JPH08112683A - レーザーによる表面改質処理方法及び装置 - Google Patents
レーザーによる表面改質処理方法及び装置Info
- Publication number
- JPH08112683A JPH08112683A JP6246055A JP24605594A JPH08112683A JP H08112683 A JPH08112683 A JP H08112683A JP 6246055 A JP6246055 A JP 6246055A JP 24605594 A JP24605594 A JP 24605594A JP H08112683 A JPH08112683 A JP H08112683A
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- JP
- Japan
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- laser
- base material
- laser beam
- irradiation
- treatment
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザーを利用した金属材料の表面処理や部
分補修を行うにおいて、除去加工と表面改質加工を一台
のレーザー発生装置で行うことが可能なレーザーによる
表面改質処理方法及び装置を提供する。 【構成】 母材１５表面にレーザー光を照射して表面層
を除去すると共に表面を改質する方法において、レーザ
ー発生装置１０からのレーザー光Ｌを分割すると共にそ
の分割したレーザー光ＬA ，ＬB を所望の光強度で母材
１５の表面にそれぞれ照射し、母材１５又はレーザー光
ＬA ，ＬB のいずれか一方を移動して、一方のレーザー
光ＬB の照射で母材の表面層を除去した後、他方のレー
ザー光ＬAの照射で表面層を除去した母材１５の表面を
改質するようにしたことを特徴としている。
分補修を行うにおいて、除去加工と表面改質加工を一台
のレーザー発生装置で行うことが可能なレーザーによる
表面改質処理方法及び装置を提供する。 【構成】 母材１５表面にレーザー光を照射して表面層
を除去すると共に表面を改質する方法において、レーザ
ー発生装置１０からのレーザー光Ｌを分割すると共にそ
の分割したレーザー光ＬA ，ＬB を所望の光強度で母材
１５の表面にそれぞれ照射し、母材１５又はレーザー光
ＬA ，ＬB のいずれか一方を移動して、一方のレーザー
光ＬB の照射で母材の表面層を除去した後、他方のレー
ザー光ＬAの照射で表面層を除去した母材１５の表面を
改質するようにしたことを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光を用いて金
属材料表面の酸化物や塗装膜の除去と母材の表面改質を
行う加工法において、除去と表面改質を同一のレーザー
で行うレーザーによる表面改質処理方法及び装置に関す
るものである。
属材料表面の酸化物や塗装膜の除去と母材の表面改質を
行う加工法において、除去と表面改質を同一のレーザー
で行うレーザーによる表面改質処理方法及び装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザー照射によって金属材料の表面層
（酸化膜、塗装膜）を選択的に除去する技術と酸化膜の
形成や母材の急速加熱及び冷却によって表面改質を行う
技術が実用化されている。
（酸化膜、塗装膜）を選択的に除去する技術と酸化膜の
形成や母材の急速加熱及び冷却によって表面改質を行う
技術が実用化されている。
【０００３】この表面処理方法は、炭酸ガスレーザーや
ＹＡＧレーザー光を金属材料の表面層に照射して酸化膜
や塗装膜を除去し、その後、表面層を除去した金属材料
の表面にレーザー光を照射して表面を熱処理したり化学
蒸着したり等の表面改質を行うものである。
ＹＡＧレーザー光を金属材料の表面層に照射して酸化膜
や塗装膜を除去し、その後、表面層を除去した金属材料
の表面にレーザー光を照射して表面を熱処理したり化学
蒸着したり等の表面改質を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来は、除去
工程終了に表面処理工程が行われるバッチ処理であっ
た。このため、除去加工後、除去部が長時間大気に曝さ
れると、腐蝕を生じる問題がある。そこで従来、大気と
隔離する装置が必要となる。大気と隔離せずに、腐蝕を
避けるためには、短時間で表面処理工程へ移る必要があ
るが、処理面積が限られるなどの欠点があり、レーザー
による加工のメリットを生かすことができない問題があ
る。
工程終了に表面処理工程が行われるバッチ処理であっ
た。このため、除去加工後、除去部が長時間大気に曝さ
れると、腐蝕を生じる問題がある。そこで従来、大気と
隔離する装置が必要となる。大気と隔離せずに、腐蝕を
避けるためには、短時間で表面処理工程へ移る必要があ
るが、処理面積が限られるなどの欠点があり、レーザー
による加工のメリットを生かすことができない問題があ
る。
【０００５】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、レーザーを利用した金属材料の表面処理や部分補修
を行うにおいて、除去加工と表面改質加工を一台のレー
ザー発生装置で行うことが可能なレーザーによる表面改
質処理方法及び装置を提供することにある。
し、レーザーを利用した金属材料の表面処理や部分補修
を行うにおいて、除去加工と表面改質加工を一台のレー
ザー発生装置で行うことが可能なレーザーによる表面改
質処理方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、母材表面にレーザー光を照射して
表面層を除去すると共に表面を改質する方法において、
レーザー発生装置からのレーザー光を分割すると共にそ
の分割したレーザー光を所望の光強度で母材表面にそれ
ぞれ照射し、母材又はレーザー光のいずれか一方を移動
して、一方のレーザー光の照射で母材の表面層を除去し
た後、他方のレーザー光の照射で表面層を除去した母材
表面を改質するようにしたレーザーによる表面改質処理
方法である。
に請求項１の発明は、母材表面にレーザー光を照射して
表面層を除去すると共に表面を改質する方法において、
レーザー発生装置からのレーザー光を分割すると共にそ
の分割したレーザー光を所望の光強度で母材表面にそれ
ぞれ照射し、母材又はレーザー光のいずれか一方を移動
して、一方のレーザー光の照射で母材の表面層を除去し
た後、他方のレーザー光の照射で表面層を除去した母材
表面を改質するようにしたレーザーによる表面改質処理
方法である。
【０００７】請求項２の発明は、レーザー発生装置と、
レーザー発生装置からのレーザ光を分割するビーム分割
器と、分割したレーザー光を、それぞれ母材表面に集光
して照射する集光光学系と、照射するレーザー光の光強
度をそれぞれ調整する出力制御装置と、表面除去側のレ
ーザー照射位置近傍に設けられた除去物回収装置と、改
質側のレーザー照射位置近傍に設けられ、その照射部に
表面処理用材料を供給する表面処理用材料供給装置と、
母材又はビーム分割器及び集光光学系のいずれかを移動
する手段とを備えたレーザーによる表面改質処理装置で
ある。
レーザー発生装置からのレーザ光を分割するビーム分割
器と、分割したレーザー光を、それぞれ母材表面に集光
して照射する集光光学系と、照射するレーザー光の光強
度をそれぞれ調整する出力制御装置と、表面除去側のレ
ーザー照射位置近傍に設けられた除去物回収装置と、改
質側のレーザー照射位置近傍に設けられ、その照射部に
表面処理用材料を供給する表面処理用材料供給装置と、
母材又はビーム分割器及び集光光学系のいずれかを移動
する手段とを備えたレーザーによる表面改質処理装置で
ある。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、一台のレーザー発生装置か
らのレーザーを分岐して表面除去用レーザー光と改質用
レーザー光として母材に照射すると共に母材又はレーザ
ー光を移動することで表面層の除去に続いて改質処理が
連続して行える。またこのレーザー光の光強度を調整す
ることで、表面除去と改質に最適なレーザー照射条件を
設定することができる。
らのレーザーを分岐して表面除去用レーザー光と改質用
レーザー光として母材に照射すると共に母材又はレーザ
ー光を移動することで表面層の除去に続いて改質処理が
連続して行える。またこのレーザー光の光強度を調整す
ることで、表面除去と改質に最適なレーザー照射条件を
設定することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００１０】図１において、１０はレーザー発生装置
で、例えばＣＯ2 、エキシマ等の気体レーザー、ＹＡＧ
レーザー発振器からなる。レーザー発生装置１０から発
振されるレーザー光Ｌは、ハーフミラーなどからなるビ
ーム分割器１１で９０度反射される第２のレーザ光ＬA
と、ビーム分割器１１を透過する第１のレーザー光ＬB
とに分岐され。この第１のレーザー光ＬB は反射鏡１２
により９０度全反射される。これら第２及び第１のレー
ザ光ＬA ，ＬB は、集光レンズなどの集光光学系１３，
１４にて集光されて母材１５の表面に照射される。
で、例えばＣＯ2 、エキシマ等の気体レーザー、ＹＡＧ
レーザー発振器からなる。レーザー発生装置１０から発
振されるレーザー光Ｌは、ハーフミラーなどからなるビ
ーム分割器１１で９０度反射される第２のレーザ光ＬA
と、ビーム分割器１１を透過する第１のレーザー光ＬB
とに分岐され。この第１のレーザー光ＬB は反射鏡１２
により９０度全反射される。これら第２及び第１のレー
ザ光ＬA ，ＬB は、集光レンズなどの集光光学系１３，
１４にて集光されて母材１５の表面に照射される。
【００１１】第２及び第１のレーザ光ＬA ，ＬB は、レ
ーザ発生装置１０と制御ライン１６を介して接続された
出力制御装置１７Ａ、１７Ｂにより、レーザ発生装置１
０からのレーザー出力が調整され、さらに母材１５にそ
れぞれ照射される光強度（光量）が調整される。出力制
御装置１７Ａ、１７Ｂによる光強度の調整は、図３に示
すようにビーム分割器１１で、レーザー光Ｌの反射光と
透過光の分配率を調整して、第２及び第１のレーザー光
ＬA ，ＬB の光強度を調整するようにしても或いは、図
４に示すように集光光学系１３，１４で構成し、集光光
学系１３，１４により焦点距離を変えて光強度を調整す
るようにしてもよい。
ーザ発生装置１０と制御ライン１６を介して接続された
出力制御装置１７Ａ、１７Ｂにより、レーザ発生装置１
０からのレーザー出力が調整され、さらに母材１５にそ
れぞれ照射される光強度（光量）が調整される。出力制
御装置１７Ａ、１７Ｂによる光強度の調整は、図３に示
すようにビーム分割器１１で、レーザー光Ｌの反射光と
透過光の分配率を調整して、第２及び第１のレーザー光
ＬA ，ＬB の光強度を調整するようにしても或いは、図
４に示すように集光光学系１３，１４で構成し、集光光
学系１３，１４により焦点距離を変えて光強度を調整す
るようにしてもよい。
【００１２】さて図１に戻ってさらに説明すると、レー
ザー光ＬA ，ＬB は、母材１５に対して図示の矢印方向
１８に対して相対移動され、第２のレーザー光ＬB の照
射位置近傍には、母材１５の表面の酸化膜や塗装膜など
の除去物層１９を回収する除去物回収装置２０の吸込み
ノズル２１が配置され、また第１のレーザー光ＬA の照
射位置近傍には、表面改質用材料供給装置２２の改質材
料吹込みノズル２３が配置される。
ザー光ＬA ，ＬB は、母材１５に対して図示の矢印方向
１８に対して相対移動され、第２のレーザー光ＬB の照
射位置近傍には、母材１５の表面の酸化膜や塗装膜など
の除去物層１９を回収する除去物回収装置２０の吸込み
ノズル２１が配置され、また第１のレーザー光ＬA の照
射位置近傍には、表面改質用材料供給装置２２の改質材
料吹込みノズル２３が配置される。
【００１３】また出力制御装置１７Ａ，１７Ｂ間には、
除去物層１９を除去した後の母材１５の表面を検出する
母材表面検出器２４が設けられる。
除去物層１９を除去した後の母材１５の表面を検出する
母材表面検出器２４が設けられる。
【００１４】以上において、レーザー発生装置１０から
のレーザー光Ｌは、ビーム分割器１１で第１と第２のレ
ーザー光ＬB ，ＬA に分割され、第２のレーザー光ＬA
は、ビーム分割器１１で９０度反射され、第１のレーザ
ー光ＬB は反射鏡１２により９０度反射され、それぞれ
出力制御装置１７Ａ，１７Ｂ、集光光学系１３，１４に
より、母材１５の表面に集光されて照射される。
のレーザー光Ｌは、ビーム分割器１１で第１と第２のレ
ーザー光ＬB ，ＬA に分割され、第２のレーザー光ＬA
は、ビーム分割器１１で９０度反射され、第１のレーザ
ー光ＬB は反射鏡１２により９０度反射され、それぞれ
出力制御装置１７Ａ，１７Ｂ、集光光学系１３，１４に
より、母材１５の表面に集光されて照射される。
【００１５】第１及び第２のレーザー光ＬB ，ＬA は母
材１５に対して、矢印方向１８に相対移動され、先ず第
２のレーザー光ＬB の照射により、母材１５の表面の除
去物層１９がガス化して除去され、そのガス化した除去
物が吸込みノズル２１を介して除去物回収装置２０に回
収される。次いで母材１５の表面が、第２のレーザー光
ＬB の照射で溶融状態にされ、表面改質用材料供給装置
２２の改質材料吹込みノズル２３から改質材料（例えば
Ｃｒ，Ｏ2 など）が溶融状態の照射部に供給されて表面
改質層２５が形成される。
材１５に対して、矢印方向１８に相対移動され、先ず第
２のレーザー光ＬB の照射により、母材１５の表面の除
去物層１９がガス化して除去され、そのガス化した除去
物が吸込みノズル２１を介して除去物回収装置２０に回
収される。次いで母材１５の表面が、第２のレーザー光
ＬB の照射で溶融状態にされ、表面改質用材料供給装置
２２の改質材料吹込みノズル２３から改質材料（例えば
Ｃｒ，Ｏ2 など）が溶融状態の照射部に供給されて表面
改質層２５が形成される。
【００１６】母材１５に照射する第１のレーザー光ＬB
は、除去する除去物層１９により、その光強度が最適値
になるように出力制御装置１７Ｂで調整され、同時に第
２のレーザー光ＬA も改質する改質条件により最適な光
強度となるように出力制御装置１７Ａで調整される。
は、除去する除去物層１９により、その光強度が最適値
になるように出力制御装置１７Ｂで調整され、同時に第
２のレーザー光ＬA も改質する改質条件により最適な光
強度となるように出力制御装置１７Ａで調整される。
【００１７】このように、本発明によれば、除去物層１
９の除去と改質層２５の形成は１台のレーザー発生装置
１０で同時に行うことで、耐食性の向上、耐摩耗性の改
善など処理速度が高く、加工品質の優れた表面処理が行
える。
９の除去と改質層２５の形成は１台のレーザー発生装置
１０で同時に行うことで、耐食性の向上、耐摩耗性の改
善など処理速度が高く、加工品質の優れた表面処理が行
える。
【００１８】図２は本発明の他の実施例を示し、処理す
べき母材として配管材３０の内周面を表面改質する例を
示したものである。
べき母材として配管材３０の内周面を表面改質する例を
示したものである。
【００１９】この配管材３０は、図２（ｂ）に示すよう
に移動台車３１に載せて矢印方向３２に移動自在にさ
れ、また図２（ａ）に示すように移動台車３１上でロー
ラなどの回転機構３３で図示の矢印３４のように回転で
きるようになっている。
に移動台車３１に載せて矢印方向３２に移動自在にさ
れ、また図２（ａ）に示すように移動台車３１上でロー
ラなどの回転機構３３で図示の矢印３４のように回転で
きるようになっている。
【００２０】レーザー発生装置１０からのレーザー光Ｌ
の出射口にはガイドパイプ３５が接続し、そのガイドパ
イプ３４内をレーザー光Ｌが通るようになし、そのガイ
ドパイプ３５内にビーム分割器１１、反射鏡１２、集光
光学系１３，１４を設け、ガイドパイプ３５を配管材３
０の軸心位置に支持させて配管材３０の内周面に除去用
レーザー光ＬB と改質用レーザー光ＬB を照射するよう
にしたものである。
の出射口にはガイドパイプ３５が接続し、そのガイドパ
イプ３４内をレーザー光Ｌが通るようになし、そのガイ
ドパイプ３５内にビーム分割器１１、反射鏡１２、集光
光学系１３，１４を設け、ガイドパイプ３５を配管材３
０の軸心位置に支持させて配管材３０の内周面に除去用
レーザー光ＬB と改質用レーザー光ＬB を照射するよう
にしたものである。
【００２１】この図２の実施例では配管材３０を矢印方
向３２に移動させて内周に付着した除去物を除去した
後、表面改質を行うが、適宜回転機構３３で配管材３０
の回転位置を替えることで配管材３０の全内周面を表面
改質することができる。
向３２に移動させて内周に付着した除去物を除去した
後、表面改質を行うが、適宜回転機構３３で配管材３０
の回転位置を替えることで配管材３０の全内周面を表面
改質することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、一台のレ
ーザー発生装置からのレーザーを分岐して表面除去用レ
ーザー光と改質用レーザー光として母材に照射すると共
に母材又はレーザー光を移動することで表面層の除去に
続いて改質処理が連続して行える。
ーザー発生装置からのレーザーを分岐して表面除去用レ
ーザー光と改質用レーザー光として母材に照射すると共
に母材又はレーザー光を移動することで表面層の除去に
続いて改質処理が連続して行える。
【図１】本発明の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す図である。
【図３】本発明において、出力制御装置の一例を示す図
である。
である。
【図４】本発明において、出力制御装置のさらに他の例
を示す図である。
を示す図である。
１０ レーザー発生装置 １１ ビーム分割器 １２ 反射鏡 １３，１４ 集光光学系 １５ 母材 １７Ａ，１７Ｂ 出力制御装置 ２０ 除去物回収装置 ２２ 表面改質用材料供給装置 ＬB 第１のレーザ光 ＬA 第２のレーザ光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｇ 5/00 (72)発明者 山口 滋 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 柴田 章司 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリ ングセンター内
Claims (2)
- 【請求項１】 母材表面にレーザー光を照射して表面層
を除去すると共に表面を改質する方法において、レーザ
ー発生装置からのレーザー光を分割すると共にその分割
したレーザー光を所望の光強度で母材表面にそれぞれ照
射し、母材又はレーザー光のいずれか一方を移動して、
一方のレーザー光の照射で母材の表面層を除去した後、
他方のレーザー光の照射で表面層を除去した母材表面を
改質することを特徴とするレーザーによる表面改質処理
方法。 - 【請求項２】 レーザー発生装置と、レーザー発生装置
からのレーザ光を分割するビーム分割器と、分割したレ
ーザー光を、それぞれ母材表面に集光して照射する集光
光学系と、照射するレーザー光の光強度をそれぞれ調整
する出力制御装置と、表面除去側のレーザー照射位置近
傍に設けられた除去物回収装置と、改質側のレーザー照
射位置近傍に設けられ、その照射部に表面処理用材料を
供給する表面処理用材料供給装置と、母材又はビーム分
割器及び集光光学系のいずれかを移動する手段とを備え
たことを特徴とするレーザーによる表面改質処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6246055A JPH08112683A (ja) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | レーザーによる表面改質処理方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6246055A JPH08112683A (ja) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | レーザーによる表面改質処理方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08112683A true JPH08112683A (ja) | 1996-05-07 |
Family
ID=17142798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6246055A Pending JPH08112683A (ja) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | レーザーによる表面改質処理方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08112683A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1994
- 1994-10-12 JP JP6246055A patent/JPH08112683A/ja active Pending
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