JPS5811740A - コイルバネの表面硬化熱処理方法 - Google Patents
コイルバネの表面硬化熱処理方法Info
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- JPS5811740A JPS5811740A JP10941881A JP10941881A JPS5811740A JP S5811740 A JPS5811740 A JP S5811740A JP 10941881 A JP10941881 A JP 10941881A JP 10941881 A JP10941881 A JP 10941881A JP S5811740 A JPS5811740 A JP S5811740A
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- Japan
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- coil spring
- heat treatment
- hardening heat
- laser light
- spring
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/02—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for springs
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は迅速で形状変化が小さく疲労強度が高いコイル
バネの表面硬化熱処理方法に関する。
バネの表面硬化熱処理方法に関する。
コイルバネは通常、変形と復原、振動緩和、衝撃エネル
ギーの吸収などに使用されるがいずれもくシ返しの動的
荷重が負荷されるため疲労強度の高いことが要求されて
いる。
ギーの吸収などに使用されるがいずれもくシ返しの動的
荷重が負荷されるため疲労強度の高いことが要求されて
いる。
従来、コイルバネはピアノ線および硬鋼線のように熱間
圧延された鋼線にパナンチングとよばれる恒温変態処理
を行ない、さらに伸線機で冷間加工を打力い所定の引張
強さを与えたのち成形している。
圧延された鋼線にパナンチングとよばれる恒温変態処理
を行ない、さらに伸線機で冷間加工を打力い所定の引張
強さを与えたのち成形している。
さらに、ブルーイングとよばれる低温加熱を行なって製
造する方法、上記同様パテンチングや焼まし後、冷間加
工を行ない、さらにオイルテンバーリング(油焼入れ、
焼もどし)したオイルテンパー線を使用して成形し、製
造する方法、熱間圧延鋼材を使用し熱間で成形後、焼入
れ、焼もどしを行なって製造する方法が主である。しか
し、冷間加工だけでは高い疲労強度が得られない上、大
径になる程冷間加工率が低下する。tた、オイルテンパ
ーリングや成形後焼入れ焼もどしする方法でも高い疲労
強度は望めない上焼入れ時の加熱により、疲労強度低下
の原因となる脱炭や肌荒れ焼割れなどの表面欠陥を生じ
やすいなどの欠点を有する。
造する方法、上記同様パテンチングや焼まし後、冷間加
工を行ない、さらにオイルテンバーリング(油焼入れ、
焼もどし)したオイルテンパー線を使用して成形し、製
造する方法、熱間圧延鋼材を使用し熱間で成形後、焼入
れ、焼もどしを行なって製造する方法が主である。しか
し、冷間加工だけでは高い疲労強度が得られない上、大
径になる程冷間加工率が低下する。tた、オイルテンパ
ーリングや成形後焼入れ焼もどしする方法でも高い疲労
強度は望めない上焼入れ時の加熱により、疲労強度低下
の原因となる脱炭や肌荒れ焼割れなどの表面欠陥を生じ
やすいなどの欠点を有する。
最近では、従来の方法では得られない表面硬度の上昇や
熱処理後の表面の圧縮残留応力によシ疲労強度を向上さ
せるため浸炭焼入れ、高周波焼入れなどの表面硬化熱処
理が行なわれている。浸炭焼入れでは材料への炭素拡散
速度が極めて遅いため焼入れを完了する迄に長時間を資
す上、工程も多く高周波焼入れでは、コイルバネの形状
にあつ九舖導加熱コイルを新たに製作しなければならな
いなど経済性が悪い、特に、高周波焼入れでは、引張バ
ネなどのフック部の加熱が困難である。
熱処理後の表面の圧縮残留応力によシ疲労強度を向上さ
せるため浸炭焼入れ、高周波焼入れなどの表面硬化熱処
理が行なわれている。浸炭焼入れでは材料への炭素拡散
速度が極めて遅いため焼入れを完了する迄に長時間を資
す上、工程も多く高周波焼入れでは、コイルバネの形状
にあつ九舖導加熱コイルを新たに製作しなければならな
いなど経済性が悪い、特に、高周波焼入れでは、引張バ
ネなどのフック部の加熱が困難である。
また、いずれも高温の焼入れ温度から水などの冷却剤に
浸漬するため各部の冷却速度の差や、加熱および冷却の
不均一による形状変化が大きい。
浸漬するため各部の冷却速度の差や、加熱および冷却の
不均一による形状変化が大きい。
を九、高温に加熱時の酸化による肌荒れや、脱炭を生じ
やすい。20〜30.amの表面荒さでも疲労強度は半
減し、O,OS−〇脱炭で疲労強度は30〜4〇−低下
する。lF#に、浸炭焼れではしばしば過剰浸炭となり
、焼割れや使用中はくシを生ずる原因となる。水などで
急冷すると疲労強度を低下猫せる原因となる残留オース
テナイ)組織も生じやすくなる。
やすい。20〜30.amの表面荒さでも疲労強度は半
減し、O,OS−〇脱炭で疲労強度は30〜4〇−低下
する。lF#に、浸炭焼れではしばしば過剰浸炭となり
、焼割れや使用中はくシを生ずる原因となる。水などで
急冷すると疲労強度を低下猫せる原因となる残留オース
テナイ)組織も生じやすくなる。
また、いずれも高熱作業になるなどの環境上の不具合も
ある。さらに、浸炭焼入れ高周波焼入れでは材料が限定
される。
ある。さらに、浸炭焼入れ高周波焼入れでは材料が限定
される。
本発明は以上の点に鑑み、迅速で形状変化が小さく疲労
強度の高いコイルバネの表面硬化熱処理方法を提供する
ことを目的とする。
強度の高いコイルバネの表面硬化熱処理方法を提供する
ことを目的とする。
以下、禾発明を図面に示す一実施例にもとずいて説明す
る。上記目的を達成するため、本発明においてはコイル
バネを成形後、グラファイト系、黒色ペイント系、リン
酸塩系などでコーティングし、この表面に高エネルギー
密度を有するレーザ光を照射して表面硬化熱処理を行な
うことを特徴とするものである。
る。上記目的を達成するため、本発明においてはコイル
バネを成形後、グラファイト系、黒色ペイント系、リン
酸塩系などでコーティングし、この表面に高エネルギー
密度を有するレーザ光を照射して表面硬化熱処理を行な
うことを特徴とするものである。
第1図は本発明を実施するための具体的な構成を示すも
ので、1はコイルバネの代表的形状である圧縮バネ、2
はレーザ発振器3aはレーザ発振器2から発生したレー
ザ光、4はレーザ光3aの方向をかえる反射鏡s 3b
は反射鏡4により方向をかえられたレーザ光、5はこの
レーザ光3bを集束する集束レンズ、6は反射鏡4と集
束レンズ5を収納しC方向へ移動可能な移動収納箱3C
は集束レンズ5により集束されたレーザ光、7は集束さ
れたレーザ光3Cの方向をかえる反射鏡、8はコイルバ
ネ1を固定保持すると共にA方向へ回転させかつB方向
へ移動させる固定移動装置、9は、レーザ発振器2のレ
ーザ光3mの発生とその時間、移動収納箱6のC方向へ
の移動距離および固定移動装置80人方向への回転速度
と回転距離B方向への移動速度と移動距離を制御するた
めの制御装置である。
ので、1はコイルバネの代表的形状である圧縮バネ、2
はレーザ発振器3aはレーザ発振器2から発生したレー
ザ光、4はレーザ光3aの方向をかえる反射鏡s 3b
は反射鏡4により方向をかえられたレーザ光、5はこの
レーザ光3bを集束する集束レンズ、6は反射鏡4と集
束レンズ5を収納しC方向へ移動可能な移動収納箱3C
は集束レンズ5により集束されたレーザ光、7は集束さ
れたレーザ光3Cの方向をかえる反射鏡、8はコイルバ
ネ1を固定保持すると共にA方向へ回転させかつB方向
へ移動させる固定移動装置、9は、レーザ発振器2のレ
ーザ光3mの発生とその時間、移動収納箱6のC方向へ
の移動距離および固定移動装置80人方向への回転速度
と回転距離B方向への移動速度と移動距離を制御するた
めの制御装置である。
ここで、レーず発振器2は表面硬化熱処理を行なうOK
、lpHな熱エネルギーを供給する装置であり、本実施
例では現在十数KWOものまで製作されており、しかも
効率のよい炭酸ガスレーザ発振器が適当である。レーザ
発振器2から発生したレーザ光3mは反射鏡4により方
向をかえられ、さらに集束レンズ5によ〕表面硬化熱処
理が可能なエネルギー密度まで集束される。との集束さ
れ九レーザ光3Cは反射鏡7によシ再び方向をかえられ
、コイルバネ長手方向と直角に照射される。通常、前記
圧縮バネなどではコイルバネ内側と外側の表面にもつと
も高応力(内側〉外側)が生じるので、この表面にもつ
とも硬化層が深く形成されるようコイルバネ長手方向と
直角にレーザ光を照射するものである。
、lpHな熱エネルギーを供給する装置であり、本実施
例では現在十数KWOものまで製作されており、しかも
効率のよい炭酸ガスレーザ発振器が適当である。レーザ
発振器2から発生したレーザ光3mは反射鏡4により方
向をかえられ、さらに集束レンズ5によ〕表面硬化熱処
理が可能なエネルギー密度まで集束される。との集束さ
れ九レーザ光3Cは反射鏡7によシ再び方向をかえられ
、コイルバネ長手方向と直角に照射される。通常、前記
圧縮バネなどではコイルバネ内側と外側の表面にもつと
も高応力(内側〉外側)が生じるので、この表面にもつ
とも硬化層が深く形成されるようコイルバネ長手方向と
直角にレーザ光を照射するものである。
移動収納箱6は、コイルバネ外側表置の表面硬化熱処理
を終了後、コイルバネ内側表両を行なうため、反射@4
と集束レンズ5をC方向へ移動させる。固定移動装置8
は、コイルバネlを固定保持し反射鏡7によ)方向をか
えられたレーザ光3aが表面硬化熱処理を行なう表’1
にそって正確にかつ連続的に照射されるよう入方向へ回
転させまたB方向へ移動させる。制御装置9はレーザ光
31の発生とその時間を指示する信号をレーザ発振器2
に発信する。コイルバネ内側表面に表面硬化熱処理を行
なうため反射鏡4と集束レンズ5のC方向への移動距離
を指示する信号を移動収納箱6にまたレーザ光3dが表
面硬化熱処理を行なう表面にそって正確にかつ連続的に
照射されるよう入方向への回転速度と回転距離、B方向
への移動速度と移動距離を指示する信号を固定移動装置
8それぞれの図示しない駆動機構に発振する。これによ
シ予め設定され九プログラムに従って移動収納箱6と固
定移動装置8が動作する。
を終了後、コイルバネ内側表両を行なうため、反射@4
と集束レンズ5をC方向へ移動させる。固定移動装置8
は、コイルバネlを固定保持し反射鏡7によ)方向をか
えられたレーザ光3aが表面硬化熱処理を行なう表’1
にそって正確にかつ連続的に照射されるよう入方向へ回
転させまたB方向へ移動させる。制御装置9はレーザ光
31の発生とその時間を指示する信号をレーザ発振器2
に発信する。コイルバネ内側表面に表面硬化熱処理を行
なうため反射鏡4と集束レンズ5のC方向への移動距離
を指示する信号を移動収納箱6にまたレーザ光3dが表
面硬化熱処理を行なう表面にそって正確にかつ連続的に
照射されるよう入方向への回転速度と回転距離、B方向
への移動速度と移動距離を指示する信号を固定移動装置
8それぞれの図示しない駆動機構に発振する。これによ
シ予め設定され九プログラムに従って移動収納箱6と固
定移動装置8が動作する。
すなわち本発明では、レーザ発振192から発生し九レ
ーザ光31は反射鏡4により方向をかえられ、集束レン
ズ5によ砂表面硬化熱処理が可能なエネルギー密度まで
集束され、さらに反射鏡7により再び方向をかえられこ
のレーザ光3dはコイルバネの長手方向と直角に照射さ
れ表面を加熱する。
ーザ光31は反射鏡4により方向をかえられ、集束レン
ズ5によ砂表面硬化熱処理が可能なエネルギー密度まで
集束され、さらに反射鏡7により再び方向をかえられこ
のレーザ光3dはコイルバネの長手方向と直角に照射さ
れ表面を加熱する。
この時反射鏡7によ如方向をかえられたレーザ光3dが
表面硬化熱処理を行なう表面にそって正確にかつ連続的
に照射されるよう固定移動装置8により入方向へ回転し
、ま7’jB方向へ移動する。
表面硬化熱処理を行なう表面にそって正確にかつ連続的
に照射されるよう固定移動装置8により入方向へ回転し
、ま7’jB方向へ移動する。
コイルバネの外側表面の表面硬化熱処理が終了後コイル
バネ内側表面を行なうため移動収納箱6により反射鏡4
と集束レンズ5を移動させ反射鏡7により方向をかえら
れ、表面を加熱し同様に表面硬化熱処理を行なう、かく
して表面硬度HRC40〜60硬化層深さ0.2−以上
の硬化層が形成される。第2図に硬化層が形成される状
態を示す0表面硬度、および硬化層深さは、固定移動装
置8の入方向への回転速度およびレーザパワー密度の調
節によ抄変化させることができる。
バネ内側表面を行なうため移動収納箱6により反射鏡4
と集束レンズ5を移動させ反射鏡7により方向をかえら
れ、表面を加熱し同様に表面硬化熱処理を行なう、かく
して表面硬度HRC40〜60硬化層深さ0.2−以上
の硬化層が形成される。第2図に硬化層が形成される状
態を示す0表面硬度、および硬化層深さは、固定移動装
置8の入方向への回転速度およびレーザパワー密度の調
節によ抄変化させることができる。
このように本発明においては、レーザ光を利用するとと
Kより (1) レーザ光による加熱時間が極めて短時間であ
シ、迅速に表面硬化熱処理が行なわれる。
Kより (1) レーザ光による加熱時間が極めて短時間であ
シ、迅速に表面硬化熱処理が行なわれる。
(2)熱は常温のままの母材に吸収されるので水などの
冷却剤を使用し表〈ても急冷され表面硬化熱処理が完了
する。冷却剤を使用せず、また加熱および冷却が均一な
ため形状変化が小さい。
冷却剤を使用し表〈ても急冷され表面硬化熱処理が完了
する。冷却剤を使用せず、また加熱および冷却が均一な
ため形状変化が小さい。
(3)浸炭焼入れ、高周波焼入れなどと同様に表面硬化
熱処理による表面硬度の上昇、熱処理後の表面の圧縮残
留応力により疲労強度が向上する。
熱処理による表面硬度の上昇、熱処理後の表面の圧縮残
留応力により疲労強度が向上する。
また、酸化が極めて少ないため表面荒さがあらくなるこ
とがなく脱炭や残留オーステナイト鑑識が発生しないの
で疲労強度を低下させることがない、硬化層のはぐりゃ
、焼割れを生じることもない。
とがなく脱炭や残留オーステナイト鑑識が発生しないの
で疲労強度を低下させることがない、硬化層のはぐりゃ
、焼割れを生じることもない。
(4)高熱作業がなくなシ冷却剤も使用しないので作業
環境が改善される。
環境が改善される。
(5)浸炭焼入れや、高周波焼入れなどのように材料が
限定されない。
限定されない。
(6)表面硬度および硬化層深さは固定移動装置の回転
速度およびレーザパワー密度の調節によシ行なわれ、鋼
線や棒鋼の径にあったレーザ光の径の調節は集束レンズ
と反射鏡の距離をかえるだけである。引張バネのフック
部などでも同様に行える。条件設定が極めて簡単であシ
、表面硬化熱処理後の品質も安定し再現性も良好である
。
速度およびレーザパワー密度の調節によシ行なわれ、鋼
線や棒鋼の径にあったレーザ光の径の調節は集束レンズ
と反射鏡の距離をかえるだけである。引張バネのフック
部などでも同様に行える。条件設定が極めて簡単であシ
、表面硬化熱処理後の品質も安定し再現性も良好である
。
第3図は本発明を実施するための他の具体的構成を示す
ものである。すなわちレーザ発振器2から発生したレー
ザ光31は反射鏡11によシ方向をかえられるとともに
2分割され、このそれぞれのレーザ光3eは、反射鏡1
2によシさらに方向をかえられる。このレーザ光3fは
集束レンズ13により集束され、この集束されたレーザ
光3gは、反射鏡14によりさらに方向をかえられる。
ものである。すなわちレーザ発振器2から発生したレー
ザ光31は反射鏡11によシ方向をかえられるとともに
2分割され、このそれぞれのレーザ光3eは、反射鏡1
2によシさらに方向をかえられる。このレーザ光3fは
集束レンズ13により集束され、この集束されたレーザ
光3gは、反射鏡14によりさらに方向をかえられる。
それぞれのレーザ光3hはコイルバネの長手方向と直角
に照射されるとともに、コイルバネの外側と内側の両表
面を同時に加熱する。
に照射されるとともに、コイルバネの外側と内側の両表
面を同時に加熱する。
第4図は本発明を実施するためのその他の具体的構成を
示すものである。レーザ発振器2から発生したレーザ光
3aは半透明の反射鏡21によ抄1部は方向をかえられ
、その他は反射鏡21を透過し、さらに反射@22Vc
よシ方向をかえられる。
示すものである。レーザ発振器2から発生したレーザ光
3aは半透明の反射鏡21によ抄1部は方向をかえられ
、その他は反射鏡21を透過し、さらに反射@22Vc
よシ方向をかえられる。
このそれぞれのレーザ光31は集束レンズ23により集
束され、とのレーザ光31は反射鏡24によりさらに方
向をかえられレーザ光3には上記同様コイルバネの外側
と内側両表面を同時に加熱する。すれらの方法によシ、
表面硬化熱処理終了までの時間が大巾に短縮される。
束され、とのレーザ光31は反射鏡24によりさらに方
向をかえられレーザ光3には上記同様コイルバネの外側
と内側両表面を同時に加熱する。すれらの方法によシ、
表面硬化熱処理終了までの時間が大巾に短縮される。
以上説明したように本発明によれば、極めて短時間内に
迅速に表面硬化熱処理が行なわれる。水などの冷却剤を
使用せず、加熱および冷却が均一なため形状変化が小さ
い。表面硬化熱処理による表面硬度の上昇、表面の圧縮
残留応力によシ疲労強度が向上する。疲労強度を低下さ
せる酸化による肌荒れが極めて少なく脱炭、残留オース
テナイトの発生も壜い、高熱作業がなくなり、冷却剤も
使用しないので作業環境が改善される。浸炭焼入れ、高
周波焼入れなどのように材料が限定されない0表面硬化
熱処理の条件設定が極めて簡単であり品質も安定し再現
性も棗好である力ど幾多の効果をもつ九信頼性が高く安
価なコイルバネの表面硬化熱処理方法を提供することが
できる。
迅速に表面硬化熱処理が行なわれる。水などの冷却剤を
使用せず、加熱および冷却が均一なため形状変化が小さ
い。表面硬化熱処理による表面硬度の上昇、表面の圧縮
残留応力によシ疲労強度が向上する。疲労強度を低下さ
せる酸化による肌荒れが極めて少なく脱炭、残留オース
テナイトの発生も壜い、高熱作業がなくなり、冷却剤も
使用しないので作業環境が改善される。浸炭焼入れ、高
周波焼入れなどのように材料が限定されない0表面硬化
熱処理の条件設定が極めて簡単であり品質も安定し再現
性も棗好である力ど幾多の効果をもつ九信頼性が高く安
価なコイルバネの表面硬化熱処理方法を提供することが
できる。
第1図は本発明の一実施例の具体的構成図、第2図は本
発明による硬化層が形成される状態を示す図、第3図は
本発明の一実施例の他の具体的構成図、第4図は本発明
のその他の具体的構成図である。 1・・・・・・コイルバネ 2・・・・・レーザ発
振器4.7,11,12,14,21,22.24 ・
・・・反射鏡5.13.23・・・・・集束レンズ 3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h、3
i、3j、3k・” V−ザ光(7317) 代理人
弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)第1図 第2図
発明による硬化層が形成される状態を示す図、第3図は
本発明の一実施例の他の具体的構成図、第4図は本発明
のその他の具体的構成図である。 1・・・・・・コイルバネ 2・・・・・レーザ発
振器4.7,11,12,14,21,22.24 ・
・・・反射鏡5.13.23・・・・・集束レンズ 3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h、3
i、3j、3k・” V−ザ光(7317) 代理人
弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)第1図 第2図
Claims (1)
- コイルバネを鋼atたは棒鋼から成形後コーティングし
、その表面に高エネルギー密度のレーザ光を照射して表
面硬度HRC40〜60硬化層深さ0、2 wa以上の
硬化層を形成することを特命とするコイルバネの表面硬
化熱処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10941881A JPS5811740A (ja) | 1981-07-15 | 1981-07-15 | コイルバネの表面硬化熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10941881A JPS5811740A (ja) | 1981-07-15 | 1981-07-15 | コイルバネの表面硬化熱処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5811740A true JPS5811740A (ja) | 1983-01-22 |
Family
ID=14509738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10941881A Pending JPS5811740A (ja) | 1981-07-15 | 1981-07-15 | コイルバネの表面硬化熱処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5811740A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5248130A (en) * | 1991-03-11 | 1993-09-28 | Eaton Corporation | Vehicle leaf spring with irradiated center for crack diversion |
CN105506233A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-04-20 | 重庆材料研究院有限公司 | 激光淬火表面处理修复钢轨的方法 |
CN106967868A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-07-21 | 昆山鑫昌泰模具科技有限公司 | 汽车冲压模具特征线的激光淬火工艺 |
-
1981
- 1981-07-15 JP JP10941881A patent/JPS5811740A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5248130A (en) * | 1991-03-11 | 1993-09-28 | Eaton Corporation | Vehicle leaf spring with irradiated center for crack diversion |
CN105506233A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-04-20 | 重庆材料研究院有限公司 | 激光淬火表面处理修复钢轨的方法 |
CN106967868A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-07-21 | 昆山鑫昌泰模具科技有限公司 | 汽车冲压模具特征线的激光淬火工艺 |
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