特許 5959849 レーザ肉盛溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5959849

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】レーザ肉盛溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/342 20140101AFI20160719BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20160719BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20160719BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/342

   B23K26/00 M

   B23K26/00 G

   F01D25/00 X

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2011-281768(P2011-281768)

(22)【出願日】2011年12月22日

(65)【公開番号】特開2013-128973(P2013-128973A)

(43)【公開日】2013年7月4日

【審査請求日】2014年10月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(72)【発明者】

【氏名】谷川 秀次

(72)【発明者】

【氏名】妻鹿 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】納 憂樹

(72)【発明者】

【氏名】大江 克利

【審査官】 篠原 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０５２６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２７７７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０２９９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０３４６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９９７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０８０７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２２４８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２１０８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３４０５８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｆ０１Ｄ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザを母材の表面に投入し、母材表面における該レーザの照射面内に溶接材を供給することにより、肉盛溶接を行うレーザ肉盛溶接方法であって、
前記母材表面における前記レーザの照射面は、レーザ光の断面を前記母材における被溶接面に応じて拡張した拡張照射面とされており、
前記溶接材は１本の溶接ワイヤとして供給され、
該溶接ワイヤの断面形状は、前記拡張照射面の熱量分布に応じた形状とされ、前記母材表面における前記拡張照射面内に、該拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するレーザ肉盛溶接方法。

【請求項2】

レーザを母材の表面に投入し、母材表面における該レーザの照射面内に溶接材を供給することにより、肉盛溶接を行うレーザ肉盛溶接方法であって、
前記母材表面における前記レーザの照射面は、レーザ光の断面を前記母材における被溶接面に応じて拡張した拡張照射面とされており、
前記母材表面における前記拡張照射面に複数の溶接ワイヤを略同じ送給速度で供給し、
前記拡張照射面の中心部に対応する溶接ワイヤの径よりも端部に対応する溶接ワイヤの径が小さくされ、前記母材表面における前記拡張照射面内に、該拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するレーザ肉盛溶接方法。

【請求項3】

レーザを母材の表面に投入し、母材表面における該レーザの照射面内に溶接材を供給することにより、肉盛溶接を行うレーザ肉盛溶接方法であって、
前記母材表面における前記レーザの照射面は、レーザ光の断面を前記母材における被溶接面に応じて拡張した拡張照射面とされており、
前記母材表面における前記拡張照射面に複数の溶接ワイヤを供給し、
各前記溶接ワイヤは略等しい断面積を有するとともに、前記拡張照射面の中心部における溶接ワイヤの送給速度よりも端部における溶接ワイヤの送給速度が遅くされ、前記母材表面における前記拡張照射面内に、該拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するレーザ肉盛溶接方法。

【請求項4】

レーザを母材の表面に投入し、母材表面における該レーザの照射面内に溶接材を供給することにより、肉盛溶接を行うレーザ肉盛溶接方法であって、
前記母材表面における前記レーザの照射面は、レーザ光の断面を前記母材における被溶接面に応じて拡張した拡張照射面とされており、
前記溶接材は粉末状であり、前記拡張照射面の熱量分布に応じた粒径の溶接材を同じ送給速度で供給し、前記母材表面における前記拡張照射面内に、該拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するレーザ肉盛溶接方法。

【請求項5】

レーザを母材の表面に投入し、母材表面における該レーザの照射面内に溶接材を供給することにより、肉盛溶接を行うレーザ肉盛溶接方法であって、
前記母材表面における前記レーザの照射面は、レーザ光の断面を前記母材における被溶接面に応じて拡張した拡張照射面とされており、
前記溶接材は略等しい粒径とされた粉末状の溶接材であり、前記拡張照射面の熱量分布に応じて溶接材の送給速度を変化させ、前記母材表面における前記拡張照射面内に、該拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するレーザ肉盛溶接方法。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれかに記載のレーザ肉盛溶接方法を用いて欠肉部が補修されたタービンブレードを製造するタービンブレードの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ肉盛溶接方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ガスタービンにおける静翼、動翼等の高温部品に発生した磨耗、高温酸化、き裂等の欠陥は、ブレンディングにより欠陥の除去が行われた後に、肉盛溶接等で補修される。このとき、静翼、動翼の母材にニッケル基超合金材料や単結晶または一方向凝固材が使用されている場合、溶接時に割れが生じやすいことから、レーザ肉盛溶接などの高度な補修工法が採用される。

【0003】

レーザ肉盛溶接の場合、狭幅の欠肉部であれば、シングルパスによる多層溶接が適用できるため、比較的欠陥が生じにくく健全な肉盛溶接部が得られることが多い。
しかしながら、幅広の欠肉部の場合には、マルチパスの多層溶接が必要となり、パス間で欠陥が生じやすいという問題がある。

【0004】

このような問題に対して、例えば、特許文献１には、レーザビームの断面幅を溶融すべき領域の幅に一致させることにより、上記のようなマルチパスによる不都合を解消させる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２００５−５２２３４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に開示されているように、レーザビームを拡張させて母材に照射する場合、レーザ照射領域の熱エネルギーを均等にすることが難しい。このため、熱エネルギーが低い部位では溶接材を十分に溶融できず、溶接材がダマになって残留してしまうおそれがあった。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、レーザ肉盛溶接の効率向上を図ると共に、肉盛層での欠陥の発生を抑制することのできるレーザ肉盛溶接方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、レーザを母材の表面に投入し、母材表面における該レーザの照射面内に溶接材を供給することにより、肉盛溶接を行うレーザ肉盛溶接方法であって、前記母材表面における前記レーザの照射面は、レーザ光の断面を前記母材における被溶接面に応じて拡張した拡張照射面とされており、前記溶接材は１本の溶接ワイヤとして供給され、該溶接ワイヤの断面形状は、前記拡張照射面の熱量分布に応じた形状とされ、前記母材表面における前記拡張照射面内に、該拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するレーザ肉盛溶接方法を提供する。

【0009】

本発明によれば、母材表面におけるレーザ照射面内に、該照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するので、溶接材の溶け残りを抑制することができる。また、レーザ照射面は、母材の被溶接面に合わせてレーザ光の断面を拡張した拡張照射面とされているので、広い範囲を一度の照射によって肉盛溶接することが可能となる。これにより、溶接部における欠陥の発生を抑制することが可能となる。
更に、この方法によれば、拡張照射面の熱量分布に応じた断面形状を有する１本の溶接ワイヤを拡張照射面に供給する。これにより、比較的容易な手法により、拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給することが可能となる。
拡張照射面は、例えば、一辺が３ｍｍ以上２０ｍｍ未満、他辺が２ｍｍ以上２５ｍｍ未満の長方形をなす照射面とされており、或いは、この長方形に包含されるｎ角形状（ｎは３以上の整数）、楕円形状、略楕円形状、扁平形状とされている。

【0012】

本発明は、レーザを母材の表面に投入し、母材表面における該レーザの照射面内に溶接材を供給することにより、肉盛溶接を行うレーザ肉盛溶接方法であって、前記母材表面における前記レーザの照射面は、レーザ光の断面を前記母材における被溶接面に応じて拡張した拡張照射面とされており、前記母材表面における前記拡張照射面に複数の溶接ワイヤを略同じ送給速度で供給し、前記拡張照射面の中心部に対応する溶接ワイヤの径よりも端部に対応する溶接ワイヤの径が小さくされ、前記母材表面における前記拡張照射面内に、該拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するレーザ肉盛溶接方法を提供する。

【0013】

本発明によれば、母材表面におけるレーザ照射面内に、該照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するので、溶接材の溶け残りを抑制することができる。また、レーザ照射面は、母材の被溶接面に合わせてレーザ光の断面を拡張した拡張照射面とされているので、広い範囲を一度の照射によって肉盛溶接することが可能となる。これにより、溶接部における欠陥の発生を抑制することが可能となる。
この発明によれば、拡張照射面の中心部には太い溶接ワイヤを用い、拡張照射面の端部には細い溶接ワイヤを用いるという比較的容易な手法により、拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給することが可能となる。また、本方法によれば、特殊な断面形状を有する溶接ワイヤを必要とせずに、市販されている溶接ワイヤを用いることができる。これにより、溶接ワイヤのコストを抑えることができる。
拡張照射面は、例えば、一辺が３ｍｍ以上２０ｍｍ未満、他辺が２ｍｍ以上２５ｍｍ未満の長方形をなす照射面とされており、或いは、この長方形に包含されるｎ角形状（ｎは３以上の整数）、楕円形状、略楕円形状、扁平形状とされている。

【0014】

本発明は、レーザを母材の表面に投入し、母材表面における該レーザの照射面内に溶接材を供給することにより、肉盛溶接を行うレーザ肉盛溶接方法であって、前記母材表面における前記レーザの照射面は、レーザ光の断面を前記母材における被溶接面に応じて拡張した拡張照射面とされており、前記母材表面における前記拡張照射面に複数の溶接ワイヤを供給し、各前記溶接ワイヤは略等しい断面積を有するとともに、前記拡張照射面の中心部における溶接ワイヤの送給速度よりも端部における溶接ワイヤの送給速度が遅くされ、前記母材表面における前記拡張照射面内に、該拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するレーザ肉盛溶接方法を提供する。

【0015】

本発明によれば、母材表面におけるレーザ照射面内に、該照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するので、溶接材の溶け残りを抑制することができる。また、レーザ照射面は、母材の被溶接面に合わせてレーザ光の断面を拡張した拡張照射面とされているので、広い範囲を一度の照射によって肉盛溶接することが可能となる。これにより、溶接部における欠陥の発生を抑制することが可能となる。
この発明によれば、略等しい断面積を有する溶接ワイヤを用い、拡張照射面の中心部における溶接ワイヤの送給速度を速くし、拡張照射面の端部における溶接ワイヤの送給速度を遅くするという比較的容易な手法により、拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給することが可能となる。また、本方法によれば、特殊な断面形状を有する溶接ワイヤを必要とせずに、市販されている溶接ワイヤを用いることができる。これにより、溶接ワイヤのコストを抑えることができる。
拡張照射面は、例えば、一辺が３ｍｍ以上２０ｍｍ未満、他辺が２ｍｍ以上２５ｍｍ未満の長方形をなす照射面とされており、或いは、この長方形に包含されるｎ角形状（ｎは３以上の整数）、楕円形状、略楕円形状、扁平形状とされている。

【0016】

本発明は、レーザを母材の表面に投入し、母材表面における該レーザの照射面内に溶接材を供給することにより、肉盛溶接を行うレーザ肉盛溶接方法であって、前記母材表面における前記レーザの照射面は、レーザ光の断面を前記母材における被溶接面に応じて拡張した拡張照射面とされており、前記溶接材は粉末状であり、前記拡張照射面の熱量分布に応じた粒径の溶接材を同じ送給速度で供給し、前記母材表面における前記拡張照射面内に、該拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するレーザ肉盛溶接方法を提供する。

【0017】

本発明によれば、母材表面におけるレーザ照射面内に、該照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するので、溶接材の溶け残りを抑制することができる。また、レーザ照射面は、母材の被溶接面に合わせてレーザ光の断面を拡張した拡張照射面とされているので、広い範囲を一度の照射によって肉盛溶接することが可能となる。これにより、溶接部における欠陥の発生を抑制することが可能となる。
この発明によれば、拡張照射面の中心部には粒径の大きな溶接材を、拡張照射面の端部には粒径の小さな溶接材を用いるという比較的容易な手法により、拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給することが可能となる。
拡張照射面は、例えば、一辺が３ｍｍ以上２０ｍｍ未満、他辺が２ｍｍ以上２５ｍｍ未満の長方形をなす照射面とされており、或いは、この長方形に包含されるｎ角形状（ｎは３以上の整数）、楕円形状、略楕円形状、扁平形状とされている。

【0018】

本発明は、レーザを母材の表面に投入し、母材表面における該レーザの照射面内に溶接材を供給することにより、肉盛溶接を行うレーザ肉盛溶接方法であって、前記母材表面における前記レーザの照射面は、レーザ光の断面を前記母材における被溶接面に応じて拡張した拡張照射面とされており、前記溶接材は略等しい粒径とされた粉末状の溶接材であり、前記拡張照射面の熱量分布に応じて溶接材の送給速度を変化させ、前記母材表面における前記拡張照射面内に、該拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するレーザ肉盛溶接方法を提供する。

【0019】

本発明によれば、母材表面におけるレーザ照射面内に、該照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給するので、溶接材の溶け残りを抑制することができる。また、レーザ照射面は、母材の被溶接面に合わせてレーザ光の断面を拡張した拡張照射面とされているので、広い範囲を一度の照射によって肉盛溶接することが可能となる。これにより、溶接部における欠陥の発生を抑制することが可能となる。
この発明によれば、拡張照射面の中心部における溶接材の送給速度を速くし、拡張照射面の端部における溶接材の送給速度を遅くするという比較的容易な手法により、拡張照射面の熱量分布に応じた量の溶接材を供給することが可能となる。
拡張照射面は、例えば、一辺が３ｍｍ以上２０ｍｍ未満、他辺が２ｍｍ以上２５ｍｍ未満の長方形をなす照射面とされており、或いは、この長方形に包含されるｎ角形状（ｎは３以上の整数）、楕円形状、略楕円形状、扁平形状とされている。

【0020】

本発明は、上記いずれかのレーザ肉盛溶接方法を用いて欠肉部が補修されたタービンブレードを製造するタービンブレードの製造方法を提供する。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、レーザ肉盛溶接の効率向上を図ると共に、肉盛層での欠陥の発生を抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１実施形態に係るレーザ肉盛溶接方法を実現するためのシステム構成の一例を示した図である。

【図2】図１に示したレーザ照射装置の構成を概略的に示した図である。

【図3】拡張照射面の幅方向における熱量分布（エネルギー分布）と、それに対応する平板溶接ワイヤの断面形状を対応付けて示した図である。

【図4】平板溶接ワイヤの断面形状の他の例を示した図である。

【図5】平板溶接ワイヤの断面形状の他の例を示した図である。

【図6】本発明の一実施形態に係るレーザ肉盛溶接方法を用いた補修方法の工程を概略的に示した図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係るレーザ肉盛溶接方法を模式的に示した図である。

【図8】本発明の第３実施形態に係るレーザ肉盛溶接方法を模式的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

〔第１実施形態〕
以下に、本発明の第１実施形態に係るレーザ肉盛溶接方法について、図面を参照して説明する。本実施形態では、レーザ肉盛溶接方法をガスタービンの高温部品であるタービンブレード（静翼や動翼等）に適用する場合について述べるが、本発明は他の母材に対するレーザ肉盛溶接に広く適用することができる。

【0024】

図１は、本実施形態に係るレーザ肉盛溶接方法を実現するためのシステム構成の一例を示した図である。図１に示すように、レーザ肉盛溶接システム１は、レーザ照射装置２と、溶接材供給装置とを主な構成として備えている。図１では、母材表面Ｓに、シングルパスによる多層溶接を行う場合について説明する。

【0025】

レーザ照射装置２は、例えば、図２に示すように、レーザを射出するレーザ光源２１、レーザヘッド２２、及びレーザ光源２１から射出された光をレーザヘッド２２まで導く導光部２３を主な構成として備えている。
レーザ光源２１としては、ＹＡＧレーザ、半導体レーザ、またはファイバーレーザなどが採用され得る。

【0026】

レーザ照射装置２は、レーザ光源２１から射出されたレーザ光を母材表面Ｓの被溶接面に合わせて拡張して母材表面Ｓへ照射させる。このように、母材表面Ｓにおける照射面を通常のスポット径よりも拡張させた拡張照射面Ａとすることで、従来はマルチパスによる溶接が必要なところをシングルパスによる溶接で行うことが可能となり、肉盛溶接の効率向上を図ることが可能となる。なお、拡張照射面Ａを照射する具体的な構成等については、例えば、特許文献１に開示された方法を採用することが可能である。

【0027】

上記拡張照射面Ａについては、被溶接面の形状に応じて適切な形状とすることが可能である。例えば、ｎ角形（ｎは３以上の整数）、楕円形状、又は扁平形状等が一例として挙げられる。図１では、長方形（ｎ＝４）の場合を例示している。
図１に示したレーザ肉盛溶接システム１では、拡張照射面Ａと母材とを相対的に移動させることで、走査方向におけるビードの形成を可能とする。なお、以下の説明において、走査方向に直交する方向を幅方向とする。

【0028】

溶接材供給装置は、母材表面Ｓにおける拡張照射面Ａ内に、拡張照射面Ａの熱量分布に応じた量の溶接材を供給する。
例えば、溶接材は平板上に固形化された平板溶接ワイヤ４であり、拡張照射面Ａの熱量分布に応じた断面形状を有している。

【0029】

図３は、拡張照射面Ａの幅方向における熱量分布（エネルギー分布）と、それに対応する平板溶接ワイヤ４の断面形状を対応付けて示した図である。
図３に示すように、拡張照射面Ａの熱量分布は、中心部分に熱量のピークをとり、中心から離れるにつれて熱量が小さくなる。したがって、平板溶接ワイヤ４の厚さは、中心が最も厚く、端部に行くにつれて薄くなるような形状とされる。

【0030】

より具体的には、熱量がピーク値を示している範囲を基準の厚さＬｒ（例えば、１．２ｍｍ）とした場合、熱量がピーク熱量の５０％を示している範囲はＬｒ／２の厚さ（例えば、０．６ｍｍ）とされる。このように、幅方向において、各位置における厚さは、その位置における熱量がピーク値に対する割合に応じて決定されている。
ここで、ピーク値に対する基準の厚さＬｒは、実際に平板溶接ワイヤ４を供給するときの送給速度において、溶融不足が生じない厚さに設定されることはいうまでもない。

【0031】

また、平板溶接ワイヤ４の断面形状Ｂの幅Ｈは、例えば、拡張照射面Ａの幅よりも短くされている。例えば、断面形状Ｂの幅は、熱量がピーク時の所定割合以上（図３では、２０％以上）となる範囲に相当する長さとされている。

【0032】

なお、平板溶接ワイヤ４の断面形状Ｂは図３に示した形状に限られず、例えば、図４に示すように、楕円形状または略楕円形状とされてもよいし、図５に示すように、扁平形状とされてもよい。このように、楕円形状、略楕円形状、または扁平形状とすることで、平板溶接ワイヤ４を容易に作製することができる。

【0033】

このような肉盛溶接システム１によれば、レーザ照射装置２から射出されたレーザ光は拡張照射面Ａとして母材表面Ｓに照射され、この拡張照射面Ａ内に、拡張照射面Ａの熱量分布に応じた断面形状を有する平板溶接ワイヤ４が溶接材供給装置から供給される。
母材表面Ｓにおいて、平板溶接ワイヤ４はレーザ光の入熱により溶融され、母材表面Ｓに溶着され、ビードが形成される。そして、このような拡張照射面Ａが図１の走査方向に所定の速度で移動していくことにより、走査方向にビードの形成が行われる。
そして、形成されたビード上に更に同様の操作が繰り返されることにより、図６に示すようにビードが積層され、所定の高さまでビードが達すると、研磨形成を行い、補修が終了する。

【0034】

以上説明してきたように、本実施形態に係るレーザ肉盛溶接方法によれば、母材表面Ｓにおける拡張照射面Ａ内に、該拡張照射面Ａの熱量分布に応じた量の溶接材を供給するので、溶接材の溶け残りを抑制することができる。また、母材表面Ｓにおけるレーザ照射面は、通常のスポット径よりも拡張させた拡張照射面Ａとされているので、より広い範囲を一度の照射によって肉盛溶接することが可能となり、溶接部位における欠陥の発生を抑制することが可能となる。

【0035】

なお、本実施形態では、ビードの形成を走査方向に行う場合について述べたが、走査は必ずしも必要ではない。例えば、被溶接面が拡張照射面Ａよりも狭域である場合には、走査の必要はない。

【0036】

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係るレーザ肉盛溶接方法について説明する。上述した第１実施形態では、熱量分布に応じた断面形状を有する平板溶接ワイヤ４を使用していたが、本実施形態では、複数の溶接ワイヤを用いる点が第１実施形態と異なる。

【0037】

図７は、本実施形態に係るレーザ肉盛溶接方法を模式的に示した図である。図７に示すように、本実施形態に係る肉盛溶接方法では、母材表面Ｓにおける拡張照射面Ａに複数の溶接ワイヤ５，６を供給する。ここで、各溶接ワイヤ５，６の断面は円形状とされている。したがって、市販の溶接ワイヤを用いることができ、上述した第１実施形態と比較して、溶接ワイヤのコストを低減させることができる。

【0038】

また、本実施形態においても、上述した第１実施形態と同様、拡張照射面Ａに供給される溶接材の量は、拡張照射面Ａにおける熱量分布に応じた量とされる。例えば、図３に示したように、熱量がピーク値の５０％に当たる位置に対しては、ピーク部位の５０％の溶接材が供給される。

【0039】

このような溶接材の供給量の調整は、例えば、溶接ワイヤ５，６の送給速度を同じにして、溶接ワイヤ５，６の径を変えることによって行っても良いし、溶接ワイヤ５，６の径を同じにして、溶接ワイヤの送給速度を変えることによって行うこととしてもよい。

【0040】

例えば、図７では、溶接ワイヤ５，６の径を変えた場合について例示している。具体的には、溶接ワイヤ５，６は、同じ送給速度で拡張照射面Ａに供給されるとともに、拡張照射面Ａの中心部に対応する溶接ワイヤ５の径（例えば、直径１．２ｍｍ）よりも端部に対応する溶接ワイヤ６の径（例えば、直径０．８ｍｍ）が小さくされている。これは、図３に示すように、拡張照射面Ａの中心部の熱量が、端部に比べて大きいためである。
なお、これら溶接ワイヤの直径は、拡張照射面Ａの各部位において、溶融不足が生じない程度の適切な大きさを基準として設定されていることはいうまでもない。

【0041】

例えば、溶接ワイヤ５は、熱量分布においてピーク値を示している箇所をターゲットとして供給され、溶接ワイヤ６は、例えば、熱量分布においてピーク値の５０％の熱量を示している箇所をターゲットとして供給される。各箇所に供給された溶接ワイヤ５，６はレーザの入熱により溶融されて拡張照射面Ａに広がり、母材表面Ｓに溶着され、ビードが形成される。

【0042】

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ肉盛溶接方法によれば、複数の溶接ワイヤ５，６を拡張照射面Ａに供給する。このとき、拡張照射面Ａに供給される溶接材の供給量は、熱量分布に応じた量とされるので、溶接材の溶け残りを抑制することが可能となる。また、拡張照射面Ａは、レーザ光源２１から射出されたレーザ光の径を拡張するとともに、母材における被溶接面の形状に合わせた形状とされているので、より広い範囲を一度の照射によって肉盛溶接することが可能となり、溶接部位における欠陥の発生を抑制することが可能となる。
更に、複数の溶接ワイヤ５，６を用いることにより、断面が円形状の一般的に市販されている溶接ワイヤを使用することが可能となる。この結果、上述した第１実施形態の場合と比較して、溶接ワイヤのコストを低減することができる。

【0043】

〔第３実施形態〕
上述した第１、第２実施形態では、溶接材として固形状の溶接ワイヤを用いていたが、本実施形態では、粉末状の溶接材を採用する。
図８は、本実施形態に係るレーザ肉盛溶接方法を模式的に示した図である。図８に示すように、本実施形態に係るレーザ肉盛溶接方法では、複数の溶接材供給部１０を設け、各溶接材供給部１０から粉末状の溶接材を拡張照射面Ａに供給する。このとき、拡張照射面Ａに供給される溶接材の供給量は、熱量分布に応じた量とされる。例えば、図３に示したように、熱量がピーク値の５０％に当たる位置に対しては、ピーク部位の５０％の溶接材が供給される。

【0044】

このような溶接材の供給量の調整は、例えば、各溶接材供給部１０における溶接材の送給速度を同じにして、各溶接材供給部１０から供給される溶接材の粒径を変えることによって行っても良いし、各溶接材の粒径を同じにして、各溶接材供給部１０からの送給速度を変えることによって行うこととしてもよい。

【0045】

例えば、図８では、溶接材の粒径を変化させた場合について例示している。具体的には、溶接材は、同じ送給速度で拡張照射面Ａに供給されるとともに、拡張照射面Ａの中心部に対応する溶接材の粒径（例えば、４５μｍ）よりも端部に対応する溶接材の粒径（例えば、３６μｍ）が小さくされている。これは、図３に示すように、拡張照射面Ａの中心部の熱量が、端部に比べて大きいためである。
なお、これら溶接材の粒径は、拡張照射面Ａの各部位において、溶融不足が生じない程度の適切な粒径を基準として設定されていることはいうまでもない。

【0046】

例えば、粒径が大きい溶接材は、熱量分布においてピーク値を示している箇所をターゲットとして供給され、粒径が小さい溶接材は、例えば、熱量分布においてピーク値の５０％の熱量を示している箇所をターゲットとして供給される。各箇所に供給された粉末状の溶接材はレーザにより溶融され、溶融面が拡張照射面Ａに拡がることとなる。

【0047】

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ肉盛溶接方法によれば、複数の溶接材供給部１０を設け、各溶接材供給部１０から粉末状の溶接材を拡張照射面Ａに供給する。このとき、拡張照射面Ａに供給される溶接材の供給量は、熱量分布に応じた量とされるので、溶接材の溶け残りを抑制することが可能となる。
また、拡張照射面Ａは、レーザ光源２１から射出されたレーザ光の径を拡張するとともに、母材における被溶接面の形状に合わせた形状とされているので、より広い範囲を一度の照射によって肉盛溶接することが可能となり、溶接部位における欠陥の発生を抑制することが可能となる。

【符号の説明】

【0048】

１ レーザ肉盛溶接システム
２ レーザ照射装置
４ 平板溶接ワイヤ
Ａ 拡張照射面
Ｂ 断面形状
Ｓ 母材表面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】