JPH05287362A - 円周表面の熱処理方法 - Google Patents
円周表面の熱処理方法Info
- Publication number
- JPH05287362A JPH05287362A JP4095615A JP9561592A JPH05287362A JP H05287362 A JPH05287362 A JP H05287362A JP 4095615 A JP4095615 A JP 4095615A JP 9561592 A JP9561592 A JP 9561592A JP H05287362 A JPH05287362 A JP H05287362A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- heat treatment
- lens
- workpiece
- treatment method
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ光を熱源とした円周表面の熱処理にお
いて、円周上の品質が均一となるような熱処理方法を提
供することにある。 【構成】 熱源となるレーザ光２の集光手段に円錐レン
ズ５を用いることにより、環状のレーザ光８を形成させ
る。レーザ光が所定の環状となる位置に被加工物９を配
置した後、環状のレーザ光８を所定時間照射することに
よって、熱処理を完了する。
いて、円周上の品質が均一となるような熱処理方法を提
供することにある。 【構成】 熱源となるレーザ光２の集光手段に円錐レン
ズ５を用いることにより、環状のレーザ光８を形成させ
る。レーザ光が所定の環状となる位置に被加工物９を配
置した後、環状のレーザ光８を所定時間照射することに
よって、熱処理を完了する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を熱源とした
円周表面の熱処理方法に関するものである。
円周表面の熱処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザ光を被加工物の表面に集光
照射して、被加工物の熱処理を施す方法は、レーザ焼入
れ処理を例にすると、一般に以下のように施工されてい
る。
照射して、被加工物の熱処理を施す方法は、レーザ焼入
れ処理を例にすると、一般に以下のように施工されてい
る。
【０００３】即ち、図５及び図６に示されるように、炭
酸ガスレーザ発振器２１から出力された波長１０．６μ
ｍ（マイクロ・メートル）のレーザ光２２は、反射鏡２
３によって方向転換され、加工ヘッド２４の内部に配置
された集光レンズ２５に入射する。前記レーザ光２２
は、前記集光レンズ２５を透過すると共に集光され、前
記加工ヘッド２４の下方に配置された被加工物２６上に
所定のスポット径にて照射される。前記被加工物２６は
移動可能な加工テーブル２７上に配置されており、ＮＣ
制御装置２８によって制御されつつ移動することが可能
である。なお、前記被加工物２６の表面には、レーザ光
の吸収率を高めるためにレーザ光吸収剤２９を塗布して
ある。
酸ガスレーザ発振器２１から出力された波長１０．６μ
ｍ（マイクロ・メートル）のレーザ光２２は、反射鏡２
３によって方向転換され、加工ヘッド２４の内部に配置
された集光レンズ２５に入射する。前記レーザ光２２
は、前記集光レンズ２５を透過すると共に集光され、前
記加工ヘッド２４の下方に配置された被加工物２６上に
所定のスポット径にて照射される。前記被加工物２６は
移動可能な加工テーブル２７上に配置されており、ＮＣ
制御装置２８によって制御されつつ移動することが可能
である。なお、前記被加工物２６の表面には、レーザ光
の吸収率を高めるためにレーザ光吸収剤２９を塗布して
ある。
【０００４】このようにレーザ光２２が照射されること
で、被加工物２６は急速に加熱され、焼入れ温度に到達
する。同時に加工テーブル２７の移動によって、被加工
物２６がレーザ光２２に対して相対的に移動し、加熱さ
れた部位３０の熱は、被加工物２６の内部に熱伝導す
る。これにより、加熱された部位３０は急速に冷却さ
れ、焼入れ硬化層３１が形成される。上記の現象が加工
テーブル２７の移動によって継続されることにより、所
定の焼入れ処理が完了するものである。
で、被加工物２６は急速に加熱され、焼入れ温度に到達
する。同時に加工テーブル２７の移動によって、被加工
物２６がレーザ光２２に対して相対的に移動し、加熱さ
れた部位３０の熱は、被加工物２６の内部に熱伝導す
る。これにより、加熱された部位３０は急速に冷却さ
れ、焼入れ硬化層３１が形成される。上記の現象が加工
テーブル２７の移動によって継続されることにより、所
定の焼入れ処理が完了するものである。
【０００５】レーザ焼入れにおいては、上記で示したよ
うに、被加工物の内部への熱伝導によって冷却される自
己冷却作用により、水や油などの冷媒を必要とすること
なく、焼入れ硬化層を形成することができる。また、焼
入れを必要とする箇所のみへの局部焼入れである。この
ため、浸炭焼入れや高周波焼入れなどの焼入れ方法に比
べて、焼入れによる歪みが小さく、作業性も良好であ
る。
うに、被加工物の内部への熱伝導によって冷却される自
己冷却作用により、水や油などの冷媒を必要とすること
なく、焼入れ硬化層を形成することができる。また、焼
入れを必要とする箇所のみへの局部焼入れである。この
ため、浸炭焼入れや高周波焼入れなどの焼入れ方法に比
べて、焼入れによる歪みが小さく、作業性も良好であ
る。
【０００６】また、加工テーブル２７の動作を制御する
ことにより、被加工物２６の形状に応じて、任意形状の
焼入れ硬化層を形成することができる。
ことにより、被加工物２６の形状に応じて、任意形状の
焼入れ硬化層を形成することができる。
【０００７】例えば、図７に示されるように、被加工物
２６が環状の溝３２を有する形状を呈し、この環状の溝
３２の底面３３全周に焼入れを行なうような円周表面へ
の熱処理の場合、一般に下記のように施工される。
２６が環状の溝３２を有する形状を呈し、この環状の溝
３２の底面３３全周に焼入れを行なうような円周表面へ
の熱処理の場合、一般に下記のように施工される。
【０００８】即ち、図８に示されるように被加工物２６
の環状の溝３２の任意の点である加工開始点３４からレ
ーザ光２２の照射を開始すると共に加工テーブル２７の
移動を開始する。加工テーブル２７は、ＮＣ制御装置２
８によってレーザ光２２が被加工物２６上に対して所定
の円を描くように動作する。加工テーブル２７が所定の
動作を完了することで、レーザ光２２は加工開始点３４
に戻ることになり、同時にレーザ光２２の照射を停止す
ることで、環状の溝３２の底面３３全周への焼入れ処理
が完了するものである。
の環状の溝３２の任意の点である加工開始点３４からレ
ーザ光２２の照射を開始すると共に加工テーブル２７の
移動を開始する。加工テーブル２７は、ＮＣ制御装置２
８によってレーザ光２２が被加工物２６上に対して所定
の円を描くように動作する。加工テーブル２７が所定の
動作を完了することで、レーザ光２２は加工開始点３４
に戻ることになり、同時にレーザ光２２の照射を停止す
ることで、環状の溝３２の底面３３全周への焼入れ処理
が完了するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように被加工物の円周表面に熱処理を施す場合、上記従
来の熱処理方法では次のような不都合を生じる。
ように被加工物の円周表面に熱処理を施す場合、上記従
来の熱処理方法では次のような不都合を生じる。
【００１０】即ち、図９に示されるように、加工開始点
３４は加工終了点３５と重複することになる。この時、
最終焼入れ部３６の熱影響により、加工開始直後に焼入
れされた先行焼入れ部３７の一部が加熱され、焼戻しが
発生する。このため、最終焼入れ部３６の熱影響部に
は、他の焼入れ部よりも硬度の低い軟化部３８が形成さ
れる。この結果、円周上における硬度が不均一となる
他、焼入れによる隆起などの形状変化も不均一となるな
どの問題が発生する。
３４は加工終了点３５と重複することになる。この時、
最終焼入れ部３６の熱影響により、加工開始直後に焼入
れされた先行焼入れ部３７の一部が加熱され、焼戻しが
発生する。このため、最終焼入れ部３６の熱影響部に
は、他の焼入れ部よりも硬度の低い軟化部３８が形成さ
れる。この結果、円周上における硬度が不均一となる
他、焼入れによる隆起などの形状変化も不均一となるな
どの問題が発生する。
【００１１】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、レーザ光を熱源とした円周表面
の熱処理において、熱処理を施した円周上の品質が均一
となることを目的としている。
になされたものであり、レーザ光を熱源とした円周表面
の熱処理において、熱処理を施した円周上の品質が均一
となることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係わる円周表面の熱処理方法
は、熱源となるレーザ光を被加工物の円周表面に一致す
る環状に集光して、被加工物に照射する手段を備えてい
る。
に、本発明の請求項１に係わる円周表面の熱処理方法
は、熱源となるレーザ光を被加工物の円周表面に一致す
る環状に集光して、被加工物に照射する手段を備えてい
る。
【００１３】また、本発明の請求項２に係わる円周表面
の熱処理方法は、レーザ光の集光照射のために円錐レン
ズを用いている。
の熱処理方法は、レーザ光の集光照射のために円錐レン
ズを用いている。
【００１４】
【作用】上記構成を備えた本発明の請求項１に係わる円
周表面の熱処理方法は、熱源となるレーザ光を被加工物
の円周表面に一致する環状に集光して、被加工物に照射
する。
周表面の熱処理方法は、熱源となるレーザ光を被加工物
の円周表面に一致する環状に集光して、被加工物に照射
する。
【００１５】また、本発明の請求項２に係わる円周表面
の熱処理方法は、円錐レンズがレーザ光を集光照射す
る。
の熱処理方法は、円錐レンズがレーザ光を集光照射す
る。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１乃
至図４を参照して、焼入れ処理を例にとって説明する。
至図４を参照して、焼入れ処理を例にとって説明する。
【００１７】レーザ発振器１から出力されたレーザ光２
は、反射鏡３によって方向転換され、加工ヘッド４の内
部に配置された円錐レンズ５に入射する。レーザ発振器
１は、ここでは炭酸ガスレーザ発振器であり、出力され
るレーザ光は波長１０．６μｍ（マイクロ・メートル）
である。前記円錐レンズ５の材質はＺｎＳｅであり、１
０．６μｍの波長に対して９９％以上の透過率を有する
ものである。また、前記円錐レンズ５は、その円錐部６
が前記レーザ光２の入射側の反対側であり、さらに、前
記レーザ光５の中心と円錐の頂点７が一致するように配
置されている。円錐レンズ５に入射したレーザ光２は、
円錐部６の傾きに応じて環状のレーザ光８となって出射
される。
は、反射鏡３によって方向転換され、加工ヘッド４の内
部に配置された円錐レンズ５に入射する。レーザ発振器
１は、ここでは炭酸ガスレーザ発振器であり、出力され
るレーザ光は波長１０．６μｍ（マイクロ・メートル）
である。前記円錐レンズ５の材質はＺｎＳｅであり、１
０．６μｍの波長に対して９９％以上の透過率を有する
ものである。また、前記円錐レンズ５は、その円錐部６
が前記レーザ光２の入射側の反対側であり、さらに、前
記レーザ光５の中心と円錐の頂点７が一致するように配
置されている。円錐レンズ５に入射したレーザ光２は、
円錐部６の傾きに応じて環状のレーザ光８となって出射
される。
【００１８】前記円錐レンズ５の直下には、被加工物９
が加工テーブル１０上に配置されている。なお、前記加
工テーブル１０は、必ずしも従来のように移動可能であ
る必要は無い。被加工物９は環状の溝１１を有する形状
を呈し、前記環状の溝１１の底面１２全周に焼入れを必
要とするものである。また、焼入れを必要とする箇所に
は、前記環状のレーザ光８の吸収率を高めるために、黒
鉛系のレーザ光吸収剤１３が予め塗布してある。被加工
物９は、その環状の溝１１と、環状のレーザ光８が一致
するように配置する。
が加工テーブル１０上に配置されている。なお、前記加
工テーブル１０は、必ずしも従来のように移動可能であ
る必要は無い。被加工物９は環状の溝１１を有する形状
を呈し、前記環状の溝１１の底面１２全周に焼入れを必
要とするものである。また、焼入れを必要とする箇所に
は、前記環状のレーザ光８の吸収率を高めるために、黒
鉛系のレーザ光吸収剤１３が予め塗布してある。被加工
物９は、その環状の溝１１と、環状のレーザ光８が一致
するように配置する。
【００１９】前記円錐レンズ５の具体的な形状や、前記
被加工物９との距離は、被加工物９上に形成する環状の
レーザ光８の寸法に応じて決定される。さらにその寸法
は、前記環状の溝１１の寸法によって決定される。
被加工物９との距離は、被加工物９上に形成する環状の
レーザ光８の寸法に応じて決定される。さらにその寸法
は、前記環状の溝１１の寸法によって決定される。
【００２０】前記環状のレーザ光８を、被加工物９の環
状の溝１１の底面１２に照射することにより、照射部の
温度が上昇し、焼入れ温度に到達した後、環状のレーザ
光８の照射を停止する。これにより、加熱された部位の
熱が被加工物９の内部に熱伝導し、急速に冷却されるこ
とで焼入れ硬化層１４が形成される。なお、環状のレー
ザ光８の照射時間は、必要とする焼入れ硬化層の深さ等
に応じて予め設定しておくものである。
状の溝１１の底面１２に照射することにより、照射部の
温度が上昇し、焼入れ温度に到達した後、環状のレーザ
光８の照射を停止する。これにより、加熱された部位の
熱が被加工物９の内部に熱伝導し、急速に冷却されるこ
とで焼入れ硬化層１４が形成される。なお、環状のレー
ザ光８の照射時間は、必要とする焼入れ硬化層の深さ等
に応じて予め設定しておくものである。
【００２１】本発明は、以上詳述した実施例に限定され
ることなく、その主旨を逸脱しない範囲において種々の
変更を加えることができる。
ることなく、その主旨を逸脱しない範囲において種々の
変更を加えることができる。
【００２２】例えば、本実施例においては、円錐レンズ
によって環状のレーザ光８を照射するようにしている
が、環状の孔の開いた光遮板と通常の凸レンズとによっ
て環状のレーザ光を照射するようにしてもよい。また、
焼入れ以外にも合金化などの熱処理に用いることも可能
である。
によって環状のレーザ光８を照射するようにしている
が、環状の孔の開いた光遮板と通常の凸レンズとによっ
て環状のレーザ光を照射するようにしてもよい。また、
焼入れ以外にも合金化などの熱処理に用いることも可能
である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の円周表面の熱処理方法によれば、熱処理の開始点
や終了点が発生しないため、円周上における硬度などの
品質が均一となる。
発明の円周表面の熱処理方法によれば、熱処理の開始点
や終了点が発生しないため、円周上における硬度などの
品質が均一となる。
【００２４】また、被加工物とレーザ光の相対移動を必
要としないため、被加工物の移動機構が不要となり、き
わめて簡易な構成によって円周表面の熱処理を施工する
ことができる。さらに移動が不要となることで、加工時
間を短縮できるなど、産業上著しい効果を奏する。
要としないため、被加工物の移動機構が不要となり、き
わめて簡易な構成によって円周表面の熱処理を施工する
ことができる。さらに移動が不要となることで、加工時
間を短縮できるなど、産業上著しい効果を奏する。
【図１】本発明の熱処理方法の概略図である。
【図２】円錐レンズ部の斜視図である。
【図３】被加工物の概略断面図である。
【図４】被加工物を熱処理平面上方から見た図である。
【図５】従来の熱処理方法の概略を示す図である。
【図６】従来の熱処理方法を施した被加工物の断面図で
ある。
ある。
【図７】従来の熱処理方法を施した被加工物の断面図で
ある。
ある。
【図８】従来の熱処理方法を施した被加工物を、熱処理
平面上方から見た図である。
平面上方から見た図である。
【図９】従来の熱処理方法を施した被加工物の断面図で
ある。
ある。
１ レーザ発振器 ２ レーザ光 ５ 円錐レンズ ８ 環状のレーザ光 ９ 被加工物 １３ 焼入れ硬化層
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ発振器からのレーザ光を被加工物
の円周表面に集光照射する円周表面の熱処理方法におい
て、前記被加工物の円周表面に一致する環状のレーザ光
を照射することを特徴とする円周表面の熱処理方法。 - 【請求項２】 前記レーザ光の集光照射のために円錐レ
ンズを用いることを特徴とする請求項１に記載の円周表
面の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095615A JPH05287362A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 円周表面の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095615A JPH05287362A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 円周表面の熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05287362A true JPH05287362A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=14142462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4095615A Pending JPH05287362A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 円周表面の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05287362A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100457362C (zh) * | 2004-01-30 | 2009-02-04 | 武汉天宇激光数控技术有限责任公司 | 激光环切打孔方法及其装置 |
| CN103484653A (zh) * | 2013-09-04 | 2014-01-01 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 环形激光冲击强化紧固孔的装置和方法 |
| CN104294011A (zh) * | 2014-09-21 | 2015-01-21 | 沈阳工业大学 | 内孔激光淬火头及淬火方法 |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP4095615A patent/JPH05287362A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100457362C (zh) * | 2004-01-30 | 2009-02-04 | 武汉天宇激光数控技术有限责任公司 | 激光环切打孔方法及其装置 |
| CN103484653A (zh) * | 2013-09-04 | 2014-01-01 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 环形激光冲击强化紧固孔的装置和方法 |
| CN104294011A (zh) * | 2014-09-21 | 2015-01-21 | 沈阳工业大学 | 内孔激光淬火头及淬火方法 |
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