JPS5912726B2 - レ−ザ焼入れ方法 - Google Patents
レ−ザ焼入れ方法Info
- Publication number
- JPS5912726B2 JPS5912726B2 JP595778A JP595778A JPS5912726B2 JP S5912726 B2 JPS5912726 B2 JP S5912726B2 JP 595778 A JP595778 A JP 595778A JP 595778 A JP595778 A JP 595778A JP S5912726 B2 JPS5912726 B2 JP S5912726B2
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- JP
- Japan
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- temperature
- workpiece
- laser beam
- thin
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- Prior art date
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- Expired
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Classifications
-
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、薄板材料のレーザ焼入れ方法に関するもの
である。
である。
一般にレーザ焼入れは第１図に示すような方法で行なわ
れる。
れる。
図において１はレーザビーム、２は被加工物、３は焼入
れ硬化部である。
れ硬化部である。
矢印は彼方［ＩＩ物の進行方向を表わす。
また、第２図ａは半無限の体積を有する被加工物のレー
ザ焼入れの説明図である。
ザ焼入れの説明図である。
すなわち第２図ａは、前記被加工物のレーザビーム照射
表面および前記表面からの深さｚｌ、ｚ２ （但しｚ８
〉Ｚ２ ）における被加工物温度の時間的変化を示す。
表面および前記表面からの深さｚｌ、ｚ２ （但しｚ８
〉Ｚ２ ）における被加工物温度の時間的変化を示す。
図において、ｔｏは前記被加工物表面へのレーザビーム
照射時間、ｔｌは前記深さｚｌにおける加熱時間、ｔ２
は前記深さｚ２における加熱時間を示す。
照射時間、ｔｌは前記深さｚｌにおける加熱時間、ｔ２
は前記深さｚ２における加熱時間を示す。
また、ｔｏは前記表面における最高到達温度、Ｔ□は前
記深さｚｌ における最高到達温度、Ｔ２は前記深さｚ
２における最高到達温度を示す。
記深さｚｌ における最高到達温度、Ｔ２は前記深さｚ
２における最高到達温度を示す。
但し、Ｔｏ＞Ｔｏ〉Ｔ２で、Ｔ２は被加工物のオーステ
ナイト化温度より高い温度である。
ナイト化温度より高い温度である。
また、第２図すは薄板のレーザ焼入れの説明図である。
すなわち、第２図すは、前記薄板のレーザビーム照射表
面ｄ。
面ｄ。
、および前記表面ｄ。からの深さｄ□、ｄ３（但Ｌｄ１
−Ｚｌ ｔ ｄ２−Ｚ２ｄ、くｄ２ ）における温度の
時間的変化を示す。
−Ｚｌ ｔ ｄ２−Ｚ２ｄ、くｄ２ ）における温度の
時間的変化を示す。
図において、ｔｄｏは前記表面ｄ。
における加熱時間、ｔｄ、は前記深さｄｌにおける加熱
時間、ｔｄ２は前記深さｄ２における加熱時間を示す。
時間、ｔｄ２は前記深さｄ２における加熱時間を示す。
また、Ｔｄｏは前記表面ｄ。
における最高到達温度、Ｔｄｌは前記深さｄｌ におけ
る最高到達温度Ｔｄ２は前記深さｄ２における最高到達
温度を示す。
る最高到達温度Ｔｄ２は前記深さｄ２における最高到達
温度を示す。
但し、Ｔｄｏ＞Ｔｄｌ〉Ｔａ２とし、Ｔａ２は被加工物
のオーステナイト化温度より高い温度である。
のオーステナイト化温度より高い温度である。
一般に鋼などの被加工物２の表面にレーザビーム１を短
時間照射すると、被加工物２０表面は赤外線エネルギを
吸収して瞬時に発熱するが、入熱量は少ないので被加工
物２内部の温度上昇はない。
時間照射すると、被加工物２０表面は赤外線エネルギを
吸収して瞬時に発熱するが、入熱量は少ないので被加工
物２内部の温度上昇はない。
このためレーザビームの照射を断つと被加工物２のオー
ステナイト化温度以上に加熱された表面層は、被加工物
２内部への急速な熱伝導により急冷され、マルテンサイ
ト組織となり、焼入れ部が形成される。
ステナイト化温度以上に加熱された表面層は、被加工物
２内部への急速な熱伝導により急冷され、マルテンサイ
ト組織となり、焼入れ部が形成される。
すなわち、第２図ａにおいて、半無限体の被加工物にレ
ーザビームをｔ。
ーザビームをｔ。
時間照射すると、照射表面の温度の時間的変化は曲線Ｚ
。
。
に示すような加熱・冷却形態をとり、表面熱源軸上の深
さＺ。
さＺ。
Ｚ２における温度の時間的変化は各々曲線ｚ１゜ｚ２に
示すような加熱・冷却形態をとる。
示すような加熱・冷却形態をとる。
すなわち、各曲線２゜ｔ Ｚｌ ｐ Ｚ２は、各々加熱
時間ｔｏ、ｔ１．ｔ２でオースティト化温度以上のＴｏ
、Ｔ１．Ｔ２に温度上昇し、ｔｏ、ｔｌ、ｔ２時間経過
後は被加工物内部への急速な熱伝導により急冷される。
時間ｔｏ、ｔ１．ｔ２でオースティト化温度以上のＴｏ
、Ｔ１．Ｔ２に温度上昇し、ｔｏ、ｔｌ、ｔ２時間経過
後は被加工物内部への急速な熱伝導により急冷される。
鋼の焼入れはオーステナイト化温度からＭ８点（マルテ
ンサイトに変化する温度）以下への冷却速度が臨界冷却
速度以上でなければならない。
ンサイトに変化する温度）以下への冷却速度が臨界冷却
速度以上でなければならない。
すなわち、オーステナイト化された加熱層の材料内部へ
の熱伝導による冷却速度は臨界冷却速度以上でなければ
ならない。
の熱伝導による冷却速度は臨界冷却速度以上でなければ
ならない。
一方、薄板にレーザ焼入れを施す場合、第２図すに示す
ような加熱・冷却形態をとる。
ような加熱・冷却形態をとる。
すなわち薄板のレーザビーム照射表面、表面熱源軸上で
表面からの深さｄｌ ｙ ｄ２は、各々曲線Ｚｄ□ｙ
Ｚｄ１ｚｄ２ に示すような温度の時間的変化をとる
。
表面からの深さｄｌ ｙ ｄ２は、各々曲線Ｚｄ□ｙ
Ｚｄ１ｚｄ２ に示すような温度の時間的変化をとる
。
曲線ｚｄＯ２ｚｄ１．ｚｄ２は、オーステナイト比以上
ノ温度Ｔｄｏ、Ｔｄ□ｙＴｄ２に加熱後の冷却速度が第
２図ａに示す半無限体の場合よりも遅く、長時間経過し
なければＭ８点以下へ温度降下しない。
ノ温度Ｔｄｏ、Ｔｄ□ｙＴｄ２に加熱後の冷却速度が第
２図ａに示す半無限体の場合よりも遅く、長時間経過し
なければＭ８点以下へ温度降下しない。
すなわち、薄肉材料は熱容量が小さいため短時間で熱的
飽和に達し、臨界冷却速度以上の冷却を発生させるため
に必要とされる急激な温度勾配がなくなるためである。
飽和に達し、臨界冷却速度以上の冷却を発生させるため
に必要とされる急激な温度勾配がなくなるためである。
レーザ焼入れの方法は以上のような原理に基づいている
ので、薄肉材料のレーザ焼入れは不可能とされていた。
ので、薄肉材料のレーザ焼入れは不可能とされていた。
この発明は上記のように従来不可能とさねていた薄肉材
料にレーザ焼入れを施すためになされたもので、レーザ
ビームが照射されている薄肉材料の裏面に低温ガス若し
くは低温液体を噴射することにより、薄肉材料に充分な
熱容量を与え、所望の焼入れ硬化深度を得ることを目的
としている。
料にレーザ焼入れを施すためになされたもので、レーザ
ビームが照射されている薄肉材料の裏面に低温ガス若し
くは低温液体を噴射することにより、薄肉材料に充分な
熱容量を与え、所望の焼入れ硬化深度を得ることを目的
としている。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第３図において、４は薄肉材料、５は冷却用ガスの噴射
ノズル、６は低温噴射ガス、７は回転ローラである。
ノズル、６は低温噴射ガス、７は回転ローラである。
矢印は材料の移動方向を示す。。第３図において、レー
ザビーム１は薄肉材料４の表面に照射され、前記レーザ
ビーム照射面と対応する薄肉材料４の裏面に直接噴射ノ
ズル５かも噴出する窒素などの低温噴射ガス６を放射す
る。
ザビーム１は薄肉材料４の表面に照射され、前記レーザ
ビーム照射面と対応する薄肉材料４の裏面に直接噴射ノ
ズル５かも噴出する窒素などの低温噴射ガス６を放射す
る。
前記低温噴射ガス・６の温度は、ガスの種類を変えるこ
とにより、若しくは熱交換器などにより調節することが
できる。
とにより、若しくは熱交換器などにより調節することが
できる。
レーザビーム１を照射された薄肉材料４を裏面から冷却
することにより、薄肉材料４に充分な熱容量を付与する
ことになり、半無限体と同じ深さの限界まで焼入れを硬
化させることができる。
することにより、薄肉材料４に充分な熱容量を付与する
ことになり、半無限体と同じ深さの限界まで焼入れを硬
化させることができる。
さらに、薄肉材料４を半無限体の表層部分とみなすこと
ができ、低温噴射ガス６の温度を制御することにより、
薄肉材料４の肉厚が１，５ｍｍ以内であれば、薄肉材料
４の裏面まで全体硬化させることができる。
ができ、低温噴射ガス６の温度を制御することにより、
薄肉材料４の肉厚が１，５ｍｍ以内であれば、薄肉材料
４の裏面まで全体硬化させることができる。
寸だ、薄肉材料４ば、回転ローラ７により支持され、回
転ローラ６が矢印方向に回転することにより、薄肉材料
４も矢印方向に移動し、連続的に焼入れが行なわれる。
転ローラ６が矢印方向に回転することにより、薄肉材料
４も矢印方向に移動し、連続的に焼入れが行なわれる。
なお、上記実施例ではレーザビームおよび噴射ノズルを
固定し、薄肉材料を移動させたが、薄肉材料を固定し、
レーザビームおよび質射ノズルを移動させてもよい。
固定し、薄肉材料を移動させたが、薄肉材料を固定し、
レーザビームおよび質射ノズルを移動させてもよい。
また、上記実施例では低温ガスを冷却手段として用いた
が、低温液体であってもよく、さらには冷却金属板を薄
肉材料のレーザビーム照射面の裏面に密着させて冷却し
てもよい。
が、低温液体であってもよく、さらには冷却金属板を薄
肉材料のレーザビーム照射面の裏面に密着させて冷却し
てもよい。
以上のように、この発明では熱容量の小さな薄肉材料を
裏面から冷却するようにしたので薄肉材料に半無限体と
同様の熱容量を付与することができ、従来不可能であっ
た薄肉材料のレーザ焼入れが可能となる。
裏面から冷却するようにしたので薄肉材料に半無限体と
同様の熱容量を付与することができ、従来不可能であっ
た薄肉材料のレーザ焼入れが可能となる。
第１図は従来の焼入れ方法を示す斜視図、第２図ａは、
半無限体の熱容量を有する被加工材の焼入れの説明図、
第２図すは、薄肉材料の焼入れの説明図、第３図は、こ
の発明の一実施例による薄肉材料のレーザ焼入れ方法を
説明する図である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示し、１は
レーザビーム、４は薄肉材料、５は噴射ノズル、６は低
温噴射ガスである。
半無限体の熱容量を有する被加工材の焼入れの説明図、
第２図すは、薄肉材料の焼入れの説明図、第３図は、こ
の発明の一実施例による薄肉材料のレーザ焼入れ方法を
説明する図である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示し、１は
レーザビーム、４は薄肉材料、５は噴射ノズル、６は低
温噴射ガスである。
Claims (1)
- １ 薄肉材料の表面にレーザビームを照射して加熱し、
上記レーザビーム照射面の裏面から材料を強制冷却する
ことを特徴とするレーザ焼入れ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP595778A JPS5912726B2 (ja) | 1978-01-23 | 1978-01-23 | レ−ザ焼入れ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP595778A JPS5912726B2 (ja) | 1978-01-23 | 1978-01-23 | レ−ザ焼入れ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5499019A JPS5499019A (en) | 1979-08-04 |
| JPS5912726B2 true JPS5912726B2 (ja) | 1984-03-26 |
Family
ID=11625362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP595778A Expired JPS5912726B2 (ja) | 1978-01-23 | 1978-01-23 | レ−ザ焼入れ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5912726B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5951668B2 (ja) * | 1981-01-28 | 1984-12-15 | 日本ピストンリング株式会社 | シリンダライナ |
| MX2014000994A (es) * | 2011-07-25 | 2014-05-13 | Magna Int Inc | Producto y proceso mediante tratamiento localizado con calor de lamina de acero. |
| IN2013KO01411A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-07-10 | Tata Steel Ltd |
-
1978
- 1978-01-23 JP JP595778A patent/JPS5912726B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5499019A (en) | 1979-08-04 |
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