JP2010047789A - エネルギビームによる焼入方法および焼入システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワークに対するレーザ光の走査照射として、焼入れと同じ態様、かつ、レーザ光の照射部位の温度が所定の変態温度に達しないような一定の予備照射を行いながら照射部位の温度を測定することで、ワーク位置と予備照射温度との相関関係(グラフG1)を求め、予備照射温度に基づき、前記相関関係を反映してワーク位置に対応して変化する予想温度(グラフG2)を算出し、照射部位の温度が目標焼入温度T0となるような焼入ビーム条件(グラフG3)をあらかじめ求め、焼入ビーム条件に基づいてレーザ条件を制御する。
【選択図】図2
Description
すなわち、本発明によれば、焼入対象物において形状や大きさや表面性状等の個体バラツキが存在する場合や、焼入対象物が初めて焼入れを行うものである場合等であっても、レーザ光等のエネルギビームの照射による焼入温度を安定させることができ、安定した焼入深さや硬さを有する良好な硬化層を均一的に得ることができる。
予想温度(℃)=予備照射温度(℃)×0.4+670(℃) ・・・(1)
上記式(1)において、予備照射温度の係数(0.4)や、予備照射温度の項に加算される温度の値(670(℃))は、前記のとおりレーザ条件および母材条件に基づいて決定される。ただし、予想温度の算出に際して用いられる温度予測式は、本例の様式に限定されるものではない。
2 レーザ光(エネルギビーム)
3 レーザ発振器(発振器)
4 温度測定装置(温度測定手段)
5 制御盤(制御手段)
8 面粗度測定装置(表面性状測定手段)
11 発振器制御部
12 第一の記憶部
13 予想温度算出部
14 第二の記憶部
15 補正部
20 ワーク(焼入対象物)
21 ビーム条件記憶部
21a 被選択ビーム条件(ビーム条件)
22 ビーム条件選択部
Claims (6)
- 焼入対象物に対してエネルギビームを走査照射することで、焼入対象物の表面近傍に硬化層を形成する焼入れを施すエネルギビームによる焼入方法であって、
焼入対象物に対する前記エネルギビームの走査照射として、前記焼入れに際しての前記エネルギビームの走査照射と同じ態様での走査照射であり、かつ、焼入対象物における前記エネルギビームの照射部位の温度が前記焼入れにともなう変態が生じる温度に達しないような一定のエネルギレベルでの走査照射である予備照射を行いながら、前記照射部位の温度を測定することで、前記照射部位の焼入対象物における位置と前記予備照射による前記照射部位の温度である予備照射温度との相関関係を求め、
前記予備照射温度に基づき、前記焼入れに際しての前記照射部位の温度を、前記相関関係を反映して前記焼入対象物における位置に対応して変化する温度である予想温度として算出し、
前記焼入対象物における位置に対応する前記予想温度の、焼入対象物を構成する材料に応じてあらかじめ設定される所定の目標焼入温度に対する温度差に基づいて、前記照射部位の温度が前記目標焼入温度となるような焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件である焼入ビーム条件をあらかじめ求め、
前記焼入れに際しての前記エネルギビームの走査照射にともない、前記焼入ビーム条件に基づいて、焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件を制御することを特徴とするエネルギビームによる焼入方法。 - 前記焼入れに際しての前記エネルギビームの走査照射にともない、前記照射部位の温度測定を行い、
前記目標焼入温度に基づく目標温度と、前記温度測定による測定温度との比較による差に基づいて、焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件を制御するフィードバック制御により、前記焼入ビーム条件に基づく焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件の制御を補正することを特徴とする請求項1に記載のエネルギビームによる焼入方法。 - 焼入対象物に対してエネルギビームを走査照射することで、焼入対象物の表面近傍に硬化層を形成する焼入れを施すエネルギビームによる焼入方法であって、
焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件として、焼入対象物における前記エネルギビームの照射面についての、面粗度、前記エネルギビームの吸収率、および前記エネルギビームの反射率のうちのいずれかである表面性状と、前記エネルギビームの照射を受けた場合の温度との関係を規定する条件であるビーム条件を、あらかじめ複数種類設定し、
前記焼入れに際しての前記エネルギビームの走査照射に先立ちあるいは該走査照射にともない、前記照射面についての前記表面性状の測定を行い、
複数の前記ビーム条件から、前記表面性状の測定値に対応する、前記エネルギビームの照射を受けた場合の温度が、焼入対象物を構成する材料に応じてあらかじめ設定される所定の目標焼入温度に最も近くなる前記ビーム条件である最適ビーム条件を選択し、
前記最適ビーム条件に基づいて、焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件を制御することを特徴とするエネルギビームによる焼入方法。 - 焼入対象物に対してエネルギビームを走査照射することで、焼入対象物の表面近傍に硬化層を形成する焼入れを施すエネルギビームによる焼入システムであって、
前記エネルギビームを発振する発振器と、焼入対象物における前記エネルギビームの照射部位の温度を測定する温度測定手段と、焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記発振器により、焼入対象物に対する前記エネルギビームの走査照射として、前記焼入れに際しての前記エネルギビームの走査照射と同じ態様での走査照射であり、かつ、焼入対象物における前記エネルギビームの照射部位の温度が前記焼入れにともなう変態が生じる温度に達しないような一定のエネルギレベルでの走査照射である予備照射が行われながら、前記温度測定手段により、前記照射部位の温度が測定されることで、前記照射部位の焼入対象物における位置と前記予備照射による前記照射部位の温度である予備照射温度との相関関係を記憶する第一の記憶部と、
前記予備照射温度に基づき、前記焼入れに際しての前記照射部位の温度を、前記第一の記憶部により記憶された前記相関関係を反映して前記焼入対象物における位置に対応して変化する温度である予想温度として算出する予想温度算出部と、
前記予想温度算出部により算出された前記焼入対象物における位置に対応する前記予想温度の、焼入対象物を構成する材料に応じてあらかじめ設定される所定の目標焼入温度に対する温度差に基づいて、前記照射部位の温度が前記目標焼入温度となるような焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件である焼入ビーム条件をあらかじめ記憶する第二の記憶部と、を有し、
前記焼入れに際しての前記エネルギビームの走査照射にともない、前記第二の記憶部に記憶された前記焼入ビーム条件に基づいて、焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件を制御する、
ことを特徴とするエネルギビームによる焼入システム。 - 前記温度測定手段は、
前記焼入れに際しての前記エネルギビームの走査照射にともない、前記照射部位の温度測定を行い、
前記制御手段は、
前記目標焼入温度に基づく目標温度と、前記温度測定による測定温度との比較による差に基づいて、焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件を制御するフィードバック制御により、前記第二の記憶部に記憶された前記焼入ビーム条件に基づく焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件の制御を補正する補正部をさらに有する、
ことを特徴とする請求項4に記載のエネルギビームによる焼入システム。 - 焼入対象物に対してエネルギビームを走査照射することで、焼入対象物の表面近傍に硬化層を形成する焼入れを施すエネルギビームによる焼入システムであって、
前記エネルギビームを発振する発振器と、焼入対象物における前記エネルギビームの照射面についての、面粗度、前記エネルギビームの吸収率、および前記エネルギビームの反射率のうちのいずれかである表面性状を測定する表面性状測定手段と、焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件として、前記表面性状と、前記エネルギビームの照射を受けた場合の温度との関係を規定する条件であるビーム条件を、あらかじめ複数種類記憶するビーム条件記憶部と、
前記ビーム条件記憶部に記憶された複数の前記ビーム条件から、前記表面性状測定手段による前記表面性状の測定値に対応する、前記エネルギビームの照射を受けた場合の温度が、焼入対象物を構成する材料に応じてあらかじめ設定される所定の目標焼入温度に最も近くなる前記ビーム条件である最適ビーム条件を選択するビーム条件選択部と、を有し、
前記ビーム条件選択部により選択された前記最適ビーム条件に基づいて、焼入対象物に対する前記エネルギビームの条件を制御する、
ことを特徴とするエネルギビームによる焼入システム。
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