JPH0377252B2 - - Google Patents
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- JPH0377252B2 JPH0377252B2 JP62095091A JP9509187A JPH0377252B2 JP H0377252 B2 JPH0377252 B2 JP H0377252B2 JP 62095091 A JP62095091 A JP 62095091A JP 9509187 A JP9509187 A JP 9509187A JP H0377252 B2 JPH0377252 B2 JP H0377252B2
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、内面もしくは外面が鏡面である円
錐型ミラーを介してレーザビームを加工物に照射
して熱処理加工する熱処理方法および装置に関す
るものである。
錐型ミラーを介してレーザビームを加工物に照射
して熱処理加工する熱処理方法および装置に関す
るものである。
［従来の技術］
レーザビームを用いた熱処理は、加工物の表層
のみの加工が可能であり、また、処理時間が短い
などの優れた特徴を有している。そして、加工エ
ネルギー源としてのレーザビームを用いる際は、
レーザビームが強い指向性と集中性を有するた
め、熱処理などの表面処理加工では、比較的広い
面積に均一なエネルギー分布を形成できるように
レーザビームの集光光学系を設計する必要があ
る。例えば、加工物が平板のような二次元的拡が
りを有する化合物に対しては、第１０図ａ〜ｆに
示したような各種集光光学系が考えられている。
第１０図ａはデフオーカスビーム方式を、同図ｂ
は分割ミラー線状ビーム方式を、同図ｃはビーム
スキヤナ方式を、同図ｄはインテグレーシヨンミ
ラー方式を、同図ｅはカライドスコープ方式を、
同図ｆはポリゴンミラー方式をそれぞれ示した図
である。第１０図のような集光光学系を用いる方
法は、いずれの場合でも、溶接、切断に比べエネ
ルギー密度が低く、第１１図に示すように鋼材の
材質によつて異なるが、レーザビームの鋼材表面
での反射率が高く、吸収物質を塗布する必要があ
る。
のみの加工が可能であり、また、処理時間が短い
などの優れた特徴を有している。そして、加工エ
ネルギー源としてのレーザビームを用いる際は、
レーザビームが強い指向性と集中性を有するた
め、熱処理などの表面処理加工では、比較的広い
面積に均一なエネルギー分布を形成できるように
レーザビームの集光光学系を設計する必要があ
る。例えば、加工物が平板のような二次元的拡が
りを有する化合物に対しては、第１０図ａ〜ｆに
示したような各種集光光学系が考えられている。
第１０図ａはデフオーカスビーム方式を、同図ｂ
は分割ミラー線状ビーム方式を、同図ｃはビーム
スキヤナ方式を、同図ｄはインテグレーシヨンミ
ラー方式を、同図ｅはカライドスコープ方式を、
同図ｆはポリゴンミラー方式をそれぞれ示した図
である。第１０図のような集光光学系を用いる方
法は、いずれの場合でも、溶接、切断に比べエネ
ルギー密度が低く、第１１図に示すように鋼材の
材質によつて異なるが、レーザビームの鋼材表面
での反射率が高く、吸収物質を塗布する必要があ
る。
第１１図は鋼材表面のレーザビームの反射率を
示した図で横軸に鋼材への入射角を、縦軸に反射
率をとつたものである。第１１図から明らかなよ
うに、入射角が小さいと反射率はさらに高くな
る。
示した図で横軸に鋼材への入射角を、縦軸に反射
率をとつたものである。第１１図から明らかなよ
うに、入射角が小さいと反射率はさらに高くな
る。
第９図は鋼線、丸棒等の円柱形状の加工物に対
して、従来のレーザビームによる熱処理加工の例
を示した図で、第９図ａは加工物の上部からレー
ザビームを照射し、同図ｂ（特開昭61−170521に
開示されている）は加工物の長手方向からレーザ
ビームを照射した図である。第９図ａから明らか
なように、上部からレーザビームを照射すると、
加工物の円周方向に対してレーザビームの吸収状
態が不均一であり、エネルギー効率が低い。従つ
て、エネルギー効率を高めるために、加工物表面
にレーザビーム吸収物質を塗布しなければならな
いが、この吸収物質の塗布が大変困難である。ま
た、同図ｂの場合は加工物表面へのレーザビーム
の入射角が減少しているので、この場合は第１１
図から明らかな如くレーザビームの反射率が増大
し、エネルギー利用効率も著しく低下する。
して、従来のレーザビームによる熱処理加工の例
を示した図で、第９図ａは加工物の上部からレー
ザビームを照射し、同図ｂ（特開昭61−170521に
開示されている）は加工物の長手方向からレーザ
ビームを照射した図である。第９図ａから明らか
なように、上部からレーザビームを照射すると、
加工物の円周方向に対してレーザビームの吸収状
態が不均一であり、エネルギー効率が低い。従つ
て、エネルギー効率を高めるために、加工物表面
にレーザビーム吸収物質を塗布しなければならな
いが、この吸収物質の塗布が大変困難である。ま
た、同図ｂの場合は加工物表面へのレーザビーム
の入射角が減少しているので、この場合は第１１
図から明らかな如くレーザビームの反射率が増大
し、エネルギー利用効率も著しく低下する。
［発明が解決しようとする問題点］
上記のように従来のレーザビーム照射による加
工物の熱処理方法は、レーザビームに対して、加
工物の吸収状態が不均一であつたり、また反射率
が高いために、レーザビームの利用効率が著しく
低いという問題があつた。
工物の熱処理方法は、レーザビームに対して、加
工物の吸収状態が不均一であつたり、また反射率
が高いために、レーザビームの利用効率が著しく
低いという問題があつた。
この発明はかか問題点を解決するためになされ
たもので、レーザのエネルギー利用効率の高い加
工物の熱処理方法および装置を提供することを目
的とする。
たもので、レーザのエネルギー利用効率の高い加
工物の熱処理方法および装置を提供することを目
的とする。
［問題点を解決するための手段］
上記の目的を達成するためにこの発明は、内面
もしくは外面が鏡面であるコーン型ミラーの中心
軸上に、熱処理用の加工物を、その加工物の中心
軸が一致するように配置し、前記加工物の表面も
しくは内面に対して、その加工物と平行もしくは
ほぼ平行なレーザビームを、前記コーン型ミラー
を介して照射し、このレーザビームを前記加工物
と前記コーン型ミラーの内面もしくは外面との間
を多重反射させると同時に、前記加工物もしくは
コーン型ミラーを移動させて前記加工物の表面層
もしくは内面層を連続的に熱処理するための方法
および装置を得ることである。
もしくは外面が鏡面であるコーン型ミラーの中心
軸上に、熱処理用の加工物を、その加工物の中心
軸が一致するように配置し、前記加工物の表面も
しくは内面に対して、その加工物と平行もしくは
ほぼ平行なレーザビームを、前記コーン型ミラー
を介して照射し、このレーザビームを前記加工物
と前記コーン型ミラーの内面もしくは外面との間
を多重反射させると同時に、前記加工物もしくは
コーン型ミラーを移動させて前記加工物の表面層
もしくは内面層を連続的に熱処理するための方法
および装置を得ることである。
［作用］
上記の方法および装置によつて、レーザの利用
効率を高めることができ、加工物の表面層を数十
μｍの厚さに亘つて熱処理することが可能とな
る。
効率を高めることができ、加工物の表面層を数十
μｍの厚さに亘つて熱処理することが可能とな
る。
第２図は円錐型ミラー（以下コーン型ミラーと
いう）１を用いたレーザ熱処理用集光光学系の概
略を示した図である。第２図中、２は加工物、３
はレーザビームで矢印はその出力の方向を示す。
コーン型ミラー１は銅等を加工して、中空の円錐
または四角錐からなる構造物で、その内面を鏡面
にしたものである。尚、被照射部である加工物２
の反射率が高い場合は、コーン型ミラー１の鏡面
をさらに金等の反射物でコーテイングを施す。こ
のコーン型ミラー１の円錐の頂角θは2°〜15°の
範囲とする。また、円錐頂点側出口の径D2は加
工物２の外径D1よりわずかに大きくする。また、
コーン型ミラー１の軸の中心に加工物２を挿入
し、軸方向に沿つて速度Ｖで移動させる。尚、速
度Ｖは鋼材等の加工物２の外径D1、レーザビー
ム３の出力およびコーン型ミラー１の円錐の頂角
θ等によつて定まる値である。そして、円錐の底
面にあたるコーン型ミラー１の開口部よりレーザ
ビーム３をコーン型ミラー１の軸の中心に対して
入射角αで入射する。通常、レーザビームの入射
角αは数ｍradであり、レーザビーム３は平行ビ
ーム（α≒０）と考えてよいので、以下平行ビー
ムとして説明する。レーザビーム３を形成する各
光束４はコーン型ミラー１の内面と加工物２の表
面上の間で多重反射を繰返しながら自動的に収斂
する。この多重反射の様子を示したのが第４図、
第５図である。前述の如く、レーザビームの入射
角αは一般に数ｍradであるので、α＝０のコー
ン型ミラーに対する平行ビームの多重反射につい
て第４図、第５図を用いて説明する。
いう）１を用いたレーザ熱処理用集光光学系の概
略を示した図である。第２図中、２は加工物、３
はレーザビームで矢印はその出力の方向を示す。
コーン型ミラー１は銅等を加工して、中空の円錐
または四角錐からなる構造物で、その内面を鏡面
にしたものである。尚、被照射部である加工物２
の反射率が高い場合は、コーン型ミラー１の鏡面
をさらに金等の反射物でコーテイングを施す。こ
のコーン型ミラー１の円錐の頂角θは2°〜15°の
範囲とする。また、円錐頂点側出口の径D2は加
工物２の外径D1よりわずかに大きくする。また、
コーン型ミラー１の軸の中心に加工物２を挿入
し、軸方向に沿つて速度Ｖで移動させる。尚、速
度Ｖは鋼材等の加工物２の外径D1、レーザビー
ム３の出力およびコーン型ミラー１の円錐の頂角
θ等によつて定まる値である。そして、円錐の底
面にあたるコーン型ミラー１の開口部よりレーザ
ビーム３をコーン型ミラー１の軸の中心に対して
入射角αで入射する。通常、レーザビームの入射
角αは数ｍradであり、レーザビーム３は平行ビ
ーム（α≒０）と考えてよいので、以下平行ビー
ムとして説明する。レーザビーム３を形成する各
光束４はコーン型ミラー１の内面と加工物２の表
面上の間で多重反射を繰返しながら自動的に収斂
する。この多重反射の様子を示したのが第４図、
第５図である。前述の如く、レーザビームの入射
角αは一般に数ｍradであるので、α＝０のコー
ン型ミラーに対する平行ビームの多重反射につい
て第４図、第５図を用いて説明する。
円錐の頂角がθの場合、レーザビームの外径ｄ
のコーン型ミラーの壁に入る角αoと円錐の頂点か
らの距離loはそれぞれ式(1)式、(2)式で表わされ
る。
のコーン型ミラーの壁に入る角αoと円錐の頂点か
らの距離loはそれぞれ式(1)式、(2)式で表わされ
る。
αo＝θ／２（2n＋１） ……(1)
lo＝α／2tanθ／２o
〓i=1
taniθ−tanθ／２／taniθ＋tanθ／２ ……(2)
第５図はレーザビームの径が８mmで円錐の頂角
がそれぞれ3°と5°の場合の反射点の位置を示した
図である。
がそれぞれ3°と5°の場合の反射点の位置を示した
図である。
第５図からは、円錐の頂角θが小さい場合は、
大きい場合に比べて反射する点はかなり前方にあ
り、最終の収束点も手前にある。加工物表面上に
おいては、レーザビームの各光束のエネルギー密
度はレーザビームの入射角に依存してレーザエネ
ルギーの吸収、反射が行われる。ここで、レーザ
ビームのエネルギー分布がレーザビームの出力方
向に対して回転対称である場合、最終的に加工物
表面上に第６図に示すような回転対称な軸方向エ
ネルギー分布が得られる。第６図はレーザ出力
1000W、ビーム径10mmφ、円錐の頂角がθが力
1000W、ビーム径10mmφ、円錐の頂角がθが5°、
15°の場合について示した図で、θ＝15°の場合は
コーン先端からの距離Ｚは0.08mmで、エネルギー
密度がピークの値8.77W／mm2を示しており、ま
た、θ＝5°のときはＺ＝0.63mm、エネルギー密度
が2.86W／mm2である。このように、θが15°を越
えるとエネルギー密度のピーク値を示すコーン先
端からの距離Ｚがほとんど０になることと、鋼材
である加工物が加熱される巾が狭くなつて充分な
熱処理ができなくなる。また、θが2°未満になる
とエネルギー密度のピーク値が小さくなり、これ
も充分な熱処理ができなくなる。
大きい場合に比べて反射する点はかなり前方にあ
り、最終の収束点も手前にある。加工物表面上に
おいては、レーザビームの各光束のエネルギー密
度はレーザビームの入射角に依存してレーザエネ
ルギーの吸収、反射が行われる。ここで、レーザ
ビームのエネルギー分布がレーザビームの出力方
向に対して回転対称である場合、最終的に加工物
表面上に第６図に示すような回転対称な軸方向エ
ネルギー分布が得られる。第６図はレーザ出力
1000W、ビーム径10mmφ、円錐の頂角がθが力
1000W、ビーム径10mmφ、円錐の頂角がθが5°、
15°の場合について示した図で、θ＝15°の場合は
コーン先端からの距離Ｚは0.08mmで、エネルギー
密度がピークの値8.77W／mm2を示しており、ま
た、θ＝5°のときはＺ＝0.63mm、エネルギー密度
が2.86W／mm2である。このように、θが15°を越
えるとエネルギー密度のピーク値を示すコーン先
端からの距離Ｚがほとんど０になることと、鋼材
である加工物が加熱される巾が狭くなつて充分な
熱処理ができなくなる。また、θが2°未満になる
とエネルギー密度のピーク値が小さくなり、これ
も充分な熱処理ができなくなる。
以上、中空円錐の内面に反射コーテイングを施
したコーン型ミラーについて述べたが、次に円錐
体または四角錐の外表面に反射コーテイングを施
した場合について、第３図を用いて説明する。
したコーン型ミラーについて述べたが、次に円錐
体または四角錐の外表面に反射コーテイングを施
した場合について、第３図を用いて説明する。
第３図は外面反射型のコーン型ミラーを用いた
熱処理加工の概略を示した図で、１′が外面反射
型のコーン型ミラー、２′はパイプ状の加工物で
あり、第２図と同一符号は同一または相当部分を
示す。第３図において、コーン型ミラー１′をパ
イプ状の加工物２′の内部に挿入し、加工物２′ま
たはコーン型ミラー１′のいずれか一方を速度Ｖ
で移動させる。コーン型ミラー１′の円錐の頂角
θは第２図の例と同じく2°〜15°の範囲とする。
レーザビーム３を入射すると、第２図の例で説明
したのと同じ原理でレーザビーム３が多重反射
し、加工物２′の内表面上において、第６図で示
したレーザビームの出力方向に対して回転対称な
軸方向エネルギー分布が得られる。
熱処理加工の概略を示した図で、１′が外面反射
型のコーン型ミラー、２′はパイプ状の加工物で
あり、第２図と同一符号は同一または相当部分を
示す。第３図において、コーン型ミラー１′をパ
イプ状の加工物２′の内部に挿入し、加工物２′ま
たはコーン型ミラー１′のいずれか一方を速度Ｖ
で移動させる。コーン型ミラー１′の円錐の頂角
θは第２図の例と同じく2°〜15°の範囲とする。
レーザビーム３を入射すると、第２図の例で説明
したのと同じ原理でレーザビーム３が多重反射
し、加工物２′の内表面上において、第６図で示
したレーザビームの出力方向に対して回転対称な
軸方向エネルギー分布が得られる。
以上の結果、第２図、第３図のどちらにおいて
もコーン型ミラー１もしくは１′の形状（θ、D0
等）およびレーザビーム３の出力、エネルギー分
布、形状等を変化させることにより、第６図に示
したエネルギー分布を制御することができる。
もコーン型ミラー１もしくは１′の形状（θ、D0
等）およびレーザビーム３の出力、エネルギー分
布、形状等を変化させることにより、第６図に示
したエネルギー分布を制御することができる。
第２図、第３図に示した、いずれのコーン型ミ
ラーを用いても、同様の効果、作用が得られるの
で以下では第２図の場合についてのみ述べる。
ラーを用いても、同様の効果、作用が得られるの
で以下では第２図の場合についてのみ述べる。
コーン型ミラーと鋼線の間を多重反射してレー
ザビームはコーン型ミラーの頂点の方向に進み、
その過程でミラーの反射率は常に高いが、鋼線の
反射率はレーザビームの入射角の増加とともに第
１１図に示すように減少し、レーザビームの収束
部で収束ビーム形状に応じて鋼線に吸収される。
ザビームはコーン型ミラーの頂点の方向に進み、
その過程でミラーの反射率は常に高いが、鋼線の
反射率はレーザビームの入射角の増加とともに第
１１図に示すように減少し、レーザビームの収束
部で収束ビーム形状に応じて鋼線に吸収される。
第６図に示したエネルギー分布で加工物上を走
査した場合、吸収されたエネルギー分布は熱エネ
ルギーに変換され、その結果、加工物の温度上昇
に至る。
査した場合、吸収されたエネルギー分布は熱エネ
ルギーに変換され、その結果、加工物の温度上昇
に至る。
第７図はコーン型ミラー内で加工物を移動させ
た場合の加工物の表面上における温度時間変化を
示した図である。第６図のエネルギー分布状態に
おいて、加工物の相対移動速度Ｖおよび表面吸収
率等を変化させることにより、第７図に示した温
度履歴曲線を変化させることができ、最高温度
Tnax、温度変化率dT／dt等の様々な組合わせに
より焼入れ、焼戻し等の各種熱処理あるいは他の
装置との併用により、表面層のアモルフアス化、
合金化等の処理にも応用できる。例えば、線材の
焼戻しの場合、Tnaxを400〜600℃、dT／dtを50°
〜100℃／secとしている。
た場合の加工物の表面上における温度時間変化を
示した図である。第６図のエネルギー分布状態に
おいて、加工物の相対移動速度Ｖおよび表面吸収
率等を変化させることにより、第７図に示した温
度履歴曲線を変化させることができ、最高温度
Tnax、温度変化率dT／dt等の様々な組合わせに
より焼入れ、焼戻し等の各種熱処理あるいは他の
装置との併用により、表面層のアモルフアス化、
合金化等の処理にも応用できる。例えば、線材の
焼戻しの場合、Tnaxを400〜600℃、dT／dtを50°
〜100℃／secとしている。
第１図はこの発明の一実施例であるコーン型ミ
ラーを用いて鋼線をレーザビームにより熱処理す
る装置の概略を示した図である。レーザ発振器５
から照射されたレーザビーム３は変換器６によつ
て、その発散角、ビーム径を調整した後、コーン
型ミラー１に対する投入角を制御するミラーであ
るベンデイングミラー７，１２によつて制御され
て、θ＝7°のコーン型ミラー１の内部に導かれ
る。このコーン型ミラー１の回転対称軸上で加工
物２を駆動装置９によつて移動させる。コーン型
ミラー１の前後には補助装置８が設置され、必要
に応じて予熱、後熱、急冷等の前後処理を行うこ
とができる。
ラーを用いて鋼線をレーザビームにより熱処理す
る装置の概略を示した図である。レーザ発振器５
から照射されたレーザビーム３は変換器６によつ
て、その発散角、ビーム径を調整した後、コーン
型ミラー１に対する投入角を制御するミラーであ
るベンデイングミラー７，１２によつて制御され
て、θ＝7°のコーン型ミラー１の内部に導かれ
る。このコーン型ミラー１の回転対称軸上で加工
物２を駆動装置９によつて移動させる。コーン型
ミラー１の前後には補助装置８が設置され、必要
に応じて予熱、後熱、急冷等の前後処理を行うこ
とができる。
コーン型ミラー１の内部冷却と清浄、さらに加
合物２の酸化を防止するために、ガス吹込口１３
から不活性ガスを入れている。
合物２の酸化を防止するために、ガス吹込口１３
から不活性ガスを入れている。
この熱処理による具体例は次のとおりである。
出力1000Wのレーザビーム（ビーム直径、約10mm
φ）を高炭素の鋼線（0.3mmφ）と同軸方向に入
射し、鋼線を200mpmの速度で移動させた場合、
鋼材の表面温度は600℃に上昇し、その結果、鋼
線断面の極表層、約10μｍに円周方向に均一な焼
鈍層が形成された。第８図はこの具体例により熱
処理した鋼線と、従来の方法で製造した鋼線の曲
げ疲労試験と捻回試験の結果を示した図である。
出力1000Wのレーザビーム（ビーム直径、約10mm
φ）を高炭素の鋼線（0.3mmφ）と同軸方向に入
射し、鋼線を200mpmの速度で移動させた場合、
鋼材の表面温度は600℃に上昇し、その結果、鋼
線断面の極表層、約10μｍに円周方向に均一な焼
鈍層が形成された。第８図はこの具体例により熱
処理した鋼線と、従来の方法で製造した鋼線の曲
げ疲労試験と捻回試験の結果を示した図である。
第８図から明らかなように、この発明の実施例
と従来例とを比較して、捻回試験による捻回値に
差はなかつたが、曲げ疲労寿命において、この実
施例によるレーザ処理を施したものは大幅に向上
していることがわかる。
と従来例とを比較して、捻回試験による捻回値に
差はなかつたが、曲げ疲労寿命において、この実
施例によるレーザ処理を施したものは大幅に向上
していることがわかる。
［発明の効果］
以上詳細に説明したとおりこの発明は、内面も
しくは外面が鏡面であるコーン型ミラーの中心軸
上に、熱処理用の加工物を、その加工物の中心軸
が一致するように配置し、前記加工物の表面もし
くは内面に対して、その化合物と平行もしくはほ
ぼ平行なレーザビームを、前記コーン型ミラーを
介して照射して、このレーザビームを前記加工物
と前記コーン型ミラーの内面もしくは外面との間
を多重反射させると同時に、前記加工物もしくは
コーン型ミラーを移動させて前記加工物の表面層
もしくは内面層を連続的に熱処理することによ
り、レーザビームを用いてあらゆる種類の加工物
の表面層を数十μｍの厚さに熱処理することがで
き、さらにそれによつて、鋼材等の曲げ疲労寿命
の向上にも役立つことができる。
しくは外面が鏡面であるコーン型ミラーの中心軸
上に、熱処理用の加工物を、その加工物の中心軸
が一致するように配置し、前記加工物の表面もし
くは内面に対して、その化合物と平行もしくはほ
ぼ平行なレーザビームを、前記コーン型ミラーを
介して照射して、このレーザビームを前記加工物
と前記コーン型ミラーの内面もしくは外面との間
を多重反射させると同時に、前記加工物もしくは
コーン型ミラーを移動させて前記加工物の表面層
もしくは内面層を連続的に熱処理することによ
り、レーザビームを用いてあらゆる種類の加工物
の表面層を数十μｍの厚さに熱処理することがで
き、さらにそれによつて、鋼材等の曲げ疲労寿命
の向上にも役立つことができる。
第１図はこの発明の一実施例であるコーン型ミ
ラーを用いて鋼線をレーザビーム熱処理する装置
の概略を示した図、第２図はコーン型ミラーを用
いたレーザ熱処理用集光光学系の概略を示した
図、第３図は外面反射型のコーン型ミラーを用い
た熱処理加工物の概略を示した図、第４図はコー
ン型ミラー内面でのレーザビームの多重反射の説
明図、第５図はレーザビームの径が８mmで円錐の
頂角がそれぞれ3°と5°の場合の反射点の位置を示
した図、第６図はレーザ出力1000W、ビーム径10
mmφ、コーンの頂角がθ5°、15°の場合について示
した図、第７図はコーン型ミラー内で加工物を移
動させた場合の加工物の表面上における温度時間
変化を示した図、第８図はこの具体例により熱処
理した鋼線と、従来の方法で製造した鋼線の曲げ
疲労試験と捻回試験の結果を示した図、第９図は
鋼線、丸棒等の円柱形状の加工物に対して、従来
のレーザビームによる熱処理加工の例を示した
図、第１０図ａはデフオーカスビーム方式を、同
図ｂは分割ミラー線状ビーム方式を、同図ｃはビ
ームスキヤナ方式を、同図ｄはインテグレーシヨ
ンミラー方式を、同図ｅはカライドスコープ方式
を、同図ｆはポリゴンミラー方式をそれぞれ示し
た図、第１１図は鋼材表面のレーザビームの反射
率を示した図である。 図中、１：コーン型ミラー、２：加工物、３：
レーザビーム、５：レーザ発振器、７，１２：ベ
ンデイングミラー、９：駆動装置。
ラーを用いて鋼線をレーザビーム熱処理する装置
の概略を示した図、第２図はコーン型ミラーを用
いたレーザ熱処理用集光光学系の概略を示した
図、第３図は外面反射型のコーン型ミラーを用い
た熱処理加工物の概略を示した図、第４図はコー
ン型ミラー内面でのレーザビームの多重反射の説
明図、第５図はレーザビームの径が８mmで円錐の
頂角がそれぞれ3°と5°の場合の反射点の位置を示
した図、第６図はレーザ出力1000W、ビーム径10
mmφ、コーンの頂角がθ5°、15°の場合について示
した図、第７図はコーン型ミラー内で加工物を移
動させた場合の加工物の表面上における温度時間
変化を示した図、第８図はこの具体例により熱処
理した鋼線と、従来の方法で製造した鋼線の曲げ
疲労試験と捻回試験の結果を示した図、第９図は
鋼線、丸棒等の円柱形状の加工物に対して、従来
のレーザビームによる熱処理加工の例を示した
図、第１０図ａはデフオーカスビーム方式を、同
図ｂは分割ミラー線状ビーム方式を、同図ｃはビ
ームスキヤナ方式を、同図ｄはインテグレーシヨ
ンミラー方式を、同図ｅはカライドスコープ方式
を、同図ｆはポリゴンミラー方式をそれぞれ示し
た図、第１１図は鋼材表面のレーザビームの反射
率を示した図である。 図中、１：コーン型ミラー、２：加工物、３：
レーザビーム、５：レーザ発振器、７，１２：ベ
ンデイングミラー、９：駆動装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内面もしくは外面が鏡面である円錐型ミラー
の中心軸上に、熱処理用の加工物を、その加工物
の中心軸が一致するように配置し、前記加工物の
表面もしくは内面に対して、その加工物と平行も
しくはほぼ平行なレーザビームを、前記円錐型ミ
ラーを介して照射して、このレーザビームを前記
加工物と前記円錐型ミラーの内面もしくは外面と
の間を多重反射させると同時に、前記加工物もし
くは円錐型ミラーを移動させて前記加工物の表面
層もしくは内面層を連続的に熱処理することを特
徴とする加工物の熱処理方法。 ２ 加工物は棒鋼もしくは線材または鋼管である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の加
工物の熱処理方法。 ３ レーザ発振器と、内面もしくは外面が鏡面で
ある円錐型ミラーと、前記レーザ発振器からのレ
ーザビームを伝送し、かつレーザビームの前記円
錐型ミラーに対する投入角を制御するミラーとか
らなるレーザビーム照射系と、加工物もしくは円
錐型ミラーを移動させる駆動装置とからなること
を特徴とする加工物の熱処理装置。 ４ 円錐型ミラーは、その円錐の頂角が、２度乃
至15度の範囲の内面が鏡面であるもの、もしくは
２度乃至15度の範囲の外面が鏡面であるもののい
ずれかであることを特徴とする特許請求の範囲第
３項記載の加工物の熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62095091A JPS63262414A (ja) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | 加工物の熱処理方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62095091A JPS63262414A (ja) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | 加工物の熱処理方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63262414A JPS63262414A (ja) | 1988-10-28 |
| JPH0377252B2 true JPH0377252B2 (ja) | 1991-12-10 |
Family
ID=14128241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62095091A Granted JPS63262414A (ja) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | 加工物の熱処理方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63262414A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03170616A (ja) * | 1989-11-29 | 1991-07-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | パイプ内面加熱用レーザ光学装置 |
| JPH04280915A (ja) * | 1991-01-10 | 1992-10-06 | Nippon Steel Corp | 金属線材のレーザ熱処理法およびその装置 |
| JPH04127253U (ja) * | 1991-05-10 | 1992-11-19 | 三菱自動車工業株式会社 | 円筒内面のレーザ焼入装置 |
| WO2008075280A1 (en) * | 2006-12-19 | 2008-06-26 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | System for and method of heating objects in a production line |
-
1987
- 1987-04-20 JP JP62095091A patent/JPS63262414A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63262414A (ja) | 1988-10-28 |
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