RU2017142385A - Способ и устройство для термической обработки объекта с использованием пучка энергии - Google Patents

Способ и устройство для термической обработки объекта с использованием пучка энергии Download PDF

Info

Publication number
RU2017142385A
RU2017142385A RU2017142385A RU2017142385A RU2017142385A RU 2017142385 A RU2017142385 A RU 2017142385A RU 2017142385 A RU2017142385 A RU 2017142385A RU 2017142385 A RU2017142385 A RU 2017142385A RU 2017142385 A RU2017142385 A RU 2017142385A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
scanner
specified
spot
deflecting
sections
Prior art date
Application number
RU2017142385A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2707166C2 (ru
RU2017142385A3 (ru
Inventor
ДИАС Паула САНЧО
ВАЛЬЕ Ирати ИГЛЕСИАС
СОБРЕРОС Хесус ДОМИНГЕС
Original Assignee
Икергуне, А.И.Э.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Икергуне, А.И.Э. filed Critical Икергуне, А.И.Э.
Publication of RU2017142385A publication Critical patent/RU2017142385A/ru
Publication of RU2017142385A3 publication Critical patent/RU2017142385A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2707166C2 publication Critical patent/RU2707166C2/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/30—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for crankshafts; for camshafts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Claims (43)

1. Способ термической обработки объекта,
содержащий стадию нагрева по меньшей мере одного выбранного участка объекта (1000) путем:
проецирования пучка (1) энергии на поверхность объекта (1000) для создания на поверхности объекта первичного лазерного пятна (11),
приведения в действие сканера (2) для повторяемого сканирования пучком (1) с целью перемещения первичного пятна (11) в соответствии с первым маршрутом сканирования для формирования на поверхности объекта действующего пятна (12), причем указанное действующее пятно характеризуется двухмерным распределением энергии,
и перемещения указанного действующего пятна (12) относительно поверхности объекта (1000) для постепенного нагрева указанного по меньшей мере одного выбранного участка объекта,
причем пучок распространяется по оптическому пути между сканером (2) и первичным пятном (11),
и причем на оптическом пути расположено приспособление (3, 3А) для отклонения пучка для перенаправления пучка (1) на поверхность объекта.
2. Способ по п. 1, в котором оптический путь содержит первую часть (X1), проходящую между сканером и приспособлением для отклонения пучка, и вторую часть (Х2), проходящую между приспособлением для отклонения пучка и первичным пятном, причем указанная вторая часть (Х2) меньше указанной первой части (X1).
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором приспособление (3, 3А) для отклонения пучка представляет собой зеркало.
4. Способ по п. 3, в котором приспособление для отклонения пучка содержит множество участков (31, 32, 33) и в котором стадия приведения в действие сканера содержит направление пучка на по меньшей мере два разных участка указанного множества участков, причем каждый из указанного множества участков соответствует по меньшей мере одной части указанного первого маршрута сканирования.
5. Способ по п. 3, в котором зеркало содержит по меньшей мере три различных по существу плоских участка (31, 32, 33) поверхности с разными пространственными ориентациями.
6. Способ по п. 5, в котором объектом является коленчатый вал (1000), причем указанные три различных по существу плоских участка поверхности содержат первый участок (31) поверхности, второй участок (32) поверхности и третий участок (33) поверхности, причем способ содержит использование первого участка поверхности для направления пучка на шейку (1001, 1002) коленчатого вала, использование второго участка поверхности для направления пучка на галтель (1004) и/или стенку (1005) на первом конце шейки и использование третьего участка поверхности для направления пучка на галтель (1004) и/или стенку (1005) на втором конце шейки.
7. Способ по п. 5 или 6, в котором второй участок (32) поверхности и третий участок (33) поверхности обращены друг к другу под углом более 100 градусов и менее 170 градусов.
8. Способ по любому из пп. 3-7, в котором зеркало (3А) содержит по меньшей мере один криволинейный участок для отклонения пучка.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором объект представляет собой коленчатый вал (1000), и причем приспособление для отклонения пучка расположено так, что при выполнении способа по меньшей мере в некоторые моменты приспособление для отклонения пучка находится между двумя стенками или противовесами коленчатого вала.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором приспособление (3, 3А) для отклонения пучка и сканер (2) перемещают синхронно друг с другом.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором приспособление (3, 3А) для отклонения пучка не двигается относительно сканера (2).
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором сканер (2) приводят в действие для сканирования пучком в двух измерениях для обеспечения действующего пятна (12), характеризующегося шириной в первом направлении и длиной во втором направлении.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором действующее пятно перемещают относительно поверхности путем вращения указанного объекта.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором во время перемещения указанного действующего пятна динамически регулируют указанное двухмерное распределение энергии для предотвращения перегрева более теплочувствительной области.
15. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором объект выполнен из материала на основе железа, такого как сталь, например среднеуглеродистая сталь.
16. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором пучок энергии представляет собой лазерный пучок.
17. Устройство для термической обработки объекта,
содержащее
- средства (200) для поддержки объекта (1000),
- средства (24) для создания пучка (1) энергии,
- сканер (2) для направления пучка энергии на поверхность объекта (1000) для создания на указанной поверхности первичного пятна (11), причем сканер выполнен с возможностью повторяемого сканирования пучком (1) в двух измерениях для перемещения первичного пятна (11) в соответствии с первым маршрутом сканирования для формирования на поверхности объекта действующего пятна (12), причем указанное действующее пятно характеризуется двухмерным распределением энергии,
- средства для перемещения указанного действующего пятна (12) относительно поверхности объекта (1000) для постепенного нагрева указанного по меньшей мере одного выбранного участка объекта
- и приспособление (3, 3А) для отклонения пучка, выполненное с возможностью приема пучка от сканера (2) и перенаправления пучка на объект (1000).
18. Устройство по п. 17, в котором приспособление (3, 3А) для отклонения пучка расположено на оптическом пути между сканером и объектом, причем оптический путь содержит первую часть (X1), проходящую между сканером и приспособлением для отклонения пучка, и вторую часть (Х2), проходящую между приспособлением для отклонения пучка и местом на объекте, где должно быть создано первичное пятно, причем указанная вторая часть (Х2) меньше указанной первой части (X1).
19. Устройство по любому из пп. 17, 18, в котором приспособление (3, 3А) для отклонения пучка представляет собой зеркало.
20. Устройство по п. 19, в котором приспособление для отклонения пучка содержит множество участков (31, 32, 33) и в котором сканер выполнен с возможностью направления пучка на по меньшей мере два разных участка указанного множества участков, причем каждый из указанного множества участков соответствует по меньшей мере одной части указанного первого маршрута сканирования.
21. Устройство по п. 19, в котором зеркало содержит по меньшей мере три различных по существу плоских участка (31, 32, 33) поверхности с разными пространственными ориентациями.
22. Устройство по п. 21, выполненное с возможностью термической обработки коленчатого вала (1000), причем указанные три различных по существу плоских участка поверхности содержат первый участок (31) поверхности, второй участок (32) поверхности и третий участок (33) поверхности, причем устройство выполнено с возможностью использования первого участка поверхности для направления пучка на шейку (1001, 1002) коленчатого вала, использование второго участка поверхности для направления пучка на галтель (1004) и/или стенку (1005) на первом конце шейки и использование третьего участка поверхности для направления пучка на галтель (1004) и/или стенку (1005) на втором конце шейки.
23. Устройство по п. 21 или 22, в котором второй участок (32) поверхности и третий участок (33) поверхности обращены друг к другу под углом более 100 градусов и менее 170 градусов.
24. Устройство по любому из пп. 19-23, в котором зеркало (3А) содержит по меньшей мере один криволинейный участок для отклонения пучка.
25. Устройство по любому из пп. 17-24, выполненное с возможностью термической обработки коленчатого вала (1000), причем приспособление для отклонения пучка расположено так, что при выполнении указанным устройством термической обработки по меньшей мере в некоторые моменты приспособление для отклонения пучка находится между двумя стенками или противовесами коленчатого вала.
26. Устройство по любому из пп. 17-25, в котором приспособление (3, 3А) для отклонения пучка и сканер (2) выполнены с возможностью перемещения синхронно друг с другом.
27. Устройство по любому из пп. 17-26, в котором приспособление (3, 3А) для отклонения пучка не двигается относительно сканера (2).
28. Устройство по любому из пп. 17-27, в котором сканер (2) выполнен с возможностью сканирования пучком в двух измерениях для обеспечения действующего пятна (12), характеризующегося шириной в первом направлении и длиной во втором направлении.
29. Устройство по любому из пп. 17-28, выполненное с возможностью перемещения действующего пятна относительно поверхности путем вращения объекта.
30. Устройство по любому из пп. 17-29, выполненное с возможностью динамического регулирования указанного двухмерного распределения энергии во время перемещения указанного действующего пятна для предотвращения перегрева более теплочувствительной области.
31. Устройство по любому из пп. 17-30, в котором средства (24) для создания пучка (1) энергии представляют собой средства для создания лазерного пучка.
RU2017142385A 2015-05-08 2016-05-06 Способ и устройство для термической обработки объекта с использованием пучка энергии RU2707166C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15382242.4 2015-05-08
EP15382242 2015-05-08
PCT/EP2016/060226 WO2016180736A1 (en) 2015-05-08 2016-05-06 Method and apparatus for heat treatment of a ferrous material using an energy beam

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017142385A true RU2017142385A (ru) 2019-06-05
RU2017142385A3 RU2017142385A3 (ru) 2019-10-15
RU2707166C2 RU2707166C2 (ru) 2019-11-22

Family

ID=53191626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142385A RU2707166C2 (ru) 2015-05-08 2016-05-06 Способ и устройство для термической обработки объекта с использованием пучка энергии

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11047019B2 (ru)
EP (1) EP3294914B1 (ru)
KR (1) KR102537341B1 (ru)
CN (2) CN107922989B (ru)
BR (1) BR112017024031B1 (ru)
CA (1) CA2985256C (ru)
ES (1) ES2770827T3 (ru)
MX (1) MX2017014307A (ru)
RU (1) RU2707166C2 (ru)
WO (1) WO2016180736A1 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11047019B2 (en) 2015-05-08 2021-06-29 Ikergune, A.I.E Method and apparatus for heat treatment of a ferrous material using an energy beam
TWI616260B (zh) * 2016-12-09 2018-03-01 財團法人金屬工業研究發展中心 雷射加工裝置及雷射加工方法
US20190218634A1 (en) * 2018-01-15 2019-07-18 Ford Global Technologies, Llc Laser heat-treated shaft and method of making the same
US10883154B2 (en) 2018-08-07 2021-01-05 GM Global Technology Operations LLC Crankshaft and method of manufacture
EP3674427A1 (en) 2018-12-28 2020-07-01 Etxe-Tar, S.A. Method and system for heating using an energy beam
DE102019206179B4 (de) * 2019-04-30 2023-06-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anordnung zur Modifizierung von Oberflächen metallischer Bauteile
US11401565B2 (en) * 2019-05-17 2022-08-02 Fca Us Llc Sheet metal forming die laser surface hardening process
WO2020249404A1 (en) * 2019-06-12 2020-12-17 Etxe-Tar, S.A. Method and system for heating using an energy beam

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE256275C (ru)
DE256274C (ru)
JPS5976816A (ja) 1982-10-27 1984-05-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 表面焼入れ法
JPS61227132A (ja) 1985-04-01 1986-10-09 Honda Motor Co Ltd クランクシヤフトの熱処理方法とその装置
JPS627821A (ja) 1985-07-02 1987-01-14 Honda Motor Co Ltd クランクシヤフト用レ−ザ焼入装置
JPS637327A (ja) 1986-06-25 1988-01-13 Hitachi Seiki Co Ltd レ−ザ焼入れ装置
DE3789961D1 (de) * 1987-07-13 1994-07-07 Hegenscheidt Gmbh Wilhelm Verfahren und Einrichtung zum Richten von Schlag aufweisenden Werkstücken.
DE3905551C3 (de) 1989-02-23 1996-09-26 Laser Bearbeitungs Und Beratun Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Oberflächen mittels Laserstrahl
ES2083164T3 (es) * 1991-04-12 1996-04-01 Mordike Barry Leslie Procedimiento para la refundicion por laser de superficies metalicas.
DE4123577C2 (de) * 1991-07-13 1996-09-12 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Laserhärtung von Bauteilen
JP2588281Y2 (ja) * 1992-11-25 1999-01-06 株式会社小松製作所 レーザマーキング装置
DE4242540A1 (de) 1992-12-16 1994-06-23 Mauser Werke Oberndorf Verfahren und Vorrichtung zum Umschmelzhärten von Kurbelwellen
DE4404141A1 (de) * 1994-02-09 1995-08-10 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung und Verfahren zur Laserstrahlformung, insbesondere bei der Laserstrahl-Oberflächenbearbeitung
US5561544A (en) * 1995-03-06 1996-10-01 Macken; John A. Laser scanning system with reflecting optics
US5760943A (en) * 1996-06-28 1998-06-02 International Business Machines Corporation Facet tracking correction system for laser scanners
MY120533A (en) * 1997-04-14 2005-11-30 Schott Ag Method and apparatus for cutting through a flat workpiece made of brittle material, especially glass.
WO2005053896A1 (de) 2003-12-04 2005-06-16 Lbc Laser Bearbeitungs Center Gmbh Vorrichtung zur oberflächenbearbeitung einer zylinderinnenfläche mit einem laserstrahl
US20050237895A1 (en) * 2004-04-23 2005-10-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation apparatus and method for manufacturing semiconductor device
DE102004041847A1 (de) 2004-08-27 2005-09-22 Daimlerchrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Laserbearbeitung zylindrischer Innenflächen
DE202005005905U1 (de) 2005-04-07 2005-06-16 Gehring Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Erzeugung von Vertiefungen in den zylindrischen Innenflächen von Bohrungen mit einem Laserstrahl
DE102005019756A1 (de) 2005-04-28 2006-11-02 Sms Elotherm Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Behandeln von zylindrisch geformten Flächen mittels Laserstrahls
RU2345148C2 (ru) * 2006-07-13 2009-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П. Королева Способ лазерной термической обработки материалов
DE102006050799A1 (de) * 2006-10-27 2008-05-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zum Randschichthärten formkomplizierter Bauteile
US20090118716A1 (en) * 2007-11-07 2009-05-07 Intralase, Inc. System and method for scanning a pulsed laser beam
GB0809003D0 (en) * 2008-05-17 2008-06-25 Rumsby Philip T Method and apparatus for laser process improvement
DE102009034472A1 (de) 2009-07-22 2011-02-03 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zur Randschichtverfestigung von Bohrungswänden und Bohrungsanordnung mit randschichtverfestigten Bohrungswänden
DE102010048645A1 (de) * 2010-10-15 2012-04-19 Daimler Ag Vorrichtung und Verfahren zur Wärmebehandlung einer Bauteiloberfläche
CN104822849B (zh) * 2012-09-06 2017-05-17 Etxe-Tar有限公司 用于对工件的表面进行激光硬化的方法及系统
JP6132386B2 (ja) * 2012-12-27 2017-05-24 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 軸状部材の製造方法
KR101461883B1 (ko) * 2012-12-28 2014-11-14 현대자동차 주식회사 크랭크샤프트 열처리장치
CN103215411B (zh) * 2013-02-06 2015-07-08 武汉新瑞达激光工程有限责任公司 一种激光淬火方法及装置
US20140261283A1 (en) 2013-03-14 2014-09-18 Federal-Mogul Corporation Piston and method of making a piston
CN103290178B (zh) 2013-06-20 2014-11-05 温州大学 一种隐藏面激光冲击强化方法和装置
US11047019B2 (en) * 2015-05-08 2021-06-29 Ikergune, A.I.E Method and apparatus for heat treatment of a ferrous material using an energy beam

Also Published As

Publication number Publication date
ES2770827T3 (es) 2020-07-03
EP3294914A1 (en) 2018-03-21
BR112017024031A2 (pt) 2018-07-17
RU2707166C2 (ru) 2019-11-22
KR102537341B1 (ko) 2023-05-25
MX2017014307A (es) 2018-06-28
CN107922989B (zh) 2020-11-10
US11047019B2 (en) 2021-06-29
WO2016180736A1 (en) 2016-11-17
KR20180025848A (ko) 2018-03-09
RU2017142385A3 (ru) 2019-10-15
CA2985256A1 (en) 2016-11-17
CN107922989A (zh) 2018-04-17
EP3294914B1 (en) 2019-12-18
CN112501419A (zh) 2021-03-16
CA2985256C (en) 2023-03-14
BR112017024031B1 (pt) 2021-11-09
CN112501419B (zh) 2023-05-09
US20180155804A1 (en) 2018-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2017142385A (ru) Способ и устройство для термической обработки объекта с использованием пучка энергии
KR102396213B1 (ko) 워크피스 표면을 레이저 경화하는 시스템 및 방법
US20190002997A1 (en) Method and system for laser hardening of a surface of a workpiece
RU2019107883A (ru) Способ и система для сварки с использованием энергетического луча
BR112017019981A2 (pt) método e sistema para tratamento a quente de chapa de metal
Sancho et al. Dynamic control of laser beam shape for heat treatment
CN107052584B (zh) 激光脉冲诱导熔石英表面形成均匀光栅结构的方法
JP6482671B2 (ja) 鋼板表面の溝形成方法およびその装置
JP2015178118A (ja) 溶接方法および溶接装置
JP2020529730A (ja) 薄膜を処理するレーザ装置および方法
JP2004277856A (ja) 高力ボルト摩擦接合用スプライスプレートの焼き入れ装置