JPH04259367A - レーザビーム処理によるコーティングの形成に用いられる粉末供給装置 - Google Patents

レーザビーム処理によるコーティングの形成に用いられる粉末供給装置

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JPH04259367A
JPH04259367A JP3259309A JP25930991A JPH04259367A JP H04259367 A JPH04259367 A JP H04259367A JP 3259309 A JP3259309 A JP 3259309A JP 25930991 A JP25930991 A JP 25930991A JP H04259367 A JPH04259367 A JP H04259367A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザビーム処理によ
るコーティング形成に使用される粉末供給装置に係る。
【０００２】
【従来技術】特にレーザビーム型のエネルギビームによ
り粉末フィードを溶融させることによりコーティングを
形成する方法は広く知られている。適用例は、ＦＲ−Ａ
−２６０５３１０号、ＥＰ−Ａ−０２１２９３８号、Ｅ
Ｐ−Ａ−０２１３４９８号及びＧＢ−Ａ−２１８４３８
０号により与えられている。
【０００３】使用されている設備は一般に、プラズマ溶
射によるコーティングの形成で使用されており、特に所
定の圧力及び流量のキャリヤガス、一般にアルゴンのよ
うな不活性ガスをキャリヤとすることにより機能する従
来既知の粉末ディストリビュータに類似の原理を有する
粉末供給装置を備える。しかしながら、これらの技術を
レーザビーム下の堆積に適用する場合、キャリヤガスに
より運搬される粉末粒子の速度が高いため、粉末の損失
及び浪費を招き、レーザビームと材料との交差が送風現
象により撹乱されるという問題がある。
【０００４】上記装置の問題を解決及び改良するいくつ
かの試みが提案された。例えばＵＳ−Ａ−４２７０６７
５号は振動機に連結されたロッドにより流量を一定に確
保する粉末ディストリビュータを記載している。ＦＲ−
Ａ−２４５２５２８号は、キャリヤガスを流す管の粉末
粒子収容量を調節する調節装置を開示している。ＵＳ−
Ａ−４７３００９３号及びＵＳ−Ａ−４７４３７３３号
は、槽に取り付けた流量弁と、空気振動機を備える粉末
供給管とから構成される装置を記載している。ＥＰ−Ａ
−０１７３６５４号は粉末供給パラメータの制御につい
て記載している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の既知方法はいずれも完全に満足できるものではなく、
特定の用途では上記問題は既知の設備を使用することに
より解決されない。従って、本発明の目的はレーザエネ
ルギビームに相対的に選択された場所に局所的且つ低い
粒子速度で粉末を供給することが可能な装置を実現し、
こうして上記問題、特に粉末損失による不十分な効率と
、製品の品質を損なう送風による撹乱の危険とを回避す
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】これらの条件を満たす本
発明の粉末供給装置は、粉末供給管に緩衝チャンバが挿
入されており、粉末ディフューザを支持し且つ該チャン
バをキャリヤガス粉末ディストリビュータに連結する入
口管が該チャンバに侵入しており、該チャンバがノズル
を末端に有する出口管に結合された少なくとも１つの円
錐形部分と、流量調節手段を備え且つ該出口の対向面に
配置された排出管とを含むことを特徴とする。
【０００７】有利には、該粉末ディフューザは緩衝チャ
ンバの内側で高さの調節が可能であり、更に、出口ノズ
ルは保護ガスディフューザ及び／又は水冷装置を備え得
る。
【０００８】
【実施例】本発明の他の特徴及び利点は添付図面に関す
る以下の実施例の説明に明示される。
【０００９】図１に概略的に示すレーザ式堆積用粉末供
給装置は、それ自体既知の種々の用途に一般に知られて
いるように、レーザ型のエネルギビーム発生器１と、ビ
ームの集束用光学系２と、それ自体既知の型の粉末ディ
ストリビュータ３とを備え、該ディストリビュータは、
制御装置（特に流量計）と、粉末槽と、例えばアルゴン
のような不活性ガス型のキャリヤガス供給源への連結部
とを含む。一般に知られているように、粉末は特に所定
の可撓性部分５と所定の剛性部分６とを含む導管４によ
り、レーザビームを照射した溶融ゾーンに供給される。
【００１０】本発明によると、図２に詳示するように入
口管８の断面ｓよりも広い少なくとも１つの断面Ｓを有
するチャンバ７が粉末供給管４に加入され、入口管の一
部は該チャンバ７の内側に侵入している。該入口管８の
端部には、チャンバ７の内側の位置、特に高さを調節可
能な粉末ディフューザ９が配置されている。ディフュー
ザ９は特に粉末分配用通路９ａを備える。チャンバ７は
キャリヤガスの膨張減圧を行い、ディフューザ９は粉末
の均一な等幅の流れを確保する。チャンバ７の内側表面
は光沢表面であり、粉末がたまらないように凹凸が全く
ない。チャンバ７は少なくとも１つの円錐形部分１０を
含み、該部分の底部には出口管１１が連結されている。 この出口管１１内の流量は入口管８内の流量よりも少な
く、チャンバ７に配置され且つ出口と反対側の該チャン
バ７の面１４に連結された排出管１３に弁１２を介在さ
せることにより行われる流量調節を介して、緩衝チャン
バ７のレベルで調整される。該出口管１１の端部には噴
射ノズル１５が備えられている。
【００１１】装置の機能は図１及び２に関する以上の説
明から容易に予想されよう。実施すべきレーザ処理に必
要な粉末量と、目詰りによる蓄積の危険も衝撃もなくチ
ャンバ７までキャリヤガスと共に粉末を移送する圧力及
び流量とは、粉末ディストリビュータ３のレベルで調節
される。
【００１２】次に、チャンバ７自体の内側における粉末
の正確な流れがディフューザ９により確保される。用途
に応じて装置のこのエレメント、ディフューザ９は交換
可能である。チャンバ７の出口の粉末速度は排出弁１２
により調節されるので、粉末はノズル１５を通って部品
１６のレーザビーム処理ゾーンに低速度で供給される。 実際に、粉末はこのようにレーザビームの焦点に均一且
つ集中的に供給される。
【００１３】図３に概略的に示すように、該当用途に従
って種々の作業配置が可能である。レーザビーム１７と
相対的に噴射ノズル１５に採用される位置に従い、配置
例Ａによるとレーザビームの上流に粉末を予備堆積する
ことができ、配置例Ｂによると部品１６にレーザビーム
の照射により形成された溶融浴中に粉末を注入すること
ができ、配置例Ｃによると、粉末をビーム内に直接注入
することができる。装置の移動方向を矢印１８により示
し、ノズル１５を図３の上流位置に示したが、該ノズル
１５をレーザビームに対して下流に配置することにより
同様の配置を予想することができる。
【００１４】噴射ノズル１５は同様に交換可能であると
予想され、１ｍｍ以下であり得るその出口直径は特定用
途に応じて決定され、ビーム中に供給される最大粉末量
の溶融を得るように焦点の寸法に適応される。場合によ
り、特に過熱による急速な劣化を避けることによりノズ
ル１５の寿命を延ばすためには、該ノズル１５に水冷手
段を付加すると有利であり得る。
【００１５】同様に場合により、噴射ノズル１５はガス
ディフューザ１９を組み込むと有利である。この場合、
ノズル１５はディフューザ１９を構成する二重スリーブ
に包囲され、こうして形成されるスペースは少なくとも
１個の導管２０により保護中性ガスを供給される。
【００１６】この補助ガス流は、堆積材料及び部品１６
の処理ゾーンを酸化から保護する効果を有する。
【００１７】また、該処理ゾーンに過剰な非溶融粉末が
堆積された場合には送風によりこの過剰な粉末を除去す
ることができ、こうして粉末流が作業中に撹乱されるこ
となく良好な表面が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ式堆積用粉末供給装置の概略全体図であ
る。
【図２】本発明の粉末供給装置を構成する粉末ディフュ
ーザ付き緩衝チャンバの概略断面図を示す図１の拡大詳
細図である。
【図３】図１及び図２に示した粉末供給装置のノズルの
位置の配置例Ａ、Ｂ、Ｃを示す概略説明図である。
【符号の説明】
１　　レーザビーム発生器 ２　　光学系 ３　　粉末ディストリビュータ ４　　粉末供給管 ７　　緩衝チャンバ ８　　入口管 ９，１９　　ディフューザ １０　　円錐形部分 １１　　出口管 １２　　排出弁 １３　　排出管 １５　　ノズル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　キャリヤガスと共に粉末を導管に供給
    する粉末ディストリビュータを備えるレーザビーム処理
    によるコーティングの形成に用いられる粉末供給装置で
    あって、該導管に緩衝チャンバが加入されており、粉末
    ディフューザを支持する入口管が該チャンバに侵入して
    おり、該チャンバが、ノズルを末端に有する出口管に結
    合された少なくとも１つの円錐形部分と、流量調節手段
    を備え且つ該出口の対向面に配置された排出管とを含む
    ことを特徴とする粉末供給装置。
  2. 【請求項２】　　該粉末ディフューザが、緩衝チャンバ
    の内側で高さを調節可能であることを特徴とする請求項
    １に記載の粉末供給装置。
  3. 【請求項３】　　粉末流を供給する該出口ノズルが、保
    護ガス供給源に連結されかつガスディフューザを形成す
    る二重スリーブにより包囲されていることを特徴とする
    請求項１又は２に記載の粉末供給装置。
  4. 【請求項４】　　該出口ノズルが水冷装置を備えること
    を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の粉
    末供給装置。
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