JPS604245B2 - 表面焼入れ装置 - Google Patents
表面焼入れ装置Info
- Publication number
- JPS604245B2 JPS604245B2 JP10853477A JP10853477A JPS604245B2 JP S604245 B2 JPS604245 B2 JP S604245B2 JP 10853477 A JP10853477 A JP 10853477A JP 10853477 A JP10853477 A JP 10853477A JP S604245 B2 JPS604245 B2 JP S604245B2
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- JP
- Japan
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- mirror
- hardened
- scanning
- surface hardening
- scanning beam
- Prior art date
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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)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鉄鋼材料に焼入れを行なう装置、特に回転する
材料の表面にレーザピームを照射することにより、上記
表面に均一な焼入れ層を形成させる表面焼入れ装置に関
する。
材料の表面にレーザピームを照射することにより、上記
表面に均一な焼入れ層を形成させる表面焼入れ装置に関
する。
第１図及び第２においてレーザビームを利用した従釆の
表面焼入れ装置を説明する。
表面焼入れ装置を説明する。
図において、１はしーザ発振器、２は平面の反射鏡、３
は図示しない偏向駆動装置に取付けられた平面の偏向鏡
、４は放物面鏡、５は被焼入れ材料、６は回転、平行移
動等の機能を持つ加工治具、７はしーザビームである。
は図示しない偏向駆動装置に取付けられた平面の偏向鏡
、４は放物面鏡、５は被焼入れ材料、６は回転、平行移
動等の機能を持つ加工治具、７はしーザビームである。
かかる構成による表面焼入れ装置では、レーザ発振器１
から放出されたレーザビーム７は反射鏡２で反射され、
さらに偏向鏡３で反射されて放物面鏡４に入射する。偏
向鏡３は紙面に垂直な方向に回転軸を有する図示しない
偏向駆動装置により一定の周波数で振動されているため
、放物面鏡４へ入射するレーザビーム７は一定の振れ角
で走査されている。このため、放物面鏡４により反射さ
れたレーザビーム７は加工治具６｝こ保持されて回転し
ている被焼入れ材料５の表面に細長い短形パターンの走
査ビームとして照射する。走査ビームを照射された被焼
入れ材料５の表面層は加熱され、同時に被焼入れ材料５
は回転されているので照射されなくなった表面層が急冷
され硬化する。しかしながら、従来の偏向方法による走
査ビームの波形は第２図に示すような正弦波であるため
に、ビーム走査領域の両端ではビームの滞在時間が長く
なる。このため表面が溶融しやすく良好な面粗度を得ら
れない。又、走査ビームの電力密度を下げてこの部分の
溶融を回避した場合、第２図の下に示すように走査領域
の中央部での焼入れが浅くなると共に全体に焼入れ深さ
が減少する。本発明はこのような欠点に鑑みて成された
ものであり、被焼入れ材料の表面における走査ビームの
波形をのこぎり波又は片道のこぎり波とすることによっ
て「上記欠点を解消することを目的とするものである。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
３図は本発明による表面焼入れ装置の簡単な構成を示す
。
から放出されたレーザビーム７は反射鏡２で反射され、
さらに偏向鏡３で反射されて放物面鏡４に入射する。偏
向鏡３は紙面に垂直な方向に回転軸を有する図示しない
偏向駆動装置により一定の周波数で振動されているため
、放物面鏡４へ入射するレーザビーム７は一定の振れ角
で走査されている。このため、放物面鏡４により反射さ
れたレーザビーム７は加工治具６｝こ保持されて回転し
ている被焼入れ材料５の表面に細長い短形パターンの走
査ビームとして照射する。走査ビームを照射された被焼
入れ材料５の表面層は加熱され、同時に被焼入れ材料５
は回転されているので照射されなくなった表面層が急冷
され硬化する。しかしながら、従来の偏向方法による走
査ビームの波形は第２図に示すような正弦波であるため
に、ビーム走査領域の両端ではビームの滞在時間が長く
なる。このため表面が溶融しやすく良好な面粗度を得ら
れない。又、走査ビームの電力密度を下げてこの部分の
溶融を回避した場合、第２図の下に示すように走査領域
の中央部での焼入れが浅くなると共に全体に焼入れ深さ
が減少する。本発明はこのような欠点に鑑みて成された
ものであり、被焼入れ材料の表面における走査ビームの
波形をのこぎり波又は片道のこぎり波とすることによっ
て「上記欠点を解消することを目的とするものである。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
３図は本発明による表面焼入れ装置の簡単な構成を示す
。
図において、８は偏向鏡としての役割を有する多数の鏡
面を持った角錐形回転多面鏡である。この角錐形回転多
面鏡８は第４図において、その反射光は紙面に垂直な面
内で偏向される。又、鏡一面当りの走査範囲は鏡面の数
をｎとすれば回転角にして２ｍ／ｎとなる。尚、第１図
と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。上記
のような角錐形回転多面鏡８を用いた表面焼入れ装置の
焼入れ過程は、レーザ発振器１から放出されたレーザビ
ーム７が角錐形回転多面鏡８で反射され偏向角２汀／ｎ
の走査光となって放物面鏡４へ入射する。そして、放物
面鏡４からの反射ビームは角錐形回転多面鏡８の軸に垂
直な面内で広がる一方、円柱形の被焼入れ材料５の軸に
垂直な面内で絞られる。被焼入れ材料５は加工治具６に
より回転されながら、短形パターンの走査ビームにより
表面を照射される。このときの上記表面における走査ビ
ームの走査中は、角錐形回転多面鏡８の鏡面の数ｎに依
存する。この表面は放物面鏡４の焦点から少しずらして
配置され、レーザビ−ム７の熱吸収を良くするため酸化
鉄等の薄膜がコーティングされている。
面を持った角錐形回転多面鏡である。この角錐形回転多
面鏡８は第４図において、その反射光は紙面に垂直な面
内で偏向される。又、鏡一面当りの走査範囲は鏡面の数
をｎとすれば回転角にして２ｍ／ｎとなる。尚、第１図
と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。上記
のような角錐形回転多面鏡８を用いた表面焼入れ装置の
焼入れ過程は、レーザ発振器１から放出されたレーザビ
ーム７が角錐形回転多面鏡８で反射され偏向角２汀／ｎ
の走査光となって放物面鏡４へ入射する。そして、放物
面鏡４からの反射ビームは角錐形回転多面鏡８の軸に垂
直な面内で広がる一方、円柱形の被焼入れ材料５の軸に
垂直な面内で絞られる。被焼入れ材料５は加工治具６に
より回転されながら、短形パターンの走査ビームにより
表面を照射される。このときの上記表面における走査ビ
ームの走査中は、角錐形回転多面鏡８の鏡面の数ｎに依
存する。この表面は放物面鏡４の焦点から少しずらして
配置され、レーザビ−ム７の熱吸収を良くするため酸化
鉄等の薄膜がコーティングされている。
レーザビーム７のエネルギーは先ずこの薄膜に吸収され
、次に被焼入れ材料５に熱伝達される。従って、被焼入
れ材料５の表面層が加熱され、その組織はオーステナィ
ト化される。同時に被焼入れ材料５は回転されているの
で照射されなくなった部分は熱拡散により自然に急冷さ
れ、表面組織がマルテンサィトとなり硬化する。そして
、この表面焼入れ装置による被焼入れ材料５表面の走査
ビームの波形は第５図に示すような片道のこぎり波形に
なる。
、次に被焼入れ材料５に熱伝達される。従って、被焼入
れ材料５の表面層が加熱され、その組織はオーステナィ
ト化される。同時に被焼入れ材料５は回転されているの
で照射されなくなった部分は熱拡散により自然に急冷さ
れ、表面組織がマルテンサィトとなり硬化する。そして
、この表面焼入れ装置による被焼入れ材料５表面の走査
ビームの波形は第５図に示すような片道のこぎり波形に
なる。
即ち、角錐形回転多面鏡８で偏向されて放物面鏡４を介
して被焼入れ材料５へ入射する走査ビームは多面鏡８の
回転に伴って第５図の実線部分に沿って、例えば、ａか
らｂまで移動する。
して被焼入れ材料５へ入射する走査ビームは多面鏡８の
回転に伴って第５図の実線部分に沿って、例えば、ａか
らｂまで移動する。
そして角錐形回転多面鏡８が２汀／ｎの角度回転した豚
間にｂと点線で結ばれたｃの位置に走査ビームがすばや
く移動する。このように上記点線の部分が極めて遠く走
査されるので、走査ビームの被焼入れ材料５表面におけ
る滞在時間が略均一となる。従って、第５図の下に示す
ような略均一な焼入れ層を形成することができる。又、
第５図におけるｃの位置が図中下方に少しずれるのこぎ
り波形でも同様の効果をもたらすものである。この角錐
形回転多面鏡８による偏向方法に比べて、可動コイル形
等によろいわゆるガルバノメ−ター方式による駆動方法
では、偏向鏡及びその保持具等の重さによる慣性が存在
し、電気信号と同一波形の機械的振動波形が得られない
ので鋭角な山頂部を有するのこぎり波形又は片道のこぎ
り波形を形成することができない。
間にｂと点線で結ばれたｃの位置に走査ビームがすばや
く移動する。このように上記点線の部分が極めて遠く走
査されるので、走査ビームの被焼入れ材料５表面におけ
る滞在時間が略均一となる。従って、第５図の下に示す
ような略均一な焼入れ層を形成することができる。又、
第５図におけるｃの位置が図中下方に少しずれるのこぎ
り波形でも同様の効果をもたらすものである。この角錐
形回転多面鏡８による偏向方法に比べて、可動コイル形
等によろいわゆるガルバノメ−ター方式による駆動方法
では、偏向鏡及びその保持具等の重さによる慣性が存在
し、電気信号と同一波形の機械的振動波形が得られない
ので鋭角な山頂部を有するのこぎり波形又は片道のこぎ
り波形を形成することができない。
このため、第２図に示した正弦波と同様になってしまう
ので均一焼入れには不適当である。尚、回転多面鏡の形
状を角柱形としても同様の効果が得られることは言うま
でもない。
ので均一焼入れには不適当である。尚、回転多面鏡の形
状を角柱形としても同様の効果が得られることは言うま
でもない。
以上、説明したように本発明によれば、偏向鏡を角錐形
又は角柱形の回転多面鏡により形成したので、加工拾具
に取付けられて回転している被焼入れ材料に照射される
走査ビームの波形をのこぎり波又は片道のこぎり波とす
ることができ、被焼入れ材料の表面における走査ビーム
の滞在時間を均一とすることができる。
又は角柱形の回転多面鏡により形成したので、加工拾具
に取付けられて回転している被焼入れ材料に照射される
走査ビームの波形をのこぎり波又は片道のこぎり波とす
ることができ、被焼入れ材料の表面における走査ビーム
の滞在時間を均一とすることができる。
被焼入れ材料の表面における走査ビームの滞在時間が均
一となる。このため、被焼入れ材料の表面に均一で深い
焼入れ層を形成することができる。
一となる。このため、被焼入れ材料の表面に均一で深い
焼入れ層を形成することができる。
第１図はしーザビームを利用した従来の表面焼入れ装置
の構成図、第２図は正弦波の走査ビームによる焼入れ特
性の説明図、第３図は本発明に係る表面焼入れ装置の一
実施例を示す構成図、第４図は上記装置に備えられた角
錐形回転多面鏡の側面図、第５図は片道のこぎり波の走
査ビームによる焼入れ特性の説明図である。 １・…・・レーザ発振器、３・・・・・・偏向鏡、４・
・・・・・放物面鏡、５・・・・・・被焼入れ材料、６
・・・加工治具、７・・・・・・レーザビーム「 ８・
・・・・・角錐形回転多面鏡。 第１図第２図 第４図 第３図 第５図
の構成図、第２図は正弦波の走査ビームによる焼入れ特
性の説明図、第３図は本発明に係る表面焼入れ装置の一
実施例を示す構成図、第４図は上記装置に備えられた角
錐形回転多面鏡の側面図、第５図は片道のこぎり波の走
査ビームによる焼入れ特性の説明図である。 １・…・・レーザ発振器、３・・・・・・偏向鏡、４・
・・・・・放物面鏡、５・・・・・・被焼入れ材料、６
・・・加工治具、７・・・・・・レーザビーム「 ８・
・・・・・角錐形回転多面鏡。 第１図第２図 第４図 第３図 第５図
Claims (1)
- １ レーザ発振器１から放出されるレーザビーム７を反
射及び偏向走査させる偏向鏡８と、この走査ビームを反
射及び集光させる放物面鏡４と、該放物面鏡４の焦点近
傍に被焼入れ材料を配設できる加工治具６と、を備えた
表面焼入れ装置において、前記加工治具６に取付けられ
て回転している被焼入れ材料５に照射される走査ビーム
の波形がのこぎり波又は片道のこぎり波となるよう前記
偏向鏡８を角錐形又は角柱形の回転多面鏡により形成し
たことを特徴とする表面焼入れ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10853477A JPS604245B2 (ja) | 1977-09-09 | 1977-09-09 | 表面焼入れ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10853477A JPS604245B2 (ja) | 1977-09-09 | 1977-09-09 | 表面焼入れ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5442320A JPS5442320A (en) | 1979-04-04 |
| JPS604245B2 true JPS604245B2 (ja) | 1985-02-02 |
Family
ID=14487237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10853477A Expired JPS604245B2 (ja) | 1977-09-09 | 1977-09-09 | 表面焼入れ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS604245B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0425780Y2 (ja) * | 1986-09-05 | 1992-06-22 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59140963U (ja) * | 1983-03-10 | 1984-09-20 | 三菱自動車工業株式会社 | ステアリング装置 |
| CN103667607B (zh) * | 2013-12-11 | 2015-09-09 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 一种基于扫描振镜的激光淬火方法及装置 |
| CN106755756B (zh) * | 2017-01-10 | 2019-01-29 | 中国科学院半导体研究所 | 一种轴承表面无回火软带的激光淬火装置及方法 |
-
1977
- 1977-09-09 JP JP10853477A patent/JPS604245B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0425780Y2 (ja) * | 1986-09-05 | 1992-06-22 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5442320A (en) | 1979-04-04 |
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