JPH032333A - レーザによる回転溶融処理方法および装置 - Google Patents
レーザによる回転溶融処理方法および装置Info
- Publication number
- JPH032333A JPH032333A JP13304889A JP13304889A JPH032333A JP H032333 A JPH032333 A JP H032333A JP 13304889 A JP13304889 A JP 13304889A JP 13304889 A JP13304889 A JP 13304889A JP H032333 A JPH032333 A JP H032333A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- workpiece
- laser
- melting
- worked
- gas
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (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。
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］
本発明は、金属、合金、化合物材料の均質化、特性向上
等のために行なう溶融処理に関するものである。
等のために行なう溶融処理に関するものである。
［従来の技術］
従来、そのような目的のために行なう方法として帯域溶
融法（Ｚｏｎｅ Ｍｅｌｔｉｎｇ法）がある。この方法
はＳｉやＧｅのような半導体材料の精製や、不純物濃度
の一様化の場合等によく用いられており、第４図にその
概略を示す。インダクションヒータのコイル１９の中を
ゆっくり被加工棒３をくぐらせていくと、゛コイルの付
近の一部分だけが溶けて均質化する。溶けた部分は表面
張力で保持されているのでくずれることなく、再び固ま
る。しかしながら、溶融部を長く取って処理速度を上げ
たい場合、或は更に太い棒の材料に適用したい場合には
最早、溶融部を表面張力のみで支えることは難しくなり
、適用サイズに限界がある。
融法（Ｚｏｎｅ Ｍｅｌｔｉｎｇ法）がある。この方法
はＳｉやＧｅのような半導体材料の精製や、不純物濃度
の一様化の場合等によく用いられており、第４図にその
概略を示す。インダクションヒータのコイル１９の中を
ゆっくり被加工棒３をくぐらせていくと、゛コイルの付
近の一部分だけが溶けて均質化する。溶けた部分は表面
張力で保持されているのでくずれることなく、再び固ま
る。しかしながら、溶融部を長く取って処理速度を上げ
たい場合、或は更に太い棒の材料に適用したい場合には
最早、溶融部を表面張力のみで支えることは難しくなり
、適用サイズに限界がある。
［発明が解決しようとする課題］
一方、被加工物を垂直に動かし、レーザビームもしくは
電子ビームにより溶融させる帯域溶融方法が特開昭５６
−３７２９２号公報において示されている。このように
被加工物を垂直に動かす方法もよく行われており、その
場合第５図に示すようト、溶融部２０を挟んで、被加工
物３の上部３ａ、下部３ｂを独立に、かつ溶融部に張力
が働らかないように微妙な調整のもとに駆動する必要が
ある。
電子ビームにより溶融させる帯域溶融方法が特開昭５６
−３７２９２号公報において示されている。このように
被加工物を垂直に動かす方法もよく行われており、その
場合第５図に示すようト、溶融部２０を挟んで、被加工
物３の上部３ａ、下部３ｂを独立に、かつ溶融部に張力
が働らかないように微妙な調整のもとに駆動する必要が
ある。
図中２１ａ、２１ｂはレーザ又は電子ビーム源、２２ａ
、２２ｂは透過窓を示す。
、２２ｂは透過窓を示す。
又溶融部の自重による崩れは、やはり表面張力による保
持に頼らねばならない点は第４図の場合と基本的には変
わりていない。
持に頼らねばならない点は第４図の場合と基本的には変
わりていない。
［課題を解決するための手段］
本発明は、レーザ溶接の特徴である深溶は込み性及び大
気中での加工が出来ると共に、真空中又は霊囲気制御が
必要な場合にも、透過窓を取りつけた簡単な構造の密閉
容器で可能であるという簡便性に着目して、従来技術の
特徴でもあり、限騨でもあった表面張力への依存性を排
除した新しいレーザ溶融法および装置を提供するもので
あって、その要旨は、 （１）円柱状の被加工物にレーザを照射し、溶融域を生
成させ、被加工物の軸方向に駆動させる処理方法におい
て、被加工物のほぼ中心軸までをレーザビームで溶融し
、被加工物を軸のまわりに回転させ、１回転後に、逐次
被加工物を軸方向に送り、または回転させながら、その
回転速度に見合った速度で軸方向に走行することを特徴
とするレーザによる回転溶融処理方法。
気中での加工が出来ると共に、真空中又は霊囲気制御が
必要な場合にも、透過窓を取りつけた簡単な構造の密閉
容器で可能であるという簡便性に着目して、従来技術の
特徴でもあり、限騨でもあった表面張力への依存性を排
除した新しいレーザ溶融法および装置を提供するもので
あって、その要旨は、 （１）円柱状の被加工物にレーザを照射し、溶融域を生
成させ、被加工物の軸方向に駆動させる処理方法におい
て、被加工物のほぼ中心軸までをレーザビームで溶融し
、被加工物を軸のまわりに回転させ、１回転後に、逐次
被加工物を軸方向に送り、または回転させながら、その
回転速度に見合った速度で軸方向に走行することを特徴
とするレーザによる回転溶融処理方法。
（２）真空チャンバー内で溶融処理を行うことを特徴と
する前記 （１）項に記載のレーザによる回転溶融処理
方法。
する前記 （１）項に記載のレーザによる回転溶融処理
方法。
（３）チャンバー内にアルゴン等の不活性ガス、もしく
は酸素、窒素等の被加工物との反応を生ずるガスを充満
させ、ノズル等でレーザ照射部に集中的に吹きつけ、ま
たはガスを充満させるか、吹きつけるかのいずれかを行
うことを特徴とする前記 （１）項に記載のレーザによ
る回転溶融処理方法。
は酸素、窒素等の被加工物との反応を生ずるガスを充満
させ、ノズル等でレーザ照射部に集中的に吹きつけ、ま
たはガスを充満させるか、吹きつけるかのいずれかを行
うことを特徴とする前記 （１）項に記載のレーザによ
る回転溶融処理方法。
（４）ノズル等で吹きつけるガスと共に金属、合金、化
合物等のパウダーを送給することにより、溶融処理と共
に材料組成調整を同時に行うことを特徴とする前記 （
３）項に記載のレーザによる回転溶融処理方法。
合物等のパウダーを送給することにより、溶融処理と共
に材料組成調整を同時に行うことを特徴とする前記 （
３）項に記載のレーザによる回転溶融処理方法。
（５）被加工物の端面に冷媒を接触させて、強制冷却を
行ない、溶融部の冷却を促進させることを特徴とする前
記 （１）ないし （４）項のいずれかの項に記載のレ
ーザによる回転溶融処理方法。
行ない、溶融部の冷却を促進させることを特徴とする前
記 （１）ないし （４）項のいずれかの項に記載のレ
ーザによる回転溶融処理方法。
（６）円柱状の被加工物の縦軸を中心として被加工物を
回転するための回転装置と、該回転装置を被加工物の軸
方向に駆動するための走行装置と、被加工物に照射し溶
融するレーザビームを出射させるためのレーザ発振器と
、レーザビームを被加工物側面に集光するための集光レ
ンズ又は集光ミラーとを備えたことを特徴とするレーザ
による回転溶融処理装置。
回転するための回転装置と、該回転装置を被加工物の軸
方向に駆動するための走行装置と、被加工物に照射し溶
融するレーザビームを出射させるためのレーザ発振器と
、レーザビームを被加工物側面に集光するための集光レ
ンズ又は集光ミラーとを備えたことを特徴とするレーザ
による回転溶融処理装置。
（７）回転装置と走行装置を収納し、内部を真空または
所定の雰囲気に保持するための真空チャンバーと、被加
工物側面と集光レンズの間のチャンバー壁面に設けられ
たレーザ透過窓と、チャンバー内にガスを導入するため
のガス供給口と、レーザ照射近傍に設けられたガス吹き
つけのためのノズルと、ノズルから溶融部に供給するパ
ウダーを貯えるホッパーと、被加工物の端面で接触回転
し内部に冷却媒体を通した冷却円板とを備えたことを特
徴とする前記 （６）項に記載のレーザによる回転溶融
処理装置。
所定の雰囲気に保持するための真空チャンバーと、被加
工物側面と集光レンズの間のチャンバー壁面に設けられ
たレーザ透過窓と、チャンバー内にガスを導入するため
のガス供給口と、レーザ照射近傍に設けられたガス吹き
つけのためのノズルと、ノズルから溶融部に供給するパ
ウダーを貯えるホッパーと、被加工物の端面で接触回転
し内部に冷却媒体を通した冷却円板とを備えたことを特
徴とする前記 （６）項に記載のレーザによる回転溶融
処理装置。
である。
［作用および実施例］
本発明の作用について図面に示す実施例装置に基いて詳
細に説明する。第１図は本発明の方法を実施する実施例
装置を示す説明図であって、１は図示されていないレー
ザ発振器から出射されたレーザビーム、２は集光レンズ
、３は被加工物、４は被加工物の回転装置、５は被加工
物を回転装置ごと軸方向に動かす走行装置である。溶は
込み深さがほぼ被加工物の半径に等しくなるよう、レー
ザ出力及び被加工物３の回転速度を調節することにより
、図の６，７のように、溶融部、凝固部が出来ていき、
−周することにより、被加工物の一部が円板状に溶融処
理される。この際溶融部６はレーザビームの照射されて
いる部分とほぼ同じでその周囲は、直前の凝固部７も含
めて固体状態であるから、溶融部は周囲によって確実に
保持される。又従来法に比べて溶融部の占める体積の割
合が更に小さいからより急速な冷却が可能となり、溶融
時の均一な組織がほとんどそのまま冷却固定される。当
然のことながら、軸方向へ溶融部分ずつ送って回転照射
する、又は軸方向の走行速度を溶融部と回転速度から調
整しで、未照射部分の残らないようなラセン状照射を行
なうことによって、被加工物全体を内部まで溶融処理す
ることが可能である。実験の結果、レーザによる鋼材の
溶は込み深さは第２図のように得られていることから、
レーザ出力１０ｋＷ、回転速度１２ｒｐａ＋で２６φｍ
ｍ（周速度約１ｍ／ｍ１ｎ） 、１４ｋＷ。
細に説明する。第１図は本発明の方法を実施する実施例
装置を示す説明図であって、１は図示されていないレー
ザ発振器から出射されたレーザビーム、２は集光レンズ
、３は被加工物、４は被加工物の回転装置、５は被加工
物を回転装置ごと軸方向に動かす走行装置である。溶は
込み深さがほぼ被加工物の半径に等しくなるよう、レー
ザ出力及び被加工物３の回転速度を調節することにより
、図の６，７のように、溶融部、凝固部が出来ていき、
−周することにより、被加工物の一部が円板状に溶融処
理される。この際溶融部６はレーザビームの照射されて
いる部分とほぼ同じでその周囲は、直前の凝固部７も含
めて固体状態であるから、溶融部は周囲によって確実に
保持される。又従来法に比べて溶融部の占める体積の割
合が更に小さいからより急速な冷却が可能となり、溶融
時の均一な組織がほとんどそのまま冷却固定される。当
然のことながら、軸方向へ溶融部分ずつ送って回転照射
する、又は軸方向の走行速度を溶融部と回転速度から調
整しで、未照射部分の残らないようなラセン状照射を行
なうことによって、被加工物全体を内部まで溶融処理す
ることが可能である。実験の結果、レーザによる鋼材の
溶は込み深さは第２図のように得られていることから、
レーザ出力１０ｋＷ、回転速度１２ｒｐａ＋で２６φｍ
ｍ（周速度約１ｍ／ｍ１ｎ） 、１４ｋＷ。
１０ｒｐｍで３０φｍｍ（周速度約ｔｍ／ｍ１ｎ）の丸
鋼棒の溶融処理が出来ることがわかる。尚レーザ出力が
１０ｋＷを越える場合には集光のため、レンズより耐光
強度の高い金属ミラーが使用される。
鋼棒の溶融処理が出来ることがわかる。尚レーザ出力が
１０ｋＷを越える場合には集光のため、レンズより耐光
強度の高い金属ミラーが使用される。
一般にレーザによる溶は込み深さは、大気中より真空中
の方が深いことが知られており、上記処理を真空チャン
バー内で行なえば更に太い材料まで処理することが出来
る。その上、真空中であれば、材料溶°融時の不純物混
入、大気との反応が排除できるので、処理材の品質面で
も大きな効果が期待される。
の方が深いことが知られており、上記処理を真空チャン
バー内で行なえば更に太い材料まで処理することが出来
る。その上、真空中であれば、材料溶°融時の不純物混
入、大気との反応が排除できるので、処理材の品質面で
も大きな効果が期待される。
更にチャンバーを真空に引いて不純物を除去した後、高
純度の反応ガスを封入し、溶融時に起る材料とガスとの
反応を積極的に利用することの出来る装置例を第３図に
示す、チャンバー８にはレーザビームの透過窓９が設け
られている。ある場合には透過窓の位置に集光レンズ２
を置いて兼ねさせることもできる。図中１０は真空排気
ポンプ、１１は圧力計である。反応ガスはボンベ１２よ
り、チャンバーに設けられたガス供給口１３を通してチ
ャンバー内に充満される。溶融部とガスとの反応を促進
したい場合には、レーザ照射点近傍にノズル１４を設け
て、反応ガスを直接溶融部６に吹きつけても良い。
純度の反応ガスを封入し、溶融時に起る材料とガスとの
反応を積極的に利用することの出来る装置例を第３図に
示す、チャンバー８にはレーザビームの透過窓９が設け
られている。ある場合には透過窓の位置に集光レンズ２
を置いて兼ねさせることもできる。図中１０は真空排気
ポンプ、１１は圧力計である。反応ガスはボンベ１２よ
り、チャンバーに設けられたガス供給口１３を通してチ
ャンバー内に充満される。溶融部とガスとの反応を促進
したい場合には、レーザ照射点近傍にノズル１４を設け
て、反応ガスを直接溶融部６に吹きつけても良い。
又、材料の単なる均質化を狙うだけでなく、材料組成を
積極的に調整することも可能である。上記ノズル１４で
、ガスと共に、添加したい材料のパウダー１５を、ホッ
パー１６から加えることによって溶融部に注入され、均
一に分散し凝固する。
積極的に調整することも可能である。上記ノズル１４で
、ガスと共に、添加したい材料のパウダー１５を、ホッ
パー１６から加えることによって溶融部に注入され、均
一に分散し凝固する。
又被加工物の材質によっては溶融後の冷却速度を速める
必要のものがある。その場合には被加工物を強制冷却す
れば良い。強制冷却の一例を同じ第３図に示す。即ち１
７は内部に水等の冷却媒体を通した金属製の冷却円板で
あって被加工物３の端面に接触したまま回転できるよう
に、中心軸に給排水口１８を設けである。
必要のものがある。その場合には被加工物を強制冷却す
れば良い。強制冷却の一例を同じ第３図に示す。即ち１
７は内部に水等の冷却媒体を通した金属製の冷却円板で
あって被加工物３の端面に接触したまま回転できるよう
に、中心軸に給排水口１８を設けである。
［発明の効果］
本発明によれば、金属、合金、化合物材料の均質化、特
性向上を従来の帯域溶融法のように被加工材料の表面張
力に依存することなく出来るので、適用材料、適用サイ
ズの限界を著しく拡大できる。又反応ガスの利用、パウ
ダー添加の機能も容易に付加できることから、帯域溶融
法の機能そのものも拡大した極めて波及効果の大きい顕
著な効果がある。
性向上を従来の帯域溶融法のように被加工材料の表面張
力に依存することなく出来るので、適用材料、適用サイ
ズの限界を著しく拡大できる。又反応ガスの利用、パウ
ダー添加の機能も容易に付加できることから、帯域溶融
法の機能そのものも拡大した極めて波及効果の大きい顕
著な効果がある。
第１図、第３図は本発明の実施例回転溶融処理装置の概
要を示す模式図、第２図はレーザによる鋼材の溶は込み
深さを、加工速度、レーザ出力に対して示した図、第４
図、第５図は、従来法による帯域溶融法の概念図である
。 １・・・レーザビーム ２・・・集光レンズ３・・・
被加工物 ４・・・回転装置５・・・走行装置
６・・・溶融部７・・・凝固部 ８・・
・真空チャンバー９・・・レーザ透過窓 ｌＯ・・・
真空排気ポンプ１１・・・圧力計 １２・・・
ガスボンベ１３・・・ガス供給口 １４・・・ノズ
ル１５・・・添加材料パウダー １６・・・ホッパー １７・・・冷却円板１８・
・・給排水口 １９・・・ヒーターコイル２０・
・・被加工物溶融部 ２１ａ、２１ｂ・・・レーザ又は電子ビーム源２２ａ、
２２ｂ ・”透過窓 他４名 ｌ實〔−／■ｉｎ） 第 図 真空排気ポンプ 圧力計 ガスボンベ ガス供給口 ノズル 添加材料パウダー ホッノ（− 冷却円板 給排水口
要を示す模式図、第２図はレーザによる鋼材の溶は込み
深さを、加工速度、レーザ出力に対して示した図、第４
図、第５図は、従来法による帯域溶融法の概念図である
。 １・・・レーザビーム ２・・・集光レンズ３・・・
被加工物 ４・・・回転装置５・・・走行装置
６・・・溶融部７・・・凝固部 ８・・
・真空チャンバー９・・・レーザ透過窓 ｌＯ・・・
真空排気ポンプ１１・・・圧力計 １２・・・
ガスボンベ１３・・・ガス供給口 １４・・・ノズ
ル１５・・・添加材料パウダー １６・・・ホッパー １７・・・冷却円板１８・
・・給排水口 １９・・・ヒーターコイル２０・
・・被加工物溶融部 ２１ａ、２１ｂ・・・レーザ又は電子ビーム源２２ａ、
２２ｂ ・”透過窓 他４名 ｌ實〔−／■ｉｎ） 第 図 真空排気ポンプ 圧力計 ガスボンベ ガス供給口 ノズル 添加材料パウダー ホッノ（− 冷却円板 給排水口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 円柱状の被加工物にレーザを照射し、溶融域を生成
させ、被加工物の軸方向に移動させる処理方法において
、被加工物のほぼ中心軸までをレーザビームで溶融し、
被加工物を軸のまわりに回転させ、１回転後に、逐次被
加工物を軸方向に送り、または回転させながら、その回
転速度に見合った速度で軸方向に走行することを特徴と
するレーザによる回転溶融処理方法。 ２ 真空チャンバー内で溶融処理を行うことを特徴とす
る請求項１に記載のレーザによる回転溶融処理方法。 ３ 真空チャンバー内にアルゴン等の不活性ガス、もし
くは酸素、窒素等の被加工物との反応を生ずるガスを充
満させ、ノズル等でレーザ照射部に集中的に吹きつけ、
またはガスを充満させるか、吹きつけるかのいずれかを
行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザによる回
転溶融処理方法。 ４ ノズル等で吹きつけるガスと共に金属、合金、化合
物等のパウダーを送給することにより、溶融処理と共に
材料組成調整を同時に行うことを特徴とする請求項３に
記載のレーザによる回転溶融処理方法。 ５ 被加工物の端面に冷媒を接触させて、強制冷却を行
ない、溶融部の冷却を促進させることを特徴とする請求
項１ないし４のいずれかの項に記載のレーザによる回転
溶融処理方法。 ６ 円柱状の被加工物の縦軸を中心にして被加工物を回
転するための回転装置と、該回転装置を被加工物の軸方
向に移動するための走行装置と、被加工物に照射し溶融
するレーザビームを出射させるためのレーザ発振器と、
レーザビームを被加工物側面に集光するための集光レン
ズ又は集光ミラーとを備えたことを特徴とするレーザに
よる回転溶融処理装 置。 ７ 回転装置と走行装置を収納し、内部を真空または所
定の雰囲気に保持するための真空チャンバーと、被加工
物側面と集光レンズの間のチャンバー壁面に設けられた
レーザ透過窓と、チャンバー内にガスを導入するための
ガス供給口と、レーザ照射近傍に設けられたガス吹きつ
けのためのノズルと、ノズルから溶融部に供給するパウ
ダーを貯えるホッパーと、被加工物の端面で接触回転し
内部に冷却媒体を通した冷却円板とを備えたことを特徴
とする請求項６に記載のレーザによる回転溶融処理装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13304889A JPH032333A (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | レーザによる回転溶融処理方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13304889A JPH032333A (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | レーザによる回転溶融処理方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH032333A true JPH032333A (ja) | 1991-01-08 |
Family
ID=15095596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13304889A Pending JPH032333A (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | レーザによる回転溶融処理方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH032333A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT14652U1 (de) * | 2014-09-15 | 2016-03-15 | Lucidity Entpr Co Ltd | Kabelverbinder |
-
1989
- 1989-05-26 JP JP13304889A patent/JPH032333A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT14652U1 (de) * | 2014-09-15 | 2016-03-15 | Lucidity Entpr Co Ltd | Kabelverbinder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2787990B2 (ja) | レーザ光線を用いて加工品に凹所を形成する方法および装置 | |
| US5330587A (en) | Shaft of laser nitride-hardened surface on titanium | |
| UA76323C2 (en) | Metal porous body manufacturing method | |
| US5468932A (en) | Method of generating a pattern in the surface of a workpiece | |
| KR100970241B1 (ko) | 레이저 피어싱 방법 및 가공 장치 | |
| JPH032333A (ja) | レーザによる回転溶融処理方法および装置 | |
| US7799133B2 (en) | Crucible apparatus and method of solidifying a molten material | |
| US5066515A (en) | Artificial diamond forming method | |
| JPH08206838A (ja) | アルミニウム合金鋳物の溶接方法 | |
| JPH10328870A (ja) | レーザー切断方法および同切断方法に使用するレーザー加工ヘッド | |
| JPH0484684A (ja) | レーザ溶接ノズル装置 | |
| JPH0360595B2 (ja) | ||
| JP3215828B2 (ja) | 金属製中空材の切断方法 | |
| JPH0417988A (ja) | レーザ肉盛加工方法 | |
| WO2020059090A1 (ja) | チタン合金鋳塊の製造方法および製造装置 | |
| JPH0284287A (ja) | 金属材料の溶接方法 | |
| US4884625A (en) | Method of the plasma jet remelting of a surface layer of a flat metal work having parallel side edges and apparatus for carrying out the method | |
| US20190210102A1 (en) | High pressure alloy casting process and apparatus | |
| JP7185436B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| KR100287965B1 (ko) | 고주파 유도 가열원을 이용한 합금 튜브 제조방법 | |
| JPH0388707A (ja) | 高純度人工ダイヤモンド粉末の製造法 | |
| JP2790372B2 (ja) | 介在物分析試料溶解方法 | |
| JPS61289992A (ja) | レ−ザ加工方法 | |
| JPH0441096A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JPS644967B2 (ja) |