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JP7629804B2 - Nozzle Tip - Google Patents
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JP7629804B2 - Nozzle Tip - Google Patents

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JP7629804B2 JP2021087417A JP2021087417A JP7629804B2 JP 7629804 B2 JP7629804 B2 JP 7629804B2 JP 2021087417 A JP2021087417 A JP 2021087417A JP 2021087417 A JP2021087417 A JP 2021087417A JP 7629804 B2 JP7629804 B2 JP 7629804B2
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Description

本発明は、LMD(Laser Metal Deposition)ノズルの先端に取り付けられるノズルチップに関する。 The present invention relates to a nozzle tip that is attached to the end of an LMD (Laser Metal Deposition) nozzle.

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。LMD装置は、レーザービームを放出するLMDノズルと、LMDノズルの先端に取り付けられるノズルチップを含む。 Conventionally, LMD devices have been known that irradiate a laser beam onto a workpiece and supply metal powder to the irradiation position to perform build-up welding. The LMD device includes an LMD nozzle that emits a laser beam and a nozzle tip that is attached to the tip of the LMD nozzle.

例えば、特許文献1には、図10に示すようなノズルチップ100が開示されている。このノズルチップ100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110と、中央穴110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120(図10では、そのうちの2つを図示)を有する。 For example, Patent Document 1 discloses a nozzle tip 100 as shown in Figure 10. This nozzle tip 100 has a central hole 110 for emitting a laser beam together with a protective gas, and four powder passages 120 (two of which are shown in Figure 10) for emitting metal powder around the central hole 110.

パウダー用通路120は、中央穴110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。なお、複数のパウダー用通路120に代えて、中央穴110を取り巻く環状のパウダー用通路を採用することも可能である。 The powder passages 120 are arranged at equal angular intervals of 90 degrees around the central hole 110. Generally, the metal powder is released together with the carrier gas. Instead of multiple powder passages 120, it is also possible to adopt an annular powder passage surrounding the central hole 110.

国際公開第2010/142283号International Publication No. 2010/142283

LMD装置を用いて肉盛溶接を行う際は、溶融池に向かってシールドガスを放出することも行われる。シールドガスは、ノズルチップとは別に設けられるシールドガス専用ノズルから放出されてもよい。あるいは、ノズルチップを、レーザービーム用の中央穴および少なくとも1つのパウダー用通路を有するチップ本体と、チップ本体を覆うカバーとで構成し、チップ本体とカバーとの間に環状のシールドガス用通路を形成することも可能である。 When performing overlay welding using an LMD device, shielding gas is also discharged toward the molten pool. The shielding gas may be discharged from a dedicated shielding gas nozzle that is provided separately from the nozzle tip. Alternatively, the nozzle tip may be composed of a tip body having a central hole for the laser beam and at least one powder passage, and a cover that covers the tip body, and an annular shielding gas passage may be formed between the tip body and the cover.

しかしながら、チップ本体とカバーとの間にシールドガス用通路を形成した場合には、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。 However, when a shielding gas passage is formed between the tip body and the cover, the shielding gas may flow unevenly within the shielding gas passage, or may flow back from the tip of the shielding gas passage due to turbulence within the shielding gas passage.

そこで、本発明は、チップ本体とカバーとの間に形成されるシールドガス用通路内でのシールドガスの流れを整流とすることができるノズルチップを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a nozzle tip that can straighten the flow of shielding gas in the shielding gas passage formed between the tip body and the cover.

前記課題を解決するために、本発明のノズルチップは、LMDノズルの先端に取り付けられるノズルチップであって、前記LMDノズルから放出される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チップ本体と、前記チップ本体に重ね合わされる、前記チップ本体との間に、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形成するカバーと、を備え、前記カバーにおける前記チップ本体との接触面には、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、前記カバーには、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、ことを特徴とする。 In order to solve the above problem, the nozzle tip of the present invention is a nozzle tip attached to the tip of an LMD nozzle, and is characterized in that it comprises a tip body having a central hole for emitting the laser beam emitted from the LMD nozzle together with a protective gas, and at least one powder passage for emitting metal powder together with a carrier gas around the central hole, and a cover that is superimposed on the tip body and forms an annular shielding gas passage between the tip body and the cover for emitting shielding gas around the at least one powder passage, and a shielding gas annular groove is formed on the contact surface of the cover with the tip body, surrounding the shielding gas passage into which the shielding gas is introduced, and the cover is provided with a partition wall that separates the shielding gas annular groove from the shielding gas passage, and the partition wall is provided with a plurality of openings distributed in the circumferential direction.

上記の構成によれば、カバーにおけるチップ本体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るので、シールドガス用通路内でのシールドガスの流れを整流とすることができる。これにより、シールドガスの逆流などを防止することができる。 According to the above configuration, an annular shielding gas groove is formed on the contact surface of the cover with the tip body, 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, so that the flow of shielding gas in the shielding gas passage can be straightened. This makes it possible to prevent backflow of shielding gas, etc.

本発明によれば、チップ本体とカバーとの間に形成されるシールドガス用通路内でのシールドガスの流れを整流とすることができる。 According to the present invention, the flow of shielding gas in the shielding gas passage formed between the tip body and the cover can be straightened.

本発明の一実施形態に係るノズルチップおよびLMDノズルの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a nozzle tip and an LMD nozzle according to one embodiment of the present invention. 図1のII-II線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 図2のIII-III線に沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2. 図2のIV-IV線に沿った断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2. 前記実施形態におけるチップ本体の第1部品の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a first part of the tip body in the embodiment. 別の形状の第1部品の斜視図である。FIG. 13 is a perspective view of a first part of another shape. 前記実施形態におけるカバーの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a cover in the embodiment. 変形例のノズルチップの断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a nozzle tip according to a modified example. 別の変形例のノズルチップの断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a nozzle tip according to another modified example. 従来のノズルチップの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional nozzle tip.

図1~4に、本発明の一実施形態に係るノズルチップ3を含むLMD装置を示す。このLMD装置は、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 LMD device including a nozzle tip 3 according to one embodiment of the present invention. This LMD device irradiates a laser beam 10 onto a workpiece (not shown) and supplies metal powder to the irradiation position to perform build-up welding.

具体的に、LMD装置は、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。 Specifically, the LMD device includes a device body (not shown) that includes a laser oscillator that emits a laser beam 10, a rod-shaped LMD nozzle 2 that extends from the device body, and a nozzle tip 3 attached to the tip of the LMD nozzle 2. The LMD nozzle 2 includes a hollow nozzle body 21.

本実施形態では、ノズル本体21の先端に開口21aが設けられており、その開口21aが保護ガラス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。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。 In this embodiment, an opening 21a is provided at the tip of the nozzle body 21, and the opening 21a is closed by a protective glass 23. The protective glass 23 is attached to the nozzle body 21 via a support 24. The nozzle tip 3 is attached to the LMD nozzle 2 so as to cover the protective glass 23.

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 mirror 22 is disposed in the nozzle body 21 at a position corresponding to the protective glass 23. The LMD nozzle 2 reflects the laser beam 10 emitted from the laser oscillator by the reflecting mirror 22, causing the laser beam 10 to pass through the protective glass 23 and be emitted.

ただし、LMDノズル2は、必ずしも内部でレーザービーム10の光路を屈曲させる必要はなく、レーザー発振器の光軸方向に沿ってレーザービーム10を真っ直ぐに放出してもよい。また、LMDノズル2は保護ガラス23を含まなくてもよい。 However, the LMD nozzle 2 does not necessarily need to bend the optical path of the laser beam 10 inside, and may emit the laser beam 10 straight along the optical axis direction of the laser oscillator. Also, the LMD nozzle 2 does not need to include the protective glass 23.

ノズルチップ3は、レーザービーム10用の中央穴7および4つのパウダー用通路8(図2および図3参照)を有するチップ本体30と、チップ本体30に重ね合わされるカバー6を含む。中央穴7は、レーザービーム10を保護ガスと共に放出するためのものであり、パウダー用通路8は、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ものである。チップ本体30とカバー6との間には、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が形成されている。 The nozzle tip 3 includes a tip body 30 having a central hole 7 for the laser beam 10 and four powder passages 8 (see Figures 2 and 3), and a cover 6 superimposed on the tip body 30. The central hole 7 is for emitting the laser beam 10 together with a protective gas, and the powder passages 8 are for emitting metal powder together with a carrier gas around the central hole 7. Between the tip body 30 and the cover 6, an annular shielding gas passage 9 is formed for emitting shielding gas around the powder passages 8.

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、チップ本体30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。カバー6は、第2部品5に重ね合わされる。 In this embodiment, the tip body 30 includes a plate-shaped first part 4 that abuts against the nozzle body 21 of the LMD nozzle 2, and a second part 5 that is overlaid on the first part 4. The central hole 7 and the powder passage 8 are formed in the first part 4 and the second part 5. In other words, the second part 5, together with the first part 4, constitutes the central hole 7 and the powder passage 8. The cover 6 is overlaid on the second part 5.

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とカバー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 sealant (e.g., an O-ring) may be sandwiched between the nozzle body 21 and the first part 4, between the first part 4 and the second part 5, and between the second part 5 and the cover 6 to ensure a seal.

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、カバー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 second part 5 includes a plate-like portion 51 parallel to the first part 4, and a protruding portion 52 protruding from the plate-like portion 51 along the central hole 7 in the opposite direction to the first part 4. The protruding portion 52 has an outer peripheral surface that tapers toward its tip. Meanwhile, the cover 6 has a housing hole 6a into which the protruding portion 52 is inserted, and the inner peripheral surface of this housing hole 6a tapers in the direction in which the protruding portion 52 protrudes. A shielding gas passage 9 is formed between the inner peripheral surface of this housing hole 6a and the outer peripheral surface of the protruding portion 52.

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 central hole 7, the protective gas flows in a direction away from the protective glass 23. The central hole 7 includes a proximal portion 71 extending from the base end on the protective glass 23 side to an intermediate position 70, and a distal portion 72 extending from the intermediate position 70 to the tip. The focal point 11 of the laser beam is located within the distal portion 72.

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 proximal portion 71 is an inverted cone shape that narrows as it moves away from the protective glass 23. On the other hand, at least a portion of the distal portion 72 is a cone shape that expands in diameter as it moves away from the protective glass 23. The taper angle of the cone is set to an extent that the protective gas does not peel off from the inner surface of the distal portion 72 (for example, 10 degrees or less).

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に示す変形例のノズルチップ3A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。あるいは、図9に示す別の変形例のノズルチップ3B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。 In this embodiment, the distal portion 72 is cylindrical in the region close to the proximal portion 71 and conical in the region close to the tip. However, the distal portion 72 may be conical over its entire length, as in the nozzle tip 3A of a modified example shown in FIG. 8. Alternatively, the entire distal portion 72 of the central hole 7 may be cylindrical, as in the nozzle tip 3B of another modified example shown in FIG. 9.

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2.5×10-43/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。ただし、中央穴7は必ずしも中間位置70で最小径となる必要はなく、図示は省略するが中央穴7の全体が逆円錐状であってもよい。 For example, the diameter of central hole 7 at intermediate position 70 is set so that when the flow rate of protective gas supplied to central hole 7 is 2.5×10 -4 m 3 /s, the flow velocity at intermediate position 70 is 10 to 15 m/s. However, central hole 7 does not necessarily have to have a minimum diameter at intermediate position 70, and although not shown in the figure, central hole 7 may be entirely inverted cone-shaped.

図1~4に戻って、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。 Returning to Figures 1 to 4, protective gas is supplied to the central hole 7 from the LMD nozzle 2. As shown in Figure 5, a protective gas annular groove 42 is formed on the contact surface of the first part 4 with the nozzle body 21, surrounding the central hole 7, and a protective gas introduction groove 41 is formed extending radially outward from the protective gas annular groove 42.

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 nozzle body 21 is formed with a protective gas supply passage 25 that communicates with the protective gas introduction groove 41 as shown in FIG. 1. Protective gas is introduced from this protective gas supply passage 25 through the protective gas introduction groove 41 to the protective gas annular groove 42.

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 first part 4 is provided with a partition wall 44 that separates the annular groove 42 for protective gas from the central hole 7. The first part 4 also has a plurality of communication holes 43 that connect the annular groove 42 for protective gas with the central hole 7 and are provided at equal angular intervals around the central hole 7. Each communication hole 43 is inclined from the annular groove 42 for protective gas toward the central hole 7 in a direction away from the protective glass 23. Therefore, the protective gas can be sprayed from the communication hole 43 in a direction toward the tip of the central hole 7.

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 powder passages 8 are arranged at equal angular intervals of 90 degrees around the central hole 7. Note that the extension direction of the powder passages 8 can be changed as appropriate, as long as the tips of the powder passages 8 are positioned at equal angular intervals of 90 degrees around the tip of the central hole 7.

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 powder passages 8 is not particularly limited as long as the tips of the powder passages 8 are positioned at equal angular intervals around the tip of the central hole 7. Alternatively, instead of multiple powder passages 8, a ring-shaped powder passage 8 surrounding the central hole 7 may be used.

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 powder passage 8 from the LMD nozzle 2. As shown in FIG. 5, the base end of each powder passage 8 opens to the contact surface with the nozzle body 21 of the first part 4. Meanwhile, the nozzle body 21 is formed with a powder supply path 26 that communicates with the four powder passages 8 as shown in FIG. 3. Metal powder and carrier gas are introduced into each powder passage 8 from this powder supply path 26.

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、カバー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 gas passage 9 from the LMD nozzle 2. As shown in FIG. 7, a shielding gas annular groove 62 is formed on the contact surface of the cover 6 with the second part 5, surrounding the shielding gas passage 9 (i.e., the above-mentioned accommodation hole 6a), and a shielding gas inlet groove 61 is formed extending radially outward from the shielding gas annular groove 62. In addition, as shown in FIG. 4, the second part 5 and the first part 4 are provided with a through hole 91 penetrating the second part 5 and the first part 4 at a position corresponding to the outer end of the shielding gas inlet groove 61.

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 gas supply passage 27 that communicates with the through hole 91 is formed in the nozzle body 21. Shielding gas is introduced from this shielding gas supply passage 27 through the through hole 91 and the shielding gas introduction groove 61 to the shielding gas annular groove 62.

図7に示すように、カバー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とを仕切る環状の隔壁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。換言すれば、隔壁63は、複数の円弧状のピースに分割されている。図例では、開口64の数が5つであるが、開口64の数は、4つ以下であっても、6つ以上であってもよい。 As shown in FIG. 7, the cover 6 is provided with an annular partition 63 that separates the shielding gas annular groove 62 from the shielding gas passage 9. This partition 63 is provided with a plurality of openings 64 distributed in the circumferential direction. In other words, the partition 63 is divided into a plurality of arc-shaped pieces. In the illustrated example, the number of openings 64 is five, but the number of openings 64 may be four or less, or six or more.

シールドガス用通路9を中心とする周方向において、各開口64の幅は、隔壁63を構成するピースのそれぞれの幅よりも短いことが望ましい。 In the circumferential direction around the shielding gas passage 9, it is desirable that the width of each opening 64 be shorter than the width of each of the pieces that make up the partition wall 63.

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、カバー6には、その開口64とシールドガス用環状溝62との間であって、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 opening 64 is located on an extension of the shielding gas introduction groove 61. Therefore, the cover 6 is provided with a baffle plate 65 between the opening 64 and the annular groove for shielding gas 62, on the imaginary boundary line between the annular groove for shielding gas 62 and the shielding gas introduction groove 61 (the extension of the outer wall surface of the annular groove for shielding gas 62).

以上説明したように、本実施形態のノズルチップ3では、カバー6におけるチップ本体30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が設けられているので、シールドガス用通路9内でのシールドガスの流れを整流とすることができる。これにより、シールドガスの逆流などを防止することができる。 As described above, in the nozzle tip 3 of this embodiment, the annular groove 62 for shielding gas that surrounds the shielding gas passage 9 is formed on the contact surface of the cover 6 with the tip body 30, and a plurality of openings 64 are provided in the partition wall 63 that separates the annular groove 62 for shielding gas from the shielding gas passage 9, so that the flow of shielding gas in the shielding gas passage 9 can be straightened. This makes it possible to prevent backflow of the shielding gas, etc.

また、本実施形態では、シールドガス導入溝61の延長線上に位置する開口64とシールドガス導入溝61との間に邪魔板65が設けられているので、シールドガス導入溝61から開口64へシールドガスが直接流れることを抑制することができるとともに、シールドガス導入溝61からのシールドガスの流れを邪魔板65によって互いに逆向きの周方向流れに分けることができる。 In addition, in this embodiment, a baffle plate 65 is provided between the shielding gas introduction groove 61 and the opening 64 located on the extension line of the shielding gas introduction groove 61. This makes it possible to prevent the shielding gas from flowing directly from the shielding gas introduction groove 61 to the opening 64, and also makes it possible to separate the flow of shielding gas from the shielding gas introduction groove 61 into circumferential flows in opposite directions by the baffle plate 65.

(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。 For example, instead of the first part 4 shown in FIG. 5, it is possible to adopt the first part 4A shown in FIG. 6. In this first part 4A, a protective gas introduction groove 41 formed on the contact surface of the first part 4A with the nozzle body 21 extends radially from the central hole 7. In this case, the protective gas may form a swirling flow in the central hole 7, or may flow back from the tip of the central hole 7 due to turbulence in the central hole 7.

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 first part 4 has an annular groove 42 for protective gas surrounding the central hole 7, a partition wall 44 between the annular groove 42 for protective gas and the central hole 7, and a communication hole 43 that connects the annular groove 42 for protective gas and the central hole 7, the flow of protective gas within the central hole 7 is straightened, making it possible to prevent backflow of the protective gas, etc.

(まとめ)
本発明のノズルチップは、LMDノズルの先端に取り付けられるノズルチップであって、前記LMDノズルから放出される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チップ本体と、前記チップ本体に重ね合わされる、前記チップ本体との間に、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形成するカバーと、を備え、前記カバーにおける前記チップ本体との接触面には、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、前記カバーには、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、ことを特徴とする。
(summary)
The nozzle tip of the present invention is a nozzle tip attached to the tip of an LMD nozzle, comprising: a tip body having a central hole for discharging a laser beam emitted from the LMD nozzle together with a protective gas, and at least one powder passage for discharging metal powder together with a carrier gas around the central hole; and a cover superimposed on the tip body, forming an annular shielding gas passage between the tip body and the cover for discharging a shielding gas around the at least one powder passage, wherein a shielding gas annular groove is formed on the contact surface of the cover with the tip body, the shielding gas being introduced into the shielding gas passage and surrounding the shielding gas passage, and the cover is provided with a partition wall separating the shielding gas annular groove and the shielding gas passage, and the partition wall is provided with a plurality of openings distributed in the circumferential direction.

上記の構成によれば、カバーにおけるチップ本体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るので、シールドガス用通路内でのシールドガスの流れを整流とすることができる。これにより、シールドガスの逆流などを防止することができる。 According to the above configuration, an annular shielding gas groove is formed on the contact surface of the cover with the tip body, 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, so that the flow of shielding gas in the shielding gas passage can be straightened. This makes it possible to prevent backflow of shielding gas, etc.

例えば、前記チップ本体は、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部品を含んでもよい。 For example, the tip body may include a first part that contacts the LMD nozzle and a second part that is overlaid on the first part and that, together with the first part, defines the central hole.

前記カバーには、前記シールドガス用環状溝から径方向外向きに延びるシールドガス導入溝が形成されており、前記複数の開口の1つは前記シールドガス導入溝の延長線上に位置しており、前記カバーには、前記シールドガス導入溝と前記1つの開口との間に邪魔板が設けられてもよい。この構成によれば、シールドガス用導入溝から1つの開口へシールドガスが直接流れることを抑制することができるとともに、シールドガス用導入溝からのシールドガスの流れを邪魔板によって互いに逆向きの周方向流れに分けることができる。 The cover may be formed with a shielding gas inlet groove extending radially outward from the annular shielding gas groove, one of the multiple openings being located on an extension line of the shielding gas inlet groove, and the cover may be provided with a baffle plate between the shielding gas inlet groove and the one opening. With this configuration, it is possible to prevent the shielding gas from flowing directly from the shielding gas inlet groove to the one opening, and the flow of the shielding gas from the shielding gas inlet groove can be divided into circumferential flows in opposite directions by the baffle plate.

10 レーザービーム
2 LMDノズル
3,3A,3B ノズルチップ
30 チップ本体
4 第1部品
5 第2部品
6 カバー
61 シールドガス導入溝
62 シールドガス用環状溝
63 隔壁
64 開口
65 邪魔板
7 中央穴
8 パウダー用通路
9 シールドガス用通路
REFERENCE SIGNS LIST 10 Laser beam 2 LMD nozzle 3, 3A, 3B Nozzle tip 30 Tip body 4 First part 5 Second part 6 Cover 61 Shielding gas inlet groove 62 Annular groove for shielding gas 63 Partition wall 64 Opening 65 Baffle plate 7 Central hole 8 Powder passage 9 Shielding gas passage

Claims (2)

LMDノズルの先端に取り付けられるノズルチップであって、
前記LMDノズルから放出される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チップ本体と、
前記チップ本体に重ね合わされる、前記チップ本体との間に、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形成するカバーと、を備え、
前記カバーにおける前記チップ本体との接触面には、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、
前記カバーには、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おり、
前記カバーには、前記シールドガス用環状溝から径方向外向きに延びるシールドガス導入溝が形成されており、
前記複数の開口の1つは前記シールドガス導入溝の延長線上に位置しており、
前記カバーには、前記シールドガス導入溝と前記1つの開口との間に邪魔板が設けられている、ノズルチップ。
A nozzle tip attached to the tip of an LMD nozzle,
a tip body having a central hole for emitting a laser beam emitted from the LMD nozzle together with a protective gas, and at least one powder passage around the central hole for emitting a metal powder together with a carrier gas;
a cover that is superimposed on the tip body and that forms an annular shield gas passage between the tip body and the cover for discharging a shield gas around the at least one powder passage;
a shielding gas annular groove is formed on a contact surface of the cover with the tip body, the shielding gas being introduced therein and surrounding the shielding gas passage;
the cover is provided with a partition wall separating the annular groove for shielding gas from the passage for shielding gas, the partition wall being provided with a plurality of openings distributed in a circumferential direction;
The cover is formed with a shielding gas introduction groove extending radially outward from the shielding gas annular groove,
One of the plurality of openings is located on an extension line of the shielding gas introduction groove,
The cover is provided with a baffle plate between the shield gas introduction groove and the one opening .
前記チップ本体は、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部品を含む、請求項1に記載のノズルチップ。
The nozzle tip according to claim 1 , wherein the tip body includes a first part that abuts against the LMD nozzle, and a second part that is superimposed on the first part and defines the central hole together with the first part.
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