(57)【要約】【課題】肉盛り開始時から金属粉末を安定して加工部に供給することができ、肉盛りの厚みにばらつきが生じることなく高品質の肉盛りを形成することのできるレーザクラッド加工装置の粉末供給装置を提供する。【解決手段】ノズル１０の先端から金属粉末４をバルブシート部２に供給しながらレーザｈｖを照射して肉盛りを行うレーザクラッド加工装置の粉末供給装置において、バルブシート部２にレーザｈｖを照射して肉盛りを開始する前に、予めノズル１０の先端から金属粉末４を少量供給させておき、そのバルブシート部２に供給される金属粉末４を肉盛り開始時まで回収する粉末受け部１９と回収部２０とを有した粉末回収手段１７を備え、肉盛り開始時には、前記粉末回収手段１７をバルブシート部２から退避させるようにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルの先端から金属粉末を加工部に供給しながらレーザを照射して肉盛りを行うレーザクラッド加工方法において、
前記加工部にレーザを照射して肉盛りを開始する前に、予め前記ノズルの先端から金属粉末を少量供給させておく
ことを特徴とするレーザクラッド加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザクラッド加工方法において、
肉盛り開始前までは、前記加工部に供給される金属粉末を粉末回収手段で回収し、肉盛り開始時には、前記粉末回収手段を移動させて金属粉末を前記加工部に供給させる
ことを特徴とするレーザクラッド加工方法。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザクラッド加工方法において、
肉盛り開始前までは、前記加工部に供給される金属粉末をエアー吹付け手段で吹き飛ばし該加工部に落下させずに回収し、肉盛り開始時には、前記エアー吹付け手段によるエアー吹き付けを停止して金属粉末を前記加工部に供給させる
ことを特徴とするレーザクラッド加工方法。
【請求項４】
ノズルの先端から金属粉末を加工部に供給しながらレーザを照射して肉盛りを行うレーザクラッド加工装置の粉末供給装置において、
前記加工部にレーザを照射して肉盛りを開始する前に、予め前記ノズルの先端から金属粉末を少量供給させておき、その加工部に供給される金属粉末を肉盛り開始時まで回収する粉末回収手段を備え、肉盛り開始時には、前記粉末回収手段を加工部から退避させるように構成した
ことを特徴とするレーザクラッド加工装置の粉末供給装置。
【請求項５】
ノズルの先端から金属粉末を加工部に供給しながらレーザを照射して肉盛りを行うレーザクラッド加工装置の粉末供給装置において、
前記加工部にレーザを照射して肉盛りを開始する前に、予め前記ノズルの先端から金属粉末を少量供給させておき、その加工部に供給される金属粉末を肉盛開始時までエアーを吹き付けて回収するエアー吹付け手段と粉末回収手段とを備え、肉盛り開始時には、前記エアー吹付け手段によるエアーの吹き付けを停止させるように構成した
ことを特徴とするレーザクラッド加工装置の粉末供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザクラッド加工方法及びレーザクラッド加工装置の粉末供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車エンジンでは、バルブシートとして従来のシートリングを打ち込む方式に変えてバルブシート合金をシリンダーヘッドへ直接肉盛りする方式が採用され初めている。
【０００３】
このように、バルブシート合金をシリンダーヘッドに直接肉盛りすれば、シートリングの打ち込み方式に比べて熱伝導性を大幅に向上させることができ、冷却性能を高めることができる。
【０００４】
かかる肉盛り方式は、粉末供給装置のノズルから金属粉末を加工部に供給しながらレーザ発振器からレーザを照射することによって行われる（例えば、特許文献１など参照）。
【特許文献１】特許第３６９３１６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、レーザクラッド加工方法では、加工部の周囲に余分な金属粉末が飛び散らないように粉末の広がりを抑えるために、ノズルの内径を次第に先端に行くに従って細く絞るようにしてある。このため、供給する金属粉末の量によっては、絞られた内径の部分で粉末が引っ掛かかる場合がある。金属粉末が引っ掛かると、加工部での粉末供給量に変動が生じ、肉盛りの厚みにばらつきが生じ、品質不良が発生する。
【０００６】
また、肉盛り開始時には、金属粉末が出ていない状態から出し初めの時においては、粉末供給量が安定しないという問題もある。
【０００７】
そこで、本発明は、肉盛り開始時から金属粉末を安定して加工部に供給することができ、肉盛りの厚みにばらつきが生じることなく高品質の肉盛りを形成することのできるレーザクラッド加工方法及びレーザクラッド加工装置の粉末供給装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ノズルの先端から金属粉末を加工部に供給しながらレーザを照射して肉盛りを行うレーザクラッド加工方法において、前記加工部にレーザを照射して肉盛りを開始する前に、予め前記ノズルの先端から金属粉末を少量供給させておくことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、ノズルの先端から金属粉末を加工部に供給しながらレーザを照射して肉盛りを行うレーザクラッド加工装置の粉末供給装置において、前記加工部にレーザを照射して肉盛りを開始する前に、予め前記ノズルの先端から金属粉末を少量供給させておき、その加工部に供給される金属粉末を肉盛り開始時まで回収する粉末回収手段を備え、肉盛り開始時には、前記粉末回収手段を加工部から退避させるように構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、ノズルの先端から金属粉末を加工部に供給しながらレーザを照射して肉盛りを行うレーザクラッド加工装置の粉末供給装置において、前記加工部にレーザを照射して肉盛りを開始する前に、予め前記ノズルの先端から金属粉末を少量供給させておき、その加工部に供給される金属粉末を肉盛開始時までエアーを吹き付けて回収するエアー吹付け手段と粉末回収手段とを備え、肉盛り開始時には、前記エアー吹付け手段によるエアーの吹き付けを停止させるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のレーザクラッド加工方法によれば、加工部にレーザを照射して肉盛りを開始する前に、予めノズルの先端から金属粉末を少量供給させておくので、肉盛り開始から安定して金属粉末を加工部に供給することができる。その結果、肉盛りの厚みにばらつきが生じることがなく品質不良を無くすことができる。
【００１２】
本発明のレーザクラッド加工装置の粉末供給装置によれば、肉盛り開始時までは加工部に供給される金属粉末を粉末回収手段で回収し、肉盛り開始時には粉末回収手段を加工部から退避させるように構成したので、肉盛り開始から金属粉末を安定して加工部に供給することができる。
【００１３】
また、本発明のレーザクラッド加工装置の粉末供給装置によれば、肉盛り開始時までは加工部に供給される金属粉末をエアー吹付け手段によりエアーを吹き付けて加工部には供給されないようにし、その吹き飛ばした金属粉末を粉末回収手段で回収し、肉盛り開始時にはエアーの吹き付けを停止させることで、肉盛り開始から金属粉末を安定して加工部に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
「実施の形態１」
図１はレーザクラッド装置を示す斜視図、図２は粉末供給装置のノズル先端から金属粉末を加工部に供給している状態を示す図、図３は粉末供給装置のノズル部分を示し、（Ａ）はノズル先端部分の拡大縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線位置における横断面図、図４は金属粉末の供給状態を示し、（Ａ）は肉盛り開始前に予め金属粉末を少量供給させておきその金属粉末を粉末回収手段で回収している状態を示す図、（Ｂ）は肉盛り開始時に粉末回収手段を加工部から退避させた状態を示す図、図５（Ａ）は粉末装置出口部分における粉末供給量を時間の経過と共に示す図、図５（Ｂ）は加工点部分における粉末供給量を時間の経過と共に示す図である。
【００１６】
レーザクラッド装置は、図１に示すように、例えば自動車用エンジンなどのシリンダーヘッド１の加工部であるバルブシート部２にレーザｈｖを照射するレーザ照射装置３と、バルブシート部２に金属粉末４を供給する粉末供給装置５とを備えている。
【００１７】
レーザ照射装置３は、レーザ発振器６と、このレーザ発振器６により発振されるレーザの強さなどを制御するレーザ発振器制御部７と、ＮＣ制御装置８と、レーザを集光してバルブシート部２に照射させる集光ヘッド９とからなる。レーザ発振器６で発振されたレーザは、レーザ発振器制御部７で制御されて集光ヘッド９に供給され、この集光ヘッド９で絞られてバルブシート部２に照射される。
【００１８】
なお、レーザｈｖは、例えば波長０．８〜９μｍ、出力２ｋＷ、照射速度１．２ｍ／分で照射される。
【００１９】
粉末供給装置５は、バルブシート部２に金属粉末４を供給するノズル１０（図１では図示を省略し図２に示す）と、金属粉末４を収容して置くホッパー１１と、金属粉末４の量を計測する荷重計１２と、ホッパー１１からノズル１０へと金属粉末４を送り込むフィーダ１３と、これらを制御する粉末制御部１４とからなる。ノズル１０の先端からは、ホッパー１１に収容された金属粉末４がフィーダ１３により送られることで、前記バルブシート部２へと吹き付けられる（注：粉末供給装置５の構成に関してはこの記載で良いかチェック頂きたいと存じます）。
【００２０】
なお、金属粉末４は、例えば銅合金が使用され、０．８ｇ／秒で供給される。
【００２１】
このレーザクラッド装置では、前記レーザ発振器６とレーザ発振器制御部７とＮＣ制御装置８と粉末供給制御部１４とがそれぞれコンピュータ１５によって制御されている。また、このレーザクラッド装置では、バルブシート部２の周辺に余分な金属粉末４を送給しないよう粉末の広がりを抑えるために、ノズル１０の先端を図３に示すように絞り、噴出口１６を小径なものとしている。
【００２２】
このように構成されたレーザクラッド装置によりバルブシート部２に金属粉末４を供給しながらレーザを照射して肉盛りを行うことでバルブシート合金を形成するが、その際に、図２に示すように、シリンダーヘッド１を矢印Ａで示すように回転させながらレーザクラッド加工を行う。
【００２３】
特に本実施の形態では、バルブシート部２にレーザｈｖを照射して肉盛りを開始する前は、図４（Ａ）に示すように、予めノズル１０の先端から金属粉末４を少量供給させておき、そのバルブシート部２に供給される金属粉末４を粉末回収手段１７で肉盛り開始時まで回収するようにする。
【００２４】
粉末回収手段１７は、スロート部１８内に設けられ、バルブシート部２に供給される金属粉末４を受け取る粉末受け部１９と、この粉末受け部１９で受けた金属粉末４を回収する回収部２０とからなる。また、この粉末回収手段１７は、スロート部１８内において、図４（Ｂ）に示すように粉末受け部１９をバルブシート部２と対応する位置とこのバルブシート部２から離れた退避位置との間で回動自在とされている。
【００２５】
なお、粉末回収手段１７で回収した金属粉末４は、再びホッパー１１へと戻されて再利用される。
【００２６】
以上のように構成されたレーザクラッド装置でバルブシート合金を形成するには、先ず、図４（Ａ）に示すように、粉末回収手段１７の粉末受け部１９をバルブシート部２と対応する位置に移動させた状態とし、ノズル１０の噴出口１６から金属粉末４を少量供給させる。そして、そのバルブシート部２に供給された金属粉末４を、前記粉末受け部１９で受けて回収部２０へと回収する。このときの粉末供給装置５の出口では、図５（Ａ）のａ時間で示すように少量の金属粉末４が供給されるが、バルブシート部２では、図５（Ｂ）のａ時間で示すように一切金属粉末４が供給されない。
【００２７】
そして、肉盛り開始時には、図４（Ｂ）に示すように、粉末回収手段１７を移動させて粉末受け部１９をバルブシート部２から退避させる。それにより、ノズル１０の噴出口１６からは、予め少量供給されていた金属粉末４がバルブシート部２に向かって供給される。そして、金属粉末４の供給量を、図５に示すように次第に増やして行きｂ時間の所定供給量となった時点でレーザｈｖを照射して肉盛りを開始する。
【００２８】
このように、本実施の形態によれば、バルブシート部２にレーザｈｖを照射して肉盛りを開始する前に、予めノズル１０の先端から金属粉末４を少量供給させているので、肉盛り開始時に金属粉末４を急に供給したときのように供給量にばらつきが生じることなく安定した粉末供給量を維持することができる。このように、本実施の形態では、肉盛り開始から安定して金属粉末４をバルブシート部２に供給することができることにより、肉盛りの厚みにばらつきが生じることがなく品質不良を無くすことが可能となる。
【００２９】
また、本実施の形態によれば、粉末回収手段１７で肉盛り開示時まではバルブシート部２に金属粉末４が供給されないようにすると共にその金属粉末４を回収し、肉盛り開始時には粉末受け部１９をバルブシート部２から退避させるようにしたので、肉盛り開始時から金属粉末４を安定してバルブシート部２に供給することができると共に金属粉末４を再利用することができる。
【００３０】
「実施の形態２」
図６は金属粉末の供給状態を示し、（Ａ）は肉盛り開始前に予め金属粉末を少量供給させておきその金属粉末をエアー吹付け手段でエアーを吹き付けて飛ばすと共に粉末回収手段で回収している状態を示す図、（Ｂ）は肉盛り開始時にエアーの吹き付けを停止させた状態を示す図である。
【００３１】
本実施の形態では、肉盛り開始前までは、図６（Ａ）に示すようにバルブシート部２に供給される金属粉末４をエアー吹付け手段２１で吹き飛ばし該バルブシート部２に落下させずに粉末回収手段２２で回収し、肉盛り開始時には、前記エアー吹付け手段２１によるエアー吹き付けを停止して金属粉末４を前記バルブシート部２に供給させる。
【００３２】
エアー吹付け手段２１は、シリンダーヘッド１の外部に設けられ、エアーをノズル１０の先端に向けて吹き付けるように構成されている。粉末回収手段２２は、スロート部１８の内部に設けられ、ノズル１０の噴出口１６から噴き出されエアーにより向きを変えられた金属粉末４を回収するようになっている。
【００３３】
このように、エアー吹付け手段２１と粉末回収手段２２とを備えたレーザクラッド装置では、バルブシート部２にレーザｈｖを照射して肉盛りを開始する前に、図６（Ａ）に示すように、ノズル１０の先端から金属粉末４を少量供給させておくと共にバルブシート部２に供給される金属粉末４をエアー吹付け手段２１で吹き飛ばして当該バルブシート部２に落下させずに粉末回収手段２２で回収させる。そして、肉盛り開始時には、エアー吹付け手段２１によるエアー吹き付けを停止して金属粉末４をバルブシート部２に供給させ、レーザｈｖを照射して肉盛りを行う。
【００３４】
このように、本実施の形態によれば、肉盛り開示時まではバルブシート部２に供給される金属粉末４をエアー吹付け手段２１でエアーを吹き付けて吹き飛ばすことでバルブシート部２には落下させずに粉末回収手段２２で回収し、肉盛り開始時にはエアー吹き付けを停止して金属粉末４をバルブシート部２に供給させるようにしたので、肉盛り開始時から金属粉末４を安定してバルブシート部２に供給することができると共に金属粉末４を再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】レーザクラッド装置を示す斜視図である。
【図２】粉末供給装置のノズル先端から金属粉末を加工部に供給している状態を示す図である。
【図３】粉末供給装置のノズル部分を示し、（Ａ）はノズル先端部分の拡大縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線位置における横断面図である。
【図４】金属粉末の供給状態を示し、（Ａ）は肉盛り開始前に予め金属粉末を少量供給させておきその金属粉末を粉末回収手段で回収している状態を示す図、（Ｂ）は肉盛り開始時に粉末回収手段を加工部から退避させた状態を示す図である。
【図５】図５（Ａ）は粉末装置出口部分における粉末供給量を時間の経過と共に示す図、図５（Ｂ）は加工点部分における粉末供給量を時間の経過と共に示す図である。
【図６】金属粉末の供給状態を示し、（Ａ）は肉盛り開始前に予め金属粉末を少量供給させておきその金属粉末をエアー吹付け手段でエアーを吹き付けて飛ばすと共に粉末回収手段で回収している状態を示す図、（Ｂ）は肉盛り開始時にエアーの吹き付けを停止させた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…シリンダーヘッド
２…バルブシート部（加工部）
３…レーザ照射装置
４…金属粉末
５…粉末供給装置
６…レーザ発振器
９…集光ヘッド
１０…ノズル
１７、２２…粉末回収手段
１９…粉末受け部
２０…回収部
２１…エアー吹付け手段
【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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