JP2616504B2 - Method of forming signal pattern using change in magnetic characteristics - Google Patents

Method of forming signal pattern using change in magnetic characteristics

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JP2616504B2 JP3022319A JP2231991A JP2616504B2 JP 2616504 B2 JP2616504 B2 JP 2616504B2 JP 3022319 A JP3022319 A JP 3022319A JP 2231991 A JP2231991 A JP 2231991A JP 2616504 B2 JP2616504 B2 JP 2616504B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、位置や速度を検出する
非接触型センサーなどに使用される、金属表面に磁気特
性の異なる信号パターン(磁気目盛りなど)を形成する
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a signal pattern having different magnetic properties (such as a magnetic scale) on a metal surface, which is used for a non-contact type sensor for detecting a position or a speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属表面へのレーザ光照射による再溶融
凝固で金属材料の磁気特性を変えることを利用して信号
パターン(磁気目盛り)を形成することできる。その一
例として、18%Cr−7%Niの不安定オーステナイ
ト鋼の部材を冷間引抜と矯正して加工誘起マルテンサイ
ト組織にし、レーザ照射によって表面を溶融凝固させる
とその部分はオーステナイト(非磁性体)化する。再溶
融部と非溶融部を交互に繰り返したパターンを形成する
ことによって、非磁性・強磁性パターンを形成する。こ
のような表面を磁気検出器で走査すると、パターンに応
じたパルス信号が得られ、この信号をカウントすれば、
部材の変位や速度を検出することができる(例えば、住
友金属、Vol. 42-3 (1990), pp.21-26参照)。
2. Description of the Related Art A signal pattern (magnetic scale) can be formed by utilizing the change of magnetic properties of a metal material by remelting and solidifying by irradiating a laser beam to a metal surface. As an example, an 18% Cr-7% Ni unstable austenitic steel member is cold-drawn and straightened into a work-induced martensite structure, and when the surface is melt-solidified by laser irradiation, the portion becomes austenitic (nonmagnetic material). ). A nonmagnetic / ferromagnetic pattern is formed by forming a pattern in which a remelted portion and a non-melted portion are alternately repeated. When such a surface is scanned by a magnetic detector, a pulse signal corresponding to the pattern is obtained, and if this signal is counted,
The displacement and speed of the member can be detected (for example, see Sumitomo Metal, Vol. 42-3 (1990), pp. 21-26).

【0003】また、金属基体の上に急冷凝固により非晶
質化する合金を結晶質の肉盛溶着層を形成し、これにレ
ーザ(高密度エネルギー)照射で急速溶解・急速凝固さ
せて非晶質層パターンを形成する。結晶質部分と非晶質
部分との交互パターンを磁気検出器で走査すれば、同様
に変位や速度を検出することができる。この技術に関連
した発明を本出願人も特願平1−324163号、2−
93926号、2−93930号などにて提案した。
[0003] In addition, an alloy that becomes amorphous by rapid solidification is formed on a metal substrate to form a crystalline overlay welding layer, which is rapidly melted and solidified by laser (high-density energy) irradiation to form an amorphous layer. A layer pattern is formed. If an alternating pattern of a crystalline portion and an amorphous portion is scanned by a magnetic detector, displacement and velocity can be similarly detected. Applicants have also filed an invention relating to this technology with Japanese Patent Application No. Hei.
No. 93926 and 2-93930.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来例の前者の場合に
は、マルテンサイト化のためには特定組成のオーステナ
イト鋼を用意しなければならず、冷間引抜や矯正の強加
工工程が必要でありかつその加工度の制御も必要であ
り、さらに適用部材の形状が限定されてしまう。また、
後者の場合には、非晶質化する合金を特別に用意する必
要があり、また非晶質化(アモルファス化)のために極
めて大きな冷却速度を必要とする。
In the former case of the prior art, an austenitic steel having a specific composition must be prepared for martensitization, and a cold drawing and a strong working step of straightening are required. In addition, it is necessary to control the degree of processing, and the shape of the applied member is further limited. Also,
In the latter case, it is necessary to specially prepare an alloy to be amorphized, and an extremely high cooling rate is required for amorphization (amorphization).

【0005】本発明の目的は、従来よりも組成範囲を広
くしたステンレス鋼を利用して、強加工工程を経ること
なく、レーザ光照射による再溶融凝固で金属組織を変え
て磁気特性をも変えることで信号パターン(磁気目盛
り)を形成する方法を提供することである。
An object of the present invention is to change the metal structure by remelting and solidifying by laser light irradiation without changing the metal structure, using a stainless steel having a wider composition range than before, and also changing the magnetic characteristics. Thus, a method of forming a signal pattern (magnetic scale) is provided.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述の目的が、部品の表
面に、添付図面のシェフラー状態図に示すように点A
(15.2%Cr当量、8.0%Ni当量)、B(21.2%
Cr当量、3.2%Ni当量)、C(40.0%Cr当量、
13.0%Ni当量)、D(37.0%Cr当量、30.0%
Ni当量)で囲まれる範囲内のオーステナイトとフェラ
イトの共存組織を有するステンレス鋼層を配置し、該部
品表面を所定寸法に機械加工し、前記ステンレス鋼の表
面にレーザなどの高密度エネルギーを所定信号パターン
形状に印加して局部的に再溶融急冷凝固させて、該高密
度エネルギーを印加しない前記ステンレス鋼部分の組織
とは磁気特性を異なるようにし、そして、必要に応じて
仕上げ表面加工を施すことを特徴とする磁気特性変化を
利用した信号パターンの形成方法によって達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION The above object is achieved by forming a point A on the surface of a component as shown in the Schaeffler phase diagram of the accompanying drawings.
(15.2% Cr equivalent, 8.0% Ni equivalent), B (21.2%
Cr equivalent, 3.2% Ni equivalent), C (40.0% Cr equivalent,
13.0% Ni equivalent), D (37.0% Cr equivalent, 30.0%
A stainless steel layer having a coexisting structure of austenite and ferrite within a range surrounded by Ni equivalent) is arranged, the surface of the component is machined to a predetermined size, and a high-density energy such as a laser is applied to the surface of the stainless steel by a predetermined signal. Applying to the pattern shape to locally re-melt and quench solidify to make the magnetic properties different from the structure of the stainless steel part to which the high-density energy is not applied, and to perform finishing surface processing as necessary This is achieved by a method of forming a signal pattern using a change in magnetic characteristics characterized by the following.

【0007】上述の組成範囲の内で、点E(17.8%C
r当量、7.5%Ni当量)、F(21.0%Cr当量、5.
0%Ni当量)、G(38.0%Cr当量、16.8%Ni
当量)、H(36.0%Cr当量、27.0%Ni当量)で
囲まれる範囲内のステンレス鋼であることは、後述する
検出信号強度が大きいので、好ましい。部品(すなわ
ち、基体)がオーステナイト系ステンレス鋼などの非磁
性金属から造られていることは磁気特性検出の際に有利
である。
Within the above composition range, point E (17.8% C
r equivalent, 7.5% Ni equivalent), F (21.0% Cr equivalent, 5.
0% Ni equivalent), G (38.0% Cr equivalent, 16.8% Ni equivalent)
) And H (36.0% Cr equivalent, 27.0% Ni equivalent) are preferred because they are large in the detection signal intensity described later. The fact that the component (ie, the substrate) is made of a non-magnetic metal, such as austenitic stainless steel, is advantageous for detecting magnetic properties.

【0008】ステンレス鋼層を103 ℃/秒以下の冷却
速度で肉盛溶着して部品の表面上に形成することでシェ
フラー状態図に示された金属組織とすることができる。
あるいは、シェフラー状態図に示された金属組織を有す
る材料を溶接などの手法によって部品表面に接合する。
再溶融急冷凝固の時の冷却速度が2×103 〜107
/秒であることが好ましく、後述するようにシェフラー
状態図での0%フェライト量ライン(a)および100
%フェライト量ライン(b)の間が狭まるようになっ
て、肉盛溶着の金属(ステンレス鋼)層とは異なるオー
ステナイト量とフェライト量との比でかつ異なる金属組
織(微細な棒状共晶凝固組織ないしマッシブ凝固(パー
ティションレス凝固)組織が得られる(中尾、西本:ス
テンレス鋼のレーザグレージング」、生産と技術、Vol.
42, No.3夏号、(社)生産技術振興協会(1990)、 39-
44参照)。
The metal structure shown in the Schaeffler phase diagram can be obtained by forming the stainless steel layer on the surface of the component by overlay welding at a cooling rate of 10 3 ° C./sec or less.
Alternatively, a material having the metal structure shown in the Schaeffler phase diagram is joined to the component surface by a technique such as welding.
Cooling rate during remelting quenching and solidification is 2 × 10 3 to 10 7 ° C
/ Sec, and the 0% ferrite amount lines (a) and 100% in the Schaeffler phase diagram as described later.
% Ferrite content line (b) becomes narrower, and the metal structure (fine rod-like eutectic solidification structure) with a different ratio of austenite content and ferrite content and different from that of the metal (stainless steel) layer of overlay welding Or a massive solidification (partitionless solidification) structure can be obtained (Nakao, Nishimoto: Laser glazing of stainless steels), Production and Technology, Vol.
42, No.3 Summer Issue, Production Technology Promotion Association (1990), 39-
44).

【0009】高密度エネルギーがYAGレーザ光である
ことは好ましく、電子ビーム、アーク放電などであって
も良い。
The high-density energy is preferably YAG laser light, and may be electron beam, arc discharge or the like.

【0010】[0010]

【作用】本発明では、シェフラー状態図に示すように、
冷却速度103 ℃/秒以下の急冷条件下で形成したとき
に、オーステナイトとフェライトとの共存する領域のス
テンレス鋼を用い、このステンレス鋼をパルスレーザ光
照射で短時間に溶融し、すぐに急冷凝固(冷却速度:2
×103 〜107 ℃/秒で)させると、溶融凝固部分は
オーステナイト量とフェライト量との比および金属組織
が母材(レーザ照射されないステンレス鋼部分)に対し
て変化し、磁気的性質も変化する。
In the present invention, as shown in the Schaeffler phase diagram,
When formed under quenching conditions of a cooling rate of 10 3 ° C / sec or less, a stainless steel in a region where austenite and ferrite coexist is used, and this stainless steel is melted in a short time by pulsed laser beam irradiation and immediately quenched. Solidification (cooling rate: 2
× 10 3 to 10 7 ° C / sec), the ratio of austenite to ferrite and the metal structure of the melt-solidified portion change with respect to the base material (stainless steel portion not irradiated with laser), and the magnetic properties also change. Change.

【0011】ステンレス鋼を含む鋼の溶着(溶接、肉盛
など)の金属組織を表すシェフラー状態図では、図1に
示すように、横軸をクロム(Cr)当量(フェライト安
定化元素Crと、Crと同様の効果のある他の元素との
合計)とし、縦軸をニッケル(Ni)当量(オーステナ
イト安定化元素Niと、Niと同様の効果のある他の元
素との合計)としてある。基本的には、Ni当量が大き
くかつCr当量が小さい領域での金属組織はオーステナ
イトとなり、Ni当量が小さくかつCr当量が大きい領
域ではフェライトとなり、Ni当量とCr当量とが適当
な割合で存在する領域ではフェライト、オーステナイ
ト、マルテンサイトが共存している。
In a Schaeffler phase diagram showing the metallographic structure of welding (welding, overlaying, etc.) of steel including stainless steel, as shown in FIG. 1, the horizontal axis is chromium (Cr) equivalent (ferrite stabilizing element Cr, The ordinate is the nickel (Ni) equivalent (the sum of the austenite stabilizing element Ni and other elements having the same effect as Ni) on the vertical axis. Basically, the metal structure in the region where the Ni equivalent is large and the Cr equivalent is small becomes austenite, and in the region where the Ni equivalent is small and the Cr equivalent is large, ferrite, and the Ni equivalent and the Cr equivalent are present in an appropriate ratio. In the region, ferrite, austenite, and martensite coexist.

【0012】フェライト・オーステナイト共存組織とな
る領域は、Ni当量を変数Yn、Cr当量を変数Xcと
すると下記の1式: 1.101Xc−8.139≧Yn≧0.325Xc−3.953(Xc≧0、Yn ≧0) …… 1式 で表され、線(a)が0%フェライト(100%オース
テナイト)量の境界ラインであり、線(b)が100%
フェライト(0%オーステナイト)量の境界ラインであ
る。
In the region where the ferrite-austenite coexistence structure is formed, the Ni equivalent is defined as a variable Yn and the Cr equivalent is defined as a variable Xc, and the following equation is obtained: 1.101 Xc−8.139 ≧ Yn ≧ 0.325Xc−3.953 (Xc .Gtoreq.0, Yn.gtoreq.0) (1) where line (a) is a boundary line of 0% ferrite (100% austenite) amount, and line (b) is 100%
It is a boundary line of the amount of ferrite (0% austenite).

【0013】 なお、Yn≦−0.801Xc+25.52(Xc≧0、Yn≧0)…… 2式 で表される領域(線(c)より下側)ではマルテンサイ
トが混在する。シェフラー状態図は溶着金属が103
/秒程度以下の冷却速度で凝固した場合の組織図であ
り、冷却速度がより速くなると、1式で示されるフェラ
イト・オーステナイト共存組織が狭くなるように、線
(a)および(b)が下記の3式: Yn=0.87Xc−8.67(Xc≧0、Yn≧0)…… 3式 の線(d)に近づく。このことは上述した参考文献の第
41頁、図4に開示されている。また、冷却速度を速く
することで得られる金属組織(微細な棒状共晶凝固組織
ないしマッシブ凝固組織)の状態図が同じ第41頁、図
3に開示されている。
[0013] It should be noted that Yn ≦ −0.801Xc + 25.52 (Xc ≧ 0, Yn ≧ 0)... In the region (below the line (c)) represented by the expression 2, martensite is mixed. Schaeffler phase diagram deposited metal is 10 3 ° C.
FIG. 4 is a microstructure diagram when solidified at a cooling rate of about 1 / sec or less. When the cooling rate is higher, the lines (a) and (b) are as follows so that the ferrite-austenite co-existing structure represented by Formula 1 becomes narrower. Equation (3): Yn = 0.87Xc-8.67 (Xc ≧ 0, Yn ≧ 0)... Equation 3 approaches the line (d). This is disclosed in the above-cited reference, page 41, FIG. A phase diagram of a metal structure (fine rod-shaped eutectic solidification structure or massive solidification structure) obtained by increasing the cooling rate is disclosed in FIG.

【0014】そのために、1式で表される領域では冷却
速度を速める(変える)ことによってフェライト量とオ
ーステナイト量を変えることができる。その領域のうち 1.101Xc−8.139≧Yn≧0.87Xc−8.67(Xc≧0、Yn≧0 )…… 4式 で表される領域(線(a)および(d)で挟まれた領
域)では、フェライト量が減少し(即ち、オーステナイ
ト領域が拡大し)、一方、 0.87Xc−8.67≧Yn≧0.325Xc−3.953(Xc≧0、Yn≧0 ) …… 5式 で表される領域(線(d)および(b)で挟まれた領
域)では、フェライト量が増加する(即ち、フェライト
領域が拡大する)。
Therefore, in the region represented by the formula (1), the amount of ferrite and the amount of austenite can be changed by increasing (changing) the cooling rate. 1.101Xc-8.139 ≧ Yn ≧ 0.87Xc-8.67 (Xc ≧ 0, Yn ≧ 0) of the region (Xc ≧ 0, Yn ≧ 0) ... A region represented by Formula 4 (between the lines (a) and (d)) ), The amount of ferrite decreases (that is, the austenite region expands), while 0.87Xc-8.67 ≧ Yn ≧ 0.325Xc−3.953 (Xc ≧ 0, Yn ≧ 0) In the region represented by the formula (5) (the region between the lines (d) and (b)), the amount of ferrite increases (that is, the ferrite region expands).

【0015】フェライトは強磁性であり、オーステナイ
トは非磁性であるので、シェフラー状態図での1式で表
されるフェライト・オーステナイト共存領域では、基本
的に冷却速度を速めることによって、金属組織のオース
テナイト量とフェライト量との比がそして金属組織自体
も変化し、磁気的性質も変化する。そして、磁気的特性
の変化(検出器(共振コイル)からの信号強度差)をス
テンレス鋼組成との関係で調べると、図1での閉領域
(点A、B、C、Dで囲まれた領域)アの範囲内であれ
ば、磁気的特性変化を評価することができる。さらに、
図1での閉領域(点E、F、G、Hで囲まれた領域)イ
の範囲内であれば、よりはっきりとした磁気的特性変化
が得られる。また、Ni当量およびCr当量が多すぎる
と、加工しにくくなり、さらに原料費のコストアップに
なるので、上記範囲に限定する。
Since ferrite is ferromagnetic and austenite is non-magnetic, in the coexistence region of ferrite and austenite represented by the equation (1) in the Schaeffler phase diagram, the austenite of the metal structure is basically increased by increasing the cooling rate. The ratio between the amount of ferrite and the amount of ferrite changes and the metallurgical structure itself changes, as does the magnetic properties. When the change in magnetic characteristics (difference in signal intensity from the detector (resonant coil)) was examined in relation to the stainless steel composition, the closed region (points A, B, C, and D) in FIG. Within the range of region (a), a change in magnetic characteristics can be evaluated. further,
Within the range of the closed region (region surrounded by points E, F, G, and H) in FIG. 1, a more distinct change in magnetic characteristics can be obtained. On the other hand, if the Ni equivalent and the Cr equivalent are too large, it becomes difficult to process, and the cost of raw materials increases.

【0016】ステンレス鋼の金属組織での磁気特性変化
は変化しない部分と変化した部分との比較で検出でき、
そのためには、センシングコイル、ホール素子、MR素
子などの磁気/電気特性検出器を用いることができる。
したがって、本願発明に係る組成を有するステンレス鋼
をシェフラー状態図でのフェライト・オーステナイト共
存組織にした母材(層)の表面に信号パターン形状に応
じてレーザ光照射で再溶融し高速冷却凝固させて磁気特
性を変化させた部分を形成することで、信号パターン
(磁気目盛りなど)を形成することができる。
The change in magnetic properties in the metal structure of stainless steel can be detected by comparing the unchanged portion with the changed portion,
For this purpose, a magnetic / electrical property detector such as a sensing coil, a Hall element, and an MR element can be used.
Therefore, the surface of the base material (layer) in which the stainless steel having the composition according to the present invention has a ferrite-austenite coexisting structure in the Schaeffler phase diagram is re-melted by laser light irradiation according to the signal pattern shape and solidified at high speed by cooling. By forming a portion having changed magnetic characteristics, a signal pattern (magnetic scale or the like) can be formed.

【0017】この再溶融急冷凝固処理の前および後に、
ステンレス鋼層の表面を研削、研磨を含めた機械加工す
ることは、信号パターンの精度を高めるだけでなく、検
出器のプローブがステンレス鋼層の表面と接触する場合
には、検出器のプローブとの摺動を滑らかにしたり、プ
ローブとの間隙を小さくかつプローブを傷つけないなど
の効果がある。
Before and after this remelting quenching and solidification treatment,
Machining, including grinding and polishing, the surface of the stainless steel layer not only increases the accuracy of the signal pattern, but also allows the detector probe to contact the surface of the stainless steel layer if it contacts the surface of the stainless steel layer. This has the effect of smoothing the sliding of the probe, reducing the gap between the probe and the probe, and preventing the probe from being damaged.

【0018】そして、信号パターン(再溶融急冷凝固領
域・部分)を特定方向に周期的に繰り返すように形成す
れば、異なる磁気特性値が交互に繰り返される信号(磁
気目盛り信号)が得られ、あるいは、特定方向に連続的
に幅を減少または増加させるように形成すれは、磁気特
性値が徐々に低下または増大する信号を得られる。これ
ら信号によって、部材の位置や速度を特定・算定するこ
とができる。
If the signal pattern (remelting / quenching / solidification region / portion) is formed so as to be periodically repeated in a specific direction, a signal (magnetic scale signal) in which different magnetic characteristic values are alternately repeated is obtained. When the width is reduced or increased continuously in a specific direction, a signal whose magnetic characteristic value gradually decreases or increases can be obtained. With these signals, the position and speed of the member can be specified and calculated.

【0019】[0019]

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例および比較例によって本発明を詳細に説明する。図
2に示すリングロータを次のようにして製作した。先
ず、オーステナイト鋼のSUS304(非磁性金属)の
円筒リング1を用意し、その形状は外径が37.7mm、内
径が30.0mm、および幅が8.0mmであった。このリング
1の外周中央に幅が4.0mmで、深さ0.5mmの溝を機械加
工で形成した。表1に示す組成のステンレス鋼の合金粉
末No.1〜23(試料)を用意した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings with reference to embodiments and comparative examples of the present invention. The ring rotor shown in FIG. 2 was manufactured as follows. First, an austenitic steel SUS304 (non-magnetic metal) cylindrical ring 1 was prepared and had an outer diameter of 37.7 mm, an inner diameter of 30.0 mm, and a width of 8.0 mm. A groove having a width of 4.0 mm and a depth of 0.5 mm was formed at the center of the outer periphery of the ring 1 by machining. Table 1 shows the alloy powder of stainless steel having the composition shown in Table 1. 1 to 23 (samples) were prepared.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】そして、これらの合金粉末No.1〜23
をシェフラー状態図に記入すると、図4のようになる。
リング1の溝に用意した合金粉末を連続的に供給し、下
記条件のCO2 レーザを合金粉末に照射して、リング1
の回転によってこの粉末を連続的に溶解し、レーザから
外れた溶融体は直ちに凝固して、肉盛層2となった。
The alloy powder Nos. 1 to 23
In the Schaeffler state diagram is as shown in FIG.
The alloy powder prepared in the groove of the ring 1 is continuously supplied, and the alloy powder is irradiated with a CO 2 laser of
The powder was continuously melted by the rotation of, and the molten material removed from the laser was immediately solidified to form the build-up layer 2.

【0022】CO2 レーザビーム:集光レンズにて直径
2mmの大きさに集光したレーザビームを幅5mmとなるよ
うにビームオシレータにて走査した。 CO2 レーザ出力: 2.5Kw レーザ走査速度: 200mm/分 この肉盛溶接によってシェフラー状態図に対応した組織
のステンレス肉盛層2をリング1の全周に形成し、研削
加工で外径を37.5mmにして、幅4mmで深さ0.3mmの帯
状レーザ肉盛層2とした。
CO 2 laser beam: A laser beam focused to a size of 2 mm in diameter by a focusing lens was scanned by a beam oscillator so as to have a width of 5 mm. CO 2 laser output: 2.5 Kw Laser scanning speed: 200 mm / min By this build-up welding, a stainless build-up layer 2 having a structure corresponding to the Schaeffler phase diagram is formed on the entire circumference of the ring 1, and the outer diameter is reduced to 37 by grinding. The thickness of the belt-shaped laser cladding layer 2 was 4 mm wide and 0.3 mm deep.

【0023】レーザ肉盛層2に、図2に示すように、パ
ルスYAGレーザ光3を集光レンズ4にて微小スポット
に集光して、スケール(目盛り)間隔W(2.25mm)で
幅d(1.125mm)のスポット処理部5となるように再
溶融急冷処理(スポット処理)を行った。このレーザス
ポット処理条件は次の通りであった。YAGレーザビー
ム: 集光レンズにて直径0.2mmのサイズに集光。
As shown in FIG. 2, a pulse YAG laser beam 3 is condensed on the laser cladding layer 2 into a minute spot by a condenser lens 4 and has a width at a scale (scale) interval W (2.25 mm). A re-melting and quenching treatment (spot treatment) was performed so as to form a spot treatment part 5 of d (1.125 mm). The laser spot processing conditions were as follows. YAG laser beam: Focused to a size of 0.2 mm in diameter with a focusing lens.

【0024】 レーザ用Xeランプ放電電圧: 440V レーザパルス幅: 0.5msec パルスレート: 50pps 溶融スポット直径: 0.28mm 溶融スポットの中心間の間隔: 縦・横ともに0.2mm 冷却速度: 105 〜107 ℃/秒 このYAGレーザよる再溶融後の冷却凝固では、その冷
却速度がシェフラー状態図の場合よりも速く、得られる
処理部ではその組織(オーステナイト量とフェライト量
との比あるいは金属組織自体)が非処理部(レーザ照射
されない部分)と異なる。
Xe lamp discharge voltage for laser: 440 V Laser pulse width: 0.5 msec Pulse rate: 50 pps Melting spot diameter: 0.28 mm Spacing between centers of melting spot: 0.2 mm both vertically and horizontally Cooling rate: 10 5 ~ 10 7 ° C / sec In the cooling and solidification after remelting by the YAG laser, the cooling rate is faster than in the Schaeffler phase diagram, and the resulting treated part has its structure (ratio between the amount of austenite and the amount of ferrite or the metal structure itself). ) Is different from the non-processed portion (the portion not irradiated with laser).

【0025】そして、リングの外周を研磨加工してリン
グロータを製造した。製造したリングロータの肉盛層2
の極近くに図3に示すブロックダイヤグラムの検出器の
共振コイルを配置し、リングロータを回転させて検出器
からの信号強度を調べた。検出器からはスポット処理部
5の間隔(ピッチ)に応じたパルス状の波形が、YAG
レーザ処理部5と非処理部(肉盛層2のまま)とでの磁
気特性の差に対応した強度差(波形のピークtoピーク
の値)で得られ、その結果を表1に信号出力として併記
する。
Then, the outer periphery of the ring was polished to produce a ring rotor. Overlay layer 2 of manufactured ring rotor
The resonance coil of the detector in the block diagram shown in FIG. 3 was arranged very close to, and the signal strength from the detector was examined by rotating the ring rotor. From the detector, a pulse-like waveform corresponding to the interval (pitch) of the spot processing unit 5 is output from the YAG.
The intensity difference (peak-to-peak value of the waveform) corresponding to the difference in magnetic properties between the laser processing part 5 and the non-processing part (as it is) is obtained as a signal output in Table 1. I will write it together.

【0026】表1の信号出力の値と図4での試料番号位
置を検討すると、閉領域(点A、B、C、Dで囲まれた
領域)アの範囲内で信号出力がある程度得られ、さら
に、図1での閉領域(点E、F、G、Hで囲まれた領
域)イの範囲内で大きな信号出力が得られる。上述の実
施例ではリング形状であったが、板(さらには棒)を基
体として、その上に肉盛層を形成し、その一部を本発明
にしたがって再溶融急冷処理して信号パターンを形成す
ることもできる。
Considering the values of the signal output in Table 1 and the sample number positions in FIG. 4, a certain amount of signal output can be obtained within the closed area (area surrounded by points A, B, C, and D). Further, a large signal output can be obtained within a range of a closed region (a region surrounded by points E, F, G, and H) in FIG. In the above embodiment, the ring shape was used. However, a plate (or a rod) was used as a base, a build-up layer was formed thereon, and a part thereof was re-melted and quenched according to the present invention to form a signal pattern. You can also.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る信号
パターンの形成方法では、従来よりも広い組成範囲での
ステンレス鋼を用いて、先にシェフラー状態図でのフェ
ライト・オーステナイト共存組織にしておいてからその
一部をもっと早い冷却速度となる再溶融急冷処理で組織
を即ち磁気特性を変化させ、その変化を信号検出に利用
している。そこで、本願発明では、従来方法でのマルテ
ンサイト化のための強加工は必要ないし、非晶質化のた
めに必要とされる特定の組成合金の用意と相当速い冷却
速度といった限定が緩やかな条件で済む。さらに、マル
テンサイト組織に比較してフェライト・オーステナイト
共存(混合)組織では耐食性が向上する。
As described above, in the signal pattern forming method according to the present invention, the ferrite-austenite coexistence structure in the Schaeffler phase diagram is first formed by using stainless steel having a wider composition range than before. After that, a part of the structure is changed by remelting and quenching processing at a higher cooling rate to change the structure, that is, the magnetic characteristics, and the change is used for signal detection. Therefore, in the present invention, it is not necessary to perform strong working for forming martensite in the conventional method, and the conditions such as preparation of a specific composition alloy required for amorphousization and a considerably high cooling rate are moderate. Only needs to be done. Furthermore, the corrosion resistance is improved in the ferrite-austenite coexistence (mixed) structure as compared with the martensite structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ステンレス鋼を含む鋼のシェフラー状態図であ
る。
FIG. 1 is a Schaeffler phase diagram of steel including stainless steel.

【図2】リングロータの肉盛層にYAGレーザによる再
溶融急冷処理を施している斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing that a rebuilding quenching process by a YAG laser is performed on a build-up layer of a ring rotor.

【図3】磁気特性の検出器のブロックダイヤグラムであ
る。
FIG. 3 is a block diagram of a magnetic property detector.

【図4】試料No.1〜23を記入したステンレス鋼を
含む鋼のシェフラー状態図である。
FIG. FIG. 2 is a Schaeffler phase diagram of steel including stainless steel in which 1 to 23 are entered.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…リング 2…肉盛層 3…YAGレーザ 4…集光レンズ 5…スポット処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ring 2 ... Overlay layer 3 ... YAG laser 4 ... Condensing lens 5 ... Spot processing part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松縄 朗 大阪府茨木市美穂ヶ丘11の1 大阪大学 溶接工学研究所内 (72)発明者 片山 聖二 大阪府茨木市美穂ヶ丘11の1 大阪大学 溶接工学研究所内 (56)参考文献 特開 平2−87014(JP,A) 特開 平1−174913(JP,A) 特開 平2−158912(JP,A) 特開 平3−12047(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Akira Matsunawa, Inventor, 11-1 Mihogaoka, Ibaraki-shi, Osaka Prefecture Inside of Welding Engineering Laboratory, Osaka University (72) Inventor Seiji Katayama 11-1, Mihogaoka, Ibaraki-shi, Osaka Osaka University Welding Within the Engineering Laboratory (56) References JP-A-2-87014 (JP, A) JP-A-1-174913 (JP, A) JP-A-2-158912 (JP, A) JP-A-3-12047 (JP, A A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 部品の表面に、添付図面のシェフラー状
態図に示すように点A(15.2%Cr当量、8.0%Ni
当量)、B(21.2%Cr当量、3.2%Ni当量)、C
(40.0%Cr当量、13.0%Ni当量)、D(37.0
%Cr当量、30.0%Ni当量)で囲まれる範囲内のオ
ーステナイトとフェライトの共存組織を有するステンレ
ス鋼層を配置し、該部品表面を所定寸法に機械加工し、
そして、前記ステンレス鋼の表面にレーザなどの高密度
エネルギーを所定信号パターン形状に印加して局部的に
再溶融急冷凝固させて、該高密度エネルギーを印加しな
い前記ステンレス鋼部分の組織とは磁気特性を異なるよ
うにすることを特徴とする磁気特性変化を利用した信号
パターンの形成方法。
1. A point A (15.2% Cr equivalent, 8.0% Ni) as shown in the Schaeffler phase diagram of the attached drawing.
Equivalent), B (21.2% Cr equivalent, 3.2% Ni equivalent), C
(40.0% Cr equivalent, 13.0% Ni equivalent), D (37.0%
% Cr equivalent, 30.0% Ni equivalent), a stainless steel layer having a coexisting structure of austenite and ferrite within a range surrounded by, and machining the surface of the part to a predetermined size,
Then, a high-density energy such as a laser is applied to the surface of the stainless steel in a predetermined signal pattern shape to locally re-melt, quench and solidify, and the structure of the stainless steel portion to which the high-density energy is not applied is a magnetic property. The method of forming a signal pattern using a change in magnetic characteristics, wherein
【請求項2】 高密度エネルギーによる再溶融急冷凝固
処理の後に、前記部品に仕上げ表面加工を施すことを特
徴とする請求項1記載の形成方法。
2. The forming method according to claim 1, wherein said component is subjected to a finishing surface treatment after a remelting quenching and solidification treatment by high density energy.
【請求項3】 前記部品が非磁性金属で作られているこ
とを特徴とする請求項1記載の形成方法。
3. The method according to claim 1, wherein said component is made of a non-magnetic metal.
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