直噴型レーザーコーティング装置による層形成技術

摘要

表面改質や金型補修，さらに金属積層造形技術の一つとして，レーザー粉体肉盛技術（以下LMD, Laser Metal Deposition)が注目されている[1-3].この技術は，肉盛が必要な部分にのみ粉末を連続的に供給しながらレーザーで溶融·固化していくため，製品に対して部分的に機能性材料や形状の付加が可能である.しかし，従来のLMD装置は，kW級の高出力レーザー発振器を用い，数mmの大きなレーザースポット径で大面積を高速で処理することを特徴としているため，肉盛サイズが最小で1mm程度と微細な肉盛りは困難である[4-5].また，高出力なレーザーを用いることにより数mmの溶融池を形成し肉盛を行うため，薄肉部品や微細部品への精密な肉盛は難しく，発生する希釈過多や熱歪が無視できないという課題がある.本研究開発では，微小な層形成を可能とするため，レーザーでの積極的な加熱を基材ではなく原料粉末とすることで溶融池形成を極力抑えた従来のレーザー加工へッド構造とは異なる新たな構造の直噴型レーザーコーティング装置を開発した[6]. 本稿では，開発した装置の特徴を述べるとともに，同装置を用いてビート形成，薄板への皮膜形成および積層造形の実験を行い，その品質について検証を行った.