JPH04221012A - レーザ焼入装置 - Google Patents
レーザ焼入装置Info
- Publication number
- JPH04221012A JPH04221012A JP40407290A JP40407290A JPH04221012A JP H04221012 A JPH04221012 A JP H04221012A JP 40407290 A JP40407290 A JP 40407290A JP 40407290 A JP40407290 A JP 40407290A JP H04221012 A JPH04221012 A JP H04221012A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- laser
- steel material
- reflected
- absorption rate
- 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
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザビームを用い
て鋼材の表面に焼入れを行うレーザビーム焼入装置に係
り、特にレーザビームの縦波を利用した場合におけるレ
ーザエネルギー吸収率の改良に関するものである。
て鋼材の表面に焼入れを行うレーザビーム焼入装置に係
り、特にレーザビームの縦波を利用した場合におけるレ
ーザエネルギー吸収率の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は例えば特開昭６０−１５９１１２
号公報に示された従来のレーザ焼入装置を示す断面図
である。図において、１は被熱処理部材としての鋼材で
、１ａはその処理される表面である。２はレーザビーム
、３は集光レンズ、４はキャビテイで、その内面４ａは
極めて反射率が高い状態にしてある。５はキャビテイ４
の上部に設けられレーザビーム２をキャビテイ４内に導
入するレーザビーム導入穴、６は雰囲気ガスを表面１ａ
近傍に導入する雰囲気ガス導入口、７，８はキャビテイ
４を冷却するための冷却水を導入、排出する冷却水導入
口および冷却水排出口、９は集光レンズ３およびキャビ
テイ４を保持するヘッドである。
号公報に示された従来のレーザ焼入装置を示す断面図
である。図において、１は被熱処理部材としての鋼材で
、１ａはその処理される表面である。２はレーザビーム
、３は集光レンズ、４はキャビテイで、その内面４ａは
極めて反射率が高い状態にしてある。５はキャビテイ４
の上部に設けられレーザビーム２をキャビテイ４内に導
入するレーザビーム導入穴、６は雰囲気ガスを表面１ａ
近傍に導入する雰囲気ガス導入口、７，８はキャビテイ
４を冷却するための冷却水を導入、排出する冷却水導入
口および冷却水排出口、９は集光レンズ３およびキャビ
テイ４を保持するヘッドである。
【０００３】上記のように構成された従来装置により鋼
材の熱処理を行うには、レーザビーム２を鋼材１の表面
１ａに照射するのであるが、レーザビーム導入穴５の大
きさを極力小さくするようにし、しかもレーザビーム２
の焦点位置が出来るだけキャビテイ４の焦点位置、すな
わちレーザビーム導入穴５内にあるようにし、且つビー
ム幅Ｂｗを考慮して集光レンズ３を含む光学系を設定す
る。 又、レーザビーム２のパワーは、熱処理部の幅、深さ、
処理速度から決まる熱処理部の過熱・溶融エネルギーに
若干の効率を考慮して設定する。
材の熱処理を行うには、レーザビーム２を鋼材１の表面
１ａに照射するのであるが、レーザビーム導入穴５の大
きさを極力小さくするようにし、しかもレーザビーム２
の焦点位置が出来るだけキャビテイ４の焦点位置、すな
わちレーザビーム導入穴５内にあるようにし、且つビー
ム幅Ｂｗを考慮して集光レンズ３を含む光学系を設定す
る。 又、レーザビーム２のパワーは、熱処理部の幅、深さ、
処理速度から決まる熱処理部の過熱・溶融エネルギーに
若干の効率を考慮して設定する。
【０００４】そこで、レーザビーム２を照射すると、鋼
材１の表面１ａにはビーム幅Ｂｗのレーザビーム２が照
射されることになるが、鋼材１の表面１ａで反射された
レーザビーム２がキャビテイ４の内面４ａでさらに反射
され、鋼材１の表面１ａに至り、以後多重反射して鋼材
１の表面１ａに収束される。その結果、照射部の実効吸
収率αｅは、αｅ＝α＋（１−α）・α＋（１−α）２
・α＋・・・・≒１に示すようにほぼ１に近い値になる
。なおここで、αはレーザビーム２の鋼材１の表面１ａ
における吸収率である。
材１の表面１ａにはビーム幅Ｂｗのレーザビーム２が照
射されることになるが、鋼材１の表面１ａで反射された
レーザビーム２がキャビテイ４の内面４ａでさらに反射
され、鋼材１の表面１ａに至り、以後多重反射して鋼材
１の表面１ａに収束される。その結果、照射部の実効吸
収率αｅは、αｅ＝α＋（１−α）・α＋（１−α）２
・α＋・・・・≒１に示すようにほぼ１に近い値になる
。なおここで、αはレーザビーム２の鋼材１の表面１ａ
における吸収率である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ焼入装置
は以上のように構成されているので、レーザビーム２の
縦波を利用したレーザ焼入装置等の場合、図４に示す鋼
材への入射角と反射率の関係からも明らかなように、鋼
材１に対するレーザエネルギーの吸収率を高めるために
は、レーザビーム２を鋼材１の表面１ａに対して傾斜さ
せて照射しなければならない。
は以上のように構成されているので、レーザビーム２の
縦波を利用したレーザ焼入装置等の場合、図４に示す鋼
材への入射角と反射率の関係からも明らかなように、鋼
材１に対するレーザエネルギーの吸収率を高めるために
は、レーザビーム２を鋼材１の表面１ａに対して傾斜さ
せて照射しなければならない。
【０００６】このため、構造上、鋼材１の表面１ａで反
射したレーザビーム２を再びキャビテイ４の内面４ａに
戻すことができなかったり、キャビテイ４を取付けるこ
とが困難となりキャビテイ４が無い状態で照射しなけれ
ばならずに、反射レーザビーム２を再度鋼材１の表面１
ａに戻すことができないため、レーザエネルギー吸収率
が悪く、処理の高速化が図れないという問題点があった
。
射したレーザビーム２を再びキャビテイ４の内面４ａに
戻すことができなかったり、キャビテイ４を取付けるこ
とが困難となりキャビテイ４が無い状態で照射しなけれ
ばならずに、反射レーザビーム２を再度鋼材１の表面１
ａに戻すことができないため、レーザエネルギー吸収率
が悪く、処理の高速化が図れないという問題点があった
。
【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、レーザエネルギー吸収率を高め
て、高速処理が可能なレーザ焼入装置を得ることを目的
とするものである。
ためになされたもので、レーザエネルギー吸収率を高め
て、高速処理が可能なレーザ焼入装置を得ることを目的
とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザ焼
入装置は、レーザビームを被熱処部材の表面に対し所定
の角度傾斜させて照射するレーザビーム照射手段と、被
熱処理部材の表面で反射されるレーザビームと対向して
設けられレーザビームを反射させて表面に再び戻すレー
ザビーム反射手段とを備えたものである。
入装置は、レーザビームを被熱処部材の表面に対し所定
の角度傾斜させて照射するレーザビーム照射手段と、被
熱処理部材の表面で反射されるレーザビームと対向して
設けられレーザビームを反射させて表面に再び戻すレー
ザビーム反射手段とを備えたものである。
【０００９】
【作用】この発明におけるレーザ焼入装置のレーザビー
ム反射手段は、被熱処理部材の表面で反射されるレーザ
ビームを反射して再び表面に戻すことにより、レーザエ
ネルギー吸収率を高める。
ム反射手段は、被熱処理部材の表面で反射されるレーザ
ビームを反射して再び表面に戻すことにより、レーザエ
ネルギー吸収率を高める。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１及び図２はこの発明の一実施例におけるレーザ
焼入装置の概略構成を示す側断面図及び正面図である。 図において、１１は被熱処理部材としての鋼材１の表面
１ａに図示しないレーザ光源によって、図４に示すよう
に反射率の低い入射角領域、すなわち、吸収率の高い入
射角領域である５５°〜８０°の入射角θで照射される
レーザビーム、１２はこのレーザビーム１１の焦点位置
がレーザビーム導入穴１３内にあるように集光する集光
レンズである。
る。図１及び図２はこの発明の一実施例におけるレーザ
焼入装置の概略構成を示す側断面図及び正面図である。 図において、１１は被熱処理部材としての鋼材１の表面
１ａに図示しないレーザ光源によって、図４に示すよう
に反射率の低い入射角領域、すなわち、吸収率の高い入
射角領域である５５°〜８０°の入射角θで照射される
レーザビーム、１２はこのレーザビーム１１の焦点位置
がレーザビーム導入穴１３内にあるように集光する集光
レンズである。
【００１１】１４は先端にレーザビーム導入穴１３が形
成されるとともに、集光レンズ１２を保持する筒状のヘ
ッド、１５はこのヘッド１４先端内部に雰囲気ガスを導
入する雰囲気ガス導入口であり、これらレーザ光源、集
光レンズ１２、ヘッド１４および雰囲気ガス導入口でビ
ーム照射手段１６を構成する。
成されるとともに、集光レンズ１２を保持する筒状のヘ
ッド、１５はこのヘッド１４先端内部に雰囲気ガスを導
入する雰囲気ガス導入口であり、これらレーザ光源、集
光レンズ１２、ヘッド１４および雰囲気ガス導入口でビ
ーム照射手段１６を構成する。
【００１２】１７は鋼材１の表面１ａで反射されたレー
ザビーム１１と対向する位置に設けられ、レーザビーム
１１を再び反射させて鋼材１の表面１ａに再び戻す反射
鏡、１８，１９はこの反射鏡１７を冷却するための冷却
水を導入、排出する冷却水導入口および冷却水排出口で
ある。そして、これら反射鏡１７、冷却水導入口１８お
よび冷却水排出口１９でレーザビーム反射手段２０を構
成している。
ザビーム１１と対向する位置に設けられ、レーザビーム
１１を再び反射させて鋼材１の表面１ａに再び戻す反射
鏡、１８，１９はこの反射鏡１７を冷却するための冷却
水を導入、排出する冷却水導入口および冷却水排出口で
ある。そして、これら反射鏡１７、冷却水導入口１８お
よび冷却水排出口１９でレーザビーム反射手段２０を構
成している。
【００１３】上記のように構成されたこの発明の一実施
例におけるレーザ焼入装置は、ＣＯ２レーザビームの縦
波の鋼材に対する入射角と吸収率との関係で、図４に示
すように入射角をブリュースタ角までの範囲で大きくす
る程吸収率が上る特性を利用したもので、レーザビーム
照射手段１６によりレーザビーム１１を入射角θ （５
５°〜８０°） になるように傾斜させて鋼材１の表面
１ａに照射させる。そして、照射後反射されたレーザビ
ーム１１はレーザビーム反射手段２０によって再度反射
され、鋼材１の表面１ａに再び照射され熱処理を行った
後、ヘッド１４の方向に発散される。
例におけるレーザ焼入装置は、ＣＯ２レーザビームの縦
波の鋼材に対する入射角と吸収率との関係で、図４に示
すように入射角をブリュースタ角までの範囲で大きくす
る程吸収率が上る特性を利用したもので、レーザビーム
照射手段１６によりレーザビーム１１を入射角θ （５
５°〜８０°） になるように傾斜させて鋼材１の表面
１ａに照射させる。そして、照射後反射されたレーザビ
ーム１１はレーザビーム反射手段２０によって再度反射
され、鋼材１の表面１ａに再び照射され熱処理を行った
後、ヘッド１４の方向に発散される。
【００１４】このように焼入れをすれば、例えば吸収率
５０％になる入射角で焼入れした場合、レーザビーム照
射手段１６による１回目の照射では５０％の吸収率であ
るが、レーザビーム反射手段２０によって再度照射を行
うと吸収率は約７５％と上昇する。又、構造的にも反射
鏡１７を設けるだけで良いので、レーザビーム照射手段
１６を傾斜させても容易に取付け可能である。
５０％になる入射角で焼入れした場合、レーザビーム照
射手段１６による１回目の照射では５０％の吸収率であ
るが、レーザビーム反射手段２０によって再度照射を行
うと吸収率は約７５％と上昇する。又、構造的にも反射
鏡１７を設けるだけで良いので、レーザビーム照射手段
１６を傾斜させても容易に取付け可能である。
【００１５】尚、上記一実施例では、レーザビーム１１
の集光に集光レンズ１２を使用したが、集光には対物面
鏡、シリンドリカルミラーあるいはインデグレーション
ミラーを使用しても同様の効果を奏する。又、反射鏡１
７は図２に示すように保持レバー２１を介してヘッド１
４に一体化しても良いし、それぞれ別個に支持しても良
いことは言うまでもない。
の集光に集光レンズ１２を使用したが、集光には対物面
鏡、シリンドリカルミラーあるいはインデグレーション
ミラーを使用しても同様の効果を奏する。又、反射鏡１
７は図２に示すように保持レバー２１を介してヘッド１
４に一体化しても良いし、それぞれ別個に支持しても良
いことは言うまでもない。
【００１６】
【発明の効果】以上のようにこの発明によればレーザビ
ームを被熱処理部材の表面に対し所定の角度傾斜させて
照射するレーザビーム照射手段と、被熱処理部材の表面
で反射されるレーザビームと対向して設けられレーザビ
ームを反射させて表面に再び戻すレーザビーム反射手段
とを備えたので、レーザエネルギー吸収率を高めて、高
速処理が可能なレーザ焼入装置を得ることができる。
ームを被熱処理部材の表面に対し所定の角度傾斜させて
照射するレーザビーム照射手段と、被熱処理部材の表面
で反射されるレーザビームと対向して設けられレーザビ
ームを反射させて表面に再び戻すレーザビーム反射手段
とを備えたので、レーザエネルギー吸収率を高めて、高
速処理が可能なレーザ焼入装置を得ることができる。
【図１】この発明の一実施例におけるレーザ焼入装置の
概略構成を示す側断面図である。
概略構成を示す側断面図である。
【図２】図１におけるレーザ焼入装置の正面図である。
【図３】従来のレーザ焼入装置の概略構成を示す側断面
図である。
図である。
【図４】鋼材への入射角と反射率との関係を示す特性図
である。
である。
１ 鋼材
１ａ 表面
１１ レーザビーム
１６ レーザビーム照射手段
２０ レーザビーム反射手段
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザビームを被熱処理部材の表面に
対し所定の角度傾斜させて照射するレーザビーム照射手
段と、上記被熱処理部材の表面で反射されるレーザビー
ムと対向して設けられ上記レーザビームを反射させて上
記表面に再び戻すレーザビーム反射手段とを備えたこと
を特徴とするレーザビーム焼入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40407290A JPH04221012A (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | レーザ焼入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40407290A JPH04221012A (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | レーザ焼入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04221012A true JPH04221012A (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=18513766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40407290A Pending JPH04221012A (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | レーザ焼入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04221012A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10337962A1 (de) * | 2003-08-19 | 2005-03-17 | Mahle Gmbh | Verfahren zum Härten der Nutflächen, insbesondere der Nutflanken der Ringnuten eines Stahlkolbens |
-
1990
- 1990-12-20 JP JP40407290A patent/JPH04221012A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10337962A1 (de) * | 2003-08-19 | 2005-03-17 | Mahle Gmbh | Verfahren zum Härten der Nutflächen, insbesondere der Nutflanken der Ringnuten eines Stahlkolbens |
| DE10337962B4 (de) * | 2003-08-19 | 2012-04-26 | Mahle Gmbh | Verfahren zum Härten der Nutflächen, insbesondere der Nutflanken der Ringnuten eines Stahlkolbens |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7102118B2 (en) | Beam formation unit comprising two axicon lenses, and device comprising one such beam formation unit for introducing radiation energy into a workpiece consisting of a weakly-absorbent material | |
| JP3292294B2 (ja) | レーザを用いたマーキング方法及びマーキング装置 | |
| JPH10242073A5 (ja) | ||
| JPS5891422A (ja) | 光ビ−ム均一化装置 | |
| EP3639291A1 (en) | Ion sources with improved cleaning by ablating light | |
| JPH0371991A (ja) | レーザ加工方法 | |
| JPS60240395A (ja) | レ−ザ溶接法 | |
| JPH0436794B2 (ja) | ||
| JPH04221012A (ja) | レーザ焼入装置 | |
| JPH1015682A (ja) | 塗装鋼板のレーザ切断方法 | |
| JP2757649B2 (ja) | レーザ加工ヘッド | |
| JP2956759B2 (ja) | レーザビームダンパ | |
| JP2000227576A (ja) | レーザ加工装置用出射光学系 | |
| JPH04143092A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JPH05329675A (ja) | レーザ装置 | |
| US5850412A (en) | Laser generator | |
| JP2011071261A (ja) | レーザーアニール装置 | |
| JPS6368288A (ja) | 線状ビ−ム取出装置 | |
| JP2000176669A (ja) | レーザ切断装置 | |
| JPS6037182Y2 (ja) | レ−ザ加工装置 | |
| JPH05138385A (ja) | レーザ加工方法及びその装置 | |
| JPH0525535A (ja) | レーザ焼入れ装置 | |
| JPH0466288A (ja) | ビーム集光器 | |
| JPH1197778A (ja) | レーザ装置 | |
| JP2002340804A (ja) | マークの観察方法及び観察装置 |