特許 6845686 突起形成方法

(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】6845686

(24)【登録日】2021年3月2日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】突起形成方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/342 20140101AFI20210315BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20210315BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/342

   B23K26/21 W

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-252570(P2016-252570)

(22)【出願日】2016年12月27日

(65)【公開番号】特開2018-103225(P2018-103225A)

(43)【公開日】2018年7月5日

【審査請求日】2019年12月10日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、戦略的イノベーション創造プログラム（ＳＩＰ）事業「航空エンジン部品用レーザ粉体肉盛による革新的生産技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】行徳 裕也

(72)【発明者】

【氏名】森橋 遼

(72)【発明者】

【氏名】坂根 雄斗

(72)【発明者】

【氏名】藤田 大河

(72)【発明者】

【氏名】小野 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 勇人

【審査官】 岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−３３６３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−００２５６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／３４２

Ｂ２３Ｋ ２６／２１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの表面に突起を形成する方法であって、
レーザ金属肉盛により、前記ワークの表面上の突起形成領域を囲うように第１堤防を形成する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記突起形成領域上に、前記第１堤防を覆うように初層を形成する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記初層上に少なくとも１つの第１嵩上げ層を積層する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記少なくとも１つの第１嵩上げ層の周縁に沿って第２堤防を形成する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記少なくとも１つの第１嵩上げ層上に、前記第２堤防を覆うように中間ベース層を形成する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記中間ベース層上に少なくとも１つの第２嵩上げ層を積層する工程と、を含み、
前記初層を構成するビードであって前記第１堤防を構成するビードの真上に位置するビードは、前記第１堤防を構成するビードの少なくとも頂点を覆うように形成される、突起形成方法。

【請求項2】

前記第１堤防および前記第２堤防のそれぞれは、環状である、請求項１に記載の突起形成方法。

【請求項3】

前記ワークは筒状であり、前記ワークの表面は前記ワークの内周面または外周面であり、前記突起形成領域は周方向に連続するリング状であり、
前記第１堤防および前記第２堤防のそれぞれは、前記ワークの軸方向で互いに対向する一対のビードを含む、請求項１に記載の突起形成方法。

【請求項4】

筒状のワークの内周面または外周面である表面に突起を形成する方法であって、
レーザ金属肉盛により、前記ワークの表面上の周方向に連続するリング状の突起形成領域を囲うように、前記ワークの軸方向で互いに対向する一対のビードを含む第１堤防を形成する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記突起形成領域上に、前記第１堤防を覆うように初層を形成する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記初層上に少なくとも１つの第１嵩上げ層を積層する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記少なくとも１つの第１嵩上げ層の周縁に沿って、前記ワークの軸方向で互いに対向する一対のビードを含む第２堤防を形成する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記少なくとも１つの第１嵩上げ層上に、前記第２堤防を覆うように中間ベース層を形成する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記中間ベース層上に少なくとも１つの第２嵩上げ層を積層する工程と、を含み、
前記ワークの表面は円錐状であり、
前記第１堤防の前記一対のビードのうち大径側のビードの高さは小径側のビードの高さよりも高い、突起形成方法。

【請求項5】

前記初層を形成する際は、前記第１堤防の内側に少なくとも２列のビードを形成する、請求項１〜４の何れか一項に記載の突起形成方法。

【請求項6】

ワークの表面に突起を形成する方法であって、
レーザ金属肉盛により、前記ワークの表面上の突起形成領域を囲うように第１堤防を形成する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記突起形成領域上に、前記第１堤防を覆うように初層を形成する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記初層上に少なくとも１つの第１嵩上げ層を積層する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記少なくとも１つの第１嵩上げ層の周縁に沿って第２堤防を形成する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記少なくとも１つの第１嵩上げ層上に、前記第２堤防を覆うように中間ベース層を形成する工程と、
レーザ金属肉盛により、前記中間ベース層上に少なくとも１つの第２嵩上げ層を積層する工程と、を含み、
前記初層を形成する際は、前記第１堤防の内側に少なくとも２列のビードを形成し、
前記第１堤防の高さは、前記少なくとも２列のビードの高さの２０％以上である、突起形成方法。

【請求項7】

前記ワークは、チタン合金からなる、請求項１〜６の何れか一項に記載の突起形成方法。

【請求項8】

突起の完成後に、前記第１堤防および前記第２堤防を取り除くように、前記突起を機械加工する、請求項１〜７の何れか一項に記載の突起形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ金属肉盛（以下、「ＬＭＤ」という。）を用いた突起形成方法に関する。また、本発明は、その突起形成方法により得られた製品が部品として組み込まれた機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ＬＭＤを用いて突起を形成することが行われている。このようにＬＭＤを用いて突起を形成すれば、ＴＩＧ溶接などの溶接により突起を形成する場合に比べて、熱影響部（ＨＡＺ）を小さく抑えることができる。例えば、特許文献１には、図１３（ａ）〜（ｄ）に示すようにして突起を形成する方法が開示されている。

【0003】

具体的に、特許文献１に開示された突起形成方法では、まず、図１３（ａ）に示すように、ＬＭＤにより、ワーク１１０の表面上に、互いに離間するように複数の第１ビード１２１を形成する。ついで、図１３（ｂ）に示すように、ＬＭＤにより、第１ビード１２１の間に複数の第２ビード１２２を形成する。これにより、初層が形成される。その後、図１３（ｃ）および（ｄ）に示すように、第１ビード１２１および第２ビード１２２の形成と同様に、第３ビード１２３および第４ビード１２４が形成され、嵩上げ層が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−１５２９１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示された突起形成方法では、実際には、嵩上げ層を形成する際のエッジでの溶融部の流下を防止するために、図１３（ｄ）に示すように両端に位置する第３ビード１２３を第１ビード１２１の真上に形成することができず、両端に位置する第３ビード１２３を、図１４に示すように、第１ビード１２１の真上から少し内側に寄った位置に形成しなければならない。これは、第３ビード１２３上に第５ビード１２５を形成する場合も同様である。その結果、断面形状が略台形または略三角形の突起しか形成することができない。従って、その突起を機械加工して柱状体などを削り出す場合には、比較的に大きな突起を形成する必要があり、無駄が多い。

【0006】

そこで、本発明は、ＬＭＤを用いてほぼ一定の幅で立ち上がる突起を形成することができる突起形成方法、およびその突起形成方法により得られた製品が部品として組み込まれた機械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】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明の突起形成方法は、ワークの表面に突起を形成する方法であって、ＬＭＤにより、前記ワークの表面上の突起形成領域を囲うように第１堤防を形成する工程と、ＬＭＤにより、前記突起形成領域上に、前記第１堤防を覆うように初層を形成する工程と、ＬＭＤにより、前記初層上に少なくとも１つの第１嵩上げ層を積層する工程と、ＬＭＤにより、前記少なくとも１つの第１嵩上げ層の周縁に沿って第２堤防を形成する工程と、ＬＭＤにより、前記少なくとも１つの第１嵩上げ層上に、前記第２堤防を覆うように中間ベース層を形成する工程と、ＬＭＤにより、前記中間ベース層上に少なくとも１つの第２嵩上げ層を積層する工程と、を含む、ことを特徴とする。

【0008】

上記の構成によれば、第１堤防を覆うように形成された初層上に第１嵩上げ層が積層されるので、第１嵩上げ層を形成する際のエッジでの溶融部の流下が初層を介して第１堤防により抑制される。従って、第１嵩上げ層の周縁を初層の周縁に一致させることができる。さらに、第１嵩上げ層の周縁に沿って第２堤防が形成され、その第２堤防を覆うように形成された中間ベース層上に第２嵩上げ層が積層されるので、第２嵩上げ層を形成する際のエッジでの溶融部の流下が中間ベース層を介して第２堤防により抑制される。従って、第２嵩上げ層の周縁を中間ベース層の周縁に一致させることができる。これにより、ほぼ一定の幅で立ち上がる突起を形成することができる。

【0009】

前記第１堤防および前記第２堤防のそれぞれは、環状であってもよい。この構成によれば、柱状の突起を形成することができる。

【0010】

前記ワークは筒状であり、前記ワークの表面は前記ワークの内周面または外周面であり、前記突起形成領域は周方向に連続するリング状であり、前記第１堤防および前記第２堤防のそれぞれは、前記ワークの軸方向で互いに対向する一対のビードを含んでもよい。この構成によれば、フランジ状の突起を形成することができる。

【0011】

前記ワークの表面は円錐状であり、前記第１堤防の前記一対のビードのうち大径側のビードの高さは小径側のビードの高さよりも高くてもよい。この構成によれば、円錐面に対して良好に突起を形成することができる。

【0012】

前記初層を形成する際は、前記第１堤防の内側に少なくとも２列のビードを形成してもよい。この構成によれば、比較的に幅が広い突起を形成することができる。

【0013】

例えば、前記第１堤防の高さは、前記少なくとも２列のビードの高さの２０％以上であってもよい。

【0014】

例えば、前記初層を構成するビードであって前記第１堤防を構成するビードの真上に位置するビードは、前記第１堤防を構成するビードの少なくとも頂点を覆うように形成されてもよい。

【0015】

例えば、前記ワークは、チタン合金からなってもよい。

【0016】

突起の完成後に、前記第１堤防および前記第２堤防を取り除くように、前記突起を機械加工してもよい。この構成によれば、突起を機械加工することによって削り出される最終凸部に高い強度を確保することができる。

【0017】

また、本発明の機械は、上記の突起形成方法により得られた製品が部品として組み込まれたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、ＬＭＤを用いてほぼ一定の幅で立ち上がる突起を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る突起形成方法で使用されるワークの平面図、（ｂ）はそのワークの側面図である。

【図2】（ａ）は第１実施形態において第１堤防が形成された後のワークの平面図、（ｂ）は（ａ）のII−II線に沿ったワークの断面図である。

【図3】ＬＭＤ装置のノズルの拡大断面図である。

【図4】第１実施形態において初層が形成された後のワークの断面図である。

【図5】第１実施形態において第１嵩上げ層が形成された後のワークの断面図である。

【図6】第１実施形態において第２堤防が形成された後のワークの断面図である。

【図7】第１実施形態において中間ベース層が形成された後のワークの断面図である。

【図8】第１実施形態において第２嵩上げ層が形成された後のワークの断面図である。

【図9】第１実施形態における突起の断面図である。

【図10】実際に形成した突起の写真である。

【図11】本発明の第２実施形態に係る突起形成方法で使用されるワークの断面図である。

【図12】第２実施形態における突起の断面図である。

【図13】（ａ）〜（ｄ）は、従来のＬＭＤを用いた突起形成方法を説明するための図である。

【図14】従来のＬＭＤを用いた突起形成方法で実際に形成される突起の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る突起形成方法は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ワーク（加工対象品）１の表面１１に柱状の突起８Ａを形成する方法である。

【0021】

本実施形態では、突起８Ａが平面視で矩形状である。図例では、突起８Ａが平面視で長方形状であるが、突起８Ａは平面視で正方形状であってもよい。あるいは、突起８Ａは、平面視で円形状、楕円形状などの矩形状以外の形状であってもよい。

【0022】

本実施形態の突起形成方法は、第１堤防形成工程、初層形成工程、第１嵩上げ層形成工程、第２堤防形成工程、中間ベース層形成工程および第２嵩上げ層形成工程を含む。これらの形成工程により、本実施形態の突起形成方法で形成される突起８Ａは、少なくとも４層の積層構造を有する。以下、これらの工程を詳細に説明する。

【0023】

（１）第１堤防形成工程
本工程では、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、ＬＭＤにより、ワーク１の表面１１上の突起形成領域１２（図１（ａ）参照）を囲うように第１堤防２を形成する。本実施形態では、第１堤防２が、突起形成領域１２の輪郭を内側からなぞるように形成される。ただし、第１堤防２は、突起形成領域１２の輪郭を外側からなぞるように形成されてもよい。あるいは、第１堤防２は、突起形成領域１２の輪郭を跨ぎながらなぞるように形成されてもよい。例えば、第１堤防２の中心線が突起形成領域１２の輪郭と一致してもよい。突起８Ａは平面視で矩形状の柱状であるため、突起形成領域１２は矩形状であり、第１堤防２は環状である。

【0024】

本実施形態では、ＬＭＤを行うために、図３に示すようなＬＭＤ装置が用いられる（他工程でも同様）。ＬＭＤ装置は、ワーク１の表面１１にノズル９からレーザ光９１を放出して表面１１を溶融しながら金属粉体９２を噴射する。レーザ光９１の光軸方向は、鉛直方向である。このようにして、第１堤防２を構成する４本のビード（長辺ビード２１，２２および短辺ビード２３，２４）を形成する。ただし、ＬＭＤ用の供給金属は必ずしも金属粉体９２である必要はなく、例えばワイヤであってもよい。

【0025】

ワーク１を構成する材料は特に限定されるものではないが、例えば、ワーク１はチタン合金からなる。供給金属は、ワーク１と同一の組成を有してもよいし、異なる組成を有してもよい。例えば、ワーク１がチタン合金からなる場合は、供給金属はワーク１と同一または異なるチタン合金であってもよいし、チタン合金以外の合金であってもよい。

【0026】

第１堤防２を構成するビード２１〜２４は、比較的に小さいものである。例えば、第１堤防２を構成するビード２１〜２４は、後述する初層３を構成するビード３１〜３６よりも小さいことが望ましい。このような小さいビード２１〜２４は、例えば、レーザの出力を小さくするか、供給金属の供給量を少なくすることで形成することができる。

【0027】

（２）初層形成工程
本工程では、図４に示すように、ＬＭＤにより、突起形成領域１２（図１（ａ）参照）上に、第１堤防２を覆うように初層３を形成する。初層３は、平面状に並ぶ複数のビードで構成される。初層３を形成する際は、第１堤防２の内側に少なくとも２列のビードを形成することが望ましい。比較的に幅が広い突起８Ａを形成することができるからである。本実施形態では、第１堤防２の長辺ビード２１，２２と平行な６つのビード３１〜３６を形成することで初層３を形成する。すなわち、両端に位置するビード３１，３６は第１堤防２の長辺ビード２１，２２の真上に位置する。その他の４つのビード３２〜３５は第１堤防２の内側に位置する。ただし、ビード３１〜３６は、第１堤防２の短辺ビード２３，２４と平行であってもよい。また、初層３を構成するビードの数は適宜変更可能である。

【0028】

本実施形態では、ビードの個数と列数が一致しているが、必ずしもこれらは一致する必要はない。例えば、複数列のビードを１つのビードで形成してもよい（ジグザグ状のビードなど、個数としては１つだが、列数としては複数となるものを想定）。

【0029】

初層３を構成するビードであって第１堤防２を構成するビードの真上に位置するビードは、第１堤防２を構成するビードの少なくとも頂点を覆うように形成されることが望ましい。本実施形態では、初層３の両端に位置するビード３１，３６が、第１堤防２の長辺ビード２１，２２の少なくとも頂点を覆うように形成される。また、本実施形態では、品質の面から、全てのビード３１〜３６がほぼ同じＬＭＤ条件で形成される。このため、両端に位置するビード３１，３６の頂点は、第１堤防２の内側に位置するビード３２〜３５の頂点よりも高い。すなわち、初層３の表面は、周縁に向かって盛り上がっている。

【0030】

初層３を構成するビードであって第１堤防２を構成するビードの真上に位置するビード（本実施形態では、ビード３１，３６のそれぞれ）は、当該ビードの中心が第１堤防２を構成するビード（本実施形態では、長辺ビード（２１または２２））の中心と一致する位置から内側に位置するように形成されることが望ましい。これにより、初層３の表面を、周縁に向かって効率的に盛り上げることができる。例えば、初層３を構成するビードのうち第１堤防２を構成するビードの真上に位置するビードは、当該ビードの外側エッジが第１堤防２を構成するビードの外側エッジと一致するように形成されてもよい。

【0031】

図４では、ビード３１〜３６が左側から右側に向かう順に形成される場合を示すが、ビード３１〜３６の形成順はこれに限られない。例えば、両端に位置するビード３１，３６が先に形成され、その後にビード３２，３５が形成され、最後にビード３３，３４が形成されてもよい。なお、ビードの形成順が図４に示す例に限定されない点は、後述する第１嵩上げ層４、中間ベース層６および第２嵩上げ層７でも同様である。

【0032】

第１堤防２の高さＨ１は、第１堤防２の内側に位置するビード３２〜３５の高さＨ２の２０％以上であることが望ましい。Ｈ１＜０．２×Ｈ２であれば、初層３の表面における周縁に向かった盛り上がりが不十分となるおそれがあるからである。なお、第１堤防２は、例えば、０．１×Ｈ２の高さのビードを２つ積み上げて０．２×Ｈ２の高さとしてもよい。より望ましくは、第１堤防２の高さＨ１は、ビード３２〜３５の高さＨ２の４０％以上である。また、第１堤防２の高さＨ１は、第１堤防２の内側に位置するビード３２〜３５の高さＨ２よりも低いことが望ましい（Ｈ１＜Ｈ２）。

【0033】

（３）第１嵩上げ層形成工程
本工程では、図５に示すように、ＬＭＤにより、初層３上に少なくとも１つの第１嵩上げ層４を積層する。各第１嵩上げ層４は、平面状に並ぶ複数のビードで構成される。本実施形態では、初層３と同様に、第１堤防２の長辺ビード２１，２２と平行な６つのビード４１〜４６を形成することで各第１嵩上げ層４を形成する。つまり、ビード４１〜４６は、それぞれ初層３を構成するビード３１〜３６の真上に位置する。本実施形態では、第１嵩上げ層４の数は１つであるが、第１嵩上げ層４の数は複数であってもよい。

【0034】

第１嵩上げ層４は、当該第１嵩上げ層４の周縁が初層３の周縁に一致するように形成される。つまり、第１嵩上げ層４と初層３とは、ほぼ同じ大きさで重なり合っている。

【0035】

（４）第２堤防形成工程
本工程では、図６に示すように、ＬＭＤにより、第１嵩上げ層４の周縁に沿って第２堤防５を形成する。換言すれば、第２堤防５は、第１嵩上げ層４の輪郭を内側からなぞるように形成される。上述したように突起形成領域１２が矩形状であるため、第２堤防５は第１堤防２と同様に環状である。

【0036】

第２堤防５を構成するビードは、比較的に小さいものである。例えば、第２堤防５を構成するビードは、第１嵩上げ層４を構成するビード４１〜４６および後述する中間ベース層６を構成するビード６１〜６６よりも小さいことが望ましい。このため、第２堤防５の長辺ビード５１，５２は、第１嵩上げ層４の両端に位置するビード４１，４６の外側部分のみを覆い、ビード４１，４６の内側部分が露出している。このような小さいビードは、例えば、レーザの出力を小さくするか、供給金属の供給量を少なくすることで形成することができる。

【0037】

第２堤防５を構成するビードのうち少なくとも長辺ビード５１，５２の頂点は、第１嵩上げ層４を構成するビード４１〜４６のどのビードの頂点よりも高い位置にある。

【0038】

（５）中間ベース層形成工程
本工程では、図７に示すように、ＬＭＤにより、第１嵩上げ層４上に、第２堤防５を覆うように中間ベース層６を形成する。中間ベース層６は、平面状に並ぶ複数のビードで構成される。より詳しくは、初層３と同様に、第１堤防２の長辺ビード２１，２２と平行な６つのビード６１〜６６を形成することで中間ベース層６を形成する。

【0039】

つまり、両端に位置するビード６１，６６が第２堤防５の長辺ビード５１，５２の真上に位置し、その他の４つのビード６２〜６５が第２堤防５の内側に位置する。中間ベース層６を構成するビードのうち第２堤防５を構成するビードの真上に位置するビードは、第２堤防５を構成するビードの少なくとも頂点を覆うように形成されることが望ましい。本実施形態では、中間ベース層６の両端に位置するビード６１，６６が、第２堤防５の長辺ビード５１，５２の少なくとも頂点を覆うように形成される。また、本実施形態では、品質の面から、全てのビード６１〜６６がほぼ同じＬＭＤ条件で形成される。このため、両端に位置するビード６１，６６の頂点は、第２堤防５の内側に位置するビード６２〜６５の頂点よりも高い。すなわち、中間ベース層６の表面は、周縁に向かって盛り上がっている。

【0040】

中間ベース層６を構成するビードのうち第２堤防５を構成するビードの真上に位置するビード（本実施形態では、ビード６１，６６のそれぞれ）は、当該ビードの中心が第２堤防５を構成するビード（本実施形態では、長辺ビード（５１または５２））の中心と一致する位置から内側に位置するように形成されることが望ましい。これにより、中間ベース層６の表面を、周縁に向かって効率的に盛り上げることができる。例えば、中間ベース層６を構成するビードのうち第２堤防５を構成するビードの真上に位置するビードは、当該ビードの外側エッジが第２堤防５を構成するビードの外側エッジと一致するように形成されてもよい。

【0041】

（６）第２嵩上げ層形成工程
本工程では、図８に示すように、ＬＭＤにより、中間ベース層６上に少なくとも１つの第２嵩上げ層７を積層する。各第２嵩上げ層７は、平面状に並ぶ複数のビードで構成される。本実施形態では、初層３と同様に、第１堤防２の長辺ビード２１，２２と平行な６つのビード７１〜７６を形成することで各第２嵩上げ層７を形成する。つまり、ビード７１〜７６は、それぞれ中間ベース層６を構成するビード６１〜６６の真上に位置する。本実施形態では、第２嵩上げ層７の数は１つであるが、第２嵩上げ層７の数は複数であってもよい。

【0042】

第２嵩上げ層７は、当該第２嵩上げ層７の周縁が中間ベース層６の周縁に一致するように形成される。つまり、第２嵩上げ層７と中間ベース層６とは、ほぼ同じ大きさで重なり合っている。

【0043】

以上の工程により、突起８Ａを形成することができる。また、第２堤防形成工程、中間ベース層形成工程および第２嵩上げ層形成工程を繰り返せば、高さの高い突起８Ａを形成することができる。

【0044】

突起８Ａが付加されたワーク１はそのまま製品として使用されてもよいが、図９中に二点鎖線で示すように、突起８Ａの完成後に、第１堤防２および第２堤防５を取り除くように、突起８Ａを機械加工してもよい。この構成によれば、突起８Ａを機械加工することによって削り出される最終凸部に高い強度を確保することができる。突起８Ａまたは最終凸部を有する製品は、部品として機械に組み込まれてもよい。

【0045】

以上説明したように、本実施形態の突起形成方法では、第１堤防２を覆うように形成された初層３上に第１嵩上げ層４が積層されるので、第１嵩上げ層４を形成する際のエッジでの溶融部の流下が初層３を介して第１堤防２で抑制される。従って、第１嵩上げ層４の周縁を初層３の周縁に一致させることができる。さらに、第１嵩上げ層４の周縁に沿って第２堤防５が形成され、その第２堤防５を覆うように形成された中間ベース層６上に第２嵩上げ層７が積層されるので、第２嵩上げ層７を形成する際のエッジでの溶融部の流下が中間ベース層６を介して第２堤防５で抑制される。従って、第２嵩上げ層７の周縁を中間ベース層６の周縁に一致させることができる。これにより、ほぼ一定の幅で立ち上がる突起８Ａを形成することができる。

【0046】

しかも、本実施形態では、各層（特に、第１嵩上げ層４および第２嵩上げ層７）の表面をほぼフラットに保つことができるため、レーザの焦点を各層の表面に維持することができる。これにより、各層表面への入熱が安定し、供給金属の溶け残りや未溶融領域が発生しない。従って、供給金属の溶け残りに起因するポロシティ等の欠陥も発生せずに、内部品質が安定する。

【0047】

図１０に、第２堤防形成工程、中間ベース層形成工程および第２嵩上げ層形成工程を繰り返すことによって形成した突起８Ａを示す。図１０に示す例では、トータルで４０層とすることで、高さ約５０ｍｍの、直方体形の突起８Ａを形成することができた。

【0048】

＜変形例＞
前記実施形態では、互いに平行な直線状のビードによって各層が構成されていたが、各層を構成するビードは直線状に限られない。例えば、突起８Ａが平面視で円形状である場合、各層は、同心円状の複数のビードで構成されてもよいし、連続する螺旋状のビードで構成されてもよい。例えば、初層３が連続する螺旋状のビードで構成される場合、第１堤防２の内側でビードが１周以上周回していれば、ビードは１つであるものの、第１堤防２の内側に２列以上のビードが形成されることになる。

【0049】

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る突起形成方法は、図１１に示すようにワーク１の表面１１にフランジ状の突起８Ｂを形成する方法である。すなわち、本実施形態では、ワーク１が筒状であり、ワーク１の表面１１がワーク１の内周面である。ただし、ワーク１の表面１１は、ワーク１の外周面であってもよい。

【0050】

本実施形態では、第１実施形態と同様にして、図１２に示すように、第１堤防２、初層３、第１嵩上げ層４、第２堤防５、中間ベース層６および第２嵩上げ層７を形成する。
ただし、突起８Ｂがフランジ状であるため、突起形成領域１２は周方向に連続するリング状である。このため、第１堤防２は、ワーク１の軸方向で互いに対向する一対のビード２５，２６を含む。同様に、第２堤防５も、ワーク１の軸方向で互いに対向する一対のビード５５，５６を含む。

【0051】

さらに、本実施形態では、ワーク１の表面１１が円錐状である。そして、第１堤防２の大径側のビード２６の高さは、小径側のビード２５の高さよりも高く設定されている。この構成によれば、円錐面に対して良好に突起を形成することができる。

【0052】

本実施形態でも、第１実施形態と同様に、ほぼ一定の幅で立ち上がる突起８Ｂを形成することができる。

【0053】

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0054】

例えば、第１堤防２を構成するビードおよび第２堤防５を構成するビードのそれぞれは、必ずしも連続している必要はなく、断続的であってもよい。

【0055】

また、第１実施形態のように柱状の突起８Ａを形成する場合であって、ワーク１の表面が水平面に対して傾斜している場合には、第１堤防２を形成する際に、第２実施形態と同様に、下方に位置するビードを上方に位置するビードよりも大きくすれば、傾斜面に対して良好に突起を形成することができる。

【符号の説明】

【0056】

１ ワーク
１１ 表面
１２ 突起形成領域
２ 第１堤防
２１〜２６ ビード
３ 初層
３１〜３６ ビード
４ 第１嵩上げ層
５ 第２堤防
５５，５６ ビード
６ 中間ベース層
７ 第２嵩上げ層
８Ａ，８Ｂ 突起

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】