JPH067996B2 - レ−ザ肉盛溶接方法 - Google Patents
レ−ザ肉盛溶接方法Info
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- JPH067996B2 JPH067996B2 JP60227815A JP22781585A JPH067996B2 JP H067996 B2 JPH067996 B2 JP H067996B2 JP 60227815 A JP60227815 A JP 60227815A JP 22781585 A JP22781585 A JP 22781585A JP H067996 B2 JPH067996 B2 JP H067996B2
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- metal foil
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- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic materials other than metals or composite materials
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザビームにより肉盛用金属を溶融させて
被加工物の表面に溶着金属を形成するレーザ肉盛溶接方
法に関するものである。
被加工物の表面に溶着金属を形成するレーザ肉盛溶接方
法に関するものである。
［従来の技術］ 機械部品等の金属製被加工物の耐摩耗性を高めたり、耐
食性を持たせたりする目的で、被加工物の表面に耐摩耗
性合金や耐食性合金等の異種の金属を肉盛溶接すること
が行われている。肉盛用金属を溶融させる熱源としてレ
ーザビームが用いられる場合には、被加工物の上方にレ
ーザ加工ヘッドが配置され、該レーザ加工ヘッドと被加
工物との間に集光されたレーザビームにより肉盛用金属
が溶融される。
食性を持たせたりする目的で、被加工物の表面に耐摩耗
性合金や耐食性合金等の異種の金属を肉盛溶接すること
が行われている。肉盛用金属を溶融させる熱源としてレ
ーザビームが用いられる場合には、被加工物の上方にレ
ーザ加工ヘッドが配置され、該レーザ加工ヘッドと被加
工物との間に集光されたレーザビームにより肉盛用金属
が溶融される。
被加工物に耐摩耗性や耐食性を付与するために用いられ
る肉盛用金属としては、コバルト基合金、ニッケル基合
金、パーライト系鋼、マルテンサイト系鋼、クロム鋼、
マンガン・オーステナイト系鋼、１６Ｍｎ−１６Ｃｒオ
ーステナイト系鋼、高クロム鉄系合金、タングステン炭
化物合金等多種類のものが実用化されている。
る肉盛用金属としては、コバルト基合金、ニッケル基合
金、パーライト系鋼、マルテンサイト系鋼、クロム鋼、
マンガン・オーステナイト系鋼、１６Ｍｎ−１６Ｃｒオ
ーステナイト系鋼、高クロム鉄系合金、タングステン炭
化物合金等多種類のものが実用化されている。
これらの肉盛用金属は一般に高硬質で可撓性を有してい
ないため、細径のワイヤや薄板または箔の形に形成して
リールに巻き取ることが困難である。特にコバルト基合
金のうち、クロム３０％、タングステン４〜８％、炭素
１％、鉄２％等を含むステライト、タングステン炭化物
合金、クロム炭化物等は耐摩耗性に優れているが、金属
組織の硬さが大きく、柔軟性の無いため薄板や細径のワ
イヤの形に形成することが困難である。そのためこれら
の高硬質の肉盛用金属は３０ｃｍ乃至１ｍ程度の溶接棒
の形に形成せざるを得なかった。
ないため、細径のワイヤや薄板または箔の形に形成して
リールに巻き取ることが困難である。特にコバルト基合
金のうち、クロム３０％、タングステン４〜８％、炭素
１％、鉄２％等を含むステライト、タングステン炭化物
合金、クロム炭化物等は耐摩耗性に優れているが、金属
組織の硬さが大きく、柔軟性の無いため薄板や細径のワ
イヤの形に形成することが困難である。そのためこれら
の高硬質の肉盛用金属は３０ｃｍ乃至１ｍ程度の溶接棒
の形に形成せざるを得なかった。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように、従来の肉盛溶接方法では高硬質の肉盛用
金属を用いる場合に該肉盛用金属を溶接棒の形に形成せ
ざるを得なかったため、、肉盛用金属を被加工物に自動
送給することができなかった。そのため溶接の際には肉
盛用金属を手動にて被加工物に供給する必要があり、溶
接速度が著しく遅くなるという問題があった。また肉盛
用金属を手動で供給すると肉盛溶着金属の厚さまで均一
にすることが困難になるという問題もあった。
金属を用いる場合に該肉盛用金属を溶接棒の形に形成せ
ざるを得なかったため、、肉盛用金属を被加工物に自動
送給することができなかった。そのため溶接の際には肉
盛用金属を手動にて被加工物に供給する必要があり、溶
接速度が著しく遅くなるという問題があった。また肉盛
用金属を手動で供給すると肉盛溶着金属の厚さまで均一
にすることが困難になるという問題もあった。
本発明の目的は、高硬質の肉盛用金属を用いる場合でも
該肉盛用金属の被加工物に自動送給することができるよ
うにして溶接速度の向上を図るとともに、溶着金属属の
厚みを均一にすることができるようにしたレーザ肉盛溶
接方法を提案することにある。
該肉盛用金属の被加工物に自動送給することができるよ
うにして溶接速度の向上を図るとともに、溶着金属属の
厚みを均一にすることができるようにしたレーザ肉盛溶
接方法を提案することにある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、その実施例を示す第１図に見られるように、
肉盛用金属２を溶融させて被加工物１の表面に溶着金属
３を形成する肉盛溶接方法において、肉盛用金属２とし
て非晶質の連続帯状金属箔を用い、この連続帯状金属箔
を非加工物１に連続的または断続的に自動送給しつつ該
連続帯状金属箔をレーザビーム４により溶融させて溶着
金属３を形成する方法である。
肉盛用金属２を溶融させて被加工物１の表面に溶着金属
３を形成する肉盛溶接方法において、肉盛用金属２とし
て非晶質の連続帯状金属箔を用い、この連続帯状金属箔
を非加工物１に連続的または断続的に自動送給しつつ該
連続帯状金属箔をレーザビーム４により溶融させて溶着
金属３を形成する方法である。
［発明の作用］ 従来の肉盛溶接方法で用いられていた肉盛用金属は結晶
構造を有していたため、高硬質の肉盛用金属を用いる場
合には肉盛用金属を細径のワイヤや薄板または箔の形に
形成することができず、肉盛用金属の自動送給ができな
かったが、本発明のように肉盛用金属を非晶質にする
と、可撓性を有する連続帯状金属箔の形で肉盛用金属を
得ることができるため、これを送給機構を通して被加工
物に自動送給することが可能になる。そのため溶接速度
を向上させることができ、また溶着金属層の厚みをほぼ
均一にすることができる。
構造を有していたため、高硬質の肉盛用金属を用いる場
合には肉盛用金属を細径のワイヤや薄板または箔の形に
形成することができず、肉盛用金属の自動送給ができな
かったが、本発明のように肉盛用金属を非晶質にする
と、可撓性を有する連続帯状金属箔の形で肉盛用金属を
得ることができるため、これを送給機構を通して被加工
物に自動送給することが可能になる。そのため溶接速度
を向上させることができ、また溶着金属層の厚みをほぼ
均一にすることができる。
［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の実施例を説明する。
実施例では、ニッケル基合金及びコバルト基合金の非晶
質連続帯状金属箔を肉盛用金属として用いた。この非晶
質合金の金属箔は、肉盛溶接用金属の素材を溶融させて
急冷する通常の方法により得ることができる。現状で得
られる非晶質連続帯状金属箔は、厚み0.025〜0.06mm程
度、幅10〜100mm程度であり、従来の結晶構造の肉盛用
金属に比べて可撓性が極めて高い上に曲げ強度も大であ
る。従って非晶質連続帯状金属箔はリールに巻取ること
が可能であり、送給機構を通して被加工物に自動送給す
ることが可能である。
質連続帯状金属箔を肉盛用金属として用いた。この非晶
質合金の金属箔は、肉盛溶接用金属の素材を溶融させて
急冷する通常の方法により得ることができる。現状で得
られる非晶質連続帯状金属箔は、厚み0.025〜0.06mm程
度、幅10〜100mm程度であり、従来の結晶構造の肉盛用
金属に比べて可撓性が極めて高い上に曲げ強度も大であ
る。従って非晶質連続帯状金属箔はリールに巻取ること
が可能であり、送給機構を通して被加工物に自動送給す
ることが可能である。
第１図において１は被加工物、２は非晶質の連続状金属
箔からなる肉盛用金属である。肉盛用金属箔２はリール
５に巻回されていて、電動機６により駆動される送給ロ
ーラ７と加圧ローラ８とからなる送給機構９と、ガイド
部材１０内とを通して被加工物１の表面に自動送給され
ている。被加工物１の上方にレーザ加工ヘッド１１が配
置され、被加工物の表面に供給された肉盛用金属２に、
加工ヘッド１１から集光されたレーザビーム４が照射さ
れて肉盛用金属及び被加工物が溶融される。１２はこの
レーザビームの照射により形成された溶融池を示してお
り、肉盛用金属２はガイド部材１０によりこの溶融池１
２に向けて案内されてその先端が溶融池内に挿入され
る。被加工物１とレーザビーム４とを相対的に移動させ
ることにより溶融池１２を移動させ、溶融した肉盛用金
属を冷却凝固させて肉盛溶着金属３を形成する。
箔からなる肉盛用金属である。肉盛用金属箔２はリール
５に巻回されていて、電動機６により駆動される送給ロ
ーラ７と加圧ローラ８とからなる送給機構９と、ガイド
部材１０内とを通して被加工物１の表面に自動送給され
ている。被加工物１の上方にレーザ加工ヘッド１１が配
置され、被加工物の表面に供給された肉盛用金属２に、
加工ヘッド１１から集光されたレーザビーム４が照射さ
れて肉盛用金属及び被加工物が溶融される。１２はこの
レーザビームの照射により形成された溶融池を示してお
り、肉盛用金属２はガイド部材１０によりこの溶融池１
２に向けて案内されてその先端が溶融池内に挿入され
る。被加工物１とレーザビーム４とを相対的に移動させ
ることにより溶融池１２を移動させ、溶融した肉盛用金
属を冷却凝固させて肉盛溶着金属３を形成する。
電動機６は肉盛用金属の供給速度を適当な範囲に保つよ
うに図示しない制御装置により速度制御され、この電動
機により肉盛用金属２が連続的または断続的に自動送給
される。
うに図示しない制御装置により速度制御され、この電動
機により肉盛用金属２が連続的または断続的に自動送給
される。
第２図は、本発明の方法で用いるのに好適な供給機構の
一例を示したもので、この例では送給ローラ７がほぼ鼓
状に形成されてその胴部の外周に浅いＶ字状の溝７ａが
形成されている。また加圧ローラ８は送給ローラ７の胴
部外周のＶ字状溝７ａと相補的なＶ字状の凸部８ｂを胴
部外周に有するほぼ太鼓状に形成され、非晶質連続帯状
金属箔からなる肉盛用金属２がこれらのローラ７，８の
間を通過する際に塑性変形されて浅いＶ字状の溝を有す
る形状に成形されるようになっている。なおこの場合送
給ローラ７の形状と加圧ローラ８の形状とを入替えても
良いのはもちろんである。
一例を示したもので、この例では送給ローラ７がほぼ鼓
状に形成されてその胴部の外周に浅いＶ字状の溝７ａが
形成されている。また加圧ローラ８は送給ローラ７の胴
部外周のＶ字状溝７ａと相補的なＶ字状の凸部８ｂを胴
部外周に有するほぼ太鼓状に形成され、非晶質連続帯状
金属箔からなる肉盛用金属２がこれらのローラ７，８の
間を通過する際に塑性変形されて浅いＶ字状の溝を有す
る形状に成形されるようになっている。なおこの場合送
給ローラ７の形状と加圧ローラ８の形状とを入替えても
良いのはもちろんである。
非晶質連続帯状金属箔は非常に薄いため、変形し易く、
しかもその変形は一定ではないため、肉盛溶着金属の厚
さが変動するおそれがある。そこで第２図に示すような
送給機構を用いて帯状金属箔を強制的に一定の断面形状
に塑性変形させると、被加工物の表面に供給される金属
箔の形状を一定にして肉盛溶着金属の厚さが変動するお
それをなくすことができる。
しかもその変形は一定ではないため、肉盛溶着金属の厚
さが変動するおそれがある。そこで第２図に示すような
送給機構を用いて帯状金属箔を強制的に一定の断面形状
に塑性変形させると、被加工物の表面に供給される金属
箔の形状を一定にして肉盛溶着金属の厚さが変動するお
それをなくすことができる。
上記の実施例では、送給ローラと加圧ローラとの間を通
して帯状金属箔からなる肉盛用金属を被加工物に自動送
給するようにしたが、他の方法で自動送給するようにし
てもよい。例えば、第３図に示すように、モータ６によ
り回転駆動される回転円筒体１３に連続帯状金属箔から
なる肉盛用金属２を螺旋状に巻きつけて、円筒体１３を
回転させつつ肉盛用金属２を被加工物１に自動送給する
ようにしても高能率で均一な肉盛溶接を行わせることが
できる。
して帯状金属箔からなる肉盛用金属を被加工物に自動送
給するようにしたが、他の方法で自動送給するようにし
てもよい。例えば、第３図に示すように、モータ６によ
り回転駆動される回転円筒体１３に連続帯状金属箔から
なる肉盛用金属２を螺旋状に巻きつけて、円筒体１３を
回転させつつ肉盛用金属２を被加工物１に自動送給する
ようにしても高能率で均一な肉盛溶接を行わせることが
できる。
本発明のように肉盛用金属を加熱溶融させる熱源として
レーザビームを用いると、微細な加工を容易に行うこと
がでいるというレーザビーム溶接を利点を活かして、し
かも肉盛溶接を能率良く行うことができる。
レーザビームを用いると、微細な加工を容易に行うこと
がでいるというレーザビーム溶接を利点を活かして、し
かも肉盛溶接を能率良く行うことができる。
またレーザビームは高出力高エネルギ密度の熱源である
ため、肉盛溶接の熱源としてレーザビームを用いると、
溶融を急速に行わせて肉盛金属と母材とのぬれ性を良好
にすることができ、局所肉盛が可能となる。更にレーザ
ビームは光学的な手段等により時間的空間的な制御を正
確に行うことができるため、レーザビームを例えば連続
帯状金属箔からなる肉盛金属２の幅方向にオシレートさ
せることにより、肉盛用金属全体を均一に加熱すること
ができる。そのためレーザビームを用いると肉盛金属の
母材による希釈を最小限にして且つ均一な溶融を得るこ
とができ、肉盛部の性状を良好にすることができる。
ため、肉盛溶接の熱源としてレーザビームを用いると、
溶融を急速に行わせて肉盛金属と母材とのぬれ性を良好
にすることができ、局所肉盛が可能となる。更にレーザ
ビームは光学的な手段等により時間的空間的な制御を正
確に行うことができるため、レーザビームを例えば連続
帯状金属箔からなる肉盛金属２の幅方向にオシレートさ
せることにより、肉盛用金属全体を均一に加熱すること
ができる。そのためレーザビームを用いると肉盛金属の
母材による希釈を最小限にして且つ均一な溶融を得るこ
とができ、肉盛部の性状を良好にすることができる。
またレーザビームを熱源として用いた場合には母材への
入熱が少ないため、母材の歪みや変形を少なくすること
ができる。
入熱が少ないため、母材の歪みや変形を少なくすること
ができる。
レーザビームをオシレートさせる方法は種々知られてい
るが、第４図にその一例を示す。第４図に示した例で
は、レーザ発振器２０から発生させたレーザビーム４を
集光ミラー２１とオシレート用平面鏡２２及び２３とを
経て被加工物１に集光させ、オシレート用平面鏡２２及
び２３をオッシレートさせてレーザビーム４を肉盛用金
属２の幅方向にオシレートさせる。
るが、第４図にその一例を示す。第４図に示した例で
は、レーザ発振器２０から発生させたレーザビーム４を
集光ミラー２１とオシレート用平面鏡２２及び２３とを
経て被加工物１に集光させ、オシレート用平面鏡２２及
び２３をオッシレートさせてレーザビーム４を肉盛用金
属２の幅方向にオシレートさせる。
レーザビームとしては連続的に発生するものを用いても
よく、またパルス状のレーザビームを用いてもよい。
よく、またパルス状のレーザビームを用いてもよい。
上記の各実施例において、帯状金属箔からなる肉盛用金
属２と被加工物との間にアークを継続的に発生させない
程度の低電圧を印加することにより肉盛用金属２に通電
して、該肉盛用金属を抵抗発熱により予備加熱すること
もできる。このように予備加熱を行うと被加工物１の表
面の溶込深さを大きくしなくても被加工物の表面に形成
される肉盛溶着金属の厚さを厚くすることができる。
属２と被加工物との間にアークを継続的に発生させない
程度の低電圧を印加することにより肉盛用金属２に通電
して、該肉盛用金属を抵抗発熱により予備加熱すること
もできる。このように予備加熱を行うと被加工物１の表
面の溶込深さを大きくしなくても被加工物の表面に形成
される肉盛溶着金属の厚さを厚くすることができる。
［発明の効果］ 以上のように、本発明の肉盛溶接方法によれば、肉盛用
金属を非晶質の連続帯状金属箔の形にして用いるので、
結晶構造を有する状態で硬度が高く、溶接棒の形をとら
ざるを得ないために自動送給を行うことが不可能である
場合でも、肉盛用金属を自動的に送給することができ、
溶着金属の厚さがほぼ均一な肉盛溶接を能率良く行うこ
とができる利点がある。
金属を非晶質の連続帯状金属箔の形にして用いるので、
結晶構造を有する状態で硬度が高く、溶接棒の形をとら
ざるを得ないために自動送給を行うことが不可能である
場合でも、肉盛用金属を自動的に送給することができ、
溶着金属の厚さがほぼ均一な肉盛溶接を能率良く行うこ
とができる利点がある。
第１図は非晶質連続帯状金属箔を肉盛用金属として本発
明のレーザビーム肉盛溶接方法を行った実施例を示す説
明図、第２図は本発明の方法で用いるのに好適な肉盛用
金属の送給機構の一例を示した説明図、第３図は本発明
の他の実施例を示す説明図、第４図は溶接の際にレーザ
ビームをオシレートする方法を説明する説明図である。 １…被加工物、２…非晶質連続帯状金属箔からなる肉盛
用金属、３…肉盛溶着金属、４…レーザビーム。
明のレーザビーム肉盛溶接方法を行った実施例を示す説
明図、第２図は本発明の方法で用いるのに好適な肉盛用
金属の送給機構の一例を示した説明図、第３図は本発明
の他の実施例を示す説明図、第４図は溶接の際にレーザ
ビームをオシレートする方法を説明する説明図である。 １…被加工物、２…非晶質連続帯状金属箔からなる肉盛
用金属、３…肉盛溶着金属、４…レーザビーム。
Claims (3)
- 【請求項１】肉盛用金属を溶融させて被加工物の表面に
溶着金属を形成する肉盛溶接方法において、 前記肉盛用金属として非晶質の連続帯状金属箔を用い、 前記連続帯状金属箔を前記被加工物に連続的または断続
的に自動送給しつつ該連続帯状金属箔をレーザビームに
より溶融させて溶着金属を形成するレーザ肉盛溶接方
法。 - 【請求項２】前記非晶質の連続帯状金属箔がコバルト基
非晶質合金からなる特許請求の範囲第１項に記載のレー
ザ肉盛溶接方法。 - 【請求項３】前記非晶質の連続帯状金属箔がニッケル基
非晶質合金からなる特許請求の範囲第１項に記載のレー
ザ肉盛溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60227815A JPH067996B2 (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | レ−ザ肉盛溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60227815A JPH067996B2 (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | レ−ザ肉盛溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289591A JPS6289591A (ja) | 1987-04-24 |
| JPH067996B2 true JPH067996B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=16866809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60227815A Expired - Lifetime JPH067996B2 (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | レ−ザ肉盛溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067996B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5408065A (en) * | 1992-10-09 | 1995-04-18 | General Motors Corporation | Welding apparatus and process |
| DE102010024233A1 (de) * | 2010-06-18 | 2011-12-22 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zum Zuführen von Zusatzwerkstoff beim Laserstrahl-Auftragsschweißen |
| JP2015202594A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | セイコーエプソン株式会社 | 造形装置、造形方法 |
| CN114918564B (zh) * | 2022-04-18 | 2023-05-12 | 哈尔滨焊接研究院有限公司 | 一种tc4钛合金壳体堆焊修复方法 |
-
1985
- 1985-10-15 JP JP60227815A patent/JPH067996B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6289591A (ja) | 1987-04-24 |
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