JPS61284519A

JPS61284519A - レ−ザ焼入れ方法

Info

Publication number: JPS61284519A
Application number: JP12566285A
Authority: JP
Inventors: Tsunetaka Hiromi; 広実　常登; Ichiro Yamashita; 一郎山下; Tetsuyuki Neishi; 根石　哲行
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1985-06-10
Filing date: 1985-06-10
Publication date: 1986-12-15

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はレーザによる表面焼入れ方法に関し、特に成形
部品に対する焼入れ方法の改良に係る。

〔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へ１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。従って、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
。

第５図は自動車部品等に用いられる内歯歯車の概略を示
す縦断面図で、第６図はその■−■線に沿う拡大断面図
である。このような内歯歯車に対してもレーザ焼入れが
適用されている。第７図（Ａ＞はレーザ焼入れ前の状態
を示し、同図（Ｂ）＜Ｃ＞は夫々従来のレーザ焼入れ方
法を適用した後の状態を示している。図中、クロスハツ
チングを施した部分Ｘが焼入れによる硬化層を示してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、成形部品の焼入れでは熱拡散形態が平板の場
合とは異なるため、特殊な問題が存在する。即ち、第５
図および第６図の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２）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４
では熱拡散が大きいため加熱され難い。また、歯側壁３
ではレーザビームの入射角が歯先や歯底と異なるため、
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。

その結果、第７図（８）に示すように歯側壁３および歯
底に硬化層が形成されるように焼入れすると、図中黒く
塗りつぶした部分ｙで示すように歯先は溶融し、また割
れが発生し易くなる。一方、歯先２に溶融しない硬化１
１ｘが形成されるように焼入れすると、歯側壁３及び歯
底４には硬化層が得られなくなる等の問題を生じていた
。

上記事情に鑑み、本発明は成形部品の所要部分表面に均
一な焼入れ硬化層を形成することを技術的課題とするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によるレーザ焼入れ方法は、熱容量が小さくて焼
入れされ易い部分を除き、成形部品の焼入れしようとす
る領域表面にレーザビーム吸収被膜を施し、該レーザビ
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
ることを特徴とするものである。

なお、例えば歯車の歯側壁のように焼入れされ難い部分
に良好な硬化層を形成するため、上記のようにレーザビ
ーム吸収被膜を施すと共に、レーザビームを偏心させて
当該部分におけるビームの照射エネルギー密度を大きく
するようにするのが望ましい。

〔作用〕

上記本発明の方法によれば、焼入れの不要な部分では部
材の金属光沢表面によりレーザビームが反射されて焼入
れされないから、必要な部分にのみ焼入れすることがで
きる。

また、例えば歯車の歯先のように熱容量が小さくて焼入
れされ易い部分ではレーザビームの吸収による直接の加
熱は少なく、硬化加熱時の熱伝導で加熱されるから、表
面を溶融させることなく硬化層を形成することができる
。

〔実施例〕

以下、自動車部品用の内歯歯車に対して本発明のレーザ
焼入れ方法を適用した一実施例について説明する。

まず第１図に示すように、歯先２を除いて歯側壁３（先
端部３′は除外）および歯底４の表面に−レーザビーム
吸収液８１５を塗布した。次いで、この内歯歯車に対し
、第２図（Ａ）（８）に示すようにしてレーザ焼入れを
施した。

第２図（Ａ＞において、６は図示しない発振器から出た
レーザビームである。該レーザビームは集光レンズ７を
通過した後、銅製ミラー８により直角方向に変換される
。続いて、第２図（Ｂ）に示すようにレーザビーム６は
内歯歯車１の内面に照射される。なお、９は光学系全体
を昇降させるための昇降機構を備えた回転治具である。

また、第３図は第２図（Ｂ）を上から見た図である。

上記によりレーザ焼入れを施すと、レーザビーム吸収被
膜５が塗布されていない歯先２では部材の光沢によりレ
ーザビーム６が反射される。なお、歯側壁３の先端部３
′に被膜５を塗布していないのは、は先２は熱が籠り易
く、歯側壁３をレーザビームが通過後に部材からの熱伝
導により歯側壁３の先端まで容易に加熱されるためであ
る。また、銅製ミラー８を偏心させることにより、歯側
壁部３でのレーザビーム６の入射角が大きくなり、加熱
され易くなる。

こうして、上記実施例の方法によりレーザ焼入れを行な
うと、第３図にクロスハツチングで示す部分１０のみが
焼入れられ、歯先表面１１は非焼入れ部となる。即ち、
歯先では部材の光沢によりレーザビームが反射され、硬
化層が形成されない。

しかし、歯先と同様にレーザビーム吸収被膜が塗布され
ていない両側壁先端３′においては、歯側壁部へのレー
ザビーム照射復の熱伝導によりＡ１変態点まで加熱され
るので焼入れされ、硬化層が得られる。この場合、歯側
壁ではレーザビームの照射エネルギー密度が大きくなる
から、歯側壁先端部３′を焼入れするに充分な入熱が得
られる。

この結果、歯先の溶融を防止しつつ歯側壁および歯底に
均一な硬化層を形成することができる。また、不必要な
部分の焼入れがないので製品の変形は非常に小さく、性
能も良好である。

因みに、３ｉ系耐熱塗料をレーザビーム吸収被膜５に用
いた歯先直径４８ａ＊、歯底直径５４．の内歯歯車に対
して、焼入れ速度（歯先内面周速）が１、Ｏｎ／ｍｉｎ
となるように回転治具９を調整し、且つ内歯歯車内面照
射部のレーザビーム径６　ｍ　。

レーザ出力０．７ｋｗに光学系を調整して上記実施例に
よるレーザ焼入れを行なったところ、硬化深さ０．１調
部位における硬化硬さＨｖ−７００〜７５０で、第４図
に示したように均一な硬化層が得られた。

また、外歯歯車について同様の方法でレーザ焼入れを行
なった結果、内歯歯車の場合と同様の結果が得られた。

この場合、第３図において最初にレーザど−ム６で歯の
片面を−通り焼入れした後、銅製ミラー８を８′に移動
し、再びレーザビーム６′で残る一方の歯面を照射し、
焼入れを行なう。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば成形部品の所要部
分表面に均一な焼入れ硬化層を形成でき。

る等、顕著な効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例になるレーザ焼入れ
方法を説明するための断面図、第５図はレーザ焼入れの
対象である内歯歯車の概略を示す縦断面図であり、第６
図はそのＶＩ−ＶＩ線に沿う横断面図、第７図（Ａ）〜
（Ｃ）は従来のレーザ焼入れ方法における問題点を説明
するための断面図である。１・・・内歯歯車、２・・・歯先、３・・・歯側壁、４
・・・歯底、５・・・レーザビーム吸収被膜、６・・・
レーザビーム、７・・・集光レンズ、８・・・銅製ミラ
ー、９・・・回転冶具出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦第１ｔ！！Ｊ第２図第３図ｎ第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱容量が小さくて焼入れされ易い部分を除き、成
形部品の焼入れしようとする領域表面にレーザビーム吸
収被膜を施し、該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ことを特徴とするレーザ焼
入れ方法。
（２）前記レーザビーム吸収被膜を施した領域における
照射エネルギー密度が大きくなるように、照射角を偏心
させて前記レーザビームを照射するようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のレーザ焼入れ
方法。
（３）前記成形部品が歯車であり、該歯車の歯側壁面の
みに前記レーザビーム吸収被膜を施すことを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載のレー
ザ焼入れ方法。