JP3367561B2 - レーザ照射による鋼板の強化方法 - Google Patents
レーザ照射による鋼板の強化方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ照射を用いた鋼
板の強化方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】高い成形性を有する板厚４mm以下の冷延
鋼板、熱延鋼板およびその表面処理鋼板は、自動車、家
電、機械および建築など種々の分野で大量に用いられて
いる。近年は、軽量化および素材のコストダウンのた
め、従来に比べ高い強度の鋼板を用い、板厚を薄くする
志向が強いが、高強度の鋼板は、硬度が高く延性が低く
なり塑性加工性が低下するという問題がある。すなわ
ち、これらの鋼板の特性は、板厚の２乗と降伏点又は引
張強さに比例するが板厚を薄くした分引張強さの高い鋼
板とすれば成形性が悪くなる。 【０００３】こうした両立しがたい用途に使用する鋼板
の製造方法としては、例えば、特開昭60−238424号公報
又は特開昭61−99629 号公報には、レーザビームによる
加熱および冷却により部分硬化鋼板を製造する方法が開
示されている。すなわち、上記部分硬化鋼板の製造方法
は、鋼板の表面をレーザ光で加熱することにより部分的
に硬度の異なる場所を造る部分硬化鋼板の製造方法であ
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
問題を解決する手段として、鋼板の加工時には軟らかく
延性が高いが、加工後の鋼板の熱処理によって鋼板を硬
化させ強度を増す方法が用いられるが、それには鋼板全
体を熱処理するのが困難であったり熱歪によって寸法精
度に誤差が生じるなどの問題がある。 【０００５】一方、前記特開昭60−238424号公報又は特
開昭61−99629 号公報に開示のレーザ加熱冷却の部分硬
化鋼板の製造方法では、レーザ加熱および冷却の条件と
鋼板の材料特性変化との対応をつけるのが困難であり、
レーザ加熱時の板厚方向温度分布により表面のみが硬化
し、鋼板全体の強化の効果は小さい。その上、処理後に
どの程度の加工性が保たれるかが不明という問題があ
る。 【０００６】本発明は、前記課題を解決したレーザ照射
による鋼板の強化方法を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、破断伸びが30
% 以上で板厚が0.5 〜４mmの鋼板において、鋼板の全域
又は一部の領域に集光レーザビームを照射して加熱し、
該鋼板を貫通する0.5〜２mm幅の溶融再凝固部を10〜50m
mの間隔で格子状に形成することを特徴とするレーザ照
射による鋼板の強化方法である。 【０００８】 【作用】本発明によれば、集光レーザビームにより貫通
する溶融再凝固部を鋼板に格子状に形成することによ
り、鋼板の加熱範囲や冷却条件を考慮せずとも、板厚方
向にも均一な硬化部が所望の箇所で得られる。この硬化
の度合いなどは鋼板の化学組成やレーザ照射条件によっ
て多少の差はあるが、同一の幅の溶融再凝固部を形成し
ている限りは再現性は高い。冷却時には水冷など強制的
に冷却を行うとより効果的に硬化が起こるが、本発明で
はレーザ照射時の各種シールドガスによる冷却および自
然空冷のみでもその硬化は充分である。例えば硬化能が
低いと考えられる極低炭素鋼板でも本処理によってＨｖ
80からＨｖ220 までの硬化が可能である。ここで溶融再
凝固部の幅を0.5 〜２mmとしたのは、本発明法によって
0.5mm 以下の幅の溶融再凝固部を形成するのは非常に困
難であり、又溶融再凝固部の幅が狭すぎる場合は、鋼板
全体として硬化部による強化の効果が小さくなり、逆に
該硬化部の幅が２mmを超えると、鋼板の曲げや張出など
の加工時に硬化部から割れが発生し易くなる。 【０００９】このような処理を施した鋼板を絞り、曲
げ、張出などで塑性加工した場合は、歪や変形が無処理
の軟質部に集中し、加工性の低下を防止できる。この鋼
板の引張試験を行ったところ、引張強さの上昇に比べ降
伏強さの上昇は少ないという結果が得られており、成形
後の部材としての強度は高められるが、塑性加工の困難
さはそれほど大きくはならないという有利点がある。 【００１０】 【００１１】このようにして得られた鋼板で作られた部
材は、高強度を有するほか、耐衝撃性や破壊特性にも有
利な点を持つ。なお、ここで対象となる鋼板の破断伸び
を30% 以上としたのは、30% 未満の伸びの鋼板ではもと
の延性が充分でなく、本発明における塑性加工性の維持
の効果にあまり意味がないと判断されるためである。 【００１２】また、溶融再凝固部の間隔を10〜50mmと限
定したのは、10mm以下ではレーザ処理の手間が非常にか
かる上、塑性加工性の低下の度合いが大きくなり、本発
明の効果が小さくなるためであり、50mm以上では軟質部
の性質に鋼板全体の性質がほぼ完全に支配され、硬化部
形成による強度の上昇が殆ど見込めないためである。 【００１３】 【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の実施例を示す模式図で、
集光レーザビームにより溶融再凝固部１を格子状に形成
した例を示す。 【００１４】 【００１５】 【００１６】 【００１７】なお、実施例において本発明法を鋼板に用
いた例を示したが、鋼板製の成形品にも適用が可能であ
る。 【００１８】 【発明の効果】本発明は、破断伸びが30% 以上で板厚が
0.5 〜４mmの鋼板において、鋼板の全域又は一部の領域
に集光レーザビームを照射して加熱し、該鋼板を貫通す
る0.5〜２mm幅の溶融再凝固部を10〜50mmの間隔で格子
状に複数形成するようにしたので、もとの鋼板の塑性加
工性を維持し、かつ強度を高めることが可能となる。 【００１９】又、本発明を実施した強化鋼板によって製
作された部材には、引張強さが上昇し、しかも衝撃時の
変形抵抗に優れ、該強化鋼板の破壊時には硬化部が節の
働きをし、鋼板の軟質部で歪や衝撃のエネルギを吸収
し、硬化部では歪や衝撃のエネルギの伝播を防止するた
め部材全体の破壊を防止する効果がある。
板の強化方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】高い成形性を有する板厚４mm以下の冷延
鋼板、熱延鋼板およびその表面処理鋼板は、自動車、家
電、機械および建築など種々の分野で大量に用いられて
いる。近年は、軽量化および素材のコストダウンのた
め、従来に比べ高い強度の鋼板を用い、板厚を薄くする
志向が強いが、高強度の鋼板は、硬度が高く延性が低く
なり塑性加工性が低下するという問題がある。すなわ
ち、これらの鋼板の特性は、板厚の２乗と降伏点又は引
張強さに比例するが板厚を薄くした分引張強さの高い鋼
板とすれば成形性が悪くなる。 【０００３】こうした両立しがたい用途に使用する鋼板
の製造方法としては、例えば、特開昭60−238424号公報
又は特開昭61−99629 号公報には、レーザビームによる
加熱および冷却により部分硬化鋼板を製造する方法が開
示されている。すなわち、上記部分硬化鋼板の製造方法
は、鋼板の表面をレーザ光で加熱することにより部分的
に硬度の異なる場所を造る部分硬化鋼板の製造方法であ
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
問題を解決する手段として、鋼板の加工時には軟らかく
延性が高いが、加工後の鋼板の熱処理によって鋼板を硬
化させ強度を増す方法が用いられるが、それには鋼板全
体を熱処理するのが困難であったり熱歪によって寸法精
度に誤差が生じるなどの問題がある。 【０００５】一方、前記特開昭60−238424号公報又は特
開昭61−99629 号公報に開示のレーザ加熱冷却の部分硬
化鋼板の製造方法では、レーザ加熱および冷却の条件と
鋼板の材料特性変化との対応をつけるのが困難であり、
レーザ加熱時の板厚方向温度分布により表面のみが硬化
し、鋼板全体の強化の効果は小さい。その上、処理後に
どの程度の加工性が保たれるかが不明という問題があ
る。 【０００６】本発明は、前記課題を解決したレーザ照射
による鋼板の強化方法を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、破断伸びが30
% 以上で板厚が0.5 〜４mmの鋼板において、鋼板の全域
又は一部の領域に集光レーザビームを照射して加熱し、
該鋼板を貫通する0.5〜２mm幅の溶融再凝固部を10〜50m
mの間隔で格子状に形成することを特徴とするレーザ照
射による鋼板の強化方法である。 【０００８】 【作用】本発明によれば、集光レーザビームにより貫通
する溶融再凝固部を鋼板に格子状に形成することによ
り、鋼板の加熱範囲や冷却条件を考慮せずとも、板厚方
向にも均一な硬化部が所望の箇所で得られる。この硬化
の度合いなどは鋼板の化学組成やレーザ照射条件によっ
て多少の差はあるが、同一の幅の溶融再凝固部を形成し
ている限りは再現性は高い。冷却時には水冷など強制的
に冷却を行うとより効果的に硬化が起こるが、本発明で
はレーザ照射時の各種シールドガスによる冷却および自
然空冷のみでもその硬化は充分である。例えば硬化能が
低いと考えられる極低炭素鋼板でも本処理によってＨｖ
80からＨｖ220 までの硬化が可能である。ここで溶融再
凝固部の幅を0.5 〜２mmとしたのは、本発明法によって
0.5mm 以下の幅の溶融再凝固部を形成するのは非常に困
難であり、又溶融再凝固部の幅が狭すぎる場合は、鋼板
全体として硬化部による強化の効果が小さくなり、逆に
該硬化部の幅が２mmを超えると、鋼板の曲げや張出など
の加工時に硬化部から割れが発生し易くなる。 【０００９】このような処理を施した鋼板を絞り、曲
げ、張出などで塑性加工した場合は、歪や変形が無処理
の軟質部に集中し、加工性の低下を防止できる。この鋼
板の引張試験を行ったところ、引張強さの上昇に比べ降
伏強さの上昇は少ないという結果が得られており、成形
後の部材としての強度は高められるが、塑性加工の困難
さはそれほど大きくはならないという有利点がある。 【００１０】 【００１１】このようにして得られた鋼板で作られた部
材は、高強度を有するほか、耐衝撃性や破壊特性にも有
利な点を持つ。なお、ここで対象となる鋼板の破断伸び
を30% 以上としたのは、30% 未満の伸びの鋼板ではもと
の延性が充分でなく、本発明における塑性加工性の維持
の効果にあまり意味がないと判断されるためである。 【００１２】また、溶融再凝固部の間隔を10〜50mmと限
定したのは、10mm以下ではレーザ処理の手間が非常にか
かる上、塑性加工性の低下の度合いが大きくなり、本発
明の効果が小さくなるためであり、50mm以上では軟質部
の性質に鋼板全体の性質がほぼ完全に支配され、硬化部
形成による強度の上昇が殆ど見込めないためである。 【００１３】 【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の実施例を示す模式図で、
集光レーザビームにより溶融再凝固部１を格子状に形成
した例を示す。 【００１４】 【００１５】 【００１６】 【００１７】なお、実施例において本発明法を鋼板に用
いた例を示したが、鋼板製の成形品にも適用が可能であ
る。 【００１８】 【発明の効果】本発明は、破断伸びが30% 以上で板厚が
0.5 〜４mmの鋼板において、鋼板の全域又は一部の領域
に集光レーザビームを照射して加熱し、該鋼板を貫通す
る0.5〜２mm幅の溶融再凝固部を10〜50mmの間隔で格子
状に複数形成するようにしたので、もとの鋼板の塑性加
工性を維持し、かつ強度を高めることが可能となる。 【００１９】又、本発明を実施した強化鋼板によって製
作された部材には、引張強さが上昇し、しかも衝撃時の
変形抵抗に優れ、該強化鋼板の破壊時には硬化部が節の
働きをし、鋼板の軟質部で歪や衝撃のエネルギを吸収
し、硬化部では歪や衝撃のエネルギの伝播を防止するた
め部材全体の破壊を防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】集光レーザビームにより溶融再凝固部を格子状
に形成した鋼板を示す模式図である。 【符号の説明】 １ 鋼板の溶融再凝固部 ２ 鋼板の軟質部
に形成した鋼板を示す模式図である。 【符号の説明】 １ 鋼板の溶融再凝固部 ２ 鋼板の軟質部
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 破断伸びが30% 以上で板厚が0.5 〜４mm
の鋼板において、鋼板の全域又は一部の領域に集光レー
ザビームを照射して加熱し、該鋼板を貫通する0.5 〜２
mm幅の溶融再凝固部を10〜50mmの間隔で格子状に形成す
ることを特徴とするレーザ照射による鋼板の強化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32692492A JP3367561B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | レーザ照射による鋼板の強化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32692492A JP3367561B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | レーザ照射による鋼板の強化方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002016955A Division JP2002275527A (ja) | 2002-01-25 | 2002-01-25 | レーザ照射による鋼板の強化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172845A JPH06172845A (ja) | 1994-06-21 |
| JP3367561B2 true JP3367561B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=18193285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32692492A Expired - Fee Related JP3367561B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | レーザ照射による鋼板の強化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3367561B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100467487B1 (ko) * | 2001-10-26 | 2005-01-24 | 현대자동차주식회사 | 자동차용 강판의 강성강화 방법 및 그 성형품 |
| KR100735616B1 (ko) * | 2006-01-06 | 2007-07-04 | 장달원 | 레이저를 이용한 강판 강화 방법 |
| JP7120054B2 (ja) | 2019-01-29 | 2022-08-17 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用構造体及び車両用鋼板の強化方法 |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP32692492A patent/JP3367561B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06172845A (ja) | 1994-06-21 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |