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公開番号2025088805
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-12
出願番号2023203511
出願日2023-12-01
発明の名称レーザクラッド加工方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類B23K 26/342 20140101AFI20250605BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】母材が破損することを抑制できるレーザクラッド加工技術を提供する。
【解決手段】レーザクラッド加工方法は、母材の表面であって、母材の剛性が予め定められた第1閾値以下である部位を含むように第1クラッド層を形成する第1形成工程と、第1クラッド層の表面であって、母材の剛性が第1閾値以下である部位を含むように第2クラッド層を形成する第2形成工程と、を含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
レーザクラッド加工方法であって、
母材の表面であって、前記母材の剛性が予め定められた第１閾値以下である部位を含むように第１クラッド層を形成する第１形成工程と、
前記第１クラッド層の表面であって、前記母材の剛性が前記第１閾値以下である部位を含むように第２クラッド層を形成する第２形成工程と、を含むレーザクラッド加工方法。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
請求項１に記載のレーザクラッド加工方法であって、
前記第２形成工程において、前記第２クラッド層の終端部は、前記母材の剛性が前記第１閾値以下である位置に形成される、レーザクラッド加工方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレーザクラッド加工方法であって、
前記第１クラッド層の始端部は、前記母材の剛性が前記第１閾値よりも大きい予め定められた第２閾値以下である位置に形成される、レーザクラッド加工方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のレーザクラッド加工方法であって、
前記第１クラッド層において前記第１形成工程におけるレーザの出力が最も大きくなる部分は、前記母材の剛性が前記第１閾値よりも大きい予め定められた第３閾値以下である位置に形成される、レーザクラッド加工方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザクラッド加工方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
耐摩耗性を有する粉末をレーザで直接肉盛りしてクラッド層を形成するレーザクラッド技術による肉盛溶接において、ビードのばらつきを抑制するために、クラッド層を重ねて形成する技術が知られている。特許文献１では、母材よりも熱伝導率が高い材料でレーザクラッド技術により肉盛溶接を行い、その上に母材と同程度の疲労強度を有する材料でレーザクラッド技術により肉盛溶接を行う技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－６１９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
クラッド層が重ねて形成される部位は入熱量が多いため、熱収縮が大きくなる。そのため、熱収縮に対して生じる応力によって、母材や母材とクラッド層との間に亀裂が生じる場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本開示の形態によれば、レーザクラッド加工方法が提供される。このレーザクラッド加工方法は、母材の表面であって、前記母材の剛性が予め定められた第１閾値以下である部位を含むように第１クラッド層を形成する第１形成工程と、前記第１クラッド層の表面であって、前記母材の剛性が前記第１閾値以下である部位を含むように第２クラッド層を形成する第２形成工程と、を含む。
この形態のレーザクラッド加工方法によれば、第２クラッド層を母材の剛性が低い部位に形成するため、第２クラッド層の熱収縮に対する応力が、第２クラッド層を母材の剛性が高い部位に形成する場合の応力よりも小さい。そのため、熱収縮に対して生じる応力によって、母材や母材とクラッド層との間に亀裂が生じることを抑制できる。
（２）上記形態のレーザクラッド加工方法における前記第２形成工程において、前記第２クラッド層の終端部は、前記母材の剛性が前記第１閾値以下である位置に形成してもよい。
この形態の加工方法によれば、収縮によって生じる引張応力が大きい第２クラッド層の終端部が、母材の剛性が第１閾値以下である位置に形成される。そのため、熱収縮に対して生じる応力によって、母材や母材とクラッド層との間に亀裂が生じることを抑制できる。
（３）上記形態のレーザクラッド加工方法において、前記第１クラッド層の始端部は、前記母材の剛性が前記第１閾値よりも大きい予め定められた第２閾値以下である位置に形成されてもよい。
この形態の加工方法によれば、第１形成工程において初めて熱収縮による引張応力が生じる第２クラッド層の終端部が、母材の剛性が第２閾値以下である位置に形成される。そのため、熱収縮に対して生じる応力によって、母材や母材とクラッド層との間に亀裂が生じることを抑制できる。
（４）上記形態のレーザクラッド加工方法において、前記第１クラッド層において前記第１形成工程におけるレーザの出力が最も大きくなる部分は、前記母材の剛性が前記第１閾値よりも大きい予め定められた第３閾値以下である位置に形成されてもよい。
この形態の加工方法によれば、レーザの出力が最も大きくなる部分が、母材の剛性が第３閾値以下である位置に形成される。そのため、熱収縮に対して生じる応力によって、母材や母材とクラッド層との間に亀裂が生じることを抑制できる。
【０００７】
なお、本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、レーザクラッド加工装置の加工条件決定方法等の態様で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
レーザクラッド加工装置の構成を示す説明図である。
加工処理の一例を示すフローチャートである。
加工処理の一例を示す説明図である。
加工処理が完了した母材の終了位置における断面図である。
第２クラッド層を形成した直後の母材にかかる応力の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本実施形態における、レーザクラッド加工装置１００の構成を示す説明図である。レーザクラッド加工装置１００は、対象物にレーザクラッド加工を施す装置である。本実施形態において、レーザクラッド加工装置１００は、加工対象である母材２００にレーザクラッド加工を行い、バルブシート部２２０にクラッド層を形成する。母材２００は、例えば、アルミ合金のシリンダヘッドである。レーザクラッド加工装置１００は、加工部１０と、制御部２０とを有している。
【００１０】
加工部１０は、図示しないレーザ照射部と粉供給部とアクチュエータとを有する。加工部１０は、粉供給部から母材２００へ金属粉体を供給しながら、レーザ照射部から母材２００へレーザ光を照射して金属粉体を溶融することによって、対象物にクラッド層を形成する。金属粉体は、例えば、粉体の鋼や鋼合金である。本実施形態において、加工部１０は、アクチュエータによってレーザ照射部と粉供給部を移動させながら、母材２００のバルブシート部２２０に形成された略円形状のクラッド溝に沿ってクラッド層を形成する。このクラッド層をビードともいう。
（【００１１】以降は省略されています）

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