熔覆過程中的粉末供給方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熔覆過程中的粉末供給方法，例如在下述熔覆過程中的粉末供給方 法：在所述熔覆過程中，工件的加工部被用激光束照射并且粉末比如金屬粉末被排放至加 工部的激光施加部，從而在加工部中形成熔覆層。
【背景技術(shù)】
[0002] 例如，為了改善用于發(fā)動機(jī)的氣缸蓋的氣門座的耐用性并且增大其設(shè)計(jì)靈活性， 這種激光加工已經(jīng)被已知是在將粉末形狀的（粉狀的）熔覆材料供給至氣門座的同時(shí)，激 光束施加至該氣門座，并且氣門座相對于激光束旋轉(zhuǎn)從而形成熔覆層。激光加工是這樣一 種技術(shù)：在該技術(shù)中，氣缸蓋經(jīng)受對于發(fā)動機(jī)的燃燒室而言所必需的加工，例如，氣門孔形 成加工等；并且在將具有耐磨性并且由銅合金等制成的粉末形狀的熔覆材料供給至氣缸蓋 的將會成為氣門座的區(qū)域的同時(shí)，在氣缸蓋上執(zhí)行激光照射，從而形成環(huán)狀的熔覆層，即， 熔覆圈部最終變?yōu)闅忾T座。該技術(shù)通常被稱為激光熔覆加工（lasercladmachining)或 恪覆（cladding)。
[0003] 同時(shí)，在熔覆期間，進(jìn)行熔覆的產(chǎn)品的質(zhì)量取決于供給至噴嘴的熔覆材料的量。因 此，在這個(gè)領(lǐng)域中，對于設(shè)置在噴嘴中的多個(gè)排放開口中的每個(gè)排放開口，期望一致地保持 熔覆材料（粉末）的供給量，特別是被供給至填充區(qū)域的粉末的供給量。
[0004] 為了滿足這樣的需要，日本特許申請公報(bào)No. 2005-219060 (JP2005-219060A)描 述了用于通過使用上述粉末熔覆噴嘴執(zhí)行熔覆的常規(guī)技術(shù)。
[0005] JP2005-219060A中描述的常規(guī)技術(shù)如下：粉末供給裝置構(gòu)造成使得通過運(yùn)載氣 體從粉末（粉末金屬）源（下文稱為送料器）送出的粉末金屬由設(shè)置在給送通道中間的分 支裝置比如球座而連續(xù)地并且均勻地劃分，使得粉末金屬填充至粉末熔覆噴嘴的由劃分部 劃分為四個(gè)部分的相應(yīng)填充區(qū)域中。粉末金屬通過四個(gè)供給通道填充至相應(yīng)填充區(qū)域中。 在粉末供給裝置中，從送料器的出口至粉末熔覆噴嘴的各供給通道的給送距離是相同的。
[0006] 在JP2005-219060A中描述的常規(guī)技術(shù)中，供給路徑--粉末通過該供給路徑供 給至粉末熔覆噴嘴的相應(yīng)填充區(qū)域一一的給送距離相對于相應(yīng)填充區(qū)域設(shè)定為相同的，從 而使得能夠通過將粉末從相應(yīng)填充區(qū)域同時(shí)地排放至加工部來執(zhí)行熔覆。
[0007] 然而，如在JP2005-219060A中描述的常規(guī)技術(shù)中所描述的，即使供給路徑--粉 末通過該供給路徑被供給至粉末熔覆噴嘴的相應(yīng)填充區(qū)域一一設(shè)定為具有相同的給送距 離，并且將粉末同時(shí)從相應(yīng)填充區(qū)域排放至加工部，也難以一致地保持供給至粉末熔覆噴 嘴的各填充區(qū)域的粉末的供給量。這引起通過熔覆形成的熔覆層的不均勻性，這可能使得 難以穩(wěn)定熔覆層的質(zhì)量以及難以穩(wěn)定最終地被執(zhí)行熔覆的產(chǎn)品的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了熔覆過程中的粉末供給方法，該方法能夠通過減小供給至粉末熔覆 噴嘴的粉末的供給量變化來抑制通過熔覆形成的熔覆層的不均勻性，并且能夠使熔覆層的 質(zhì)量以及最終地使被執(zhí)行熔覆的產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。
[0009] 作為勤勉研究的結(jié)果，本發(fā)明的本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過熔覆形成的熔覆層的質(zhì)量主 要取決于熔覆過程中至粉末熔覆噴嘴的供給通道的出口壓力（即，至粉末熔覆噴嘴的供給 通道的出口側(cè)的壓力，以及與粉末關(guān)于粉末熔覆噴嘴的排放壓力相對應(yīng)的壓力）。
[0010] 也就是說，根據(jù)本發(fā)明的一方面的熔覆過程中的粉末供給方法是用于在工件中形 成熔覆層的熔覆過程中的粉末供給方法。在粉末供給方法中，粉末從粉末源被壓送和供給 至粉末熔覆噴嘴，并且粉末熔覆噴嘴使激光束穿過粉末熔覆噴嘴并且從激光束的外圍朝向 激光束排放粉末。粉末供給方法包括：將使粉末源與粉末熔覆噴嘴連接的供給管的粉末熔 覆噴嘴側(cè)的出口壓力設(shè)定在預(yù)定范圍內(nèi)；以及將粉末從粉末源供給至粉末熔覆噴嘴。
[0011] 在上述粉末供給方法中，使粉末源與粉末熔覆噴嘴連接的供給管的粉末熔覆噴嘴 側(cè)的出口壓力被設(shè)定在預(yù)定范圍，并且粉末從粉末源供給至粉末熔覆噴嘴。以此方式，供給 至粉末熔覆噴嘴的粉末的供給量的變化減小，從而使得能夠抑制通過熔覆形成的熔覆層中 的不均勻性并且使熔覆層的質(zhì)量穩(wěn)定。
[0012] 應(yīng)當(dāng)指出的是"將使供給管的粉末熔覆噴嘴側(cè)的出口壓力設(shè)定在預(yù)定范圍內(nèi)，以 及將粉末從粉末源供給至粉末熔覆噴嘴"包括：通過在將供給管的粉末熔覆噴嘴側(cè)的出口 壓力調(diào)節(jié)成落在預(yù)定范圍內(nèi)的同時(shí)將粉末從粉末源供給至粉末熔覆噴嘴來在工件中形成 熔覆層；以及通過下述方法在工件中形成熔覆層：將粉末從粉末源供給至粉末熔覆噴嘴， 使得在粉末熔覆噴嘴連接至供給管之前，供給管的粉末熔覆噴嘴側(cè)的出口壓力被預(yù)先調(diào)整 成使得能夠落在預(yù)定范圍內(nèi)，然后粉末熔覆噴嘴被連接至供給管。
[0013] 此外，作為勤勉研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在其中供給管構(gòu)造成使得供給管中的 連接管連接至粉末源并且供給管分支成使得供給管連接至設(shè)置在粉末熔覆噴嘴中的多個(gè) 供給通道的情況下，至粉末熔覆噴嘴的供給通道的有助于熔覆層的質(zhì)量的出口壓力取決于 連接至粉末熔覆噴嘴的連接管的長度。
[0014] 也就是說，在根據(jù)本發(fā)明的熔覆過程中的粉末供給方法中，供給管中的與粉末熔 覆噴嘴的供給通道連接的連接管的長度可以調(diào)整為使得出口壓力落在預(yù)定范圍內(nèi)。
[0015] 在上述粉末供給方法中，供給管中的與粉末熔覆噴嘴的供給通道連接的連接管的 長度被調(diào)整成使得供給管的粉末熔覆噴嘴側(cè)的出口壓力落在預(yù)定范圍內(nèi)。以此方式，通過 簡單的方法減小了待被供給至粉末熔覆噴嘴的粉末的供給量的變化，從而使得能夠抑制通 過熔覆形成的熔覆層中的不均勻性并且使熔覆層的質(zhì)量穩(wěn)定。
[0016] 在根據(jù)本發(fā)明的熔覆過程中的粉末供給方法中，從粉末源至粉末熔覆噴嘴的多個(gè) 供給通道的各管長度可以彼此相等。
[0017] 在根據(jù)本發(fā)明的熔覆過程中的粉末供給方法中，供給管可以包括第一連接管、多 個(gè)第二連接管以及多個(gè)第三連接管，該第一連接管連接至粉末源，多個(gè)所述第二連接管連 接至第一連接管并且構(gòu)造成從第一連接管分支為多個(gè)方向，多個(gè)所述第三連接管連接至第 二連接管并且構(gòu)造成從多個(gè)所述第二連接管分支為多個(gè)方向，并且多個(gè)第三連接管的端部 可以連接至設(shè)置在粉末熔覆噴嘴中的多個(gè)供給通道。
[0018] 在根據(jù)本發(fā)明的熔覆過程中的粉末供給方法中，多個(gè)所述第二連接管可以設(shè)定為 具有相同的長度，并且多個(gè)所述第三連接管可以設(shè)定為具有相同的長度。
[0019] 在根據(jù)本發(fā)明的熔覆過程中的粉末供給方法中，與粉末熔覆噴嘴的供給通道連接 的連接管的長度可以是0. 5m至I.Om。
[0020] 在根據(jù)本發(fā)明的熔覆過程中的粉末供給方法中，預(yù)定范圍可以基于熔覆厚度的設(shè) 定下限來設(shè)定。
[0021] 如從以上描述可以理解的，執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的熔覆過程中的粉末供給方法使得在 熔覆過程一一其中，工件的加工部被用激光束照射并且粉末排放至加工部的激光施加部從 而在加工部中形成熔覆層一一中，構(gòu)造成將粉末從粉末源供給至粉末熔覆噴嘴的供給管的 粉末熔覆噴嘴側(cè)的出口壓力被設(shè)定在預(yù)定范圍內(nèi)并且粉末從粉末源被供給至粉末熔覆噴 嘴。因此，減小了供給至粉末熔覆噴嘴的粉末的供給量的變化，從而使得能夠抑制通過熔覆 形成的熔覆層的不均勻性，并且可以使熔覆層的質(zhì)量穩(wěn)定，最終地使實(shí)施熔覆的產(chǎn)品的質(zhì) 直穩(wěn)走。
【附圖說明】
[0022] 以下將參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義進(jìn) 行描述，其中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中：
[0023] 圖1是概略地示出激光熔覆裝置的主要構(gòu)型的立體圖，其中，根據(jù)本發(fā)明的熔覆 過程中的粉末供給方法應(yīng)用于該激光熔覆裝置；
[0024] 圖2是概略地示出圖1中示出的粉末供給裝置的主要構(gòu)型的示意圖；
[0025]圖3是描繪了同軸噴嘴側(cè)的連接管的出口壓力與熔覆層厚度之間的關(guān)系的視圖；
[0026] 圖4是示出對同軸噴嘴側(cè)的連接管的出口壓力與熔覆層厚度之間的關(guān)系的評估 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的視圖；
[0027] 圖5是示出如圖4中示出的無缺陷的產(chǎn)品區(qū)域中的熔覆層的截面觀察結(jié)果的視 圖；
[0028] 圖6是示出如圖4中示出的有缺陷的產(chǎn)品區(qū)域中的熔覆層的截面觀察結(jié)果的視 圖；
[002