(57)【要約】【課題】効率が高く品質が良好な肉盛層が形成されるレーザクラッディング装置の提供を目的とする。【解決手段】レーザビームの照射手段と、クラッディング粉末の供給手段とを備え、前記レーザビームの光軸に対する前記クラッディング粉末の供給軸が前記レーザビームの肉盛進行方向に対して後方側に所定の距離だけオフセットされていることを特徴とする。【選択図】  図１
2019037997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームの照射手段と、クラッディング粉末の供給手段とを備え、
前記レーザビームの光軸に対する前記クラッディング粉末の供給軸が前記レーザビームの肉盛進行方向に対して後方側に所定の距離だけオフセットされていることを特徴とするレーザクラッディング装置。
【請求項２】
前記レーザビームの照射手段は肉盛進行方向の可変制御手段を有し、
前記クラッディング粉末の供給手段が前記照射手段の肉盛進行方向の後方に位置するように位置制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のレーザクラッディング装置。
【請求項３】
前記オフセット量を可変するオフセット可変制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のレーザクラッディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームを用いて基材に肉盛り溶接するのに用いられるレーザクラッディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材の表面に、同種又は異種材料からなる粉末を用い、レーザビームにて肉盛り（クラッディング）するレーザクラッディング方法が検討されている。
入熱にレーザビームを用いると入熱量を低く抑えたり、母材の希釈率が低い等の利点がある。
また、クラッド層の厚み調整が容易で、肉盛り表面が滑らかである特徴も有している。
【０００３】
従来のレーザクラッディング装置は、例えば特許文献１に開示するように、レーザビームの光軸と同軸上にクラッディング粉末を供給することが前提になっている。
その構造を図４に模式的に示す。
基材１の表面に、光学レンズ１３等を用いて収束させたレーザビーム１１１を照射し、この光軸上にクラッディング用の粉末１１２を放出供給する。
その周囲は、シールドガス１１５にて保護される。
レーザビーム１１１により、基材１の表面は高温になり、粉末の溶融層２ａが形成され、それが冷却されることで肉盛層（クラッド層）２が形成される。
レーザクラッディングの場合には、レーザビームを図４に矢印で示したように、横方向に進行させながら肉盛層が順次形成されることになるが、基材に最適な溶融層が形成されるのに適した高温に到達するのに、レーザビームの照射時からその温度に到達するまでに時間差が生じ、粉末の供給軸がレーザビームの光軸と一致していると、最適な溶融層が形成されるのが難しいということが調査研究で明らかにされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９２４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、効率が高く品質が良好な肉盛層が形成されるレーザクラッディング装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るレーザクラッディング装置は、レーザビームの照射手段と、クラッディング粉末の供給手段とを備え、前記レーザビームの光軸に対する前記クラッディング粉末の供給軸が前記レーザビームの肉盛進行方向に対して後方側に所定の距離だけオフセットされていることを特徴とする。
ここで、所定の距離だけオフセットされているとは、クラッディング材料となる粉末の基板表面に向けての供給中心がレーザビームの光軸に対して、肉盛進行方向の後方側に偏心していることをいう。
この偏心量（オフセット量）は、肉盛速度等のクラッディング条件に合せて可変調整できるオフセット可変制御手段を有していてもよい。
例えば、放出角の異なる複数のノズルを有し、使用するノズルを切り換える方法や、粉末の放出管の向きを可変する方法等が考えられる。
【０００７】
本発明において、レーザビームの照射手段は肉盛進行方向の可変制御手段を有し、前記クラッディング粉末の供給手段が前記照射手段の肉盛進行方向の後方に位置するように位置制御手段を有するのが好ましい。
基板の表面に連続的にクラッディングする場合に、肉盛方向を変化させる必要がある。
その場合に、クラッディング粉末の供給軸が絶えず、光軸の肉盛進行方向の後方側に一致させるのが好ましい。
例えば、レーザビームの照射手段及びクラッディング粉末の供給手段を複合加工機に搭載することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、レーザビームの肉盛方向（進行方向）の後方に所定の距離光軸からオフセットさせてクラッディング粉末の供給軸を配置したので、レーザビームの照射により基板表面が最適な温度になった状態で、クラッディング粉末が供給されることになり、良好な溶融層を経て品質の高い肉盛層が形成される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の趣旨を模式的に示す。
【図２】本発明に係るクラッディング装置の先端部の構造例を示す。
【図３】レーザビームの照射手段の制御例を示す。
【図４】従来のクラッディング方法例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず初めに、図１に基づいて本発明の趣旨を説明する。
レーザクラッディングにおいては、レーザビーム１１にて基材１の表面部をレーザ照射する。
その際に、照射してから基材の表面部が溶融に最適な高温に到達するのに照射時から少し遅れが生じる。
そこで、図１に矢印で示したレーザビーム１１の進行方向（肉盛方向）の後方に少し遅れて、クラッディング用の供給粉末１２が放出されるようにオフセットさせた。
これにより、基材の高温域３のうち、最も最適な高温域３ａに合せて粉末が放出され、溶融層２ａを形成し、その後方に順次肉盛層２が形成される。
【００１１】
上記の原理に基づいて構成されたクラッディング装置の先端部１０の構造例を図２に示す。
レーザ光は、光学レンズ１３等により集光し、照射するレーザビーム１１の照射手段Ｌを有する。
レーザビーム１１の光軸１１ａよりも肉盛進行方向の後方側に粉末の供給軸１２ａを有するように、即ち光軸１１ａと粉末の供給軸１２ａとの間に、オフセット量ｄを設定した。
本実施例では、光軸１１ａと粉末の供給軸１２ａとを偏心させつつ、光軸１１ａの周囲に粉末供給部１４を形成し、粉末の供給手段Ｐにて供給粉末１２の放出部を形成した例になっているが、粉末の供給方法はこれに限定されない。
また、基板１上の光軸１１ａの照射点及び粉末の供給軸１２ａの放出点の周囲は、アルゴン，ヘリウム等の不活性のシールドガス１５を流す。
【００１２】
上記、光軸１１ａと粉末の供給軸１２ａとのオフセット量ｄは、肉盛スピード，レーザビームのスポット径やその強さ等に合せて調整可能になっているのが好ましく、図３（ａ），（ｂ）に示すようにレーザビーム照射手段Ｌの進行方向（肉盛方向）が位置制御されており、それに合せて粉末の供給手段Ｐが後方に追随するように回転制御されている。
【符号の説明】
【００１３】
１        基材
２        肉盛層
２ａ      溶融層
１０      先端部
１１      レーザビーム
１１ａ    光軸
１２      供給粉末
１２ａ    粉末の供給軸
１３      光学レンズ
１４      粉末供給部
１５      シールドガス
ｄ        オフセット量
Ｌ        レーザビームの照射手段
Ｐ        粉末の供給手段
【図１】
2019037997.tif 000003
【図２】
2019037997.tif 000004
【図３】
2019037997.tif 000005
【図４】
2019037997.tif 000006