EP0382125A1 - Verfahren und Einrichtung zum thermischen Oberflächenhärten von metallenen Werkstücken - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum thermischen Oberflächenhärten von metallenen Werkstücken Download PDF

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EP0382125A1
EP0382125A1 EP90102152A EP90102152A EP0382125A1 EP 0382125 A1 EP0382125 A1 EP 0382125A1 EP 90102152 A EP90102152 A EP 90102152A EP 90102152 A EP90102152 A EP 90102152A EP 0382125 A1 EP0382125 A1 EP 0382125A1
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EP
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workpiece
hardening
laser source
laser radiation
mirror
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Withdrawn
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EP90102152A
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French (fr)
Inventor
Rudolf Dipl.-Ing. Fetting
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Hpo Hanseatische Prazisions- und Orbittechnik I K GmbH
Original Assignee
Hpo Hanseatische Prazisions- und Orbittechnik I K GmbH
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Publication date
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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/902—Metal treatment having portions of differing metallurgical properties or characteristics
    • Y10S148/903—Directly treated with high energy electromagnetic waves or particles, e.g. laser, electron beam
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/902—Metal treatment having portions of differing metallurgical properties or characteristics
    • Y10S148/904—Crankshaft

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the thermal surface hardening of metal workpieces of the type specified in the preambles of the independent claims.
  • the workpiece (shaft end) is rotated and simultaneously advanced perpendicular to the direction of rotation; the punctiform laser beam describes a spiral or strip-shaped path on the circumference of the shaft end and creates a corresponding hardening zone. A further hardening occurs in overlapping areas; on the other hand, the warming between the winding turns may be insufficient. Overall, a surface-hardened shaft end is obtained that has periodic inhomogeneities in the surface hardness.
  • the object of the invention is to provide a method and a device of the type mentioned at the outset which enable a more homogeneous surface hardening.
  • a particular advantage of the invention is that instead of spot heating of the surface, uniform heating is achieved in a hardening zone, the hardening zone extending in a main direction at least approximately over the entire workpiece surface to be hardened. If this hardening zone cannot already cover the entire area to be hardened, a relative movement of the workpiece and the laser source can ensure that the hardening zone travels over the entire workpiece surface to be hardened without any uneven heating until the entire surface has hardened uniformly. Excessive hardening is avoided as well as insufficient hardening.
  • the hardening zone runs in a ring-like manner over the circumference, so that a simple axial advance of the shaft enables the surface hardening of the entire shaft end to be uniform.
  • the mirror devices used to irradiate the laser radiation into the hardening zone last under protective gas, which prevents contamination.
  • the laser beam does not necessarily have to be focused; the measure according to the invention can thus be easily used for a large range of workpiece diameters.
  • the desired hardness can be adjusted in that Workpiece dimensions, rotation and translation of the workpiece and power of the laser, usually a CO2 laser, are coordinated. Since in the device according to the invention the ring mirror, which reflects the laser radiation onto the hardness zone, can be easily exchanged, additional diameter ranges can be covered.
  • the hardening head 1 has an, for example essentially cylindrical, outer housing 7 in which mirror devices 2, 3, 5 are arranged.
  • the outer housing 7 has an opening through which a shaft end 11 to be hardened on the surface can be introduced into the interior of the hardening head 1.
  • the outer housing 7 has a further opening 7 'through which a laser beam 6 from a laser source, not shown, enters outside the hardening head 1 in the direction of the arrow.
  • the laser beam 6 is incident along the main axis of the shaft end 11.
  • an inner housing 8 which is fastened to the outer housing 7 by means of holding rods 9.
  • the mirror devices initially comprise a conical mirror 5 which is fastened to the inner housing 8 in such a way that its conical tip lies on the main axis of the shaft end 11 and thus also of the laser beam 6.
  • the cone mirror 5 turns its cone tip to the (not shown) laser source, which is designed as a commercially available CO2 laser source and can be flanged to the opening 7 'of the outer housing.
  • the laser beam 6 strikes the conical mirror 5 and is deflected outward on its conical circumference.
  • the cone angle of the cone mirror 5 is chosen so that this deflection takes place at a right angle.
  • the laser beam After being deflected by the conical mirror 5, the laser beam forms a flat, disk-shaped surface perpendicular to the main axis mentioned.
  • annular deflecting mirror 3 Radially further outward from the main axis there is an annular deflecting mirror 3 in the outer housing 7 with a flat mirror surface which is inclined at a 45 ° angle to the main axis.
  • the beam coming from the conical mirror 5 is deflected by the ring-shaped deflecting mirror 3, so that a cylindrical hollow beam is created.
  • This runs through the space between the outer housing 7 and the inner housing 8 in the direction of the shaft end 11.
  • the hollow beam strikes an aspherical ring mirror 2, which is also arranged in the outer housing 7, and the beam deflected inwards onto the shaft end 11.
  • the beam converges so that it can heat up the annular circumferential region of the shaft end 11 into which it falls.
  • a hardening zone 10 is formed on this circumferential region, which extends in a ring-like manner over the entire circumference of the shaft end.
  • the incident radiation intensity and thus the heating is the same at every location in the hardening zone, since the mirror devices 2, 3, 5 divide and deflect the incident laser beam 6 completely uniformly.
  • the outer housing 7 and the inner housing 8 come close together near the opening allowing the shaft end 11 to enter the hardening head 1, so that an annular gap 4 is formed.
  • the converging beam falls from the aspherical ring mirror 2 through the annular gap 4 onto the hardening zone.
  • the formation of this relatively narrow annular gap 4 has the effect of allowing a flow of a protective gas through the intermediate space between the outer housing 7 and the inner housing 8 in order to protect the mirror devices 2, 3, 5 from contamination without, on the other hand, consuming too much protective gas. Gas losses can be further restricted by the annular gap 4 being provided in a manner not shown with a closure, for example a lamella closure, which opens when the device is switched on and thus throughflow with protective gas and otherwise remains closed.
  • the shaft end 11 is pushed evenly into the hardening head 1 in the direction of its main axis, so that the hardening zone 10 migrates from the free end of the shaft over the entire surface area of the shaft end 11 to be hardened.
  • the feed rate speed of the shaft end 11 will be chosen so that the desired hardening is achieved taking into account the power of the laser source.
  • the support rods 9, the inner housing 8 and outer housing 7 connect may consist of material that is not transparent to the infrared radiation of the CO2 laser. This could lead to inhomogeneities by shading part of the beam path. However, this can easily be compensated for by the fact that the shaft end 11 is rotated slowly in addition to its advancing movement.
  • a shadow-free hardness zone can be obtained in that the ring-shaped deflecting mirror 3 and aspherical ring mirror 2 are formed with periodic distortions or shape deviations which are matched in number, position and shape to the support rods 9 and avoid the formation of shadows. In this case, the shaft end 11 would not have to be rotated.
  • Another alternative for avoiding inhomogeneities in the hardening zone is to form the connecting elements between the outer housing 7 and the inner housing 8 from infrared-transparent material;
  • a cylindrical spacer and retaining ring made of IR-transparent material for example silicon can be used instead of the holding rods 9.
  • the device according to the invention can easily be modified in many respects.
  • the ring mirrors can be designed interchangeably; especially by replacing the aspherical ring mirror with another mirror surface curvature, the degree of convergence of the laser beam can easily be set up for other workpiece diameters.
  • the beam path does not necessarily have to have right-angled changes in direction at the conical mirror 5 and the deflecting mirror 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Oberflächenhärten von metallenen Werkstücken, insbesondere von Wellenenden, mittels einer Laserquelle, bei dem ggf. unter Relativbewegung von Werkstück und Laserquelle, die zu härtende Werkstückoberfläche bereichsweise durch Laserstrahlung erwärmt wird. Erfindungsgemäß wird die Laserstrahlung im wesentlichen gleichmäßig in einer Härtezone eingestrahlt, die sich in einer Hauptrichtung wenigstens annähernd über die gesamte zu härtende Werkstückoberfläche erstreckt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum thermischen Oberflächenhärten von metallenen Werkstücken, insbesondere von Wellenenden, mit einer Laserquelle zur Abgabe von Laserstrahlung auf die zu härtende Werkstückoberfläche und ggf. mit Einrichtungen zur Relativbewegung von Laserquelle und Werkstück; erfindungsgemäß vorgesehene Spiegeleinrichtungen formen die von Laserquelle abgegebene Laserstrahlung zu einem flächigen Strahl um und richten diesen auf eine Härtezone, die sich in einer Hauptrichtung wenigstens annähernd über die gesamte zu härtende Werkstückoberfläche erstreckt. So wird eine wesentlich homogenere Erwärmung der Werkstückoberfläche erreicht, die Härteschwankungen aufgrund übermäßiger oder mangelnder Aufhärtung ausschließt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrich­tung zum thermischen Oberflächenhärten von metallenen Werkstücken der in den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche angegebenen Art.
  • Das thermische Oberflächenhärten von metallenen Werk­stücken, insbesondere Wellenenden wird meist dann ein­gesetzt, wenn die Werkstücke für eine wirtschaftliche Härtung im Ofen zu groß sind oder ein Durchhärten zu lange dauert. Insbesondere für die Härtung von Wel­lenenden sind daher Anlagen entwickelt worden, mittels derer die Oberfläche durch einen fokussierten Laser­strahl erhitzt und gehärtet wird.
  • Bei solchen Anlagen wird das Werkstück (Wellenende) ge­dreht und gleichzeitig senkrecht zur Drehrichtung vor­geschoben; der punktförmige Laserstrahl beschreibt da­bei auf dem Umfang des Wellenendes eine spiralige oder streifenförmige Bahn und erzeugt eine entsprechende Aufhärtungszone. In Überlappungsbereichen kommt es da­bei zu einer weiteren Aufhärtung; zwischen den Bahn­windungen kann andererseits die Erwärmung unzureichend sein. Insgesamt wird ein oberflächig gehärtetes Wel­lenende erhalten, das periodische Inhomogenitäten der Oberflächenhärte aufweist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine homogenere Oberflächenhärtung ermöglichen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
  • Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß statt einer punktförmigen Erwärmung der Oberfläche ei­ne gleichmäßige Erwärmung in einer Härtezone erreicht wird, wobei sich die Härtezone in einer Hauptrichtung wenigstens annähernd über die gesamte zu härtende Werkstückoberfläche erstreckt. Wenn diese Härtezone nicht schon den gesamten zu härtenden Bereich abdecken kann, kann durch eine Relativbewegung von Werkstück und Laserquelle erreicht werden, daß die Härtezone ohne irgendwelche ungleichmäßigen Erwärmungen über die gesamte zu härtende Werkstückoberfläche wandert, bis die gesamte Oberfläche gleichmäßig gehärtet ist. Über­mäßige Aufhärtungen werden genauso vermieden wie zu ge­ringe Aufhärtungen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Einrichtung sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Insbesondere für zylindrische Wellenenden wird man vor­teilhaft vorsehen, daß die Härtezone ringartig über den Umfang verläuft, so daß ein einfacher Axialvor­schub der Welle die gleichmäßige Oberflächenhärtung des gesamten Wellenendes ermöglicht.
  • Dabei kann vorteilhaft vorgesehen werden, die zur Ein­strahlung der Laserstrahlung in die Härtezone dienen­den Spiegeleinrichtungen dauern unter Schutzgas zu hal­ten, was Verschmutzungen verhindert.
  • Für viele Härtereianwendungen muß der Laserstrahl nicht unbedingt fokussiert sein; die erfindungsgemäßen Maßnahme lassen sich so ohne weiteres für einen großen Bereich von Werkstückdurchmessern einsetzen. Die ge­wünschte Härte kann dadurch eingestellt werden, daß Werkstückdimensionen, Rotation und Translation des Werkstücks und Leistung des Lasers, üblicherweise ei­nes CO₂-Lasers, aufeinander abgestimmt werden. Da sich bei der erfindungsgemäßen Einrichtung der Ringspiegel, der die Laserstrahlung auf die Härtezone reflektiert, leicht auswechseln läßt, lassen sich zusätzliche Durch­messerbereiche abdecken.
  • Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläu­tert. Diese zeigt eine schematische Schnittansicht ei­nes Härtekopfs beim Härten eines Wellenendes.
  • Der Härtekopf 1 hat ein, beispielsweise im wesentli­chen zylindrisches, Außengehäuse 7, in dem Spiegelein­richtungen 2, 3, 5 angeordnet sind.
  • Das Außengehäuse 7 hat eine Öffnung, durch die ein oberflächig zu härtendes Wellenende 11 in das Innere des Härtekopfes 1 eingeführt werden kann.
  • Dieser Öffnung gegenüberliegend hat das Außengehäuse 7 eine weitere Öffnung 7′, durch die ein Laserstrahl 6 von einer nicht gezeigten Laserquelle außerhalb des Härtekopfes 1 in Pfeilrichtung eintritt. Wie die Zeich­nung veranschaulicht, fällt der Laserstrahl 6 entlang der Hauptachse des Wellenendes 11 ein.
  • Innerhalb des Außengehäuses 7 befindet sich ein Innen­gehäuse 8, das mittels Haltestangen 9 am Außengehäuse 7 befestigt ist.
  • Zwischen dem Innengehäuse 8 und dem Außengehäuse 7 ver­bleibt ein Raum, in dem die noch näher zu beschreiben­ den Spiegeleinrichtungen 2, 3, 5 angeordnet sind. In diesen Zwischenraum kann ein Schutzgas eingeführt wer­den, das Verschmutzungen der Spiegeleinrichtungen ver­hindert.
  • Die Spiegeleinrichtungen umfassen zunächst einen Kegel­spiegel 5, der so am Innengehäuse 8 befestigt ist, daß er mit seiner Kegelspitze auf der Hauptachse des Wellenendes 11 und damit auch des Laserstrahls 6 liegt. Der Kegelspiegel 5 wendet seine Kegelspitze der (nicht gezeigten) Laserquelle zu, die als handelsübli­che CO₂-Laserquelle ausgebildet ist und an der Öffnung 7′ des Außengehäuses angeflanscht werden kann.
  • Der Laserstrahl 6 trifft auf den Kegelspiegel 5 und wird auf dessen kegeligem Umfang auswärts abgelenkt. Im Ausführungsbeispiel ist der Kegelwinkel des Kegel­spiegels 5 so gewählt, daß diese Ablenkung unter einem rechten Winkel erfolgt. Der Laserstrahl bildet nach der Ablenkung durch den Kegelspiegel 5 eine ebene scheibenförmige Fläche senkrecht zur genannten Haupt­achse.
  • Radial weiter auswärts von der Hauptachse befindet sich im Außengehäuse 7 ein ringförmiger Umlenkspiegel 3 mit einer ebenen Spiegelfläche, die zur Hauptachse unter einem 45°-Winkel geneigt ist. Der vom Kegelspie­gel 5 kommende Strahl wird durch den ringförmigen Um­lenkspiegel 3 umgelenkt, so daß ein zylinderförmiger Hohlstrahl entsteht. Dieser läuft durch den Zwischen­raum zwischen Außengehäuse 7 und Innengehäuse 8 in Richtung auf das Wellenende 11 zu. Der Hohlstrahl trifft auf einen asphärischen Ringspiegel 2, der eben­falls im Außengehäuse 7 angeordnet ist und den Strahl einwärts auf das Wellenende 11 umlenkt. Dabei konver­giert der Strahl, so daß er den ringförmigen Umfangsbe­reich des Wellenendes 11, in den er fällt, stark erwär­men kann. Dadurch wird auf diesem Umfangsbereich eine Härtezone 10 gebildet, die sich ringartig geschlossen über den gesamten Umfang des Wellenendes erstreckt. An jedem Ort der Härtezone ist die einfallende Strahlungs­intensität und damit die Erwärmung gleich, da die Spie­geleinrichtungen 2, 3, 5 den einfallenden Laserstrahl 6 völlig gleichmäßig aufteilen und umlenken.
  • Nahe der den Eintritt des Wellenendes 11 in den Härte­kopf 1 gestattenden Öffnung treten Außengehäuse 7 und Innengehäuse 8 nahe zusammen, so daß ein Ringspalt 4 gebildet wird. Durch diesen Ringspalt 4 fällt der kon­vergierende Strahl vom asphärischen Ring- spiegel 2 auf die Härtezone. Die Ausbildung dieses relativ engen Ringspaltes 4 hat den Effekt, ein Durchströmen des Zwi­schenraumes zwischen Außengehäuse 7 und Innengehäuse 8 mit einem Schutzgas zu ermöglichen, um die Spiegelein­richtungen 2, 3, 5 vor Verschmutzungen zu schützen, ohne andererseits allzu viel Schutzgas zu verbrauchen. Gasverluste können weiter eingeschränkt werden, indem der Ringspalt 4 in nicht gezeigter Weise mit einem Ver­schluß, beispielsweise einem Lamellenverschluß verse­hen wird, der sich bei Einschalten der Einrichtung und damit Durchströmung mit Schutzgas öffnet und ansonsten geschlossen bleibt.
  • Im Betrieb wird das Wellenende 11 in Richtung seiner Hauptachse gleichmäßig in den Härtekopf 1 hineingescho­ben, so daß die Härtezone 10 ausgehend vom freien Ende der Welle über den gesamten zu härtenden Oberflächenbe­reich des Wellenendes 11 wandert. Die Vorschubgeschwin­ digkeit des Wellenendes 11 wird man so wählen, daß un­ter Berücksichtigung der Leistung der Laserquelle die gewünschte Aufhärtung erzielt wird.
  • Die Haltestangen 9, die Innengehäuse 8 und Außengehäu­se 7 verbinden, können aus Material bestehen, das für die Infrarotstrahlung des CO₂-Lasers nicht durchlässig ist. Das könnte zu Inhomogenitäten führen, indem ein Teil des Strahlengangs abgeschattet wird. Dies läßt sich jedoch leicht dadurch ausgleichen, daß das Wellenende 11 zusätzlich zu seiner Vorschubbewegung langsam gedreht wird.
  • Alternativ dazu läßt sich eine schattenfreie Härtezone dadurch erhalten, daß der ringförmige Umlenkspiegel 3 und asphärische Ringspiegel 2 mit periodischen Verzer­rungen bzw. Formabweichungen ausgebildet werden, die in Zahl, Position und Form auf die Haltestangen 9 abge­stimmt sind und die Schattenbildung vermeiden. In die­sem Fall müßte das Wellenende 11 nicht gedreht werden.
  • Eine weitere Alternative zur Vermeidung von Inhomogeni­täten in der Härtezone besteht darin, die Verbindungs­elemente zwischen Außengehäuse 7 und Innengehäuse 8 aus infrarotdurchlässigem Material auszubilden; bei­spielsweise läßt sich ein zylindrischer Abstands- und Haltering aus IR-durchlässigem Material (beispielswei­se Silizium) statt der Haltestangen 9 einsetzen.
  • Es versteht sich, daß sich die erfindungsgemäße Ein­richtung in vielen Punkten ohne weiteres abwandeln läßt. Die Ringspiegel lassen sich auswechselbar ausbil­den; insbesondere durch Auswechslung des asphärischen Ringspiegels gegen einen anderen mit anderer Spiegel­ flächenkrümmung läßt sich so leicht der Konvergenzgrad des Laserstrahls für andere Werkstückdurchmesser ein­richten. Außerdem muß der Strahlengang nicht notwendi­gerweise an Kegelspiegel 5 und Umlenkspiegel 3 recht­winklige Richtungsänderungen aufweisen.

Claims (17)

1. Verfahren zum thermischen Oberflächenhärten von metallenen Werkstücken, insbesondere von Wellenen­den, mittels einer Laserquelle, bei dem, ggf. unter Relativbewegung von Werkstück und Laserquelle, die zu härtende Werkstückoberfläche bereichsweise durch Laserstrahlung erwärmt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung im we­sentlichen gleichmäßig in einer Härtezone einge­strahlt wird, die sich in einer Hauptrichtung wenig­stens annähernd über die gesamte zu härtende Werk­stückoberfläche erstreckt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Härtezone sich ringar­tig geschlossen über den Werkstückumfang erstreckt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Relativbewegung von Werkstück und Laserquelle erzeugt wird, deren Richtung normal zur Hauptrichtung der Härtezone ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Härtezone unter einem Schutzgas gehalten wird.
5. Einrichtung zum thermischen Oberflächenhärten von metallenen Werkstücken, insbesondere von Wellenenden, mit einer Laserquelle zur Abgabe von Laserstrahlung auf die zu härtende Werkstückoberfläche und ggf. mit Einrichtungen zur Relativbewegung von Laserquelle und Werkstück,
gekennzeichnet durch Spiegeleinrichtungen (2, 3, 5), die die von der Laserquelle abgegebene Laserstrahlung (6) zu einem flächig verbreiterten Strahl umformen und auf eine Härtezone (10) richten, die sich in einer Hauptrichtung wenigstens annähernd über die gesamte zu härtende Werkstückoberfläche erstreckt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Laserquelle bezüglich des Werkstückes (11) so angeordnet ist, daß sie ihre Laserstrahlung (6) entlang einer gedachten Werkstück­achse abstrahlt, und daß die Spiegeleinrichtungen ei­nen in dieser Werkstückachse angeordneten Kegelspiegel (5) mit der Laserquelle zugewandter Kegelspitze umfas­sen, der die Laserstrahlung (6) auswärts in einer Scheibenfläche um die Werkstückachse ausbreitet, sowie einen in der Scheibenflächenebene angeordneten, zu die­ser geneigten, ringförmigen ebenen Umlenkspiegel (3), der die Laserstrahlung zu einem Hohlstrahl umformt, und einen weiteren ringförmigen, asphärischen Spiegel (2) umfaßt, der den Hohlstrahl konvergierend einwärts auf die Härtezone (10) reflektiert.
7. Einrichtung nach Anspruch 6,
gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Relativbewegung von Werkstück (11) und Spiegeleinrichtungen (2, 3, 5) entlang der gedachten Werkstückachse sowie ggf. Ein­richtungen zur Relativverdrehung von Werkstück (11) und Spiegeleinrichtungen (2, 3, 5) um diese Werkstück­achse.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegeleinrichtungen (2, 3, 5) in einem Außengehäuse (7) angeordnet sind, das eine Öffnung zum wenigstens teilweisen Eintritt des Werkstücks (11) aufweist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (7) außer­dem eine Öffnung (7′) zum Eintritt der Laserstrahlung von der außerhalb des Außengehäuses (7) angeordneten Laserquelle aufweist.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Zuführung eines Schutzgases in das Außengehäuse (7).
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
gekennzeichnet durch ein im Außengehäuse (7) einwärts vom Strahlengang vorgesehenes Innengehäuse (8), das mit dem Außengehäuse (7) nahe der Härtezone (10) einen Ringspalt (4) bildet.
12. Einrichtung nach Anspruch 11,
gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Zuführung eines Schutzgases in den Raum zwischen Außengehäuse (7) und Innengehäuse (8).
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (4) mit ei­nem Verschluß, insbesondere einem Lamellenverschluß, versehen ist, der den Ringspalt (4) bei Nichtbetrieb der Härteeinrichtung absperrt und ihn bei Betrieb der Härteeinrichtung freigibt.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelspiegel (5) am In­nengehäuse (8) befestigt ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (8) durch den Strahlengang querende Elemente (9) am Außengehäuse befestigt ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente aus einem für die Laserstrahlung durchlässigen Material bestehen und insbesondere einen Abstands- und Haltering aus IR-­durchlässigem Material umfassen.
17. Einrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Elemen­te (9) aus für die Laserstrahlung wenig oder nicht durchlässigem Material die Spiegeleinrichtungen, insbe­sondere die ebenen Umlenkspiegel (2, 3) in Strahlungs­richtung hinter den Elementen (9), periodische Verzer­rungen aufweisen, deren Anzahl und Position der der Elemente (9) entspricht und die die Schattenbildung durch die Elemente (9) ausgleichen.
EP90102152A 1989-02-08 1990-02-03 Verfahren und Einrichtung zum thermischen Oberflächenhärten von metallenen Werkstücken Withdrawn EP0382125A1 (de)

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