JPS6163389A - 動力レーザによる金属被加工物の処理装置 - Google Patents

動力レーザによる金属被加工物の処理装置

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JPS6163389A
JPS6163389A JP60179236A JP17923685A JPS6163389A JP S6163389 A JPS6163389 A JP S6163389A JP 60179236 A JP60179236 A JP 60179236A JP 17923685 A JP17923685 A JP 17923685A JP S6163389 A JPS6163389 A JP S6163389A
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JP
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laser
radiation
generator
reflector
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JP60179236A
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English (en)
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アルド・ヴイツトリオ・ラ・ロツカ
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Fiat Auto SpA
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Fiat Auto SpA
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Publication date
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、動力レーザによる金属被加工物の処理を実職
する装置に関する乙のである。
以下、「処理」という用語は、それのみに限定されるし
のではないが、特に、材料の追加を必要とするが、又は
、必要としない切断、溶接、表面仕上、合金加工、表面
硬化等の熱処理を包含するものとして了解されるべきで
ある。
発明の背景 動力レーザにより金属被加工物の熱処理を行う公知技術
においては、処理すべき金属表面に照射されるレーザビ
ームは、大部分（約６０〜８０％）反射され、極く一部
のみ（約４０〜２０％）が、材料に吸収されるにすぎな
い。
１」”を末技術 硬化処理において、放射線吸収能力を増加°４“ろ為に
、黒色ペイント、ランプブラック、又は、燐酸マンガン
等の池の物質の層を形成する等のＰ備操作により、処理
すべき面を黒化する方法か提案されている。この様な操
作は、材料の追加を必要としない表面硬化処理の場合は
、伏角の改罫をしたらすが、その程度は満足すべきもの
ではない。
又、上記の如きコーチングは、しばしば、処理Ａ゛べき
被加工物の冶金学的及び機械的性質を劣化せしめること
がある。
レーザ発生器と、被加工物によりａ効に吸収されるエネ
ルギとの間で、実質的に、一層良好な関係を可能とする
為に、アメリカ合衆国特許明細書第４．２８８．６７８
号に、被加工物により反射されたエネルギを処理中の被
加工物に再照射するレフレクタの使用か提案されている
。持に、被加工物から反射されたエネルギは、レーザ発
生器から発生されたレーザ放射線が当てられる被加工物
の同一部位に再照射される構成となっている。
上述の技術により、処理上のエネルギ効率の向上が有効
に行なわれる。しかしながら、この解決策では、レーザ
放射線が直接当てられる被加工物の部位に非常に高い熱
勾配を生じるという、それ自体は良好な現象を伴うもの
ではあるが、不１１１な点のいずれをも除去できるしの
ではない。液相への転１多がある場合、溶融金属中での
対流が強調され、均一さに欠ける時は、レーザ放射線が
当てられる点で被加工物から発する然気の“気泡°が発
生する可能性があり、その為局部的過熟及び蒸発を生じ
る。
更に、加熱用は、はるかに急速な冷却相へと続き・この
為、過度の対流により発生する波の効果により処理部に
“凍結”した波形が形成される。
表面に弛緩の為の充分な時間を与へ、°鏡面の様な“平
坦さを得るには、重力及び表面張力の下で、表面を弛緩
させるに充分に長い時間の間・液体を充分な流動状＠（
低粘度）で、したがって・充分高温状ｌｙに碓持するこ
とがのぞましい。
発明の目的 本発明は、上記従来の処理装置の欠点を除去した、新規
な動力レーザによる金属被加工物の処理装置を提供する
ことをその目的とするしのである。
発明の要旨 上記目的及び以下に詳述する池の目的を達成する為に、
本発明は、処理すべき被加工物にレーザビームを照射す
るレーザ放射線発生器と、処理中の被加工物に、該被加
工物により反射数、！、ヒされたレーザ放射線を再照射
し得るレフレクタとよりなる動力レーザによる金属被加
工物の処理装置であって、被加工物により反射散乱され
た放射線かあてられるべきレフレクタの少なくとも−・
１を、該被加工物により反射散乱された放射線が、発生
器により発生する放射線が直接当てられる！位に隣接す
る被加工物の部位に、再照射される様な形状としたこと
を特徴とする処理装置を提供する。
本発明にかかる上記処理装置によれば、被加工物に再照
射されるレーザ放Ｑ−ＨＪにより、レーザ発生器により
発生した放射線が直接当てられる彼加Ｌ物の部（ひで、
−ｒ熱及び／又は後加熱を行うことか可能となる。予熱
により、８１月１３１をおいてレーザビームにより、照
射される部位が、すてに確実に熟Ｕられているという初
点力り５す、その為、局部的温度勾配が減しらＩ−ｂ、
ビーム中のパワービークが平坦化され、そのため、対流
の形成や、他の状態では過菖される可能性のある点での
溶融金属からの蒸気の発生等が制限される。
しｆ二かって、とりわけ、加工物が受は取る全放射線の
、−そう大きい強さにより、レーザビームの初期強さを
減じることが可能となり、照射部位に加えられる熱の分
布むらの減少（このことは、−ｔｉの熱°統合°効果が
ある）、及び、工程の操作状態の改善が達成できる。こ
のことは、更に、上述の対流により、表面リップルの形
成の原因となる熔融材料の表面波の形成を生じる衝撃作
用をも減じる。
一方、後加熱により、材料表面の弛緩が容易に　　。
戸ろので、処理すべき加工物の最終表面のむらを除去し
得る。
］’＃！’ｉ校び後加熱の両省共に、処理中の肢加上物
内のり：力を減し、かつ、制御できるしので、そ′、）
結果、別れ目や、微少クラック、小孔等の形成を減じる
°１１が可能となる。
実施例 以下に、本発明の構成を、−実Ｓｆｉ例について、添付
した図面にしｌこかって説明する。
図に示す実施例において、図番！は、処理すべき被加工
物を示し、図番２は、被加工物１の表面の点４にレーザ
ビーム３を集中せしめるレーザ放射線発生器を示す。
図示する如く、レーザビーム３は、被加工物！の表面に
対して傾斜せしめる。更に、このビームは、処理すべき
被加工物ｌの表面の点４で直ｆｑ方向Ｎに傾斜可能とす
るのが望ましい。この傾斜により、実際上、被加工物ｌ
が、それに入射する放射線の一部を、レーザ源に逆に反
射するのを防止する。
図番５は、上述の点４と実質的に一致する第１の焦点と
、該点４から短距離はなれｆ二第２のｆｊｉ　、へ６と
を宵する楕円キャップ形状のレフレクタを示１−．．レ
フレクタ５の偏心状態は、かなり適度のものである。
ミラ５は、レーザ発生器２に取りつけられ、その幾何学
的性質により、反射散乱される放射線を１、被加工物ｌ
の表面の点４から点６へいずれかの方向に反射する。
処理中に、もし、被加工物１が、発生器２及びミラ５に
対して、矢印Ｆ１の方向に動いた場合には、レフレクタ
５は、すでにレーザビーム３で処理された被加工物１の
表面のこれらの点に反射放射線を再照射し、後加熱を行
う。この後加熱により、表面の材料が、弛緩され、応力
を取り去り、処理部分の冶金学的状態が改良される。
一方、らし処理中に、被加工物ｌが、発生？：ｉ２及び
ミラ５に対して、矢印Ｆ、の方向に移動した場合は、該
ミラは、反射放射線をレーザビーム３が当てられる点に
再照射し、かくして、液相への転移かある場合、対流の
発生及び表面リップルの発生、）す１因とな：Ｉ局部的
温度勾配の減少へと導く予熱を行う。同時に、ビームの
電力密Ｉ＝の均一化が得られ、かくして、局部的に蒸発
′４゛る金属による°気泡°の発生の可能性を避けるこ
とができる。
更に、これらの効果の組み合わせにより、被加工物の処
理部分における望ましくない応力や冶金学的状態の発生
か防止又は減少される。
図示する如く、ミラ５には、望ましくは、中空内部スペ
ース５色を設け、その内部に、入口バイブ７から供給さ
れ、出口バイブ８を介して排出される冷却流体を循環せ
しめる。この流体は１図示の実施例では、レーザ放射線
発生器２を支持するのと同じ構造体で支持される熟交換
器９内で冷却される。
種々形状の異なる加工物の場合は、反射散乱レーザエネ
ルギの回収及び再照射の為の装置の対応する形状は、以
上に、平坦面の処理の為に述べｆ二形状の特別な変形例
として構成される。
更に、以上に図面を参照して述べｆこレフレクタは、楕
円形状に、許容し得る範囲て近似十ろ様に配置δしｆコ
複数の平坦面て実鳴し得ろ、こ）７Ｈ１、ガに簡単な機
械加工工程て述成し得ろ、°疑Ｕ楕円“形状を構成する
平坦面は、最終的に、放射線を、それぞれレーザ放射線
が直接当てられる部位に先行及び後続する二つの！位に
再照射する様に向けてもよい。この方法で、被加工物の
予熱と後加熱とか実施される。
しｆこかって、本発明は、上記実弛例に詳記しｆ二如き
構成よりなり初期の口約を１ｊ成し得るらのてある。
【図面の簡単な説明】
図は、本発明にかかる動力レーザによる金属被加工物の
処理装置を示す斜視図である。 Ｉ・・・金属被加工物、２・・・レーザ放射線発生器、
３・・・レーザビーム、４・・・点、５・・・レフレク
タ、６・・・第２焦点、　　　７・・・入口バイブ、訃
・・出口バイブ、　　９・・・熱交換器。 特許出頼人　フィアット・アウト・ソンエタ・ベル・ア
チオーニ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）処理すべき被加工物（１）にレーザビーム（３）を
    照射するレーザ放射線発生器（２）と、処理中の被加工
    物（１）に、該被加工物（１）により反射散乱されたレ
    ーザ放射線を再照射し得るレフレクタ（５）とよりなる
    動力レーザによる金属被加工物の処理装置であって、被
    加工物（１）により反射散乱された放射線があてられる
    べきレフレクタ（５）の少なくとも一部を、該被加工物
    （１）により反射散乱された放射線が、発生器（２）に
    より発生する放射線（３）が直接当てられる部位（４）
    に隣接する被加工物の部位（６）に、再照射される様な
    形状としたことを特徴とする装置。 ２）特許請求の範囲第１項に記載の処理装置であって、
    特にレーザ発生器（２）に対して移動する金属被加工物
    （１）を、発生器（２）より発生するレーザ放射線（３
    ）が、所定の経路に沿って被加工物に確実に照射される
    様に処理する為に、前記レフレクタ（５）を、被加工物
    （１）により反射散乱された放射線が、上記所定の経路
    に沿って、発生器（２）により発生した放射線が直接当
    てられる部位（４）に先行するか、及び／又は、該部位
    （４）に従う被加工物（１）の部位（６）に再照射され
    る様に形成したことを特徴とする装置。 ３）特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の処理装置
    であって、該レフレクタ（５）を楕円形キャップ形状と
    し、一方の焦点を、レーザ放射線（３）が被加工物（１
    ）に当たる点（４）に設定すると共に、他方の焦点を短
    距離はなれて位置する隣接部位（６）に設定し、任意の
    方向で被加工物（１）により反射散乱されたレーザ放射
    線が、上記隣接部位（６）に向けて再照射される様に構
    成したことを特徴とする装置。 ４）特許請求の範囲第３項に記載の装置であって、レフ
    レクタを、楕円形状に近似せしめる様に配置した複数の
    平坦面より構成したことを特徴とする装置。 ５）特許請求の範囲第４項に記載の装置であって、上記
    平坦面を、レーザ放射線が直接当てられる部位にそれぞ
    れ先行し、かつ、従う二つの部位に、レーザ放射線を照
    射可能に指向せしめたことを特徴とする装置。
JP60179236A 1984-08-20 1985-08-13 動力レーザによる金属被加工物の処理装置 Pending JPS6163389A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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IT67834/84A IT1179063B (it) 1984-08-20 1984-08-20 Apparecchiatura per effettuare trattamenti su pezzi metallici mediante laser di potenza
IT67834-A/84 1984-08-20

Publications (1)

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JPS6163389A true JPS6163389A (ja) 1986-04-01

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ID=11305654

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JP60179236A Pending JPS6163389A (ja) 1984-08-20 1985-08-13 動力レーザによる金属被加工物の処理装置

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US (1) US4665298A (ja)
EP (1) EP0174915B1 (ja)
JP (1) JPS6163389A (ja)
DE (1) DE3561536D1 (ja)
ES (1) ES8608369A1 (ja)
IT (1) IT1179063B (ja)

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