多軸プラットフォーム型レーザークラッディング装置

レーザークラッディング技術の概要

レーザークラッディングは、金属表面への積層造形および表面強化の先進技術です。高エネルギー光ファイバーレーザーにより、金属粉末と被加工物基材の表面薄層を同時に溶融させ、急速冷却後に冶金的に結合した高性能クラッド被膜を形成します。これにより、摩耗部品の表面強化および寸法復元が可能となり、耐摩耗性、耐食性、耐熱性、および耐酸化性が向上します。従来の電気めっきやオーバーレイ溶接などの手法と比較して、熱入力が小さく、基材の変形が極めて少なく、被膜と基材の接合強度が高く、後工程の機械加工余裕量も小さいという特長があります。鉱山、電力、石油化学、造船、製鉄などの産業分野において、部品の再生製造、金型の修復、シャフトおよびローラー部品の補強など、環境配慮型のリマニュファクチャリングソリューションとして活用されています。

主な機器構成

装置性能仕様

運営とメンテナンス

運転仕様

1. 現場の環境要件 ・レーザー装置は、独立した空調室に設置すること。 ・工場内には、圧力0.5 MPa以上を確保できる安定したガス供給源を備えること。 ・作業エリアには、レーザー安全用バリアおよび保護ゴーグルを設置すること。 ・機器のアースは、電気設備基準に適合する信頼性の高いものとすること。
2. レーザー安全規則 ・本装置はクラス4のレーザー機器である。 ・レーザー光を直接または間接的に覗き込まないこと。 ・クラッドヘッドの保護部品を運転中に分解しないこと。 ・作業者は、使用波長に対応したレーザー安全ゴーグルを着用すること。
3. 粉末およびガスの取扱い ・金属粉末の粉塵飛散を避け、作業中は粉じん防止用保護具を着用すること。 ・不活性ガス（アルゴン／窒素）配管を定期的に点検し、漏れがないか確認すること。 ・廃棄粉末は、関係法令に基づき産業廃棄物（特別管理産業廃棄物を含む）として適切に処分すること。
4. 起動および加工手順 まず、水冷装置の電源を入れ、水温が所定の範囲内であることを確認します。ガス回路の圧力およびパウダーフィーダーの材料残量をチェックします。外部マルチアクシス運動プラットフォームとの通信状態を確認します。レーザー出力前にシールドガスを供給します。作業終了時には、まずレーザー出力を停止し、所定の遅延時間後にガス供給を止め、その後各装置の電源を順次オフにしてください。
5. プロセスノート 本番生産に先立ち、試験用サンプル板でトライアルクラッディングを行い、溶融プールの状態およびパウダー供給の安定性を確認してください。システムのアラームが発生した場合は速やかに対応し、異常が認められた場合には緊急停止を実行し、原因を特定・対処したうえで生産を再開してください。

定期的な保守

1. 光学部品の保守・点検 保護レンズおよび集光レンズには、絶対に素手で触れないでください。保護レンズは定期的に点検し、焼損や汚染が見られた場合は速やかに交換してください。クラッディングヘッドのレンズおよびノズルは消耗品です。付着したパウダースパッタは定期的に清掃してください。クラッディングヘッド内部の光学部品については、専門資格を持たない者が分解・整備してはいけません。
2. パウダーフィードシステムの保守 各バッチ終了後にホッパーおよびパイプライン内の残留パウダーを清掃し、湿気による固結や詰まりを防ぎます。回転速度およびパウダーフィード流量を定期的に校正して、供給精度を確保します。
3. ウォーターチラーの保守 冷却水の水位および水質を定期的に点検し、スケジュールに従って冷却水を交換・フィルターを清掃します。また、水循環系の継手部から漏れがないか確認し、レーザーおよびクラッディングヘッドへの十分な放熱を確保します。
4. ガス・電気システムの保守 ガス配管の継手およびソレノイドバルブのエア漏れを点検し、端子の緩みも確認します。故障診断のため、運転記録およびアラーム記録を常時保存してください。
5. スペアパーツおよびアフターサービス 保護レンズ、パウダーフィードノズル、シールガスケットなどの消耗品は常備してください。制御装置またはレーザー光源の不具合が生じた場合は、メーカーのエンジニアへご連絡ください。ユーザーによる自己分解は推奨されません。