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粉体熔敷喷嘴

阅读：186发布：2021-03-02

IPRDB可以提供粉体熔敷喷嘴专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供粉体熔敷喷嘴，能够提高在被加工物的加工部位形成的熔敷层的质量、且能够格外提高被加工物的生产性或维护性。具备：内侧喷嘴部件(10)，上述内侧喷嘴部件具有用于供激光通过的激光通路(11)；以及外侧喷嘴部件(20)，上述外侧喷嘴部件外嵌于内侧喷嘴部件(10)，在内侧喷嘴部件(10)与外侧喷嘴部件(20)之间形成有供粉体通过的排出空间(19)，在外侧喷嘴部件(20)设置有供给路(22)，上述供给路以相对于粉体熔敷喷嘴(7)的轴心(L)倾斜的方向朝排出空间(19)供给粉体。，下面是粉体熔敷喷嘴专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种粉体熔敷喷嘴，

所述粉体熔敷喷嘴具备：内侧喷嘴部件，所述内侧喷嘴部件具有用于供激光通过的激光通路；以及外侧喷嘴部件，所述外侧喷嘴部件外嵌于所述内侧喷嘴部件，在所述内侧喷嘴部件与所述外侧喷嘴部件之间形成有供粉体通过的排出空间，其中，

在所述外侧喷嘴部件设置有供给路，所述供给路以相对于所述粉体熔敷喷嘴的轴心倾斜的方向朝所述排出空间供给粉体。

2.根据权利要求1所述的粉体熔敷喷嘴，其中，在所述排出空间设置有多个流路壁，所述多个流路壁绕所述轴心将所述排出空间划分成多个排出通路。

3.根据权利要求2所述的粉体熔敷喷嘴，其中，所述流路壁形成于所述内侧喷嘴部件与所述外侧喷嘴部件中的至少一方。

4.根据权利要求2或3所述的粉体熔敷喷嘴，其中，所述多个流路壁中的、沿着所述供给路的中心轴线设置的流路壁具有引导部，该引导部将从所述供给路供给的粉体朝相对于所述中心轴线倾斜的方向引导。

5.根据权利要求4所述的粉体熔敷喷嘴，其中，所述引导部由倾斜面构成，所述倾斜面设置在所述流路壁的靠所述供给路侧的端面，且相对于所述中心轴线倾斜。

6.根据权利要求4或5所述的粉体熔敷喷嘴，其中，所述引导部由突出部构成，所述突出部相比沿着所述供给路的中心轴线设置的流路壁以外的流路壁朝所述供给路侧突出。

7.根据权利要求6所述的粉体熔敷喷嘴，其中，所述流路壁的靠所述供给路侧的端面形成为随着从所述供给路的中心轴线离开而变低。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的粉体熔敷喷嘴，其中，所述外侧喷嘴部件具有：主体部，所述主体部与所述激光加工头连接，且设置有所述供给路；以及外侧喷嘴部，所述外侧喷嘴部与所述主体部连接，且与所述内侧喷嘴部件一起形成排出开口。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的粉体熔敷喷嘴，其中，所述供给路绕所述粉体熔敷喷嘴的轴心等间隔地设置有多个。

说明书全文

粉体熔敷喷嘴

技术领域

[0001] 本发明涉及粉体熔敷喷嘴，尤其是涉及在被加工物形成熔敷层(cladding layer：堆焊层)的激光熔敷加工中所使用的粉体熔敷喷嘴。

背景技术

[0002] 以往，为了提高发动机用气缸盖的气门座的耐久性且提高其设计自由度，公知有如下的激光加工：一边对该气门座供给例如粉体(粉末)状的熔敷材料一边照射激光，通过使气门座和激光相对旋转来形成熔敷层(堆焊层)。该激光加工是一般被称为激光熔敷加工的如下的技术：相对于已进行了发动机的燃烧室所需要的机械加工、例如气门孔形成加工等的气缸盖，向其应当成为气门座的区域供给由铜合金等构成的具有耐磨性的粉体状的熔敷材料并执行激光照射，最终形成应当成为气门座的环状的熔敷层、即熔敷焊道部。

[0003] 在上述的激光熔敷加工中，一般采用使激光通过并且从该激光的周围排出粉末金属的双重管构造的同轴喷嘴(粉体熔敷喷嘴)，作为这种以往的粉体熔敷喷嘴，公知有图13所示的粉末金属熔敷喷嘴(专利文献1)。

[0004] 图13所示的以往的粉末金属熔敷喷嘴由圆柱状的主体部A和与主体部A呈同轴状地结合的喷嘴部B。主体部A具备外侧部件C和嵌入于外侧部件C的中央空间的内侧部件D，在外侧部件C和内侧部件D之间形成有填充惰性气体的圆环状的气体填充空间E以及填充运载气体和粉末金属的粉末金属填充空间F。多个供给路G在该粉末金属填充空间F开口，粉末金属填充空间F由分割部I分割成与各个供给路G对应的填充区域。并且，在粉末金属填充空间F的底部，沿着底部的圆周且以与轴心L平行地在外侧部件C的下表面开口的方式形成有将粉末金属朝喷嘴部B引导的多个引导孔J。

[0005] 上述的粉末金属熔敷喷嘴与激光加工头的激光发生装置结合，主体部A的粉末金属的供给路G经由供给管与粉末金属供给源(也称为送料器)连接。在该粉末金属熔敷喷嘴中，从连接于主体部A的上方的激光发生装置射出的激光R通过主体部A以及喷嘴部B内部的激光通路K而从照射口M朝被加工物的加工部位W照射。另一方面，从送料器经由供给管与运载气体一起被供给至粉末金属的供给路G的粉末金属P被朝粉末金属填充空间F的由分割部I划分的各个填充区域等分地填充。所填充的粉末金属P通过引导孔J和排出通路N而从排出口Q被朝加工部位W的周边排出，被排出后的粉末金属P借助激光R熔融从而在加工部位W形成熔敷层。

[0006] 专利文献1：日本特开2005-219060号公报

[0007] 根据上述的以往的粉末金属熔敷喷嘴，将形成在主体部的内部的粉末金属填充空间分割成与供给粉末金属的各供给路对应的填充区域，并且具有在喷嘴部前端的排出口开口的粉末金属的排出通路，因此，填充在各填充区域的粉末金属在各填充区域的范围内被引导至排出口并被从排出口的周缘均匀地排出。

[0008] 然而，若像上述以往的粉末金属熔敷喷嘴那样，从送料器供给的粉末金属经由沿着相对于喷嘴轴心大致正交的方向形成的供给路填充至粉末金属填充空间的填充区域，且像这样暂时填充至填充区域的粉末金属通过引导孔和排出通路而经由排出口从激光的周围被排出，则存在粉末金属熔敷喷嘴内的粉末金属的速度降低的可能性。一般地，在激光熔敷加工中，粉末金属熔敷喷嘴以相对于铅垂方向倾斜的姿态使用，因此，在上述的以往的粉末金属熔敷喷嘴中，若相对于铅垂方向的轴心的倾斜角变大，则粉末金属在该粉末金属熔敷喷嘴内因重力而偏置于铅垂下方，从排出口被排出的粉末金属的激光的周围变得不均匀，会产生在被加工物的加工部位形成的熔敷层的质量降低的问题。

发明内容

[0009] 本发明就是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能够提高形成于被加工物的加工部位的熔敷层的质量、且能够格外提高被加工物的生产性或维护性的粉体熔敷喷嘴。

[0010] 为了达成上述目的，基于本发明的粉体熔敷喷嘴具备：内侧喷嘴部件，上述内侧喷嘴部件具有用于供激光通过的激光通路；以及外侧喷嘴部件，上述外侧喷嘴部件外嵌于上述内侧喷嘴部件，在上述内侧喷嘴部件与上述外侧喷嘴部件之间形成有供粉体通过的排出空间，其中，在上述外侧喷嘴部件设置有供给路，上述供给路以相对于上述粉体熔敷喷嘴的轴心倾斜的方向朝上述排出空间供给粉体。

[0011] 根据上述方式的粉体熔敷喷嘴，朝形成于内侧喷嘴部件和外侧喷嘴部件之间的排出空间供给粉体的供给路以相对于粉体熔敷喷嘴的轴心倾斜的方向设置于上述外侧喷嘴部件，由此，能够抑制粉体熔敷喷嘴内、尤其是排出空间中的粉体的速度降低。因此，例如即便在粉体熔敷喷嘴以相对于铅垂方向倾斜的姿态使用的情况下，也能够使粉体熔敷喷嘴内的粉体的分布均匀化，能够将粉体从激光的周围大致均匀地排出，能够提高在被加工物的加工部位形成的熔敷层的质量。另外，所谓相对于粉体熔敷喷嘴的轴心倾斜的方向是指：供给路的中心轴线和粉体熔敷喷嘴的轴线之间的夹角大于0度且小于90度的方向。

[0012] 并且，上述粉体熔敷喷嘴的优选方式为：在上述排出空间设置有多个流路壁，上述多个流路壁绕上述轴心将上述排出空间划分成多个排出通路。

[0013] 根据上述方式的粉体熔敷喷嘴，通过在形成于内侧喷嘴部件和外侧喷嘴部件之间的排出空间设置绕轴心将上述排出空间划分成多个排出通路的多个流路壁，能够使粉体熔敷喷嘴内、尤其是排出空间内的粉体的分布更加均匀化。

[0014] 此处，优选上述流路壁形成于上述内侧喷嘴部件与上述外侧喷嘴部件中的至少一方。

[0015] 并且，上述粉体熔敷喷嘴的优选方式为：上述多个流路壁中的、沿着上述供给路的中心轴线设置的流路壁具有引导部，该引导部将从上述供给路供给的粉体朝相对于上述中心轴线倾斜的方向引导。

[0016] 根据上述方式的粉体熔敷喷嘴，沿着供给路的中心轴线设置的流路壁具有将从供给路供给的粉体朝相对于供给路的中心轴线倾斜的方向引导的引导部，由此能够使粉体熔敷喷嘴内、尤其是排出空间内的粉体的分布更加均匀化。

[0017] 此处，在上述引导部由倾斜面构成，上述倾斜面设置在上述流路壁的靠上述供给路侧的端面，且相对于上述中心轴线倾斜的情况下，能够利用简单的结构使粉体熔敷喷嘴内、尤其是排出空间内的粉体的分布更加均匀化。

[0018] 并且，在上述引导部由突出部构成，上述突出部相比沿着上述供给路的中心轴线设置的流路壁以外的流路壁朝上述供给路侧突出的情况下，经由供给路供给的粉体与沿着上述供给路的中心轴线设置的流路壁的朝供给路侧突出的突出部碰撞接触而被朝相对于上述中心轴线倾斜的方向引导，因此，能够更加可靠地使粉体熔敷喷嘴内、尤其是排出空间内的粉体的分布均匀化。

[0019] 并且，上述的粉体熔敷喷嘴的优选方式为：上述流路壁的靠上述供给路侧的端面形成为随着从上述供给路的中心轴线离开而变低。

[0020] 根据上述方式的粉体熔敷喷嘴，流路壁的靠供给路侧的端面形成为随着从供给路的中心轴线离开而变低，由此，即便经由供给路被朝排出空间供给的粉体的在轴心方向上的流路随着从供给路的中心轴线离开而降低的情况下，也能够朝由流路壁划分成的各排出通路大致均匀地导入粉体，能够更加可靠地使粉体熔敷喷嘴内、尤其是排出空间内的粉体的分布均匀化。

[0021] 此处，优选上述外侧喷嘴部件具有：主体部，上述主体部与上述激光加工头连接，且设置有上述供给路；以及外侧喷嘴部，上述外侧喷嘴部与上述主体部连接，且与上述内侧喷嘴部件一起形成排出开口。

[0022] 并且，优选上述供给路绕上述粉体熔敷喷嘴的轴心等间隔地设置有多个。

[0023] 如从以上的说明所能够理解的那样，根据本发明的粉体熔敷喷嘴，能够利用使得朝形成于内侧喷嘴部件与外侧喷嘴部件之间的排出空间供给粉体的供给路沿相对于粉体熔敷喷嘴的轴心倾斜的方向设置的简单的结构，提高在被加工物的加工部位形成的熔敷层的质量，能够格外地提高被加工物的生产性或维护性。

附图说明

[0024] 图1是概要性地示出本发明的粉体熔敷喷嘴的实施方式1所被应用的激光熔敷加工装置的主要结构的立体图。

[0025] 图2是示出本发明的粉体熔敷喷嘴的实施方式1的整体结构的纵剖视图。

[0026] 图3是示出图2所示的粉体熔敷喷嘴的内侧喷嘴部件的立体图。

[0027] 图4是示意性地说明图2所示的粉体熔敷喷嘴内的粉体的流动的示意图。

[0028] 图5是示出在本发明的粉体熔敷喷嘴的实施方式2中使用的内侧喷嘴部件的立体图。

[0029] 图6是示意性地说明实施方式2的粉体熔敷喷嘴内的粉体的流动的示意图。

[0030] 图7是示出在本发明的粉体熔敷喷嘴的实施方式3中使用的内侧喷嘴部件的立体图。

[0031] 图8是示意性地说明实施方式3的粉体熔敷喷嘴内的粉体的流动的示意图。

[0032] 图9是示出基于试验体进行的测定实施例1～3、比较例的排出开口附近处的粉体分布而得的实验结果的图，(a)是示出实施例1的实验结果的图，(b)是示出实施例2的实验结果的图，(c)是示出实施例3的实验结果的图，(d)是示出比较例的实验结果的图。

[0033] 图10是示出基于试验体进行的在实施例1中形成的熔敷层的剖面的拍摄结果的图。

[0034] 图11是示出基于试验体进行的测定在实施例1、比较例中形成的熔敷层的加工余量而得的实验结果的图。

[0035] 图12是示出基于试验体进行的测定实施例1、比较例的粉体排出特性而得的实验结果的图。

[0036] 图13是示出以往的粉体熔敷喷嘴的纵剖视图。

具体实施方式

[0037] 以下，参照附图对本发明的粉体熔敷喷嘴的实施方式进行说明。

[0038] [实施方式1]

[0039] 图1是概要性地示出本发明的粉体熔敷喷嘴的实施方式1所被应用的激光熔敷加工装置的主要结构的立体图。

[0040] 图示的激光熔敷加工装置9是对例如气缸盖(被加工物)H的气门座部(加工部位)W进行激光熔敷加工的装置，具备：使气缸盖H偏转并进行保持的气缸盖保持装置1；一边朝加工部位照射激光一边排出粉末金属(粉体)(例如以铜为主要成分的材料)的激光加工头2；使激光加工头2相对于铅垂方向倾斜而进行保持并使其绕铅垂轴旋转的旋转装置3；以及朝激光加工头2供给粉末金属的粉体供给装置(feeder：送料器)4。

[0041] 气缸盖保持装置1是以使得气门座部W的中心轴线为铅垂方向的方式使气缸盖H偏转、或者以使得气门座W的中心轴线与激光加工头2的旋转轴线一致的方式使气缸盖H沿水平方向二维移动的装置。

[0042] 激光加工头2具有产生激光的激光产生部5和内置有对激光进行会聚的聚光透镜等的光学系统部6，在该光学系统部6的前端部连接有使激光通过并且从该激光的周围排出粉末金属的双重管构造的粉体熔敷喷嘴(也称为同轴喷嘴)7，该粉体熔敷喷嘴7经由供给管8与送料器4连接。对于该激光熔敷加工装置9，从送料器4朝粉体熔敷喷嘴7供给与要在加工部位形成的熔敷层(堆焊层)相应的量的粉末金属，利用激光产生部5生成与该粉末金属相应的输出的激光，经由粉体熔敷喷嘴7一边朝加工部位W照射激光一边排出粉末金属，由此，能够在气缸盖H的气门座部W形成期望的熔敷层(堆焊层)。

[0043] 图2是示出图1所示的粉体熔敷喷嘴的整体结构(本发明的粉体熔敷喷嘴的实施方式1的整体结构)的纵剖视图。

[0044] 图示的粉体熔敷喷嘴7主要具备内侧喷嘴部件10和外侧喷嘴部件20，内侧喷嘴部件10呈大致圆管状，且具有供激光通过的激光通路11，外侧喷嘴部件20外嵌于内侧喷嘴部件10。内侧喷嘴部件10和外侧喷嘴部件20配置在同轴上，在内侧喷嘴部件10与外侧喷嘴部件20之间划分形成有供粉体通过的大致圆环状的排出空间19。另外，内侧喷嘴部件10的内周面以及外周面的前端侧沿着轴心L方向且随着趋向前端侧而缩径。

[0045] 外侧喷嘴部件20具有：与激光加工头2的光学系统部6连接的主体部21；以及与主体部21连接的外侧喷嘴部25。

[0046] 在主体部21穿设有在相对于粉体熔敷喷嘴7的轴心L倾斜的方向上与上述排出空间19的上端侧连通的供给路22。该供给路22在粉体熔敷喷嘴7的轴心L周围(周方向)等间隔地设置有多个(例如以90度的间隔设置有4个)。另外，在各供给路22如上所述连接有与送料器4相连的供给管8。此处，各供给路22以其中心轴线X(从供给路22供给的粉体的供给方向的轴线)与粉体熔敷喷嘴7的轴心L交叉的方式穿设，各供给路22的中心轴线X和粉体熔敷喷嘴7的轴心L之间的夹角θ设定在大于0度且小于90度的精密的范围内，但该角度θ优选考虑激光熔敷加工时的激光加工头2的倾斜而设定。即，对于该角度θ，为了确保激光熔敷加工时的粉体熔敷喷嘴7内的粉体(粉末金属)的速度，优选设定成比激光熔敷加工时的激光加工头2的轴心(粉体熔敷喷嘴7的轴心L)相对于铅垂方向的倾斜角小的角度。

[0047] 外侧喷嘴部件25具有与内侧喷嘴部件10的外周面的前端侧互补的形状的内周面，与内侧喷嘴部件10一起形成用于朝粉体熔敷喷嘴7的外部排出粉体的排出口18。

[0048] 另外，虽然省略了图示，但在主体部21穿设有供氮气等惰性气体通过的气体供给路，经由该气体供给路供给的惰性气体被朝在内侧喷嘴部件10和主体部21之间划分形成的气体填充空间供给，且经由以与该气体填充空间连通的方式在内侧喷嘴部件10穿孔形成的多个气体排出路被朝内侧喷嘴部件10的激光通路11供给。

[0049] 内侧喷嘴部件10与外侧喷嘴部件20之间的排出空间19由上侧排出空间19a和下侧排出空间19b构成，上侧排出空间19a呈圆环状，主要由内侧喷嘴部件10的外周面的上端侧和主体部21的内周面划分形成，且沿轴心L方向延伸，下侧排出空间19主要由内侧喷嘴部件10的外周面的前端侧和外侧喷嘴部件25的内周面划分形成，且沿相对于轴心L方向倾斜的方向延伸。

[0050] 圆环状的上侧排出空间19a由绕轴心L(周方向)等间隔地设置的多个(例如以90度的间隔设置有4个)分割壁(未图示)分割成与在主体部21穿设的各供给路22对应的小空间。另外，各供给路22在各小空间的绕轴心L(周方向)的大致中央部且是各小空间的上端侧与各小空间连通，粉体从此处被朝各小空间导入。

[0051] 并且，与上述上侧排出空间19a连通且随着趋向前端侧而缩径的下侧排出空间19b由一体地形成在内侧喷嘴部件10的外周面的多个(例如比供给路22或分割壁多的)流路壁12(参照图3)绕轴心L划分成多个排出通路19c。经由上侧排出空间19a被朝下侧排出空间19b导入的粉体通过流路壁12彼此之间的各排出通路19c且沿着轴线L方向被供给至内侧喷嘴部件10的下端的排出口18。该流路壁12绕轴心L(周方向)等间隔地形成，并且形成为相对于各供给路22的中心轴线X左右对称。

[0052] 并且，如图3以及图4所示，在各流路壁12的上端面(靠供给路侧的端面)13，形成有相对于供给路22的中心轴线X倾斜的倾斜面(引导部)，被朝下侧排出空间19b导入的粉体由该倾斜面朝相对于中心轴线X倾斜的方向、即周方向引导。

[0053] 另外，将下侧排出空间19b划分成多个排出通路19c的流路壁12例如可以形成于外侧喷嘴部件20的外侧喷嘴部25的内周面，也可以在内侧喷嘴部件10的外周面和外侧喷嘴部件20的内周面双方形成。

[0054] 根据这种结构，经由供给管8从送料器4供给的粉体(粉末金属)与运载气体(例如氮气)一起经由穿设于主体部21的各供给路22沿相对于轴心L倾斜的方向被引导至上侧排出空间19a的上游侧，并通过上侧排出空间19a的各小空间被朝轴心L方向引导。进而，被朝下侧排出空间19b引导的粉体一边由形成在设置于下侧排出空间19b的各流路壁12上端面的倾斜面(引导部)朝相对于供给路22的中心轴线X倾斜的方向即周方向或者横向引导一边被朝下侧排出空间19b的各排出通路19c供给，并在各排出通路19c的内部沿着大致轴心L方向且被朝趋向轴心L的方向引导(参照图4)。通过下侧排出空间19b的各排出通路19c之后的粉体经由由内侧喷嘴部件10的下端和外侧喷嘴部25形成的圆环状的排出口18而从激光的周围被朝轴心L上的规定的点排出。

[0055] 进而，经由排出口18被排出后的粉体借助从连接于主体部21的上方的激光加工头2的激光产生部5射出、且通过内侧喷嘴部件10的激光通路11以及形成在其内周面前端的照射口14之后的激光熔融，熔融后的粉体熔敷在被加工物的加工部位，所熔敷的粉体冷却固化，从而在被加工物的加工部位形成具有规定厚度以及外径的熔敷层(堆焊层)。另外，如上所述，激光通路11也兼作为经由气体供给路或气体排出路等供给的惰性气体的通路，在激光熔敷加工之际，惰性气体从照射口14被朝被加工物的加工部位喷射。

[0056] 这样，根据本实施方式的粉体熔敷喷嘴7，朝形成在内侧喷嘴部件10与外侧喷嘴部件20之间的排出空间19供给粉体的供给路22沿相对于轴心L倾斜的方向设置，在该排出空间19设置有绕轴心L(周方向)将该排出空间19划分成多个排出通路的多个流路壁，由此，能够在抑制粉体熔敷喷嘴7内的粉体的速度降低的同时朝上述排出空间19的各排出通路19c供给粉体。因此，即便在例如粉体熔敷喷嘴7以相对于铅垂方向倾斜的姿态使用的情况下，也能够使粉体熔敷喷嘴7内、尤其是排出空间19内的粉体的分布均匀化，能够从激光的周围大致均匀地排出粉体，能够提高在被加工物的加工部位形成的熔敷层的质量。

[0057] 并且，由于能够降低在被加工物的加工部位形成的熔敷层的熔敷不足，因此不需要考虑了熔敷不足的粉体供给，还具有能够降低制造成本的优点。此外，由于粉体熔敷喷嘴7内的粉体的堵塞或残留等降低，因此还具有能够格外地提高产品的生产性或喷嘴的维护性的优点。

[0058] [实施方式2]

[0059] 图5是示出在本发明的粉体熔敷喷嘴的实施方式2中使用的内侧喷嘴部件的立体图。另外，实施方式2的粉体熔敷喷嘴的除了内侧喷嘴部件以外的结构都与上述实施方式1的粉体熔敷喷嘴相同，因此，以下特意对内侧喷嘴部件的结构进行详细说明。此时，对于与实施方式1的粉体熔敷喷嘴相同的结构，标注相同的附图标记且省略详细说明。

[0060] 如图5以及图6所示，在实施方式2的粉体熔敷喷嘴中使用的内侧喷嘴部件10A，设置于下侧排出空间19bA的流路壁12A中的、沿着穿设于主体部21A的供给路22A的中心轴线X设置的流路壁12A具有相比除此以外的流路壁12A朝供给路22A侧(上方)突出并延伸的突出部15A。并且，如上所述，各流路壁12A的上端面13A具有相对于供给路22A的中心轴线X倾斜的倾斜面。另外，沿着供给路22A的中心轴线X设置的流路壁12A的突出部15A的突出量例如能够以使得该突出部15A的上端在上侧排出空间19a内配置在相比供给路22A靠下方的位置的方式根据粉体的流量或流速等适当设计。

[0061] 由此，如图6所示，经由穿设于主体部21A的各供给路22A被朝上侧排出空间19aA供给的粉体与沿着供给路22A的中心轴线X设置的流路壁12A的上端面13A碰撞接触，一边由该上端面13A的倾斜面(引导部)朝相对于供给路22A的中心轴线X倾斜的方向、即周方向或者横向引导一边被朝下侧排出空间19bA的各排出通路19cA供给。

[0062] 这样，根据本实施方式2的粉体熔敷喷嘴，经由各供给路22A被朝上侧排出空间19aA供给的粉体由沿着各供给路22A的中心轴线X设置的流路壁12A的突出部15A及其上端面13A的倾斜面朝相对于供给路22A的中心轴线X倾斜的方向、即周方向引导，因此，能够使粉体熔敷喷嘴内、尤其是排出空间内的粉体的分布更加均匀化，能够从激光的周围更加均匀地排出粉体，能够进一步提高在被加工物的加工部位形成的熔敷层的质量。

[0063] [实施方式3]

[0064] 图7是示出在本发明的粉体熔敷喷嘴的实施方式3中使用的内侧喷嘴部件的立体图。另外，实施方式3的粉体熔敷喷嘴的内侧喷嘴部件以外的结构都与上述的实施方式1、2的粉体熔敷喷嘴相同，因此，以下特意对内侧喷嘴部件的结构进行详细说明。此时，对于与实施方式1、2的粉体熔敷喷嘴相同的结构，标注相同的附图标记并省略详细说明。

[0065] 如图7以及图8所示，对于在实施方式3的粉体熔敷喷嘴中使用的内侧喷嘴部件10B，沿着穿设于主体部21B的供给路22B的中心轴线X设置的流路壁12B具有相比除此以外的流路壁12B朝供给路22B侧(上方)突出地延伸的突出部15B，除此以外的流路壁(即沿着供给路22B的中心轴线X设置的流路壁12B的周方向侧方的流路壁)的上端面(靠供给路22B侧的端面)随着从供给路22B的中心轴线X离开而变低。另外，除此以外的流路壁的上端面的形状能够根据例如粉体的流量或流速等适当设计。

[0066] 由此，如图8所示，经由穿设于主体部21B的各供给路22B被朝上侧排出空间19aB供给的粉体与沿着供给路22B的中心轴线X设置的流路壁12B的上端面13B碰撞接触，一边由该上端面13B的倾斜面(引导部)朝相对于供给路22A的中心轴线X倾斜的方向、即周方向或者横向引导一边被朝下侧排出空间19bB的各排出通路19cB供给。此时，各流路壁12B的上端面13B随着从供给路22B的中心轴线X离开而变低，粉体被引导至更靠周方向侧方的位置，从而被可靠地供给至从供给路22B的中心轴线X离开的下侧排出空间19bB的排出通路19cB。

[0067] 这样，根据本实施方式3的粉体熔敷喷嘴，经由各供给路22B被朝上侧排出空间19aB供给的粉体由沿着各供给路22B的中心轴线X设置的流路壁12B的突出部15B及其上端面13B的倾斜面朝相对于供给路22B的中心轴线X倾斜的方向、即周方向引导，并且，其侧方的流路壁12B的上端面13B随着从供给路22B的中心轴线X离开而变低，由此，粉体被引导至更靠周方向侧方的位置，因此，例如即便当供给路22B绕轴心(周方向)设置有多个时，也能够使粉体熔敷喷嘴内、尤其是排出空间内的粉体的分布更加均匀化，能够从激光的周围更均匀地排出粉体，能够进一步提高在被加工物的加工部位形成的熔敷层的质量。

[0068] 另外，在上述的实施方式1～3中，主要对供给在激光熔敷加工中使用的粉末金属的方式进行了说明，但是，对于该粉体，只要能够在被加工物的加工部位形成期望的熔敷层即可，能够使用任何粉体。

[0069] 并且，在上述的实施方式1～3中，设置将上侧排出空间绕轴心(周方向)分割成多个小空间的分割壁，但是，只要能够确保粉体熔敷喷嘴内的粉体分布的均匀性即可，也可以省略该分割壁，也可以削减该分割壁的数量(即以与供给路的数量不同的数量设计)。

[0070] [基于试验体进行的，测定排出口附近处的粉体分布的实验及其效果、测定熔敷层的加工余量的实验及其效果、以及测定粉体排出特性的实验及其效果]

[0071] 本发明人等制作内侧喷嘴部件的流路壁或外侧喷嘴部件的供给路的形状不同的4种试验体(实施例1～3、比较例)，实施将各个试验体连接于激光熔敷加工装置(参照图1)的激光加工头并使其动作之际的、排出口附近处的粉体分布测定、通过激光熔敷加工形成的熔敷层的加工余量测定、以及粉体排出特性测定，并评价从排出口被排出的粉体在激光(粉体熔敷喷嘴的轴心)周围的均匀性。

[0072] 此处，实施例1～3、比较例的试验体分别使用与上述的实施方式1～3的粉体熔敷喷嘴、图13所示的以往的粉体熔敷喷嘴相同的喷嘴。并且，实施方式1～3的试验体的外侧喷嘴部件的供给路的中心轴线与粉体熔敷喷嘴的轴心之间的夹角(参照图2)为大约37度，比较例的试验体的外侧喷嘴部件的供给路的中心轴线与粉体熔敷喷嘴的轴心之间的夹角为大约90度。并且，使激光熔敷装置工作时的激光加工头的轴心(粉体熔敷喷嘴的轴心)相对于铅垂方向的倾斜角为大约45度。另外，以在外侧喷嘴部件的主体部绕粉体熔敷喷嘴的轴心以90度间隔形成4个供给路、且形成于主体部的4个供给路中的对置的2个供给路在铅垂方向排列配置的方式，使激光加工头相对于铅垂方向倾斜。

[0073] <基于试验体进行的排出口附近处的粉体分布的测定方法>

[0074] 若对基于试验体进行的排出口附近处的粉体分布的测定方法进行概述，则在使安装有各试验体的激光熔敷加工装置的激光加工头相对于铅垂方向倾斜，并将用于承接从排出口被排出的粉体(以铜作为主要成分的材料)的承接部件安装在各试验体的排出口附近的姿态下，使激光熔敷加工装置工作，将粉体与运载气体(氮)一起对承接部件喷出，从而通过目视观察来确认附着在承接部件的表面的粉体的分布。

[0075] <基于试验体进行的测定排出口附近处的粉体分布的结果>

[0076] 图9是示出基于实施例1～3、比较例进行的测定试验体的在排出口附近处的粉体分布而得的实验结果的图，图9(a)是示出实施例1的实验结果的图，图9(b)是示出实施例2的实验结果的图，图9(c)是示出实施例3的实验结果的图，图9(d)是示出比较例的实验结果的图。另外，在图9中，“上侧”表示使激光加工头相对于铅垂方向倾斜时的粉体熔敷喷嘴的铅垂方向上侧，“下侧”表示其铅垂方向下侧。

[0077] 如图9所示，在比较例的试验体中，能够确认粉体偏置分布于铅垂方向下侧。另一方面，在实施例1～3的试验体中，能够确认粉体绕粉体熔敷喷嘴的轴心大致均匀地分布。特别是在实施例3的试验体中，能够确认粉体被朝邻接的供给路彼此之间供给，粉体绕粉体熔敷喷嘴的轴心更均匀地分布。

[0078] <基于试验体进行的熔敷层的加工余量的测定方法>

[0079] 若对基于试验体进行的熔敷层的加工余量的测定方法进行概述，则使安装有实施例1和比较例的各试验体的激光熔敷加工装置工作，将粉体(以铜作为主要成分的材料)与运载气体(氮)一起喷出从而在气缸盖的气门座部形成熔敷层，在该气门座部的开口周围的8个部位测定熔敷层的加工余量(除去量)，并计算出平均值和偏差。

[0080] <基于试验体进行的测定熔敷层的加工余量而得的结果>

[0081] 图10是示出基于试验体进行的利用实施例1形成的熔敷层的截面的拍摄结果，图11是示出基于试验体进行的测定利用实施例1、比较例形成的熔敷层的加工余量而得的实验结果的图。

[0082] 如图11所示，在实施例1的试验体中，与比较例的试验体相比，能够确认：加工余量(即熔敷层的厚度)的偏差小，且能够遍及气门座部(加工部位)的开口的周围而确保加工余量。

[0083] <基于试验体进行的粉体排出特性的测定方法>

[0084] 若对基于试验体进行的粉体排出特性的测定方法进行概述，则使安装有实施例1和比较例的各试验体的激光熔敷加工装置工作，将粉体(以铜作为主要成分的材料)与运载气体(氮)一起喷出，并利用电子天平以时间序列测定从排出口被排出的粉体的流量。

[0085] <基于试验体进行的测定粉体排出特性而得的结果>

[0086] 图12是示出基于试验体进行的测定实施例1、比较例的粉体排出特性而得的实验结果的图。

[0087] 如图所示，在比较例的试验体中，从排出口被排出的粉体的流量的偏差为大约10％。另一方面，在实施例1的试验体中，从排出口被排出的粉体的流量的偏差为大约2％。
即，能够确认：在实施例1的试验体中，与比较例的试验体相比，粉体的流量的偏差降低。作为其原因，认为是如下原因：绕粉体熔敷喷嘴的轴心(周方向)的粉体的分布均匀化，绕轴心的粉体的脉动减少，或者是粉体熔敷喷嘴内的粉体的堵塞或残留等降低。

[0088] 另外，如图12所示，能够确认：在实施例1的试验体中，与比较例的试验体相比，粉体的排出早期化。这是因为：由于并未夹设沿相对于粉体熔敷喷嘴的轴心正交的方向设置的供给路或填充空间，而是从沿相对于粉体熔敷喷嘴的轴心倾斜的方向设置的供给路朝排出空间直接供给粉体，且沿相对于粉体熔敷喷嘴的轴心倾斜的方向形成供给路，因此供给路与排出口之间的距离相对缩短。

[0089] 根据该实验结果，能够证实：利用朝形成在内侧喷嘴部件与外侧喷嘴部件之间的排出空间供给粉体的供给路相对于粉体熔敷喷嘴的轴心倾斜设置的简单的结构，即便在粉体熔敷喷嘴以相对于铅垂方向倾斜的姿态使用的情况下，也能够从激光的周围大致均匀地排出粉体，能够降低在被加工物的加工部位形成的熔敷层的熔敷不足。并且，能够确认：由于能够遍及在被加工物的加工部位形成的熔敷层的整体确保大致均匀的加工余量，因此不需要进行考虑了加工余量的偏差的粉体供给的设定，能够降低制造成本。并且能够确认：由于粉体熔敷喷嘴内的粉体的堵塞或残留等降低，并且粉体的排出早期化，因此能够格外地提高该产品的生产性或喷嘴的维护性。

[0090] 以上，使用附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，但是，具体的结构并不限定于该实施方式，即便是在不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更等也包含于本发明。

[0091] 附图标记说明：

[0092] 1：气缸盖保持装置；2：激光加工头；3：旋转装置；4：粉体供给装置(送料器)；5：激光产生部；6：光学系统部；7：粉体熔敷喷嘴；8：供给管；9：激光熔敷加工装置；10：内侧喷嘴部件；11：激光通路；12：流路壁；13：流路壁的上端面(靠供给路侧的端面)；14：照射口；15A：突出部；18：排出口；19：排出空间；19a：上侧排出空间；19b：下侧排出空间；19c：
排出通路；20：外侧喷嘴部件；21：主体部；22：供给路；25：外侧喷嘴部；L：轴心；X：供给路的中心轴线。

标题	发布/更新时间	阅读量
喷嘴-专利编号CN109952156A	2020-05-13	312
喷嘴-专利编号CN109863094A	2020-05-13	1017
机电操作的燃料喷嘴-专利编号CN101506089A	2020-05-12	216
喷嘴-专利编号CN109625582B	2020-05-12	904
喷雾喷嘴-专利编号CN101652186A	2020-05-11	424
喷嘴-专利编号CN109567360A	2020-05-13	492
喷嘴-专利编号CN101360534B	2020-05-11	86
喷嘴-专利编号CN101360534A	2020-05-11	208
一种多用途截流喷嘴-专利编号CN109822821A	2020-05-11	222
一种截流喷嘴及该截流喷嘴的成型方法-专利编号CN109382972A	2020-05-12	1050

粉体熔敷喷嘴

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