JP2019173080A - Laser processing device, thermal refining method by laser beam, and method for producing thermally refined material - Google Patents

Laser processing device, thermal refining method by laser beam, and method for producing thermally refined material Download PDF

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Abstract

To provide a laser processing device capable of stably performing annealing by the irradiation of a laser beam.SOLUTION: A laser processing device comprises: a heating part (16) of heating a first region as a partial region of a workpiece (W) so as to be heated up and retained to a first temperature (T12); a head (12) irradiating the workpiece (W) with a laser beam (Ls); and a control part (15) controlling the operation of the head (12). The control part (15) carries out the control in such a manner that a second region (ARb) in the heated up and retained first region (ARa) is irradiated with the laser beam (Ls) for a prescribed time to heat up the second region (ARb) to a second temperature (T13) higher than the first temperature (T12), and the cooling of the second region (ARb) after the passage of the prescribed time is performed in a state where the first region (ARa) is heated up and retained by the heating part (16).SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、レーザ加工装置，レーザ光による熱調質方法，及び熱調質材の製造方法に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus, a heat tempering method using laser light, and a method for manufacturing a heat tempered material.

金属部材の局部的な熱調質を、レーザ光の照射によって行う技術が検討されている。
特許文献１には、熱調質のうちの焼き入れに関し、鋼板のワーク（スプライスプレート）に部分焼き入れを行う方法及び装置が記載されている。
また、特許文献１には、レーザ光の照射で鋼材を変態点以上に加熱した後の冷却速度は、一般に、焼き入れに十分な高速になることが記載されている（特許文献１：段落０００９）。 A technique for performing local thermal refining of a metal member by laser light irradiation has been studied.
Patent Document 1 describes a method and an apparatus for performing partial quenching on a workpiece (splice plate) of a steel plate with respect to quenching in thermal tempering.
Patent Document 1 describes that the cooling rate after heating a steel material to a temperature above the transformation point by laser light irradiation is generally high enough for quenching (Patent Document 1: Paragraph 0009). ).

特許第４６１６５２３号公報Japanese Patent No. 4616523

ところで、熱調質のうちの焼きなましは、加熱後の冷却速度を遅くして徐冷することが必要である。
しかしながら、レーザ光の照射で加熱すると、局部的な加熱になることから冷却が高速となり、徐冷の温度制御が困難である。
そのため、レーザ光による焼きなましは、具体的な手法が確立していないのが現状である。
金属部材の局部的な焼きなましが安定的に可能になると、硬い金属材料を用いた部材の量産的曲げ加工が容易になるなど、メリットが多く、具体的手法の確立が期待されている。 By the way, annealing in the heat tempering needs to be slowly cooled by slowing the cooling rate after heating.
However, when heating is performed by laser light irradiation, local heating is performed, so that the cooling is performed at a high speed and it is difficult to control the temperature of gradual cooling.
Therefore, at present, no specific method has been established for annealing with laser light.
If local annealing of a metal member can be stably performed, there are many advantages such as easy mass-production bending of a member using a hard metal material, and establishment of a specific method is expected.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、レーザ光の照射による焼きなましを行うことができるレーザ加工装置，レーザ光による熱調質方法，及び熱調質材の製造方法を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of performing annealing by laser light irradiation, a heat tempering method using laser light, and a method for manufacturing a heat tempered material.

上記の課題を解決するために、本発明は次の構成を有する。
１） ワークの一部領域である第１の領域を加熱して第１の温度に昇温維持する加熱部と、
前記ワークに対しレーザ光を照射するヘッドと、
前記ヘッドの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記レーザ光を、昇温維持された前記第１の領域内の第２の領域に所定時間照射して前記第２の領域を前記第１の温度よりも高い第２の温度に昇温し、前記所定時間経過後の前記第２の領域の冷却を、前記第１の領域を前記加熱部によって昇温維持した状態で行うよう制御するレーザ加工装置である。
２） 前記制御部は、前記レーザ光の照射を、前記ヘッドを移動させながら行うことを特徴とする１）に記載のレーザ加工装置である。
３） ワークに対し第１のレーザ光を照射する第１のヘッドと、
前記ワークに対し第２のレーザ光を照射する第２のヘッドと、
前記第１のヘッド及び前記第２のヘッドの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ワークに対し前記第１のレーザ光を照射して第１の領域を第１の温度に昇温維持した状態で、前記第１の領域内に前記第２のレーザ光を所定時間照射して前記第１の温度よりも高い第２の温度に昇温した第２の領域を形成し、前記所定時間経過後の前記第２の領域の冷却を、前記第１のレーザ光の照射下で行うよう制御するレーザ加工装置である。
４） 前記制御部は、前記第２のレーザ光の照射を、前記第２のヘッドを移動させながら行うことを特徴とする３）に記載のレーザ加工装置である。
５） ワークの一部領域である第１の領域を加熱部によって加熱して第１の温度に昇温維持する第１昇温ステップと、
昇温維持した状態の前記第１の領域内に、レーザ光を所定時間照射して前記第１の温度よりも高い第２の温度に昇温した第２の領域を形成する第２昇温ステップと、
前記所定時間経過後の前記第２の領域の冷却を、前記第１の領域を前記加熱部によって昇温維持した状態で行う冷却ステップと、
を含むレーザ光による熱調質方法である。
６） 前記第２昇温ステップにおける前記レーザ光の照射を、照射位置を移動させながら行うことを特徴とする５）に記載のレーザ光による熱調質方法である。
７） ワークに対し第１のレーザ光を照射して第１の領域を第１の温度に昇温維持する第１昇温ステップと、
昇温維持した状態の前記第１の領域内に、第２のレーザ光を所定時間照射して前記第１の温度よりも高い第２の温度に昇温した第２の領域を形成する第２昇温ステップと、
前記所定時間経過後の前記第２の領域の冷却を、前記第１のレーザ光の照射下で行う冷却ステップと、
を含むレーザ光による熱調質方法である。
８） 前記第２昇温ステップにおける前記第２のレーザ光の照射を、照射位置を移動させながら行うことを特徴とする７）に記載のレーザ光による熱調質方法である。
９） 鋼材の一部領域である第１の領域を加熱部によって加熱してＡ３変態点未満の第１の温度に昇温維持する第１昇温ステップと、
昇温維持した状態の前記第１の領域内に、レーザ光を所定時間照射してＡ３変態点を超える第２の温度に昇温した第２の領域を形成する第２昇温ステップと、
前記所定時間経過後の前記第２の領域の冷却を、前記第１の領域を前記加熱部によって昇温維持した状態で行う冷却ステップと、
を含む熱調質材の製造方法である。
１０） 前記第２昇温ステップにおける前記レーザ光の照射を、照射位置を移動させながら行うことを特徴とする９）に記載の熱調質材の製造方法である。
１１） 鋼材に対し第１のレーザ光を照射して第１の領域をＡ３変態点未満の第１の温度に昇温維持する第１昇温ステップと、
昇温維持した状態の前記第１の領域内に、第２のレーザ光を所定時間照射してＡ３変態点を越える第２の温度に昇温した第２の領域を形成する第２昇温ステップと、
前記所定時間経過後、前記第２の領域を、前記第１のレーザ光の照射下で冷却する冷却ステップと、
を含む熱調質材の製造方法である。
１２） 前記第２昇温ステップにおける前記第２のレーザ光の照射を、照射位置を移動させながら行うことを特徴とする１１）に記載の熱調質材の製造方法である。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
1) a heating unit that heats and maintains the first region, which is a partial region of the workpiece, to a first temperature;
A head for irradiating the workpiece with laser light;
A control unit for controlling the operation of the head;
With
The controller is
Irradiating the second region in the first region, which has been maintained at an elevated temperature, for a predetermined time to raise the temperature of the second region to a second temperature higher than the first temperature; The laser processing apparatus controls the cooling of the second region after the predetermined time has elapsed in a state where the temperature of the first region is maintained by the heating unit.
2) The laser processing apparatus according to 1), wherein the control unit performs the irradiation of the laser light while moving the head.
3) a first head that irradiates the workpiece with a first laser beam;
A second head for irradiating the workpiece with a second laser beam;
A control unit for controlling operations of the first head and the second head;
With
The controller is
In the state where the first laser beam is irradiated onto the workpiece and the temperature of the first region is maintained at the first temperature, the second laser beam is irradiated into the first region for a predetermined time. A second region heated to a second temperature higher than the first temperature is formed, and the second region is cooled after the predetermined time has elapsed under irradiation of the first laser beam. It is a laser processing apparatus which controls so.
4) The laser processing apparatus according to 3), wherein the control unit performs the irradiation of the second laser light while moving the second head.
5) a first temperature raising step for heating the first region, which is a partial region of the workpiece, by the heating unit to maintain the temperature at the first temperature;
A second temperature raising step of forming a second region heated to a second temperature higher than the first temperature by irradiating laser light for a predetermined time in the first region in a state where the temperature is maintained. When,
A cooling step of cooling the second region after the predetermined time has elapsed while maintaining the temperature of the first region by the heating unit;
Is a thermal conditioning method using laser light.
6) The thermal conditioning method using laser light according to 5), wherein the laser light irradiation in the second temperature raising step is performed while moving the irradiation position.
7) A first temperature raising step of irradiating the work with the first laser beam to maintain the temperature of the first region at the first temperature;
A second region that is heated to a second temperature higher than the first temperature by irradiating a second laser beam for a predetermined time in the first region in a state where the temperature is maintained is formed. A heating step;
A cooling step in which the cooling of the second region after the elapse of the predetermined time is performed under irradiation of the first laser beam;
Is a thermal conditioning method using laser light.
8) The thermal conditioning method using laser light according to 7), wherein the irradiation of the second laser light in the second temperature raising step is performed while moving the irradiation position.
9) A first temperature raising step of heating the first region, which is a partial region of the steel material, by the heating unit and maintaining the temperature at a first temperature lower than the A3 transformation point;
A second temperature raising step of forming a second region in the first region in which the temperature has been maintained and irradiated with laser light for a predetermined time to raise the temperature to a second temperature exceeding the A3 transformation point;
A cooling step of cooling the second region after the predetermined time has elapsed while maintaining the temperature of the first region by the heating unit;
It is a manufacturing method of the heat-conditioning material containing this.
10) The method for producing a heat-tempered material according to 9), wherein the laser beam irradiation in the second temperature raising step is performed while moving an irradiation position.
11) A first heating step of irradiating the steel material with a first laser beam to maintain the temperature of the first region at a first temperature lower than the A3 transformation point;
A second temperature raising step of forming a second region in the first region in which the temperature has been maintained, which has been heated to a second temperature exceeding the A3 transformation point by irradiation with a second laser beam for a predetermined time. When,
A cooling step for cooling the second region under the irradiation of the first laser beam after the predetermined time has elapsed;
It is a manufacturing method of the heat-conditioning material containing this.
12) The method for producing a heat-conditioning material according to 11), wherein the irradiation of the second laser light in the second temperature raising step is performed while moving the irradiation position.

本発明によれば、レーザ光の照射による焼きなましを行うことができる。   According to the present invention, annealing by laser beam irradiation can be performed.

図１は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の実施例１であるレーザ加工装置５１を示す模式的斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing a laser processing apparatus 51 which is Example 1 of the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention. 図２は、レーザ加工装置５１が備えるヒータ１６による加熱領域ＡＲａを説明するための平面図である。FIG. 2 is a plan view for explaining the heating area ARa by the heater 16 provided in the laser processing apparatus 51. 図３は、レーザ加工装置５１で熱調質したワークＷにおける評価点Ｐ１の温度推移を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the temperature transition of the evaluation point P <b> 1 in the workpiece W heat-conditioned by the laser processing apparatus 51. 図４は、鋼材のワークＷに対しレーザ加工装置５１で行った焼きなましの温度推移を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a temperature transition of annealing performed on the steel workpiece W by the laser processing apparatus 51. 図５は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の実施例２であるレーザ加工装置５２を示す模式的側面図である。FIG. 5 is a schematic side view showing a laser processing apparatus 52 that is Example 2 of the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention. 図６は、レーザ加工装置５２の制御部２５を説明するためのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram for explaining the control unit 25 of the laser processing apparatus 52. 図７は、レーザ加工装置５２がワークＷに照射されたレーザ光のスポットＬｓ１ａ，Ｌｓ２ａを説明するためのワークＷの上面図である。FIG. 7 is a top view of the workpiece W for explaining the laser beam spots Ls1a and Ls2a irradiated to the workpiece W by the laser processing device 52. FIG. 図８は、レーザ加工装置５２で熱調質したワークＷにおける評価点Ｐ２の温度推移を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the temperature transition of the evaluation point P <b> 2 in the workpiece W heat-conditioned by the laser processing device 52. 図９は、鋼のワークＷに対しレーザ加工装置５２で行った焼きなましの温度推移を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a temperature transition of annealing performed on the steel workpiece W by the laser processing apparatus 52. 図１０は、アルミニウム合金のワークに対しレーザ加工装置５１で行った焼きなましの温度推移を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a temperature transition of the annealing performed on the aluminum alloy workpiece by the laser processing apparatus 51.

本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置を、実施例１のレーザ加工装置５１及び実施例２のレーザ加工装置５２により説明する。レーザ加工装置５１，５２は、ファイバレーザを用いたレーザ加工装置である。   A laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to a laser processing apparatus 51 of Example 1 and a laser processing apparatus 52 of Example 2. The laser processing devices 51 and 52 are laser processing devices using a fiber laser.

（実施例１）
まず、レーザ加工装置５１の全体構成について、図１を参照して説明する。説明の便宜上、水平軸（Ｘ軸，Ｙ軸）及び垂直軸（Ｚ軸）を図１の矢印方向に規定する。 Example 1
First, the whole structure of the laser processing apparatus 51 is demonstrated with reference to FIG. For convenience of explanation, a horizontal axis (X axis, Y axis) and a vertical axis (Z axis) are defined in the arrow direction in FIG.

レーザ加工装置５１は、切断などのレーザ加工と、焼き入れや焼きなましなどの熱調質との両方を行うことができる。
レーザ加工装置５１は、レーザ発振器１１と、ヘッド１２と、ヘッド１２を移動するヘッド移動部１３と、ワークＷが載置されるテーブル１４と、制御部としての制御部１５と、を有する。
レーザ加工装置５１は、さらに、加熱装置としてのヒータ１６と、ヒータ駆動部１７と、温度センサ１８，１９と、を有する。 The laser processing device 51 can perform both laser processing such as cutting and thermal tempering such as quenching and annealing.
The laser processing apparatus 51 includes a laser oscillator 11, a head 12, a head moving unit 13 that moves the head 12, a table 14 on which a workpiece W is placed, and a control unit 15 as a control unit.
The laser processing device 51 further includes a heater 16 as a heating device, a heater driving unit 17, and temperature sensors 18 and 19.

レーザ発振器１１は、ファイバレーザ発振器であり、生成したレーザ光をヘッド１２に向け供給する。
ヘッド１２は、本体部１２ａと、本体部１２ａの先端に着脱可能に装着されたノズル１２ｂと、本体部１２ａに内蔵された光学系１２ｃと、を有する。
ヘッド１２は、レーザ発振器１１から供給されたレーザ光を、光学系１２ｃにより所望の光束形状や焦点位置のレーザ光Ｌｓにしてノズル１２ｂからテーブル１４に向け出射する。
ヘッド移動部１３は、ヘッド１２をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に３次元的に移動する。また、ヘッド１２から出射したレーザ光Ｌｓの光軸が、Ｚ軸に対して傾くようにヘッド１２を任意の角度に傾斜させることもできる。
テーブル１４は、上部にワークＷが載置される。
レーザ発振器１１，ヘッド１２，及びヘッド移動部１３の動作は、制御部１５によって制御される。 The laser oscillator 11 is a fiber laser oscillator and supplies the generated laser light toward the head 12.
The head 12 includes a main body 12a, a nozzle 12b that is detachably attached to the tip of the main body 12a, and an optical system 12c built in the main body 12a.
The head 12 emits the laser beam supplied from the laser oscillator 11 to the table 14 from the nozzle 12b as a laser beam Ls having a desired light beam shape or focal position by the optical system 12c.
The head moving unit 13 moves the head 12 three-dimensionally in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. Further, the head 12 can be inclined at an arbitrary angle so that the optical axis of the laser light Ls emitted from the head 12 is inclined with respect to the Z axis.
A work W is placed on the table 14.
Operations of the laser oscillator 11, the head 12, and the head moving unit 13 are controlled by the control unit 15.

加熱部であるヒータ１６は、テーブル１４に載置されたワークＷの上方又は下方（この例では上方）に近接配置され、ワークＷの一部領域を局部的に加熱する。
ヒータ１６は、例えば棒状のハロゲンヒータであり、テーブル１４に載置されたワークＷに対し、Ｘ軸方向に延びる帯状に熱を付与する。
ワークＷにおいて、ヒータ１６によって加熱され、ある温度以上に維持される領域は、図２における加熱領域ＡＲａのようにＸ軸方向に延びる細長の領域となる。
ヒータ１６のＯＮ／ＯＦＦ動作及び出力値は、ヒータ駆動部１７を介して制御部１５により制御される。 The heater 16 that is a heating unit is disposed close to or above the workpiece W placed on the table 14 (upward in this example), and locally heats a partial region of the workpiece W.
The heater 16 is, for example, a rod-shaped halogen heater, and applies heat to the workpiece W placed on the table 14 in a strip shape extending in the X-axis direction.
In the workpiece W, a region heated by the heater 16 and maintained at a temperature higher than a certain temperature is an elongated region extending in the X-axis direction like the heating region ARa in FIG.
The ON / OFF operation and the output value of the heater 16 are controlled by the control unit 15 via the heater driving unit 17.

温度センサ１８は、テーブル１４に載置されたワークＷにおける加熱領域ＡＲａの温度を測定し、測定結果を制御部１５に向け送出する。
温度センサ１９は、例えばヘッド１２の本体部１２ａに取り付けられ、テーブル１４に載置されたワークＷ上の、レーザ光Ｌｓに照射されている部分の温度を測定し、測定結果を温度情報として制御部１５に向け送出する。 The temperature sensor 18 measures the temperature of the heating area ARa of the workpiece W placed on the table 14 and sends the measurement result to the control unit 15.
The temperature sensor 19 is attached to the main body 12a of the head 12, for example, measures the temperature of the part irradiated with the laser light Ls on the work W placed on the table 14, and controls the measurement result as temperature information. Sends to the unit 15.

制御部１５は、中央処理装置であるＣＰＵ１５ａ，記憶部１５ｂ，入出力部１５ｃを有する。制御部１５は、温度センサ１８,１９からの温度情報や、記憶部１５ｂに予め記憶された、或いは入出力部１５ｃを介して入力された加工プログラム及び動作指示などに基づいて、レーザ加工装置５１の全体動作を制御する。   The control unit 15 includes a CPU 15a that is a central processing unit, a storage unit 15b, and an input / output unit 15c. The control unit 15 is based on temperature information from the temperature sensors 18 and 19, a processing program stored in advance in the storage unit 15 b, or input through the input / output unit 15 c, an operation instruction, and the like. To control the overall operation.

レーザ加工装置５１は、制御部１５の制御の下、次の手順により、鋼材のワークＷに対し、局部的な焼きなまし処理を行えるようになっている。この処理について、図２及び図３を参照して説明する。
図２は、テーブル１４に載置したワークＷの上面図である。図３は、図２に示されたワークＷにおける評価点Ｐ１での、焼きなましにおける温度の時間推移を示したグラフである。評価点Ｐ１は、Ｘ軸方向が任意位置、Ｙ軸方向が加熱領域ＡＲａの中点に位置する点である。
説明する焼きなましは、例えば、ワークＷのＹ軸方向中央部に、Ｘ方向に延びる軟化領域を形成するものである。 The laser processing apparatus 51 can perform a local annealing process on the steel workpiece W under the control of the control unit 15 according to the following procedure. This process will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a top view of the workpiece W placed on the table 14. FIG. 3 is a graph showing the time transition of the temperature during annealing at the evaluation point P1 in the workpiece W shown in FIG. The evaluation point P1 is a point where the X-axis direction is an arbitrary position and the Y-axis direction is located at the midpoint of the heating area ARa.
In the annealing to be described, for example, a softened region extending in the X direction is formed in the center of the workpiece W in the Y-axis direction.

まず、ワークＷを、軟化させたい領域がヒータ１６の直下となるようテーブル１４に載置する。ヘッド１２は、ワークＷの上方から外れた位置に移動しておく。   First, the workpiece W is placed on the table 14 so that the region to be softened is directly below the heater 16. The head 12 is moved to a position deviated from above the workpiece W.

制御部１５の制御の下、ヒータ１６を動作させ、テーブル１４に載置したワークＷを加熱する。そして、加熱領域ＡＲａの温度を、温度センサ１８で監視しながら温度Ｔ１２で飽和した安定状態にする（図３：時刻ｔ１１〜ｔ１２）。   Under the control of the control unit 15, the heater 16 is operated to heat the workpiece W placed on the table 14. Then, the temperature of the heating area ARa is monitored by the temperature sensor 18 and is brought into a stable state saturated at the temperature T12 (FIG. 3: times t11 to t12).

次いで、制御部１５の制御の下、レーザ発振器１１を動作させて、レーザ光Ｌｓをノズル１２ｂから下方に照射させる。
ヘッド移動部１３を動作させて、ヘッド１２の姿勢を、レーザ光Ｌｓの光束がヒータ１６と干渉せず、かつ照射位置がヒータ１６の直下となるように傾斜させる。
すなわち、Ｙ軸方向の照射位置を、ワークＷの加熱領域ＡＲａにおけるＹ軸方向の中央位置とする。以下、この中央位置を通りＸ軸に平行な仮想線を、本加熱線ＬＮａと称する。また、レーザ光ＬｓがワークＷに照射された際の照射範囲をスポットＬｓａと称する（図２参照）。 Next, under the control of the control unit 15, the laser oscillator 11 is operated to irradiate the laser light Ls downward from the nozzle 12b.
The head moving unit 13 is operated to tilt the posture of the head 12 so that the light beam of the laser light Ls does not interfere with the heater 16 and the irradiation position is directly below the heater 16.
That is, the irradiation position in the Y-axis direction is set as the center position in the Y-axis direction in the heating area ARa of the workpiece W. Hereinafter, an imaginary line passing through the center position and parallel to the X axis is referred to as a main heating line LNa. An irradiation range when the workpiece W is irradiated with the laser light Ls is referred to as a spot Lsa (see FIG. 2).

次に、制御部１５は、ヘッド移動部１３を動作させて、レーザ光Ｌｓが本加熱線ＬＮａ上を移動するようにヘッド１２を速度Ｖ１で移動させる（矢印ＤＲ１）。
レーザ光ＬｓがワークＷに掛かると、ワークＷの表面にスポットＬｓａが生じる。このスポットＬｓａは、本加熱線ＬＮａ上を図２の右方に速度Ｖ１で移動する。
このスポットＬｓａの移動に伴い、評価点Ｐ１では、ワークＷのスポットＬｓａが掛かり始めると（時刻ｔ１２）、加熱されて温度は上昇する。そして、スポットＬｓａ掛かり終わりに最高の温度Ｔ１３に達し（時刻ｔ１３）、スポットＬｓａの通過後、温度は下降する。 Next, the control unit 15 operates the head moving unit 13 to move the head 12 at a speed V1 so that the laser light Ls moves on the main heating line LNa (arrow DR1).
When the laser beam Ls is applied to the workpiece W, a spot Lsa is generated on the surface of the workpiece W. The spot Lsa moves on the main heating line LNa to the right in FIG. 2 at a speed V1.
As the spot Lsa moves, at the evaluation point P1, when the spot Lsa of the workpiece W starts to be applied (time t12), the spot Lsa is heated and the temperature rises. Then, the temperature reaches the maximum temperature T13 at the end of the spot Lsa application (time t13), and the temperature decreases after passing the spot Lsa.

ヒータ１６による加熱領域ＡＲａへの熱供給は継続的に行われていることから、評価点Ｐ１におけるスポットＬｓａの通過後の温度低下勾配は緩やかとなる。すなわち、評価点Ｐ１の温度はゆっくりと低下してレーザ光Ｌｓを照射する前の温度Ｔ１２に戻る（時刻ｔ１４）。   Since the heat supply to the heating area ARa by the heater 16 is continuously performed, the temperature decrease gradient after the passage of the spot Lsa at the evaluation point P1 becomes gentle. That is, the temperature of the evaluation point P1 is slowly lowered and returned to the temperature T12 before irradiation with the laser light Ls (time t14).

ここで、レーザ光Ｌｓを、時刻ｔ１２〜時刻ｔ１３の所定時間照射した後の時刻ｔ１３〜時刻ｔ１４の温度推移線において、評価点Ｐ１の温度Ｔが、温度Ｔ１２と温度Ｔ１３との間の所定の温度Ｔ１５，Ｔ１４に低下した時刻を、それぞれ時刻ｔ１３３，ｔ１３４とする。そして、時刻ｔ１３３から時刻ｔ１３４までの時間を、便宜的に冷却時間ｔｍ１とする。
また、温度Ｔ１５は、ワークＷが鋼材の場合、その材料のＡ３変態点となる温度とする。 Here, in the temperature transition line from time t13 to time t14 after irradiation with the laser light Ls for a predetermined time from time t12 to time t13, the temperature T at the evaluation point P1 is a predetermined value between the temperature T12 and the temperature T13. The times when the temperature drops to T15 and T14 are designated as times t133 and t134, respectively. The time from time t133 to time t134 is referred to as a cooling time tm1 for convenience.
Further, when the workpiece W is a steel material, the temperature T15 is a temperature that becomes the A3 transformation point of the material.

このように、実施例１のレーザ加工装置５１によって行う熱調質方法によれば、ワークＷにおける熱調質する部位を含む第１の領域を、レーザ光Ｌｓの照射前にヒータ１６によって予加熱した加熱領域ＡＲａとして常温よりも高い所定の温度Ｔ１２（第１の温度）に維持しておく。
これにより、昇温維持した加熱領域ＡＲａのうちの、さらにレーザ光Ｌｓの照射で温度Ｔ１３（第２の温度）へ急激に昇温させた第２の領域である本加熱領域ＡＲｂは、昇温後の冷却速度が、予加熱しない場合と比べて小さく温度低下勾配が緩やかとなる。図２には、本加熱領域ＡＲｂとなる部分（スポットＬｓａが通過する部分）が括弧付き符号で示されている。
そのため、レーザ加工装置５１は、ワークＷの材質などに応じて、レーザ光Ｌｓによる本加熱後の冷却速度を小さく(遅く)制御して焼きなましが可能である。 As described above, according to the thermal tempering method performed by the laser processing apparatus 51 of the first embodiment, the first region including the portion to be thermally tempered in the workpiece W is preheated by the heater 16 before the laser beam Ls is irradiated. The heating area ARa is maintained at a predetermined temperature T12 (first temperature) higher than room temperature.
Thus, the main heating area ARb, which is the second area of the heating area ARa that has been maintained at a higher temperature, and that has been rapidly heated to the temperature T13 (second temperature) by irradiation with the laser light Ls, The subsequent cooling rate is small compared to the case where preheating is not performed, and the temperature decrease gradient is gentle. In FIG. 2, a part that becomes the main heating area ARb (a part through which the spot Lsa passes) is indicated by a reference numeral with parentheses.
Therefore, the laser processing apparatus 51 can perform annealing by controlling the cooling rate after the main heating by the laser light Ls to be small (slow) according to the material of the workpiece W or the like.

冷却速度を小さくするための制御で設定すべき直接的条件となる項目は、温度Ｔ１２，〜Ｔ１５、及び、時間ｔｍ１である。
これらの項目は、光学系１２ｃやレーザ発振器１１からの出力などで設定されるレーザ光Ｌｓに基づくパワー密度Ｅ，ヘッド１２の移動の速度Ｖ１，ヒータ１６の出力，ヒータ１６とワークＷとの距離、などにより調整できる。
また、これらの項目の設定値は一定でなくてよく、時間経過に伴い変化させてもよい。 Items that are direct conditions to be set in the control for reducing the cooling rate are temperatures T12 to T15 and time tm1.
These items are the power density E based on the laser beam Ls set by the output from the optical system 12c and the laser oscillator 11, the moving speed V1 of the head 12, the output of the heater 16, and the distance between the heater 16 and the workpiece W. , Etc. can be adjusted.
Further, the set values of these items do not have to be constant, and may be changed with time.

これらの項目を調整し、レーザ加工装置５１によって自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板のＳＰＦＣ９８０Ｙ材をワークＷとする熱調質試験を行った。
その結果、熱調質を行う前に困難だった曲げ加工が、熱調質により、本加熱線ＬＮａを曲げ線として可能になった。これにより、焼きなましがなされたことを確認した。比較例は、ヒータ１６を用いないで同様のレーザ光照射を行った場合であり、熱調質後も曲げ加工は困難であった。以下、図４を参照して詳述する。 These items were adjusted, and a thermal tempering test was conducted using the SPFC980Y material, which is a workable cold-rolled high-tensile steel plate for automobiles, as a workpiece W by the laser processing device 51.
As a result, the bending process, which was difficult before the heat refining, can be made into the main heating wire LNa as a bending wire by the heat refining. This confirmed that annealing was performed. The comparative example is a case where the same laser light irradiation is performed without using the heater 16, and the bending process is difficult even after the heat conditioning. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG.

試験条件は、
供試材（ワークＷ）：ＳＰＦＣ９８０Ｙ ｔ１．０
レーザ発振器１１：ファイバレーザ （最大出力４ｋＷ）
ヒータ１６：出力２ｋＷ
温度Ｔ１２：４００℃
温度Ｔ１３：９２０℃
温度Ｔ１４：５００℃
温度Ｔ１１：２０℃（常温）
時間ｔｍ１：８．５秒
とした。温度Ｔ１３は、Ａ３変態点の約９１０℃を越える値として設定し、温度Ｔ１２は、Ａ３変態点未満の値として設定してある。 Test conditions are
Test material (work W): SPFC980Y t1.0
Laser oscillator 11: fiber laser (maximum output 4 kW)
Heater 16: Output 2kW
Temperature T12: 400 ° C
Temperature T13: 920 ° C
Temperature T14: 500 ° C
Temperature T11: 20 ° C. (normal temperature)
Time tm1: 8.5 seconds. The temperature T13 is set as a value exceeding about 910 ° C. of the A3 transformation point, and the temperature T12 is set as a value less than the A3 transformation point.

図４において、評価点Ｐ１の温度の時間推移は、ヒータ１６を使用した実施例１における熱調質を行った場合が実線で示されている。この温度は、ワークＷの裏面に取り付けた熱電対により測定した。
また、横軸の時間は、評価点Ｐ１をスポットＬｓａが通り抜けた図３における時刻ｔ１３を、０（ゼロ）としてある。また、温度Ｔ１３がＡ３変態点に近いため、時間ｔｍ１は、時刻０（ゼロ）から時刻ｔ１３４までの時間としてある。 In FIG. 4, the time transition of the temperature at the evaluation point P <b> 1 is indicated by a solid line when the heat refining in Example 1 using the heater 16 is performed. This temperature was measured by a thermocouple attached to the back surface of the workpiece W.
The time on the horizontal axis is 0 (zero) at time t13 in FIG. 3 when the spot Lsa passes through the evaluation point P1. Further, since the temperature T13 is close to the A3 transformation point, the time tm1 is a time from time 0 (zero) to time t134.

一方、図４には、ヒータ１６を使用しない比較例としての焼きなましを行った場合を破線で示してある。比較例の温度推移においても同様に、時間ｔｍ１ａ（時間ｔｍ１に相当）は、時刻０（ゼロ）から時刻ｔ１３４に相当する時刻ｔ１３４ａまでの時間とした。
レーザ発振器１１におけるレーザ光Ｌｓ１の出力は、ヒータ１６を使用した実施例１において約５００Ｗであり、比較例においては、温度Ｔ１３を同じ温度とするために約８００Ｗとした。 On the other hand, in FIG. 4, a case where annealing is performed as a comparative example in which the heater 16 is not used is indicated by a broken line. Similarly, in the temperature transition of the comparative example, the time tm1a (corresponding to the time tm1) is the time from the time 0 (zero) to the time t134a corresponding to the time t134.
The output of the laser beam Ls1 in the laser oscillator 11 is about 500 W in Example 1 in which the heater 16 is used. In the comparative example, the output is about 800 W in order to set the temperature T13 to the same temperature.

図４に示されるように、ヒータ１６を用いた実施例１における焼きなましでは、時間ｔｍ１が約７秒であったのに対し、比較例では、時間ｔｍ１ａが約１．５秒であった。
すなわち、ヒータ１６を用いて熱調質する部分を予め昇温させておく実施例の方が、冷却速度は遅くなっていた。 As shown in FIG. 4, in the annealing in Example 1 using the heater 16, the time tm1 was about 7 seconds, whereas in the comparative example, the time tm1a was about 1.5 seconds.
In other words, the cooling rate was slower in the example in which the temperature of the portion to be heat-conditioned using the heater 16 was raised in advance.

ワークＷに対し、実施例１によってヒータ１６を使用し予加熱して熱調質した熱調質材Ｗｔ１と、比較例としてヒータ１６を使用せずに予加熱なしに熱調質した熱調質材Ｗｔ１ａと、を製造し、ワークＷの素材の曲げ加工が困難な抜き荷重のプレス機を用いて、本加熱線ＬＮａを曲げ線として９０°の曲げ加工を行った。
その結果、実施例１による熱調質材Ｗｔ１は、曲げ線以外の部分よりも曲げ線部分が確実に軟らかくなっていて曲げ加工が可能であったのに対し、比較例の熱調質材Ｗｔ１ａは、曲げ線以外の部分と同等又はそれ以上に硬く、素材同様に曲げ加工が困難であった。
従って、実施例１による熱調質を行うことで、ワークＷに対し局部的な焼きなましを施した熱調質材Ｗｔ１が得られることを確認できた。 The heat-conditioning material Wt1 that was preheated and heat-conditioned using the heater 16 according to Example 1 for the workpiece W, and the heat-conditioning that was heat-conditioned without preheating without using the heater 16 as a comparative example. The material Wt1a was manufactured, and 90 ° bending was performed using the heating wire LNa as a bending line, using a press machine having a drawing load that makes it difficult to bend the material of the workpiece W.
As a result, the heat tempered material Wt1 of Example 1 was able to bend because the bending line portion was surely softer than the portion other than the bending line, whereas the heat tempering material Wt1a of the comparative example was possible. Was harder than or equal to the portion other than the bend line and was difficult to bend like the material.
Therefore, it was confirmed that the heat tempered material Wt1 obtained by subjecting the workpiece W to local annealing was obtained by performing the heat tempering according to Example 1.

（実施例２）
次に、実施例２のレーザ加工装置５２の全体構成について、図５を参照して説明する。説明の便宜上、水平軸（Ｘ軸）及び垂直軸（Ｚ軸）を図５の矢印方向に規定する。水平軸のＹ軸は、紙面表裏方向となる。 (Example 2)
Next, the overall configuration of the laser processing apparatus 52 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. For convenience of explanation, the horizontal axis (X axis) and the vertical axis (Z axis) are defined in the arrow direction in FIG. The horizontal Y axis is the front and back direction of the paper.

実施例２のレーザ加工装置５２は、切断などのレーザ加工と、焼き入れや焼きなましなどの熱調質との両方を行うことができる。
レーザ加工装置５２は、第１レーザ出射系２１Ｇ及び第２レーザ出射系２２Ｇと、ヘッド移動部２３と、制御部２５と、上面に載置されたワークＷを水平に二次元移動させるテーブル２６と、を有する。
レーザ加工装置５２は、さらに温度センサ２７，２８を有する。 The laser processing apparatus 52 according to the second embodiment can perform both laser processing such as cutting and thermal tempering such as quenching and annealing.
The laser processing device 52 includes a first laser emission system 21G and a second laser emission system 22G, a head moving unit 23, a control unit 25, and a table 26 that horizontally moves the workpiece W placed on the upper surface. Have.
The laser processing device 52 further includes temperature sensors 27 and 28.

第１レーザ出射系２１Ｇは、レーザ発振器２１ｄ及びヘッド２１を有する。
第２レーザ出射系２２Ｇは、レーザ発振器２２ｄ及びヘッド２２を有する。
レーザ発振器２１ｄ，２２ｄは、ファイバレーザ発振器であり、生成したレーザ光をそれぞれヘッド２１，２２に向け供給する。 The first laser emission system 21G includes a laser oscillator 21d and a head 21.
The second laser emission system 22G includes a laser oscillator 22d and a head 22.
The laser oscillators 21d and 22d are fiber laser oscillators, and supply the generated laser beams to the heads 21 and 22, respectively.

ヘッド２１は本体部２１ａと、本体部２１ａの先端に着脱可能に装着されたノズル２１ｂと、本体部２１ａに内蔵された光学系２１ｃと、を有する。
ヘッド２２は、本体部２２ａと、本体部２２ａの先端に着脱可能に装着されたノズル２２ｂと、本体部２２ａに内蔵された光学系２２ｃと、を有する。
ヘッド２１は、レーザ発振器２１ｄから供給されたレーザ光を、光学系２１ｃにより所望の光学特性（光束形状及び焦点位置など）のレーザ光Ｌｓ１にしてノズル２１ｂからテーブル２６に向け出射する。
ヘッド２２は、レーザ発振器２２ｄから供給されたレーザ光を、光学系２２ｃにより所望の光学特性（光束形状及び焦点位置など）のレーザ光Ｌｓ２にしてノズル２２ｂからテーブル２６に向け出射する。 The head 21 includes a main body 21a, a nozzle 21b that is detachably attached to the tip of the main body 21a, and an optical system 21c that is built in the main body 21a.
The head 22 includes a main body 22a, a nozzle 22b that is detachably attached to the tip of the main body 22a, and an optical system 22c built in the main body 22a.
The head 21 emits laser light supplied from the laser oscillator 21d from the nozzle 21b toward the table 26 as laser light Ls1 having desired optical characteristics (light beam shape, focal position, etc.) by the optical system 21c.
The head 22 emits the laser light supplied from the laser oscillator 22d to the table 26 from the nozzle 22b as laser light Ls2 having desired optical characteristics (light beam shape, focal position, etc.) by the optical system 22c.

レーザ光Ｌｓ１は、光束の横断面形状が、例えば円形とされて出射される。
レーザ光Ｌｓ２は、光束の横断面形状が、例えばＸ軸方向を長手とする細長円形とされて出射される。
ヘッド２１及びヘッド２２は、ヘッドホルダ２９によって光軸が上下方向となる姿勢で並設連結されている。
ヘッド移動部２３は、並設連結されたヘッド２１及びヘッド２２を一体としてＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動する。
レーザ光Ｌｓ１及びレーザ光Ｌｓ２は、図５に示されるように、テーブル２６の上面に載置されたワークＷに到達する前に、レーザ光Ｌｓ１の光束がレーザ光Ｌｓ２の光束内に含まれるようにそれぞれの光束形状を設定可能とされている。 The laser beam Ls1 is emitted with a cross-sectional shape of the light beam, for example, a circular shape.
The laser beam Ls2 is emitted with the cross-sectional shape of the light beam being, for example, an elongated circle with the X-axis direction as the longitudinal direction.
The head 21 and the head 22 are connected in parallel by a head holder 29 so that the optical axis is in the vertical direction.
The head moving unit 23 moves the head 21 and the head 22 connected side by side in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction.
As shown in FIG. 5, the laser beam Ls1 and the laser beam Ls2 are included in the laser beam Ls2 before the laser beam Ls1 and the laser beam Ls2 reach the workpiece W placed on the upper surface of the table 26. Each light beam shape can be set.

レーザ発振器２１ｄ，２２ｄとヘッド２１，２２とヘッド移動部２３の動作は、制御部２５により制御される。   The operations of the laser oscillators 21 d and 22 d, the heads 21 and 22, and the head moving unit 23 are controlled by the control unit 25.

制御部２５は、図６にも示されるように、中央処理装置であるＣＰＵ２５ａと、記憶部２５ｂ及び入出力部２５ｃと、を有する。
図６に示されるように、ＣＰＵ２５ａは、レーザ出射系選択部２５ａ１及び調整項目設定部２５ａ２を含んで構成されている。
制御部２５は、温度センサ２７，２８からの温度情報や、記憶部２５ｂに予め記憶された、或いは入出力部２５ｃを介して入力された加工プログラム及び動作指示などに基づいて、レーザ加工装置５２の全体動作を制御する。 As shown in FIG. 6, the control unit 25 includes a CPU 25a that is a central processing unit, a storage unit 25b, and an input / output unit 25c.
As shown in FIG. 6, the CPU 25a includes a laser emission system selection unit 25a1 and an adjustment item setting unit 25a2.
The control unit 25 is based on temperature information from the temperature sensors 27 and 28, a processing program stored in advance in the storage unit 25b, or input through the input / output unit 25c, an operation instruction, and the like. To control the overall operation.

図７は、テーブル２６に載置されたワークＷ上の、レーザ光Ｌｓ１及びレーザ光Ｌｓ２の照射領域を説明するための上面図である。
すなわち、ワークＷ上の照射領域形状は、レーザ光Ｌｓ１については円形のスポットＬｓ１ａとされ、レーザ光Ｌｓ２については、スポットＬｓ１ａを含むＸ軸方向を長手とする長丸状のスポットＬｓ２ａとされる。
スポットＬｓ２ａにけるスポットＬｓ１ａの位置はＸ軸方向については例えば（−）側に偏り、Ｙ軸方向については中央とされる。
以下、スポットＬｓ１ａとスポットＬｓ２ａとをまとめて、スポット群ＬｓａＧと称する。 FIG. 7 is a top view for explaining the irradiation regions of the laser light Ls1 and the laser light Ls2 on the workpiece W placed on the table 26. FIG.
That is, the shape of the irradiation region on the workpiece W is a circular spot Ls1a for the laser beam Ls1, and an elongated spot Ls2a having the longitudinal direction in the X-axis direction including the spot Ls1a for the laser beam Ls2.
The position of the spot Ls1a in the spot Ls2a is, for example, biased toward the (−) side in the X-axis direction, and the center in the Y-axis direction.
Hereinafter, the spot Ls1a and the spot Ls2a are collectively referred to as a spot group LsaG.

調整項目設定部２５ａ２は、第１レーザ発振器２１ｄ，第２レーザ発振器２２ｄ，及び光学系２１ｃ，２２ｃの動作を制御して、レーザ光Ｌｓ１のスポットＬｓ１ａにおけるパワー密度Ｅ１及びレーザ光Ｌｓ２のスポットＬｓ２ａにおけるパワー密度Ｅ２を設定する。例えば、パワー密度Ｅ１をパワー密度Ｅ２よりも大きく設定する。   The adjustment item setting unit 25a2 controls the operations of the first laser oscillator 21d, the second laser oscillator 22d, and the optical systems 21c and 22c, and the power density E1 at the spot Ls1a of the laser beam Ls1 and the spot Ls2a of the laser beam Ls2. The power density E2 is set. For example, the power density E1 is set larger than the power density E2.

以上の構成を有するレーザ加工装置５２は、制御部２５の制御の下、次の手順により、鋼材のワークＷに対し局部的に焼きなましを行えるようになっている。次に、この焼きなまし方法について図７及び図８を参照して説明する。
この焼きなましは、例えば、図７に示されるワークＷのＹ軸方向中央部に、評価点Ｐ２を含むＸ軸方向に延びる軟化領域を形成するものとする。 The laser processing apparatus 52 having the above configuration can locally anneal the steel workpiece W under the control of the control unit 25 according to the following procedure. Next, this annealing method will be described with reference to FIGS.
In this annealing, for example, a softened region extending in the X-axis direction including the evaluation point P2 is formed at the center in the Y-axis direction of the workpiece W shown in FIG.

まず、テーブル２６に載置したワークＷに対するＸ軸方向外側に、ヘッド２１，２２を位置させ、レーザ光Ｌｓ１，Ｌｓ２を出射する。図７では、この状態でのスポット群ＬｓａＧの位置Ｇ１を、ワークＷの右側に鎖線で示してある。   First, the heads 21 and 22 are positioned outside the workpiece W placed on the table 26 in the X-axis direction, and the laser beams Ls1 and Ls2 are emitted. In FIG. 7, the position G1 of the spot group LsaG in this state is indicated by a chain line on the right side of the workpiece W.

制御部２５の制御の下、テーブル２６をＸ軸（＋）方向に所定の速度Ｖ２で移動する。これにより、スポット群ＬｓａＧは、ワークＷ上を図７の左方に相対的に速度Ｖ２で移動し（矢印ＤＲ２）、ワークＷの左側へ抜け位置Ｇ２に達する。
スポット群ＬｓａＧがワークＷをＸ軸方向に横切る動作において、評価点Ｐ２の温度Ｔの時間変化が図８に示される。 Under the control of the control unit 25, the table 26 is moved in the X axis (+) direction at a predetermined speed V2. As a result, the spot group LsaG moves on the workpiece W to the left in FIG. 7 at a speed V2 (arrow DR2), and moves to the left side of the workpiece W to reach the position G2.
In the operation in which the spot group LsaG crosses the workpiece W in the X-axis direction, the time change of the temperature T at the evaluation point P2 is shown in FIG.

図８において、縦軸は温度Ｔ、横軸は時間ｔである。
時刻ｔ２１までは、評価点Ｐ２にスポット群ＬｓａＧが掛かっていない状態であり、常温の温度Ｔ２１が維持される。
時刻ｔ２１で、評価点Ｐ２にスポットＬｓ２ａが掛かり始める。これにより、評価点Ｐ２の温度は上昇し、温度Ｔ２２で飽和維持される。 In FIG. 8, the vertical axis represents temperature T and the horizontal axis represents time t.
Until time t21, the spot group LsaG is not applied to the evaluation point P2, and the room temperature T21 is maintained.
At time t21, the spot Ls2a starts to be applied to the evaluation point P2. Thereby, the temperature of the evaluation point P2 rises and is maintained saturated at the temperature T22.

時刻ｔ２２〜時刻ｔ２３で、評価点Ｐ２に、スポットＬｓ２ａ内に含まれるスポットＬｓ１ａが掛かる。
これにより、評価点Ｐ２は、スポットＬｓ１ａに加えスポットＬｓ２ａからも加熱され、温度が急上昇し、時刻ｔ２３で温度Ｔ２３に達する。 From time t22 to time t23, the spot Ls1a included in the spot Ls2a is applied to the evaluation point P2.
As a result, the evaluation point P2 is heated from the spot Ls2a in addition to the spot Ls1a, the temperature rapidly rises, and reaches the temperature T23 at time t23.

時刻ｔ２３でスポットＬｓ１ａが通り抜けた以降、評価点Ｐ２にはスポットＬｓ２ａが掛かり続ける。そのため、評価点Ｐ２の温度は急激には低下せず、緩やかな温度勾配で温度Ｔ２２に低下して維持される。
時刻ｔ２４で、評価点Ｐ２は、スポットＬｓ２ａからも抜けるので、温度は急激に低下し、常温のＴ２４に戻る。 After the spot Ls1a passes through at time t23, the spot Ls2a continues to be applied to the evaluation point P2. For this reason, the temperature of the evaluation point P2 does not rapidly decrease but is maintained at the temperature T22 with a gentle temperature gradient.
At time t24, the evaluation point P2 is also removed from the spot Ls2a, so that the temperature rapidly decreases and returns to T24 at room temperature.

図８の、スポットＬｓ１ａが照射される時刻ｔ１２〜時刻ｔ１３の所定時間経過後の時刻ｔ２３〜時刻ｔ２４の温度推移において、温度Ｔ２２と温度Ｔ２３との間の所定の温度Ｔ２５，Ｔ２４に低下した時刻をそれぞれ時刻ｔ２３３，ｔ２３４とし、時刻ｔ２３３から時刻ｔ２３４までの時間を、便宜的に冷却時間ｔｍ２とする。ここで温度Ｔ２５は、鋼の場合のＡ３変態点となる温度とする。   In the temperature transition from the time t23 to the time t24 after the elapse of a predetermined time from the time t12 to the time t13 when the spot Ls1a is irradiated in FIG. 8, the time when the temperature is decreased to the predetermined temperatures T25 and T24 between the temperature T22 and the temperature T23. Are time t233 and t234, respectively, and a time from time t233 to time t234 is a cooling time tm2 for convenience. Here, the temperature T25 is a temperature that becomes the A3 transformation point in the case of steel.

このように、実施例２のレーザ加工装置５２による熱調質方法によれば、ワークＷにおける熱調質する部位を含む一部の領域（第１の領域）を、ヘッド２２（第１のヘッド）から出射されるレーザ光Ｌｓ２（第１のレーザ光）の移動方向に長いスポットＬｓ２ａによって、常温よりも高い所定の温度Ｔ２２（第１の温度）に昇温維持する。
これにより、昇温維持した範囲のうちの、さらにヘッド２１（第２のヘッド）から出射されるレーザ光Ｌｓ１（第２のレーザ光）の照射で急激に温度Ｔ２３（第２の温度）に昇温させた本加熱領域ＡＲ１（第２の領域）（図７）は、レーザ光Ｌｓ２の照射下で冷却されるために冷却速度が遅く温度低下が緩やかになる。そのため、ワークＷの材質に応じた条件設定によって焼きなましが可能である。図７には、本加熱領域ＡＲ１に対応した範囲を鎖線で示してある。 As described above, according to the thermal tempering method by the laser processing apparatus 52 of the second embodiment, a part of the region (first region) including the portion to be thermally conditioned in the workpiece W is defined as the head 22 (first head The temperature is maintained at a predetermined temperature T22 (first temperature) higher than normal temperature by a spot Ls2a that is long in the moving direction of the laser beam Ls2 (first laser beam) emitted from the laser beam.
As a result, within the range in which the temperature rise is maintained, the laser beam Ls1 (second laser beam) emitted from the head 21 (second head) is further rapidly increased to the temperature T23 (second temperature). The heated main heating area AR1 (second area) (FIG. 7) is cooled under the irradiation of the laser beam Ls2, so that the cooling rate is slow and the temperature drop is slow. Therefore, annealing can be performed by setting conditions according to the material of the workpiece W. In FIG. 7, a range corresponding to the main heating area AR1 is indicated by a chain line.

設定すべき直接的条件となる項目は、温度Ｔ２２，〜Ｔ２５、及び、時間ｔｍ２である。
これらの項目は、光学系２１ｃ，２２ｃやレーザ発振器２１ｄ，２２ｄからの出力などで設定されるレーザ光Ｌｓ１，Ｌｓ２に基づくパワー密度Ｅ１，Ｅ２，ヘッド１２の相対移動の速度Ｖ２などにより調整できる。
また、これらの項目の設定値は一定でなくてよく、時間経過に伴い変化させてもよい。 Items that are direct conditions to be set are temperatures T22 to T25 and time tm2.
These items can be adjusted by the power density E1, E2 based on the laser beams Ls1, Ls2 set by the output from the optical systems 21c, 22c and the laser oscillators 21d, 22d, etc., the speed V2 of the relative movement of the head 12, and the like.
Further, the set values of these items do not have to be constant, and may be changed with time.

レーザ加工装置５２の記憶部２５ｂには、図６に示されるように、ワークＷに対してレーザ加工装置５２が行うレーザ加工及び熱調質に関する条件設定などの情報がデータベースＤＢ２として格納されている。
データベースＤＢ２には、切断等の形状を変える加工してのレーザ加工で用いるレーザ加工テーブルと、材料の組成を変える熱調質で用いる熱調質テーブルと、が含まれている。 In the storage unit 25b of the laser processing apparatus 52, as shown in FIG. 6, information such as setting conditions relating to laser processing and thermal conditioning performed by the laser processing apparatus 52 on the workpiece W is stored as a database DB2. .
The database DB2 includes a laser processing table used in laser processing after changing the shape such as cutting, and a heat tempering table used in thermal tempering that changes the composition of the material.

レーザ加工テーブルは、切断などの加工を施すワークＷの材質、板厚、加工種類、加工経路等と、それらに応じて選択可能なレーザ出射系、出射強度、光束形状、焦点位置、パワー密度、などの条件と、が紐付けされテーブル化されている。
熱調質テーブルは、熱加工するワークＷの材質、板厚保、調質種類（焼き入れ、焼きなましなど）と、それらに応じて選択可能なレーザ出射系、出射強度、光束形状、焦点位置、パワー密度、予加熱温度、本加熱温度、移動の速度、などの条件と、が紐付けされテーブル化されている。 The laser processing table includes the material, plate thickness, processing type, processing path, etc. of the workpiece W to be processed such as cutting, and a laser output system, output intensity, light beam shape, focal position, power density, etc. that can be selected according to them. Are linked to each other in a table.
The thermal tempering table includes the material of the workpiece W to be thermally processed, the thickness maintenance, the tempering type (quenching, annealing, etc.), the laser output system that can be selected according to these, the output intensity, the beam shape, the focal position, and the power Conditions such as density, preheating temperature, main heating temperature, and movement speed are linked and tabulated.

レーザ出射系選択部２５ａ１は、記憶部２５ｂに格納されたデータベースＤＢ２を参照して、次に実行する処理に紐付された各条件を取得する。
そして、次に実行する処理が例えば切断加工であれば、二つあるレーザ出射系のうちの一方（例えば、第１レーザ出射系２１Ｇ）を、動作させるレーザ出射系として選択する。
また、次に実行する処理が熱調質であれば、第１レーザ出射系２１Ｇと第２レーザ出射系２２Ｇとの両方を、使用するレーザ出射系として選択する。 The laser emission system selection unit 25a1 refers to the database DB2 stored in the storage unit 25b, and acquires each condition associated with the process to be executed next.
If the next process to be executed is, for example, cutting, one of the two laser emission systems (for example, the first laser emission system 21G) is selected as the laser emission system to be operated.
If the process to be executed next is thermal tempering, both the first laser emission system 21G and the second laser emission system 22G are selected as the laser emission systems to be used.

調整項目設定部２５ａ２は、レーザ出射系選択部２５ａ１が選択したレーザ出射系のレーザ出射強度などの調整項目を、取得した条件に基づき設定する。
調整項目は、ワークＷ上の照射部位におけるパワー密度が適正となるように設定され、レーザ発振器２１ｄ，２２ｄの出力値、光学系２１ｃ，２２ｃによる光束形状やデフォーカスのための焦点位置調整、ヘッド移動部２３の動作、テーブル２６におけるワーク移動速度などを含む。
また、熱調質の実行中には、温度センサ２７，２８から得られる温度情報に基づいて各調整項目を閉ループ制御する。 The adjustment item setting unit 25a2 sets adjustment items such as the laser emission intensity of the laser emission system selected by the laser emission system selection unit 25a1 based on the acquired condition.
The adjustment items are set so that the power density at the irradiation site on the workpiece W is appropriate, the output values of the laser oscillators 21d and 22d, the light beam shape by the optical systems 21c and 22c, the focal position adjustment for defocusing, the head The operation of the moving unit 23, the work moving speed on the table 26, and the like are included.
Further, during the thermal conditioning, each adjustment item is closed-loop controlled based on the temperature information obtained from the temperature sensors 27 and 28.

調整項目設定部２５ａ２は、調整項目をデータベースＤＢ２に基づき設定することに限定されず、入出力部５２ｃを介して作業者や外部機器から入力された情報に基づいて設定してもよい。   The adjustment item setting unit 25a2 is not limited to setting adjustment items based on the database DB2, but may be set based on information input from an operator or an external device via the input / output unit 52c.

これらの調整項目を設定し、レーザ加工装置５２によって自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板のＳＰＦＣ９８０Ｙ材をワークＷとして熱調質試験を行った。比較例は、レーザ光Ｌｓ２を照射せずにレーザ光Ｌｓ１の照射のみを行った場合とした。
その結果、熱調質を行う前に困難だった曲げ加工が、熱調質により、レーザ光Ｌｓ１のスポットＬｓ１ａが照射された直状部分を曲げ線として可能になった。これにより、焼きなましがなされたことを確認した。比較例は、レーザ光Ｌｓ２を照射しないでレーザ光Ｌｓ１のみを照射した場合であり、熱調質後も曲げ加工は困難であった。以下、図９を参照して詳述する。 These adjustment items were set, and a thermal tempering test was performed using the SPFC980Y material, which is a workable cold-rolled high-tensile steel plate for automobiles, as a workpiece W by the laser processing device 52. In the comparative example, only the laser beam Ls1 was irradiated without irradiating the laser beam Ls2.
As a result, the bending process, which was difficult before the heat refining, can be performed by using the straight portion irradiated with the spot Ls1a of the laser beam Ls1 as a bend line due to the heat refining. This confirmed that annealing was performed. The comparative example is a case where only the laser beam Ls1 is irradiated without irradiating the laser beam Ls2, and the bending process is difficult even after the thermal tempering. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG.

試験条件は、
供試材（ワークＷ）：ＳＰＦＣ９８０Ｙ ｔ１．０
レーザ発振器２１ｄ：ファイバレーザ （最大出力４ｋＷ）
レーザ発振器２２ｄ：ファイバレーザ （最大出力４ｋＷ）
温度Ｔ２２：４００℃
温度Ｔ２３：９２０℃
温度Ｔ２４：５００℃
温度Ｔ２１：２０℃（常温）
時間ｔｍ２：８．５秒
とした。温度Ｔ２３は、Ａ３変態点の約９１０℃を超える値として設定し、温度Ｔ２２は、Ａ３変態点未満の値として設定してある。 Test conditions are
Test material (work W): SPFC980Y t1.0
Laser oscillator 21d: fiber laser (maximum output 4kW)
Laser oscillator 22d: fiber laser (maximum output 4kW)
Temperature T22: 400 ° C
Temperature T23: 920 ° C
Temperature T24: 500 ° C
Temperature T21: 20 ° C. (normal temperature)
Time tm2: 8.5 seconds. The temperature T23 is set as a value exceeding about 910 ° C. of the A3 transformation point, and the temperature T22 is set as a value less than the A3 transformation point.

図９において、評価点Ｐ２の温度の時間推移は、ワークＷに対しレーザ光Ｌｓ１とレーザ光Ｌｓ２とを共に照射して実施例２による熱調質を行った場合が実線で示されている。
また、横軸の時間は、評価点Ｐ１をスポットＬｓ１ａが通り抜けた図８における時刻ｔ２３を、０（ゼロ）としてある。また、温度Ｔ２３がＡ３変態点に近いため、時間ｔｍ２は、時刻０（ゼロ）から時刻ｔ１３４までの時間としてある。
一方、図９には、ワークＷに対しレーザ光Ｌｓ２を照射せずレーザ光Ｌｓ１のみを照射した比較例としての熱調質を行った場合を破線で示してある。比較例の温度推移においても同様に、時間ｔｍ２ａ（時間ｔｍ２に相当）は、時刻０(ゼロ)から時刻ｔ２３４ａ（時刻ｔ２３４に相当）までの時間とした。 In FIG. 9, the time transition of the temperature of the evaluation point P2 is indicated by a solid line when the workpiece W is irradiated with both the laser light Ls1 and the laser light Ls2 and subjected to the heat conditioning according to the second embodiment.
The time on the horizontal axis is set to 0 (zero) at time t23 in FIG. 8 when the spot Ls1a passes through the evaluation point P1. Further, since the temperature T23 is close to the A3 transformation point, the time tm2 is a time from time 0 (zero) to time t134.
On the other hand, in FIG. 9, the case where the heat refining as a comparative example in which the workpiece W is not irradiated with the laser beam Ls2 but only the laser beam Ls1 is performed is indicated by a broken line. Similarly, in the temperature transition of the comparative example, the time tm2a (corresponding to the time tm2) is the time from the time 0 (zero) to the time t234a (corresponding to the time t234).

図９に示されるように、レーザ光Ｌｓ１とレーザ光Ｌｓ２とを照射した実施例２による熱調質では、時間ｔｍ２が約７秒であったのに対し、比較例では、時間ｔｍ２ａは約１．５秒であった。
すなわち、レーザ光Ｌｓ２を照射して熱調質する部分を予め昇温させておく実施例２による熱調質の方が、冷却速度は遅くなっていた。 As shown in FIG. 9, the time tm2 is about 7 seconds in the thermal tempering according to Example 2 in which the laser light Ls1 and the laser light Ls2 are irradiated, whereas the time tm2a is about 1 in the comparative example. .5 seconds.
In other words, the cooling rate was lower in the heat tempering according to Example 2 in which the temperature of the portion to be tempered by irradiating the laser beam Ls2 was raised in advance.

実施例２により熱調質した熱調質材Ｗｔ２と、比較例として熱調質した熱調質材Ｗｔ２ａと、に対し、ワークＷの素材の曲げ加工が困難な、小さい抜き荷重のプレス機を用い、スポットＬｓ１ａが通過した本加熱領域ＡＲ１に含まれる曲げ線で９０°曲げの曲げ加工を行った。
その結果、実施例２により熱調質した熱調質材Ｗｔ２は、曲げ線以外の部分よりも曲げ線部分が確実に軟らかくなっていて曲げ加工が可能であったのに対し、比較例の熱調質材Ｗｔ２ａは、曲げ線以外の部分と同等又はそれ以上に硬く、素材同様に曲げ加工が困難であった。
従って、実施例２による熱調質を行うことで、ワークＷに対し局部的な焼きなましを施した熱調質材Ｗｔ２が得られることを確認できた。 A press machine with a small punching load that is difficult to bend the material of the workpiece W with respect to the heat-conditioned material Wt2 that has been heat-conditioned in Example 2 and the heat-conditioned material Wt2a that has been heat-conditioned as a comparative example. Used, bending of 90 ° was performed at the bending line included in the main heating area AR1 through which the spot Ls1a passed.
As a result, the heat-conditioned material Wt2 heat-conditioned in Example 2 was able to bend because the bend line portion was surely softer than the portions other than the bend line, whereas the heat of the comparative example The tempered material Wt2a was harder than or equal to the portion other than the bending line, and it was difficult to bend like the material.
Therefore, it was confirmed that the heat tempered material Wt2 obtained by subjecting the workpiece W to local annealing was obtained by performing the heat tempering according to Example 2.

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形してもよい。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described configuration and procedure, and may be modified without departing from the gist of the present invention.

ワークＷの材質がアルミニウム合金の場合も、レーザ加工装置５１，５２のレーザ光Ｌｓ，Ｌｓ１による集中加熱後の冷却速度を、それぞれヒータ１６、レーザ光Ｌｓ２によって適切な緩やかさにすることで焼きなましの熱調質処理が可能である。
図１０は、例として実施例１のレーザ加工装置５１によりアルミニウム合金のワークＷに焼きなましを行った場合の、評価点Ｐ１の温度推移グラフである。 Even when the material of the workpiece W is an aluminum alloy, annealing is performed by appropriately reducing the cooling rate after the central heating by the laser beams Ls and Ls1 of the laser processing devices 51 and 52 by the heater 16 and the laser beam Ls2, respectively. Thermal tempering treatment is possible.
FIG. 10 is a temperature transition graph of the evaluation point P1 when the aluminum alloy workpiece W is annealed by the laser processing apparatus 51 of Example 1 as an example.

この処理は、次の条件で実施した。
供試材（ワークＷ）：Ａ２０１７−Ｔ３（ジュラルミン） ｔ１．０
レーザ発振器１１：ファイバレーザ （最大出力４ｋＷ）
ヒータ１６：出力２ｋＷ
温度Ｔ３２：５１０℃
温度Ｔ３３：４２５℃
温度Ｔ３４：３５９℃
温度Ｔ３５：２９３℃
温度Ｔ３６：２２７℃
温度Ｔ３１：２０℃（常温）
時間ｔｍ３：４３分
スポットＬｓａの移動の速度Ｖ３：２０００ｍｍ／ｍｉｎ This process was performed under the following conditions.
Specimen (work W): A2017-T3 (duralumin) t1.0
Laser oscillator 11: fiber laser (maximum output 4 kW)
Heater 16: Output 2kW
Temperature T32: 510 ° C
Temperature T33: 425 ° C
Temperature T34: 359 ° C
Temperature T35: 293 ° C
Temperature T36: 227 ° C
Temperature T31: 20 ° C. (normal temperature)
Time tm3: 43 minutes Speed of movement of spot Lsa V3: 2000 mm / min

まず、常温Ｔ３１のワークＷの所定範囲を、ヒータ１６により温度Ｔ３３まで昇温し飽和維持させた（時刻ｔ３１）。
次にレーザ光ＬｓのスポットＬｓａを、本加熱線ＬＮａ上に速度Ｖ３で移動させた。これにより評価点Ｐ１では時刻ｔ３２〜時刻ｔ３３の間、スポットＬｓａが当てられた。
このようにして本加熱線ＬＮａを含む細長の本加熱範囲を、スポットＬｓａの照射により温度Ｔ３２の温度５１９℃まで昇温させた。ヒータ１６はそのまま時刻ｔ３４まで継続加熱した。 First, the predetermined range of the workpiece W at room temperature T31 was heated to the temperature T33 by the heater 16 and maintained saturated (time t31).
Next, the spot Lsa of the laser beam Ls was moved on the main heating line LNa at a speed V3. As a result, the spot Lsa was applied at the evaluation point P1 between time t32 and time t33.
In this way, the elongated main heating range including the main heating line LNa was heated to the temperature T 519 ° C. by irradiation with the spot Lsa. The heater 16 was continuously heated until time t34.

次いで、ヒータ１６の出力を段階的に低くし、時刻ｔ３４〜時刻ｔ３５で温度Ｔ３４、時刻ｔ３５〜時刻ｔ３６で温度Ｔ３５、時刻ｔ３６〜時刻ｔ３７で温度Ｔ３６、と、本加熱範囲の温度を段階的に低下させた。
時刻ｔ３７以降はヒータ１６をオフにし、自然冷却とした。
このような温度制御により、レーザ光Ｌｓによる本加熱後の冷却を、自然冷却よりもゆっくりと（冷却速度が遅くなるよう）、かつ段階的に低下させ、局部的に熱調質した熱調質材Ｗｔ３を得た。
比較例として、同じ材質のワークＷを、ヒータ１６を用いることなく、レーザ光Ｌｓによって温度Ｔ３２まで昇温させ、その後、冷却速度が速い自然冷却させた熱調質材Ｗｔ３ａを作成した。
そして、熱調質材Ｗｔ３及び熱調質材Ｗｔ３ａに対し９０°曲げの曲げ加工を行って熱調質による材質軟化の効果を評価した。 Next, the output of the heater 16 is lowered stepwise, the temperature T34 from time t34 to time t35, the temperature T35 from time t35 to time t36, the temperature T36 from time t36 to time t37, and the temperature in the main heating range stepwise. Lowered to.
After time t37, the heater 16 was turned off and natural cooling was performed.
By such temperature control, the cooling after the main heating by the laser light Ls is gradually reduced (so that the cooling rate becomes slower) than the natural cooling, and is gradually reduced, and the heat tempering is locally tempered. Material Wt3 was obtained.
As a comparative example, the heat-treated material Wt3a was prepared by heating the workpiece W of the same material to the temperature T32 by using the laser beam Ls without using the heater 16, and then naturally cooling the cooling rate fast.
Then, the heat tempering material Wt3 and the heat tempering material Wt3a were bent by 90 ° to evaluate the effect of softening the material by the heat tempering.

その結果、自然冷却した熱調質材Ｗｔ３ａは、素材と同様に９０°曲げ加工が困難であったのに対し、冷却速度を遅くした熱調質材Ｗｔ３は、９０°曲げ加工が可能になっていた。
また、熱調質条件のうち、温度Ｔ３２のみを変え、９０°曲げ加工が可能になる温度Ｔ３２の範囲を調べたところ、温度Ｔ３２が４９５℃〜５１９℃において、９０°曲げ加工が可能になることを確認した。 As a result, the naturally-cooled heat-conditioned material Wt3a was difficult to bend 90 ° like the raw material, whereas the heat-conditioned material Wt3 having a slow cooling rate was capable of 90 ° bending. It was.
Moreover, when only the temperature T32 is changed in the heat tempering conditions and the range of the temperature T32 at which 90 ° bending is possible is investigated, the 90 ° bending can be performed at the temperature T32 of 495 ° C. to 519 ° C. It was confirmed.

また、実施例２のレーザ加工装置５２を用い、レーザ光Ｌｓ２のパワー密度を段階的に減少させて、本加熱領域ＡＲ１の温度を実施例１による場合と同様の温度及び時間で段階的に低下させても、同様の曲げ加工結果を得た。
従って、アルミニウム合金のワークＷに対しても、実施例１及び実施例２による熱調質を行うことで、焼きなましがなされた熱調質材Ｗｔ３が得られることが確認できた。 Further, by using the laser processing apparatus 52 of the second embodiment, the power density of the laser beam Ls2 is decreased stepwise, and the temperature of the main heating area AR1 is decreased stepwise by the same temperature and time as in the first embodiment. Even if it was made, the same bending process result was obtained.
Therefore, it was confirmed that the heat-treated material Wt3 subjected to the annealing was obtained by performing the heat-conditioning according to Example 1 and Example 2 for the workpiece W made of aluminum alloy.

実施例１のレーザ加工装置５１において、加熱装置としてハロゲンヒータであるヒータ１６を説明したが、加熱装置はヒータに限定されるものではなく、例えば加熱ガスを吹き付けるガス噴出装置であってもよい。
実施例２のレーザ加工装置５２において、ヘッド２１とヘッド２２とは、それぞれ独立したヘッド移動部により移動させてもよい。
また、ワークＷは固定し、ヘッド２１，２２を移動させる構造としてもよい。また、レーザ光の照射方法は、上述のフラットベッドタイプに限定されず、いわゆるガルバノタイプとしてレーザ光を走査させるタイプとしてもよい。
また、レーザ加工装置５２は、レーザ光を出射するヘッド２１，２２を多自由度のアーム先端に備えたものとし、ワークＷをテーブル２６上ではなくクランパにより自由姿勢で保持可能としてレーザ加工及び熱調質を行うように構成してもよい。 In the laser processing apparatus 51 of the first embodiment, the heater 16 that is a halogen heater has been described as the heating apparatus. However, the heating apparatus is not limited to the heater, and may be, for example, a gas ejection apparatus that blows a heating gas.
In the laser processing apparatus 52 according to the second embodiment, the head 21 and the head 22 may be moved by independent head moving units.
The work W may be fixed and the heads 21 and 22 may be moved. Further, the laser light irradiation method is not limited to the above-described flat bed type, and may be a type in which laser light is scanned as a so-called galvano type.
Further, the laser processing apparatus 52 is provided with heads 21 and 22 for emitting laser light at the end of a multi-degree-of-freedom arm so that the workpiece W can be held in a free posture by a clamper rather than on the table 26 and laser processing and heat You may comprise so that refining may be performed.

更に、レーザ加工装置５２は、レーザ光を出射するヘッド２１，２２を1つのヘッドにまとめることもできる。例えば、ヘッド内にガルバノスキャナミラーを設け、そのガルバノスキャナミラーの動作により、１つのヘッドで1つのレーザ光を、ヘッド２１の機能を担う時間とヘッド２２の機能を担う時間とに分割して並列処理しワークＷに照射してもよい。   Furthermore, the laser processing apparatus 52 can combine the heads 21 and 22 that emit laser light into one head. For example, a galvano scanner mirror is provided in the head, and the operation of the galvano scanner mirror divides one laser beam into a time for performing the function of the head 21 and a time for performing the function of the head 22 in parallel. The workpiece W may be processed and irradiated.

１１ レーザ発振器
１２ ヘッド
１２ａ 本体部、 １２ｂ ノズル、 １２ｃ 光学系
１３ ヘッド移動部
１４ テーブル
１５ 制御部
１５ａ ＣＰＵ（中央処理装置）、 １５ｂ 記憶部、 １５ｃ 入出力部
１６ ヒータ（加熱装置）
１７ ヒータ駆動部
１８，１９ 温度センサ
２１Ｇ 第１レーザ出射系、 ２１ ヘッド
２１ａ 本体部、 ２１ｂ ノズル、 ２１ｃ 光学系
２１ｄ 第１レーザ発振器
２２Ｇ 第２レーザ出射系、 ２２ ヘッド
２２ａ 本体部、 ２２ｂ ノズル、 ２２ｃ 光学系
２２ｄ 第２レーザ発振器
２３ ヘッド移動部
２５ 制御部
２５ａ ＣＰＵ（中央処理装置）、 ２５ａ１ レーザ出射系選択部
２５ａ２ 調整項目設定部、 ２５ｂ 記憶部、 ２５ｃ 入出力部
２６ テーブル
２７，２８ 温度センサ
２９ ヘッドホルダ
５１，５２ レーザ加工装置
ＡＲａ 加熱領域、 ＡＲｂ，ＡＲ１ 本加熱領域
ＤＢ２ データベース
Ｅ，Ｅ１，Ｅ２ パワー密度
Ｇ１，Ｇ２ 位置
ＬＮａ 本加熱線
Ｌｓ，Ｌｓ１，Ｌｓ２ レーザ光
Ｌｓａ，Ｌｓ１ａ，Ｌｓ２ａ スポット、 ＬｓａＧ スポット群
Ｐ１，Ｐ２ 評価点
Ｔ１１〜Ｔ１５，Ｔ２１〜Ｔ２５ 温度
ｔ１１〜ｔ１４，ｔ１３３，ｔ１３４，ｔ２１〜ｔ２４，ｔ２３３，ｔ２３４ 時刻
ｔｍ１，ｔｍ２ 時間
Ｖ１，Ｖ２ 速度
Ｗ ワーク、 Ｗｔ１，Ｗｔ２ 熱調質材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Laser oscillator 12 Head 12a Main body part, 12b Nozzle, 12c Optical system 13 Head moving part 14 Table 15 Control part 15a CPU (central processing unit), 15b Storage part, 15c Input / output part 16 Heater (heating device)
17 Heater drive unit 18, 19 Temperature sensor 21G 1st laser emission system, 21 head 21a body part, 21b nozzle, 21c optical system 21d 1st laser oscillator 22G 2nd laser emission system, 22 head 22a body part, 22b nozzle, 22c Optical system 22d Second laser oscillator 23 Head moving unit 25 Control unit 25a CPU (central processing unit), 25a1 Laser emission system selection unit 25a2 Adjustment item setting unit, 25b Storage unit, 25c Input / output unit 26 Tables 27, 28 Temperature sensor 29 Head holder 51, 52 Laser processing device ARa Heating area, ARb, AR1 Main heating area DB2 Database E, E1, E2 Power density G1, G2 Position LNa Main heating line Ls, Ls1, Ls2 Laser light Lsa, Ls1a, Ls2a Spot, LsaG Spot group P1, P2 Evaluation points T11 to T15, T21 to T25 Temperatures t11 to t14, t133, t134, t21 to t24, t233, t234 Time tm1, tm2 Time V1, V2 Speed W Work, Wt1, Wt2 Heat-conditioning material

Claims (12)

ワークの一部領域である第１の領域を加熱して第１の温度に昇温維持する加熱部と、
前記ワークに対しレーザ光を照射するヘッドと、
前記ヘッドの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記レーザ光を、昇温維持された前記第１の領域内の第２の領域に所定時間照射して前記第２の領域を前記第１の温度よりも高い第２の温度に昇温し、前記所定時間経過後の前記第２の領域の冷却を、前記第１の領域を前記加熱部によって昇温維持した状態で行うよう制御するレーザ加工装置。 A heating unit that heats and maintains the first region, which is a partial region of the workpiece, to a first temperature;
A head for irradiating the workpiece with laser light;
A control unit for controlling the operation of the head;
With
The controller is
Irradiating the second region in the first region, which has been maintained at an elevated temperature, for a predetermined time to raise the temperature of the second region to a second temperature higher than the first temperature; A laser processing apparatus that controls to cool the second region after the predetermined time has elapsed while keeping the temperature of the first region maintained by the heating unit. 前記制御部は、前記レーザ光の照射を、前記ヘッドを移動させながら行うことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs the irradiation of the laser light while moving the head. ワークに対し第１のレーザ光を照射する第１のヘッドと、
前記ワークに対し第２のレーザ光を照射する第２のヘッドと、
前記第１のヘッド及び前記第２のヘッドの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ワークに対し前記第１のレーザ光を照射して第１の領域を第１の温度に昇温維持した状態で、前記第１の領域内に前記第２のレーザ光を所定時間照射して前記第１の温度よりも高い第２の温度に昇温した第２の領域を形成し、前記所定時間経過後の前記第２の領域の冷却を、前記第１のレーザ光の照射下で行うよう制御するレーザ加工装置。 A first head that irradiates a workpiece with a first laser beam;
A second head for irradiating the workpiece with a second laser beam;
A control unit for controlling operations of the first head and the second head;
With
The controller is
In the state where the first laser beam is irradiated onto the workpiece and the temperature of the first region is maintained at the first temperature, the second laser beam is irradiated into the first region for a predetermined time. A second region heated to a second temperature higher than the first temperature is formed, and the second region is cooled after the predetermined time has elapsed under irradiation of the first laser beam. A laser processing apparatus that controls the operation. 前記制御部は、前記第２のレーザ光の照射を、前記第２のヘッドを移動させながら行うことを特徴とする請求項３記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to claim 3, wherein the control unit performs the irradiation of the second laser light while moving the second head. ワークの一部領域である第１の領域を加熱部によって加熱して第１の温度に昇温維持する第１昇温ステップと、
昇温維持した状態の前記第１の領域内に、レーザ光を所定時間照射して前記第１の温度よりも高い第２の温度に昇温した第２の領域を形成する第２昇温ステップと、
前記所定時間経過後の前記第２の領域の冷却を、前記第１の領域を前記加熱部によって昇温維持した状態で行う冷却ステップと、
を含むレーザ光による熱調質方法。 A first temperature raising step for heating the first region, which is a partial region of the workpiece, by the heating unit to maintain the temperature at the first temperature;
A second temperature raising step of forming a second region heated to a second temperature higher than the first temperature by irradiating laser light for a predetermined time in the first region in a state where the temperature is maintained. When,
A cooling step of cooling the second region after the predetermined time has elapsed while maintaining the temperature of the first region by the heating unit;
Thermal conditioning method using laser light including 前記第２昇温ステップにおける前記レーザ光の照射を、照射位置を移動させながら行うことを特徴とする請求項５記載のレーザ光による熱調質方法。   6. The thermal conditioning method using laser light according to claim 5, wherein the laser light irradiation in the second temperature raising step is performed while moving the irradiation position. ワークに対し第１のレーザ光を照射して第１の領域を第１の温度に昇温維持する第１昇温ステップと、
昇温維持した状態の前記第１の領域内に、第２のレーザ光を所定時間照射して前記第１の温度よりも高い第２の温度に昇温した第２の領域を形成する第２昇温ステップと、
前記所定時間経過後の前記第２の領域の冷却を、前記第１のレーザ光の照射下で行う冷却ステップと、
を含むレーザ光による熱調質方法。 A first temperature raising step of irradiating the workpiece with a first laser beam to maintain the temperature of the first region at the first temperature;
A second region that is heated to a second temperature higher than the first temperature by irradiating a second laser beam for a predetermined time in the first region in a state where the temperature is maintained is formed. A heating step;
A cooling step in which the cooling of the second region after the elapse of the predetermined time is performed under irradiation of the first laser beam;
Thermal conditioning method using laser light including 前記第２昇温ステップにおける前記第２のレーザ光の照射を、照射位置を移動させながら行うことを特徴とする請求項７記載のレーザ光による熱調質方法。   The thermal conditioning method using laser light according to claim 7, wherein the irradiation of the second laser light in the second temperature raising step is performed while moving the irradiation position. 鋼材の一部領域である第１の領域を加熱部によって加熱してＡ３変態点未満の第１の温度に昇温維持する第１昇温ステップと、
昇温維持した状態の前記第１の領域内に、レーザ光を所定時間照射してＡ３変態点を超える第２の温度に昇温した第２の領域を形成する第２昇温ステップと、
前記所定時間経過後の前記第２の領域の冷却を、前記第１の領域を前記加熱部によって昇温維持した状態で行う冷却ステップと、
を含む熱調質材の製造方法。 A first temperature raising step of heating the first region, which is a partial region of the steel material, by the heating unit to maintain the temperature at a first temperature lower than the A3 transformation point;
A second temperature raising step of forming a second region in the first region in which the temperature has been maintained and irradiated with laser light for a predetermined time to raise the temperature to a second temperature exceeding the A3 transformation point;
A cooling step of cooling the second region after the predetermined time has elapsed while maintaining the temperature of the first region by the heating unit;
The manufacturing method of the heat-conditioning material containing this. 前記第２昇温ステップにおける前記レーザ光の照射を、照射位置を移動させながら行うことを特徴とする請求項９記載の熱調質材の製造方法。   The method for producing a heat-conditioned material according to claim 9, wherein the laser beam irradiation in the second temperature raising step is performed while moving an irradiation position. 鋼材に対し第１のレーザ光を照射して第１の領域をＡ３変態点未満の第１の温度に昇温維持する第１昇温ステップと、
昇温維持した状態の前記第１の領域内に、第２のレーザ光を所定時間照射してＡ３変態点を越える第２の温度に昇温した第２の領域を形成する第２昇温ステップと、
前記所定時間経過後、前記第２の領域を、前記第１のレーザ光の照射下で冷却する冷却ステップと、
を含む熱調質材の製造方法。 A first temperature raising step of irradiating the steel material with a first laser beam to maintain the temperature of the first region at a first temperature lower than the A3 transformation point;
A second temperature raising step of forming a second region in the first region in which the temperature has been maintained, which has been heated to a second temperature exceeding the A3 transformation point by irradiation with a second laser beam for a predetermined time. When,
A cooling step for cooling the second region under the irradiation of the first laser beam after the predetermined time has elapsed;
The manufacturing method of the heat-conditioning material containing this. 前記第２昇温ステップにおける前記第２のレーザ光の照射を、照射位置を移動させながら行うことを特徴とする請求項１１記載の熱調質材の製造方法。   The method for producing a heat-conditioned material according to claim 11, wherein the irradiation with the second laser light in the second temperature raising step is performed while moving the irradiation position.
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