JPH0215637B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0215637B2 JPH0215637B2 JP59242290A JP24229084A JPH0215637B2 JP H0215637 B2 JPH0215637 B2 JP H0215637B2 JP 59242290 A JP59242290 A JP 59242290A JP 24229084 A JP24229084 A JP 24229084A JP H0215637 B2 JPH0215637 B2 JP H0215637B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base metal
- laser beam
- metal
- alloying
- present
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Laser Beam Processing (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は金属製工具または機械部品の製造法、
特に局部的合金化法に関するものである。
特に局部的合金化法に関するものである。
（従来の技術）
従来技術のうちいわゆる金属の熱処理は溶融点
を超えて加熱することはなく、成分偏析の改善や
結晶組織の微細化には自ら限界があり、新たな成
分の添加は表面から拡散できるわずかな量と深さ
に限定されていた。また、異種金属を表層に付着
させるメツキや溶射は母材との付着力が弱く、使
用性能向上には限界があつた。さらに、最近レー
ザービームにより金属表層を溶融する試みが知ら
れているが、この方法はブローホールや亀裂を生
じ実用化されるに至つていない。特に刃物や耐摩
耗用工具はその端面が作用面として用いられるこ
とが多いが、いわゆる付け刃は複雑な加工工程を
必要とし、端面の形状が直線やゆるやかな曲線に
限定され、付け刃の材質も著るしく限定されてい
た。
を超えて加熱することはなく、成分偏析の改善や
結晶組織の微細化には自ら限界があり、新たな成
分の添加は表面から拡散できるわずかな量と深さ
に限定されていた。また、異種金属を表層に付着
させるメツキや溶射は母材との付着力が弱く、使
用性能向上には限界があつた。さらに、最近レー
ザービームにより金属表層を溶融する試みが知ら
れているが、この方法はブローホールや亀裂を生
じ実用化されるに至つていない。特に刃物や耐摩
耗用工具はその端面が作用面として用いられるこ
とが多いが、いわゆる付け刃は複雑な加工工程を
必要とし、端面の形状が直線やゆるやかな曲線に
限定され、付け刃の材質も著るしく限定されてい
た。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は性能の優れた金属製工具または機械部
品を製造する方法、特に、母材金属を局部的に溶
融して合金化し、凝固ののち、該合金化部を露出
せしめるように切断して製造する方法を提供する
ものである。
品を製造する方法、特に、母材金属を局部的に溶
融して合金化し、凝固ののち、該合金化部を露出
せしめるように切断して製造する方法を提供する
ものである。
（問題点を解決するための手段、及び作用）
本発明の要旨とするところは、母材金属の表面
に該母材金属より酸化されやすく該母材金属より
融点の低い脱酸剤と、該母材金属に添加せんとす
る合金成分とによつて構成される添加剤を付着せ
しめ、レーザービームまたは電子ビームによつて
溶融後凝固せしめたのち、該溶融凝固部を露出せ
しめるように切断することを特徴とする切断面合
金化法である。以下本発明を詳細に説明する。
に該母材金属より酸化されやすく該母材金属より
融点の低い脱酸剤と、該母材金属に添加せんとす
る合金成分とによつて構成される添加剤を付着せ
しめ、レーザービームまたは電子ビームによつて
溶融後凝固せしめたのち、該溶融凝固部を露出せ
しめるように切断することを特徴とする切断面合
金化法である。以下本発明を詳細に説明する。
多くの金属は溶融によつて酸化反応が急速に進
行し、ガスを発生し、ブローホールをつくりやす
い。
行し、ガスを発生し、ブローホールをつくりやす
い。
本発明においては母材金属より酸化されやすい
物質を含むいわゆる脱酸剤を共存せしめることに
よつて溶融金属の酸化反応およびリミングアクシ
ヨを鎮静せしめ、この時生ずる脱酸生成物を浮上
せしめて溶融金属から分離せしめる。母材金属が
鋼または鋼合金の場合には脱酸物質としては周知
のアルミ、けい素、マンガン、チタン、ジルコニ
ウム、バナジウムまたはその合金の一種以上を含
むものが適当である。これらの脱酸物質を添加す
る方法としては、該脱酸物質を含む添加剤を粉末
とし樹脂と溶剤によつて母材金属に塗布し乾燥し
たのち母材とともに溶融するか、母材にあらかじ
め溶着せしめたのち、母材とともに溶融する。合
金成分を添加するには添加剤に脱酸剤とともに合
金元素を混合し、塗布乾燥して母材とともに溶融
せしめるが、このほか添加剤を溶融または半溶融
の状態で母材金属の表面に付着せしめ、該付着金
属の凝固後あるいは凝固を待たずに母材とともに
溶融することもできる。以上の脱酸剤および合金
元素の添加に際し、添加剤に母材金属より融点の
低い金属を加えておくことにより脱酸剤および合
金元素の飛散を防止することができる。
物質を含むいわゆる脱酸剤を共存せしめることに
よつて溶融金属の酸化反応およびリミングアクシ
ヨを鎮静せしめ、この時生ずる脱酸生成物を浮上
せしめて溶融金属から分離せしめる。母材金属が
鋼または鋼合金の場合には脱酸物質としては周知
のアルミ、けい素、マンガン、チタン、ジルコニ
ウム、バナジウムまたはその合金の一種以上を含
むものが適当である。これらの脱酸物質を添加す
る方法としては、該脱酸物質を含む添加剤を粉末
とし樹脂と溶剤によつて母材金属に塗布し乾燥し
たのち母材とともに溶融するか、母材にあらかじ
め溶着せしめたのち、母材とともに溶融する。合
金成分を添加するには添加剤に脱酸剤とともに合
金元素を混合し、塗布乾燥して母材とともに溶融
せしめるが、このほか添加剤を溶融または半溶融
の状態で母材金属の表面に付着せしめ、該付着金
属の凝固後あるいは凝固を待たずに母材とともに
溶融することもできる。以上の脱酸剤および合金
元素の添加に際し、添加剤に母材金属より融点の
低い金属を加えておくことにより脱酸剤および合
金元素の飛散を防止することができる。
本発明の熱源には母材金属および添加元素を溶
融できる熱源、例えば燃焼ガス、誘導加熱、電
孤、プラズマ、電子ビーム、あるいはレーザービ
ームなどを用いることができるが、エネルギ密度
の高い熱源、例えば電子ビームあるいはレーザー
ビームが局部加熱溶解と急速冷却効果による結晶
微細化が著るしいので材質特性向上の点から最も
好ましい。また本発明法においては溶融金属の空
気酸化および空気巻込みをさけるために溶融部を
アルゴン、ヘリウムなどの不活性気体あるいは窒
素などの反応しにくい気体によつておおうことが
好ましい。切断時には不活性気体により溶融部を
吹飛ばすほか、酸素を吹付けて金属の酸化反応熱
を利用することができる。
融できる熱源、例えば燃焼ガス、誘導加熱、電
孤、プラズマ、電子ビーム、あるいはレーザービ
ームなどを用いることができるが、エネルギ密度
の高い熱源、例えば電子ビームあるいはレーザー
ビームが局部加熱溶解と急速冷却効果による結晶
微細化が著るしいので材質特性向上の点から最も
好ましい。また本発明法においては溶融金属の空
気酸化および空気巻込みをさけるために溶融部を
アルゴン、ヘリウムなどの不活性気体あるいは窒
素などの反応しにくい気体によつておおうことが
好ましい。切断時には不活性気体により溶融部を
吹飛ばすほか、酸素を吹付けて金属の酸化反応熱
を利用することができる。
（実施例）
次に本発明の実施例について述べる。
実施例 １
第１図に本発明の実施例の手順を示す。板厚４
mmの炭素鋼鋼板１の板面にアルミ粉とモリブデン
粉を１対１で混合し、シリコン樹脂をビヒクルと
し、シンナーにより粘度調整し、刷毛で塗膜厚さ
0.7mmに塗布し、乾燥した（工程Ａ）。次に該塗布
部に10kWのレーザービームを直径２mmに絞り、
40mm／秒の速度で鋼板を移動させた（工程Ｂ）。
次に10kWのレーザービームを直径0.8mmに絞り、
レーザー照射部に10Kg／cm2の酸素５リツトル／分
を吹付けながら、40mm／秒の速度で工程Ｂと同位
置を切断した（工程Ｃ）。第２図に本発明実施部
の鋼板の断面変化を示している。工程Ａでは鋼板
１の上に添加剤２が接着される。工程Ｂではレー
ザービームにより溶融部が得られ、該溶融部には
添加剤から合金成分としてモリブデンが10〜20％
添加され、瞬時に凝固し、合金化部３となる。添
加剤中のアルミは脱酸剤として、また溶融して添
加剤の飛散を防ぐ機能を有している。工程Ｃでは
合金化部３が切断面に露出するように切断されて
いる。第２図Ｃの例では両面の切断部に合金化部
３が露出しているが、切断位置をずらして合金化
部を片側のみに露出させることができる。切断面
は必要に応じて仕上加工される。この例では合金
化部の断面硬度はビツカース硬度で430であり、
母材部のビツカース硬度180に対し著るしく硬化
している。合金化部はブローホールや酸化物の巻
込みは問題とならない程度である。
mmの炭素鋼鋼板１の板面にアルミ粉とモリブデン
粉を１対１で混合し、シリコン樹脂をビヒクルと
し、シンナーにより粘度調整し、刷毛で塗膜厚さ
0.7mmに塗布し、乾燥した（工程Ａ）。次に該塗布
部に10kWのレーザービームを直径２mmに絞り、
40mm／秒の速度で鋼板を移動させた（工程Ｂ）。
次に10kWのレーザービームを直径0.8mmに絞り、
レーザー照射部に10Kg／cm2の酸素５リツトル／分
を吹付けながら、40mm／秒の速度で工程Ｂと同位
置を切断した（工程Ｃ）。第２図に本発明実施部
の鋼板の断面変化を示している。工程Ａでは鋼板
１の上に添加剤２が接着される。工程Ｂではレー
ザービームにより溶融部が得られ、該溶融部には
添加剤から合金成分としてモリブデンが10〜20％
添加され、瞬時に凝固し、合金化部３となる。添
加剤中のアルミは脱酸剤として、また溶融して添
加剤の飛散を防ぐ機能を有している。工程Ｃでは
合金化部３が切断面に露出するように切断されて
いる。第２図Ｃの例では両面の切断部に合金化部
３が露出しているが、切断位置をずらして合金化
部を片側のみに露出させることができる。切断面
は必要に応じて仕上加工される。この例では合金
化部の断面硬度はビツカース硬度で430であり、
母材部のビツカース硬度180に対し著るしく硬化
している。合金化部はブローホールや酸化物の巻
込みは問題とならない程度である。
実施例 ２
板厚２mmの炭素鋼板１の板面にアルミ粉とタン
グステン粉を１対１て混合して散布し、5kWの
レーザービームを直径８mmに絞り、80mm／秒の速
度で鋼板を移動させ、アルミを溶融してタングス
テンとアルミを鋼板上に接着した（工程Ａ）。次
に塗布部に8kWのレーザービームを直径２mmに
絞り、80mm／秒の速度で鋼板を移動させた（工程
Ｂ）。次に8kWのレーザービームを直径0.8mmに絞
り、レーザー照射部に５Kg／cm2のアルゴンガス５
リツトル／分を吹付けながら80mm／秒の速度で工
程Ｂと同位置を切断した（工程Ｃ）。溶融部への
タングステンの添加量は10〜25％であり、その部
分のビツカース硬度は560であり、母材部のビツ
カース硬度220に対し著るしく硬化している。こ
の場合に工程Ａを省略することもできるが、工程
Ａを省略するとタングステンの添加量が低位にば
らつき、品質性能のばらつきとなり好ましくな
い。また、このように高硬度の合金部は通常の機
械的切断法では極めて困難であるが、レーザービ
ームや電子ビームではNC制御盤により容易に加
工可能であり、大量生産に適している。
グステン粉を１対１て混合して散布し、5kWの
レーザービームを直径８mmに絞り、80mm／秒の速
度で鋼板を移動させ、アルミを溶融してタングス
テンとアルミを鋼板上に接着した（工程Ａ）。次
に塗布部に8kWのレーザービームを直径２mmに
絞り、80mm／秒の速度で鋼板を移動させた（工程
Ｂ）。次に8kWのレーザービームを直径0.8mmに絞
り、レーザー照射部に５Kg／cm2のアルゴンガス５
リツトル／分を吹付けながら80mm／秒の速度で工
程Ｂと同位置を切断した（工程Ｃ）。溶融部への
タングステンの添加量は10〜25％であり、その部
分のビツカース硬度は560であり、母材部のビツ
カース硬度220に対し著るしく硬化している。こ
の場合に工程Ａを省略することもできるが、工程
Ａを省略するとタングステンの添加量が低位にば
らつき、品質性能のばらつきとなり好ましくな
い。また、このように高硬度の合金部は通常の機
械的切断法では極めて困難であるが、レーザービ
ームや電子ビームではNC制御盤により容易に加
工可能であり、大量生産に適している。
以上の結果はレーザービームによるものである
が、電子ビームでも同様の効果が得られる。しか
しながら、切断面はガス吹付の可能なレーザービ
ームの方が電子ビームの場合よりきれいである。
が、電子ビームでも同様の効果が得られる。しか
しながら、切断面はガス吹付の可能なレーザービ
ームの方が電子ビームの場合よりきれいである。
（発明の効果）
以上のように本発明は金属製工具または機械部
品の端部を局部的に合金化させ、従来品にない優
れた性能を持たせるとともに、仕上形状あるいは
その直前まで一挙に切断加工できるものである。
本発明法では合金成分が高能度で添加でき、ブロ
ーホールや酸化物の巻き込み欠陥は無視でき、産
業上裨益するところが極めて大である。
品の端部を局部的に合金化させ、従来品にない優
れた性能を持たせるとともに、仕上形状あるいは
その直前まで一挙に切断加工できるものである。
本発明法では合金成分が高能度で添加でき、ブロ
ーホールや酸化物の巻き込み欠陥は無視でき、産
業上裨益するところが極めて大である。
第１図Ａ，Ｂ，Ｃは本発明の実施例における工
程の説明図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃは本発明の実施例
工程中における板断面内の変化を示す図である。 １：母材鋼板、２：添加剤、３：合金化部、
４：添加剤残部、５：切断部。
程の説明図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃは本発明の実施例
工程中における板断面内の変化を示す図である。 １：母材鋼板、２：添加剤、３：合金化部、
４：添加剤残部、５：切断部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 母材金属の表面に該母材金属より酸化されや
すく該母材金属より融点の低い脱酸剤と、該母材
金属に添加せんとする合金成分とによつて構成さ
れる添加剤を付着せしめ、レーザービームまたは
電子ビームによつて溶融後凝固せしめたのち、該
溶融凝固部を露出せしめるように切断することを
特徴とする切断面合金化法。 ２ レーザービームまたは電子ビームによつて切
断することを特徴とする特許許求の範囲第１項記
載の切断面合金化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59242290A JPS61124516A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 切断面合金化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59242290A JPS61124516A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 切断面合金化法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61124516A JPS61124516A (ja) | 1986-06-12 |
| JPH0215637B2 true JPH0215637B2 (ja) | 1990-04-12 |
Family
ID=17087045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59242290A Granted JPS61124516A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 切断面合金化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61124516A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8866044B2 (en) * | 2011-05-04 | 2014-10-21 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for manufacturing magnesium body panels with improved corrosion resistance |
-
1984
- 1984-11-19 JP JP59242290A patent/JPS61124516A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61124516A (ja) | 1986-06-12 |
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