(57)【要約】【課題】  肉盛層の表面の突起を低減することができるレーザ肉盛方法を提供する。【解決手段】  レーザ肉盛方法は、レーザを照射する照射口と、前記照射口の周囲に設けられ、金属粉を個別の吐出方向に吐出する複数の吐出口とを有するノズルをワークの上方で移動させ、前記ノズルの移動中、前記ワーク上に肉盛層が形成されるように、前記複数の吐出口の各々から前記金属粉を前記ワーク上に吐出して、前記照射口から前記レーザを前記ワークに照射し、前記金属粉を、前記複数の吐出口から吐出する前に分級機により粗粉と微粉に分級し、前記複数の吐出口のうち、前記吐出方向が前記ノズルの移動方向の後方から前方に向いた吐出口から前記粗粉を吐出する方法である。【選択図】図６
2019181495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザを照射する照射口と、前記照射口の周囲に設けられ、金属粉を個別の吐出方向に吐出する複数の吐出口とを有するノズルをワークの上方で移動させ、
前記ノズルの移動中、前記ワーク上に肉盛層が形成されるように、前記複数の吐出口の各々から前記金属粉を前記ワーク上に吐出して、前記照射口から前記レーザを前記ワークに照射し、
前記金属粉を、前記複数の吐出口から吐出する前に分級機により粗粉と微粉に分級し、
前記複数の吐出口のうち、前記吐出方向が前記ノズルの移動方向の後方から前方に向いた吐出口から前記粗粉を吐出することを特徴とするレーザ肉盛方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ肉盛方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークの上方で移動するノズルからキャリアガスとともに金属粉を吐出し、さらに、そのノズルからレーザを照射することにより、ワーク上の金属粉を溶融させて肉盛層を形成する手法が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７７５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワーク上で溶融した金属粉は、溶融プールと呼ばれる凝集体を形成する。ノズルから吐出された金属粉の一部は、キャリアガスに流されることにより溶融プールの後方の肉盛層上に着地する。
【０００５】
しかし、肉盛層の温度は溶融プール内の温度より低いため、溶融プールの後方では金属粉が溶融しにくく、肉盛層の表面に突起として溶け残るおそれがある。したがって、肉盛層上に多くの突起が形成されると、後工程において肉盛層の表面を平滑化する処理が困難になるおそれがある。
【０００６】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、肉盛層の表面の突起を低減することができるレーザ肉盛方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に記載のレーザ肉盛方法は、レーザを照射する照射口と、前記照射口の周囲に設けられ、金属粉を個別の吐出方向に吐出する複数の吐出口とを有するノズルをワークの上方で移動させ、前記ノズルの移動中、前記ワーク上に肉盛層が形成されるように、前記複数の吐出口の各々から前記金属粉を前記ワーク上に吐出して、前記照射口から前記レーザを前記ワークに照射し、前記金属粉を、前記複数の吐出口から吐出する前に分級機により粗粉と微粉に分級し、前記複数の吐出口のうち、前記吐出方向が前記ノズルの移動方向の後方から前方に向いた吐出口から前記粗粉を吐出する方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、肉盛層の表面の突起を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】レーザクラッド加工装置の一例を示す斜視図である。
【図２】ノズルからワークに金属粉を吐出する様子の一例を示す図である。
【図３】鉛直方向に沿ったノズルの断面図である。
【図４】水平方向に沿ったノズルの断面図である。
【図５】移動中のノズルを上面視したときのワークの加工の様子の一例を示す図である。
【図６】移動中のノズルを側面視したときのワークの加工の様子の一例を示す図である。
【図７】溶融プールの周辺の温度分布の一例を示す図である。
【図８】移動中のノズルを側面視したときのワークの加工の様子の比較例を示す図である。
【図９】実施例及び比較例における溶融プールの状態をそれぞれ示す写真である。
【図１０】実施例における肉盛層とワークの境界部分を示す写真である。
【図１１】比較例における肉盛層とワークの境界部分を示す写真である。
【図１２】シリンダヘッドに配列された複数のバルブシートの加工順序の一例を示す図である。
【図１３】分級機とノズルの間に切り替えバルブを設けた構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、レーザクラッド加工装置１の一例を示す斜視図である。レーザクラッド加工装置１は、レーザ肉盛り方法の一例として、レーザクラッド加工の手法を用い、例えば、銅を主成分とする金属粉をワークＷ上に吐出し、レーザをワークＷに照射することにより金属粉を溶解させてワークＷに肉盛層を形成する。本例では、ワークＷの一例として、シリンダヘッドＨＤのバルブシートを挙げるが、これに限定されない。
【００１１】
レーザクラッド加工装置１は、ワーク保持装置１０と、レーザ加工ヘッド１１と、回転装置１２と、粉体供給装置１３と、分級機１７とを有する。ワーク保持装置１０は、シリンダヘッドＨＤを傾動して保持する。レーザ加工ヘッド１１は、ワークＷの加工部位にレーザを照射しながら金属粉をワークＷ上に吐出する。回転装置１２は、レーザ加工ヘッド１１を鉛直方向に対し傾斜した状態で保持し、鉛直方向の軸を中心として回転させる。
【００１２】
粉体供給装置１３は、金属粉を生成してキャリアガスとともに供給チューブ９０を介して分級機１７に供給する。粉体供給装置１３は、例えば、アトマイズ法により金属粉を生成する。アトマイズ法では、溶融した金属を炉内で自由落下させながら、流体（ガスまたは液体）を吹き付けて微粒子化し、落下中の微粒子を冷却することにより金属粉が生成される。このとき、粉体供給装置１３は、所定の規格内の粒径の微粒子を抽出して金属粉として供給する。
【００１３】
分級機１７は、供給チューブ９０から入ってくる金属粉を、その粒径に応じて粗粉と微粉に分級する。粗粉は、粒径が所定値より大きい金属粉であり、微粉は、粒径が所定値より小さい金属粉である。分級機１７としては、例えば、遠心分離機の技術を利用する装置が挙げられるが、これに限定されない。粗粉は、分級機１７の側面の上部出口１７１から粗粉チューブ９２を通ってレーザ加工ヘッド１１に供給され、微粉は、分級機１７の下面の下部出口１７０から微粉チューブ９１を通ってレーザ加工ヘッド１１に供給される。
【００１４】
レーザ加工ヘッド１１には、レーザを出力するレーザ出力部１４と、レーザを集光するレンズなどが組付けられた光学系ユニット１５と、レーザを照射するとともに金属粉を吐出するノズル１６とが設けられている。ノズル１６は、その中央部からレーザを出力し、その周囲から金属粉を吐出する二重管構造を備える。
【００１５】
図２は、ノズル１６からワークＷに金属粉を吐出する様子の一例を示す図である。ノズル１６は、矢印（「移動（加工）方向」参照）で示されるように、ワークＷのザグリ溝Ｚに沿って、その上方を移動する。なお、ワークＷは、一例として、アルミニウムにより形成させている。
【００１６】
ノズル１６は、例えば略円錐形状を有する。ノズル１６には、一例として、４つの供給口１６０ａ〜１６０ｄが設けられている。供給口１６０ａ〜１６０ｄは、ノズル１６の上部に円環状に配置されている。供給口１６０ａ，１６０ｂには、分級機１７の下部から延びる微粉チューブ９１の２つの分岐先がそれぞれ接続され、供給口１６０ｃ，１６０ｄには、分級機１７の上部の側面から延びる粗粉チューブ９２の２つの分岐先がそれぞれ接続されている。
【００１７】
供給口１６０ａ，１６０ｂはノズル１６の移動方向の前方側に位置し、供給口１６０ｃ，１６０ｄはノズル１６の移動方向の後方側に位置する。このため、微粉は、ノズル１６の移動方向の前方側からキャリアガスによってノズル１６内に流入し、粗粉は、ノズル１６の移動方向の後方側からキャリアガスによってノズル１６内に流入する。これらの金属粉Ｍは、ノズル１６の先端からザグリ溝Ｚに向かって吐出される。
【００１８】
また、金属粉Ｍの吐出と同時に、レーザ出力部１４からノズル１６の中心を通ってザグリ溝ＺにレーザＬＳが照射される。このため、ザグリ溝Ｚ上の金属粉ＭはレーザＬＳの熱により溶解して肉盛層８０を形成する。また、ノズル１６の直下のザグリ溝Ｚの領域には、溶融プール８１が形成される。溶融プール８１は、金属粉Ｍが溶解することにより形成された液体の部分である。
【００１９】
ノズル１６には、金属粉Ｍのうち、粗粉が溶融プール８１の前方側の領域に着地し、微粉が溶融プール８１の後方側の領域に着地するように、吐出方向の相違する複数の吐出口が設けられている。以下にノズル１６の構成を述べる。
【００２０】
図３は、鉛直方向（図２のＡ−Ａ線）に沿ったノズル１６の断面図であり、図４は、水平方向（図３のＢ−Ｂ線）に沿ったノズル１６の断面図である。図３及び図４において、図２と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２１】
ノズル１６は、供給口１６０ａ〜１６０ｄと、外側の上部アウタ部材１６Ａ及び下部アウタ部材１６Ｂと、内側のインナ部材１６Ｃとを有する。インナ部材１６Ｃは、略円筒形状を有し、レーザが通過するレーザ通路１６５と、レーザ通路１６５の下端に開口している照射口１６６とを有する。レーザは、レーザ通路１６５の中心軸Ｌに沿って進み照射口１６６から照射される。
【００２２】
上部アウタ部材１６Ａ及び下部アウタ部材１６Ｂは、互いに連結され、インナ部材１６Ｃの上部及び下部にそれぞれ嵌合される。上部アウタ部材１６Ａは、その上端部において、レーザ加工ヘッド１１の光学系ユニット１５と、供給口１６０ａ〜１６０ｄとに接続される。供給口１６０ａ〜１６０ｄは、上部アウタ部材１６Ａ内で中心軸Ｌに向かって延びる上部流路１６１ａ〜１６１ｄにそれぞれ接続されている。
【００２３】
上部流路１６１ａ〜１６１ｄは、上部アウタ部材１６Ａの内周壁とインナ部材１６Ｃの外周壁の間の隙間として形成された中間流路１６２ａ〜１６２ｄにそれぞれ連通する。つまり、上部流路１６１ａ〜１６１ｄは、入口が供給口１６０ａ〜１６０ｄの接続される外壁にそれぞれ開口し、出口が上部アウタ部材１６Ａの内周壁に開口している。なお、供給口１６０ａ〜１６０ｄ及び上部流路１６１ａ〜１６１ｄの径は、例えば、微粉チューブ９１及び粗粉チューブ９２の径にほぼ一致する。
【００２４】
中間流路１６２ａ〜１６２ｄは、中心軸Ｌの周囲に円筒形状をなすように配置され、中心軸Ｌに沿ってそれぞれ延び、下部流路１６３ａ〜１６３ｄにそれぞれ連通する。中間流路１６２ａ〜１６２ｄは、インナ部材１６Ｃの外周から突出する４個の凸部１６９により、ほぼ均等な大きさに仕切られている。
【００２５】
下部流路１６３ａ〜１６３ｄは、上部アウタ部材１６Ａの内周壁とインナ部材１６Ｃの外周壁の間の隙間として形成され、その出口はそれぞれ金属粉の吐出口１６４ａ〜１６４ｄとして機能する。下部流路１６３ａ〜１６３ｄは、中間流路１６２ａ〜１６２ｄと同様に、中心軸Ｌの周囲に円環状に配置されており、インナ部材１６Ｃの外壁から突出した４個の凸部（不図示）により互いに仕切られている。また、金属粉の吐出口１６４ａ〜１６４ｄも、中心軸Ｌの周囲に円環状に配置されている。つまり、吐出口１６４ａ〜１６４ｄは、レーザの照射口１６６の周囲に設けられている。
【００２６】
下部流路１６３ａ〜１６３ｄは、中心軸Ｌに対して傾斜し、中央の照射口１６６に向かって集まるように延びている。このため、吐出口１６４ａ〜１６４ｄから吐出される金属粉の吐出方向Ｄａ〜Ｄｄは相違する。つまり、各吐出口１６４ａ〜１６４ｄは、金属粉を個別の吐出方向Ｄａ〜Ｄｄに吐出する。
【００２７】
上述したように、金属粉のうち、微粉は微粉チューブ９１から供給口１６０ａ，１６０ｂに流入し、粗粉は粗粉チューブ９２から供給口１６０ｃ，１６０ｄに流入する。このため、微粉は、上部流路１６１ａ，１６１ｂ、中間流路１６２ａ，１６２ｂ、及び下部流路１６３ａ，１６３ｂを流れて吐出方向Ｄａ，Ｄｂに沿って吐出口１６４ａ，１６４ｂからワークＷ上に吐出される。供給口１６０ａ，１６０ｂはノズル１６の移動方向の前方側に位置するため、微粉は、ノズル１６の移動方向の前方から後方に向かって吐出される。
【００２８】
また、粗粉は、上部流路１６１ｃ，１６１ｄ、中間流路１６２ｃ，１６２ｄ、及び下部流路１６３ｃ，１６３ｄを流れて吐出方向Ｄｃ，Ｄｄに沿って吐出口１６４ｃ，１６４ｄからワークＷ上に吐出される。供給口１６０ｃ，１６０ｄはノズル１６の移動方向の後方側に位置するため、粗粉は、ノズル１６の移動方向の後方から前方に向かって吐出される。
【００２９】
図５は、移動中のノズル１６を上面視したとき（図２の方向Ｖ参照）のワークＷの加工の様子の一例を示す図であり、図６は、移動中のノズル１６を側面視したとき（図２の方向Ｈ参照）のワークＷの加工の様子の一例を示す図である。図５及び図６において、図２〜図４と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３０】
レーザＬＳは、ノズル１６の中心軸Ｌに沿ってザグリ溝Ｚに照射される。レーザＬＳが照射された領域は高温となるため、溶融プール８１が形成されている。なお、図６において、溶融プール８１は模式的に楕円形状として示されている。ノズル１６の移動方向の後方には、溶融プール８１が外気の冷却効果とワークＷによる熱吸収で凝固することにより肉盛層８０が形成されている。肉盛層８０の温度は、その前方の溶融プール８１から離れるほど低い。
【００３１】
図７は、溶融プール８１の周辺の温度分布の一例を示す図である。図７において、横軸は、ノズル１６の移動方向におけるザグリ溝Ｚ上の位置を示し、縦軸は、温度を示す。
【００３２】
位置Ｘ１〜Ｘ３は、図６に示される符号Ｘ１〜Ｘ３に対応する。また、温度Ｔｄは、微粉Ｍｓが完全に溶融する最低温度の一例であり、温度Ｔｕは、粗粉Ｍｂが完全に溶融する最低温度の一例である。粗粉Ｍｂは微粉Ｍｓより粒径が大きいため、温度Ｔｕは温度Ｔｄより高い。
【００３３】
溶融プール８１の前方の位置Ｘ１付近の温度は最も高く、粗粉Ｍｂの溶融可能な温度Ｔｕを上回る。溶融プール８１の後方の位置Ｘ２付近の温度は、位置Ｘ１付近よりも低く、粗粉Ｍｂの溶融可能な温度Ｔｕを下回るが、微粉Ｍｓの溶融可能な温度Ｔｄを上回る。
【００３４】
肉盛層８０の温度は、溶融プール８１から離れるほど低くなる。溶融プール８１の後方で凝固した肉盛層８０の位置Ｘ３の温度は、微粉Ｍｓの溶融可能な温度Ｔｄを下回る。
【００３５】
粗粉Ｍｂは、ノズル１６の移動方向において、後方側の吐出口１６４ｃ，１６４ｄからその吐出方向Ｄｃ，Ｄｄに沿って前方側に吐出される。このため、粗粉Ｍｂは、溶融プール８１の前方に着地し、ノズル１６の移動により溶融プール８１の位置Ｘ１に到達する。これにより、粗粉Ｍｂは、高温の溶融プール８１に取り込まれて完全に溶融する。したがって、粗粉Ｍｂが溶け残って溶融プール８１の後方で冷やされて凝固することにより肉盛層８０の表面上に突起８０ａとして形成されることが抑制される。
【００３６】
また、微粉Ｍｓは、ノズル１６の移動方向において、前方側の吐出口１６４ａ，１６４ｂからその吐出方向Ｄａ，Ｄｂに沿って後方側に吐出される。このため、微粉Ｍｓは、溶融プール８１の後方の位置Ｘ２付近に着地して溶融プール８１に取り込まれて完全に溶融する。したがって、以下に述べる比較例のように、微粉Ｍｓが溶融プール８１の前方の下側の領域に溜まり、肉盛層８０とザグリ溝Ｚの表面の間で溶け残ることが抑制される。
【００３７】
図８は、移動中のノズル１６を側面視したとき（図２の方向Ｈ参照）のワークＷの加工の様子の比較例を示す図である。図８において、図６と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３８】
本例において、粗粉Ｍｂと微粉Ｍｓの吐出方向は、上記の実施例と比較すると、入れ替えられている。つまり、粗粉Ｍｂは、ノズル１６の移動方向において、前方側の吐出口１６４ａ，１６４ｂからその吐出方向Ｄａ，Ｄｂに沿って溶融プール８１の後方に吐出される。
【００３９】
このため、粗粉Ｍｂは溶融プール８１の後方の肉盛層８０の表面上に突起８０ａとして溶け残る。肉盛層８０の表面に多くの突起８０ａが形成された場合、後工程において、肉盛層８０の表面を刃具Ｊなどにより平滑化することが困難となる。例えば、剛性の低い刃具Ｊが使用されると、突起８０ａによる凹凸のため、その寿命が短くなる。さらに、刃具Ｊの剛性を高めると、その設備コストが増加する。
【００４０】
しかし、上述した実施例のレーザ肉盛り方法によると、完全には溶融しにくい粗粉Ｍｂが、高温となる溶融プール８１の前方側に吐出されるため、粗粉Ｍｂを完全に溶融させることが容易となり、肉盛層８０の表面の突起８０ａを低減することができる。
【００４１】
また、本例において、微粉Ｍｓは、ノズル１６の移動方向において、後方側の吐出口１６４ｃ，１６４ｄからその吐出方向Ｄｃ，Ｄｄに沿って前方側に吐出される。微粉Ｍｓは、溶融プール８１の前方の下側の領域８２に溜まり、溶融プール８１に十分には取り込まれず、肉盛層８０とワークＷの表面の間で溶け残って肉盛層８０とワークＷの溶着を阻害する。
【００４２】
これに対し、上記の実施例のレーザ肉盛り方法によると、微粉Ｍｓは溶融プール８１の後方に吐出されるため、溶融プール８１の前方の下側の領域８２に微粉Ｍｓが溜まることが抑制される。以下に実験結果として得られた電子顕微鏡の写真を用いて説明する。
【００４３】
図９は、実施例及び比較例における溶融プール８１の状態をそれぞれ示す写真Ｐ１，Ｐ２である。写真Ｐ１，Ｐ２は、図２の符号Ｆで示されるように、溶融プール８１をノズル１６の移動方向の前方側から正面視したときの様子を示す。
【００４４】
写真Ｐ１，Ｐ２において、中央の黒い部分は、ワークＷを構成するアルミニウムを示し、白い部分は、金属粉（微粉Ｍｓ及び粗粉Ｍｂ）である銅を示す。なお、本例において、粒径５０（μｍ）以下の金属粉を微粉Ｍｓとし、粒径が１５０（μｍ）以上の金属粉を粗粉Ｍｂとする。なお、これは以降の写真についても同様である。
【００４５】
比較例の写真Ｐ２から理解されるように、比較例の場合、肉盛層８０とワークＷの境界付近には、粗粉Ｍｂが多数の白い点として観察される。これに対し、実施例の写真Ｐ１には、肉盛層８０とワークＷの境界付近に白い点はほとんど観察されない。このため、比較例のように、微粉Ｍｓを溶融プール８１の前方側に吐出したときに、微粉Ｍｓが溶け残ることが理解される。
【００４６】
図１０は、実施例における肉盛層８０とワークＷの境界部分を示す写真Ｐ１１，Ｐ１２である。写真Ｐ１１は、図２に示されたワークＷの断面方向に沿ったワークＷ及び肉盛層８０の断面の４０倍の写真であり、写真Ｐ１２は、写真Ｐ１１中に示された枠部分の拡大写真（２００倍）である。
【００４７】
写真Ｐ１１からは、肉盛層８０とワークＷの境界（幅は約０．５（mm））が半島と入江のような複雑な稜線を描いている様子が観察され、さらに写真Ｐ１２からは、肉盛層８０からワークＷに毛細血管のような多数の微細な枝が延びている様子が観察される。この微細な枝は、アルミニウム中に拡散した枝である。このことから、肉盛層８０がワークＷに十分に溶着されていることが理解される。
【００４８】
図１１は、比較例における肉盛層８０とワークＷの境界部分を示す写真Ｐ２１，Ｐ２２である。写真Ｐ２１は、図２に示されたワークＷの断面方向に沿ったワークＷ及び肉盛層８０の断面の４０倍の写真であり、写真Ｐ２２は、写真Ｐ２１中に示された枠部分の拡大写真（２００倍）である。
【００４９】
写真Ｐ２１からは、肉盛層８０とワークＷの境界（幅は約０．５（mm））に、実施例とは異なり、多数の金属粉（球状の銅）が観察され、さらに写真Ｐ２２からは、金属粉と肉盛層８０の間に空洞が観察される。このことから、肉盛層８０とワークＷの溶着が不十分であることが理解される。
【００５０】
発明者の推測によると、実施例のように、粗粉Ｍｂを溶融プール８１の前方側に吐出すると、粗粉Ｍｂは溶融プール８１に取り込まれ、さらにワークＷの表面に形成された酸化アルミニウム膜が溶融プール８１内に生じたマランゴニ対流の力で破壊されることにより、ワークＷと肉盛層８０は十分に溶着される。一方、比較例のように、微粉Ｍｓを溶融プール８１の前方側に吐出すると、一部の微粉Ｍｓは、溶融プール８１とワークＷの表面の酸化アルミニウム膜の間に残って断熱効果を発揮するため、ワークＷと肉盛層８０の溶着を阻害する。
【００５１】
このように、実施例のレーザ肉盛り方法によると、微粉Ｍｓは溶融プール８１の後方に吐出されるため、ワークＷと肉盛層８０は十分に溶着される。
【００５２】
次に、他の実施例について述べる。
【００５３】
図１２は、シリンダヘッドＨＤに配列された複数のバルブシートＳＨの加工順序の一例を示す図である。レーザ加工ヘッド１１は、符号Ｄで示されるように、シリンダヘッドＨＤの一端から他端に向かって順次にバルブシートＳＨにレーザ肉盛り加工、つまりクラッド加工を行う。
【００５４】
このとき、ノズル１６は、移動方向を、バルブシートＳＨの中心軸Ｎを中心とする右回転方向Ｒｄ及び左回転方向Ｌｄに交互に切り替える。このように移動方向をバルブシートＳＨごとに切り替えることにより、ノズル１６に接続された微粉チューブ９１及び粗粉チューブ９２などがよじれていくことが抑制される。
【００５５】
しかし、ノズル１６の移動方向が切り替わると、それに合わせて微粉及び粗粉の吐出方向も切り替える必要がある。そこで、以下のように、分級機１７とノズル１６の間に切り替えバルブを設けるとよい。
【００５６】
図１３は、分級機１７とノズル１６の間に切り替えバルブ６，７を設けた構成の一例を示す図である。図１３において、図２と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００５７】
分級機１７の下部出口１７０は粗粉チューブ９２ａを介して切り替えバルブ７の入口７０に接続されている。切り替えバルブ７は、外部からの制御に従って、矢印で示されるように、入口７０の接続先を２つの出口７１，７２から選択することができる。一方の出口７１は４分岐チューブ９３に接続されて、他方の出口７２は別の４分岐チューブ９４に接続されている。
【００５８】
また、分級機１７の上部出口１７１は微粉チューブ９１ａを介して切り替えバルブ６の入口６０に接続されている。切り替えバルブ６は、外部からの制御に従って、矢印で示されるように、入口６０の接続先を２つの出口６１，６２から選択することができる。一方の出口６１は４分岐チューブ９３に接続されて、他方の出口６２は別の４分岐チューブ９４に接続されている。
【００５９】
４分岐チューブ９３，９４は、４本のチューブが互いに連通するように接続されたチューブである。４分岐チューブ９３は、ノズル１６の供給口１６０ａ，１６０ｂ、切り替えバルブ６の出口６１、及び切り替えバルブ７の出口７１に接続されている。４分岐チューブ９４は、ノズル１６の供給口１６０ｃ，１６０ｄ、切り替えバルブ６の出口６２、及び切り替えバルブ７の出口７２に接続されている。
【００６０】
例えば、レーザ加工ヘッド１１が右回転方向Ｒｄに移動するとき、切り替えバルブ６は入口６０を出口６１に接続し、切り替えバルブ７は入口７０を出口７２に接続する。このため、粗粉は、４分岐チューブ９４から供給口１６０ｃ，１６０ｄに流入して、ノズル１６の移動方向の後方から前方に吐出され、微粉は、４分岐チューブ９３から供給口１６０ａ，１６０ｂに流入して、ノズル１６の移動方向の前方から後方に吐出される。
【００６１】
また、レーザ加工ヘッド１１が左回転方向Ｌｄに移動するとき、切り替えバルブ６は入口６０を出口６２に接続し、切り替えバルブ７は入口７０を出口７１に接続する。このため、粗粉は、４分岐チューブ９３から供給口１６０ａ，１６０ｂに流入して、ノズル１６の移動方向の後方から前方に吐出され、微粉は、４分岐チューブ９４から供給口１６０ｃ，１６０ｄに流入して、ノズル１６の移動方向の前方から後方に吐出される。
【００６２】
このように、本例によると、レーザ加工ヘッド１１は、ノズル１６の移動方向の切り替えに応じて切り替えバルブ６，７の出口６１，６２，７１，７２を選択することにより、微粉及び粗粉が流入するノズル１６の供給口１６０ａ〜１６０ｄを切り替える。このため、ノズル１６の移動方向によらず、微粉はノズル１６の移動方向の前方から後方に吐出され、粗粉はノズル１６の移動方向の後方から前方に吐出される。
【００６３】
これまで述べたように、本実施例のレーザ肉盛り方法では、ノズル１６をワークＷの上方で移動させ、ノズル１６の移動中、ワークＷ上に肉盛層８０が形成されるように、ノズル１６の各吐出口１６４ａ〜１６４ｄから金属粉をワークＷ上に吐出して、ノズル１６の照射口１６６からレーザをワークＷに照射する。このとき、分級機１７は、金属粉を、各吐出口１６４ａ〜１６４ｄから吐出する前に粗粉と微粉に分級し、粗粉は、吐出方向Ｄｃ，Ｄｄ（またはＤａ，Ｄｂ）がノズル１６の移動方向の後方から前方に向いた吐出口１６４ｃ，１６４ｄ（または１６４ａ，１６４ｂ）から吐出される。
【００６４】
このため、粗粉は、溶融プール８１の前方に吐出され、高温の溶融プール８１によって溶融されやすい。したがって、粗粉が溶け残って肉盛層８０の表面に突起８０ａとなることが抑制される。よって、本実施例のレーザ肉盛り方法によると、肉盛層８０の表面の突起８０ａを低減することができる。これにより、後工程における肉盛層８０の表面の平滑化処理が容易となる。
【００６５】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１１      レーザ加工ヘッド
１６      ノズル
１７      分級機
８０      肉盛層
１６４ａ〜１６４ｄ    吐出口
１６６     照射口
Ｄａ〜Ｄｄ     吐出方向
Ｍｓ      微粉
Ｍｂ      粗粉
Ｗ      ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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