JPH03134119A - シャフトのレーザ焼き入れ方法 - 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、シャフトのレーザ焼き入れ方法に関し、シャ
フト段差部をレーザビーム吸収剤を塗布しないで斜め上
方向からレーザ焼き入れを施すためのシャフトのレーザ
焼き入れに関するものである。

［従来技術１ 従来、ねじり曲げなどの大きな負荷がかがるシャ７Ｆの
段差部のレーザ焼き入れ方法としては、例えば　１）特
開昭６３−１１８０１５号公報のようにレンズで紋った
１９２７２分布のシングルモードビームをその光軸とシ
ャフト軸線のなす角度で４５”〜７０°の範囲で入射さ
せ、同時にシャフトを回転させて段差部の表面を加熱後
、自然空冷により焼き入れが施された。また、　２）特
開昭６３−７３２７号公報のようにレーザヘッド先端部
に取り付けられたミラーにレーザビームを反射させて所
望の段差部に照射する方法が考えられた。

［発明が解決しようとする課運１ しかしながら、上記　１）の処理ではシャフト狭溝部の
底のように入射角度を７０°以上にしないとレーザビー
ムが届かず焼き入れが不十分になったり全く不可能にな
る。場合がありうる。

また、上記２）ではミラーを取り付ける治具を完成させ
なければならず費用ががかり、段差部の形状やサイズが
変わればその都度治具を改造しなければならない。

さらに、上記　１）および　２）の方法では普通し−ザ
ビームの吸収をよ（するために黒化処理を行なう、焼き
入れ後にこの黒化被膜を除去する際、レーザビームの熱
で焼き付いているため困難な場合があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、その目的はレーザビーム吸収性をよくするた
めの黒化処理を省く為、段差部側面に対し５０”　≦θ
く９０°の入射角度でレーザビームを照射し、側面を硬
化させ、かつ側面部焼き入れに寄与した余熱と側面から
の反射光を利用して段差部のコーナ部分を焼き入れるこ
とである。

［課題を解決するための手段１ この目的を達成するために本発明のシャフト焼き入れ方
法は、シャフト側面に対し５０≦θ〈９０°の入射角度
で直線偏光のレーザビームを照射する。

［作用１ 上記の構成を有する本発明においては、特に直線偏光の
レーザビームを利用して焼き入れを行う。

この直線偏光においては入射面に平行な電界ベクトルを
もつＰ偏光と入射面に垂直な電界ベクトルをもつＳ偏光
とから成りＰ偏光はＳ偏光に比べすべての入射角度にお
いて反射率が低く、５０°≦θく９０°の範囲で反射率
が大きく減少し、特にブリュースター角と呼ばれる８５
°近傍で約２０％と最小になる。

従来のレーザ焼き入れ加工では被照射金属表面にはビー
ム吸収性を良くするために黒化処理を施したが、上記性
質を利用し、シャフト段差部の側面にプリニースター角
でレーザビームを入射し焼きを入れ、そのときの予熱と
反射ビームを使ってコーナ部や底面部を焼き入れできる
。

［実施例１ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

ｖＪ１図において、被加工物であるシャフト１を回転さ
せ、すぐに段差部４にレーザビーム２を照射する。段差
部４は段差部の側面５９段差部の底面６．コーナ部７に
分けて考える。第２図において、レーザビーム２を側面
５に５０°≦θ＜９０°の入射角度８で照射すると、レ
ーザビーム２のエネルギーは大部分側面５で吸収さべ、
焼き入れされる。そしてその余熱によるＣＯ２レーザの
吸収率増加（第７図）と一部反射されたレーザビーム２
による加熱により、底面６とコーナ部７も焼きが入る。

このとき入射レーザビーム２の断面形が円形の場合、こ
れを仮にＡビーム９と称すると、ｔｊｆＪ３図（ａ）に
示すように側面に当たったときビーム照射跡１０は縦長
な楕円形となり焼き入れ面積をかせぐためｔｌ＆３図の
ような硬化組織部１１を示す。

ここで側面５に対するレーザビーム２照射位置を、下方
向にずらせば第３図（ｂ）のように硬化させたい箇所を
選ぶことができ、コーナ部７を深く、底面６を浅く焼き
入れできる。逆に上方向にずらせば第３図（ｃ）のよう
に側面５だけを焼き入れできる。

一方、上記のように照射位置を変えるだけでなく入射レ
ーザビーム２の断面形を適当な光学系を用い、第３図（
ｄ）のようにＡビーム９より平偏なりビーム、第３図（
ｅ）のようなさらに平偏なＣビームに変形することによ
っても硬化組織部１１を変えることができるので段差部
４に要求される耐摩耗度や疲労強度に応じて最適な方法
を選」ζことができる。

［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、レーザビームはシャフト段差部側面に対し急な入射角
度で照射することで、レーザビーム吸収性を良くするた
めの黒化処理を施さなくても黒化処理をして焼き入れた
時と同時に段差部の側面部、コーナ部、さらに底面部の
一箇所以上、またはすべてを同時に焼き入れることがで
き、かつ面倒な光学系治具や装置を必要とせず、また焼
き入れ後の黒化処理剤を除去する手間を省くことができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第午図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図はシャフトの斜視図であり、第２図は
シャフトの側面部であり、第３図はシャフトの軸方向か
ら見た段差部と焼き入れ部の縦断面図であり、第４図は
従来のシャフトのレーザ焼き入れ方法を説明するだめの
斜視図であり、第５図は同じく側面図であり、第６図は
同じく焼き入れ部の縦断面図であり、第７図は鉄のＣｏ
２レーザ光吸収率の温度依存性を示す図である。 １・・・シャフト、２・・・レーザビーム、３・・・回
転方向、４・・・段差部、５・・・側面、６・・・底面
、７・・・フーナ部、８・・・入射角度、９・・・Ａビ
ーム、１０・・・ビーム照射跡、１１・・・硬化組織部
、１２・・・Ｂビーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シャフト段差部をレーザ焼き入れする際、レーザビ
   ーム吸収剤を照射部に全く塗布しないでビーム入射角度
   が５０゜≦θ＜９０゜の範囲で前記段付シャフト側面に
   レーザビームを照射し、その反射光及び予熱を利用して
   コーナ部の焼入れをすることを特徴とするシャフトのレ
   ーザ焼き入れ方法。