JPH10296474A - Powder material injection nozzle and method for preventing vibration of the nozzle - Google Patents
Powder material injection nozzle and method for preventing vibration of the nozzleInfo
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- JPH10296474A JPH10296474A JP9114022A JP11402297A JPH10296474A JP H10296474 A JPH10296474 A JP H10296474A JP 9114022 A JP9114022 A JP 9114022A JP 11402297 A JP11402297 A JP 11402297A JP H10296474 A JPH10296474 A JP H10296474A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属母材に粉末材料を投入する粉末材料投入
ノズルの振動を防止して、粉末材料の投入位置を安定さ
せる。
【解決手段】 アルミ合金製のエンジン用ピストンのピ
ストンリング溝を形成する際に、耐摩耗性及び耐久性を
向上させる目的で、レーザビームの照射により銅合金粉
末材料による肉盛り層を形成し、この肉盛り層に対し溝
加工する。レーザビーム照射時には、溝に粉末材料投入
ノズル17より粉末材料を投入し、この粉末材料が溶融
して肉盛り層となる。粉末材料投入ノズル17は、ノズ
ル本体19と、粉末材料を吐出する粉末ノズル口21
と、レーザビーム照射時に発生するプラズマを吹き飛ば
すアシストガスを吐出するガスノズル口23とを有す
る。粉末ノズル口21は、基端部がノズル本体19の端
面19aに固定され、端面19aとアシストガス整流用
のメッシュ31との間に設けた支持ブラケット33によ
りガスノズル口23に固定されている。
(57) [Problem] To stabilize the pouring position of a powder material by preventing vibration of a powder material pouring nozzle for pouring a powder material into a metal base material. SOLUTION: When forming a piston ring groove of an aluminum alloy engine piston, in order to improve abrasion resistance and durability, a build-up layer of a copper alloy powder material is formed by laser beam irradiation, Groove processing is performed on this buildup layer. At the time of laser beam irradiation, a powder material is charged into the groove from the powder material charging nozzle 17, and the powder material is melted to form a build-up layer. The powder material input nozzle 17 includes a nozzle body 19 and a powder nozzle port 21 for discharging the powder material.
And a gas nozzle port 23 for discharging an assist gas for blowing off plasma generated during laser beam irradiation. The base end of the powder nozzle port 21 is fixed to the end face 19a of the nozzle body 19, and is fixed to the gas nozzle port 23 by a support bracket 33 provided between the end face 19a and the mesh 31 for rectifying assist gas.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、金属母材表面
に、レーザビームの照射により他金属からなる粉末材料
を溶融させて肉盛り層を形成する際に、粉末材料を投入
するための粉末材料投入ノズル及びこのノズルの振動防
止方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a powder material for feeding a powder material when a powder material made of another metal is melted on a surface of a metal base material by laser beam irradiation to form a build-up layer. The present invention relates to a charging nozzle and a method of preventing vibration of the nozzle.
【0002】[0002]
【発明が解決しようとする課題】この発明は、肉盛り装
置本体側の可動部で振動が発生しても、粉末材料投入ノ
ズルにおける振動を防止して粉末材料の投入位置を安定
化させることを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to stabilize the powder material charging position by preventing the vibration of the powder material charging nozzle even if vibration occurs in the movable part of the cladding apparatus main body. The purpose is.
【0003】[0003]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、第1に、金属母材表面に、レーザビー
ムの照射により他金属からなる粉末材料を溶融させて肉
盛り層を形成する際に、前記粉末材料を投入するための
粉末材料投入ノズルにおいて、外部から粉末材料を導入
し肉盛り装置本体側に固定されるノズル本体と、このノ
ズル本体に一端が固定されて前記導入された粉末材料を
他端側から吐出する粉末吐出口を備えた内側筒部と、こ
の内側筒部の基端側の周囲を覆い、前記ノズル本体に導
入されて前記レーザビーム照射時に発生するプラズマを
吹き飛ばすためのアシストガスを、前記内側筒部との間
に形成された空間部を経て外部に送り出す外側筒部と、
前記内側筒部の基端部より先端側を、前記外側筒部に支
持させる支持ブラケットとを備えている構成としてあ
る。Means for Solving the Problems To achieve the above object, first, the present invention provides a method of forming a cladding layer by melting a powder material made of another metal on a surface of a metal base material by irradiating a laser beam. When forming, in a powder material charging nozzle for charging the powder material, a powder body is introduced from the outside and fixed to the cladding apparatus main body side, and one end is fixed to the nozzle body and the introduction is performed. An inner cylindrical portion provided with a powder discharge port for discharging the powder material from the other end side, and a plasma which covers the periphery of the base end side of the inner cylindrical portion, is introduced into the nozzle body, and is generated at the time of the laser beam irradiation. An outer cylinder part that sends out an assist gas for blowing off the air through a space formed between the inner cylinder part and the outside.
A support bracket for supporting the distal end of the inner cylindrical portion from the base end with the outer cylindrical portion is provided.
【0004】上記構成によれば、先端に粉末吐出口を備
えた内側筒部は、基端側がノズル本体に固定され、基端
部より先端側が支持ブラケットにより外側筒部に支持さ
れて2点支持となっているので、肉盛り装置稼働時にお
ける可動部の振動がノズル本体に伝達されても、内側筒
部の振動は防止される。According to the above construction, the inner cylindrical portion having the powder discharge port at the distal end is fixed at the base end to the nozzle body, and the distal end side from the proximal end is supported by the outer cylindrical portion by the support bracket to provide a two-point support. Therefore, even if the vibration of the movable portion is transmitted to the nozzle body during the operation of the build-up device, the vibration of the inner cylindrical portion is prevented.
【0005】第2に、内側筒部と外側筒部との間の空間
部にアシストガスの流れを整流する整流部が設けられ、
支持ブラケットは、前記整流部より内側筒部の基端側に
設けられている。Secondly, a rectifying section for rectifying the flow of the assist gas is provided in a space between the inner cylindrical section and the outer cylindrical section,
The support bracket is provided on the base end side of the inner cylindrical portion with respect to the straightening portion.
【0006】上記構成によれば、支持ブラケットは、整
流部より上流側に配置されているので、整流部によって
整流されたアシストガスの乱れは発生しない。[0006] According to the above configuration, since the support bracket is arranged upstream of the rectifying section, the assist gas rectified by the rectifying section does not disturb.
【0007】第3に、支持ブラケットは、整流部から内
側筒部のノズル本体への固定部までの距離aと、整流部
から支持ブラケットまでの距離bとの比b/aが、1/
4<b/a<1/2となる位置に設けられている。Third, in the support bracket, the ratio b / a of the distance a from the rectifying portion to the fixed portion of the inner cylinder portion to the nozzle body and the distance b from the rectifying portion to the support bracket is 1 /.
It is provided at a position where 4 <b / a <1/2.
【0008】上記比b/aが、1/4以下、つまり支持
ブラケットが整流部に近づきすぎていると、整流部での
整流作用が損なわれてアシストガスが乱れることとな
る。一方、b/aが1/2以上、つまり支持ブラケット
が内側筒部の基端側に近づきすぎていると、内側筒部に
対する2箇所の支持部となる、基端側のノズル本体への
固定部と支持ブラケットとの距離が接近しすぎることに
なって、内側筒部に対する振動防止効果が損なわれるも
のとなる。If the ratio b / a is 1/4 or less, that is, if the support bracket is too close to the rectifying section, the rectifying action in the rectifying section is impaired, and the assist gas is disturbed. On the other hand, if b / a is 以上 or more, that is, if the support bracket is too close to the base end of the inner cylinder, it is fixed to the base body of the nozzle on the base end, which serves as two support portions for the inner cylinder. Since the distance between the portion and the support bracket is too close, the effect of preventing vibration on the inner cylindrical portion is impaired.
【0009】したがって、上記比b/aを1/4<b/
a<1/2とすることで、アシストガスの乱れを発生さ
せることなく、内側筒部の振動が防止されることにな
る。Therefore, the ratio b / a is set to 1/4 <b /
By setting a <1/2, the vibration of the inner cylindrical portion is prevented without causing disturbance of the assist gas.
【0010】第4に、支持ブラケットは、円板状であっ
てその外周面が外側筒部の内周面に固定されるととも
に、中央に設けた貫通孔の内周面が内側筒部の外周面に
固定されており、円周方向に複数のアシストガス通過孔
を備えている。Fourthly, the support bracket is disk-shaped, the outer peripheral surface of which is fixed to the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion, and the inner peripheral surface of the through hole provided at the center is the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion. And a plurality of assist gas passage holes in the circumferential direction.
【0011】上記構成によれば、支持ブラケットは、ア
シストガスを通過させつつ、内側筒部の円周方向の全周
を支持し、かつその外周面全周が外側筒部に支持される
ので、内側筒部に対する振動防止効果が向上する。According to the above configuration, the support bracket supports the entire circumference of the inner cylindrical portion in the circumferential direction while passing the assist gas, and the entire outer circumferential surface thereof is supported by the outer cylindrical portion. The effect of preventing vibration on the inner cylindrical portion is improved.
【0012】第5に、金属母材表面に、レーザビームの
照射により他金属からなる粉末材料を溶融させて肉盛り
層を形成する際に、前記粉末材料を投入するための粉末
材料投入ノズルの振動防止方法において、外部から粉末
材料を導入し肉盛り装置本体側に固定されるノズル本体
に一端が固定されて前記導入された粉末材料を他端側か
ら吐出する粉末吐出口を備えた内側筒部を、この内側筒
部の基端側の周囲を覆い、前記ノズル本体に導入されて
前記レーザビーム照射時に発生するプラズマを吹き飛ば
すためのアシストガスを、前記内側筒部との間に形成さ
れた空間部を経て外部に送り出す外側筒部に支持させて
振動を防止させる。Fifth, when a powder material made of another metal is melted by laser beam irradiation on the surface of the metal base material to form a build-up layer, a powder material injection nozzle for feeding the powder material is used. In the vibration preventing method, an inner cylinder provided with a powder discharge port for externally introducing a powder material and having one end fixed to a nozzle body fixed to the cladding apparatus main body side and discharging the introduced powder material from the other end side. Part, which covers the periphery of the base end side of the inner cylindrical part, and an assist gas for blowing plasma generated at the time of laser beam irradiation introduced into the nozzle body is formed between the inner cylindrical part and the assist gas. Vibration is prevented by being supported by the outer cylindrical portion that is sent out through the space.
【0013】上記方法によれば、先端に粉末吐出口を備
えた内側筒部は、基端側がノズル本体に固定され、基端
部より先端側が支持ブラケットにより外側筒部に支持さ
れて2点支持としているので、肉盛り装置稼働時におけ
る可動部の振動がノズル本体に伝達されても、内側筒部
の振動は防止される。According to the above method, the inner cylindrical portion having the powder discharge port at the distal end is fixed at the base end to the nozzle body, and the distal end side from the base end is supported by the outer cylindrical portion by the support bracket to provide a two-point support. Therefore, even if the vibration of the movable portion is transmitted to the nozzle body during the operation of the build-up device, the vibration of the inner cylindrical portion is prevented.
【0014】[0014]
【発明の効果】第1の発明または第5の発明によれば、
先端に粉末吐出口を備えた内側筒部は、基端側がノズル
本体に固定され、先端側が支持ブラケットにより外側筒
部に支持されて2点支持となっているので、肉盛り装置
稼働時にて可動部が振動しても、内側筒部の振動を防止
することができ、粉末吐出口から吐出される粉末材料の
投入位置が安定したものとなり、高品質な肉盛り層を得
ることができる。According to the first invention or the fifth invention,
The inner cylinder part with the powder discharge port at the tip is fixed at the base end to the nozzle body, and the tip side is supported by the outer cylinder part by the support bracket, so that it is supported at two points, so it can be moved when the build-up device is operating Even when the portion vibrates, the vibration of the inner cylindrical portion can be prevented, and the pouring position of the powder material discharged from the powder discharge port becomes stable, so that a high-quality overlay can be obtained.
【0015】第2の発明によれば、支持ブラケットは、
整流部より上流側に配置されているので、整流部によっ
て整流されたアシストガスの乱れを発生させることはな
く、粉末材料内へのアシストガスの巻き込みによる肉盛
り層における空孔発生を防止することができる。According to the second invention, the support bracket is
Since it is arranged on the upstream side of the rectifying section, it does not cause disturbance of the assist gas rectified by the rectifying section, and prevents the generation of holes in the build-up layer due to the entrainment of the assist gas into the powder material. Can be.
【0016】第3の発明によれば、支持ブラケットは、
整流部から内側筒部のノズル本体への固定部までの距離
aと、整流部から支持ブラケットまでの距離bとの比b
/aが、1/4<b/a<1/2となる位置に設けられ
ることで、支持ブラケットが整流部から所定距離離れた
位置となって整流部における整流作用が有効に発揮され
てアシストガスの乱れを確実に防止できるとともに、内
側筒部に対する2箇所の支持部となる、ノズル本体への
固定部と支持ブラケットとの間についても所定距離離れ
たものとなって内側筒部の振動も確実に防止することが
できる。According to the third invention, the support bracket is
The ratio b of the distance a from the rectifying portion to the fixed portion of the inner cylindrical portion to the nozzle body and the distance b from the rectifying portion to the support bracket.
Since / a is provided at a position where 1/4 <b / a <1/2, the support bracket is located at a predetermined distance from the rectifying section, and the rectifying action in the rectifying section is effectively exhibited, and assist is provided. The gas turbulence can be reliably prevented, and the fixed portion to the nozzle body and the support bracket, which are two support portions for the inner cylinder portion, are also separated from the support bracket by a predetermined distance, and the vibration of the inner cylinder portion is also reduced. It can be reliably prevented.
【0017】第4の発明によれば、支持ブラケットは、
アシストガスを通過させつつ、内側筒部の円周方向の全
周を支持し、かつその外周面全周が外側筒部に支持され
るので、振動抑制効果を向上させることができる。According to the fourth invention, the support bracket is
Since the entire circumference in the circumferential direction of the inner cylindrical portion is supported while the assist gas is passed, and the entire outer circumferential surface is supported by the outer cylindrical portion, the vibration suppressing effect can be improved.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0019】図1は、この発明の実施の一形態に係わる
粉末材料投入ノズルを備えたレーザ肉盛り装置の全体構
成図である。ここでの金属母材としては、エンジンにお
けるアルミニウム合金からなるピストン1であり、この
ピストン1に対し、あらかじめ形成したピストンリング
溝となる環状溝3に、他金属としての銅合金からなる粉
末材料により肉盛り層を形成する。この肉盛り層に対
し、ピストンリングが嵌入されるピストンリング溝を、
機械加工により形成する。これにより、アルミニウム合
金として軽量化したピストンにおけるピストンリング溝
の耐摩耗性及び耐久性が向上する。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a laser cladding apparatus having a powder material charging nozzle according to an embodiment of the present invention. The metal base material here is a piston 1 made of an aluminum alloy in an engine, and the piston 1 is formed in a ring groove 3 serving as a piston ring groove formed in advance by a powder material made of a copper alloy as another metal. A build-up layer is formed. The piston ring groove into which the piston ring is fitted is
It is formed by machining. Thereby, the wear resistance and durability of the piston ring groove in the piston lightened as an aluminum alloy are improved.
【0020】ピストン1は、治具5によって横置き状態
で保持され、かつこの治具5の回転によってピストン1
の中心軸線Tを中心として回転する。環状溝3には、粉
末材料7が、環状溝3の斜め上方から投入されるととも
に、この投入された粉末材料7を加熱溶融ささせるため
のレーザビーム9が、環状溝3の上方から照射される。
なお、図1では、粉末材料7の投入方向は、わかりやす
くするために中心軸線Tに沿った図中で左側からとして
あるが、実際には溝3に沿った斜め上方からである。The piston 1 is held in a horizontal position by a jig 5, and the rotation of the jig 5
Rotate about the center axis T of The powder material 7 is injected into the annular groove 3 from obliquely above the annular groove 3, and a laser beam 9 for heating and melting the charged powder material 7 is irradiated from above the annular groove 3. You.
In FIG. 1, the charging direction of the powder material 7 is shown from the left side in the drawing along the center axis line T for simplicity, but is actually obliquely upward along the groove 3.
【0021】レーザビーム9は、肉盛り装置本体11に
内蔵されるCO2レーザ発振器から発振したものが、肉
盛り装置本体11の一部を構成する集光ヘッド13を経
て所定の照射部位に集光される。The laser beam 9 oscillated from a CO 2 laser oscillator built in the cladding apparatus main body 11 is collected at a predetermined irradiation site via a condensing head 13 constituting a part of the cladding apparatus main body 11. Be lighted.
【0022】一方、粉末材料7は、粉末材料投入ノズル
17により環状溝3に投入される。粉末材料投入ノズル
17は、その内部構造を示す断面図である図2及び、図
2の右側面図である図3に示すように、ノズル本体19
と、ノズル本体19の図中で右側の端面19aのほぼ中
央部に一端が接続される内側筒部としての粉末ノズル口
21と、粉末ノズル口21の基端側の周囲を覆い、前記
端面19aに一端が接続される外側筒部としてのガスノ
ズル口23とを備えている。On the other hand, the powder material 7 is injected into the annular groove 3 by the powder material injection nozzle 17. As shown in FIG. 2 which is a sectional view showing the internal structure of the powder material charging nozzle 17 and FIG. 3 which is a right side view of FIG.
A powder nozzle port 21 serving as an inner cylindrical portion, one end of which is connected to a substantially central portion of a right end face 19a in the drawing of the nozzle main body 19, and covering the periphery of the base end side of the powder nozzle port 21; And a gas nozzle port 23 as an outer cylinder part having one end connected to the gas nozzle port 23.
【0023】粉末ノズル口21は、ノズル本体19の端
面19aにねじ結合される基端部21aを有し、この基
端部21aは先端側がガスノズル口23の他端側より外
部に突出し、この突出端部に、粉末吐出口を備えた先端
部21bがねじ結合されている。この粉末ノズル口21
と同一直線上のノズル本体19には、外部から粉末材料
が導入される粉末導入通路25が形成されている。粉末
導入通路25は、一端が前記端面19aに開口して粉末
ノズル口21に連通し、他端が図中で左側の端面19b
に開口部25aとなって開口しており、この開口部25
aから粉末材料が導入される。また、ノズル本体19内
には、冷却水通路27も形成されている。The powder nozzle port 21 has a base end 21a which is screwed to the end face 19a of the nozzle body 19, and the base end 21a has a front end projecting outward from the other end of the gas nozzle opening 23. A distal end 21b having a powder discharge port is screwed to the end. This powder nozzle port 21
A powder introduction passage 25 into which a powder material is introduced from the outside is formed in the nozzle body 19 on the same straight line as the above. One end of the powder introduction passage 25 is open to the end face 19a and communicates with the powder nozzle port 21, and the other end is the left end face 19b in the drawing.
The opening 25a is formed in the opening 25a.
A powder material is introduced from a. A cooling water passage 27 is also formed in the nozzle body 19.
【0024】ガスノズル口23は、レーザビーム照射時
に発生するプラズマを吹き飛ばすためのアシストガス
を、粉末ノズル口21との間に形成された空間部28を
経て外部に送り出すもので、ノズル本体19の端面19
aの外周部分に対して一端がねじ結合されている。ま
た、ノズル本体19には、上記アシストガスを導入する
ためのガス導入通路29が形成されている。ガス導入通
路29は、一端が端面19aに開口部29aとして開口
する一方、他端が側面(図中では上部)に開口部29b
として開口して、外部からアシストガスを粉末ノズル口
21とガスノズル口23との間の空間部28に導入す
る。The gas nozzle port 23 sends out an assist gas for blowing off the plasma generated at the time of laser beam irradiation through the space 28 formed between the gas nozzle port 21 and the outside. 19
One end is screw-connected to the outer peripheral portion of a. Further, a gas introduction passage 29 for introducing the assist gas is formed in the nozzle body 19. One end of the gas introduction passage 29 is opened at the end face 19a as an opening 29a, and the other end is opened at a side surface (an upper part in the drawing).
And an assist gas is externally introduced into a space 28 between the powder nozzle port 21 and the gas nozzle port 23.
【0025】ガスノズル口23の長さ方向(図2中で左
右方向)先端側のほぼ半分は、内径が大径となる段部2
3aが形成され、この段部23aにおけるガスノズル口
23の先端付近には、アシストガスの流れを整流する整
流部としてのメッシュ31が設けられ、さらに段部23
aの図中で左側端部には円板状の支持ブラケット33が
設けられている。支持ブラケット33とメッシュ31と
の間の段部23aには、円筒状のカラー35が介装さ
れ、さらにガスノズル口23の先端にはメッシュ押さえ
37がねじ結合によって装着されている。Almost half of the gas nozzle port 23 in the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 2) has a stepped portion 2 having a large inner diameter.
Near the tip of the gas nozzle port 23 in the step 23a, a mesh 31 is provided as a rectifying section for rectifying the flow of the assist gas.
A disk-shaped support bracket 33 is provided at the left end in FIG. A cylindrical collar 35 is interposed in the step 23 a between the support bracket 33 and the mesh 31, and a mesh holder 37 is attached to the tip of the gas nozzle port 23 by screw connection.
【0026】支持ブラケット33は、図4に示すよう
に、アシストガスを通過させるためのアシストガス通過
孔33aが円周方向等間隔に6個設けられるとともに、
中心部に、粉末ノズル口21が挿入される貫通孔33b
が形成されている。支持ブラケット33における貫通孔
33bの内周面は粉末ノズル口21の外周面に固定さ
れ、一方支持ブラケット33の外周面は段部23aの内
周面に固定されている。これにより、粉末ノズル口21
は、基端側の端部がノズル本体19に固定されるととも
に、それより先端側にてガスノズル口23に支持ブラケ
ット33を介して固定されて2点支持されることにな
る。As shown in FIG. 4, the support bracket 33 is provided with six assist gas passage holes 33a for allowing the assist gas to pass therethrough at equal circumferential intervals.
Through hole 33b into which powder nozzle port 21 is inserted at the center
Are formed. The inner peripheral surface of the through hole 33b of the support bracket 33 is fixed to the outer peripheral surface of the powder nozzle port 21, while the outer peripheral surface of the support bracket 33 is fixed to the inner peripheral surface of the step portion 23a. Thereby, the powder nozzle port 21
Is fixed to the nozzle main body 19 at the base end side, and is fixed to the gas nozzle port 23 via the support bracket 33 at the distal end side, and is supported at two points.
【0027】支持ブラケット33の取付位置は、メッシ
ュ31から粉末ノズル口21のノズル本体19への固定
部である端面19aまでの距離aと、メッシュ31から
支持ブラケット33までの距離bとの比b/aが、1/
4<b/a<1/2となるよう設定されている。The mounting position of the support bracket 33 is a ratio b between a distance a from the mesh 31 to an end surface 19a which is a fixing portion of the powder nozzle port 21 to the nozzle body 19 and a distance b from the mesh 31 to the support bracket 33. / A is 1 /
4 <b / a <1/2.
【0028】また、ノズル本体19には、図2中で紙面
に直交する方向に貫通する二つの取付孔19cが形成さ
れ、この取付孔19cはノズル本体19の側部に設けら
れた円形の取付盤19dを貫通している。一方、肉盛り
装置本体11側の集光ヘッド13の側部には取付ブラケ
ット38が固定されており、上記取付孔19cに図示し
ないねじを挿入して取付ブラケット38にねじ込むこと
で、肉盛り装置本体11側に粉末材料投入ノズル17が
取り付けられることになる。The nozzle body 19 has two mounting holes 19c penetrating in a direction perpendicular to the plane of the paper of FIG. 2, and the mounting holes 19c are circular mounting holes provided on the side of the nozzle body 19. It penetrates the board 19d. On the other hand, a mounting bracket 38 is fixed to a side portion of the light-collecting head 13 on the side of the building-up device main body 11, and a screw (not shown) is inserted into the mounting hole 19 c and screwed into the mounting bracket 38. The powder material charging nozzle 17 is attached to the main body 11 side.
【0029】この粉末材料投入ノズル17には、銅合金
からなる粉末材料が収容される材料収容部を備えた材料
供給部39から切替バルブ41を経て粉末材料が供給さ
れる。切替バルブ41は、支持アーム42により肉盛り
装置本体11に支持されており、内部には、図1中で左
右方向に移動するバルブ本体を収容している。このバル
ブ本体の移動によって、材料供給部39より送り込まれ
た粉末材料を、粉末材料投入ノズル17に供給する材料
供給形態と、排出容器43に排出する材料排出形態とに
切り替わる。The powder material is supplied to the powder material supply nozzle 17 from a material supply section 39 having a material storage section for storing a powder material made of a copper alloy via a switching valve 41. The switching valve 41 is supported by the cladding device main body 11 by a support arm 42, and houses therein a valve main body that moves in the left-right direction in FIG. The movement of the valve body switches between a material supply mode in which the powder material fed from the material supply section 39 is supplied to the powder material input nozzle 17 and a material discharge mode in which the powder material is discharged to the discharge container 43.
【0030】材料供給部39は、材料収容部となる内部
が密閉された中空円板状のケース45と、ケース45の
外周側近傍の上部からケース45内に粉末材料を送り込
む材料格納筒47と、ケース45の下方からヘリウムガ
スをケース25内に送り込むガス供給口49とを備えて
いる。ケース45の前記材料格納筒47とは別の位置に
おける外周側近傍の上部には、材料供給管51の一端が
接続されている。The material supply section 39 includes a hollow disk-shaped case 45 that is a material storage section, and a material storage cylinder 47 that feeds powder material into the case 45 from an upper portion near the outer periphery of the case 45. And a gas supply port 49 for feeding helium gas into the case 25 from below the case 45. One end of a material supply pipe 51 is connected to an upper portion of the case 45 near the outer peripheral side at a position different from the material storage tube 47.
【0031】ケース45内には、材料格納筒47からの
粉末材料が入り込む環状の凹部を備えた回転可能な材料
受けが収納されており、材料受けに供給された粉末材料
が、材料受けの回転によって材料供給管51の接続部に
達したところで、ケース45内に送り込まれたヘリウム
ガスの材料供給管51への流れに伴って、材料供給ホー
ス51に順次送り込まれる。材料供給管51の他端は、
切替バルブ43の上部に設置されたガス抜きホッパ53
に接続されている。ガス抜きホッパ53は、材料供給管
51を経て粉末材料とともに送り込まれるヘリウムガス
を外部に逃がす役目を果たす。The case 45 houses a rotatable material receiver having an annular concave portion into which the powder material from the material storage tube 47 enters, and the powder material supplied to the material receiver is rotated by the rotation of the material receiver. When the helium gas sent into the case 45 reaches the connection portion of the material supply pipe 51, the helium gas is sequentially sent to the material supply hose 51 as the helium gas flows into the material supply pipe 51. The other end of the material supply pipe 51 is
Degassing hopper 53 installed above switching valve 43
It is connected to the. The degassing hopper 53 plays a role of releasing helium gas sent together with the powder material through the material supply pipe 51 to the outside.
【0032】切替バルブ43と粉末材料投入ノズル17
とは、中継部55及びその両端に接続された材料供給管
57,59により相互に接続され、切替バルブ43が材
料供給形態に切り替わった状態で、材料供給部39から
切替バルブ43に送られた粉末材料が、材料供給管5
7,中継部55及び材料供給管59を経て粉末材料投入
ノズル17に供給されることになる。Switching valve 43 and powder material injection nozzle 17
Is connected to each other by the relay section 55 and the material supply pipes 57 and 59 connected to both ends thereof, and is sent from the material supply section 39 to the switching valve 43 in a state where the switching valve 43 is switched to the material supply mode. The powder material is supplied to the material supply pipe 5
7, and is supplied to the powder material input nozzle 17 via the relay section 55 and the material supply pipe 59.
【0033】上記したレーザ肉盛り装置においては、回
転中のピストン1の溝3に対し粉末材料投入ノズル17
から粉末材料7を投入し、この投入した粉末材料に対し
てレーザビーム9を照射することで、溝3上に肉盛り層
が形成される。In the above-mentioned laser cladding apparatus, the powder material injection nozzle 17 is inserted into the groove 3 of the rotating piston 1.
And a laser beam 9 is applied to the charged powder material to form a build-up layer on the groove 3.
【0034】このとき、肉盛り装置本体11側において
は、可動物、例えば切替バルブ43においては、収容し
ているバルブ本体の移動によって振動が発生し、この振
動が粉末材料投入ノズル17に伝達されることになる。
しかしながら、粉末材料投入ノズル17は、粉末ノズル
口21が、基端側がノズル本体19に固定されているほ
か、支持ブラケット33によってガスノズル口23にも
固定されており、2点支持となっているので、粉末ノズ
ル口21の振動は防止され、先端部21bから吐出され
る粉末材料の、ピストン1の溝3への投入位置が安定
し、溝3に形成される肉盛り層の形状も安定したものと
なる。At this time, on the side of the cladding apparatus main body 11, in the movable object, for example, in the switching valve 43, vibration is generated by the movement of the accommodated valve main body, and this vibration is transmitted to the powder material charging nozzle 17. Will be.
However, since the powder material injection nozzle 17 has the powder nozzle port 21 fixed at the base end side to the nozzle body 19 and also fixed to the gas nozzle port 23 by the support bracket 33, it is a two-point support. The vibration of the powder nozzle port 21 is prevented, the position of the powder material discharged from the tip 21b into the groove 3 of the piston 1 is stable, and the shape of the build-up layer formed in the groove 3 is also stable. Becomes
【0035】ピストンリング溝のように、環状部分の全
周に肉盛り層を形成する場合には、図5に示すように、
その肉盛り作業開始部となる始端部Sに終端部Eを重ね
合わせるオーバラップ部Lを形成する必要がある。この
ような場合には、そのオーバラップ部Lにおける始端部
Sの形状によっては、重ね合わせた部分での未溶着部や
割れなどの不具合が発生する恐れがあるので、特に有効
である。When a buildup layer is formed on the entire circumference of the annular portion as in a piston ring groove, as shown in FIG.
It is necessary to form an overlap portion L where the end portion E is overlapped with the start end portion S serving as the build-up work start portion. In such a case, depending on the shape of the starting end portion S in the overlapped portion L, a problem such as a non-welded portion or a crack in the overlapped portion may occur, which is particularly effective.
【0036】粉末材料投入ノズル17においては、粉末
導入通路25を経て導入された粉末材料が粉末ノズル口
21から吐出されると同時に、ガス導入通路29を経て
導入されたアシストガスが、ガスノズル口23から吐出
されている。このアシストガスは、支持ブラケット33
のアシストガス通過孔33bを通過した後、メッシュ3
1を通過することで整流され、レーザビーム照射による
粉末材料溶融時に発生するプラズマを効率よく吹き飛ば
し、レーザビーム9がプラズマを吸収することによる粉
末材料溶融不良を防止する。In the powder material introduction nozzle 17, the powder material introduced through the powder introduction passage 25 is discharged from the powder nozzle opening 21, and at the same time, the assist gas introduced through the gas introduction passage 29 is supplied to the gas nozzle opening 23. It is discharged from. This assist gas is supplied to the support bracket 33.
After passing through the assist gas passage hole 33b, the mesh 3
The laser beam 9 is rectified by passing through the laser beam 1 and efficiently blows off the plasma generated when the powder material is melted by the laser beam irradiation, thereby preventing the laser beam 9 from absorbing the plasma and causing poor powder material melting.
【0037】ここで、支持ブラケット33は、メッシュ
31から粉末ノズル口21のノズル本体19に対する固
定部である端面19aまでの距離aと、メッシュ31か
ら支持ブラケット33までの長さbとの比:b/aが、
1/4<b/a<1/2となる位置に設けられており、
端面19a及びメッシュ31のいずれに対しても所定以
上の距離を保っている。Here, the ratio of the distance a between the mesh 31 and the end face 19a, which is a fixing portion of the powder nozzle port 21 to the nozzle body 19, and the length b from the mesh 31 to the support bracket 33 is as follows: b / a is
It is provided at a position where 4 <b / a <1 /,
The distance between the end face 19a and the mesh 31 is at least a predetermined distance.
【0038】支持ブラケット33が、端面19aから所
定距離以上離れていることで、2点支持による振動防止
効果が発揮され、粉末ノズル口21の振動を確実に防止
できる。一方、支持ブラケット33がメッシュ31から
所定距離以上離れていることで、メッシュ31による整
流作用が効果的になされ、アシストガスの乱れを確実に
防止できる。アシストガスの乱れが防止されることで、
このガスの巻き込みによる肉盛り層内での空孔の発生が
回避され、高品質な肉盛り層が得られる。When the support bracket 33 is separated from the end face 19a by a predetermined distance or more, the vibration preventing effect by the two-point support is exhibited, and the vibration of the powder nozzle port 21 can be reliably prevented. On the other hand, since the support bracket 33 is separated from the mesh 31 by a predetermined distance or more, the rectifying action of the mesh 31 is effectively performed, and the disturbance of the assist gas can be reliably prevented. By preventing disturbance of assist gas,
The generation of voids in the build-up layer due to the entrainment of the gas is avoided, and a high-quality build-up layer is obtained.
【0039】図6は、上記比b/aに対する肉盛り層の
欠陥発生頻度を示したもので、1/4以下ではアシスト
ガスの乱れが発生し、1/2以上では粉末ノズル口21
の振動が発生し、これらによりそれぞれ肉盛り層に欠陥
が発生する状態を示している。FIG. 6 shows the frequency of occurrence of defects in the build-up layer with respect to the ratio b / a. In the case where the ratio is less than 1/4, the assist gas is disturbed.
This shows a state in which vibrations occur, and these cause defects in the build-up layers.
【図1】この発明の実施の一形態を示す粉末材料投入ノ
ズルを備えたレーザ肉盛り装置の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a laser cladding apparatus having a powder material charging nozzle according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の粉末材料投入ノズルの内部構造を示す断
面図である。FIG. 2 is a sectional view showing an internal structure of a powder material charging nozzle of FIG.
【図3】図2の右側面図である。FIG. 3 is a right side view of FIG. 2;
【図4】図2の粉末材料投入ノズルに使用される支持ブ
ラケットの正面図である。FIG. 4 is a front view of a support bracket used for the powder material charging nozzle of FIG. 2;
【図5】肉盛り層の始端部に終端部を重ね合わせたオー
バラップ部周辺の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the vicinity of an overlapped portion in which a start end portion and a terminal end portion of a build-up layer are overlapped.
【図6】支持ブラケットの取付位置に対する肉盛り層の
欠陥発生頻度を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the frequency of occurrence of defects in the build-up layer with respect to the mounting position of the support bracket.
1 ピストン(金属母材) 7 粉末材料 9 レーザビーム 17 粉末材料投入ノズル 19 ノズル本体 21 粉末ノズル口(内側筒部) 23 ガスノズル口(外側筒部) 31 メッシュ(整流部) 33 支持ブラケット 33a アシストガス通過孔 33b 貫通孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston (metal base material) 7 Powder material 9 Laser beam 17 Powder material injection nozzle 19 Nozzle main body 21 Powder nozzle port (inner cylinder part) 23 Gas nozzle port (outer cylinder part) 31 Mesh (rectifying part) 33 Support bracket 33a Assist gas Through hole 33b Through hole
Claims (5)
より他金属からなる粉末材料を溶融させて肉盛り層を形
成する際に、前記粉末材料を投入するための粉末材料投
入ノズルにおいて、外部から粉末材料を導入し肉盛り装
置本体側に固定されるノズル本体と、このノズル本体に
一端が固定されて前記導入された粉末材料を他端側から
吐出する粉末吐出口を備えた内側筒部と、この内側筒部
の基端側の周囲を覆い、前記ノズル本体に導入されて前
記レーザビーム照射時に発生するプラズマを吹き飛ばす
ためのアシストガスを、前記内側筒部との間に形成され
た空間部を経て外部に送り出す外側筒部と、前記内側筒
部の基端部より先端側を、前記外側筒部に支持させる支
持ブラケットとを備えていることを特徴とする粉末材料
投入ノズル。When a powder material made of another metal is melted by irradiating a laser beam on a surface of a metal base material to form a build-up layer, a powder material charging nozzle for charging the powder material includes an external nozzle. A nozzle body which is fixed to the cladding apparatus body side by introducing a powder material from the inside, and an inner cylindrical portion having one end fixed to the nozzle body and having a powder discharge port for discharging the introduced powder material from the other end side. A space formed between the inner cylinder and an assist gas for covering the periphery of the base end side of the inner cylinder and blowing off the plasma generated during the laser beam irradiation introduced into the nozzle body. A powder material injection nozzle, comprising: an outer tubular portion that is sent to the outside through a portion; and a support bracket that supports the distal end of the inner tubular portion with respect to a distal end side from a base end of the inner tubular portion.
シストガスの流れを整流する整流部が設けられ、支持ブ
ラケットは、前記整流部より内側筒部の基端側に設けら
れていることを特徴とする請求項1記載の粉末材料投入
ノズル。2. A rectifying portion for rectifying the flow of assist gas is provided in a space between the inner cylindrical portion and the outer cylindrical portion, and a support bracket is provided on a base end side of the inner cylindrical portion with respect to the rectifying portion. The powder material injection nozzle according to claim 1, wherein
のノズル本体への固定部までの距離aと、整流部から支
持ブラケットまでの距離bとの比b/aが、1/4<b
/a<1/2となる位置に設けられていることを特徴と
する請求項2記載の粉末材料投入ノズル。3. The support bracket has a ratio b / a of a distance a from the rectifying portion to the fixing portion of the inner cylindrical portion to the nozzle body and a distance b from the rectifying portion to the support bracket, 1 / <b.
3. The powder material injection nozzle according to claim 2, wherein the nozzle is provided at a position where / a <1/2.
外周面が外側筒部の内周面に固定されるとともに、中央
に設けた貫通孔の内周面が内側筒部の外周面に固定され
ており、円周方向に複数のアシストガス通過孔を備えて
いることを特徴とする請求項1ないし3いずれか1項記
載の粉末材料投入ノズル。4. The support bracket has a disk shape, an outer peripheral surface of which is fixed to an inner peripheral surface of the outer cylindrical portion, and an inner peripheral surface of a through hole provided at the center is formed on an outer peripheral surface of the inner cylindrical portion. The powder material injection nozzle according to any one of claims 1 to 3, wherein the nozzle is fixed and includes a plurality of assist gas passage holes in a circumferential direction.
より他金属からなる粉末材料を溶融させて肉盛り層を形
成する際に、前記粉末材料を投入するための粉末材料投
入ノズルの振動防止方法において、外部から粉末材料を
導入し肉盛り装置本体側に固定されるノズル本体に一端
が固定されて前記導入された粉末材料を他端側から吐出
する粉末吐出口を備えた内側筒部を、この内側筒部の基
端側の周囲を覆い、前記ノズル本体に導入されて前記レ
ーザビーム照射時に発生するプラズマを吹き飛ばすため
のアシストガスを、前記内側筒部との間に形成された空
間部を経て外部に送り出す外側筒部に支持させて振動を
防止させることを特徴とする粉末材料投入ノズルの振動
防止方法。5. When a powder material made of another metal is melted by irradiating a laser beam on a surface of a metal base material to form a build-up layer, vibration of a powder material charging nozzle for charging the powder material is prevented. In the method, one end is fixed to a nozzle body which is fixed to the cladding apparatus main body side by introducing a powder material from the outside, and has an inner cylindrical portion provided with a powder discharge port for discharging the introduced powder material from the other end side. A space formed between the inner cylindrical portion and an assist gas for covering around the base end side of the inner cylindrical portion and blowing the plasma generated during the laser beam irradiation introduced into the nozzle body. A method of preventing vibration of a powder material injection nozzle, wherein the vibration is prevented by supporting the outer cylindrical portion which is sent to the outside through the outside.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9114022A JPH10296474A (en) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | Powder material injection nozzle and method for preventing vibration of the nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9114022A JPH10296474A (en) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | Powder material injection nozzle and method for preventing vibration of the nozzle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10296474A true JPH10296474A (en) | 1998-11-10 |
Family
ID=14627091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9114022A Pending JPH10296474A (en) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | Powder material injection nozzle and method for preventing vibration of the nozzle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10296474A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105397286A (en) * | 2016-01-08 | 2016-03-16 | 平阳县美旺针织品厂 | Anti-vibration machining device with movable machining head |
| KR20210026783A (en) * | 2019-09-02 | 2021-03-10 | 한만걸 | Dryer apparatus |
-
1997
- 1997-05-01 JP JP9114022A patent/JPH10296474A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105397286A (en) * | 2016-01-08 | 2016-03-16 | 平阳县美旺针织品厂 | Anti-vibration machining device with movable machining head |
| KR20210026783A (en) * | 2019-09-02 | 2021-03-10 | 한만걸 | Dryer apparatus |
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