(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
肉盛り用金属粉末を供給しながらレーザービームを照射して肉盛りするレーザークラッディング法により基材上に下部肉盛り層が形成された後、
熱処理が施されることなく、前記下部肉盛り層に直接重ねて上部肉盛り層が、前記レーザークラッディング法により形成され、
前記基材が、円筒形状をなし、
前記上部肉盛り層を形成する際、前記下部肉盛り層の円周方向の端部と、前記上部肉盛り層の円周方向の端部と、が重ならないように、前記上部肉盛り層を形成する、
ことを特徴とする工具材の製造方法。
【請求項２】
前記下部肉盛り層が、前記基材の表面における第１の範囲に形成される下層形成工程と、
前記下層形成工程で前記下部肉盛り層が形成された範囲と異なる第２の範囲で、前記下部肉盛り層が形成される別下層形成工程と、
前記下層形成工程で形成された前記下部肉盛り層に重ねて前記上部肉盛り層が形成される上層形成工程と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の工具材の製造方法。
【請求項３】
前記下部肉盛り層を形成した後、
直ちに前記上部肉盛り層を形成せずに前記下部肉盛り層の温度を低下させる冷却期間を設けた後、前記下部肉盛り層に重ねて前記上部肉盛り層を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の工具材の製造方法。
【請求項４】
肉盛り用金属粉末を供給しながらレーザービームを照射して肉盛りするレーザークラッディング法により基材上に下部肉盛り層が形成された後、
熱処理が施されることなく、前記下部肉盛り層に直接重ねて上部肉盛り層が、前記レーザークラッディング法により形成され、
前記基材が、円筒形状をなし、
前記基材の円周方向に沿って並ぶように複数の下部肉盛り部分を形成して前記下部肉盛り層を形成し、
前記基材の円周方向に沿って並ぶように複数の上部肉盛り部分を形成して前記上部肉盛り層を形成し、
前記上部肉盛り部分を形成する際、各々の前記下部肉盛り部分の円周方向の端部と、各々の前記上部肉盛り部分の円周方向の端部とが重ならないように、前記上部肉盛り部分を形成する、
ことを特徴とする工具材の製造方法。
【請求項５】
前記下部肉盛り層を形成するための肉盛り用金属粉末が、
前記上部肉盛り層を形成するための肉盛り用金属粉末と同成分である、
ことを特徴とする請求項１から請求項４に記載の工具材の製造方法。
【請求項６】
工具用の基材と、
この基材上に肉盛り用金属粉末を供給しながらレーザービームを照射して肉盛りするレーザークラッディング法により形成された下部肉盛り層と、
この下部肉盛り層に、前記レーザークラッディング法による形成後に熱処理が施されることなく、前記レーザークラッディング法により直接重ねられた上部肉盛り層と、を備え、
前記基材が、円筒形状をなし、
前記下部肉盛り層の円周方向端部と、前記上部肉盛り層の円周方向端部と、が重ならないように上部肉盛り層が形成されている、
ことを特徴とする工具。
【請求項７】
前記下部肉盛り層が、前記基材の表面における第１の範囲に形成された第１下層と、
前記第１の範囲とは異なる、前記基材の表面における第２の範囲に形成された第２下層と、により構成され、
前記上部肉盛り層が、前記第１下層及び前記第２下層上に形成される、
ことを特徴とする請求項６に記載の工具。
【請求項８】
工具用の基材と、
この基材上に肉盛り用金属粉末を供給しながらレーザービームを照射して肉盛りするレーザークラッディング法により形成された下部肉盛り層と、
この下部肉盛り層に、前記レーザークラッディング法による形成後に熱処理が施されることなく、前記レーザークラッディング法により直接重ねられた上部肉盛り層と、を備え、
前記基材が円筒形状をなし、
前記基材の円周方向に沿って並べられた複数の下部肉盛り部分により前記下部肉盛り層が形成され、
前記基材の円周方向に沿って並べられた複数の上部肉盛り部分により前記上部肉盛り層が形成され、
前記上部肉盛り部分は、各々の前記下部肉盛り部分の円周方向の端部と、各々の前記上部肉盛り部分の円周方向の端部とが重ならないように、形成されている、
ことを特徴とする工具。
【請求項９】
前記下部肉盛り層を形成するための肉盛り用金属粉末が、
前記上部肉盛り層を形成するための肉盛り用金属粉末と同成分である、
ことを特徴とする請求項６から請求項８に記載の工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザークラッディング法による工具材の製造方法、及びレーザークラッディング法により製造された工具に関する。さらに詳しくは、熱処理を施さずに、レーザークラッディング法で複数層の肉盛りを施す工具材の製造方法、及び熱処理を施さずに、レーザークラッディング法で複数層の肉盛りを施された工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属基材の表面の硬度を上げ、耐摩耗性を向上させる技術として、鋼材に焼入れ等を施す技術がある。たとえば位置決めピンや歯車に対して行われる表面処理の技術がこれに該当する。しかし切断や鍛造等の塑性加工をする際の工具に対して、上記熱処理によって耐摩耗性の向上を図った場合、表面が摩耗すると基材を含めた工具全体を交換する必要があり、装置のランニングコストが大きくなるという問題がある。
【０００３】
これに対し表面処理技術の一つとして、基材表面に基材と異なる高硬度材料を肉盛りすることで、耐摩耗性を向上させる技術がある。この場合、被加工物と接触する高硬度材料の部分が摩耗しても、基材は元の形状を保持できるので、その基材に対して再度肉盛りを行い、使用をすることが可能となる。特許文献１には、肉盛りを行う技術として、レーザーを用いて基材上に高硬度部分を形成するレーザークラッディング法が記載されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では高硬度の肉盛り部は一層のみであり、摩耗が激しい工具に使用すると、短時間で肉盛り部がなくなり、工具交換の頻度が多くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１７６７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、摩耗が激しい加工に用いる場合であっても、工具交換の頻度を少なくすることが可能な工具材を製造する方法、及びその製造方法により製造された工具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】
第１発明の工具材の製造方法は、肉盛り用金属粉末を供給しながらレーザービームを照射して肉盛りするレーザークラッディング法により基材上に下部肉盛り層が形成された後、熱処理が施されることなく、下部肉盛り層に直接重ねて上部肉盛り層が、レーザークラッディング法により形成され、前記基材が、円筒形状をなし、前記上部肉盛り層を形成する際、前記下部肉盛り層の円周方向の端部と、前記上部肉盛り層の円周方向の端部と、が重ならないように、前記上部肉盛り層を形成することを特徴とする。
第２発明の工具材の製造方法は、第１発明において、下部肉盛り層が、基材の表面における第１の範囲に形成される下層形成工程と、この下層形成工程で下部肉盛り層が形成された範囲と異なる第２の範囲で、下部肉盛り層が形成される別下層形成工程と、下層形成工程で形成した下部肉盛り層に重ねて上部肉盛り層が形成される上層形成工程と、を含むことを特徴とする。
第３発明の工具材の製造方法は、第１発明において、下部肉盛り層を形成した後、直ちに上部肉盛り層を形成せずに下部肉盛り層の温度を低下させる冷却期間を設けた後、下部肉盛り層に重ねて上部肉盛り層を形成することを特徴とする。
第４発明の工具材の製造方法は、肉盛り用金属粉末を供給しながらレーザービームを照射して肉盛りするレーザークラッディング法により基材上に下部肉盛り層が形成された後、熱処理が施されることなく、前記下部肉盛り層に直接重ねて上部肉盛り層が、前記レーザークラッディング法により形成され、基材が、円筒形状をなし、基材の円周方向に沿って並ぶように複数の下部肉盛り部分を形成して下部肉盛り層を形成し、基材の円周方向に沿って並ぶように複数の上部肉盛り部分を形成して上部肉盛り層を形成し、上部肉盛り部分を形成する際、各々の下部肉盛り部分の円周方向の端部と、各々の上部肉盛り部分の円周方向の端部とが重ならないように、上部肉盛り部分を形成することを特徴とする。
第５発明の工具材の製造方法は、第１発明から第４発明において、下部肉盛り層を形成するための肉盛り用金属粉末が、上部肉盛り層を形成するための肉盛り用金属粉末と同成分であることを特徴とする。
【０００８】
第６発明の工具は、工具用の基材と、この基材上に肉盛り用金属粉末を供給しながらレーザービームを照射して肉盛りするレーザークラッディング法により形成された下部肉盛り層と、この下部肉盛り層に、レーザークラッディング法による形成後に熱処理が施されることなく、レーザークラッディング法により直接重ねられた上部肉盛り層と、を備え、前記基材が、円筒形状をなし、前記下部肉盛り層の円周方向端部と、前記上部肉盛り層の円周方向端部と、が重ならないように上部肉盛り層が形成されていることを特徴とする。
第７発明の工具は、第６発明の工具において、下部肉盛り層が、基材の表面における第１の範囲に形成された第１下層と、第１の範囲とは異なる、基材の表面における第２の範囲に形成された第２下層と、により構成され、上部肉盛り層が、第１下層及び第２下層上に形成されることを特徴とする。
第８発明の工具は、工具用の基材と、この基材上に肉盛り用金属粉末を供給しながらレーザービームを照射して肉盛りするレーザークラッディング法により形成された下部肉盛り層と、この下部肉盛り層に、前記レーザークラッディング法による形成後に熱処理が施されることなく、前記レーザークラッディング法により直接重ねられた上部肉盛り層と、を備え、基材が円筒形状をなし、この基材の円周方向に沿って並べられた複数の下部肉盛り部分により下部肉盛り層が形成され、基材の円周方向に沿って並べられた複数の上部肉盛り部分により上部肉盛り層が形成され、上部肉盛り部分は、各々の下部肉盛り部分の円周方向の端部と、各々の上部肉盛り部分の円周方向の端部とが重ならないように、形成されていることを特徴とする。
第９発明の工具は、第６発明から第８発明の工具において、下部肉盛り層を形成するための肉盛り用金属粉末が、上部肉盛り層を形成するための肉盛り用金属粉末と同成分であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１発明、及び第６発明によれば、レーザークラッディング法により下部肉盛り層が形成された後、熱処理が施されることなく、下部肉盛り層に直接重ねて上部肉盛り層がレーザークラッディング法により形成されることにより、耐摩耗性を有する高硬度層が厚くなった工具材及び工具を提供できる。これにより工具交換の頻度を少なくすることができる。
第２発明、及び第７発明によれば、同じ位置である第１の範囲において、下部肉盛り層が形成される下層形成工程と、上部肉盛り層が形成される上層形成工程と、の間に下層形成工程と異なる位置である第２の範囲で下部肉盛り層が形成される別下層形成工程を設けたことにより、下層形成工程終了後上層形成工程を行う前に先の下部肉盛り層が冷却される時間を確保することができる。これにより肉盛り層の品質の安定化を図ることができる。
第３発明によれば、下部肉盛り層が所定の温度以下になった後、上部肉盛り層を形成することにより、下部肉盛り層には上部肉盛り層を行う際に供給される熱による熱処理が施され、高硬度層の硬度をさらに上げることができる。
第４発明、及び第８発明によれば、円筒形状の工具材で、下部肉盛り層を構成する複数の下部肉盛り部の円周方向の端部に対し、上部肉盛り層を構成する複数の上部肉盛り部の円周方向の端部と、を重ならないように形成することにより、上下の肉盛り層が一体として基材から剥離することを防止できる。
第５発明、及び第９発明によれば、上下の肉盛り層のための肉盛り用金属粉末が、同成分であることにより、上部の肉盛り層作成時の温度により下部の肉盛り層の変態温度が一致し、熱処理が下部の肉盛り層に適切に施され、肉盛り層の硬度を全体として上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係る工具材の斜視図である。（ｂ）工具材上に施工された高硬度層の側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る製造方法の手順を示した説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る製造方法の手順を示した説明図である
【図４】図２の製造方法（２層）を示した側面断面図である。
【図５】図２の製造方法（３層）を示した側面断面図である。
【図６】３層の肉盛り層の切断面の測定図である。
【図７】５層の肉盛り層の切断面の測定図である。
【図８】８層の肉盛り層の切断面の測定図である。
【図９】図８の切断面の硬度を示した測定図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る圧延用ロールの説明図である。
【図１１】従来例の圧延用ロールの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。
【００１２】
レーザークラッディング法とは、微細な金属粉末をレーザーの照射領域に噴射して溶解肉盛りする方法である。微細で、粒径が統一された金属粉末を用いて行うので、レーザークラッディング法は、以下の利点を有する。（１）母材の希釈率を低減できる、（２）熱ひずみや熱影響部を少なくできる、（３）金属層厚さを正確に制御できる、（４）金属粉末材料の混合比率を正確に制御できる、などである。この利点によりレーザークラッディング法は、切断工具や圧延工具等の、製作段階の中間体である工具材の製作に利用される。
【００１３】
このレーザークラッディング法による肉盛り層厚さは、従来ある程度の厚さに制限されることが多く、それ以上の厚さを確保することが困難であった。この厚さ以上を確保するためには、アーク溶接など他の溶接方法で一度にその層厚を形成するか、多層の金属層を形成することが考えられる。しかし、他の溶接方法で一度に層厚を形成する方法では、上記のレーザークラッディングによる利点、特に金属層厚さの正確な制御を行うという利点を生かすことができない。また、肉盛り溶接を多層で行う場合、基材上に複数回高硬度材料による金属層を重ね合わせると、この重ねあわされた層に残留引張応力が残存し、その応力により割れが生じることが知られており、工具材に対して、焼入れ焼き戻し等の熱処理を注意深く行う必要があった。
【００１４】
本実施形態では、金属粉末を用いるレーザークラッディング法により基材上に下部肉盛り層が形成される。そして、レーザークラッディング法による下部肉盛り層の形成後に熱処理が施されることなく、下部肉盛り層に直接重ねて上部肉盛り層が、金属粉末を用いるレーザークラッディング法により形成される。
【００１５】
ここでレーザークラッディング法は、適当な基材表面に、粒径が統一された金属粉末である肉盛り材を供給し、レーザービームの走査によって基材と肉盛り材とを一体化する表面処理法である。
【００１６】
適当な基材としては、本実施形態の製造方法を適応した後の熱処理によって適切な靱性を付加される材料が好ましい。例えば、鉄板、鋼板のように、Ｆｅ系の基材が好ましい。具体的には、Ｃを約０．０３％から０．８％程度の範囲で含むＦｅ系の基材が好ましい。Ｃの量は、工具材の使用目的に応じて適当に設定することができる。基材として、ＳＫＤ（合金工具鋼）、ＳＵＪ（高炭素クロム軸受鋼）、ＳＫＨ（高速度工具鋼）等を用いてもよい。
【００１７】
金属粉末である肉盛り材としては、下部肉盛り層と上部肉盛り層とは同成分とし、切削や切断のために要求される硬度として、高いほど好ましいとするときは、カタログ値として高硬度とされる金属粉末を用いることが好ましい。切削や切断のために要求される硬度としては、ビッカース硬度ＨＶで、７００以上１０００以下とすることができる。カタログ値は、焼入れ焼き戻し処理を行ったときの値で示されることが多いが、その条件で、ビッカース硬度ＨＶが７００以上１０００以下を狙えるものを肉盛り材とすることが好ましい。なお金属粉末については、特許文献１に示されているので詳細は省略する。
【００１８】
そのような金属粉末としては、合金鋼を用いることが好ましい。合金鋼の中でも、広く用いられているＦｅ系の高速度工具鋼を用いることが好ましい。
【００１９】
なおＳＫＨのような熱伝導率の低い肉盛り材がより好ましい。熱伝導率が低い肉盛り材であれば、レーザーから肉盛り材へ投入したエネルギーが、熱に変換して逃げる割合が少なくなる。これにより肉盛り層の温度をマルテンサイト変態温度以上に保持しやすくなる。
【００２０】
また、後で述べるように、肉盛り層に隣接して他の肉盛り層を形成する際にも、熱伝導率が低いＳＫＨのような肉盛り材の場合、他の肉盛り層からの伝熱の抑制効果により、当該肉盛り層がマルテンサイト変態点以下の温度に一度下がった状態から、予期せず他の肉盛り層から伝熱により加熱され、当該肉盛り層の焼き入れ性が悪化するということを抑制できる。更に、肉盛層を厚さ方向に形成する場合には、熱の伝導は厚さ方向のみとなるため、より少ない熱量で肉盛り材の温度を、マルテンサイト変態点以上に保持することができる。
【００２１】
下部肉盛り層の形成の手順としては、平面状の基材の上に、所定の距離だけ、所定のレーザー走査速度でレーザーを直線に動作させ、高硬度部材を直線に肉盛りした後、その直線の肉盛りラインに隣接して肉盛りラインを、レーザーを反対の方向に動作させて肉盛りする。この操作を繰り返すことで、所定の面積のレーザークラッディングが行われる。なお、肉盛りラインに隣接して他の肉盛ラインを肉盛りする際、レーザーを反対の方向に動作させるのではなく、毎回同じ方向へ動作させるようにしてもよい。
【００２２】
そして、下部肉盛り層を形成した後、基材全体に熱処理が施されることなく、下部肉盛り層の上に、上部肉盛り層を形成する。上部肉盛り層の形成は、レーザークラッディング法により行う。レーザークラッディング法は、高温になる溶融池が小さいため、レーザーの走査速度を適切に選択することで、下部肉盛り層全体を高温にすることがなく、レーザーの作用する一部のみが高温となるようにできる。これにより下部肉盛り層の大部分は、焼入れ温度以上に過熱されることが防止され、下部肉盛り層に割れを生じることがなく、さらに工具に適した硬度に肉盛り層をすることができる。
【００２３】
図１（ａ）は    、本発明の実施形態に係る工具材の斜視図であり、図１（ｂ）は、この工具材を構成する基材５０上に施工された肉盛り層の側面図である。なお、図１（ａ）は、肉盛り層の重ね合わせ方がわかりやすいように、上層（円筒外周方向）に位置する肉盛り層については、円筒形状の軸心方向の長さを短く表している。
【００２４】
図２は、本発明の第１実施形態に係る製造方法の手順を示した説明図である。図２は、肉盛り層をその上方から見た図であり、円筒の外周を上下で表している。また図２（ａ）から図２（ｅ）にかけて時系列に２層の肉盛り層が形成されているのを示している。肉盛り層を構成する各肉盛り部分は矩形とし、下部肉盛り層を構成する下部肉盛り部分を破線で、上部肉盛り層を構成する上部肉盛り部分を実線で示している。また矩形で示した各肉盛り部分の内部に、その肉盛り部分を形成するためにレーザーが走査した軌跡である溶接基準線５２を示す。
【００２５】
この工具材は円筒形状を有し、この円筒形状の軸心を中心に回転する。工具の刃として、円筒形状の外周上に基材５０よりも高硬度な肉盛り層が設けられ、この外周が被加工材に接触することで、被加工材を塑性加工する。
【００２６】
２層の肉盛り工程について図１、図２により詳細に説明する。第１工程として、円筒形状の基材５０に対し、下部肉盛り層である第１肉盛り層１が、第１の範囲で形成される。第１肉盛り層１は、２つの部分からなり、それぞれの肉盛り部分は、例えば図２（ａ）で示すように、基材５０の円周方向に沿って、所定距離レーザーが往復で走査することにより形成される。すなわち、この第１工程は下部肉盛り層（例えば第１下層１ａ）が所定の位置で形成される下層形成工程と、この下層形成工程と異なる第２の範囲で、下部肉盛り層（例えば第２下層１ｂ）が形成される別下層形成工程とを含む。またこの第１肉盛り層１は下部肉盛り層の一部である下部肉盛り部分を形成する。
【００２７】
第２工程として、第２肉盛り層２が形成される。第２肉盛り層２は、第１肉盛り層１（この説明では１ａ）に重ねた形で形成される。この第２肉盛り層２は、上部肉盛り層の一部である上部肉盛り部分である。第２肉盛り層２の円周方向の長さは第１肉盛り層１の１／２とし、第１肉盛り層１と同じく、基材５０の円周方向に沿って、所定距離レーザーが往復で操作することにより形成される。
【００２８】
第３工程として、第３肉盛り層３が形成される。第３肉盛り層３は、第１肉盛り層１の終端部（第２下層１ｂの終端部）から下部肉盛りを開始する。第３肉盛り層３は、下部肉盛り層の一部である下部肉盛り部分を形成し、レーザーの走査方向は第１肉盛り層１等と同じである。また第３肉盛り層３の円周方向の長さは、第１肉盛り層１と同じとする。
【００２９】
第４工程として、第４肉盛り層４が形成される。第４肉盛り層４は、第２肉盛り層２の終端部から上部肉盛を開始する。第４肉盛り層４は、上部肉盛り層の一部である上部肉盛り部分を形成し、第４肉盛り層４の円周方向の長さは第１肉盛り層１と同じであり、レーザーの走査方向も第１肉盛り層１等と同じである。
【００３０】
この後第３工程及び第４工程と同様の工程を、第５工程及び第６工程等として継続することで、２層の肉盛り層が円筒形状の基材５０の外周の全周にわたり形成される。この複数の肉盛り層が形成される間、この工具材に対しては何ら単独で熱処理を行うことはない。
【００３１】
レーザークラッディング法により下部肉盛り層が形成された後、熱処理が施されることなく、下部肉盛り層に直接重ねて上部肉盛り層がレーザークラッディング法により形成されることにより、上部肉盛り層の形成のためのレーザー照射により、下部肉盛り層に焼もどし処理が行われたのと同等の効果、すなわち割れが生じず、下部肉盛り層の硬度を上げることができる。よって耐摩耗性を有する高硬度層が厚くなった工具材及び工具を提供でき、工具交換の頻度を少なくすることができる。
【００３２】
また、同じ位置で下部肉盛り層が形成される下層形成工程と、上部肉盛り層が形成される上層形成工程と、の間に下層形成工程と異なる位置で下部肉盛り層が形成される別下層形成工程を設けたことにより、下層形成工程終了後、上層形成工程を行う前に下部肉盛り層が冷却される時間を確保することができる。これにより下層の溶け込み量を一定にしたり、下層の温度上昇を広い範囲で焼き戻し温度以下にしたりでき、肉盛り層の品質の安定化を図ることができる。
【００３３】
さらに、円筒形状の工具材で、下部肉盛り層を構成する複数の下部肉盛り部の円周方向の端部と、上部肉盛り層を構成する複数の上部肉盛り部の円周方向の端部とが重なっていないことにより、上下の肉盛り層が一体として基材から剥離することを防止できる。
【００３４】
図２では、下部肉盛り層を第１下層１ａ、第２下層１ｂに分け、それぞれにレーザーを走査させるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば図３に示すように、レーザーの走査方向を、円筒の円周方向に垂直な方向に走査させた場合、第１下層１ａと第２下層１ｂとは、連続的に走査される。
【００３５】
更に、図２で第３肉盛り層３は、円周方向のレーザーの直線走査長さが、第３肉盛り層３の半分よりも少し短い長さであり、第３肉盛り層３が円周方向に２つの領域に分けられていたが、これに限定されるものではなく、例えば円周方向のレーザーの直線走査長さが、第３肉盛り層３の円周方向長さよりも少し短い長さであり、第３肉盛り層３が円周方向に１つの領域を形成するようにしても問題ない。この場合、上部肉盛り部分の円周方向の端部と、レーザーの走査方向が垂直になるので、より肉盛り層同士の剥離が困難となる。
【００３６】
なお、図２及び図３では、レーザーを複数回往復させて各肉盛り部を形成するように示したが、これに限定されるものではなく、例えば１往復で肉盛り部を形成したり、１方向に１度だけ走査させたりする場合も含まれる。
【００３７】
また、下層を形成する第１肉盛り層１及び上層を形成する第２肉盛り層２は、周方向に沿って分割して設けられなくてもよい。すなわち、１度に第１肉盛り層を周方向全体にわたって形成し、その後、第２肉盛り層２を周方向全体にわたって形成するようにしてもよい。
【００３８】
また、第１下層１ａ、第２下層１ｂとは、隣接している必要はなく、第１下層１ａと第２下層１ｂとは若干離れていてもよい。
【００３９】
この場合も下部肉盛り層が所定の温度以下になった後、上部肉盛り層を形成することにより、これにより下層の溶け込み量を一定にしたり、下層の温度上昇を広い範囲で焼き戻し温度以下にしたりでき、肉盛り層の品質の安定化を図ることができる。
【００４０】
加えて、上下の肉盛り層のための肉盛り用金属粉末が、同成分である場合について説明したが、これに限定されるものではない。特に基材５０と肉盛り材の相性が良くない場合、直接基材５０に肉盛りされる材料には、他の肉盛り材とは異なる肉盛り材を用いることができる。この場合、線膨張係数が異なる材料の緩衝となる延性の良いものが好ましい。
【００４１】
図４は、図２の製造方法で２層の肉盛り層を形成する場合の製造方法の一例を示した側面方向の断面図、図５は３層の肉盛り層を形成する場合の製造方法の一例を示した側面方向の断面図である。図４及び図５においては（ａ）から（ｄ）にかけて時系列に肉盛り層が形成されているのを示している。図内の１から１１までの番号は、それぞれ肉盛りを行う順番に従った番号を示している。すなわち１は、第１肉盛り層、２は第２肉盛り層であり、第１１肉盛り層までの肉盛り層形成の順序を示している。
【００４２】
図６から図８は、レーザークラッディング法を用いて、複数の肉盛り層を形成した例の切断面の測定図を示す。図６は肉盛り層が３層である場合を示す。使用した基材５０は、平板状のＳＣＭ４４０であり、その表面をブラスト処理している。肉盛り材としては、広く一般的に使用されているＳＰＭ３０を使用し、基材５０に直接形成される初層は、図の奥行き方向へ７回（３往復半）レーザー走査を行うことにより形成されている。初層に直接重ねられる第２層は、６回（３往復）のレーザー走査、第３層は、５回（２往復半）のレーザー走査により形成されている。レーザーの出力は２ｋＷ、走査速度は０．０１ｍ／ｓ、レーザースポットの径は４．３ｍｍである。切断面で、肉盛り材の下にある基材５０の熱影響部５３、及び肉盛り部５１のいずれにおいても割れはなく、良好に肉盛り部が形成されているのがわかる。
【００４３】
図７は肉盛り層が５層である場合を示す。第３層から第５層は５回（２往復半）のレーザー走査により形成されている。図８は肉盛り層が８層である場合を示す。第３層から第５層は５回（２往復半）のレーザー走査により形成されている。いずれも熱影響部５３及び肉盛り部５１ともに割れはなく、良好に肉盛り部が形成されているのがわかる。
【００４４】
図９には、図８の切断面において硬度を測定した結果を示す。図の上部にあるグラフの横軸は、下部の写真の横方向の座標に対応したもので、縦軸は硬度を示す。グラフの中の□は基材５０の表面から２．５ｍｍの高さの各点の結果であり、○は５．５ｍｍの高さの各点の結果である。ほとんどの場所で、ビッカース硬度ＨＶ８００以上を示しており、レーザークラッディング法により肉盛り層を形成している間に、単独で熱処理を行っていない状態であっても、十分な硬さを確保することができているのがわかる。
【００４５】
図１０には、本発明の実施形態に係る圧延用ロールの説明図、図１１には従来例の圧延用ロールの説明図を示す。いずれの図も、円筒形の圧延用ロールの断面図を示している。
【００４６】
従来例の圧延用ロールでは、基材５０の円周上に高硬度層１００が遠心鋳造法またはＨＩＰ法で設けられ、被加工物５４の形状に合わせてその高硬度層１００が成形される（図１１  Ｉ、II）。そして工具である圧延ロールを用いて被加工物５４が加工され（図１１  III）、高硬度層１００が摩耗すると、基材５０と合わせて圧延用ロールすべてが廃却される。
【００４７】
本実施形態の圧延ロールでは、基材５０の円周上に肉盛り部５１を形成するための凹部が設けられ（図１０  Ｉ）、その凹部にレーザークラッディング法により肉盛り部５１が形成された後、被加工物５４の形状に合わせて肉盛り部５１が成形される（図１０  II）。そして工具である圧延ロールを用いて被加工物５４が加工され（図１０  III）、肉盛り部５１が摩耗すると、その部分について再度肉盛りをレーザークラッディング法により行う。
【００４８】
本実施形態では、工具である圧延用ロールの肉盛り部５１を、基材５０に対して繰り返し形成できるので、圧延用ロールの廃棄回数が少なくなり、装置のランニングコストを抑えることができる。また、遠心鋳造法により製作される場合と異なり、レーザークラッディング法により肉盛り部５１が形成されることで圧延ロールが製造されることにより、製造にかけるエネルギーが減らされ、ＣＯ２の削減も可能となる。
【符号の説明】
【００４９】
１〜１１  第１〜１１肉盛り層
１ａ      第１下層
１ｂ      第２下層    
５０      基材
５１      肉盛り部
５２      溶接基準線
５３      熱影響部  
５４      被加工物
１００    高硬度層
【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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