[发明专利]激光加工装置和激光加工方法

说明书

在聚光透镜(3)以贯通方式配置供给喷咀(4)，将多根光纤(1)和多个准直透镜(2)平行配置于供给喷咀(4)的周围，据此，在保持光纤(1)和准直透镜(2)平行配置情况下，对从供给喷咀(4)供给的熔融材料(9)，往自喷咀前端口(4a)至焊接处(基材)(BM)的轴线上(O)照射激光。

技术领域

本发明涉及从光纤照射激光的激光加工装置和激光加工方法。

背景技术

从光纤照射激光的激光加工装置和激光加工方法，业已在激光焊接等或激光钎焊等实用化，在堆焊和喷镀，出于提高材料自身耐热、耐腐蚀性和耐磨耗性之目的，进行覆膜化。譬如在激光粉体堆焊装置，对作为激光原料的熔融材料进行激光照射，加热熔融，进行覆膜化，据此，能对基材表面作涂层。故，通过涂譬如较硬的覆膜或难以腐蚀的覆膜，能防止产品磨损或生锈。

以往，激光粉体堆焊装置中，对基材表面垂直照射激光，所照射激光的光轴上从配置于外周的供给喷咀供给熔融材料，据此，将熔融材料熔融，进行堆焊加工(专利文献1：图6及图7；专利文献4：图7)。

已有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平02-147184号公报

专利文献2：特开平09-216083号公报

专利文献3：特开2000-317667号公报

专利文献4：特开2003-251480号公报

专利文献5：特开2004-322183号公报

专利文献6：特开2015-178130号公报

专利文献7：特开2013-139039号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

目前，因消费者需求多样化，对于工业产品的关于三维形状等各种各样要求也越来越高，呈现出对复杂形状基材覆膜化的必要性。譬如，对三维形状等复杂形状的基材覆膜化时，焊接位置的形状也复杂了，藉使激光加工装置的激光加工头部多轴旋转和多轴移动来进行堆焊的技术被采用。然而，在激光外周配置供给喷咀这种已有加工方法中，将熔融材料正确地供给于激光的光轴上是相当困难的(若激光光束的照射位置脱离透镜中心，则透过透镜的光束相对光轴倾斜地行进，故必须对透镜作X轴调整或Y轴调整，以使透镜中心对准激光光束。)，在供给喷咀数量或供给喷咀配置的微调整等方面花费时间，装置也大型化，产生这样诸多问题。另外，还出现在供给喷咀和光纤的配置关系方面激光加工头的移动方向受限制的问题、以及对小孔等微细形状不能焊接的问题。这样，按已有激光加工方法，往多轴旋转和多轴移动的激光加工头的装载、对复杂形状的基材覆膜就相当困难。

另外除上述问题外，覆膜技术中还显现出以下(1)～(3)的问题。即，(1)因对基材热量输入过度，基材成分溶出，熔融材料的成分被基材成分稀释，堆焊之处变质，耐久性降低。(2)基材较薄或基材尺寸较小时，在基材上或基材周边对熔融材料加热熔融时，基材因热变形。(3)对熔点比基材高的熔融材料覆膜时，当把强度足能将熔融材料加热熔融的激光往基材上或基材周边照射时，基材会过度变形。(4)在基材上或基材周边对熔融材料熔融时，花费熔融时间，极难形成薄的覆膜。(5)熔融材料焊接于基材表面之际，堆焊处所若温度急剧变化，则产生热应力，表面裂纹，耐久性差。

为解决上述问题，采取过诸多措施，如事先将熔融材料加热，以防给基材热量输入过度，或为了不让焊接处所有急剧温度变化，实行事先对基材加热的预热工序、不让基材急剧冷却的后热工序等。但这需要多个加热装置，造成装置成大型化。