JPH0219420A - 炭酸ガスレーザの吸収能の高めた熱処理加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、炭酸ガスレーザを利用して被加工材の切断、
溶接、あるいは焼入れ等の表面処理その他の熱処理加工
を行う方法に関するものであり、さらに詳しくは、被加
工材への炭酸ガスレーザの吸収能を高めて熱処理加工を
行う方法に関するものである。

［従来の技術］ 炭酸ガスレーザを熱源として使用する各種の熱処理加工
において、レーザの吸収性を高め、加工能率やエネルギ
効率を良くすることは、大きな技術的課題である。

一般的に、金属、特に銅やアルミニウムは、炭酸ガスレ
ーザ（波長１０．６ｇｍ　）の吸収性が悪く、その照射
によって熱処理加工を行う際にも反射しやすい、そのた
め、熱処理加工に際しては、レーザ吸収剤をコーティン
グする方法が用いられている。

このレーザ吸収剤として、−膜内には、被加工材表面に
残留しても問題が少ない黒鉛や燐酸塩などが用いられて
いる。しかしながら、これらは黒色であるため、作業者
に嫌われるばかりでなく。

作業環境を悪化し、特に加工を終了した後に被加工材表
面からそれを除去する作業に困難性や太きな労力を必要
とするなどの問題点がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らは、炭酸ガスレーザを熱源として使用する熱
処理加工において、上記黒鉛等に代えてレーザ吸収剤と
して利用するのに適した材料について、種々の検討を行
った。その結果、−膜内に固体潤滑剤として利用されて
いる材料が、各種被加工材表面に残留しても問題が少な
いことから、それに着目し、各種の固体潤滑剤のレーザ
吸収性を調べたところ、窒化ホウ素（ＢＮ）が極めて大
きなレーザ吸収性を示すと共に、白色の粉末で、レーザ
吸収剤としての他の各種適性をも兼ね備えていることを
確かめた。

本発明の技術的課題は、かかる知見に基づき、ＢＮを利
用して、従来の問題点を解決した炭酸ガスレーザ利用の
熱処理加工方法を得ることにある。

［課題を解決するための手段、作用コ 上記課題を解決するため、本発明の熱処理加工方法では
、炭酸ガスレーザの照射により被加工物を熱処理加工す
る方法において、上記炭酸ガスレーザの照射に際し、予
め被加工物表面にＢＮをレーザ吸収剤としてコーティン
グしておくという技術的手段を採用している。

さらに具体的に説明すると、本発明の方法では、炭酸ガ
スレーザを利用して被加工材の切断、溶接あるいは表面
処理等の熱処理加工を行うに際し、被加工物表面に予め
ＢＮをコーティングするか、このコーティングは、例え
ば、エアスプレィのような方法で行えばよい。

また、一般に金属は炭酸ガスレーザの吸収性か悪く、コ
ーティングを行うＢＮはそのレーザ吸収能を高めるもの
であるから、ＢＮのコーティングは被加工材が見えなく
なる程度に行えばよい。

炭酸ガスレーザは、通常大気雰囲気中において、上述の
ようにコーティングしたＢＮの上から照射する。後述の
実施例かられかるように、ＢＮをコーティングした場合
には、被加工材表面か溶融する程度に加熱されるが、こ
れはＢＮのレーザ吸収能が非常に高いことを意味してい
る。従って、上記炭酸ガスレーザの照射により、極めて
短時間に被加工物が加熱され、その熱処理加工を行うこ
とができる。

また、上記ＢＮは、それが従来から固体潤滑剤として利
用されていて、各種被加工材表面に残留しても特に問題
がないことを前提として採用したものであるから、加工
の完了後に・おけるコーティング剤の除去を、特に入念
に行う必要はない、さらに、ＢＮは白色であって、熱処
理加工の完了後におけるコーティング剤の除去に際し、
作業環境が従来の黒鉛等を用いる場合等に比べて非常に
良好である。

なお、ＢＨの他にも、レーザ吸収性が高い材料は種々存
在し、例えば、アルミナシリコンカーバイド、シリコン
ナイトライド等を挙げることができるか、これらは熱伝
導性がよくないので、エネルギ的に不利である。これに
対し、ＢＮは熱伝導性が良好であり、そのためレーザの
照射により発生した熱が被加工材に迅速に伝えられ、熱
が有効に利用できる点でも有利なものである。

［実施例１］ 炭酸ガスレーザにより、各種の固体潤滑剤をコーティン
グした鋼材（Ｓ４ＳＧ）の焼入れを行い、その特性を調
べた。結果を第１図及び第２図に示す。

両図において、ＢＮを用いた場合には被加工材表面が溶
融していることから、それが優れたレーザ吸収性を有す
ることがわかる。また、第１図及び第２図の比較かられ
かるように、レーザ照射条件を変えても、ＢＮの場合に
は被加工材表面が溶融していることから、良好なレーザ
吸収剤といえる。

なお、黒鉛や燐酸マンガンは、優れたレーザ吸収性を示
しているが、前述したように黒色であるため、適切でな
い、また、ＷＳ鵞も比較的高いレーザ吸収性を示すが、
この場合には熱処理後に硫黄が残留したり、硫黄を含む
分解ガスが放出され問題になる可能性がある。

［実施例２］ 炭酸ガスレーザを用い、レーザ焼入れ性（焼入れ深さ、
焼入れ幅、最高硬さ）に及ぼすＢＮコーティング剤の粒
径の影響について調べた。

実験方法 （１）供試材料 母　　材　；　５ＣＮ４４Ｑ　（母材硬度　２００）（
２）レーザ照射条件 レーザ出力、３ｋＷ、５ｋＷ ＢＮの粒径、　０．０１〜ｔｏ、ｏｘ　ｔｏ−ｔａ集光
系　　；インテグレーションミラー加工速度　；　０．
５　ｍ／ｗｉｎ　　　１．５　ｍ／ｗｉｎ実験結果 実験結果を第１表及び第２表に示す、これらの実験結果
によれば、ＢＮコーティング剤の粒径が小さいほど、焼
入れ深さ、焼入れ幅が大きく、量率１表 高硬さも高くなる傾向にある。特に、低出力、低速度焼
入れ条件の方がその傾向は顕著である。即ち、ＢＮコー
ティング剤は、その粒径が小さいほど炭酸ガスレーザの
吸収性がよいと言える。

［発明の効果］ 以上に詳述した本発明の方法によれば、ＢＮが第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、炭酸ガスレーザの照射により被加工物を熱処理加工
   する方法において、上記炭酸ガスレーザの照射に際し、
   予め被加工物表面に窒化ホウ素をレーザ吸収剤としてコ
   ーティングしておくことを特徴とする炭酸ガスレーザの
   吸収能を高めた熱処理加工方法。