JP7629803B2 - LMD device - Google Patents
LMD device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7629803B2 JP7629803B2 JP2021087416A JP2021087416A JP7629803B2 JP 7629803 B2 JP7629803 B2 JP 7629803B2 JP 2021087416 A JP2021087416 A JP 2021087416A JP 2021087416 A JP2021087416 A JP 2021087416A JP 7629803 B2 JP7629803 B2 JP 7629803B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- central hole
- gas
- lmd
- nozzle
- protective
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
本発明は、ワーク上へのレーザービームの照射および金属パウダーの供給を行うLMD(Laser Metal Deposition)装置に関する。 The present invention relates to an LMD (Laser Metal Deposition) device that irradiates a laser beam onto a workpiece and supplies metal powder.
従来から、ワーク上にレーザービームを照射するとともにその照射位置に金属パウダーを供給して肉盛溶接を行うLMD装置が知られている。例えば、特許文献1には、図10に示すようなLMD装置100が開示されている。
Conventionally, LMD devices have been known that irradiate a workpiece with a laser beam and supply metal powder to the irradiation position to perform build-up welding. For example,
具体的に、LMD装置100は、レーザービームを反射ミラー111で反射することで保護ガラス112を透過して放出するLMDノズル110と、保護ガラス112を覆うようにLMDノズル110に取り付けられたノズルチップ120を含む。保護ガラス112は、反射ミラー111の汚染を防止するためのものである。
Specifically, the
ノズルチップ120は、レーザービームを保護ガスと共に放出するための中央穴121を有する。保護ガスは、LMDノズル110から中央穴121内へ供給される。
The
図11に示すように、ノズルチップ120は、中央穴121の回りで金属パウダーを放出するための4つのパウダー用通路122も有する(図11では、そのうちの2つを図示)。パウダー用通路122は、中央穴121の周囲に90度の等角度間隔で配置されている。一般的に、金属パウダーは、キャリアガスと共に放出される。
As shown in FIG. 11, the
ところで、図10に示すようなLMD装置100を用いて肉盛溶接を行った場合には、ワーク表面に衝突して飛散した金属パウダーが中央穴121を通って保護ガラス112に付着することがある。
However, when overlay welding is performed using an
そこで、本発明は、飛散した金属パウダーが保護ガラスに付着することを抑制することができるLMD装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an LMD device that can prevent scattered metal powder from adhering to the protective glass.
前記課題を解決するために、本発明の一つの側面からのLMD装置は、レーザービームを反射ミラーで反射することで保護ガラスを透過して放出するLMDノズルと、前記保護ガラスを覆うように前記LMDノズルに取り付けられた、前記レーザービームを保護ガスと共に放出するための中央穴、および前記中央穴の回りで金属パウダーをキャリアガスと共に放出するための少なくとも1つのパウダー用通路を有するノズルチップと、を備え、前記中央穴における前記保護ガラス側の基端から中間位置までの近位部は前記保護ガラスから離れるにつれて縮径する逆円錐状であり、前記中間位置から先端までの遠位部における少なくとも一部は前記保護ガラスから離れるにつれて拡径する円錐状である、ことを特徴とする。 In order to solve the above problem, an LMD device according to one aspect of the present invention comprises an LMD nozzle that emits a laser beam through a protective glass by reflecting it with a reflecting mirror, and a nozzle tip that is attached to the LMD nozzle so as to cover the protective glass, has a central hole for emitting the laser beam together with a protective gas, and has at least one powder passage around the central hole for emitting metal powder together with a carrier gas, and is characterized in that the proximal portion of the central hole from the base end on the protective glass side to the intermediate position is an inverted cone shape that decreases in diameter as it moves away from the protective glass, and at least a portion of the distal portion from the intermediate position to the tip is a cone shape that increases in diameter as it moves away from the protective glass.
上記の構成によれば、中央穴が中間位置で最小径となるので、この中間位置で保護ガスの流速を上昇させることができる。この流速上昇の効果および中間位置から先端までの遠位部の長さによって、ワーク表面に衝突して飛散した金属パウダーが遠位部を通過し難くすることができる。従って、飛散した金属パウダーが保護ガラスに付着することを抑制することができる。しかも、遠位部の少なくとも一部は円錐状であるので、中央穴の先端では保護ガスの流速を遅くすることができるとともに、保護ガスを広がるように放出することができる。これにより、遠位部が円柱状である場合に比べ、ワーク表面上でのシールド性を向上させることができる。 According to the above configuration, the central hole has a minimum diameter at the intermediate position, so the flow rate of the protective gas can be increased at this intermediate position. Due to the effect of this increased flow rate and the length of the distal portion from the intermediate position to the tip, it is possible to make it difficult for metal powder that collides with the work surface and scatters to pass through the distal portion. This makes it possible to prevent the scattered metal powder from adhering to the protective glass. Furthermore, since at least a portion of the distal portion is conical, it is possible to slow down the flow rate of the protective gas at the tip of the central hole and to release the protective gas in a spreading manner. This makes it possible to improve the shielding performance on the work surface compared to when the distal portion is cylindrical.
また、本発明の別の側面からのLMD装置は、レーザービームを反射ミラーで反射することで保護ガラスを透過して放出するLMDノズルと、前記保護ガラスを覆うように前記LMDノズルに取り付けられた、前記レーザービームを保護ガスと共に放出するための中央穴、および前記中央穴の回りで金属パウダーをキャリアガスと共に放出するための少なくとも1つのパウダー用通路を有するノズルチップと、を備え、前記中央穴における前記保護ガラス側の基端から中間位置までの近位部は前記保護ガラスから離れるにつれて縮径する逆円錐状であり、前記中間位置から先端までの遠位部は円柱状である、ことを特徴とする。 An LMD device according to another aspect of the present invention comprises an LMD nozzle that emits a laser beam through a protective glass by reflecting the laser beam with a reflecting mirror, and a nozzle tip that is attached to the LMD nozzle so as to cover the protective glass, has a central hole for emitting the laser beam together with a protective gas, and has at least one powder passage around the central hole for emitting metal powder together with a carrier gas, and is characterized in that the proximal portion of the central hole from the base end on the protective glass side to the intermediate position is an inverted cone shape that decreases in diameter as it moves away from the protective glass, and the distal portion from the intermediate position to the tip is cylindrical.
上記の構成によれば、中央穴の遠位部が円柱状であるので、この遠位部で保護ガスの流速を上昇させることができる。この流速上昇の効果および遠位部の長さによって、ワーク表面に衝突して飛散した金属パウダーが遠位部を通過し難くすることができる。従って、飛散した金属パウダーが保護ガラスに付着することを抑制することができる。 According to the above configuration, since the distal portion of the central hole is cylindrical, the flow rate of the protective gas can be increased at this distal portion. Due to the effect of this increased flow rate and the length of the distal portion, it is possible to make it difficult for metal powder that collides with the work surface and is scattered to pass through the distal portion. Therefore, it is possible to prevent the scattered metal powder from adhering to the protective glass.
本発明によれば、飛散した金属パウダーが保護ガラスに付着することを抑制することができるLMD装置が提供される。 The present invention provides an LMD device that can prevent scattered metal powder from adhering to the protective glass.
図1~4に、本発明の一実施形態に係るLMD装置1を示す。このLMD装置1は、図略のワーク上にレーザービーム10を照射するとともにその照射位置に金属パウダーを供給して肉盛溶接を行うものである。
Figures 1 to 4 show an
具体的に、LMD装置1は、レーザービーム10を出射するレーザー発振器を含む装置本体(図示せず)と、その装置本体から延びる棒状のLMDノズル2と、LMDノズル2の先端に取り付けられたノズルチップ3を含む。LMDノズル2は、中空のノズル本体21を含む。ノズル本体21の先端には開口21aが設けられており、その開口21aは保護ガラス23で閉塞されている。保護ガラス23は、サポート24を介してノズル本体21に取り付けられている。
Specifically, the
ノズル本体21内には、保護ガラス23と対応する位置に反射ミラー22が配置されている。LMDノズル2は、レーザー発振器から出射されたレーザービーム10を反射ミラー22で反射することで保護ガラス23を透過して放出する。
A reflecting
ノズルチップ3は、保護ガラス23を覆うようにLMDノズル2に取り付けられている。ノズルチップ3は、レーザービーム10を保護ガスと共に放出するための中央穴7と、中央穴7の回りで金属パウダーをキャリアガスと共に放出するための4つのパウダー用通路8(図2および図3参照)を有する。さらに、本実施形態では、ノズルチップ3が、パウダー用通路8の回りでシールドガスを放出するための環状のシールドガス用通路9を有する。
The
保護ガス、キャリアガスおよびシールドガスは、全てが同じガスであってもよいし、そのうちの1つまたは全てが異なるガスであってもよい。例えば、保護ガス、キャリアガスおよびシールドガスの少なくとも1つはアルゴンガスである。 The protective gas, carrier gas, and shielding gas may all be the same gas, or one or all of them may be different gases. For example, at least one of the protective gas, carrier gas, and shielding gas is argon gas.
本実施形態では、ノズルチップ3が、LMDノズル2のノズル本体21と当接する板状の第1部品4と、第1部品4に重ね合わされる第2部品5と、第2部品5に重ね合わされる第3部品6を含む。中央穴7およびパウダー用通路8は第1部品4および第2部品5に形成されている。つまり、第2部品5は、第1部品4と共に中央穴7およびパウダー用通路8を構成する。
In this embodiment, the
なお、図示は省略するが、ノズル本体21と第1部品4との間、第1部品4と第2部品5との間、および第2部品5と第3部品6との間には、シール性を確保するためのシール材(例えば、Oリング)が挟持されてもよい。
Although not shown, a seal material (e.g., an O-ring) may be sandwiched between the
第2部品5は、第1部品4と平行な板状部51と、板状部51から中央穴7に沿って第1部品4と反対向きに突出する突出部52を含む。突出部52は、先端に向かって縮径する外周面を有する。一方、第3部品6は、突出部52が挿入される収容穴6aを有し、この収容穴6aの内周面は、突出部52の突出方向に向かって縮径している。この収容穴6aの内周面と突出部52の外周面との間にシールドガス用通路9が形成されている。
The
中央穴7内では、保護ガスが保護ガラス23から離れる方向に流れる。中央穴7は、保護ガラス23側の基端から中間位置70までの近位部71と、中間位置70から先端までの遠位部72を含む。レーザービームの焦点11は、遠位部72内に位置する。
In the
近位部71は保護ガラス23から離れるにつれて縮径する逆円錐状である。一方、遠位部72における少なくとも一部は保護ガラス23から離れるにつれて拡径する円錐状である。円錐状のテーパー角度は、遠位部72の内周面からの保護ガスの剥離が生じない程度に設定される(例えば、10度以下)。
The
本実施形態では、遠位部72が、近位部71に近い領域で円柱状であり、先端に近い領域で円錐状である。ただし、図8に示す変形例のLMD装置1Aのように、遠位部72は全長に亘って円錐状であってみもよい。
In this embodiment, the
例えば、中央穴7の中間位置70での直径は、中央穴7への保護ガスの供給流量が2.5×10-4m3/sのときに、当該中間位置70での流速が10~15m/sとなるように設定される。
For example, the diameter of the
図1~4に戻って、中間位置70は、中央穴7の軸方向において中央穴7の中央よりも先端側に位置することが望ましい。本実施形態では、中間位置70が中央穴7の軸方向(第1~第3部品4~6の重ね合わせ方向でもある)において第2部品5の突出部52の略中央に位置しており、近位部71の長さが遠位部72の長さの約2倍である。
Returning to Figures 1 to 4, it is desirable for the
中央穴7には、LMDノズル2から保護ガスが供給される。図5に示すように、第1部品4におけるノズル本体21との接触面には、中央穴7を取り巻く保護ガス用環状溝42が形成されているとともに、保護ガス用環状溝42から径方向外向きに延びる保護ガス導入溝41が形成されている。
Protective gas is supplied to the
一方、ノズル本体21には、図1に示すように保護ガス導入溝41と連通する保護ガス供給路25が形成されている。この保護ガス供給路25から保護ガス導入溝41を通じて保護ガス用環状溝42へ保護ガスが導入される。
On the other hand, the
図5に示すように、第1部品4には、保護ガス用環状溝42と中央穴7とを仕切る隔壁44が設けられている。また、第1部品4には、保護ガス用環状溝42と中央穴7とを連通する複数の連通穴43が中央穴7の回りに等角度間隔で設けられている。各連通穴43は、保護ガス用環状溝42から中央穴7に向かって保護ガラス23から離れる方向に傾斜している。このため、保護ガスを連通穴43から中央穴7の先端に向かう方向に噴射することができる。
As shown in FIG. 5, the
4つのパウダー用通路8は、図2に示すように、中央穴7の周囲に90度の等角度間隔で配置されている。なお、パウダー用通路8の先端が中央穴7の先端の周囲に90度の等角度間隔で位置する限り、パウダー用通路8の延在方向は適宜変更可能である。
As shown in FIG. 2, the four
ただし、パウダー用通路8の数は、当該パウダー用通路8の先端が中央穴7の先端の周囲に等角度間隔で位置する限り特に限定されるものではない。あるいは、複数のパウダー用通路8に代えて、中央穴7を取り巻く環状のパウダー用通路8が採用されてもよい。
However, the number of
各パウダー用通路8には、LMDノズル2から金属パウダーおよびキャリアガスが供給される。図5に示すように、各パウダー用通路8の基端は、第1部品4におけるノズル本体21との接触面に開口している。一方、ノズル本体21には、図3に示すように4つのパウダー用通路8と連通するパウダー供給路26が形成されている。このパウダー供給路26から各パウダー用通路8へ金属パウダーおよびキャリアガスが導入される。
Metal powder and carrier gas are supplied to each
シールドガス用通路9には、LMDノズル2からシールドガスが供給される。図7に示すように、第3部品6における第2部品5との接触面には、シールドガス用通路9(すなわち、上述した収容穴6a)を取り巻くシールドガス用環状溝62が形成されているとともに、シールドガス用環状溝62から径方向外向きに延びるシールドガス導入溝61が形成されている。また、第2部品5および第1部品4には、図4に示すように、シールドガス導入溝61の外側端部と対応する位置に、第2部品5および第1部品4を貫通する貫通穴91が設けられている。
Shielding gas is supplied to the shielding
一方、ノズル本体21には、貫通穴91と連通するシールドガス供給路27が形成されている。このシールドガス供給路27から貫通穴91およびシールドガス導入溝61を通じてシールドガス用環状溝62へシールドガスが導入される。
On the other hand, a shielding
図7に示すように、第3部品6には、シールドガス用環状溝62とシールドガス用通路9とを仕切る隔壁63が設けられている。この隔壁63には、周方向に分布する複数の開口64が設けられている。
As shown in FIG. 7, the
本実施形態では、1つの開口64が、シールドガス導入溝61の延長線上に位置している。このため、第3部品6には、シールドガス用環状溝62とシールドガス導入溝61の仮想境界線(シールドガス用環状溝62の外側壁面の延長線)上に邪魔板65が設けられている。
In this embodiment, one
以上説明したように、本実施形態のLMD装置1では、中央穴7が中間位置70で最小径となるので、この中間位置で保護ガスの流速を上昇させることができる。この流速上昇の効果および中間位置70から先端までの遠位部72の長さによって、ワーク表面に衝突して飛散した金属パウダーが遠位部72を通過し難くすることができる。従って、飛散した金属パウダーが保護ガラス23に付着することを抑制することができる。
As described above, in the
(変形例)
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.
例えば、図9に示す変形例のLMD装置1Bのように、中央穴7の遠位部72の全体が円柱状であってもよい。この構成でも、前記実施形態と同様に、遠位部72で保護ガスの流速を上昇させることができる。この流速上昇の効果および遠位部72の長さによって、ワーク表面に衝突して飛散した金属パウダーが遠位部72を通過し難くすることができる。従って、飛散した金属パウダーが保護ガラス23に付着することを抑制することができる。
For example, as in the modified
ただし、図1または図8に示すように遠位部72の少なくとも一部が円錐状であれば、中央穴7の先端では保護ガスの流速を遅くすることができるとともに、保護ガスを広がるように放出することができる。これにより、遠位部72の全体が円柱状である場合に比べ、ワーク表面上でのシールド性を向上させることができる。つまり、加工点酸素濃度を低下させることができる。
However, if at least a portion of the
また、図5に示す第1部品4に代えて、図6に示す第1部品4Aを採用することも可能である。この第1部品4Aでは、当該第1部品4Aにおけるノズル本体21との接触面に形成された保護ガス導入溝41が中央穴7から径方向に延びている。この場合、保護ガスが中央穴7内で旋回流を形成したり、中央穴7内の乱流により中央穴7の先端から逆流したりすることがある。
In addition, instead of the
これに対し、図5に示すように中央穴7を取り巻く保護ガス用環状溝42、保護ガス用環状溝42と中央穴7との間の隔壁44、および保護ガス用環状溝42と中央穴7とを連通する連通穴43を有する第1部品4であれば、中央穴7内での保護ガスの流れが整流となるため、保護ガスの逆流などを防止することができる。
In contrast, as shown in FIG. 5, if the
また、ノズルチップ3が第3部品6を含まずに、ノズルチップ3の脇に、図略の溶融池に向かってシールドガスを放出するシールドガス専用ノズルが設けられてもよい。
In addition, the
ところで、ノズルチップ3が第3部品6を含み、この第3部品6と第2部品5との間にシールドガス用通路9が形成される場合、図示は省略するが図6に示す第1部品4Aと同様に、第3部品6における第2部品5との接触面に形成されるシールドガス導入溝61がシールドガス用通路9から径方向に延びてもよい。しかし、この場合には、シールドガスがシールドガス用通路9内で偏って流れたり、シールドガス用通路9内の乱流によりシールドガス用通路9の先端から逆流したりすることがある。
When the
これに対し、前記実施形態のように、第3部品6における第2部品5との接触面にシールドガス用通路9を取り巻くシールドガス用環状溝62が形成され、このシールドガス用環状溝62とシールドガス用通路9とを仕切る隔壁63に周方向に分布する複数の開口64が設けられていれば、シールドガス用通路9内でのシールドガスの流れが整流となるため、シールドガスの逆流などを防止することができる。
In contrast, as in the above embodiment, if an annular
(まとめ)
本発明の一つの側面からのLMD装置は、レーザービームを反射ミラーで反射することで保護ガラスを透過して放出するLMDノズルと、前記保護ガラスを覆うように前記LMDノズルに取り付けられた、前記レーザービームを保護ガスと共に放出するための中央穴、および前記中央穴の回りで金属パウダーをキャリアガスと共に放出するための少なくとも1つのパウダー用通路を有するノズルチップと、を備え、前記中央穴における前記保護ガラス側の基端から中間位置までの近位部は前記保護ガラスから離れるにつれて縮径する逆円錐状であり、前記中間位置から先端までの遠位部における少なくとも一部は前記保護ガラスから離れるにつれて拡径する円錐状である、ことを特徴とする。
(summary)
An LMD device according to one aspect of the present invention comprises an LMD nozzle which emits a laser beam through a protective glass by reflecting it with a reflecting mirror, and a nozzle tip which is attached to the LMD nozzle so as to cover the protective glass, has a central hole for emitting the laser beam together with a protective gas, and has at least one powder passage around the central hole for emitting metal powder together with a carrier gas, wherein a proximal portion of the central hole from the base end on the protective glass side to an intermediate position has an inverted cone shape which decreases in diameter as it moves away from the protective glass, and at least a portion of a distal portion from the intermediate position to the tip has a cone shape which increases in diameter as it moves away from the protective glass.
上記の構成によれば、中央穴が中間位置で最小径となるので、この中間位置で保護ガスの流速を上昇させることができる。この流速上昇の効果および中間位置から先端までの遠位部の長さによって、ワーク表面に衝突して飛散した金属パウダーが遠位部を通過し難くすることができる。従って、飛散した金属パウダーが保護ガラスに付着することを抑制することができる。しかも、遠位部の少なくとも一部は円錐状であるので、中央穴の先端では保護ガスの流速を遅くすることができるとともに、保護ガスを広がるように放出することができる。これにより、遠位部が円柱状である場合に比べ、ワーク表面上でのシールド性を向上させることができる。 According to the above configuration, the central hole has a minimum diameter at the intermediate position, so the flow rate of the protective gas can be increased at this intermediate position. Due to the effect of this increased flow rate and the length of the distal portion from the intermediate position to the tip, it is possible to make it difficult for metal powder that collides with the work surface and scatters to pass through the distal portion. This makes it possible to prevent the scattered metal powder from adhering to the protective glass. Furthermore, since at least a portion of the distal portion is conical, it is possible to slow down the flow rate of the protective gas at the tip of the central hole and to release the protective gas in a spreading manner. This makes it possible to improve the shielding performance on the work surface compared to when the distal portion is cylindrical.
例えば、前記遠位部は、前記近位部に近い領域で円柱状であり、前記先端に近い領域で円錐状であってもよい。あるいは、前記遠位部は、全長に亘って円錐状であってもよい。 For example, the distal portion may be cylindrical near the proximal portion and conical near the tip. Alternatively, the distal portion may be conical along its entire length.
また、本発明の別の側面からのLMD装置は、レーザービームを反射ミラーで反射することで保護ガラスを透過して放出するLMDノズルと、前記保護ガラスを覆うように前記LMDノズルに取り付けられた、前記レーザービームを保護ガスと共に放出するための中央穴、および前記中央穴の回りで金属パウダーをキャリアガスと共に放出するための少なくとも1つのパウダー用通路を有するノズルチップと、を備え、前記中央穴における前記保護ガラス側の基端から中間位置までの近位部は前記保護ガラスから離れるにつれて縮径する逆円錐状であり、前記中間位置から先端までの遠位部は円柱状である、ことを特徴とする。 An LMD device according to another aspect of the present invention comprises an LMD nozzle that emits a laser beam through a protective glass by reflecting the laser beam with a reflecting mirror, and a nozzle tip that is attached to the LMD nozzle so as to cover the protective glass, has a central hole for emitting the laser beam together with a protective gas, and has at least one powder passage around the central hole for emitting metal powder together with a carrier gas, and is characterized in that the proximal portion of the central hole from the base end on the protective glass side to the intermediate position is an inverted cone shape that decreases in diameter as it moves away from the protective glass, and the distal portion from the intermediate position to the tip is cylindrical.
上記の構成によれば、中央穴の遠位部が円柱状であるので、この遠位部で保護ガスの流速を上昇させることができる。この流速上昇の効果および遠位部の長さによって、ワーク表面に衝突して飛散した金属パウダーが遠位部を通過し難くすることができる。従って、飛散した金属パウダーが保護ガラスに付着することを抑制することができる。 According to the above configuration, since the distal portion of the central hole is cylindrical, the flow rate of the protective gas can be increased at this distal portion. Due to the effect of this increased flow rate and the length of the distal portion, it is possible to make it difficult for metal powder that collides with the work surface and is scattered to pass through the distal portion. Therefore, it is possible to prevent the scattered metal powder from adhering to the protective glass.
例えば、前記レーザービームの焦点は、前記中央穴の前記遠位部内に位置してもよい。 For example, the focal point of the laser beam may be located within the distal portion of the central hole.
前記ノズルチップにおける前記LMDノズルとの接触面には、前記保護ガスが導入される、前記中央穴を取り巻く保護ガス用環状溝が形成されており、前記ノズルチップには、前記保護ガス用環状溝と前記中央穴とを仕切る隔壁が設けられているとともに、前記保護ガス用環状溝と前記中央穴とを連通する複数の連通穴が前記中央穴の回りに等角度間隔で設けられてもよい。ノズルチップにおけるLMDノズルとの接触面に中央穴から径方向に延びる保護ガス用の導入路が形成されている場合には、保護ガスが中央穴内で旋回流を形成したり、中央穴内の乱流により中央穴の先端から逆流したりすることがある。これに対し、第1保持部材が、中央穴を取り巻く保護ガス用環状溝、保護ガス用環状溝と中央穴との間の隔壁、および保護ガス用環状溝と中央穴とを連通する連通穴を有すれば、中央穴内での保護ガスの流れが整流となるため、保護ガスの逆流などを防止することができる。 The contact surface of the nozzle tip with the LMD nozzle is formed with a protective gas annular groove surrounding the central hole into which the protective gas is introduced, and the nozzle tip is provided with a partition wall separating the protective gas annular groove from the central hole, and a plurality of communication holes connecting the protective gas annular groove and the central hole may be provided at equal angular intervals around the central hole. When a protective gas introduction path extending radially from the central hole is formed on the contact surface of the nozzle tip with the LMD nozzle, the protective gas may form a swirling flow in the central hole, or may flow back from the tip of the central hole due to turbulence in the central hole. In contrast, if the first holding member has a protective gas annular groove surrounding the central hole, a partition wall between the protective gas annular groove and the central hole, and a communication hole connecting the protective gas annular groove and the central hole, the flow of the protective gas in the central hole is rectified, and the backflow of the protective gas can be prevented.
前記複数の連通穴のそれぞれは、前記保護ガス用環状溝から前記中央穴に向かって前記保護ガラスから離れる方向に傾斜してもよい。この構成によれば、保護ガスを連通穴から中央穴の先端に向かう方向に噴射することができる。 Each of the plurality of communication holes may be inclined from the protective gas annular groove toward the central hole in a direction away from the protective glass. With this configuration, the protective gas can be sprayed from the communication hole toward the tip of the central hole.
前記ノズルチップは、前記少なくとも1つのパウダー用通路の回りでシールドガスを放出するための環状のシールドガス用通路を有し、前記ノズルチップは、前記LMDノズルと当接する第1部品と、前記第1部品に重ね合わされる、前記第1部品と共に前記中央穴を構成する第2部品と、前記第2部品に重ね合わされる第3部品を含み、前記シールドガス用通路は、前記第2部品と前記第3部品との間に形成されており、前記第3部品における前記第2部品との接触面には、前記シールドガスが導入される、前記シールドガス用通路を取り巻くシールドガス用環状溝が形成されており、前記第3部品には、前記シールドガス用環状溝と前記シールドガス用通路とを仕切る隔壁が設けられており、この隔壁には周方向に分布する複数の開口が設けられてもよい。第3部品における第2部品との接触面にシールドガス用通路から径方向に延びる導入路が形成されている場合には、シールドガスがシールドガス用通路内で偏って流れたり、シールドガス用通路内の乱流によりシールドガス用通路の先端から逆流したりすることがある。これに対し、第3部品における第2部品との接触面にシールドガス用通路を取り巻くシールドガス用環状溝が形成され、このシールドガス用環状溝とシールドガス用通路とを仕切る隔壁に周方向に分布する複数の開口が設けられていれば、シールドガス用通路内でのシールドガスの流れが整流となるため、シールドガスの逆流などを防止することができる。 The nozzle tip has an annular shielding gas passage for discharging shielding gas around the at least one powder passage, and the nozzle tip includes a first part that abuts against the LMD nozzle, a second part that is superimposed on the first part and that constitutes the central hole together with the first part, and a third part that is superimposed on the second part, and the shielding gas passage is formed between the second part and the third part, and a shielding gas annular groove is formed on the contact surface of the third part with the second part, surrounding the shielding gas passage into which the shielding gas is introduced, and a partition wall is provided on the third part to separate the shielding gas annular groove and the shielding gas passage, and this partition wall may be provided with a plurality of openings distributed in the circumferential direction. If an introduction path extending radially from the shielding gas passage is formed on the contact surface of the third part with the second part, the shielding gas may flow unevenly in the shielding gas passage, or may flow back from the tip of the shielding gas passage due to turbulence in the shielding gas passage. In contrast, if an annular shielding gas groove is formed on the contact surface of the third part with the second part, surrounding the shielding gas passage, and a partition wall separating the annular shielding gas groove from the shielding gas passage is provided with multiple openings distributed in the circumferential direction, the flow of shielding gas within the shielding gas passage will be straightened, making it possible to prevent backflow of shielding gas, etc.
1 LMD装置
10 レーザービーム
11 焦点
2 LMDノズル
22 反射ミラー
23 保護ガラス
3 ノズルチップ
4 第1部品
42 保護ガス用環状溝
43 連通穴
44 隔壁
5 第2部品
6 第3部品
62 シールドガス用環状溝
63 隔壁
64 開口
7 中央穴
70 中間位置
71 近位部
72 遠位部
8 パウダー用通路
9 シールドガス用通路
REFERENCE SIGNS
Claims (7)
前記保護ガラスを覆うように前記LMDノズルに取り付けられた、前記レーザービームを保護ガスと共に放出するための中央穴、および前記中央穴の回りで金属パウダーをキャリアガスと共に放出するための少なくとも1つのパウダー用通路を有するノズルチップと、を備え、
前記中央穴における前記保護ガラス側の基端から中間位置までの近位部は前記保護ガラスから離れるにつれて縮径する逆円錐状であり、前記中間位置から先端までの遠位部における少なくとも一部は前記保護ガラスから離れるにつれて拡径する円錐状であり、
前記ノズルチップにおける前記LMDノズルとの接触面には、前記保護ガスが導入される、前記中央穴を取り巻く保護ガス用環状溝が形成されており、
前記ノズルチップには、前記保護ガス用環状溝と前記中央穴とを仕切る隔壁が設けられているとともに、前記保護ガス用環状溝と前記中央穴とを連通する複数の連通穴が前記中央穴の回りに等角度間隔で設けられている、LMD装置。 an LMD nozzle that emits a laser beam through a protective glass by reflecting the laser beam with a reflecting mirror;
a nozzle tip attached to the LMD nozzle so as to cover the protective glass, the nozzle tip having a central hole for emitting the laser beam together with a protective gas, and at least one powder passage around the central hole for emitting metal powder together with a carrier gas;
a proximal portion of the central hole from a base end on the protective glass side to an intermediate position has an inverted cone shape that decreases in diameter as it moves away from the protective glass, and at least a portion of a distal portion from the intermediate position to a tip has a cone shape that increases in diameter as it moves away from the protective glass,
a protective gas annular groove surrounding the central hole into which the protective gas is introduced is formed on a contact surface of the nozzle tip with the LMD nozzle;
the nozzle tip is provided with a partition wall that separates the annular groove for protective gas from the central hole, and a plurality of communication holes that connect the annular groove for protective gas with the central hole are provided at equal angular intervals around the central hole .
前記保護ガラスを覆うように前記LMDノズルに取り付けられた、前記レーザービームを保護ガスと共に放出するための中央穴、および前記中央穴の回りで金属パウダーをキャリアガスと共に放出するための少なくとも1つのパウダー用通路を有するノズルチップと、を備え、
前記中央穴における前記保護ガラス側の基端から中間位置までの近位部は前記保護ガラスから離れるにつれて縮径する逆円錐状であり、前記中間位置から先端までの遠位部は円柱状であり、
前記ノズルチップにおける前記LMDノズルとの接触面には、前記保護ガスが導入される、前記中央穴を取り巻く保護ガス用環状溝が形成されており、
前記ノズルチップには、前記保護ガス用環状溝と前記中央穴とを仕切る隔壁が設けられているとともに、前記保護ガス用環状溝と前記中央穴とを連通する複数の連通穴が前記中央穴の回りに等角度間隔で設けられている、LMD装置。 an LMD nozzle that emits a laser beam through a protective glass by reflecting the laser beam with a reflecting mirror;
a nozzle tip attached to the LMD nozzle so as to cover the protective glass, the nozzle tip having a central hole for emitting the laser beam together with a protective gas, and at least one powder passage around the central hole for emitting metal powder together with a carrier gas;
a proximal portion of the central hole from a base end on the protective glass side to a middle position has an inverted cone shape that decreases in diameter as it moves away from the protective glass, and a distal portion from the middle position to a tip has a cylindrical shape;
a protective gas annular groove surrounding the central hole into which the protective gas is introduced is formed on a contact surface of the nozzle tip with the LMD nozzle;
the nozzle tip is provided with a partition wall that separates the annular groove for protective gas from the central hole, and a plurality of communication holes that connect the annular groove for protective gas with the central hole are provided at equal angular intervals around the central hole .
前記ノズルチップは、前記LMDノズルと当接する第1部品と、前記第1部品に重ね合わされる、前記第1部品と共に前記中央穴を構成する第2部品と、前記第2部品に重ね合わされる第3部品を含み、
前記シールドガス用通路は、前記第2部品と前記第3部品との間に形成されており、
前記第3部品における前記第2部品との接触面には、前記シールドガスが導入される、前記シールドガス用通路を取り巻くシールドガス用環状溝が形成されており、
前記第3部品には、前記シールドガス用環状溝と前記シールドガス用通路とを仕切る隔壁が設けられており、この隔壁には周方向に分布する複数の開口が設けられている、請求項1~6の何れか一項に記載のLMD装置。
the nozzle tip has an annular shield gas passage for discharging a shield gas around the at least one powder passage;
the nozzle tip includes a first part that contacts the LMD nozzle, a second part that is superimposed on the first part and that defines the central hole together with the first part, and a third part that is superimposed on the second part,
The shielding gas passage is formed between the second part and the third part,
a shielding gas annular groove, into which the shielding gas is introduced, surrounding the shielding gas passage, is formed on a contact surface of the third component with the second component;
The LMD device according to any one of claims 1 to 6, wherein the third part is provided with a partition wall that separates the annular groove for shielding gas from the passage for shielding gas, and the partition wall is provided with a plurality of openings distributed in a circumferential direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021087416A JP7629803B2 (en) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | LMD device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021087416A JP7629803B2 (en) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | LMD device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022180749A JP2022180749A (en) | 2022-12-07 |
| JP7629803B2 true JP7629803B2 (en) | 2025-02-14 |
Family
ID=84327711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021087416A Active JP7629803B2 (en) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | LMD device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7629803B2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005219060A (en) | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Toyota Motor Corp | Powder metal overlay nozzle |
| JP2007222869A (en) | 2006-02-22 | 2007-09-06 | General Electric Co <Ge> | Nozzle for laser net shape manufacturing |
| US20120261393A1 (en) | 2009-06-11 | 2012-10-18 | Steffen Nowotny | Modular system for surface welding inner surfaces of workpieces, comprising a laser beam and multiple modules |
| JP2013180310A (en) | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Laser machining device |
| JP2019155447A (en) | 2018-03-15 | 2019-09-19 | 三菱重工業株式会社 | Nozzle for laser processing and laser processing device |
| JP2020185589A (en) | 2019-05-14 | 2020-11-19 | Dmg森精機株式会社 | Laser irradiation head |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6277689U (en) * | 1985-10-29 | 1987-05-18 |
-
2021
- 2021-05-25 JP JP2021087416A patent/JP7629803B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005219060A (en) | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Toyota Motor Corp | Powder metal overlay nozzle |
| JP2007222869A (en) | 2006-02-22 | 2007-09-06 | General Electric Co <Ge> | Nozzle for laser net shape manufacturing |
| US20120261393A1 (en) | 2009-06-11 | 2012-10-18 | Steffen Nowotny | Modular system for surface welding inner surfaces of workpieces, comprising a laser beam and multiple modules |
| JP2013180310A (en) | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Laser machining device |
| JP2019155447A (en) | 2018-03-15 | 2019-09-19 | 三菱重工業株式会社 | Nozzle for laser processing and laser processing device |
| JP2020185589A (en) | 2019-05-14 | 2020-11-19 | Dmg森精機株式会社 | Laser irradiation head |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022180749A (en) | 2022-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5658162B2 (en) | Spray head and spray device having pressurized gas line | |
| KR100333314B1 (en) | Laser / Powder Coating Nozzle | |
| JPH11155885A (en) | Sucking device for laser beam machining work by dental technology | |
| US5321228A (en) | Nozzle for the surface treatment of metal workpieces | |
| US7030337B2 (en) | Hand-held laser welding wand having removable filler media delivery extension tips | |
| US5129579A (en) | Vacuum attachment for electronic flux nozzle | |
| US5556560A (en) | Welding assembly for feeding powdered filler material into a torch | |
| JP2000188200A (en) | Nozzle for plasma torch | |
| JP6035088B2 (en) | Nozzle for laser processing head | |
| AR006770A1 (en) | GASEOUS LENS SET. | |
| CN210997039U (en) | Ceramic part for a laser machining head for cooling a workpiece | |
| JP7629803B2 (en) | LMD device | |
| KR940003659A (en) | Torch for laser processing | |
| WO2013137289A1 (en) | Coaxial nozzle for a laser processing machine | |
| JP7629804B2 (en) | Nozzle Tip | |
| JP2007021574A (en) | Laser processing head | |
| JP6034058B2 (en) | Laser welding jig and laser welding apparatus provided with the same | |
| JPS59223191A (en) | Laser welding device | |
| JPH11285883A (en) | Welding nozzle device and laser beam welding method | |
| JP7093782B2 (en) | A device that produces a liquid jet | |
| JP5645095B1 (en) | Laser processing machine shield gas supply device and laser processing machine | |
| JPH01309787A (en) | Torch nozzle for gas shielded welding | |
| JP2019181541A (en) | Insert chip of plasma powder build-up, powder injection guide and plasma powder build-up torch | |
| KR20170097213A (en) | Welding apparatus, welding method and turbine blade | |
| JP2026061501A (en) | Laser processing machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240206 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240814 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240820 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20241021 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20241212 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250107 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250203 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7629803 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |