JPS60251222A - 薄肉円筒の硬化処理方法 - Google Patents
薄肉円筒の硬化処理方法Info
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- JPS60251222A JPS60251222A JP59106774A JP10677484A JPS60251222A JP S60251222 A JPS60251222 A JP S60251222A JP 59106774 A JP59106774 A JP 59106774A JP 10677484 A JP10677484 A JP 10677484A JP S60251222 A JPS60251222 A JP S60251222A
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- walled cylinder
- peripheral surface
- cylinder
- hardening
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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
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
-
- 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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- Thermal Sciences (AREA)
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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】
〔発明の技術分野〕
この発明は薄肉円筒の内周面を硬化処理する薄肉円筒の
硬化処理方法に関する。
硬化処理方法に関する。
薄肉円筒の内周面を硬化処理する方法にあっては、レー
ザ光の光束を加熱源に使用したものがある。この処理方
法としては、従来、第１図で示すように集光レンズａに
て集光されたレーザ光すを薄肉円筒Ｃの内周面に直接照
射して走査する、第２図に示すように集光されたレーザ
光すを反射ミラーｄで薄肉円筒砂の内周面に照射して走
査する、あるいは第３図で示すように周方向へ一度に光
を導く反射ミラーｅを用いて薄肉円筒ｉの内周面にレー
ザ光すを照射して走査するなどを採用して、表面を焼入
れ、チル化、クラツディングなど熱硬化処理することが
行われている。
ザ光の光束を加熱源に使用したものがある。この処理方
法としては、従来、第１図で示すように集光レンズａに
て集光されたレーザ光すを薄肉円筒Ｃの内周面に直接照
射して走査する、第２図に示すように集光されたレーザ
光すを反射ミラーｄで薄肉円筒砂の内周面に照射して走
査する、あるいは第３図で示すように周方向へ一度に光
を導く反射ミラーｅを用いて薄肉円筒ｉの内周面にレー
ザ光すを照射して走査するなどを採用して、表面を焼入
れ、チル化、クラツディングなど熱硬化処理することが
行われている。
ところで、レーザ光すによる硬化処理は、一般に加工物
の表面を変態点温度以上の温度に加熱した後、加工物が
もつ自己冷却作用によって表面を速い速度で冷却するこ
とで加工物の表面を硬化処理している。
の表面を変態点温度以上の温度に加熱した後、加工物が
もつ自己冷却作用によって表面を速い速度で冷却するこ
とで加工物の表面を硬化処理している。
ところが、これは熱容量が大きい加工物に対して充分に
働くものの、上述した薄肉円筒次の熱処理には充分に働
かない問題がある。
働くものの、上述した薄肉円筒次の熱処理には充分に働
かない問題がある。
すなわち、たとえば肉厚が３ｓ以下のような薄内円筒１
は肉厚が薄いために熱容量が小さい。このため薄肉円筒
Ｃの自己冷却にのみではどうしても冷却速度が不充分で
、従来から薄肉円筒Ｃでは内周面が充分に硬化しない欠
点をもっていた。
は肉厚が薄いために熱容量が小さい。このため薄肉円筒
Ｃの自己冷却にのみではどうしても冷却速度が不充分で
、従来から薄肉円筒Ｃでは内周面が充分に硬化しない欠
点をもっていた。
〔発明の目的〕
この発明は上記事情に着目してなされたものでその目的
とするところは、薄肉円筒の内周面を充分に硬化させる
ことができる薄肉円筒の硬化処理方法を提供することに
ある。
とするところは、薄肉円筒の内周面を充分に硬化させる
ことができる薄肉円筒の硬化処理方法を提供することに
ある。
（発明の概要）
すなわち、この発明は薄肉円筒の外周面に円筒状の放熱
体を上記薄肉円筒の外周面と密着するように外嵌し、し
かる後、上記薄肉円筒の内周面にレーザ光の光束を照射
することにより、放熱体で薄肉円筒における自己冷却を
促進しようとするものである。
体を上記薄肉円筒の外周面と密着するように外嵌し、し
かる後、上記薄肉円筒の内周面にレーザ光の光束を照射
することにより、放熱体で薄肉円筒における自己冷却を
促進しようとするものである。
以下、この発明方法を第４図ないし第９図に示す第１の
実施例にもとづいて説明する。第４図はこの発明方法を
適用したレーザ硬化処理装置を示し、１はレーザ発振器
、２はそのレーザ発振器１から発振されたし〜ザ光１ａ
を伝送する伝送ミラー、３は伝送されたレーザ光１ａを
集光する集光光学系である。なお、３ａは集光光学系３
に内蔵された集光レンズである。一方、４はたとえば肉
厚が３Ｍ以下といった肉厚の薄い薄肉円筒、５はその薄
肉円筒４を保持する保持具である。保持具５には図示は
しないが保持した薄肉円筒４を周方向沿いに回転ないし
軸方向沿いに移動させるための駆動機構が連結されてい
る。そして、この保持たるようにしている。
実施例にもとづいて説明する。第４図はこの発明方法を
適用したレーザ硬化処理装置を示し、１はレーザ発振器
、２はそのレーザ発振器１から発振されたし〜ザ光１ａ
を伝送する伝送ミラー、３は伝送されたレーザ光１ａを
集光する集光光学系である。なお、３ａは集光光学系３
に内蔵された集光レンズである。一方、４はたとえば肉
厚が３Ｍ以下といった肉厚の薄い薄肉円筒、５はその薄
肉円筒４を保持する保持具である。保持具５には図示は
しないが保持した薄肉円筒４を周方向沿いに回転ないし
軸方向沿いに移動させるための駆動機構が連結されてい
る。そして、この保持たるようにしている。
他方、６は放熱体である。放熱体６はアルミ、銅など熱
伝導のよい材料から円筒状に成形される一方、その外周
面に軸方向に沿う放熱フィン６ａを多数枚設けて構成さ
れる。そして、このように構成された放熱体６は上記薄
肉円筒４の外周面上に、その外周面と密着するように外
嵌することができるようになっている。なお、別途に高
熱伝導性の充填材として、たとえばアルミ、銅などの粉
末８・・・を水、グリースを使ってペースト状にしたも
のが用意されていて、薄肉円筒４の外周面がたとえば鋳
物の鋳はだ面のように凹凸がある場合、放熱体６の内周
面と薄肉円筒４の外周面との両者間に粉末８・・・のペ
ーストを挿入して放熱体６と薄肉円筒４とを密着させる
ようにしている。
伝導のよい材料から円筒状に成形される一方、その外周
面に軸方向に沿う放熱フィン６ａを多数枚設けて構成さ
れる。そして、このように構成された放熱体６は上記薄
肉円筒４の外周面上に、その外周面と密着するように外
嵌することができるようになっている。なお、別途に高
熱伝導性の充填材として、たとえばアルミ、銅などの粉
末８・・・を水、グリースを使ってペースト状にしたも
のが用意されていて、薄肉円筒４の外周面がたとえば鋳
物の鋳はだ面のように凹凸がある場合、放熱体６の内周
面と薄肉円筒４の外周面との両者間に粉末８・・・のペ
ーストを挿入して放熱体６と薄肉円筒４とを密着させる
ようにしている。
５−
また、第４図において、９は薄肉円筒４に設けた放熱体
６に向かって空気、窒素ガス、液体窒素などの冷却媒体
を吹きつけて放熱体６の冷却を助けるためのノズルであ
る。
６に向かって空気、窒素ガス、液体窒素などの冷却媒体
を吹きつけて放熱体６の冷却を助けるためのノズルであ
る。
つぎにこのように構成されたレーザ硬化処理装置を用い
てこの発明方法を説明する。まず、薄肉円筒４の外周面
に放熱体６を外嵌する。これにより、放熱体６は薄肉円
筒４の外周面に密着する状態で取付けられる。なお、こ
の際、薄肉円筒４の外周面に凹凸があって密着しにくい
場合には、第６図で示すように放熱体６の内周面と薄肉
円筒４の外周面との間にアルミ、銅などの粉末８・・・
をペースト状にしたものを介在させて粉末層にて密着化
を図る。その後、薄肉円筒４を第４図でも示すように保
持具５に保持させ、しかる後、レーザ発振器１を作動さ
せれば、レーザ発振器１から出射されたレーザ光１ａの
光束が伝送ミラー２、集光レンズ３ａを通して薄肉円筒
４の内周面に照射される。そして、この際、薄肉円筒４
を回転駆動することでレーザ光１ａが第７図で示すよう
に内周６− 面おいてリング状に走査されてリング状の加工が行われ
、また、薄肉円筒４を軸方向に往復駆動することでレー
ザ光１ａが第８図で示すように内周面おいて直線状に走
査されて直線状の加工が行われ、さらに先に述べた両者
を組合わせることでレーザ光１ａが第９図で示すように
内周面おいてスパイラル状に走査されてスパイラル状の
加工が行われる。ここで、このような斜めの入射光を用
いて焼入れするとき、薄肉円筒４の長さ／内径の比を２
．７５にすれば片側のレーザ光１ａの入射で薄肉円筒４
の内周面全体を焼入れすることができるようになり、ま
た薄肉円筒４の長さ／内径の比を５．５すれば両端から
のレーザ光１ａの入射で薄肉円筒４の内周面全体を焼入
れすることができるようになる。
てこの発明方法を説明する。まず、薄肉円筒４の外周面
に放熱体６を外嵌する。これにより、放熱体６は薄肉円
筒４の外周面に密着する状態で取付けられる。なお、こ
の際、薄肉円筒４の外周面に凹凸があって密着しにくい
場合には、第６図で示すように放熱体６の内周面と薄肉
円筒４の外周面との間にアルミ、銅などの粉末８・・・
をペースト状にしたものを介在させて粉末層にて密着化
を図る。その後、薄肉円筒４を第４図でも示すように保
持具５に保持させ、しかる後、レーザ発振器１を作動さ
せれば、レーザ発振器１から出射されたレーザ光１ａの
光束が伝送ミラー２、集光レンズ３ａを通して薄肉円筒
４の内周面に照射される。そして、この際、薄肉円筒４
を回転駆動することでレーザ光１ａが第７図で示すよう
に内周６− 面おいてリング状に走査されてリング状の加工が行われ
、また、薄肉円筒４を軸方向に往復駆動することでレー
ザ光１ａが第８図で示すように内周面おいて直線状に走
査されて直線状の加工が行われ、さらに先に述べた両者
を組合わせることでレーザ光１ａが第９図で示すように
内周面おいてスパイラル状に走査されてスパイラル状の
加工が行われる。ここで、このような斜めの入射光を用
いて焼入れするとき、薄肉円筒４の長さ／内径の比を２
．７５にすれば片側のレーザ光１ａの入射で薄肉円筒４
の内周面全体を焼入れすることができるようになり、ま
た薄肉円筒４の長さ／内径の比を５．５すれば両端から
のレーザ光１ａの入射で薄肉円筒４の内周面全体を焼入
れすることができるようになる。
ここで、このようなレーザ光１ａによる硬化処理に際し
、従来、薄肉円筒４の肉厚が薄いことを理由に充分に硬
化させることができないことが指摘されるが、この発明
によるとこれを解消することができる。
、従来、薄肉円筒４の肉厚が薄いことを理由に充分に硬
化させることができないことが指摘されるが、この発明
によるとこれを解消することができる。
すなわち、薄肉円筒４の外周面には、空気、窒素ガス、
液体窒素などの冷却媒体で冷却される放熱体６が設けら
れている。しかるに、硬化処理の良否を決める自己冷却
としては、薄肉円筒４がもつ自己冷却性能と放熱体６の
自己冷却性能とを加えた大なる自己冷却が得られること
になる。故に、内周面を充分にに速い速度で冷却するこ
とができるようになる。したがって、薄肉円筒４の内周
面を充分に硬化させることができるのである。しかも、
放熱体６によって、薄肉円筒４が受ける熱を速やかに放
熱するから、薄肉円筒４の熱影響は少なくてすみ、熱影
響による変形を防止することができる利点がある。もち
ろん、これらのことは先に述べたペースト状物を使用し
たものについても同じであることはいうまでもない。ま
た、これはレーザ光１ａの光軸ををＮＧ副制御移動させ
るようにしたものでも同様である。
液体窒素などの冷却媒体で冷却される放熱体６が設けら
れている。しかるに、硬化処理の良否を決める自己冷却
としては、薄肉円筒４がもつ自己冷却性能と放熱体６の
自己冷却性能とを加えた大なる自己冷却が得られること
になる。故に、内周面を充分にに速い速度で冷却するこ
とができるようになる。したがって、薄肉円筒４の内周
面を充分に硬化させることができるのである。しかも、
放熱体６によって、薄肉円筒４が受ける熱を速やかに放
熱するから、薄肉円筒４の熱影響は少なくてすみ、熱影
響による変形を防止することができる利点がある。もち
ろん、これらのことは先に述べたペースト状物を使用し
たものについても同じであることはいうまでもない。ま
た、これはレーザ光１ａの光軸ををＮＧ副制御移動させ
るようにしたものでも同様である。
なお、この発明は上述した第１の実施例に限定されるも
のではなく、第１０図および第１１図に示す第２の実施
例、第１２図に示す第３の実施例、第１３図に示す第４
の実施例のようにしてもよい。
のではなく、第１０図および第１１図に示す第２の実施
例、第１２図に示す第３の実施例、第１３図に示す第４
の実施例のようにしてもよい。
すなわち、第１０図および第１１図に示すものは、周方
向に放熱フィン６ａ・・・を設（すて円筒状の放熱体６
を構成したものである。なお、第１０図は放熱体６の外
観を、第１１図は放熱体６の断面をそれぞれ示す。
向に放熱フィン６ａ・・・を設（すて円筒状の放熱体６
を構成したものである。なお、第１０図は放熱体６の外
観を、第１１図は放熱体６の断面をそれぞれ示す。
第１２図に示すものは、放熱体６の全体を中空筒状に構
成する一方、その中空筒状部６ｂのたとえば端面に入ロ
ロ体１０および出ロロ体１１を設けたもので、各入ロロ
体１０、出ロロ体１１を通じて中空筒状部６ｂの内部に
、水、あるいは液体窒素などの冷却媒体を流通させるこ
とにより放熱（冷却）させるようにしたものである。
成する一方、その中空筒状部６ｂのたとえば端面に入ロ
ロ体１０および出ロロ体１１を設けたもので、各入ロロ
体１０、出ロロ体１１を通じて中空筒状部６ｂの内部に
、水、あるいは液体窒素などの冷却媒体を流通させるこ
とにより放熱（冷却）させるようにしたものである。
第１３図に示すものは、放熱体６の内周部にその全域に
渡って凹部１１を形成するとともに、この凹部１１内に
高熱伝導性の充填材８、たとえば先に述べたアルミ、銅
などの粉末を水、グリースを使ってペースト状にしたも
のを充填するようにしたもので、このような放熱体６に
よると、その凹部１１をクリアランスに、外周面の形状
が種々９− 異なる薄肉円筒４までも対応することができる利点があ
る。
渡って凹部１１を形成するとともに、この凹部１１内に
高熱伝導性の充填材８、たとえば先に述べたアルミ、銅
などの粉末を水、グリースを使ってペースト状にしたも
のを充填するようにしたもので、このような放熱体６に
よると、その凹部１１をクリアランスに、外周面の形状
が種々９− 異なる薄肉円筒４までも対応することができる利点があ
る。
なお、上述した実施例で説明したレーザ光の照射の他、
たとえばあやめ状にレーザ光を走査して焼入れを行なう
ようにしても、またレーザ光をスポットさせてスポット
パターンで焼入れを行なうようにしてもよい。
たとえばあやめ状にレーザ光を走査して焼入れを行なう
ようにしても、またレーザ光をスポットさせてスポット
パターンで焼入れを行なうようにしてもよい。
以上説明したようにこの発明によれば、放熱体で薄肉円
筒における自己冷却を促進することができるようになり
、薄肉円筒の内周面を充分に硬化させることができる。
筒における自己冷却を促進することができるようになり
、薄肉円筒の内周面を充分に硬化させることができる。
しかも、放熱体は自己冷却をさせるだけでなく、薄肉円
筒が受ける熱を速やかに放熱して、熱影響による変形を
防止することができる利点がある。
筒が受ける熱を速やかに放熱して、熱影響による変形を
防止することができる利点がある。
第１図ないし第３図は異なる従来の硬化処理方法を示す
断面図、第４図ないし第９図はこの発明の第１の実施例
を示し、第４図はこの発明方法を適用したレーザ硬化処
理装置を示す構成図、第５１０− 図は放熱体を示す斜視図、第６図は薄肉円筒の外周面と
放熱体の内周面との間に充填材を介在した状態を示す断
面図、第７図ないし第９図は異なるレーザ光の走査状態
を示す斜視図、第１０図および第１１図はこの発明方法
の第２の実施例の放熱体を示す斜視図および断面図、第
１２図はこの発明方法の第３の実施例の放熱体を示す斜
視図、第１３図はこの発明方法の第４の実施例の放熱体
を示す断面図である。 １・・・レーザ発振器、２・・・伝送ミラー、３ａ・・
・集光レンズ、４・・・薄肉円筒、６・・・放熱体。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 １１−
断面図、第４図ないし第９図はこの発明の第１の実施例
を示し、第４図はこの発明方法を適用したレーザ硬化処
理装置を示す構成図、第５１０− 図は放熱体を示す斜視図、第６図は薄肉円筒の外周面と
放熱体の内周面との間に充填材を介在した状態を示す断
面図、第７図ないし第９図は異なるレーザ光の走査状態
を示す斜視図、第１０図および第１１図はこの発明方法
の第２の実施例の放熱体を示す斜視図および断面図、第
１２図はこの発明方法の第３の実施例の放熱体を示す斜
視図、第１３図はこの発明方法の第４の実施例の放熱体
を示す断面図である。 １・・・レーザ発振器、２・・・伝送ミラー、３ａ・・
・集光レンズ、４・・・薄肉円筒、６・・・放熱体。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 １１−
Claims (5)
- （１）薄肉円筒の外周面に円筒状の放熱体を上記薄肉円
筒の外周面と密着するように外嵌し、しかる後、上記薄
肉円筒の内周面にレーザ光の光束を照射することを特徴
とする薄肉円筒の硬化処理方法。 - （２）放熱体は放熱フィンを備えて構成され、この放熱
フィンに冷却媒体を吹き付けることで冷却されることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の薄肉円筒の硬
化処理方法。 - （３）放熱体は全体が中空筒状に構成され、この内部に
冷却媒体を流通させることで冷却されることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の薄肉円筒の硬化処理方
法。 - （４）放熱体の内周面と薄肉円筒の外周面との間には、
両者間の隙間を埋めるべく高熱伝導性の充填材が介在さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項ま
たは第３項に記載の薄肉円筒の硬化処理方法。 - （５）放熱体は内周部にその全域に渡って凹部を形成す
るとともに、この凹部内に高熱伝導性の充填材を充填し
てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
または第３項に記載の薄肉円筒の硬化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106774A JPS60251222A (ja) | 1984-05-26 | 1984-05-26 | 薄肉円筒の硬化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106774A JPS60251222A (ja) | 1984-05-26 | 1984-05-26 | 薄肉円筒の硬化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60251222A true JPS60251222A (ja) | 1985-12-11 |
| JPS649382B2 JPS649382B2 (ja) | 1989-02-17 |
Family
ID=14442247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59106774A Granted JPS60251222A (ja) | 1984-05-26 | 1984-05-26 | 薄肉円筒の硬化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60251222A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5179260A (en) * | 1990-08-17 | 1993-01-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Device and process for the laser welding of a tube |
| US5196671A (en) * | 1990-08-17 | 1993-03-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Device and process for the laser welding of a tube |
| US5719376A (en) * | 1996-11-18 | 1998-02-17 | Ingersoll-Rand Company | Method for laser heating a surface formed by a circular bore extending through a workpiece |
| US5719373A (en) * | 1996-11-18 | 1998-02-17 | Ingersoll-Rand Company | Laser device for heating a surface formed by a small diameter bore in a workpiece |
| US7162798B2 (en) * | 2004-02-26 | 2007-01-16 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Ported engine cylinder liner with selectively laser-hardened and induction-hardened bore |
| KR101272917B1 (ko) * | 2011-08-18 | 2013-06-11 | 현대자동차주식회사 | 레이저 열처리용 지그 |
| CN105400931A (zh) * | 2014-09-09 | 2016-03-16 | 蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司 | 用于空心型材淬火的方法以及淬火工具 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5976816A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 表面焼入れ法 |
-
1984
- 1984-05-26 JP JP59106774A patent/JPS60251222A/ja active Granted
Patent Citations (1)
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| US10017833B2 (en) | 2014-09-09 | 2018-07-10 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Method and tool for hardening a hollow profile of a steel workpiece |
| CN105400931B (zh) * | 2014-09-09 | 2019-03-15 | 蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司 | 用于空心型材淬火的方法以及淬火工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS649382B2 (ja) | 1989-02-17 |
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