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公開番号2024111785
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-19
出願番号2023077195
出願日2023-05-09
発明の名称肉盛加工ノズル
出願人株式会社進和
代理人個人,個人
主分類B23K 26/342 20140101AFI20240809BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】アウタノズルに金属粉末が付着しにくい肉盛加工ノズルを提供する。
【解決手段】レーザが通過するレーザ通路を有するインナノズル50と、インナノズル50に外嵌されてインナノズル50との間に金属粉末供給路54を形成するアウタノズル60とを備えた肉盛加工ノズル16であって、前記アウタノズル60は、金属粉末供給路54を形成する内周部62と前記内周部62の外側に位置する外周部63とを有しており、前記内周部62と前記外周部63との間に冷却材流路65を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
レーザが通過するレーザ通路を有するインナノズルと、前記インナノズルに外嵌されて前記インナノズルとの間に金属粉末供給路を形成するアウタノズルとを備えた肉盛加工ノズルであって、
前記アウタノズルは、前記金属粉末供給路を形成する内周部と前記内周部の外側に位置する外周部とを有しており、前記内周部と前記外周部との間に冷却材流路を有する肉盛加工ノズル。
続きを表示（約 470 文字）【請求項２】
前記アウタノズルは前記内周部と前記外周部との先端間に位置する先端部を有し、前記冷却材流路は、前記先端部の内側に形成されている請求項１に記載の肉盛加工ノズル。
【請求項３】
前記冷却材流路は、前記アウタノズルの内部に形成された中空部であり、前記中空部の周方向の１箇所には前記中空部を周方向に仕切る仕切壁が形成されており、前記仕切壁を挟んで前記中空部へと冷却材を導入する導入孔と前記中空部から前記冷却材を排出する排出孔とが形成されている請求項１又は２に記載の肉盛加工ノズル。
【請求項４】
前記冷却材流路は、前記アウタノズル内において先端側と基端側とをジグザグ状に移動しながら前記アウタノズルを周回する形状である請求項３に記載の肉盛加工ノズル。
【請求項５】
前記冷却材流路は、前記アウタノズルの内部において前記仕切壁を挟み基端から先端に向けて延びる２本の案内路と前記両案内路に連絡して前記アウタノズル内を周回する周回路によって形成されている請求項３に記載の肉盛加工ノズル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、肉盛加工ノズルに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
被加工物表面の摩耗や変質の補修、あるいは被加工物の表面に耐摩耗性や耐食性を付与して被加工物の表面特性を改変したい場合などに、被加工物表面に肉盛加工をするレーザ肉盛方法が知られている。このレーザ肉盛方法では、被加工物の局所にレーザを照射して被加工物の表面が溶融した溶融池を形成し、溶融池に向けて金属粉末を供給する。供給された金属粉末は溶融して溶融池の表面を覆う形で堆積するため、被加工物の表面には新たな金属組織からなる肉盛り層が形成される。
【０００３】
レーザ肉盛方法は、被加工物にレーザを照射して局所的に加熱するため、母材である被加工物への熱影響が少なく歪みの少ない加工が可能となる。また、レーザ肉盛方法は肉盛り層の厚みや幅などの制御が容易であり、肉盛りした金属組織の被加工物への溶け込みが少なく最小限の肉盛り厚で被加工物の表面特性を改変することができる。ところで、このレーザ肉盛方法では、被加工物にレーザを照射して形成した溶融池に金属粉末を吹き付ける。このため、レーザ肉盛方法に用いるレーザ肉盛装置は、レーザ通路と、レーザ通路に近接しレーザ通路を周回した金属粉末供給路が形成された肉盛加工ノズルを有している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平０９－１４１４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の肉盛加工ノズルは、レーザ通路を有するインナノズルと、これに外嵌されるアウタノズルとを備え、インナノズルとアウタノズルとの間に金属粉末が通過する粉末供給路を有し、その先端が開口している。肉盛加工ノズル、特にアウタノズルは被加工物の加工箇所に近接して配置されるため、レーザの反射光や加熱された被加工物の輻射熱を受けて高温になる。また、肉盛加工中にスパッタが発生し飛散することがあるが、アウタノズルが高温になっていると飛散したスパッタが付着しやすくなる。スパッタは肉盛加工ノズルへの付着箇所によっては粉末供給路を塞ぐこともあり、この場合は粉末供給路からの金属粉末の吐出が妨げられる場合がある。また、粉末供給路に限らずスパッタがアウタノズルに付着すると、スパッタによりノズル表面の品質が変化されてアウタノズルの寿命が低下する要因にもなる。
【０００６】
一方、レーザ肉盛装置として、アウタノズルに冷却水流路を設けた構成がある。図９に冷却水流路を備えた肉盛加工ノズルの断面模式図を示す。同図に示すようにノズル本体５００には冷却水供給路５０１と冷却水排出路５０２とが周方向に１８０度離れた位置に形成されており、ノズル本体５００の先端面５０３にそれぞれ周方向に１８０度離間して開口している。そして、ノズル本体５００の先端面５０３にはアウタノズル５０４の基端面５０５が当接しており、図１０に示すようにアウタノズル５０４の基端面５０５には円環有底溝である冷却水流路５０６が形成されている。この冷却水流路５０６の円の直径は冷却水供給路５０１と冷却水排出路５０２の２つの開口間の距離と同径になっており、冷却水供給路５０１と冷却水排出路５０２は冷却水流路５０６に対向して開口する。また、レーザ肉盛装置は図示しない循環ポンプを有し、同じく図示しない配管が循環ポンプと冷却水供給路５０１及び冷却水排出路５０２を繋いでいる。この構成によりアウタノズル５０４の冷却水流路５０６に冷却水が供給される。
【０００７】
しかし、図９、図１０に示すように、冷却水流路５０６はアウタノズル５０４の基端側にのみ形成された円環状の有底溝である。このため、スパッタが付着しやすいアウタノズル５０４の先端側の冷却には十分といえず、アウタノズルへのスパッタの付着を防止するには不十分であった。このため、一定時間ごとに肉盛加工を停止してアウタノズルに付着したスパッタを除去する作業を清掃しており、作業効率の低下を招いていた。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点を解決するため、アウタノズルに金属粉末が付着しにくい肉盛加工ノズル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】
【０００９】
上記課題を解決するため肉盛加工ノズルは、レーザが通過するレーザ通路を有するインナノズルと、前記インナノズルに外嵌されて前記インナノズルとの間に金属粉末供給路を形成するアウタノズルとを備えた肉盛加工ノズルであって、前記アウタノズルは、前記金属粉末供給路を形成する内周部と前記内周部の外側に位置する外周部とを有しており、前記内周部と前記外周部との間に冷却材流路を有する。
【００１０】
また、前記アウタノズルは前記内周部と前記外周部との先端間に位置する先端部を有し、前記冷却材流路は、前記先端部の内側に形成されている。
前記冷却材流路は、前記アウタノズルの内部に形成された中空部であり、前記中空部の周方向の１箇所には前記中空部を周方向に仕切る仕切壁が形成されており、前記仕切壁を挟んで前記中空部へと冷却材を導入する導入孔と前記中空部から前記冷却材を排出する排出孔とが形成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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