JPS648074B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS648074B2 JPS648074B2 JP6988881A JP6988881A JPS648074B2 JP S648074 B2 JPS648074 B2 JP S648074B2 JP 6988881 A JP6988881 A JP 6988881A JP 6988881 A JP6988881 A JP 6988881A JP S648074 B2 JPS648074 B2 JP S648074B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel pipe
- laser
- amorphous alloy
- inner peripheral
- peripheral surface
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザーを使用して鋼管の内周面を非
晶質化する方法に関するものである。
晶質化する方法に関するものである。
従来、たとえば溶融状態にある金属を急速に冷
却して原子配列が不規則で結晶組織をもたぬいわ
ゆる非晶質金属（アモルフアスメタル）とするこ
とにより、通常の結晶組織を有する金属に比べて
強度、靭性、硬度および耐食性等が格段に向上す
ることは公知である。
却して原子配列が不規則で結晶組織をもたぬいわ
ゆる非晶質金属（アモルフアスメタル）とするこ
とにより、通常の結晶組織を有する金属に比べて
強度、靭性、硬度および耐食性等が格段に向上す
ることは公知である。
本発明はレーザーが金属の局部表面を急速に加
熱溶融できる点、および鋼管を急速回転させるこ
とにより溶融金属を急速凝固できる点を利用し
て、鋼管の内周面に前記非晶質金属の被覆層を形
成し、耐食、耐摩耗性等を付与することを特徴と
するもので、以下図面に基づいて説明する。
熱溶融できる点、および鋼管を急速回転させるこ
とにより溶融金属を急速凝固できる点を利用し
て、鋼管の内周面に前記非晶質金属の被覆層を形
成し、耐食、耐摩耗性等を付与することを特徴と
するもので、以下図面に基づいて説明する。
第１図および第２図は本発明の一実施例におけ
る主要部を示し、第１図は縦断正面図、第２図は
第１図−線における断面図で、内周面を非晶
質化すべき鋼管１は中心軸を水平方向にして長さ
方向両端部下方をドライブロール２で支承され、
電動機３から伝動装置４を介して前記ドライブロ
ール２を回転することにより、鋼管１は中心軸を
回転中心として矢印方向に高速回転するように設
けられており、２′は振動防止用のスタビライザ
ーロールである。
る主要部を示し、第１図は縦断正面図、第２図は
第１図−線における断面図で、内周面を非晶
質化すべき鋼管１は中心軸を水平方向にして長さ
方向両端部下方をドライブロール２で支承され、
電動機３から伝動装置４を介して前記ドライブロ
ール２を回転することにより、鋼管１は中心軸を
回転中心として矢印方向に高速回転するように設
けられており、２′は振動防止用のスタビライザ
ーロールである。
前記鋼管１内には中空の回転軸５が鋼管１と同
心になるようその一端部に装置した軸受６および
図示しないその他の軸受等に軸支され、電動機７
から伝動装置８を介して矢印で示すように前記鋼
管１の回転方向に対して逆方向に高速回転するよ
うに設けられ、その回転軸５の一端側中空内部に
は軸方向に対して45゜傾斜するミラー１１を固定
して、回転軸５の他端側前方に設置した公知のた
とえばCO2ガスレーザーを発生するレーザーヘツ
ド１０から発射される軸方向のレーザーを半径方
向に変換し、さらに回転軸５側壁部に固定したレ
ンズ１２で鋼管１の内周面上に焦点を結ぶように
してある。
心になるようその一端部に装置した軸受６および
図示しないその他の軸受等に軸支され、電動機７
から伝動装置８を介して矢印で示すように前記鋼
管１の回転方向に対して逆方向に高速回転するよ
うに設けられ、その回転軸５の一端側中空内部に
は軸方向に対して45゜傾斜するミラー１１を固定
して、回転軸５の他端側前方に設置した公知のた
とえばCO2ガスレーザーを発生するレーザーヘツ
ド１０から発射される軸方向のレーザーを半径方
向に変換し、さらに回転軸５側壁部に固定したレ
ンズ１２で鋼管１の内周面上に焦点を結ぶように
してある。
前記回転軸５の一端側中心部にはガス供給管１
３を挿入し、そのガス供給管１３の途中にパウダ
ーホツパ１４、先端部に前記鋼管１内周面上に照
射されるレーザーの近傍に開口するリング状の耐
熱材料製ノズル１５を設けて、たとえばArまた
はN2等の不活性雰囲気ガスをガス供給管１３か
ら供給し、途中のパウダーホツパ１４から非晶質
合金粉末を吸引してノズル１５から噴出するよう
にしてある。
３を挿入し、そのガス供給管１３の途中にパウダ
ーホツパ１４、先端部に前記鋼管１内周面上に照
射されるレーザーの近傍に開口するリング状の耐
熱材料製ノズル１５を設けて、たとえばArまた
はN2等の不活性雰囲気ガスをガス供給管１３か
ら供給し、途中のパウダーホツパ１４から非晶質
合金粉末を吸引してノズル１５から噴出するよう
にしてある。
なお前記回転軸５はたとえば図示のピニオンラ
ツク式あるいはねじ式等の軸方向送り装置９によ
り、レーザーの焦点が前記鋼管１に対して軸方向
に相対移動するように設けられているが、前記送
り装置９は鋼管１側に設けてもよい。
ツク式あるいはねじ式等の軸方向送り装置９によ
り、レーザーの焦点が前記鋼管１に対して軸方向
に相対移動するように設けられているが、前記送
り装置９は鋼管１側に設けてもよい。
上記の装置によりレーザーヘツド１０から照射
されたレーザーはミラー１１で方向変換し、レン
ズ１２で絞られて高エネルギとなり、鋼管１内周
面上に焦点を結んで第３図に示すようにその局部
表面を溶融すると共に、前記パウダーホツパ１４
中の非晶質合金粉末がガス供給管１３から送られ
る不活性雰囲気ガスに吸引されてノズル１５から
噴出し、不活性ガス雰囲気中で前記レーザーによ
り瞬時に溶融されて前記鋼管１内周面の溶融部１
６に噴出圧力と遠心力とにより吹き付けられ、鋼
管１と回転軸５は相互に反対方向に高速回転して
いるので前記溶融部１６は回転方向に急速に移動
し、かつ前記送り装置９により第４図に示すよう
に相対的に１回転するごとに局部的溶融部１６は
軸方向に所定ピツチずつ相対移動して鋼管１内周
面の長さの一部または全部にわたつて急冷却組織
すなわち非晶質合金層１７を形成する。
されたレーザーはミラー１１で方向変換し、レン
ズ１２で絞られて高エネルギとなり、鋼管１内周
面上に焦点を結んで第３図に示すようにその局部
表面を溶融すると共に、前記パウダーホツパ１４
中の非晶質合金粉末がガス供給管１３から送られ
る不活性雰囲気ガスに吸引されてノズル１５から
噴出し、不活性ガス雰囲気中で前記レーザーによ
り瞬時に溶融されて前記鋼管１内周面の溶融部１
６に噴出圧力と遠心力とにより吹き付けられ、鋼
管１と回転軸５は相互に反対方向に高速回転して
いるので前記溶融部１６は回転方向に急速に移動
し、かつ前記送り装置９により第４図に示すよう
に相対的に１回転するごとに局部的溶融部１６は
軸方向に所定ピツチずつ相対移動して鋼管１内周
面の長さの一部または全部にわたつて急冷却組織
すなわち非晶質合金層１７を形成する。
なお前記急冷却組織が非晶質組織を呈するため
にはパウダーホツパ１４の合金粉末の化学成分構
成をあらかじめ急冷により非晶質となるようたと
えばFe70Cr10P13C7、Fe58Cr10Mo12B20、
Fe77Cr5B18、Ni70Cr10P13C7あるいは
Fe50Cr25B20Mo5（いずれもat％）にしておくこと
と、冷却速度が非晶質化のための必要急冷度104
〜106℃／secであることが必要である。
にはパウダーホツパ１４の合金粉末の化学成分構
成をあらかじめ急冷により非晶質となるようたと
えばFe70Cr10P13C7、Fe58Cr10Mo12B20、
Fe77Cr5B18、Ni70Cr10P13C7あるいは
Fe50Cr25B20Mo5（いずれもat％）にしておくこと
と、冷却速度が非晶質化のための必要急冷度104
〜106℃／secであることが必要である。
また前記第４図において溶融部１６Ｃが溶融を
始めたときに１ピツチ前の溶融部１６Ｂが既に凝
固を完了した状態であれば前記溶融部１６Ｃによ
る熱影響により結晶化する虞れがある。
始めたときに１ピツチ前の溶融部１６Ｂが既に凝
固を完了した状態であれば前記溶融部１６Ｃによ
る熱影響により結晶化する虞れがある。
そのため本発明では鋼管１とレーザー焦点が逆
回転による高速スキヤニング（Scanning、走査）
を可能として溶融部１６Ｂの急冷速度よりも速く
レーザーにより溶融部１６Ｃの溶解を行ない、従
つて溶融部１６Ｃの溶解時には前の溶融部１６Ｂ
はまだ溶融状態にあり、その前の溶融部１６Ａは
レーザー加熱部分より離れた位置で急冷されて凝
固し、非晶質合金層１７を形成するようになつて
いる。
回転による高速スキヤニング（Scanning、走査）
を可能として溶融部１６Ｂの急冷速度よりも速く
レーザーにより溶融部１６Ｃの溶解を行ない、従
つて溶融部１６Ｃの溶解時には前の溶融部１６Ｂ
はまだ溶融状態にあり、その前の溶融部１６Ａは
レーザー加熱部分より離れた位置で急冷されて凝
固し、非晶質合金層１７を形成するようになつて
いる。
非晶質化に必要な冷却時間は鋼種によつて若干
異なるが、現在までに判明している実験データか
らみて概ね1/10秒〜1/100秒程度とみられる。
異なるが、現在までに判明している実験データか
らみて概ね1/10秒〜1/100秒程度とみられる。
それ故に理論的には前記本発明方法の場合にお
いて鋼管１と回転軸５とが逆回転することから
各々の回転速度は1/10〜1/100秒／１回転（600〜
6000rpm）で再加熱による結晶化を防止し得るこ
とになり、少くともこの速度が必要である。
いて鋼管１と回転軸５とが逆回転することから
各々の回転速度は1/10〜1/100秒／１回転（600〜
6000rpm）で再加熱による結晶化を防止し得るこ
とになり、少くともこの速度が必要である。
以下実施例について説明する。
被処理材料としての鋼管１は材質JIS・G3456
高温配管用炭素鋼鋼管２種（STPT38、Ｃ／
0.21、Si／0.28、Mn／0.6）からなる外径500mm×
厚さ19mm×長さ1500mmのものとし、内周面を機械
切削およびパフ研摩により表面あらさ6Sとし、
更に外径も切削仕上げして回転による振動を防止
した。
高温配管用炭素鋼鋼管２種（STPT38、Ｃ／
0.21、Si／0.28、Mn／0.6）からなる外径500mm×
厚さ19mm×長さ1500mmのものとし、内周面を機械
切削およびパフ研摩により表面あらさ6Sとし、
更に外径も切削仕上げして回転による振動を防止
した。
非晶質合金粉末は鋼管１内周面に耐食性を有す
る非晶質合金層を形成する意図をもつて化学成分
をCr10に調整したFe70Cr10P13C7（at％）からなる
直径80〜100μｍ粒のものを使用し、ガス供給管
１３から95％のArと、還元性を与える目的でH2
を５％添加した不活性ガスと共にノズル１５から
噴出させた。
る非晶質合金層を形成する意図をもつて化学成分
をCr10に調整したFe70Cr10P13C7（at％）からなる
直径80〜100μｍ粒のものを使用し、ガス供給管
１３から95％のArと、還元性を与える目的でH2
を５％添加した不活性ガスと共にノズル１５から
噴出させた。
使用レーザーは出力30WのCO2ガスレーザーと
し、前記ミラー１１、レンズ１２を経て鋼管１の
内周面上より約0.2mm管壁内に入つた点で焦点を
結ぶように位置し調整し、振動による加熱位置の
ずれの影響を防ぐと共に材料面でのレーザー光の
反射によるエネルギのロス防止を図つた。
し、前記ミラー１１、レンズ１２を経て鋼管１の
内周面上より約0.2mm管壁内に入つた点で焦点を
結ぶように位置し調整し、振動による加熱位置の
ずれの影響を防ぐと共に材料面でのレーザー光の
反射によるエネルギのロス防止を図つた。
レーザー光束は管内周局部表面およびノズル１
５から噴出する非晶質合金粉末を加熱溶融するよ
う設置された。
５から噴出する非晶質合金粉末を加熱溶融するよ
う設置された。
前記鋼管１と回転軸５とは互いに逆方向に同じ
く1500rpmの高速で回転させながら前記鋼管１内
周面局部表面と合金粉末の溶融を行ない、その溶
融幅に応じて回転軸５を軸方向に微調整しつつ移
動させ、鋼管１内周面を全長にわたり加工した。
く1500rpmの高速で回転させながら前記鋼管１内
周面局部表面と合金粉末の溶融を行ない、その溶
融幅に応じて回転軸５を軸方向に微調整しつつ移
動させ、鋼管１内周面を全長にわたり加工した。
この結果得られた鋼管１内周面の処理層はすぐ
れた耐食性能を有する厚さ約50μｍの非晶質組織
であつた。
れた耐食性能を有する厚さ約50μｍの非晶質組織
であつた。
本発明は以上のようにエネルギコントロールが
比較的容易なレーザーを使用して鋼管内周面に耐
食、耐摩耗性等すぐれた性質の非晶質合金層を形
成することができる。
比較的容易なレーザーを使用して鋼管内周面に耐
食、耐摩耗性等すぐれた性質の非晶質合金層を形
成することができる。
第１図および第２図は本発明の一実施例におけ
る主要部を示し、第１図は縦断正面図、第２図は
第１図−線における断面図、第３図は第１図
部における拡大図、第４図は第３図部におけ
る溶融部の経過説明図である。 １：鋼管、２：ドライブロール、２′：スタビ
ライザーロール、３：電動機、４：伝動装置、
５：回転軸、６：軸受、７：電動機、８：伝動装
置、９：送り装置、１０：レーザーヘツド、１
１：ミラー、１２：レンズ、１３：ガス供給管、
１４：パウダーホツパ、１５：ノズル、１６，１
６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ：溶融部、１７：非晶質合
金層。
る主要部を示し、第１図は縦断正面図、第２図は
第１図−線における断面図、第３図は第１図
部における拡大図、第４図は第３図部におけ
る溶融部の経過説明図である。 １：鋼管、２：ドライブロール、２′：スタビ
ライザーロール、３：電動機、４：伝動装置、
５：回転軸、６：軸受、７：電動機、８：伝動装
置、９：送り装置、１０：レーザーヘツド、１
１：ミラー、１２：レンズ、１３：ガス供給管、
１４：パウダーホツパ、１５：ノズル、１６，１
６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ：溶融部、１７：非晶質合
金層。
Claims (1)
- １ レーザーを照射して鋼管内周面の局部表面を
溶融すると共に、前記レーザーにより該溶融部近
傍に供給した非晶質合金粉末を不活性ガス雰囲気
中にて溶融して前記鋼管の溶融部表面に吹き付け
ながら鋼管とレーザーの焦点を相対移動させ、レ
ーザー照射の移動方向とは逆方向に該鋼管の中心
軸を回転中心として鋼管を高速回転させることに
より前記溶融金属を急速凝固させ、前記鋼管内周
面の長さの一部または全部にわたつて非晶質合金
層を形成することを特徴とする鋼管内周面の非晶
質化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6988881A JPS57185927A (en) | 1981-05-08 | 1981-05-08 | Formation of amorphous inside circumferential surface of steel pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6988881A JPS57185927A (en) | 1981-05-08 | 1981-05-08 | Formation of amorphous inside circumferential surface of steel pipe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57185927A JPS57185927A (en) | 1982-11-16 |
| JPS648074B2 true JPS648074B2 (ja) | 1989-02-13 |
Family
ID=13415718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6988881A Granted JPS57185927A (en) | 1981-05-08 | 1981-05-08 | Formation of amorphous inside circumferential surface of steel pipe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57185927A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4496607A (en) * | 1984-01-27 | 1985-01-29 | W. R. Grace & Co. | Laser process for producing electrically conductive surfaces on insulators |
| JPS6123772A (ja) * | 1984-07-09 | 1986-02-01 | Dai Ichi High Frequency Co Ltd | 金属管等の内面に金属ライニングを施す方法 |
| EP0498286B1 (de) * | 1991-02-02 | 1995-01-11 | FRIEDRICH THEYSOHN GmbH | Verfahren zur Erzeugung einer verschleissmindernden Schicht |
| IT1278354B1 (it) * | 1995-02-06 | 1997-11-20 | Sapim Amada Spa | Procedimento e macchina per la produzione di pannelli di lamiera. |
| KR20020038576A (ko) * | 2000-02-28 | 2002-05-23 | 바우 알루미늄 아게 | 표면-합금 원통, 부분적 원통 또는 공동 원통 구조 부재를제조하는 방법 및 그 방법을 실현하는 장치 |
| US6689234B2 (en) | 2000-11-09 | 2004-02-10 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | Method of producing metallic materials |
| US7341765B2 (en) * | 2004-01-27 | 2008-03-11 | Battelle Energy Alliance, Llc | Metallic coatings on silicon substrates, and methods of forming metallic coatings on silicon substrates |
| NL2015734B1 (en) * | 2015-11-06 | 2017-05-24 | Laser Clad Company B V | Method for laser cladding. |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5942070B2 (ja) * | 1975-12-02 | 1984-10-12 | 新日本製鐵株式会社 | テツ コウ オヨビ ソノセイヒン ノ ヒヨウメンヒメヒンフホウホウ |
| JPS6038466B2 (ja) * | 1977-03-09 | 1985-08-31 | 株式会社東芝 | コ−テイング方法 |
| JPS55148752A (en) * | 1979-05-11 | 1980-11-19 | Nippon Steel Corp | Formation method of coating on metal surface |
-
1981
- 1981-05-08 JP JP6988881A patent/JPS57185927A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57185927A (en) | 1982-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6125779B2 (ja) | ||
| US6303897B1 (en) | Process and device for laser treatments of inside surfaces | |
| KR100388150B1 (ko) | 경금속 실린더 블록 및 그의 제조 방법과 그 방법을 실행하기 위한 장치 | |
| US4750947A (en) | Method for surface-alloying metal with a high-density energy beam and an alloy metal | |
| US6417477B1 (en) | Method and apparatus for electrospark alloying | |
| US6858262B2 (en) | Method for producing a surface-alloyed cylindrical, partially cylindrical or hollow cylindrical component and a device for carrying out said method | |
| JP3065305B2 (ja) | 補助加熱を用いた大径溶射成形品の製造方法とそれに用いる装置 | |
| JP5870621B2 (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| JPH0434627B2 (ja) | ||
| JPS648074B2 (ja) | ||
| JP2003525351A5 (ja) | ||
| US5468932A (en) | Method of generating a pattern in the surface of a workpiece | |
| CN114875402B (zh) | 一种巴氏合金激光熔覆加工方法 | |
| JPH05329679A (ja) | レーザ加工方法及び装置 | |
| JP2010502859A (ja) | ローラ体の製造方法およびローラ体 | |
| JP7400808B2 (ja) | 溶接管の製造方法及び溶接管の製造装置 | |
| CN111005022A (zh) | 利用三激光协同制备铍青铜铜辊表面高硬度铁基涂层的方法 | |
| KR100725796B1 (ko) | 피스톤 링에 층을 마련하는 방법 및 장치 | |
| JP3117363B2 (ja) | 高速回転ア−ク溶接装置 | |
| CN117600989A (zh) | 蒸镀送丝机构 | |
| JPH0732173A (ja) | レーザクラッディング方法 | |
| SU599935A1 (ru) | Способ электродуговой наплавки | |
| JP3331538B2 (ja) | リング状接合材用急冷凝固箔並びにその製造方法、製造装置及び製造用ノズル | |
| JPS58148056A (ja) | 双ロ−ル型鋳造圧延機 | |
| JP3752775B2 (ja) | アルミニウム部材の表面硬化方法及び自動変速機用のアルミニウム部材 |