JPS6270513A - 予荷重下表面熱処理方法 - Google Patents
予荷重下表面熱処理方法Info
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- JPS6270513A JPS6270513A JP60211696A JP21169685A JPS6270513A JP S6270513 A JPS6270513 A JP S6270513A JP 60211696 A JP60211696 A JP 60211696A JP 21169685 A JP21169685 A JP 21169685A JP S6270513 A JPS6270513 A JP S6270513A
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- laser
- heat treatment
- laser light
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、材料の表面処理及び疲労強度に関するもの
である。
である。
第３図は従来のレーザ表面処理装置を示す概略側面図で
ある。図において、１はレーザ発県器、２はレンズ、３
は被加工物、４はステージ（テーブル）である。ここで
、被加工物３はレーザが走査されるようにステージ４が
移動するようになっている。
ある。図において、１はレーザ発県器、２はレンズ、３
は被加工物、４はステージ（テーブル）である。ここで
、被加工物３はレーザが走査されるようにステージ４が
移動するようになっている。
次に、上記第３図に示す従来のレーザ表面処理装置の動
作について説明する。レーザ発振器１からのレーザは、
レンズ２１こよって絞られて焦点からある程度ずれた被
加工物３の表面に照射される。
作について説明する。レーザ発振器１からのレーザは、
レンズ２１こよって絞られて焦点からある程度ずれた被
加工物３の表面に照射される。
この時、エネルギーの高いレーザは金属表面に吸収され
て照射部分は急速に高温に加熱される。レーザは走査さ
れるので、加熱された部分は周りの非加熱部により急速
に冷却される。この急速加熱冷却により材料の組織が変
化する。熱処理をこより焼入れ組織を形成する材料（炭
素鋼、鋳鉄等）に対しては、６！！度が非常に増大して
耐磨耗性が向上する。
て照射部分は急速に高温に加熱される。レーザは走査さ
れるので、加熱された部分は周りの非加熱部により急速
に冷却される。この急速加熱冷却により材料の組織が変
化する。熱処理をこより焼入れ組織を形成する材料（炭
素鋼、鋳鉄等）に対しては、６！！度が非常に増大して
耐磨耗性が向上する。
上記のような従来のレーザ表面処理装置は以上のように
構成されているので、焼入れ組織を形成する材料に対し
て耐磨耗性の向上に非常に有効である。しかしその反面
、繰り返し荷重を受ける場合の疲労強度は焼入れ組織に
より敏感に左右されるので、繰り返し荷重を受ける機械
部品にレーザ照射を行う条件は狭い範囲に限定され、ま
た、その条件を個々の材料、形状について決めるのは犬
変に手間がかかる問題点があった。さらに、焼入れ組、
熾を呈しない他の金属材料については硬度の上昇はなく
、その応用範囲も限定されているという問題点があった
。
構成されているので、焼入れ組織を形成する材料に対し
て耐磨耗性の向上に非常に有効である。しかしその反面
、繰り返し荷重を受ける場合の疲労強度は焼入れ組織に
より敏感に左右されるので、繰り返し荷重を受ける機械
部品にレーザ照射を行う条件は狭い範囲に限定され、ま
た、その条件を個々の材料、形状について決めるのは犬
変に手間がかかる問題点があった。さらに、焼入れ組、
熾を呈しない他の金属材料については硬度の上昇はなく
、その応用範囲も限定されているという問題点があった
。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、照射条件の制限の少ないレーザ熱処理により、熱
処理によって焼入れ粗織を形成する材料（炭素鋼、鋳鉄
等）に対しては耐磨耗性の向上と共ｌこ疲労強度の向上
を、他の金属材料に対しては疲労強度の向上をもたらす
レーザ表面処理装置による予荷重下表面熱処理方法を得
ることを目的とする。
ので、照射条件の制限の少ないレーザ熱処理により、熱
処理によって焼入れ粗織を形成する材料（炭素鋼、鋳鉄
等）に対しては耐磨耗性の向上と共ｌこ疲労強度の向上
を、他の金属材料に対しては疲労強度の向上をもたらす
レーザ表面処理装置による予荷重下表面熱処理方法を得
ることを目的とする。
この発明ｌこ係る予荷重下表面熱処理方法は、予荷重装
置を備え、この予荷重装置により被表面熱処理材にレー
ザ照射する前ｌこ予荷重を負荷し、レーザ照射部に引張
り、曲げ又はねじり応用を作用させ、この状態下でレー
ザ照射を施し、その完了後ｌこ予荷重を除去するようｌ
こしたものである。
置を備え、この予荷重装置により被表面熱処理材にレー
ザ照射する前ｌこ予荷重を負荷し、レーザ照射部に引張
り、曲げ又はねじり応用を作用させ、この状態下でレー
ザ照射を施し、その完了後ｌこ予荷重を除去するようｌ
こしたものである。
この発明の予荷重下表面熱処理方法においては、予荷重
装置から与えられる予荷重（こより応力を受けているレ
ーザ照射部は、レーザにより高温ｌこ加熱されて降伏応
力が非常に小さくなるので、この部分の応力は緩和され
る。レーザ照射後の予荷重の除去に伴ってレーザ非照射
部の弾性ひずみの回復により、レーザ照射部は圧縮又は
逆方向のねじりの残留応力の作用を受ける。この残留応
力は被表面熱処理材の負荷時の表面応力を軽減するので
疲労強度が増大する。
装置から与えられる予荷重（こより応力を受けているレ
ーザ照射部は、レーザにより高温ｌこ加熱されて降伏応
力が非常に小さくなるので、この部分の応力は緩和され
る。レーザ照射後の予荷重の除去に伴ってレーザ非照射
部の弾性ひずみの回復により、レーザ照射部は圧縮又は
逆方向のねじりの残留応力の作用を受ける。この残留応
力は被表面熱処理材の負荷時の表面応力を軽減するので
疲労強度が増大する。
第１図はこの発明の一実施例である予荷重下表面熱処理
方法を実施するレーザ表面処理装置を示す概略側面図で
ある。図ｔこおいて、ｌはレーザ発損器、２はレンズ、
３は被加工物、４はステージ（テーブル）、５はステー
ジ４上に置かれた予荷重装置（バイス）である。
方法を実施するレーザ表面処理装置を示す概略側面図で
ある。図ｔこおいて、ｌはレーザ発損器、２はレンズ、
３は被加工物、４はステージ（テーブル）、５はステー
ジ４上に置かれた予荷重装置（バイス）である。
上記したようなこの発明の一実施例であるレーザ表面処
理装置では、被加工物３は炭素鋼（Ｓ５０Ｃ）から製作
したＬＩＪ切欠付サンプル（板状３０×２５ Ｘ ４
ＩＩＩ 、深さ１５＋ｕ 、 幅２ Ｈ）Ｕ ｍ切欠）
テア’Ｑ、ピン穴を介して予荷重装置５により引張り
荷重を負荷しく切欠底で降伏応力の８０チ）、この状態
で切欠底に９５０ Ｗ 、走査速度２．４ｍ／分のレー
ザ（直径約２顔のガスウ分布）を照射した。このレザ照
射後の予荷重装置５からの荷重を除去した後、比較のた
め予荷重なしで９５０ Ｗ 、走査速度２．４ｍ／分、
１．３ｍ／分、１．２ｍ／分の各レーザ照射後引張り一
引張りの繰り返し荷重を疲労試験機（図示しない）によ
り負荷し、き裂発生寿命（０，１’／朋のき裂が切欠底
から成長するまでの疲労繰り返し数）を決定した。また
、レーザ処理しない試験片の疲労試験も行った。
理装置では、被加工物３は炭素鋼（Ｓ５０Ｃ）から製作
したＬＩＪ切欠付サンプル（板状３０×２５ Ｘ ４
ＩＩＩ 、深さ１５＋ｕ 、 幅２ Ｈ）Ｕ ｍ切欠）
テア’Ｑ、ピン穴を介して予荷重装置５により引張り
荷重を負荷しく切欠底で降伏応力の８０チ）、この状態
で切欠底に９５０ Ｗ 、走査速度２．４ｍ／分のレー
ザ（直径約２顔のガスウ分布）を照射した。このレザ照
射後の予荷重装置５からの荷重を除去した後、比較のた
め予荷重なしで９５０ Ｗ 、走査速度２．４ｍ／分、
１．３ｍ／分、１．２ｍ／分の各レーザ照射後引張り一
引張りの繰り返し荷重を疲労試験機（図示しない）によ
り負荷し、き裂発生寿命（０，１’／朋のき裂が切欠底
から成長するまでの疲労繰り返し数）を決定した。また
、レーザ処理しない試験片の疲労試験も行った。
第２図は、第１図の予荷重下表面熱処理方法ｔこよる実
測結果を示す図である。横軸は疲労き裂発生までの疲労
繰り返し数、縦軸は切欠底における繰り返し応力振幅を
表わしている。この実測結果によると、レーザ照射条件
の下では、予荷重なしの場合はレーザ照射しない母材よ
り疲労強度が減少しだ。したがって、この照射条件では
予荷重なしでは硬度は十分上昇するものの、本鋼材の疲
労強度に対して有効ではない。しかし、予荷重負荷によ
り同一条件下でのき裂発生回数は、大福に増加し、また
、疲労限度（ここでは１０６回でき裂発生が起らない応
力値とする）も非常に増加する。この疲労限度はさらに
レーザ照射処理なしの母材の疲労限度より大きく、予荷
重による疲労強度の向上は顕著であることが明らかとな
った。
測結果を示す図である。横軸は疲労き裂発生までの疲労
繰り返し数、縦軸は切欠底における繰り返し応力振幅を
表わしている。この実測結果によると、レーザ照射条件
の下では、予荷重なしの場合はレーザ照射しない母材よ
り疲労強度が減少しだ。したがって、この照射条件では
予荷重なしでは硬度は十分上昇するものの、本鋼材の疲
労強度に対して有効ではない。しかし、予荷重負荷によ
り同一条件下でのき裂発生回数は、大福に増加し、また
、疲労限度（ここでは１０６回でき裂発生が起らない応
力値とする）も非常に増加する。この疲労限度はさらに
レーザ照射処理なしの母材の疲労限度より大きく、予荷
重による疲労強度の向上は顕著であることが明らかとな
った。
なお、上記実施例では、引張型予荷重の場合ｌこついて
示したが、予荷重としては曲げ又はねじりであっても良
い。そして、被加至物３が予荷重下で回転できるように
しておくと、回転体の表面処理に好都合である。
示したが、予荷重としては曲げ又はねじりであっても良
い。そして、被加至物３が予荷重下で回転できるように
しておくと、回転体の表面処理に好都合である。
また、上記実施例では、表面熱処理について説明したが
、低級材の耐磨耗性、耐食性、耐酸性などを向上させる
レーザアロイング（低級材の表面に高級金属であるクロ
ーム、クローム炭素合ｍＷの粉末を塗布した後に、レー
ザ照射で表面を融解し表面を合金化させること）や、レ
ーザクラッデイング（低融点金属の表面に高融点物質で
あるニッケル、コバルト、アルミナ等の粉末を塗布した
後ζこ、レーザ照射して高融点物質を融解し、被加工物
３の表面にクラッドすること）でも良く、上記実施例と
同様の効果を奏する。
、低級材の耐磨耗性、耐食性、耐酸性などを向上させる
レーザアロイング（低級材の表面に高級金属であるクロ
ーム、クローム炭素合ｍＷの粉末を塗布した後に、レー
ザ照射で表面を融解し表面を合金化させること）や、レ
ーザクラッデイング（低融点金属の表面に高融点物質で
あるニッケル、コバルト、アルミナ等の粉末を塗布した
後ζこ、レーザ照射して高融点物質を融解し、被加工物
３の表面にクラッドすること）でも良く、上記実施例と
同様の効果を奏する。
この発明は以上説明したとおり、予荷重下表面熱処理方
法において、予荷重装置を備え、レーザ表面処理部（こ
機械的圧縮又は逆方向ねじりの残留応力が生じるようｌ
こしたので、この種従来例１こおける予荷重なしのレー
ザ表面処理方法と比較して、レーザ照射条件の制限は少
なくて良く、その上被加工物の疲労強度を増大させるこ
とができるという優れた効果を萎するものである。
法において、予荷重装置を備え、レーザ表面処理部（こ
機械的圧縮又は逆方向ねじりの残留応力が生じるようｌ
こしたので、この種従来例１こおける予荷重なしのレー
ザ表面処理方法と比較して、レーザ照射条件の制限は少
なくて良く、その上被加工物の疲労強度を増大させるこ
とができるという優れた効果を萎するものである。
第１図はこの発明の一実施例である予荷重下表面熱処理
方法を実施するレーザ表面処理装置を示す概略側面図、
第２図は、第１図の予荷重下表面熱処理方法による実測
結果を示す図、第３図は従来のレーザ表正処理装置を示
す概略ｔｉｌｌｌ酊図である。 図において、１・・・レーザ発振器、２・・・レンズ、
３・・・被加工物、４・・・ステージ（テーブル）、５
・・・予荷重装置（バイス）である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代 理 人 大 岩 増 雄第１図 ２：レンズ゛ ３：椛加工物 ５：予ＪＴ吏装置 第３図
方法を実施するレーザ表面処理装置を示す概略側面図、
第２図は、第１図の予荷重下表面熱処理方法による実測
結果を示す図、第３図は従来のレーザ表正処理装置を示
す概略ｔｉｌｌｌ酊図である。 図において、１・・・レーザ発振器、２・・・レンズ、
３・・・被加工物、４・・・ステージ（テーブル）、５
・・・予荷重装置（バイス）である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代 理 人 大 岩 増 雄第１図 ２：レンズ゛ ３：椛加工物 ５：予ＪＴ吏装置 第３図
Claims (1)
- 被表面熱処理材に予荷重を与える装置を備え、前記被表
面熱処理材に予荷重負荷の状態下でレーザ表面処理を施
すことを特徴とする予荷重下表面熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60211696A JPS6270513A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 予荷重下表面熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60211696A JPS6270513A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 予荷重下表面熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6270513A true JPS6270513A (ja) | 1987-04-01 |
Family
ID=16610071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60211696A Pending JPS6270513A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 予荷重下表面熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6270513A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012071355A (ja) * | 2011-12-02 | 2012-04-12 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 残留応力改善方法 |
| CN111678785A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-18 | 上海航天精密机械研究所 | 适用于板材预加载下的激光扫描试验系统 |
-
1985
- 1985-09-25 JP JP60211696A patent/JPS6270513A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012071355A (ja) * | 2011-12-02 | 2012-04-12 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 残留応力改善方法 |
| CN111678785A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-18 | 上海航天精密机械研究所 | 适用于板材预加载下的激光扫描试验系统 |
| CN111678785B (zh) * | 2020-05-26 | 2023-03-17 | 上海航天精密机械研究所 | 适用于板材预加载下的激光扫描试验系统 |
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