粒子をコーティングすることができる。アモルファス粉末２４３上のコーティング厚さは、粒子サイズの５％〜１００％までの範囲とすることができる。実際の厚さは、使用される粒子、その粒子のサイズ、使用されるマトリックス及び処理パラメータに依存するであろう。
【００３８】
また、ある程度、全てのコーティングが溶融し、或いはアモルファス粉末２４３は、未コーティングのままでなければならない。アモルファス粉末２４３の公称直径は、例えば１〜５０マイクロメートルの範囲の公称直径であるより大きなサイズの粒子のみが使用されるようにすることができる。従って、溶接パドル１４５の熱が、より大きなサイズの粒子を使用することにより、アモルファス粉末２４３の融解を開始する場合に、融解は、粒子のエッジ部に限定することができる。当然のことながら、可能な限り、アモルファス粉末２４３及び溶接マトリックス材料は、アモルファス粉末２４３が、融解又は「分解」する場合に、カーバイド又は他の脆性構造体が形成されないように、これら材料が相溶性を有するように選択すべきである。
【００３９】
上述した実施形態では、ワイヤ２４０及び／又は溶接パドル１４５の温度は、重要な作業パラメータとすることができる。一般に、より低い温度によって、非晶質（アモルファス）状態から結晶状態へのアモルファス粉末２４３の溶融及び／又は相転移の量を最小限にするように、最小の熱入力を溶接パドル１４５に提供するプロセスが、所望されている。この目的のために、図１に示されるように、ホットワイヤプロセスは、溶接パドル１４５への熱入力を最小限にするのに役立つ。当然のことながら、ホットワイヤプロセスは、タンデムレーザの組合せに限定されるものではなく、ＰＡＷ、ＧＴＡＷ、ＧＭＡＷ、ＦＣＡＷ、ＳＡＷ等のアーク式の高エネルギー熱源を含むことができる。また、アーク電極が消耗電極であるようないくつかのアーク式の実施形態では、熱入力は、例えば短いアーク移動(short art transfer)、表面張力移動(surface tension
transfer)等のショートアークプロセスを使用することによって最小化することができる。さらに図７に関して上述したように、感知・制御ユニット１９５は、アモルファス粉末２４３の溶融及び／又は相転移の量を最小限にするために、電源１７０、レーザ電源１３０、及び／又はワイヤ送り装置１５０を制御して、ワイヤ２４０及び／又は溶接パドル１４５の所望の温度を維持することができる。
【００４０】
本考案について、特定の実施形態を参照して説明してきたが、本考案の範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であり、均等物に置換され得ることは、当業者によって理解されるであろう。また、多くの修正は、その特許請求の範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本考案の教示に適合させることができる。従って、本考案は、開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、本考案は、添付の特許請求の範囲内に含まれる全ての実施形態を包含することが意図される。
【符号の説明】
【００４１】
１００    システム
１１０    レーザビーム
１１５    ワーク
１２０    レーザ装置
１３０    レーザ電源
１４０    溶加ワイヤ
１４０Ａ  ワイヤ
１４０Ｃ  ワイヤ
１４１    溶加材
１４２    ダイヤモンド（結晶）／耐摩耗性粒子
１４３    （ダイヤモンド）粉末
１４４    フラックス
１４５    溶接パドル
１４６    コーティング
１５０    ワイヤ送り装置
１６０    接触管
１７０    電源
１９５    制御ユニット
２４０    溶加ワイヤ
２４１    シース
２４２    コア
２４３    （アモルファス）粉末
２４４    材料
２４６    コーティング
１４００  システム
１４１０  センサ
１４２０  センサ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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