JPS6353218A - 管内外面のレ−ザ表層処理装置 - Google Patents

管内外面のレ−ザ表層処理装置

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JPS6353218A
JPS6353218A JP61197374A JP19737486A JPS6353218A JP S6353218 A JPS6353218 A JP S6353218A JP 61197374 A JP61197374 A JP 61197374A JP 19737486 A JP19737486 A JP 19737486A JP S6353218 A JPS6353218 A JP S6353218A
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JP
Japan
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laser beam
laser
metal tube
laser light
light guiding
Prior art date
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Pending
Application number
JP61197374A
Other languages
English (en)
Inventor
Moriaki Ono
守章 小野
Kiyokazu Nakada
清和 仲田
Shigechika Kosuge
小菅 茂義
Itaru Watanabe
渡邊 之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
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Publication of JPS6353218A publication Critical patent/JPS6353218A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレーザ光を用いて金属管の内表面あるいは外
表面に焼入れ処理等各種表層処理を行なう管内外面のレ
ーザ表層処理装置に関する。
〔従来の技術〕
レーザ光は極めて指向性がよく、高エネルギ密度を有し
ているので、小さな点に高密度のエネルギを得ることが
できるため金属材の焼入れ等の表層処理あるいは溶接が
可能である。
また、レーザ光は適当な光学系を選択することによシ、
狭い空間にレーザ光を導入することが可能であシ、例え
ば油井管等金属管内面の表層処理に適している。
このため、金属管の内外面の表層処理にレーザ光の利用
が図られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
例えば適当な光学系を用いて金属管内面にレーザ光を導
入し金属管内面を焼入れ処理を行なう場合、金属管内面
のレーザ光照射部からは高エネルギのレーザ光によυ蒸
発物が発生する。この蒸発物が光学系の要素例えば反射
鏡表面に付着し、付着物質にレーザ光が吸収され金属管
内面を照射するレーザ光のエネルギが減衰し、かつ反射
鏡が高温となυ長時間使用すると反射鏡が破損してしま
うという問題点がある。
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
であシ、連続使用してもレーザ光のエネルギの減衰が防
止でき、かつ光学系の破損を防止することができる管内
外面のし、−ザ表層処理装置を得ることを目的とするも
のである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る管内外面のレーザ表層処理装置はレーザ
導光手段、密閉手段、真空引手段、ガス導入手段1回転
駆動手段及び移動手段を備えている。
レーザ導光手段は、一端を密封し、他端にレーザ光を導
光する光ファイバを挿入・固定した筒状体と、上記光フ
ァイバで導光するレーザ光を集光する集光手段と、上記
筒状体内に設けられ集光手段で集光したレーザ光を筒状
体側壁方向に反射する反射鏡と、筒状体側壁に設け上記
反射鏡によシ反射したレーザ光のビーム径に対応した径
を有するレーザ出射孔とを備えている。
密閉手段は上記レーザ導光手段のレーザ出射孔と被加工
材である金属管の表面を密閉空間内におくO 真空引手段は上記密閉空間内を排気し低圧とするロ ガス導入手段は上記レーザ導光手段の反射鏡取付部に不
活性ガスを導入し、反射鏡取付部の圧力を高め、同時に
レーザ光出射孔から不活性ガスを流出させる。
回転駆動手段は上記レーザ導光手段又は金属管を回転し
、移動手段はレーザ導光手段又は金属管を金属管の軸心
方向に移動し、レーザ光の照射面を可変する。
〔作用〕
この発明においては、金属管表面のレーザ光照射部を排
気し低圧とするとともにレーザ導光手段内の反射鏡部分
に不活性ガスを導入することによシ、レーザ出射孔の内
外に圧力差を与え、かつレーザ出射孔より不活性ガスを
流出させるからレーザ出射孔における圧力差と不活性ガ
スの動圧によシ、レーザ光照射によシ金属管表面から発
生する蒸発物質がレーザ導光手段に入シこむことを防止
する。
また、レーザ光を光ファイバで導光するから金属管等の
撓みに影響されずにレーザ光を導光することができろ。
〔実施例〕
第1図は、この発明の一実施例を示す断面図であシ、図
において1はレーザ導光手段、2はレーザ導光手段1の
筒状体であシ、筒状体2は一端を密封端2aとし、他端
は開口端2bを有する円筒で形成されている。6は筒状
体2の開口端2bから挿入され、筒状体2内部及び開口
端2b部疋設けた保持具4a、4bに保持された光ファ
イバであシレーザ光5を導光する。6はレーザ光5を集
光する集光レンズ、7は集光レンズ6で集光したしたレ
ーザ光5を筒状体2の側壁方向に反射する反射鏡、8は
筒状体2の側壁に設けられ反射鏡7で反射したレーザ光
を出射するレーザ出射孔であシ、レーザ出射孔8の直径
は集光されレーザ出射孔8から出射するレーザ光5のビ
ーム径よシ幾分大きな径としている。
9は内面を表層処理する金属管であシ、金属管9内にレ
ーザ出射孔8が位置するようにレーザ導光手段1が挿入
される。10m、10bは金属管9の両端に取付けられ
た回転シール機構であシ、回転シール機構10m、10
b、  レーザ導光手段1及び金属管9で金属管9内部
を密閉する。
11は回転シール機構10&に取付けた排気管であシ、
真空ポンプ12に連結されて金属管9内部を排気し低圧
とする。16は駆動軸14にょυレーザ導光手段1の密
封端2&に連結されたモータであシ、モータ13の回転
によシレーザ導光手段1を入矢印の方向に回転する。
15は駆動軸14中に設けられた不活性ガス導入管であ
り、回転シール機構16を介して不活性ガス供給装置1
7に連結され、レーザ導光手段10反射鏡7部に不活性
ガスを供給する。
18は金属管9を登載し、ペース19上をB矢印の方向
に移動する台車、20はベース19上にレーザ導光手段
1を軸受を介して取付けた取付部である。なお21はレ
ーザ光5をレーザ導光手段1に導入するためのYAGレ
ーザ発振器である。
次に上記のように構成した管内外面のレーザ表層処理装
置の動作を説明する。
まず真空ポンプ12を駆動し金属管9内部を排気しなが
ら不活性ガス導入管15よシネ活性ガス例えばアルゴン
ガスを反射鏡取付部に導入する。
導入された不活性ガスは反射鏡7.集光レンズ乙の周囲
を充満すると同時にレーザ出射孔8から常に排気されて
低圧となっている金属管9内に流出する。
この状態で、レーザ光5を光ファイバ3に入射する。光
ファイバ乙に入射したレーザ光5は集光レンズ6で集光
され、反射鏡7で反射したのちレーザ出射孔i]出射し
、金属管9内面を照射する。なお集光レンズ乙の焦点位
置は金属管9の表面位置よ)ずらずことによ)レーザ照
射面をぼかしである。
上記のように金属管9内面をレーザ光5で照射しなから
モータ13を駆動し、レーザ導光手段1を回転しながら
台車19を移動することによシ、金属管9内面全体をレ
ーザ照射することができる。
〔具体例〕
次に、上記実施例により金属管9内表面に溶融化処理(
組織微細化処理)1c行なった具体例を説明する。
金属管9として外径100■、内径80■、長さ300
0mのオーステナイト系ステンレス鋼5US304 を
使用し、まず金属管9内を排気し10torr  に減
圧したのち、レーザ導光手段10反射鏡取付部にアルゴ
ンガスを供給し、アルゴンガスを反射鏡取付部に充満し
、同時にレーザ出射孔8から金属管9内に流出させ金属
管9内の圧力を600torrK維持スル。
次にレーザ出力600Wf)YAGレーザ(波長1.0
6μ属)を長さ20罵、外径α5■の光ファイバからな
るファイバ束に入射し、入射したレーザ光5を焦点距離
5CL8mの凸レンズ6で集光し、金属管9の内表面に
ビーム径1■のレーザ光を照射しながらレーザ導光手段
1を回転し、同時に台車18を移動して金属管9内表面
にビーム走査速度30 w−でスパイラル状に溶融化処
理を行なった。
この溶融化処理を行なった後、レーザ導光手段1の平蘭
鏡7表面を調べた結果、溶融化処理時に発生した蒸発物
の付着は皆無であった。これはレーザ出射孔8における
レーザ導光手段1内と金属管9内の圧力差及びレーザ出
射孔8から流出するアルゴンガスの動圧によシ、蒸発物
がレーザ導光手段1内に入ることが防がれるためである
また、上記条件によフスパイラル状に溶融化処理を行な
った結果金属管9の内表面に一定@Wの極めて微細化さ
れた組織が得られた。
上記実施例ではレーザ導光手段1を回転し、金属管2を
台車18で移動した場合について説明したが、レーザ導
光手段1を軸心方向く移動しながら、金属管9を回転し
ても同様の作用を奏することができる。
また、金属管9あるいはレーザ導光手段1を回転せずに
1金属管9を軸心方向に移動することによシ、金属管9
の軸方向に表層処理を行なうことができる。
さらに1上記実施例では金属管9内面の表層処理につい
て説明したが、金属管9外面の表層処理にも同様に適用
することができる。
〔発明の効果〕
この発明は以上設明したよ5K、金FA管表面のレーザ
光照射部を排気し低圧とするととも疋レーザ導光手段内
の反射鏡部分に不活性ガスを導入することによシ、レー
ザ出射孔の内外に圧力差を与え、かつレーザ出射孔よシ
ネ活性ガスを流出させるからレーザ出射孔における圧力
差と不活性ガスの動圧により、レーザ光照射により金属
管表面から発生する蒸発物質がレーザ光導光手段に入シ
込むことを防止することができる。したがって連続使用
してもレーザ光導光手段内の反射鏡等光学要素に蒸発物
質が付着することを防止することができ、レーザ光のエ
ネルギの減衰を防止することができると共に、光学系の
破損を防止することができる効果を有する。
またレーザ光を光ファイバで導光するから、金属管等の
撓みに影響されずにレーザ光を反射鏡に入射することが
でき、長尺の金属管あるいは小径の金属管の表層処理を
容易に行なうことができる効果も有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示す断面図である。 1・・・レーザ導光手段、2・・・筒状体、3・・・光
ファイバ、5・・・レーザ光、6・・・集光レンズ、7
・・・反射鏡、8・・・レーザ出射孔、9・・・金属管
、10a、10b・・・回転シール機構、11・・・排
気管、13・・・モータ、15・・・不活性ガス導入管
、18・・・台車。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一端を密封し、他端にレーザ光を導光する光ファイバを
    挿入・固定した筒状体と、上記光ファイバで導光するレ
    ーザ光を集光する集光手段と、上記筒状体内に設けられ
    集光手段で集光したレーザ光を筒状体側壁方向に反射す
    る反射鏡と、筒状体側壁に設け上記反射鏡により反射し
    たレーザ光のビーム径に対応した径を有するレーザ出射
    孔とを備えたレーザ導光手段と;該レーザ導光手段のレ
    ーザ出射孔と被処理材である金属管の表面を密閉空間に
    おく密閉手段と;上記密閉空間内を排気する真空引手段
    と;上記レーザ導光手段内に不活性ガスを導入するガス
    導入手段と;上記レーザ導光手段又は金属管を回転する
    回転駆動手段と;上記レーザ導光手段又は金属管を金属
    管の軸心方向に移動する移動手段とを備えた管内外面の
    レーザ表層処理装置。
JP61197374A 1986-08-25 1986-08-25 管内外面のレ−ザ表層処理装置 Pending JPS6353218A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5874176A (en) * 1994-05-20 1999-02-23 Ube Industries, Ltd. Resin composite containing polyamide matrix and polyolefine grains dispersed therein
US6305691B1 (en) 1995-04-10 2001-10-23 Nippon Pillar Packing Co., Ltd. Shaft sealing apparatus
WO2015153206A1 (en) * 2014-04-04 2015-10-08 Borgwarner Inc. Method and laser device for forming grooves in bearing surfaces, and bearings including such grooves
CN114505301A (zh) * 2022-02-23 2022-05-17 西南交通大学 一种分区负压式激光清洗设备及方法

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US10654128B2 (en) 2014-04-04 2020-05-19 Borgwarner, Inc. Method and laser device for forming grooves in bearing surfaces, and bearings including such grooves
CN114505301A (zh) * 2022-02-23 2022-05-17 西南交通大学 一种分区负压式激光清洗设备及方法

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