(57)【要約】【課題】シールドガスに大規模な渦構造が発生することを抑制し、レーザを用いた高品質の肉盛溶接を行うことができる溶接装置を提供する。【解決手段】母材のレーザ光照射位置に向けて、粉体の溶接材料を含むパウダーガスを供給する筒状のパウダーノズル２０１と、パウダーノズル２０１の外周面を覆うように同軸に配置され、レーザ光照射位置を隔離するためのシールドガスを供給する筒状のシールドノズル２０２とを備え、パウダーノズル２０１の先端部２０１ａ近傍の外周面２０１ｂは、パウダーノズル２０１の先端部２０１ａに向けて漸次外径が小さくなる形状であり、パウダーノズル２０１の中心軸Ａを通る断面での断面形状が円弧形状となっている溶接装置を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接対象物のレーザ光照射位置に対して、粉体の溶接材料を含むパウダーガスを供給する筒状のパウダーノズルと、
前記パウダーノズルの外周面を覆うように同軸に配置され、前記レーザ光照射位置を隔離するためのシールドガスを供給する筒状のシールドノズルとを備え、
前記パウダーノズルの先端部近傍の外周面は、前記パウダーノズルの前記先端部に向けて漸次外径が小さくなる形状であり、前記パウダーノズルの中心軸を通る断面での断面形状が円弧形状となっている溶接装置。
【請求項２】
前記パウダーノズルの先端部近傍の内周面が、前記パウダーノズルの前記先端部に向けて漸次内径が大きくなる形状であり、前記パウダーノズルの中心軸を通る断面での断面形状が円弧形状となっている請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
溶接対象物のレーザ光照射位置に対して、粉体の溶接材料を含むパウダーガスを供給する筒状のパウダーノズルと、
前記パウダーノズルの外周面を覆うように同軸に配置され、前記レーザ光照射位置を隔離するためのシールドガスを供給する筒状のシールドノズルとを備え、
前記シールドノズルの先端部近傍の内周面に、前記シールドガスによる渦の発生を抑制する渦抑制部材が設けられている溶接装置。
【請求項４】
前記渦抑制部材が、前記シールドノズルの中心軸に向けて突出する複数の突起部を備える請求項３に記載の溶接装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の溶接装置を用いてタービン翼前縁部分の本体部と耐エロ−ジョン性金属材料との接合部に粉体の溶接材料を含むパウダーガスを供給し、前記本体部と前記耐エロ−ジョン性金属材料とを肉盛溶接する溶接工程を備えた溶接方法。
【請求項６】
請求項５に記載の溶接方法により耐エロ−ジョン性金属材料が肉盛溶接されたタービン翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接装置、溶接方法、及びタービン翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン翼は、蒸気中の凝縮水滴や酸化鉄を主体とする微細な固体粒子から受ける衝撃作用によって浸食され、表面が磨耗するおそれがある。蒸気タービン翼の前方（蒸気流の上流側）である前縁部に耐エロージョン層（耐浸食層）を形成することにより、蒸気タービン翼の浸食が抑制される。
【０００３】
特許文献１には、表面にホウ化処理層が形成されたエロージョンシールドを、蒸気タービン翼の基体に接合することによって、耐エロ−ジョン層を形成することが開示されている。また、特許文献２には、タービン回転翼の翼形状の一部である翼リーディングエッジ部を切り取り、レーザによる肉盛溶接を用いて耐エロ−ジョン層を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６１−１２０８２号公報
【特許文献２】特許第４９０１４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蒸気タービン翼の基体に接合される耐エロージョン層として、例えば、コバルトを主成分とするステライト（登録商標）等の耐摩耗性の高い材料が使用される。コバルト基合金などの材料を基体に接合する方法として、ろう付けやＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ）溶接による肉盛溶接が用いられる。しかし、ろう付けによる接合の場合、接合不良等の不具合が発生しやすく、広範囲に渡って加熱することによる蒸気タービン翼の変形も生じやすいという問題がある。また、ＴＩＧ溶接による接合の場合、コバルト基合金などの溶接材料が母材によって希釈化され、耐エロージョン層の硬さが低下するという問題がある。
【０００６】
レーザの照射位置に粉体の溶接材料を含んだガス（以下、パウダーガスという。）を吹き付けることにより肉盛溶接を行う方法を用いる場合、ろう付けやＴＩＧ溶接の不具合を抑制することができる。このレーザを用いた肉盛溶接においては、溶接対象物のレーザ光照射位置において溶接部が酸素と反応すると、スパッタが発生する。溶接部への酸素の侵入を遮断してスパッタの発生を防止するために、アルゴンガスやヘリウムガスをシールドガスとして用いることが知られている。
【０００７】
しかしながら、シールドガスに大規模な渦構造が発生すると、周囲の空気に含まれる酸素が溶接部に導かれてスパッタが発生し、溶接の品質が低下しまうこととなる。
ここでいう渦構造には、シールドガスの流れ方向に直交する渦軸を持つ横渦と、シールドガスの流れ方向に平行な渦軸を持つ縦渦の両方が含まれる。横渦はシールドガスとシールドガスが流通するシールドノズルの壁面との摩擦や剥離が原因で発生し、縦渦はシールドガスの噴流が原因で発生する。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、シールドガスに大規模な渦構造が発生することを抑制し、レーザを用いた高品質の肉盛溶接を行うことができる溶接装置、溶接方法、及びその溶接方法により溶接されたタービン翼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】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の第１態様に係る溶接装置は、溶接対象物のレーザ光照射位置に対して、粉体の溶接材料を含むパウダーガスを供給する筒状のパウダーノズルと、前記パウダーノズルの外周面を覆うように同軸に配置され、前記レーザ光照射位置を隔離するためのシールドガスを供給する筒状のシールドノズルとを備え、前記パウダーノズルの先端部近傍の外周面は、前記パウダーノズルの前記先端部に向けて漸次外径が小さくなる形状であり、前記パウダーノズルの中心軸を通る断面での断面形状が円弧形状となっている。
【００１０】
本発明の第１態様に係る溶接装置は、溶接対象物のレーザ光照射位置に対して筒状のパウダーノズルから粉体の溶接材料を含むパウダーガスを供給して、肉盛溶接を行う。レーザ光照射位置には、パウダーノズルの外周面を覆うように同軸に配置された筒状のシールドノズルからシールドガスが供給され、レーザ光照射位置が隔離される。パウダーノズルの先端部近傍の外周面は、パウダーノズルの先端部に向けて外径が漸次小さくなる円弧形状となっている。
【００１１】
パウダーノズルの先端部が円弧形状となっているため、パウダーノズルの外周面に沿ってシールドノズルから流出するシールドガスの剥離が抑制され、シールドガスの流れ方向に直交する渦軸を持つ横渦が発生しにくい。また、横渦の抑制により渦度生成が抑制されるため、シールドガスの噴流中で横渦の渦軸が傾くことによる縦渦の発生も抑制される。そして、シールドガスに大規模な渦構造が発生することを抑制することにより、渦構造の発生によって周囲の大気（酸素）が溶接部に侵入することが防止される。
従って、シールドガスに大規模な渦構造が発生することを抑制し、レーザを用いた高品質の肉盛溶接を行うことができる。
【００１２】
本発明の第１態様の溶接装置においては、前記パウダーノズルの先端部近傍の内周面が、前記パウダーノズルの前記先端部に向けて漸次内径が大きくなる形状であり、前記パウダーノズルの中心軸を通る断面での断面形状が円弧形状となる構成であってもよい。この構成では、パウダーノズルの先端部が円弧形状となっているため、パウダーノズルの内周面に沿ってパウダーノズルから流出するパウダーガスに、パウダーガスの流れ方向に直交する渦軸を持つ横渦が発生しにくい。また、横渦の抑制により渦度生成が抑制されるため、パウダーガスの噴流中で横渦の渦軸が傾くことによる縦渦の発生も抑制される。これにより、パウダーガスに渦構造が発生し、それに起因してシールドガスに渦構造が発生するという不具合が防止される。
【００１３】
本発明の第２態様の溶接装置は、溶接対象物のレーザ光照射位置に対して、粉体の溶接材料を含むパウダーガスを供給する筒状のパウダーノズルと、前記パウダーノズルの外周面を覆うように同軸に配置され、前記レーザ光照射位置を隔離するためのシールドガスを供給する筒状のシールドノズルとを備え、前記シールドノズルの先端部近傍の内周面に、前記シールドガスによる渦の発生を抑制する渦抑制部材が設けられている。
【００１４】
本発明の第２態様に係る溶接装置は、溶接対象物のレーザ光照射位置に対して筒状のパウダーノズルから粉体の溶接材料を含むパウダーガスを供給して、肉盛溶接を行う。レーザ光照射位置には、パウダーノズルの外周面を覆うように同軸に配置された筒状のシールドノズルからシールドガスが供給され、レーザ光照射位置が隔離される。シールドノズルからレーザ光照射位置に供給されるシールドガスは、シールドノズルの先端部近傍の内周面に設けられた渦抑制部材によりシールドガスによる渦の発生が抑制される。
【００１５】
シールドノズルの先端部近傍の内周面に渦抑制部材が設けられているため、シールドノズルから流出するシールドガスに、シールドガスの流れ方向に直交する渦軸を持つ横渦が発生しにくい。また、シールドガスの噴流中で横渦の渦軸が傾くことによる縦渦の発生も抑制される。シールドガスに大規模な渦構造が発生することを抑制することにより、渦構造の発生によって周囲の大気（酸素）が溶接部に侵入することが防止される。
従って、シールドガスに大規模な渦構造が発生することを抑制し、レーザを用いた高品質の肉盛溶接を行うことができる。
【００１６】
本発明の第２態様の溶接装置においては、前記渦抑制部材が、前記シールドノズルの中心軸に向けて突出する複数の突起部を備える構成であってもよい。この構成では、複数の突起部の近傍を通過するシールドガスに発生する渦が、複数の突起部により粉砕されるので、渦が成長することが抑制される。
【００１７】
本発明に係る溶接方法は、本発明に係るいずれかの態様の溶接装置を用いてタービン翼前縁部分の基体と耐エロ−ジョン性金属材料との接合部に粉体の溶接材料を含むパウダーガスを供給し、前記基体と前記耐エロ−ジョン性金属材料とを肉盛溶接する溶接工程を備える。
このようにすることで、シールドガスに大規模な渦構造が発生することを抑制し、レーザを用いた高品質の肉盛溶接を行う溶接方法を提供することができる。
【００１８】
本発明に係るタービン翼は、本発明に係る溶接方法により耐エロ−ジョン性金属材料が肉盛溶接されたことを特徴とする。
このようにすることで、シールドガスに大規模な渦構造が発生することを抑制し、レーザを用いた高品質の肉盛溶接が行われたタービン翼を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、シールドガスに大規模な渦構造が発生することを抑制し、レーザを用いた高品質の肉盛溶接を行うことができる溶接装置、溶接方法、及びその溶接方法により溶接されたタービン翼を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態の溶接装置を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態のノズル部の中心軸を通る断面での断面図である。
【図３】第１実施形態のノズル部を中心軸に沿ってみた図である。
【図４】第２実施形態のノズル部の中心軸を通る断面での断面図である。
【図５】第３実施形態のノズル部の中心軸を通る断面での断面図である。
【図６】比較例のノズル部の中心軸を通る断面での断面図である。
【図７】蒸気タービン翼を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態の溶接装置１００について、図１を参照しながら説明する。
図１は本実施形態の溶接装置１００を示す概略構成図である。
【００２２】
溶接装置１００は、溶接対象物である母材４００にレーザを照射するとともに、母材４００上のレーザ光照射位置Ｐに対して溶接材料を供給することにより肉盛溶接を行う装置である。ここで、溶接材料は、ステライト（登録商標）等の耐エロ−ジョン性金属材料を含むものである。
【００２３】
溶接装置１００は、母材４００に対してレーザ光３０１を照射するレーザ部３００と、レーザ光照射位置Ｐに対して粉体の溶接材料を含むパウダーガスを供給するノズル部２００とを備えている。ノズル部２００は、中心軸Ａ周りに配置された筒状のパウダーノズル２０１とシールドノズル２０２の二重管構造となっている。シールドノズル２０２は、パウダーノズル２０１の外周面を覆うように中心軸Ａと同軸に配置される。
【００２４】
パウダーノズル２０１からレーザ光照射位置Ｐに対してパウダーガスが供給され、パウダーガスの外側を覆うように、シールドガスがレーザ光照射位置を大気（酸素）から隔離するように供給される。シールドガスとしては、アルゴンガスやヘリウムガスを用いるのが好ましい。パウダーガスとしては、粉体の溶接材料にアルゴンガスやヘリウムガスを混合して用いるのが好ましい。
【００２５】
ノズル部２００の中心軸Ａの延長線とレーザ部３００のレーザ光軸Ｂの延長線とは、母材４００の表面にて交差しており、その位置がレーザ光照射位置Ｐとなっている。
溶接装置１００は、レーザ光３０１が照射されるレーザ光照射位置Ｐに粉体の溶接材料を含むパウダーガスを供給することにより、レーザ光照射位置Ｐにおいて肉盛溶接を行う。
【００２６】
溶接対象物である母材４００としては、種々のものを対象とすることができる。例えば、母材４００として、蒸気タービン翼１を対象とすることができる。蒸気タービン翼１は、蒸気タービンに利用され、図７に示されているように、根元部２と翼形部３とを備えている。根元部２は、蒸気タービンのロータに取り付けられる。翼形部３は、翼形に形成され、根元部２に固定されている。翼形部３は、根元部２が蒸気タービンのロータに取り付けられるときに、蒸気タービンを流れる蒸気に暴露される。
【００２７】
翼形部３は、本体部分５と保護部６とを備えている。本体部分５は、概ね翼形に形成され、根元部２に一体に形成されることにより根元部２に固定されている。保護部６は、ステライト（登録商標）から形成された薄板状の部材である。保護部６は、翼形部３の翼端の前縁部分を形成するように、本体部分５に接合されている。
【００２８】
本実施形態の溶接装置１００は、保護部６と本体部分５を接合する際に、その接合部を溶接する装置として用いることができる。レーザ肉盛溶接に用いられるパウダーガスは、耐エロ−ジョン性金属材料を含むので、ろう付けやＴＩＧ溶接により保護部６と本体部分５を接合する場合に比べ、耐エロージョン層の硬さが低下するといった問題を回避することができる。
【００２９】
次に、図２及び図３を用いてノズル部２００の構成をより詳細に説明する。図２は、第１実施形態のノズル部２００の中心軸Ａを通る断面での断面図である。図３は、第１実施形態のノズル部を中心軸に沿ってみた図である。前述したように、ノズル部２００は、中心軸Ａ周りに配置された筒状のパウダーノズル２０１とシールドノズル２０２の二重管構造となっている。
【００３０】
パウダーノズル２０１の内周側は断面視が円形のパウダーガス流路２０３となっている。パウダーガス流路２０３はパウダーガス供給源（不図示）に連通しており、パウダーガス供給源から供給されるパウダーガスを図２中の矢印方向に沿って流通させる。
【００３１】
パウダーガス流路２０３の端部は、外部に開口したパウダーガス流出口２０３ａとなっている。パウダーガス流出口２０３ａから流出したパウダーガスは、レーザ光照射位置Ｐへと供給される。パウダーガス流出口２０３ａを形成するパウダーノズル２０１の先端部２０１ａ近傍の内周面には、テーパ部２０１ｃが設けられている。テーパ部２０１ｃは、パウダーノズル２０１の先端部２０１ａに向けて一定の勾配で内径が大きくなる形状となっている。
【００３２】
テーパ部２０１ｃの勾配は、パウダーノズル２０１から流出するパウダーガスが中心軸Ａから拡散する範囲（溶射の適用範囲）を規定するものである。このテーパ部２０１ｃの勾配と、ノズル部２００からレーザ光照射位置までの距離を適切に設定することにより、適切な範囲の溶接を行うことができる。
【００３３】
パウダーノズル２０１の外周面とシールドノズル２０２の内周面により仕切られ、中心軸Ａに直交する方向の断面が円環形状となる空間は、シールドガス流路２０４となっている。シールドガス流路２０４は、シールドガス供給源（不図示）に連通しており、シールドガス供給源から供給されるシールドガスを図２中の矢印方向に沿って流通させる。
【００３４】
シールドガス流路２０４の端部は、外部に開口したシールドガス流出口２０４ａとなっている。シールドガス流出口２０４ａから流出したシールドガスは、レーザ光照射位置Ｐを隔離するように、レーザ光照射位置Ｐを中心とした円環状の領域へと供給される。
【００３５】
パウダーノズル２０１の先端部２０１ａ近傍には、パウダーノズル２０１の先端部２０１ａに向けて漸次外径が小さくなる形状の外周面２０１ｂが設けられている。図２に示すように、外周面２０１ｂは、パウダーノズル２０１の中心軸Ａを通る断面での断面形状が円弧形状となっている。
【００３６】
パウダーノズル２０１から流出するパウダーガスと、シールドノズル２０２から流出するシールドガスとは、それぞれパウダーガス流路２０３及びシールドガス流路２０４から流出した後に合流する。シールドガスは、レーザ光照射位置Ｐ（溶接部）を、酸素を含む大気から隔離するためのガスである。パウダーガスとシールドガスとは、それぞれが混合しないように別の層となって流れるのが望ましい。
【００３７】
そのため、本実施形態の溶接装置１００では、パウダーガスの流速とシールドガスの流速とが、略同じ速度となるように調整されている。パウダーガスの流速とシールドガスの流速とを略同じとすることで、パウダーガスとシールドガスが混合してしまう不具合を抑制することができる。この流速の調整は、パウダーガスの流量、パウダーガス流路２０３の流路幅、シールドガスの流量、シールドガス流路２０４の流路幅等の各種のパラメータを適切に設定することにより行われる。
【００３８】
ここで、図６を用いて本実施形態の比較例について説明する。図６は、比較例のノズル部５００の中心軸Ａを通る断面での断面図である。比較例のノズル部５００は、パウダーノズル５０１とシールドノズル５０２を備えている。また、パウダーノズル５０１にはパウダーガス流路５０３が設けられており、シールドノズル５０２の内周面とパウダーノズル５０１の外周面により仕切られた空間はシールドガス流路５０４となっている。
【００３９】
図２に示す本実施形態のノズル部２００と図６に示す比較例のノズル部５００を対比すると、ノズル部２００の先端部２０１ａには断面が円弧形状の外周面２０１ｂが設けられているのに対し、ノズル部５００の先端部の近傍は中心軸Ａに平行な外周面が設けられている点で異なる。また、図２に示す第１実施形態のシールドノズル２０２の先端部の位置よりも、図６に示す比較例のシールドノズル５０２の先端部の位置の方がシールドガスの流れ方向に沿って後退した位置となっている。
【００４０】
図６のノズル部５００の先端部には、シールドガス流路から流出したシールドガスに発生する渦構造を模式的に示した矢印が示されている。この渦構造は、シールドガスの流れ方向に直交する渦軸を持つ横渦と、シールドガスの流れ方向に平行な渦軸を持つ縦渦の両方を含む。比較例のパウダーノズル５０１の先端部の近傍には、中心軸Ａに平行な外周面が設けられている。そのため、ノズル部５００の先端部を通過したシールドガスは中心軸Ａに直交する方向に急激に拡散する。そのため、シールドガスの流れに乱れが生じ、シールドガスに渦構造５０５が発生する。
【００４１】
また、比較例のシールドノズル５０２の先端部の位置はシールドガスの流れ方向に沿って後退した位置となっている。そのため、シールドノズル５０２の先端部を通過した位置では、中心軸Ａに近い側にパウダーノズル５０１の外周面が存在する一方で、中心軸Ａに遠い側にはシールドノズル５０２が存在しないこととなる。そのため、シールドガスは、シールドノズル５０２の先端部を通過した後に中心軸Ａから遠ざかる方向に急激に拡散する。そのため、シールドガスの流れに乱れが生じ、シールドガスに渦構造５０５が発生する。
【００４２】
また、多数発生した渦構造５０５は、シールドガスの流れ方向に沿って移動するとともに、他の複数の渦構造５０５と重なり合う。これによって、更に大きな渦構造５０６が発生する。このような大きな渦構造５０６は、中心軸Ａに対して渦構造５０６の外周側に存在する大気（酸素）を、中心軸Ａに対して渦構造５０６の内側に導くように作用する。そのため、レーザ肉盛溶接が行われるレーザ光照射位置Ｐに酸素が流入し、溶接部に導かれてスパッタが発生し、溶接の品質が低下しまうこととなる。本実施形態では、渦構造５０５，５０６の発生が抑制されるので、溶接の品質の低下が防止される。
【００４３】
ここで、本実施形態の溶接装置１００を用いた溶接方法について説明する。
この溶接方法は、溶接装置１００を用いてタービン翼前縁部分の本体部分５と耐エロ−ジョン性金属材料の保護部６との接合部に粉体の溶接材料を含むパウダーガスを供給し、本体部分５と耐エロ−ジョン性金属材料の保護部６とを肉盛溶接する溶接工程を実行するという方法である。
このような溶接方法によれば、シールドガスに大規模な渦構造が発生することを抑制し、レーザを用いた高品質の肉盛溶接を行うことができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の溶接装置１００は、溶接対象物である母材４００のレーザ光照射位置Ｐに対して筒状のパウダーノズル２０１から粉体の溶接材料を含むパウダーガスを供給して、肉盛溶接を行う。レーザ光照射位置Ｐには、パウダーノズル２０１の外周面を覆うように同軸に配置された筒状のシールドノズル２０２からシールドガスが供給され、レーザ光照射位置Ｐが隔離される。パウダーノズルの先端部２０１ａ近傍の外周面２０１ｂは、パウダーノズル２０１の先端部２０１ａに向けて外径が漸次小さくなる円弧形状となっている。
【００４５】
パウダーノズル２０１の先端部２０１ａが円弧形状の外周面２０１ｂとなっているため、パウダーノズル２０１の外周面２０１ｂに沿ってシールドガス流路２０４から流出するシールドガスに、シールドガスの流れ方向に直交する渦軸を持つ横渦が発生しにくい。また、シールドガスの噴流中で横渦の渦軸が傾くことによる縦渦の発生も抑制される。シールドガスに大規模な渦構造が発生することを抑制することにより、渦構造の発生によって周囲の大気（酸素）がレーザ光照射位置Ｐの溶接部に侵入することが防止される。
従って、シールドガスに大規模な渦構造が発生することを抑制し、レーザを用いた高品質の肉盛溶接を行うことができる。
【００４６】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態の溶接装置について、図４を参照しながら説明する。
図４は、第２実施形態のノズル部２１０の中心軸Ａを通る断面での断面図である。
【００４７】
第２実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下に特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。第１実施形態のノズル部２００がテーパ部２０１ｃを備えているのに対し、第２実施形態のノズル部２１０は断面が円弧形状の内周面２０１ｄを備えている点で異なる。
【００４８】
第２実施形態の溶接装置のノズル部２１０は、パウダーノズル２０１の先端部２０１ａ近傍の内周面２０１ｄが、パウダーノズル２０１の先端部２０１ａに向けて漸次内径が大きくなる形状となっている。また、図４に示すように、内周面２０１ｄは、パウダーノズル２０１の中心軸Ａを通る断面での断面形状が円弧形状となっている。
【００４９】
第２実施形態のノズル部２１０は、パウダーノズル２０１の先端部２０１ａの内周面２０１ｄが円弧形状となっているため、パウダーノズル２０１の内周面２０１ｄに沿ってパウダーノズル２０１から流出するパウダーガスに、パウダーガスの流れ方向に直交する渦軸を持つ横渦が発生しにくい。また、パウダーガスの噴流中で横渦の渦軸が傾くことによる縦渦の発生も抑制される。これにより、パウダーガスに渦構造が発生し、それに起因してシールドガスに渦構造が発生するという不具合が防止される。
【００５０】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態の溶接装置について、図５を参照しながら説明する。
図５は、第３実施形態のノズル部２２０の中心軸Ａを通る断面での断面図である。
【００５１】
第３実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下に特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。第１実施形態のノズル部２００がシールドノズル２０２の先端部の内周面が平坦であるのに対し、第３実施形態のノズル部２２０はシールドノズル２０２の先端部の内周面に渦抑制部材２０２ａが設けられている点で異なる。
なお、渦抑制部材２０２ａは、シールドノズル２０２の先端部に設けられるのが望ましいが、先端部近傍であれば他の位置に設けるようにしても良い。
【００５２】
第３実施形態の溶接装置のノズル部２２０は、シールドノズル２０２の先端部近傍の内周面に渦抑制部材２０２ａが設けられている。渦抑制部材２０２ａは、シールドノズル２０２の中心軸Ａに向けて突出する複数の突起部を備える構成となっている。この突起部は、棒状の部材であってもよいし、中心軸Ａの周方向に延在する円環状での部材であってもよい。
【００５３】
シールドノズル２０２の先端部近傍の内周面に渦抑制部材２０２ａが設けられているので、渦抑制部材２０２ａの近傍を通過するシールドガスに発生する渦が、渦抑制部材２０２ａにより粉砕される。これにより、シールドガス流路２０４を通過中のシールドガスにシールドガス流路２０４の壁面との間に発生する剪断応力等の影響により渦が発生したとしても、その渦が更に成長することが抑制される。
従って、シールドガスに大規模な渦構造が発生することを抑制し、レーザを用いた高品質の肉盛溶接を行うことができる。
【００５４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、適宜必要に応じて変形実施、変更実施することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１００    溶接装置
２００，２１０，２２０  ノズル部
２０１    パウダーノズル
２０１ａ  先端部
２０１ｂ  外周面
２０１ｃ  テーパ部
２０１ｄ  内周面
２０２    シールドノズル
２０２ａ  渦抑制部材
２０３    パウダーガス流路
２０３ａ  パウダーガス流出口
２０４    シールドガス流路
２０４ａ  シールドガス流出口
３００    レーザ部
３０１    レーザ光
４００    母材（溶接対象物）
Ａ        中心軸
Ｂ        レーザ光軸
Ｐ        レーザ光照射位置
【図１】
2015066589.tif 000003
【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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