JPH08291322A - レーザ焼入れ方法 - Google Patents
レーザ焼入れ方法Info
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- JPH08291322A JPH08291322A JP11657795A JP11657795A JPH08291322A JP H08291322 A JPH08291322 A JP H08291322A JP 11657795 A JP11657795 A JP 11657795A JP 11657795 A JP11657795 A JP 11657795A JP H08291322 A JPH08291322 A JP H08291322A
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- laser beam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来のような成形部品の焼入れしょうとする
領域表面にレーザビーム吸収被膜を施す必要がなく、こ
のレーザビーム吸収被膜の塗布作業及び後工程での除去
作業が不必要になって、量産効率の良いレーザ焼入れ方
法を提供する。 【構成】 被加工ワーク６を所定の周速度で回転させ、
この被加工ワーク６の焼入れ箇所ＰにレーザビームＢを
照射するようにしたレーザ焼入れ方法において、被加工
ワーク６として炭素含有量が高く且つ面粗度の大きい材
料を選択し、レーザ出力として波長の短いレーザビーム
Ｂを選択し、レーザビームＢを極力歯面に直角に近付け
るようにした。
領域表面にレーザビーム吸収被膜を施す必要がなく、こ
のレーザビーム吸収被膜の塗布作業及び後工程での除去
作業が不必要になって、量産効率の良いレーザ焼入れ方
法を提供する。 【構成】 被加工ワーク６を所定の周速度で回転させ、
この被加工ワーク６の焼入れ箇所ＰにレーザビームＢを
照射するようにしたレーザ焼入れ方法において、被加工
ワーク６として炭素含有量が高く且つ面粗度の大きい材
料を選択し、レーザ出力として波長の短いレーザビーム
Ｂを選択し、レーザビームＢを極力歯面に直角に近付け
るようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、歯車やスプライン孔等
のような表面に凹凸を有する成形部品のレーザ焼入れ方
法に関するものである。
のような表面に凹凸を有する成形部品のレーザ焼入れ方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザによる表面焼入れ法においては、
局部表面のみが高エネルギー密度のレーザビームでＡ１
変態点以上に加熱され、部材への熱拡散による自己冷却
で焼入れされて硬化層が形成される。したがって、表層
のみの加熱で良いため入熱量が少なく、熱歪みが少ない
等の利点が得られる。
局部表面のみが高エネルギー密度のレーザビームでＡ１
変態点以上に加熱され、部材への熱拡散による自己冷却
で焼入れされて硬化層が形成される。したがって、表層
のみの加熱で良いため入熱量が少なく、熱歪みが少ない
等の利点が得られる。
【０００３】ところで、成形部品のレーザ焼入れでは熱
拡散形態が平板の場合と異なるため、特殊な問題が存在
する。すなわち、内歯歯車にレーザ焼入れを施すと、同
一ビームでも部位（例えば歯先）によっては熱が籠り易
く容易にＡ１変態点以上にまで加熱されるが、歯底では
熱拡散が大きいため加熱され難い。また、歯側壁ではレ
ーザビームの入射角が歯先や歯底と異なるため、レーザ
ビームの照射エネルギー密度が小さくなって加熱され難
い。
拡散形態が平板の場合と異なるため、特殊な問題が存在
する。すなわち、内歯歯車にレーザ焼入れを施すと、同
一ビームでも部位（例えば歯先）によっては熱が籠り易
く容易にＡ１変態点以上にまで加熱されるが、歯底では
熱拡散が大きいため加熱され難い。また、歯側壁ではレ
ーザビームの入射角が歯先や歯底と異なるため、レーザ
ビームの照射エネルギー密度が小さくなって加熱され難
い。
【０００４】その結果、歯側壁及び歯底の硬化層が形成
されるように焼き入れすると、歯先が溶融し、また、割
れが発生しやすくなる。一方、歯先の溶融しない硬化層
が形成されるように焼き入れすると、歯側壁及び歯底に
は硬化層が得られなくなるという不具合が生じていた。
されるように焼き入れすると、歯先が溶融し、また、割
れが発生しやすくなる。一方、歯先の溶融しない硬化層
が形成されるように焼き入れすると、歯側壁及び歯底に
は硬化層が得られなくなるという不具合が生じていた。
【０００５】かかる不具合を解決したものとして、特開
昭６１−２８４５１９号公報に開示された技術がある。
この開示技術は、熱容量が小さくて焼入れされやすい部
分を除き、成形部品の焼入れしようとする領域表面にＣ
Ｏ2 レーザの吸収率を高めるレーザビーム吸収被膜を施
し、このレーザビーム吸収被膜を施した成形部品にレー
ザビームを照射するようにしたレーザ焼入れ方法であ
る。
昭６１−２８４５１９号公報に開示された技術がある。
この開示技術は、熱容量が小さくて焼入れされやすい部
分を除き、成形部品の焼入れしようとする領域表面にＣ
Ｏ2 レーザの吸収率を高めるレーザビーム吸収被膜を施
し、このレーザビーム吸収被膜を施した成形部品にレー
ザビームを照射するようにしたレーザ焼入れ方法であ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のレーザ焼入れ方法では、成形部品の焼入れしようと
する領域表面にＣＯ2 レーザの吸収率を高めるレーザビ
ーム吸収被膜を施すために、このレーザビーム吸収被膜
の塗布作業及び後工程での除去作業が必要になり、量産
性に欠けるという問題点があった。また、高出力ののＣ
Ｏ2 レーザ等の発振器を必要とするため価格が高いとい
う問題点があった。
来のレーザ焼入れ方法では、成形部品の焼入れしようと
する領域表面にＣＯ2 レーザの吸収率を高めるレーザビ
ーム吸収被膜を施すために、このレーザビーム吸収被膜
の塗布作業及び後工程での除去作業が必要になり、量産
性に欠けるという問題点があった。また、高出力ののＣ
Ｏ2 レーザ等の発振器を必要とするため価格が高いとい
う問題点があった。
【０００７】本発明は、上記の問題点に着目して成され
たものであって、その目的とするところは、従来のよう
な成形部品の焼入れしようとする領域表面にレーザビー
ム吸収被膜を施す必要がなく、このレーザビーム吸収被
膜の塗布作業及び後工程での除去作業が不必要になっ
て、量産性があり、低出力のＹＡＧレーザ発振器のよう
な安価なレーザ発振器の使用が可能になるレーザ焼入れ
方法を提供することにある。
たものであって、その目的とするところは、従来のよう
な成形部品の焼入れしようとする領域表面にレーザビー
ム吸収被膜を施す必要がなく、このレーザビーム吸収被
膜の塗布作業及び後工程での除去作業が不必要になっ
て、量産性があり、低出力のＹＡＧレーザ発振器のよう
な安価なレーザ発振器の使用が可能になるレーザ焼入れ
方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明に係わるレーザ焼入れ方法は、被
加工ワークの焼き入れ箇所にレーザビームを照射するよ
うにした焼入れ方法において、加工ワークとし炭素含有
量が、Ｃ２．１％以上の高い材料を選択し、レーザ出力
として、波長の短い１．０６μｍ以下のレーザビームと
の組合せにより加工するようにしたこと特徴とする。
めに、請求項１の発明に係わるレーザ焼入れ方法は、被
加工ワークの焼き入れ箇所にレーザビームを照射するよ
うにした焼入れ方法において、加工ワークとし炭素含有
量が、Ｃ２．１％以上の高い材料を選択し、レーザ出力
として、波長の短い１．０６μｍ以下のレーザビームと
の組合せにより加工するようにしたこと特徴とする。
【０００９】また、上記の目的を達成するために、請求
項２の発明に係わるレーザ焼入れ方法は、請求項１の発
明に係わるレーザ焼入れ方法において、被加工ワークを
所定の周速度で回転させ、この被加工ワークの焼入れ箇
所に、レーザビームを照射するようにしたレーザ焼入れ
方法において、レーザビームを被加工ワークの焼入れ箇
所に直角に近付けるレーザビーム移動手段を設けたこと
を特徴とする。
項２の発明に係わるレーザ焼入れ方法は、請求項１の発
明に係わるレーザ焼入れ方法において、被加工ワークを
所定の周速度で回転させ、この被加工ワークの焼入れ箇
所に、レーザビームを照射するようにしたレーザ焼入れ
方法において、レーザビームを被加工ワークの焼入れ箇
所に直角に近付けるレーザビーム移動手段を設けたこと
を特徴とする。
【００１０】また、請求項３の発明に係わるレーザ焼入
れ方法は、請求項１又は請求項２記載の発明に係わるレ
ーザ焼入れ方法において、被加工ワークとして面粗度の
大きいＲａ＝１．２μｍ以上の材料を選択したことを特
徴とする。
れ方法は、請求項１又は請求項２記載の発明に係わるレ
ーザ焼入れ方法において、被加工ワークとして面粗度の
大きいＲａ＝１．２μｍ以上の材料を選択したことを特
徴とする。
【００１１】また、請求項４の発明に係わるレーザ焼入
れ方法は、請求項１又は請求項２又は請求項３記載の発
明に係わるレーザ焼入れ方法において、被加工ワークが
内歯ギヤ、内径スプラインである。
れ方法は、請求項１又は請求項２又は請求項３記載の発
明に係わるレーザ焼入れ方法において、被加工ワークが
内歯ギヤ、内径スプラインである。
【００１２】
【作用】レーザ光の吸収率は、材料自体の特性によって
決まるものである。また材料の炭素含有量がＣ２．１％
以上の高い材料を選択し、吸収率と光の波長の関係は大
部分の金属が波長い光に対し、吸収が悪い傾向がある。
決まるものである。また材料の炭素含有量がＣ２．１％
以上の高い材料を選択し、吸収率と光の波長の関係は大
部分の金属が波長い光に対し、吸収が悪い傾向がある。
【００１３】したがって、本発明のレーザ焼入れ方法に
よれば、単位面積当たりのエネルギー密度を、高くする
ことが可能になり、硬化層深さを深くすることができ
て、従来のような成形部品の焼入れ領域表面に、レーザ
ビーム吸収被膜を施す必要がなく、量産効率の良いもの
となる。
よれば、単位面積当たりのエネルギー密度を、高くする
ことが可能になり、硬化層深さを深くすることができ
て、従来のような成形部品の焼入れ領域表面に、レーザ
ビーム吸収被膜を施す必要がなく、量産効率の良いもの
となる。
【００１４】また、レーザ光の吸収率は、レーザビーム
を、被加工ワークの焼入れ箇所に直角に、近づけ照射す
ることにより変化する。
を、被加工ワークの焼入れ箇所に直角に、近づけ照射す
ることにより変化する。
【００１５】したがって、本発明のレーザ焼入れ方法に
よれば、レーザビームをレーザ焼入れ装置移動手段によ
り被加工ワークの焼入れ箇所に直角に近付け、被加工ワ
ークを所定の同速度で回転照射することで、単位面積当
りのエネルギー密度を高くすることが可能となり、硬化
層深さを深くすることができて、従来のような成形部品
の焼入れ領域表面にレーザビーム吸収被膜を施す必要が
なく量産効率の良いものとなる。
よれば、レーザビームをレーザ焼入れ装置移動手段によ
り被加工ワークの焼入れ箇所に直角に近付け、被加工ワ
ークを所定の同速度で回転照射することで、単位面積当
りのエネルギー密度を高くすることが可能となり、硬化
層深さを深くすることができて、従来のような成形部品
の焼入れ領域表面にレーザビーム吸収被膜を施す必要が
なく量産効率の良いものとなる。
【００１６】また、レーザ光の吸収率は、材料自体の特
性とワークの表面粗度、レーザビーム波長の短い装置に
よって決まるものである。
性とワークの表面粗度、レーザビーム波長の短い装置に
よって決まるものである。
【００１７】したがって、本発明のレーザ焼入れ方法に
よれば、材料の炭素含有量が、Ｃ２．１％以上の高い材
料を選択し、被加工ワークとして、面粗度の大きいＲａ
＝１．２μｍ以上の材料を選択し、レーザ出力とて波長
の短い１．０６μｍ以下のレーザビームを選択し、被加
工ワークを所定の同速度で回転させて焼入れ箇所にレー
ザビームを照射するようにしたことにより、単位面積当
りのエネルギー密度を高くすることが可能となり、硬化
層深さを、深くすることができて、従来のような成形部
品の焼入れ、領域表面にレーザビーム吸収被膜を施す必
要がなく、量産効率の良いのとなる。
よれば、材料の炭素含有量が、Ｃ２．１％以上の高い材
料を選択し、被加工ワークとして、面粗度の大きいＲａ
＝１．２μｍ以上の材料を選択し、レーザ出力とて波長
の短い１．０６μｍ以下のレーザビームを選択し、被加
工ワークを所定の同速度で回転させて焼入れ箇所にレー
ザビームを照射するようにしたことにより、単位面積当
りのエネルギー密度を高くすることが可能となり、硬化
層深さを、深くすることができて、従来のような成形部
品の焼入れ、領域表面にレーザビーム吸収被膜を施す必
要がなく、量産効率の良いのとなる。
【００１８】また、レーザ光の吸収率は、材料自体の特
性、ワークの表面粗度、レーザビーム波長の短い装置に
よって決まるものである。本発明のレーザ焼入れ方法に
よれば、被加工ワークを内歯ギヤ、内径、スプライとす
ることにより決まる。
性、ワークの表面粗度、レーザビーム波長の短い装置に
よって決まるものである。本発明のレーザ焼入れ方法に
よれば、被加工ワークを内歯ギヤ、内径、スプライとす
ることにより決まる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明に係わるレーザ焼入れ方法に使用
するレーザ焼入れ装置の構成説明図、図２は同レーザ焼
入れ装置におけるターンテーブルに被加工ワークをセッ
トした状態を示す断面図である。
明する。図１は本発明に係わるレーザ焼入れ方法に使用
するレーザ焼入れ装置の構成説明図、図２は同レーザ焼
入れ装置におけるターンテーブルに被加工ワークをセッ
トした状態を示す断面図である。
【００２０】レーザ焼入れ装置Ａは、ベース１に設けら
れてターンテーブル２と、前記ベース１に支持部材（図
示せず）を介して設けられた集光レンズユニット３と、
この集光レンズユニット３により集束されたレーザビー
ムＢを反射させて被加工ワーク６のスプライン６ａの焼
入れ箇所Ｐに照射するレーザビーム反射手段７と、レー
ザ発振器４と、このレーザ発振器４の出力側に接続され
て前記集光レンズユニット３の入力側にレーザビームＢ
を伝送する光ファイバー５とから構成されている。
れてターンテーブル２と、前記ベース１に支持部材（図
示せず）を介して設けられた集光レンズユニット３と、
この集光レンズユニット３により集束されたレーザビー
ムＢを反射させて被加工ワーク６のスプライン６ａの焼
入れ箇所Ｐに照射するレーザビーム反射手段７と、レー
ザ発振器４と、このレーザ発振器４の出力側に接続され
て前記集光レンズユニット３の入力側にレーザビームＢ
を伝送する光ファイバー５とから構成されている。
【００２１】そして、ターンテーブル２に被加工ワーク
６としての遊星歯車装置のキャリヤを装着して、このタ
ーンテーブル２を所定の周速度で回転させ、前記レーザ
発振器４から発振されたレーザビームＢを光ファイバー
５を介して集光レンズユニット３に伝送し、この集光レ
ンズユニット３より集束されたレーザビームＢを前記レ
ーザビーム反射手段７により反射させて被加工ワーク６
のスプライン６ａの焼入れ箇所Ｐに照射することによ
り、この被加工ワーク６を焼入れする。
６としての遊星歯車装置のキャリヤを装着して、このタ
ーンテーブル２を所定の周速度で回転させ、前記レーザ
発振器４から発振されたレーザビームＢを光ファイバー
５を介して集光レンズユニット３に伝送し、この集光レ
ンズユニット３より集束されたレーザビームＢを前記レ
ーザビーム反射手段７により反射させて被加工ワーク６
のスプライン６ａの焼入れ箇所Ｐに照射することによ
り、この被加工ワーク６を焼入れする。
【００２２】前記レーザ発振器４としてはＹＡＧレーザ
発振器が使用される。このＹＡＧレーザ発振器から発振
されるレーザビームＢは、波長が１．０６μｍと極めて
短いものである。
発振器が使用される。このＹＡＧレーザ発振器から発振
されるレーザビームＢは、波長が１．０６μｍと極めて
短いものである。
【００２３】また、前記集光レンズユニット３として
は、ｆ２０レンズ、シリンドリカルレンズが使用され
る。このシリンドリカルレンズは一方向のみ集光する性
質を持ち１０×３ｍｍの楕円形状に焦点を結ぶ特性を有
する。また、前記レーザビーム反射手段７としては９０
°反射ミラーが使用されており、焼入れ箇所Ｐに垂直に
レーザビームＢを照射することにより、パワー密度を最
大限引き出せるようにしてある。
は、ｆ２０レンズ、シリンドリカルレンズが使用され
る。このシリンドリカルレンズは一方向のみ集光する性
質を持ち１０×３ｍｍの楕円形状に焦点を結ぶ特性を有
する。また、前記レーザビーム反射手段７としては９０
°反射ミラーが使用されており、焼入れ箇所Ｐに垂直に
レーザビームＢを照射することにより、パワー密度を最
大限引き出せるようにしてある。
【００２４】前記９０°反射ミラーの中心から加工点ま
での距離が異なれば焦点も変化する。「ジャスト・フォ
ーカスがパワー密度最大」という原則から、被加工ワー
ク６の内径が変わればシリンドリカルレンズの移動によ
り焦点距離の調節をする。
での距離が異なれば焦点も変化する。「ジャスト・フォ
ーカスがパワー密度最大」という原則から、被加工ワー
ク６の内径が変わればシリンドリカルレンズの移動によ
り焦点距離の調節をする。
【００２５】（レーザ出力）レーザ出力を４０７Ｗ〜４
５０Ｗまで３段階に変化させた場合の焼入れ形状を図３
に示す。結論として、硬化層深さを深くするためには、
レーザビームＢは「単位面積当たりのエネルギー密度を
高くする」必要がある。よって、レーザ出力は大きく取
る方が良い。
５０Ｗまで３段階に変化させた場合の焼入れ形状を図３
に示す。結論として、硬化層深さを深くするためには、
レーザビームＢは「単位面積当たりのエネルギー密度を
高くする」必要がある。よって、レーザ出力は大きく取
る方が良い。
【００２６】（レーザビームのオフセットと焼入れ性）
スプライン緒元が 呼び径 ３２ モジール １．００ 歯数 ３０ 圧力角 ３０° 大径 ３２Ｈ１４ 小径 ３０ｈ１１ 基準ピッチ円直径 ３０．００ である被加工ワーク６において、レーザビームオフセッ
トの変化に伴う歯面照射角度は、図４に示すようにオフ
セット量０の場合には３３°１２´、オフセット量１０
ｍｍの場合には７３°２３´になる。
スプライン緒元が 呼び径 ３２ モジール １．００ 歯数 ３０ 圧力角 ３０° 大径 ３２Ｈ１４ 小径 ３０ｈ１１ 基準ピッチ円直径 ３０．００ である被加工ワーク６において、レーザビームオフセッ
トの変化に伴う歯面照射角度は、図４に示すようにオフ
セット量０の場合には３３°１２´、オフセット量１０
ｍｍの場合には７３°２３´になる。
【００２７】そして、オフセット量を５ｍｍ〜１０ｍｍ
まで６段階に変化させた場合の焼入れ形状は、加工条件
が発振器出力６００Ｗ、加工点出力５３０Ｗ、ワーク周
速１．０ｍ／ｍｉｎの場合、図５に示すようになる。
まで６段階に変化させた場合の焼入れ形状は、加工条件
が発振器出力６００Ｗ、加工点出力５３０Ｗ、ワーク周
速１．０ｍ／ｍｉｎの場合、図５に示すようになる。
【００２８】したがって、歯面の焼入れ深さを深く焼き
入れするためには、レーザビームＢは極力「歯面に直角
に近付ける」必要がある。よって、オフセット量は大き
く取る方が良い。
入れするためには、レーザビームＢは極力「歯面に直角
に近付ける」必要がある。よって、オフセット量は大き
く取る方が良い。
【００２９】（被加工ワークの材質）被加工ワーク６と
しては、［表１］にその材料組成を示す炭素含有量（Ｃ
ｗｔ％≧２．５）が極めて高く、わずかなレーザ出力で
焼きの入る可能性を持った（焼入れしやすい）材料がよ
い。
しては、［表１］にその材料組成を示す炭素含有量（Ｃ
ｗｔ％≧２．５）が極めて高く、わずかなレーザ出力で
焼きの入る可能性を持った（焼入れしやすい）材料がよ
い。
【表１】
【００３０】ＦＣＤ６００（球状黒鉛鋳鉄）の組織を大
別すると、パーライト相、フェライト相及び黒鉛の三相
からなる。レーザビームＢにより表面層が急激に加熱、
冷却されると、パーライト相のみマルテンサイト変態を
起こし硬化し、フェライト相及び黒鉛は変態硬化しない
ことが知られている。
別すると、パーライト相、フェライト相及び黒鉛の三相
からなる。レーザビームＢにより表面層が急激に加熱、
冷却されると、パーライト相のみマルテンサイト変態を
起こし硬化し、フェライト相及び黒鉛は変態硬化しない
ことが知られている。
【００３１】ＦＣ２５０（ねずみ鋳鉄）の組織を大別す
ると、パーライト相、フェライト相及び黒鉛の三相から
なる。レーザビームＢにより表面層が急激に加熱、冷却
されると、パーライト相のみマルテンサイト変態を起こ
し硬化し、フェライト相及び黒鉛は変態硬化しないこと
が知られている。
ると、パーライト相、フェライト相及び黒鉛の三相から
なる。レーザビームＢにより表面層が急激に加熱、冷却
されると、パーライト相のみマルテンサイト変態を起こ
し硬化し、フェライト相及び黒鉛は変態硬化しないこと
が知られている。
【００３２】｛材料の表面状態（粗度と吸収率）｝レー
ザビームＢの吸収率は、材料自体の特性と表面状態によ
って決まるものである。また、吸収率と光の波長の関係
は大部分の金属が波長の長い光に対し吸収が悪い傾向に
ある。
ザビームＢの吸収率は、材料自体の特性と表面状態によ
って決まるものである。また、吸収率と光の波長の関係
は大部分の金属が波長の長い光に対し吸収が悪い傾向に
ある。
【００３３】前述のＦＣＤやＦＣ材の主成分はＦｅであ
り、レーザビームＢの吸収率は３４％（ＹＡＧ発振器の
場合）程度というデータがある。
り、レーザビームＢの吸収率は３４％（ＹＡＧ発振器の
場合）程度というデータがある。
【００３４】表面状態（面粗度）が及ぼす吸収率への影
響について、先のＦＣＤ５５０とＦＣ２５０材を用い焼
入れ硬化層深さを代用特性として調査した。その結果を
図７の （１）、（２）、図８の（１）、（２）に示
す。
響について、先のＦＣＤ５５０とＦＣ２５０材を用い焼
入れ硬化層深さを代用特性として調査した。その結果を
図７の （１）、（２）、図８の（１）、（２）に示
す。
【００３５】したがって、面粗度が良いとレーザビーム
Ｂが反射し、焼入れ硬化層が浅くなるという結果が得ら
れた。また、レーザ出力を高めに設定すれば、面粗度の
影響度合いを少なくできるということが分かった。
Ｂが反射し、焼入れ硬化層が浅くなるという結果が得ら
れた。また、レーザ出力を高めに設定すれば、面粗度の
影響度合いを少なくできるということが分かった。
【００３６】（ワーク周速度と焼入れ性）ワーク周速を
１．２ｍ／分〜０．７５ｍ／分まで４段階に変化させた
場合の焼入れ形状は、加工条件が発振器出力６００Ｗ、
加工点出力５３０Ｗ、オフセット量１０ｍｍの場合、図
６に示すようになる。
１．２ｍ／分〜０．７５ｍ／分まで４段階に変化させた
場合の焼入れ形状は、加工条件が発振器出力６００Ｗ、
加工点出力５３０Ｗ、オフセット量１０ｍｍの場合、図
６に示すようになる。
【００３７】その結果、硬化層深さを深くするために
は、レーザビームＢは「単位面積当りのエネルギー密度
を多く与える」必要がある。よって、ワーク周速は下げ
る方がよい。
は、レーザビームＢは「単位面積当りのエネルギー密度
を多く与える」必要がある。よって、ワーク周速は下げ
る方がよい。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
係わるレーザ焼入れ方法は、被加工ワークの焼き入れ箇
所にレーザビームを照射するようにした焼入れ方法にお
いて、加工ワークとし炭素含有量が、Ｃ２．１％以上の
高い材料を選択し、レーザ出力として、波長の短い１．
０６μｍ以下のレーザビームとの組合せにより加工する
ことを特徴とするものである。
係わるレーザ焼入れ方法は、被加工ワークの焼き入れ箇
所にレーザビームを照射するようにした焼入れ方法にお
いて、加工ワークとし炭素含有量が、Ｃ２．１％以上の
高い材料を選択し、レーザ出力として、波長の短い１．
０６μｍ以下のレーザビームとの組合せにより加工する
ことを特徴とするものである。
【００３９】レーザ光の吸収率は、材料自体の特性によ
って決まるものである。また材料の炭素含有量がＣ２．
１％以上の高い材料を選択し、吸収率と光の波長の関係
は大部分の金属が波長い光に対し、吸収が悪い傾向があ
る。しかし、請求項１の発明に係わるレーザ焼入れ方法
によれば、単位面積当たりのエネルギー密度を、高くす
ることが可能になり、硬化層深さを深くすることができ
て、従来のような成形部品の焼入れ領域表面に、レーザ
ビーム吸収被膜を施す必要がなく、量産効率の良いもの
となる。
って決まるものである。また材料の炭素含有量がＣ２．
１％以上の高い材料を選択し、吸収率と光の波長の関係
は大部分の金属が波長い光に対し、吸収が悪い傾向があ
る。しかし、請求項１の発明に係わるレーザ焼入れ方法
によれば、単位面積当たりのエネルギー密度を、高くす
ることが可能になり、硬化層深さを深くすることができ
て、従来のような成形部品の焼入れ領域表面に、レーザ
ビーム吸収被膜を施す必要がなく、量産効率の良いもの
となる。
【００４０】また、請求項２の発明に係わるレーザ焼入
れ方法は、請求項１の発明に係わるレーザ焼入れ方法に
おいて、被加工ワークを所定の周速度で回転させ、この
被加工ワークの焼入れ箇所に、レーザビームを照射する
ようにしたレーザ焼入れ方法において、レーザビームを
被加工ワークの焼入れ箇所に直角に近付けるレーザビー
ム移動手段を設けたことを特徴とするものである。
れ方法は、請求項１の発明に係わるレーザ焼入れ方法に
おいて、被加工ワークを所定の周速度で回転させ、この
被加工ワークの焼入れ箇所に、レーザビームを照射する
ようにしたレーザ焼入れ方法において、レーザビームを
被加工ワークの焼入れ箇所に直角に近付けるレーザビー
ム移動手段を設けたことを特徴とするものである。
【００４１】レーザ光の吸収率は、レーザビームを、被
加工ワークの焼入れ箇所に直角に、近づけ照射すること
により変化する。したがって、請求項２の発明に係わる
レーザ焼入れ方法によれば、レーザビームをレーザ焼入
れ装置移動手段により被加工ワークの焼入れ箇所に直角
に近付け、被加工ワークを所定の同速度で回転照射する
ことで、単位面積当りのエネルギー密度を高くすること
が可能となり、硬化層深さを深くすることができて、従
来のような成形部品の焼入れ領域表面にレーザビーム吸
収被膜を施す必要がなく量産効率の良いものとなる。
加工ワークの焼入れ箇所に直角に、近づけ照射すること
により変化する。したがって、請求項２の発明に係わる
レーザ焼入れ方法によれば、レーザビームをレーザ焼入
れ装置移動手段により被加工ワークの焼入れ箇所に直角
に近付け、被加工ワークを所定の同速度で回転照射する
ことで、単位面積当りのエネルギー密度を高くすること
が可能となり、硬化層深さを深くすることができて、従
来のような成形部品の焼入れ領域表面にレーザビーム吸
収被膜を施す必要がなく量産効率の良いものとなる。
【００４２】また、請求項３の発明に係わるレーザ焼入
れ方法は、請求項１又は請求項２記載の発明に係わるレ
ーザ焼入れ方法であって、被加工ワークとして面粗度の
大きいＲａ＝１．２μｍ以上の材料を選択したことを特
徴とするものである。レーザ光の吸収率は、材料自体の
特性とワークの表面粗度、レーザビーム波長の短い装置
によって決まるものである。したがって、請求項３の発
明に係わるレーザ焼入れ方法によれば、レーザ光の吸収
率が良好になる。
れ方法は、請求項１又は請求項２記載の発明に係わるレ
ーザ焼入れ方法であって、被加工ワークとして面粗度の
大きいＲａ＝１．２μｍ以上の材料を選択したことを特
徴とするものである。レーザ光の吸収率は、材料自体の
特性とワークの表面粗度、レーザビーム波長の短い装置
によって決まるものである。したがって、請求項３の発
明に係わるレーザ焼入れ方法によれば、レーザ光の吸収
率が良好になる。
【００４３】また、レーザ光の吸収率は、材料自体の特
性、ワークの表面粗度、レーザビーム波長の短い装置に
よって決まるものである。請求項４の発明のレーザ焼入
れ方法によれば、被加工ワークを内歯ギヤ、内径、スプ
ライとすることにより決まる。
性、ワークの表面粗度、レーザビーム波長の短い装置に
よって決まるものである。請求項４の発明のレーザ焼入
れ方法によれば、被加工ワークを内歯ギヤ、内径、スプ
ライとすることにより決まる。
【図１】本発明に係わるレーザ焼入れ方法に使用するレ
ーザ焼入れ装置の構成説明図である。
ーザ焼入れ装置の構成説明図である。
【図２】同レーザ焼入れ装置におけるターンテーブルに
被加工ワークをセットした状態を示す断面図である。
被加工ワークをセットした状態を示す断面図である。
【図３】被加工ワークにおいて、レーザ出力を４０７Ｗ
〜４５０Ｗまで３段階に変化させた場合の焼入れ形状の
説明図である。
〜４５０Ｗまで３段階に変化させた場合の焼入れ形状の
説明図である。
【図４】被加工ワークにおいて、レーザビームオフセッ
トの変化に伴う歯面照射角度の説明図である。
トの変化に伴う歯面照射角度の説明図である。
【図５】被加工ワークにおいて、オフセット量を５ｍｍ
〜１０ｍｍまで６段階に変化させた場合の焼入れ形状の
説明図である。
〜１０ｍｍまで６段階に変化させた場合の焼入れ形状の
説明図である。
【図６】被加工ワークにおいて、ワーク周速を１．２ｍ
／分〜０．７５ｍ／分まで４段階に変化させた場合の焼
入れ形状の説明図である。
／分〜０．７５ｍ／分まで４段階に変化させた場合の焼
入れ形状の説明図である。
【図７】（１）、（２）はＦＣＤ５５０における面粗度
と硬化層深さ及び幅の関係を表す線図である。
と硬化層深さ及び幅の関係を表す線図である。
【図８】（１）、（２）はＦＣ２５０における面粗度と
硬化層深さ及び幅の関係を表す線図である。
硬化層深さ及び幅の関係を表す線図である。
１ ベース ２ ターンテーブル ３ 集光レンズユニット ４ レーザ発振器 ５ 光ファイバー ６ 被加工ワーク ６ａ スプライン ７ レーザビーム反射手段 Ａ レーザ焼入れ装置 Ｂ レーザビーム Ｐ 焼入れ箇所
Claims (4)
- 【請求項１】 被加工ワークの焼き入れ箇所にレーザビ
ームを照射するようにした焼入れ方法において、加工ワ
ークとして炭素含有量が、Ｃ２．１％以上の高い材料を
選択し、レーザ出力として、波長の短い１．０６μｍ以
下のレーザビームとの組合せにより加工するようにした
ことを特徴とするレーザ焼入れ方法。 - 【請求項２】 被加工ワークを所定の周速度で回転さ
せ、この被加工ワークの焼入れ箇所に、レーザビームを
照射するようにしたレーザ焼入れ方法において、レーザ
ビームを被加工ワークの焼入れ箇所に直角に近付けるレ
ーザビーム移動手段を設けたことを特徴とする請求項１
記載のレーザ焼入れ方法。 - 【請求項３】 被加工ワークとして面粗度の大きいＲａ
＝１．２μｍ以上の材料を選択したことを特徴とする請
求項１又は請求項２記載のレーザ焼入れ方法。 - 【請求項４】 被加工ワークが内歯ギヤ、内径スプライ
ンである請求項１又は請求項２又は請求項３記載のレー
ザ焼入れ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11657795A JPH08291322A (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | レーザ焼入れ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11657795A JPH08291322A (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | レーザ焼入れ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08291322A true JPH08291322A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14690569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11657795A Pending JPH08291322A (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | レーザ焼入れ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08291322A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130171473A1 (en) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Fih (Hong Kong) Limited | Method for making patterns on metal article and the resulting metal article |
| CN111270048A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-12 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 一种表面高耐磨内花键激光淬火的装置及方法 |
| CN115323122A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-11-11 | 浙江久恒光电科技有限公司 | 一种马氏体不锈钢餐刀刃口的激光淬火加工方法 |
-
1995
- 1995-04-19 JP JP11657795A patent/JPH08291322A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130171473A1 (en) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Fih (Hong Kong) Limited | Method for making patterns on metal article and the resulting metal article |
| CN111270048A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-12 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 一种表面高耐磨内花键激光淬火的装置及方法 |
| CN115323122A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-11-11 | 浙江久恒光电科技有限公司 | 一种马氏体不锈钢餐刀刃口的激光淬火加工方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040406 |