JPS61119615A - 金属表面溶融加工法 - Google Patents
金属表面溶融加工法Info
- Publication number
- JPS61119615A JPS61119615A JP59241949A JP24194984A JPS61119615A JP S61119615 A JPS61119615 A JP S61119615A JP 59241949 A JP59241949 A JP 59241949A JP 24194984 A JP24194984 A JP 24194984A JP S61119615 A JPS61119615 A JP S61119615A
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- JP
- Japan
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- metal
- surface layer
- melting
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- Laser Beam Processing (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (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】
（産業上の利用分野）
本発明は金属表層を局部的に溶融することおよび成形す
るによってその表層を改質する技術に関するものである
。
るによってその表層を改質する技術に関するものである
。
（従来の技術）
従来技術のうちいわゆる金属の熱処理は溶融点を超えて
加熱することはなく、成分偏析の改善や結晶組織の微細
化には自ら限界があり、新たな成分の添加は表面から拡
散できるわずかな量と深さに限定されていた。また、異
種金属を表層に付着させるメッキや溶射は母材との付着
力が弱く、使用性能向上には限界があった。さらに、最
近レーデビームにより金属表層を溶融する試みが知られ
ているが、この方法はブローホールや亀裂を生じまた表
面に著るしいおうとつを生じ実用化されるに至っていな
い。
加熱することはなく、成分偏析の改善や結晶組織の微細
化には自ら限界があり、新たな成分の添加は表面から拡
散できるわずかな量と深さに限定されていた。また、異
種金属を表層に付着させるメッキや溶射は母材との付着
力が弱く、使用性能向上には限界があった。さらに、最
近レーデビームにより金属表層を溶融する試みが知られ
ているが、この方法はブローホールや亀裂を生じまた表
面に著るしいおうとつを生じ実用化されるに至っていな
い。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は金属の表層を溶融し、その凝固組織を改質４す
ること、および異種金属を添加し合金化すること、さら
にこれらの方法においてブローホールや亀裂を生じさせ
ず表面を平滑で緻密な組織とする加工法を提供すること
を目的とする。
ること、および異種金属を添加し合金化すること、さら
にこれらの方法においてブローホールや亀裂を生じさせ
ず表面を平滑で緻密な組織とする加工法を提供すること
を目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明はつぎのように構成される。
（１）母材金属の表層を局部的に急速加熱して溶解し、
核部をただちに押圧成形することを特徴とする金属表面
溶融加工法。
核部をただちに押圧成形することを特徴とする金属表面
溶融加工法。
（２）母材金属の表層を局部的に急速加熱して溶解し、
該部ｔ−ｉ％Ｎ固完了前に抑圧工具を押圧して凝固速度
し、成形する金属表面溶融加工法。
該部ｔ−ｉ％Ｎ固完了前に抑圧工具を押圧して凝固速度
し、成形する金属表面溶融加工法。
（３）母材金属の表面に該母材金属より酸化されやすい
脱酸剤と母材金属よ）融点の低い金属とによって構成さ
れる添加剤を共存せしめて行なうことｔ−特徴とする＼
跣瑣寓呪前記第１項または第２項記載の金属表面溶融加
工法。
脱酸剤と母材金属よ）融点の低い金属とによって構成さ
れる添加剤を共存せしめて行なうことｔ−特徴とする＼
跣瑣寓呪前記第１項または第２項記載の金属表面溶融加
工法。
（４）熱源がレーデビームまたは電子ビームであ・
ることを特徴とするζ職Ｎ本幾前記第１項・第２項また
は第３項記載の金属表面溶融加工法。
ることを特徴とするζ職Ｎ本幾前記第１項・第２項また
は第３項記載の金属表面溶融加工法。
次に本発明の詳細な説明する。
母材金属の表層全局部的に急速加熱して溶解すると凝固
組織は細かくな如、偏析も小さくな）、耐熱亀裂性や耐
摩耗性が向上する。しかしながら、凝固過程でブローホ
ールや内部割れが発生しやすく、表面はおうとつを生じ
やすい。これらの欠点は、表層溶解直後に核部を抑圧成
形することによって、凝固過程で生ずる引張応力全圧縮
応力に変化せしめて防止することができる。特に抑圧成
形が凝固完了前に始まった時はその効果が大きい。
組織は細かくな如、偏析も小さくな）、耐熱亀裂性や耐
摩耗性が向上する。しかしながら、凝固過程でブローホ
ールや内部割れが発生しやすく、表面はおうとつを生じ
やすい。これらの欠点は、表層溶解直後に核部を抑圧成
形することによって、凝固過程で生ずる引張応力全圧縮
応力に変化せしめて防止することができる。特に抑圧成
形が凝固完了前に始まった時はその効果が大きい。
急速加熱溶解部をただちに押圧成形することＫよって、
該溶解部を押圧工具によって急速冷却し、凝固組織を一
層小さくすること、また押圧工具によって成形し、平滑
にすること、さらに／Ｉｉ加工を加えることＫよって凝
固組織の再結晶を促進させることができる。
該溶解部を押圧工具によって急速冷却し、凝固組織を一
層小さくすること、また押圧工具によって成形し、平滑
にすること、さらに／Ｉｉ加工を加えることＫよって凝
固組織の再結晶を促進させることができる。
多くの金属は溶融によって酸化反応が急速に進行し、ガ
スを発生し、ブローホールをつくりやすい。本発明にお
いて母材金属より酸化されやすい物質を含むいわゆる脱
酸剤を共存せしめることに １よって溶融金属の酸
化反応およびリミングアクシ、ｔ−鎮静せしめ、この時
生ずる脱酸生成物を浮上せしめて溶融金属から分離せし
めることが望ましい。母材金属が鋼または鋼合金の場合
には脱酸物質としては周知のアルミ、けい素、マンガン
、チタン、ジルコニウム、バナジウムまたはその合金の
一種以上を含むものか適当である。これらの脱酸物質を
添加する方法としては、該脱酸物質を含む添加剤を粉末
とし樹脂と溶剤によって母材金属に塗布し乾燥したのち
母材とともに溶融するか、該脱酸物質を線状とし線材供
給装置によって母材溶融部に連続的に供給するか、また
は脱酸物質を薄板状とし母材表面を覆い母材とともに溶
融するのがよい。このようにして溶融金属中でのガスの
発生全防止し、脱酸生成物を密度の差によって分離浮上
させるかまたは微小に分散して無害な状態とする。合金
成分を添加しようとする場合には添加剤に脱酸剤ととも
に合金元素を混合し、同様にして母材とともに溶融せし
めるか、このほか添加剤を溶融または半溶融の状態で母
材金属の表面に付着せしめ、該付着金属の凝固後あるい
は凝固を待たずに母材とともに溶融することもできる。
スを発生し、ブローホールをつくりやすい。本発明にお
いて母材金属より酸化されやすい物質を含むいわゆる脱
酸剤を共存せしめることに １よって溶融金属の酸
化反応およびリミングアクシ、ｔ−鎮静せしめ、この時
生ずる脱酸生成物を浮上せしめて溶融金属から分離せし
めることが望ましい。母材金属が鋼または鋼合金の場合
には脱酸物質としては周知のアルミ、けい素、マンガン
、チタン、ジルコニウム、バナジウムまたはその合金の
一種以上を含むものか適当である。これらの脱酸物質を
添加する方法としては、該脱酸物質を含む添加剤を粉末
とし樹脂と溶剤によって母材金属に塗布し乾燥したのち
母材とともに溶融するか、該脱酸物質を線状とし線材供
給装置によって母材溶融部に連続的に供給するか、また
は脱酸物質を薄板状とし母材表面を覆い母材とともに溶
融するのがよい。このようにして溶融金属中でのガスの
発生全防止し、脱酸生成物を密度の差によって分離浮上
させるかまたは微小に分散して無害な状態とする。合金
成分を添加しようとする場合には添加剤に脱酸剤ととも
に合金元素を混合し、同様にして母材とともに溶融せし
めるか、このほか添加剤を溶融または半溶融の状態で母
材金属の表面に付着せしめ、該付着金属の凝固後あるい
は凝固を待たずに母材とともに溶融することもできる。
以上の脱【９剤および合金元素の添加に際し、添加剤に
母材金属よシ融点の低い金属を加えておくと脱酸剤およ
び合金元素の飛散を防止することができる。
母材金属よシ融点の低い金属を加えておくと脱酸剤およ
び合金元素の飛散を防止することができる。
本発明の熱源には母材金属および添加元素を溶融できる
熱源、例えば燃焼ガス、誘導加熱、電弧、プラズマ、電
子ビーム、あるいはレーデビームなど’ｌ用いることが
できるが、エネルギ密度の高い熱源、例えば電子ビーム
あるいはレーデビームが局部加熱溶解と急速冷却効果に
よる結晶微細化が著るしいので材質特性向上の点から最
も好ましい。
熱源、例えば燃焼ガス、誘導加熱、電弧、プラズマ、電
子ビーム、あるいはレーデビームなど’ｌ用いることが
できるが、エネルギ密度の高い熱源、例えば電子ビーム
あるいはレーデビームが局部加熱溶解と急速冷却効果に
よる結晶微細化が著るしいので材質特性向上の点から最
も好ましい。
また本発明法においては溶融金属の空気酸化および空気
巻込みをさけるために溶融部をアルゴン、ヘリウムなど
の不活性気体あるいは窒素などの反応しくくい気体によ
っておおうことが好ましい。
巻込みをさけるために溶融部をアルゴン、ヘリウムなど
の不活性気体あるいは窒素などの反応しくくい気体によ
っておおうことが好ましい。
本発明の抑圧成形する方法を説明すると、Ｋ１図に示す
ように１円柱状被加工物１０円柱面を加工する場合には
、該円柱状被加工物１を矢印２の方向に回転せしめなが
らレーデビーム３を照射し、その表層部４を局部的に急
速加熱して溶融部５ｔ−形成せしめ、その進行方向に押
圧ローラ６を配設して該溶融部５全押圧成形する。押圧
力と押圧量はシリンダ７によって調節する。
ように１円柱状被加工物１０円柱面を加工する場合には
、該円柱状被加工物１を矢印２の方向に回転せしめなが
らレーデビーム３を照射し、その表層部４を局部的に急
速加熱して溶融部５ｔ−形成せしめ、その進行方向に押
圧ローラ６を配設して該溶融部５全押圧成形する。押圧
力と押圧量はシリンダ７によって調節する。
（実施例）
表に実施例を従来法と比較して示す。
４１図に示すような装置を用い、直径２００１１１１１
の円柱状被加工物の表面にレーザビームを直径４順に絞
って照射し、表層を溶融し、進行方向に３０ｍｍ離れた
位置に待機した直径５０ｍ５幅１０電の押圧ローラーに
２ゆの力を加えて核部を成形し念。母材金属は炭素０．
３１優、けい素０，４１優、マンガン０．６０％、クロ
ム２．８８％、二、ケル１、１７ ％の低合金鋼の鋳造
品である。従来法では脱酸剤と母材より低融点の金属を
含まない場合であって、モリブデンの粉末をシリコン樹
Ｊｌｌ−ビヒクルとし、シンナーにより粘度調整、刷毛
で塗膜厚さ０．７ ｖｉに塗布したのち、該塗膜面Ｋ
１０ ｋＷのレーデビームを相対速度４０ｎ／秒で照射
し、ビーム幅の２分の１が重なるように隣接部を溶融し
つづけたものである。比較法では脱酸剤としてチタンを
用いたほかは従来法に同じである。比較法によってブロ
ーホールが改善されている。比較法は公知ではないが、
熱亀裂が発生しているためこのままでは技術としては未
完成である。本発明法ではすべて溶解部上ローラーによ
って押・圧成形し凝固せしめている。本発明法１では脱
酸剤としてチタンを、母材より低融点の金属としてアル
ミを用いておシ、その他の条件は従来法と同じである。
の円柱状被加工物の表面にレーザビームを直径４順に絞
って照射し、表層を溶融し、進行方向に３０ｍｍ離れた
位置に待機した直径５０ｍ５幅１０電の押圧ローラーに
２ゆの力を加えて核部を成形し念。母材金属は炭素０．
３１優、けい素０，４１優、マンガン０．６０％、クロ
ム２．８８％、二、ケル１、１７ ％の低合金鋼の鋳造
品である。従来法では脱酸剤と母材より低融点の金属を
含まない場合であって、モリブデンの粉末をシリコン樹
Ｊｌｌ−ビヒクルとし、シンナーにより粘度調整、刷毛
で塗膜厚さ０．７ ｖｉに塗布したのち、該塗膜面Ｋ
１０ ｋＷのレーデビームを相対速度４０ｎ／秒で照射
し、ビーム幅の２分の１が重なるように隣接部を溶融し
つづけたものである。比較法では脱酸剤としてチタンを
用いたほかは従来法に同じである。比較法によってブロ
ーホールが改善されている。比較法は公知ではないが、
熱亀裂が発生しているためこのままでは技術としては未
完成である。本発明法ではすべて溶解部上ローラーによ
って押・圧成形し凝固せしめている。本発明法１では脱
酸剤としてチタンを、母材より低融点の金属としてアル
ミを用いておシ、その他の条件は従来法と同じである。
本発明法２ではアルミが脱酸剤と母゛材より低融点の金
属を兼ねている場合で、その他の条件は従来法と同じで
ある。本発明法３では脱酸剤としてけい素、母材よシ低
融点の金属にすすを用いた場合である。これらの本発明
法においてはブローホールと熱亀裂は皆無又は、実用的
に無爵な程度に小さく、すなわち０．５ ｍ以下であシ
良好といえる。ま念表層の溶融され念部分のデンドライ
ト間隔はいずれも約５μであ）母材の５０〜１００μに
比して著るしく微細化され良好といえる。脱酸剤の効果
は脱酸反応として良く知られているとう）であシ、鋼中
のブローホール発生を防止する。
属を兼ねている場合で、その他の条件は従来法と同じで
ある。本発明法３では脱酸剤としてけい素、母材よシ低
融点の金属にすすを用いた場合である。これらの本発明
法においてはブローホールと熱亀裂は皆無又は、実用的
に無爵な程度に小さく、すなわち０．５ ｍ以下であシ
良好といえる。ま念表層の溶融され念部分のデンドライ
ト間隔はいずれも約５μであ）母材の５０〜１００μに
比して著るしく微細化され良好といえる。脱酸剤の効果
は脱酸反応として良く知られているとう）であシ、鋼中
のブローホール発生を防止する。
低融点金属の効果は温度上昇にともなって樹脂による塗
膜密着性が劣るので、これに代る高温での塗膜密着剤と
なること、および高密度エネルギの熱７１ツクをやわら
げることさらには母材と添加合金の酸化を防止すること
である。添加剤には低一点金属の広がシを良くする物質
を加えることができる。
膜密着性が劣るので、これに代る高温での塗膜密着剤と
なること、および高密度エネルギの熱７１ツクをやわら
げることさらには母材と添加合金の酸化を防止すること
である。添加剤には低一点金属の広がシを良くする物質
を加えることができる。
（実施例）
表
本発明法の実施例として電子ビームを用いて表と全く同
じ条件で比較実験し、全く同一の結果を得た。ただしこ
のときの電子ビームの出力は１０ｋＷ、被加工物の移動
速度は６０ｍｘ／秒、容込深さμ７ｕであった。また本
発明法の他の実施例として直径２，３ｆｌのアルミ管内
にモリブデン粉末を封入し、これｔ” ｉ ｏ ｋｗの
レーザビームを照射する溶融部に送如込み、深さ６１１
１１１のモリブデン含有量５憾の合金層を得、ブローホ
ールと熱亀裂は良好であった。また７００℃の溶融アル
ミ内にモリブデン粉末を混入し、これを被加工物表面に
薄層上に流し、１０ｋＷのレイビームによって表層の６
ｍ’を溶融しモリブデン含有ｔｓｓの合金層を得、ブ
ローホールと熱亀裂は良好であり九〇なお以上の比較は
モリブデンのほか、ニッケル、クロム、タン、 ゲス
テン、コノ９ルトについても行なつ念がブローホールと
熱亀裂に対する改善効果は同様に認められた。
じ条件で比較実験し、全く同一の結果を得た。ただしこ
のときの電子ビームの出力は１０ｋＷ、被加工物の移動
速度は６０ｍｘ／秒、容込深さμ７ｕであった。また本
発明法の他の実施例として直径２，３ｆｌのアルミ管内
にモリブデン粉末を封入し、これｔ” ｉ ｏ ｋｗの
レーザビームを照射する溶融部に送如込み、深さ６１１
１１１のモリブデン含有量５憾の合金層を得、ブローホ
ールと熱亀裂は良好であった。また７００℃の溶融アル
ミ内にモリブデン粉末を混入し、これを被加工物表面に
薄層上に流し、１０ｋＷのレイビームによって表層の６
ｍ’を溶融しモリブデン含有ｔｓｓの合金層を得、ブ
ローホールと熱亀裂は良好であり九〇なお以上の比較は
モリブデンのほか、ニッケル、クロム、タン、 ゲス
テン、コノ９ルトについても行なつ念がブローホールと
熱亀裂に対する改善効果は同様に認められた。
以上の結果はレーデビームと電子ビームに基づくもので
あシ、局部加熱溶解と急速冷却効果による結晶の微細化
効果が最も優れ【いる。その他のエネルギ密度の高い熱
源、例えば燃焼ガス、誘導加熱、電弧、プラズマなどで
も、発明の効果はレーザビームと電子ビームに劣るが、
従来の溶射法よりははるかに優れた性能を得ることがで
きる。
あシ、局部加熱溶解と急速冷却効果による結晶の微細化
効果が最も優れ【いる。その他のエネルギ密度の高い熱
源、例えば燃焼ガス、誘導加熱、電弧、プラズマなどで
も、発明の効果はレーザビームと電子ビームに劣るが、
従来の溶射法よりははるかに優れた性能を得ることがで
きる。
（発明の効果）
以上のように本発明は母材金属にブローホールや熱亀裂
を生じさせずに金属表層部の凝固組織を微細化し、ある
いは合金成分を添加でき、産業上稗益するところが極め
て大である。
を生じさせずに金属表層部の凝固組織を微細化し、ある
いは合金成分を添加でき、産業上稗益するところが極め
て大である。
第１図は本発明実施例法の説明図である。
１：円柱状被加工物、２：回転方向矢印、３：レーデビ
ーム、 ４：レーデビーム照射表層部、 ５：溶融部、 ６：押圧ローラ、７：押圧シリ
ンダ。
ーム、 ４：レーデビーム照射表層部、 ５：溶融部、 ６：押圧ローラ、７：押圧シリ
ンダ。
Claims (4)
- （１）母材金属の表層を局部的に急速加熱して溶解し、
該部をただちに押圧成形することを特徴とする金属表面
溶融加工法。 - （２）母材金属の表層を局部的に急速加熱して溶解し、
該部を凝固完了前に押圧工具を押圧して凝固速度を加速
し、成形する金属表面溶融加工法。 - （３）母材金属の表面に該母材金属より酸化されやすい
脱酸剤と母材金属より融点の低い金属とによって構成さ
れる添加剤を共存せしめて行なうことを特徴とする特許
請求の範囲第１項または第２項記載の金属表面溶融加工
法。 - （４）熱源がレーザビームまたは電子ビームであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項または第３
項記載の金属表面溶融加工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59241949A JPS61119615A (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 金属表面溶融加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59241949A JPS61119615A (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 金属表面溶融加工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61119615A true JPS61119615A (ja) | 1986-06-06 |
| JPH0261524B2 JPH0261524B2 (ja) | 1990-12-20 |
Family
ID=17081964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59241949A Granted JPS61119615A (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 金属表面溶融加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61119615A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61296973A (ja) * | 1985-06-24 | 1986-12-27 | Toyota Motor Corp | セラミツク粒子分散金属複合層の形成方法 |
| JPS63216979A (ja) * | 1987-03-04 | 1988-09-09 | Inoue Japax Res Inc | 表面処理方法 |
| JP2008500185A (ja) * | 2004-05-26 | 2008-01-10 | ミバ・ジンテル・オーストリア・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 焼結された成形体の溶接方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52148752A (en) * | 1976-06-07 | 1977-12-10 | Hitachi Ltd | Fluid static pressure bearing |
| JPS55148752A (en) * | 1979-05-11 | 1980-11-19 | Nippon Steel Corp | Formation method of coating on metal surface |
| JPS5980728A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-05-10 | Toshiba Corp | 薄板の熱処理方法 |
| JPS5980727A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-10 | Kawasaki Steel Corp | 連続焼鈍による絞り性の良好な冷延鋼板の製造方法 |
| JPS59121008A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-12 | Tokyo Inst Of Technol | 三次元光集積回路 |
-
1984
- 1984-11-16 JP JP59241949A patent/JPS61119615A/ja active Granted
Patent Citations (5)
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| JPS52148752A (en) * | 1976-06-07 | 1977-12-10 | Hitachi Ltd | Fluid static pressure bearing |
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| JP2008500185A (ja) * | 2004-05-26 | 2008-01-10 | ミバ・ジンテル・オーストリア・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 焼結された成形体の溶接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0261524B2 (ja) | 1990-12-20 |
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