JPS619517A - 回転体機械部品の表面改質装置 - Google Patents

回転体機械部品の表面改質装置

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JPS619517A
JPS619517A JP59127295A JP12729584A JPS619517A JP S619517 A JPS619517 A JP S619517A JP 59127295 A JP59127295 A JP 59127295A JP 12729584 A JP12729584 A JP 12729584A JP S619517 A JPS619517 A JP S619517A
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JP
Japan
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density beam
density
output
mechanical parts
layers
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JP59127295A
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English (en)
Inventor
Akinobu Kawatsu
川津 昭信
Atsushi Fukada
篤 深田
Susumu Hoshinouchi
星之内 進
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073Shaping the laser spot
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06Surface hardening
    • C21D1/09Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation

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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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、レーザビームまたは電子ビームなどの高密
度ビームを熱源としたクラックまたはクレータの々い均
一な溶融急速凝固層、変態硬化層を得ることができる回
転体機械部品の表面改質装置に関するものである。
〔従来技術〕
第7図は従来の回転体機械部品の表面改質装置を示すも
のC%(1)は高密度ビームを発生するビーム発生機構
、(2)は高密度ビーム、(3)はこの高密度ビームを
集束する集束機構、(4)は被加工物の回転体機械部品
、(5)はその回転体機械部品(4)の位置決め機構で
ある。
従来の回転体機械部品の表面改質装置は以上のように構
成されていて、ビーム発生機構(1)から発生した高密
度ビーム(2)は、集束機構(3)によって集束されて
出力密度を高められ、回転体機械部品(4)の表面へ照
射される。このとき位置決め機構(5)は回転体機械部
品を一定回転数で回転させつつ、集束した高密度ビーム
の照射位置へ位置決めするのでおる。
第8図は従来の装置において集束機構(3)で集束され
た高密度ビーム(2)の強度分布を示すもので、横軸は
ビームの半径方向の位置を、縦軸はビームの強度を示し
ている。第9図は従来の装置によつて表面改質した回転
体機械部品(4)の軸方向の断面の組織を、また第10
図は円周方向の断面の組織を示すもので、図中(6)は
溶融急速凝固層、(7)は変態硬化層、(8)はクラッ
クを示している。
ところで従来の装置によって回転体機械部品(4)を表
面改質すると、高密度ビーム(2)の強度分布が第8図
に示すよりなガウス分布をしているため、生成する溶融
急速凝固層(6)、変態硬化層(7)は、第9図に示す
ように深さは中央部で深く、端部で浅くなるというよう
に不均一となる。これを均一にするため、溶融急速凝固
層(6)に高密度ビーム(2)を重ねて照射し再溶融す
ると、クラック(8)が発生することがある。また従来
の装置の位置決め機構は、回転数を一定にしているため
、回転体機械部品(4)が例えばカムシャフトのように
断面が円と異なるものの場合、周速が一定とならず第1
0図に示すように溶融急速凝固層(6)、変態硬化層(
7) a 、円周方向で深さが不均一となる。つぎに第
11図は従来の装置で表面改質した回転体機械部品(4
)の外観を示すものである。第12図は従来の装置で回
転体機械部品(4)の表面改質を行なう場合の高密度ビ
ーム(2)の出力の時間的変化を示す線図で、横軸は時
間、縦軸は高密度ビーム(2)の出力を示している。
従来の装置による表面改質では、第12図に示すように
高密度ビームの照射の終了時に、高密度ビームの出力が
ほぼ瞬間的にゼロになる”ため、第11図に示すように
高密度ビーム(2)の照射終了個所に溶融池が残りクレ
ータ(9)が発生する。さらに溶融急速凝固層を再溶融
すると、クラックが発生することがあるため、溶融急速
凝固層に高密度ビームを重ねて照射することができず、
したがって変態硬化層も全周に亘って均一にする仁とは
困難であった。
以上説明したように、従来の装置では表面改質した回転
体機械部品の溶融急速凝固層、変態硬化層の深さが、軸
方向または円周方向で不均一となシ、軸方向について深
さを均一にするため溶融急速凝固層を再溶融するとクラ
ックが発生することがあり、また高密度ビームの照射終
了個所にクレータが発生していた。このように従来の装
置にあっては、クラックまたはクレータの発生、あるい
は溶融急速凝固層、変態硬化層の不均一が起りやすく、
このため回転体機械部品に強度の低−耐摩耗性の低下な
どの重大な機械的性質の低下を招く欠点があった。
〔発明の概要〕
本発明はか\る従来の装置の欠点を解消するためになさ
れたもので、クレータやクラックの発生がなく、均一な
溶融急速凝固層および変態硬化層の得られる回転体機械
部品の表面改質装置を提供しようとするものである。
〔発明の実施例〕
第1図〜第6図は本発明の実施例を示すものである。第
1図において、(10は矩形の強度分布に高密度ビーム
を集速する集束機構、α)は回転体機械部品(4)を一
定の周速で回転させつつ、高密度ビーム(2)の照射位
置へ位置決めする位置決め機構、(2)は高速度ビーム
の出力を制御する出力制御機構である。なお、(1) 
、 (2)および(4)は従来の装置と同一のものであ
る。
本装置は以上のように構成されているので、ビーム発生
機構(1)で発生した高密度ビームは集束機構(3)に
よって矩形の強度分布をもつ高密度ビームに集束され、
かつ集束された高密度ビームはビーム発生機構(1)に
接続する出力制御機構(6)によって、被加工物の回転
体機械部品(4)の加工条件に応じて自由にその出力は
制御される。また位置決め機構α■は回転体機械部品(
4)の被加工表面の周速が一定となるように回転数をコ
ントロールしている。
第2図はこの装置の集束機構a0で集束した高密度ビー
ムの強度分布を示すもので、横軸はビームの中心からの
距離、縦軸は高密度ビームの強度を示す。また第6図は
本発明の装置によって表面改質した回転体機械部品の軸
方向の断面組織、第4図は円周方向の断面組織、第5図
は外観を示している。上記のように本発明の装置では、
照射する高密度ビーム(2)の強度分布を矩形にしであ
るため、溶融急速凝固層、変態硬化層の深さは、第6図
第4図に示すよう−に従来の装置で得られるものに比べ
非常に均一となり、したがって従来の装置で行なってい
た溶融急速凝固層(6)の再溶融の必要がなくなり、ク
ラックの発生を防止することができる。表面改質を行な
う幅が高密度ビームの幅よシも広い場合は、第6図、第
5図に示すように複数回に分けて高密度ビームを照射し
、隣接する溶融急速凝固層が重ならないようにすれば、
軸方向についてクラックのない硬化層を得ることができ
る。
第6図は本発明の装置で回転体機械部品(4)の表面改
質を行なう場合の高密度ビーム(2)の出力の時間的変
化を示すもので、横軸は時間、縦軸は高密度ビーム(2
)の出力を示す。また(イ)は高密度ビーム(2)の出
力が特開的に緩やかに低下するクレータ処理の領域、C
I4は高密度ビーム(2)の出力が回転体機械部品(4
)の表面を溶解させず、変態硬化のみ起させる程度にし
た変態硬化の領域である。第6図に示すように出力を制
御すると、為密度ビーム(2)の照射終了個所に溶融池
が生成することなく、シたがって第5図に示すようにク
レータの発生を防止できる。さらに円周方向で高密度ビ
ームの照射終了個所では、第6図に示すように出力を低
下させた変態硬化領域C14を設けたので、高密度ビー
ムの照射開始個所の溶融急速凝固層を再溶融することな
く、変態硬化層のみを生成することができる。したがっ
て円周方向の溶融急速凝固層(6)、変態硬化層(7)
は、第4図に示すようになり、全周に亘って均一な変態
硬化層を生成することができ、しかもクラックまたはク
レータの発生を防止することができる。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したように、矩形強度分布に集束し
た高密度ビームを使用し、回転体機械部品を周速一定で
回転させ、しかも高密度ビームの出力を制御する出力制
御機構を設けたので、均一な溶融凝固層、変態硬化層を
得ることができ、変態硬化層は全周に亘って得られ、し
かもクラック、クレータを防止できるなど、機械的性質
の勝れた表面改質を行なうととができる効果がるる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の回転体機械部品の表面改質装置
の構成図、第2図は高密度ビームの強度分布を示す線図
、第6図は表面改質した回転体機械部品の軸方向の断面
組織図、第一回はその円周方向の断面組織図、第5図は
その外観図、第6図は高密度ビームの出方の時間的変化
を示す線図である。第7図は従来の回転機械部品の表面
改質装置の構成図、第8図は高密度ビームの強度分布を
示す線図、第9図は表面改質した回転機械部品の軸方向
の断面組織図、第10図はその円周方向の断面組織図、
第11図はその外観図、第12図は高密度ビームの出力
の時間的変化を示す線図である。 図中(りはビーム発生機構、(2)は高密度ビーム、(
3)は集束機構、(4)は回転機械部品、(5)は位置
決め機構、(6)は溶融急速凝固層、(7)は変態硬化
層、(8)はクラック、(9)はクレータ、(6)は矩
形強度分布に集束する集束機構、α力は周速一定で回転
させる位置決め機構、(6)は出力制御機構、(至)は
クレータ処理の領域、α4は変態硬化処理の領域である
。 なお各図中同一符号は同一または相当部分を示すものと
する。 第1図 第7図 第8図 手続補正書(自発) 昭和59年 9月20日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  レーザビームまたは電子ビームなどの高密度ビームを
    集束し、回転体機械部品の表面に照射して溶融急速凝固
    層、変態硬化層を得る表面改質装置において、上記高密
    度ビームを矩形の強度分布に集束する集束機構と、上記
    回転体機械部品を一定の周速で回転させつつ集束した高
    密度ビームの照射位置に位置決めする位置決め機構と、
    照射する高密度ビームの出力を制御する出力制御機構と
    を備えたことを特徴とする回転体機械部品の表面改質装
    置。
JP59127295A 1984-06-22 1984-06-22 回転体機械部品の表面改質装置 Pending JPS619517A (ja)

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US06/747,606 US4686349A (en) 1984-06-22 1985-06-21 Apparatus for improving surface quality of rotary machine parts
US07/042,903 US4739148A (en) 1984-06-22 1987-04-27 Apparatus for improving surface quality of rotary machine parts

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