[發明專利]粉體熔敷噴嘴

在審

• 申請號: 201510522690.1
• 申請日: 2015-08-24
• 公開（公告）號: CN105506614A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 巖谷信吾;佐藤彰生;石川善統
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李洋;舒艷君

技術領域

本發明涉及粉體熔敷噴嘴，特別是涉及在對被加工物形成熔敷層 (claddinglayer：堆焊層)的激光熔敷加工中使用的粉體熔敷噴嘴。

背景技術

以往，為了提高發動機用氣缸蓋的氣門座的耐久性且提高其設計自 由度，公知有如下的激光加工：一邊對該氣門座供給例如粉體(粉末) 狀的熔敷材料一邊照射激光，通過使氣門座和激光相對旋轉來形成熔敷 層(堆焊層)。該激光加工是一般被稱為激光熔敷加工的如下的技術： 相對于已進行了發動機的燃燒室所需要的機械加工、例如氣門孔形成加 工等的氣缸蓋，向其應當成為氣門座的區域供給由銅合金等構成的具有 耐磨性的粉體狀的熔敷材料并執行激光照射，最終形成應當成為氣門座 的環狀的熔敷層、即熔敷焊道部。

在上述的激光熔敷加工中，一般采用使激光通過并且從該激光的周圍 排出粉末金屬的雙重管構造的同軸噴嘴(粉體熔敷噴嘴)，作為這種以往 的粉體熔敷噴嘴，公知有圖5所示的粉末金屬熔敷噴嘴(專利文獻1)。

圖5所示的以往的粉末金屬熔敷噴嘴由圓柱狀的主體部A和與主體部 A呈同軸狀地結合的噴嘴部B構成。主體部A具備外側部件C和嵌入外 側部件C的中央空間的內側部件D，在外側部件C與內側部件D之間形 成填充惰性氣體的圓環狀的氣體填充空間E、以及填充運載氣體和粉末金 屬的粉末金屬填充空間F。在該粉末金屬填充空間F開設有多個供給路G， 粉末金屬填充空間F通過分割部I分割成與各個供給路G對應的填充區 域。另外，在粉末金屬填充空間F的底部，沿著底部的圓周以與軸線L平 行地在外側部件C的下面開口的方式形成有將粉末金屬向噴嘴部B引導的 多個引導孔J。噴嘴部B由與主體部A結合的外側噴嘴部件S和內嵌于外 側噴嘴部件S的內側噴嘴部件T構成，在外側噴嘴部件S與內側噴嘴部件 T之間，設置有與形成于主體部A的引導孔J連通的多個粉末金屬的排出 通路N，且該粉末金屬的排出通路N在噴嘴部B的排出口Q開口。另外， 在內側噴嘴部T的內部形成有與主體部A的內側部件D的中央空間連通 的供激光R通過的激光通路K，激光通路K在內側噴嘴部件T的前端開 口而形成照射口M。

上述的粉末金屬熔敷噴嘴與激光加工頭的激光產生裝置結合，主體部 A的粉末金屬的供給路G經由供給管與粉末金屬供給源(也稱為送料器) 連接。在該粉末金屬熔敷噴嘴中，從連接于主體部A的上方的激光產生裝 置射出的激光R，經過激光通路K從照射口M向被加工物的加工部位W 照射。另一方面，從送料器同運載氣體一起經由供給管向粉末金屬的供給 路G供給的粉末金屬P被等分地向粉末金屬填充空間F的由分割部I劃分 的各個填充區域填充。填充的粉末金屬P經過引導孔J與排出通路N從排 出口Q向加工部位W的周邊排出，被排出后的粉末金屬P借助激光R熔 融從而在加工部位W形成熔敷層。

在這樣的以往的粉末金屬熔敷噴嘴中，形成于主體部A的粉末金屬填 充空間F由分割部I劃分成為與供給路G對應，因此能夠從圓周狀的排出 口Q的與各個填充區域對應的范圍均等地排出粉末金屬P。

專利文獻1：日本特開2005-219060號公報

然而，在上述的以往的粉末金屬熔敷噴嘴中，形成粉末金屬的排出通 路的外側噴嘴部件的內周面與內側噴嘴部件的外周面被平行配置，該排出 通路的通路寬度沿軸線方向為恒定，通常情況下，經由排出通路從排出口 排出的粉末金屬集中在被加工物的加工部位的中央部附近。

因此，當被加工物的加工部位的加工面積比較小的情況下，對于該加 工部位可形成所希望的熔敷層，不過如果被加工物的加工部位的加工面積 變大，則無法對加工部位整體供給所希望的量的粉末金屬，產生要在被加 工物的加工部位形成的熔敷層的質量降低之類的問題。

發明內容

本發明是鑒于上述問題而形成的，其目的在于提供一種即便在被加工 物的加工部位的加工面積大的情況下，也能夠維持要在被加工物的加工部 位形成的熔敷層的質量，能夠顯著提高被加工物的生產性的粉體熔敷噴 嘴。

為了實現上述目的，本發明的粉體熔敷噴嘴具備：內側噴嘴部件，上 述內側噴嘴部件具有用于供激光通過的激光通路；以及外側噴嘴部件， 上述外側噴嘴部件外嵌于上述內側噴嘴部件，在上述內側噴嘴部件與上 述外側噴嘴部件之間形成有供粉體通過的排出通路以及排出通過上述 排出通路后的粉體的排出口，其中，上述排出通路的通路寬度隨著趨向 上述排出口而變寬。