JPH09314362A - Surface quenching method using laser beam - Google Patents
Surface quenching method using laser beamInfo
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- JPH09314362A JPH09314362A JP8130037A JP13003796A JPH09314362A JP H09314362 A JPH09314362 A JP H09314362A JP 8130037 A JP8130037 A JP 8130037A JP 13003796 A JP13003796 A JP 13003796A JP H09314362 A JPH09314362 A JP H09314362A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はレーザーによる表面
焼入れ方法、特にレーザーにより表面焼入れを行うと共
に、焼入れされた面とは反対側の面に、焼入れ時と同等
の熱量をレーザにより加えるようにしたレーザーによる
表面焼入れ方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface hardening method using a laser, and in particular, the surface hardening is performed by a laser, and the same amount of heat as that at the time of hardening is applied to the surface opposite to the hardened surface by the laser. The present invention relates to a surface hardening method using a laser.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、レーザーによる熱加工は、ワー
クと接触しないで加工できること、加熱・溶融・蒸発し
た領域以外は昇温せず熱影響が殆どないこと等の長所を
有することは、よく知られている。2. Description of the Related Art Generally, it is well known that laser thermal processing has advantages that it can be processed without contact with a workpiece and that it does not heat up except in a heated / melted / evaporated region and has almost no thermal effect. Has been.
【０００３】このうち、熱影響が殆どないことの例とし
ては、レーザーによる表面焼入れの場合に、熱による歪
みが少ないことが挙げられる。即ち、レーザーによる表
面焼入れは、ワークの焼入れを施すべき表面のみをレー
ザー照射により短時間で加熱し、自然冷却によって変態
硬化させる方法である。[0003] Among these, as an example of having almost no thermal effect, there is little distortion due to heat in the case of surface hardening by a laser. That is, the surface quenching by the laser is a method in which only the surface of the work to be quenched is heated by the laser irradiation in a short time and the transformation hardening is performed by natural cooling.
【０００４】従って、ワーク焼入れ表面における入熱エ
ネルギーが小さいので、他の表面は昇温せず、熱による
歪みは少ない。Therefore, since the heat input energy on the surface for quenching the work is small, the other surfaces do not rise in temperature and the distortion due to heat is small.
【０００５】[0005]
【０００６】しかし、いかに入熱エネルギーが小さいと
はいえ、熱の発生を伴う。However, no matter how small the heat input energy is, heat is generated.
【０００７】従って、その製品の要求精度が極めて厳し
い場合には、熱による歪みがたとえ小さくても、許容範
囲を超えることがあるので、歪み矯正を行う必要があ
る。Therefore, when the required accuracy of the product is extremely strict, even if the distortion due to heat is small, it may exceed the allowable range, so it is necessary to correct the distortion.
【０００８】例えば、焼入れ後の製品精度がコンマ台等
を追求する場合には、例外なく歪み矯正を行う必要があ
る。For example, when the product precision after quenching is on the comma level, it is necessary to correct the distortion without exception.
【０００９】本発明の目的は、レーザーによる焼入れの
場合の熱量と、焼入れ時の歪み変形量を想定した熱量と
を、互いに反対側の面に加えることにより、焼入れと共
に、歪み矯正を行うレーザーによる表面焼入れ方法を提
供することにある。The object of the present invention is to provide a laser for quenching and distortion correction by adding heat amounts in the case of quenching with a laser and heat amounts assuming strain deformation during quenching to the opposite surfaces. It is to provide a surface hardening method.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明は、上述したよ
うに製品精度が厳しい場合には歪み矯正を行う必要があ
るという課題に鑑み、レーザーによる表面焼入れの場合
の熱量と、歪み変形量を想定した熱量とを、互いに反対
側に加えることにより、上記課題を解決せんとするもの
である。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the problem that the strain correction is required when the product accuracy is strict as described above, the present invention provides the heat amount and the strain deformation amount in the case of surface hardening by a laser. The above problem is solved by adding the assumed amount of heat to the opposite sides.
【００１１】従って、この発明の構成は、例えば、図
１、図２に示すように、ワーク４を移動させながら、ワ
ーク４の焼入れを施すべき表面４Ａに、焼入れ用レーザ
ービームを照射して熱量を加え焼入れを行うと共に、上
記ワーク焼入れ表面４Ａとは反対側の面４Ｂに歪み矯正
用レーザービームを照射することにより、図４に示すよ
うに、焼入れにより発生する歪み変形量δに比例した熱
量Ｑ１等を加えて歪みを矯正することにより、焼入れと
共に、歪み矯正を行うように作用する。Therefore, according to the structure of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, for example, while moving the work 4, the surface 4A of the work 4 to be hardened is irradiated with the laser beam for hardening and the amount of heat is increased. And quenching is performed, and the surface 4B opposite to the workpiece quenching surface 4A is irradiated with a laser beam for strain correction, so that as shown in FIG. By adding Q1 or the like to correct the distortion, it acts to correct the distortion as well as quenching.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明を、実施の形態によ
り添付図面を参照して、説明する。図１は本発明の第１
実施形態を示す図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings according to embodiments. FIG. 1 shows the first embodiment of the present invention.
It is a figure showing an embodiment.
【００１３】図１において、参照符号１はレーザー発振
器、２は全反射ミラー、３はビームスプリッター、４は
ワークである。In FIG. 1, reference numeral 1 is a laser oscillator, 2 is a total reflection mirror, 3 is a beam splitter, and 4 is a work.
【００１４】上記レーザー発振器１は、例えば、ＣＯ2
レーザーであり、所定のパワーＰ（例えば、２ｋＷ）を
有するレーザービームｂ１を出力する。The laser oscillator 1 is, for example, CO 2
It is a laser and outputs a laser beam b1 having a predetermined power P (for example, 2 kW).
【００１５】上記全反射ミラー２は、図１においては４
個設けられ、入射したレーザービームを全て反射する。The total reflection mirror 2 is 4 in FIG.
Each is provided and reflects all the incident laser beams.
【００１６】上記ビームスプリッター３は、例えば、半
透過ミラーにより形成され、入射したレーザービームｂ
１の半分を透過し半分を反射することにより、レーザー
ビームｂ３とｂ２に分割する。The beam splitter 3 is formed of, for example, a semi-transmissive mirror, and the incident laser beam b
The laser beams b3 and b2 are split by transmitting half of 1 and reflecting half.
【００１７】上記ワーク４は、例えば、金属材料で形成
され、図示するように、焼入れ表面４Ａと歪み矯正面４
Ｂを具備し、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動可能である（図
３（Ｂ）、図３（Ｃ）、図３（Ｄ））。The work 4 is made of, for example, a metal material, and as shown in the drawing, the hardened surface 4A and the straightening surface 4
It is equipped with B and is movable in the X-axis direction and the Y-axis direction (FIG. 3 (B), FIG. 3 (C), FIG. 3 (D)).
【００１８】上記焼入れ表面４Ａは、焼入れを施すべき
表面であり、所定のパワーを有するレーザービームを照
射することにより、焼入れが行われる。The hardened surface 4A is a surface to be hardened and is hardened by irradiating it with a laser beam having a predetermined power.
【００１９】上記歪み矯正面４Ｂは、焼入れ表面４Ａと
反対側に設けられ、後述するように、レーザービームを
照射することにより、焼入れにより発生する歪み変形量
に比例した熱量を加える面であり、これにより、対向す
る焼入れ表面４Ａの歪みを矯正することができる。The strain-correcting surface 4B is provided on the opposite side of the hardened surface 4A and, as will be described later, is a surface for applying a laser beam to apply a heat amount proportional to the amount of strain deformation generated by quenching. This makes it possible to correct the distortion of the quenching surface 4 </ b> A facing each other.
【００２０】以下、上記構成を有する図１のレーザー焼
入れ装置の動作を説明する。The operation of the laser hardening apparatus of FIG. 1 having the above construction will be described below.
【００２１】先ず、レーザー発振器１からレーザービー
ムｂ１が出力され、該レーザービームｂ１は、全反射ミ
ラー２により反射して、ビームスプリッター３に入射す
る。First, a laser beam b1 is output from the laser oscillator 1, and the laser beam b1 is reflected by a total reflection mirror 2 and enters a beam splitter 3.
【００２２】ビームスプリッター３に入射したレーザー
ビームｂ１は、レーザービームｂ２とｂ３に分割され
る。The laser beam b1 incident on the beam splitter 3 is split into laser beams b2 and b3.
【００２３】このうちレーザービームｂ３は、ワーク４
の焼入れ表面４Ａに照射される。Of these, the laser beam b3 is used for the work 4
The hardened surface 4A is irradiated.
【００２４】これにより、焼入れ表面４Ａは加熱され、
自然冷却して変態硬化することにより、焼入れが行われ
る。As a result, the hardened surface 4A is heated,
Quenching is performed by natural cooling and transformation hardening.
【００２５】このとき、焼入れ表面４Ａには、熱により
歪みが発生するが、最大歪み変形量δは、次式で表され
る。At this time, strain occurs on the hardened surface 4A due to heat, and the maximum strain deformation amount δ is expressed by the following equation.
【００２６】 δ＝ε×Ｑ（Ｐ）・・・・・・・・（１）Δ = ε × Q (P) ... (1)
【００２７】ただし、上記（１）式において、Ｐはレー
ザービームｂ３のパワーであり、Ｑ（Ｐ）はこのパワー
Ｐの熱換算量、εは定数である。However, in the above equation (1), P is the power of the laser beam b3, Q (P) is the heat conversion amount of this power P, and ε is a constant.
【００２８】従って、この（１）式から明らかなよう
に、殆どの場合（ワーク４の長さが１ｍ未満の場合）、
最大歪み変形量δと熱量Ｑ（Ｐ）は比例関係にある。Therefore, as is clear from the equation (1), in most cases (when the length of the work 4 is less than 1 m),
The maximum strain deformation amount δ and the heat amount Q (P) are in a proportional relationship.
【００２９】従って、ワーク４の焼入れ表面４Ａで測定
した歪み変形量も、この（１）式に従って熱量に比例す
ると考えてよく、図４に具体例が示されている。Therefore, it can be considered that the strain deformation amount measured on the quenched surface 4A of the work 4 is also proportional to the heat amount according to the equation (1), and a concrete example is shown in FIG.
【００３０】図４では、縦軸にワーク４（図３（Ａ））
の焼入れ表面４Ａで測定した歪み変形量δを、横軸にそ
の歪み変形量δの測定位置Ｌ（ワーク４の長さを１０と
して）をとってある。In FIG. 4, the vertical axis represents the work 4 (FIG. 3 (A)).
The amount of strain deformation δ measured on the quenched surface 4A is taken on the horizontal axis, and the measurement position L of the amount of strain deformation δ (when the length of the work 4 is 10) is taken.
【００３１】歪み変形量δが、図４のδ＝０を中心とし
て±０．０５ｍｍを限界とする基準範囲Ｒから外れた場
合には、その歪みを矯正する必要がある。If the amount of strain deformation δ deviates from the reference range R having a limit of ± 0.05 mm around δ = 0 in FIG. 4, it is necessary to correct the strain.
【００３２】図４において、曲線ｑ１は、ワーク４の焼
入れ表面４Ａにレーザービームｂ３を一回照射した場合
の歪み変形量を表し、その場合の熱量はＱ１である。In FIG. 4, a curve q1 represents the strain deformation amount when the quenching surface 4A of the work 4 is irradiated with the laser beam b3 once, and the heat amount in that case is Q1.
【００３３】同様に、曲線ｑ２はレーザービームｂ３を
２回、曲線ｑ３はレーザービームｂ３を３回それぞれ照
射した場合の歪み変形量を表し、その場合の熱量が、そ
れぞれＱ２、Ｑ３である。Similarly, the curve q2 represents the amount of strain deformation when the laser beam b3 is irradiated twice and the curve q3 represents the laser beam b3 three times, and the heat amounts in that case are Q2 and Q3, respectively.
【００３４】ただし、Ｑ１＜Ｑ２＜Ｑ３である。However, Q1 <Q2 <Q3.
【００３５】即ち、レーザービームｂ３を１回照射した
場合の歪み変形量が一番小さく、その場合の熱量はＱ１
であり、レーザービームｂ１を３回照射した場合の歪み
変形量が一番大きく、その場合の熱量はＱ３である。That is, the amount of strain and deformation when the laser beam b3 is irradiated once is the smallest, and the amount of heat in that case is Q1.
The amount of strain and deformation when the laser beam b1 is irradiated three times is the largest, and the amount of heat in that case is Q3.
【００３６】一方、ビームスプリッター３で分割された
レーザービームｂ２は、ワーク４の焼入れ表面４Ａに照
射されたレーザービームｂ３と同じパワーＰ、同じ熱量
Ｑ（Ｐ）を有している。On the other hand, the laser beam b2 split by the beam splitter 3 has the same power P and the same heat quantity Q (P) as the laser beam b3 applied to the quenching surface 4A of the work 4.
【００３７】そこで、分割後のレーザービームｂ２を、
図１に示すように、３個の全反射ミラー２で反射させて
ワーク４の歪み矯正面４Ｂに入射させれば、上記図４に
示す歪み（曲線ｑ１、ｑ２、ｑ３）を矯正することがで
きる。Therefore, the divided laser beam b2 is
As shown in FIG. 1, if the light is reflected by the three total reflection mirrors 2 and is incident on the distortion correction surface 4B of the work 4, the distortion (curves q1, q2, q3) shown in FIG. 4 can be corrected. it can.
【００３８】（１）焼入れ用レーザービームｂ３を１回
照射する場合の歪み矯正動作。ワーク４を、図３（Ｂ）
に示すように、Ｙ軸方向（の方向）へ移動させれば、
ワーク４の焼入れ表面４Ａには、レーザービームｂ３が
１回照射される（図３（Ａ）のｙ１）。(1) A distortion correcting operation when the quenching laser beam b3 is irradiated once. The work 4 is shown in FIG.
As shown in, by moving in the Y-axis direction,
The quenching surface 4A of the work 4 is irradiated with the laser beam b3 once (y1 in FIG. 3A).
【００３９】このときの１回照射された焼入れ用レーザ
ービームｂ３の熱量はＱ１であり、焼入れ表面４Ａに
は、熱量Ｑ１が加えられた（図４）。At this time, the quantity of heat of the laser beam b3 for hardening which was irradiated once was Q1, and the quantity of heat Q1 was added to the hardening surface 4A (FIG. 4).
【００４０】従って、ワーク４が上記の方向に移動す
ることにより、同じ熱量Ｑ１の歪み矯正用レーザービー
ムｂ２も、同時に、反対側に１回照射され、歪み矯正面
４Ｂには熱量Ｑ１が加えられる。Therefore, as the work 4 moves in the above-mentioned direction, the laser beam b2 for distortion correction having the same heat quantity Q1 is simultaneously irradiated once on the opposite side, and the heat quantity Q1 is applied to the distortion correction surface 4B. .
【００４１】この結果、焼入れ用レーザービームｂ３を
１回照射して発生した歪みは（図４の曲線ｑ１）、上記
歪み矯正用レーザービームｂ２を反対側に１回照射する
ことにより矯正され、基準範囲Ｒ内に収まる（図４の曲
線ｒ１）。As a result, the distortion generated by irradiating the quenching laser beam b3 once (curve q1 in FIG. 4) is corrected by irradiating the distortion correcting laser beam b2 once on the opposite side to obtain the reference. It falls within the range R (curve r1 in FIG. 4).
【００４２】（２）焼入れ用レーザービームｂ３を２回
照射する場合の歪み矯正動作。ワーク４を、図３（Ｃ）
に示すように、Ｙ軸方向（の方向）へ移動させた後、
Ｘ軸方向（の方向）へ移動させて横方向に若干変位さ
せ、更にＹ軸方向（の方向）へ移動させれば、ワーク
４の焼入れ表面４Ａには、レーザービームｂ３が２回照
射される（図３（Ａ）のｙ１、ｙ２）。(2) A distortion correcting operation when the quenching laser beam b3 is applied twice. Work 4 is shown in FIG.
After moving in the Y-axis direction, as shown in
When the workpiece 4 is moved in the X-axis direction (a direction thereof), slightly displaced in the lateral direction, and further moved in the Y-axis direction (a direction), the quenching surface 4A of the work 4 is irradiated with the laser beam b3 twice. (Y1 and y2 in FIG. 3A).
【００４３】このとき、焼入れ用レーザービームｂ３が
２回照射されることにより、焼入れ表面４Ａには、熱量
Ｑ２が加えられた（図４）。At this time, the quantity of heat Q2 was added to the hardening surface 4A by irradiating the hardening laser beam b3 twice (FIG. 4).
【００４４】従って、ワーク４が上記ととの方向
に移動することにより、同じ熱量の歪み矯正用レーザー
ビームｂ２も、同時に、反対側に２回照射され、歪み矯
正面４Ｂには熱量Ｑ２が加えられた。Therefore, when the work 4 moves in the above-mentioned direction, the distortion correcting laser beam b2 having the same heat quantity is simultaneously irradiated to the opposite side twice, and the heat quantity Q2 is added to the distortion correcting surface 4B. Was given.
【００４５】この結果、焼入れ用レーザービームｂ３を
２回照射して発生した歪みは（図４の曲線ｑ２）、上記
歪み矯正用レーザービームｂ２を反対側に２回照射する
ことにより矯正され、基準範囲Ｒ内に収まる（図４の曲
線ｒ１）。As a result, the distortion generated by irradiating the quenching laser beam b3 twice (curve q2 in FIG. 4) is corrected by irradiating the distortion correcting laser beam b2 twice on the opposite side, and the reference It falls within the range R (curve r1 in FIG. 4).
【００４６】（３）焼入れ用レーザービームｂ３を３回
照射する場合の歪み矯正動作。ワーク４を、図３（Ｄ）
に示すように、Ｙ軸方向（の方向）へ移動させた後、
Ｘ軸方向（の方向）へ移動させて横方向に若干変位さ
せ、次いでＹ軸方向（の方向）へ移動させ、更にＸ軸
方向（の方向）へ移動させて横方向に若干変位させ、
最後にＹ軸方向（の方向）へ移動させれば、ワーク４
の焼入れ表面４Ａには、レーザービームｂ３が３回照射
される（図３（Ａ）のｙ１、ｙ２、ｙ３）。(3) A distortion correcting operation when the quenching laser beam b3 is irradiated three times. Work 4 is shown in FIG.
After moving in the Y-axis direction, as shown in
Move in the X-axis direction (direction of) and slightly displace in the lateral direction, then move in the Y-axis direction (direction of), and further move in the X-axis direction (direction of) to displace slightly in the lateral direction,
Finally, if it is moved in the Y-axis direction, the work 4
The hardened surface 4A is irradiated with the laser beam b3 three times (y1, y2, y3 in FIG. 3 (A)).
【００４７】このとき、焼入れ用レーザービームｂ３が
３回照射されることにより、焼入れ表面４Ａには、熱量
Ｑ３が加えられた（図４）。At this time, the quantity of heat Q3 was added to the hardening surface 4A by irradiating the hardening laser beam b3 three times (FIG. 4).
【００４８】従って、ワーク４が上記とととと
の方向に移動することにより、同じ熱量の歪み矯正用
レーザービームｂ２も、同時に、反対側に３回照射さ
れ、歪み矯正面４Ｂには熱量Ｑ３が加えられた。Therefore, as the work 4 moves in the above and the directions, the laser beam b2 for distortion correction having the same heat quantity is simultaneously irradiated to the opposite side three times, and the heat quantity Q3 is applied to the distortion correction surface 4B. Was added.
【００４９】この結果、焼入れ用レーザービームｂ３を
３回照射して発生した歪みは（図４の曲線ｑ３）、上記
歪み矯正用レーザービームｂ２を反対側に３回照射する
ことにより矯正され、基準範囲Ｒ内に収まる（図４の曲
線ｒ１）。As a result, the distortion generated by irradiating the quenching laser beam b3 three times (curve q3 in FIG. 4) is corrected by irradiating the distortion correcting laser beam b2 to the opposite side three times, and the reference It falls within the range R (curve r1 in FIG. 4).
【００５０】図２は、本発明の第２実施形態を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【００５１】図１において、参照符号１と５はレーザー
発振器、２は全反射ミラー、４はワークである。In FIG. 1, reference numerals 1 and 5 are laser oscillators, 2 is a total reflection mirror, and 4 is a work.
【００５２】図１の第１実施形態と異なるのは、レーザ
ー発振器１、５が複数個、例えば２個設けられ、それぞ
れのレーザー発振器１、５から出力されたレーザービー
ムｂ１、ｂ５を、一方はワーク４の焼入れ表面４Ａに、
他方は反対側の歪み矯正面４Ｂに照射する点である。A difference from the first embodiment shown in FIG. 1 is that a plurality of laser oscillators 1 and 5, for example, two laser oscillators are provided, and laser beams b1 and b5 output from the respective laser oscillators 1 and 5 On the hardened surface 4A of the work 4,
The other is a point for irradiating the distortion correcting surface 4B on the opposite side.
【００５３】また、図２に示すワーク４は、図１と異な
り、Ｙ軸方向とＺ軸方向に移動可能である。Further, the work 4 shown in FIG. 2 is movable in the Y-axis direction and the Z-axis direction, unlike FIG.
【００５４】即ち、図１のワーク４がＸ−Ｙ平面上で移
動可能であるのに対して、図２のワーク４はＹ−Ｚ平面
上で移動可能である。That is, the work 4 in FIG. 1 is movable on the XY plane, whereas the work 4 in FIG. 2 is movable on the YZ plane.
【００５５】以下、上記構成を有する図２のレーザー焼
入れ装置の動作を説明する。The operation of the laser hardening apparatus of FIG. 2 having the above structure will be described below.
【００５６】先ず、レーザー発振器１からレーザービー
ムｂ１が、レーザー発振器５からレーザービームｂ５
が、それぞれ出力され、各レーザービームｂ１、ｂ５
は、全反射ミラー２により反射して、焼入れ用レーザー
ビームｂ１はワーク４の焼入れ表面４Ａに、歪み矯正用
レーザービームｂ５はワーク４の歪み矯正面４Ｂに照射
される。First, the laser beam b1 from the laser oscillator 1 and the laser beam b5 from the laser oscillator 5
Are output respectively, and the laser beams b1 and b5 are output.
Is reflected by the total reflection mirror 2, and the quenching laser beam b1 is applied to the quenching surface 4A of the work 4 and the distortion correcting laser beam b5 is applied to the distortion correction surface 4B of the work 4.
【００５７】従って、図１の実施形態と同様に、レーザ
ービームｂ１とｂ５を、焼入れ表面４Ａと歪み矯正面４
Ｂに、同時に照射することにより、熱量を加えることも
できる。Therefore, as in the embodiment of FIG. 1, the laser beams b1 and b5 are applied to the quenching surface 4A and the straightening surface 4a.
The amount of heat can be added by simultaneously irradiating B.
【００５８】しかし、２つのレーザー発振器１と５から
レーザービームｂ１とｂ５が出力される時点を変えるこ
とにより、先ず、焼入れを行い、その後に歪み矯正を行
うこともできる。However, by changing the time points at which the laser beams b1 and b5 are output from the two laser oscillators 1 and 5, it is possible to first perform hardening and then correct the distortion.
【００５９】この場合には、焼入れ用レーザービームｂ
１の熱量より１０〜２０％程度少ない熱量を歪み矯正面
４Ｂに加えることにより、歪みを矯正できる。In this case, the quenching laser beam b
The strain can be corrected by adding a heat amount that is smaller than the heat amount of 1 by about 10 to 20% to the strain correction surface 4B.
【００６０】以下、図２のレーザー焼入れ装置を用い、
例えば、焼入れ用レーザービームｂ１を２回照射して先
ず焼入れを行い、その後、歪み矯正用レーザービームｂ
５を反対側に２回照射して歪み矯正を行う場合の動作を
説明する。Hereinafter, using the laser hardening apparatus shown in FIG.
For example, the laser beam b1 for quenching is irradiated twice to quench first, and then the laser beam b for strain correction is applied.
The operation of irradiating 5 on the opposite side twice to correct the distortion will be described.
【００６１】この場合には、レーザー発振器１と５は、
パワーが違うものを使用し、歪み矯正用レーザービーム
ｂ５の熱量が、上述したように、焼入れ用レーザービー
ムｂ１の熱量より１０〜２０％程度少ないようにしてお
く。In this case, the laser oscillators 1 and 5 are
As the above, the heat quantity of the distortion correcting laser beam b5 is set to be about 10 to 20% less than the heat quantity of the quenching laser beam b1 by using those having different powers.
【００６２】このように図２の各装置を構成することに
より、先ず、ワーク４を、図３（Ｃ）に示すように、Ｙ
軸方向（の方向）へ移動させた後、Ｚ軸方向（の方
向）へ移動させて垂直方向（図２）に若干変位させ、更
にＹ軸方向（の方向）へ移動させれば、ワーク４の焼
入れ表面４Ａには、レーザービームｂ１が２回照射され
る（図３（Ａ）のｙ１、ｙ２）。By constructing the respective devices of FIG. 2 in this way, first, the work 4 is moved to Y as shown in FIG. 3 (C).
After being moved in the axial direction (direction), then moved in the Z-axis direction (direction), slightly displaced in the vertical direction (FIG. 2), and further moved in the Y-axis direction (direction), the workpiece 4 The laser beam b1 is irradiated twice on the quenched surface 4A (y1, y2 in FIG. 3A).
【００６３】このとき、焼入れ用レーザービームｂ１が
２回照射されることにより、焼入れ表面４Ａには、熱量
Ｑ２が加えられ、焼入れが行われる。At this time, the laser beam b1 for quenching is applied twice, so that a heat quantity Q2 is applied to the quenching surface 4A to quench it.
【００６４】次に、ワーク４を最初の位置（図２）に戻
し、上記と同様に、ととの方向に移動すると共
に、レーザー発振器５から歪み矯正用レーザービームｂ
５を出力させることにより、反対側の歪み矯正面４Ｂに
は、Ｑ２×（８０〜９０％）の熱量が加えられる。Next, the work 4 is returned to the initial position (FIG. 2), and in the same manner as above, the work 4 is moved in the directions of and, and the laser beam b for distortion correction is emitted from the laser oscillator 5.
By outputting 5, the amount of heat of Q2 × (80 to 90%) is applied to the strain correction surface 4B on the opposite side.
【００６５】この結果、焼入れ用レーザービームｂ１を
２回照射して発生した歪みは（図４の曲線ｑ２）、その
焼入れ後、上記歪み矯正用レーザービームｂ５を反対側
に２回照射することにより矯正され、基準範囲Ｒ内に収
まる（図４の曲線ｒ２）。As a result, the strain generated by irradiating the quenching laser beam b1 twice (curve q2 in FIG. 4) is obtained by irradiating the strain correcting laser beam b5 twice on the opposite side after quenching. It is corrected and falls within the reference range R (curve r2 in FIG. 4).
【００６６】同様に、図２のレーザー焼入れ装置を用
い、焼入れ用レーザービームｂ１を１回、又は３回照射
して先ず焼入れを行い、その後、歪み矯正用レーザービ
ームｂ５を反対側に１回、又は３回照射して歪み矯正を
行うことができる。Similarly, using the laser hardening apparatus shown in FIG. 2, the hardening laser beam b1 is irradiated once or three times to perform hardening first, and then the distortion correcting laser beam b5 is applied once to the opposite side. Alternatively, the distortion can be corrected by irradiating three times.
【００６７】尚、上述した焼入れ用レーザービームの熱
量と、反対側に加えられる歪み矯正用レーザービームの
熱量とは、図４に示す実験結果を基にして予めコンピュ
ータにより計算しておけば、コンピュータと連動させる
ことにより、図１と図２の装置を自動的に動作させるこ
とができる。The calorific value of the quenching laser beam and the calorific value of the distortion correcting laser beam applied to the opposite side are calculated by a computer based on the experimental results shown in FIG. 1 and 2 can be automatically operated by interlocking with.
【００６８】更に、本発明は、上記実施形態に限定され
ることはなく、例えば、ワーク４を移動させる代わりに
レーザービームの加工ヘッド（図示省略）を移動させた
り、更に複雑なレーザービーム成形法を使用することに
よっても、実現可能である。Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, instead of moving the work 4, a laser beam processing head (not shown) is moved, or a more complicated laser beam shaping method is used. Can also be achieved by using.
【００６９】[0069]
【発明の効果】上記のとおり、本発明によれば、レーザ
ーによる焼入れの場合の熱量と、焼入れ時の歪み変形量
を想定した熱量とを、互いに反対側の面に加えるように
構成したことにより、焼入れと共に歪み矯正を行うとい
う技術的効果を奏することとなった。As described above, according to the present invention, the amount of heat in the case of quenching with a laser and the amount of heat assuming strain deformation during quenching are applied to the surfaces opposite to each other. , The technical effect of performing strain correction along with quenching has been achieved.
【００７０】[0070]
【図１】本発明の第１実施形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施形態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明に使用されるワークの詳細図である。FIG. 3 is a detailed view of a work used in the present invention.
【図４】本発明の作用説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory view of the present invention.
１、５ レーザー発振器 ２ 全反射ミラー ３ ビームスプリッター ４ ワーク ４Ａ 焼入れ表面 ４Ｂ 歪み矯正面 1, 5 Laser oscillator 2 Total reflection mirror 3 Beam splitter 4 Work 4A Hardened surface 4B Strain correction surface
Claims (3)
ビームを照射することにより、熱量を加えて焼入れを行
うと共に、上記ワーク焼入れ表面とは反対側の面にレー
ザービームを照射することにより、焼入れにより発生す
る歪み変形量に比例した熱量を加えて歪みを矯正するこ
とを特徴とするレーザーによる表面焼入れ方法。1. A quenching process is performed by irradiating a surface of a workpiece to be quenched with a laser beam so that the workpiece is quenched and a surface opposite to the workpiece quenching surface is irradiated with a laser beam. A surface hardening method using a laser, wherein the amount of heat proportional to the amount of strain and deformation generated by the method is applied to correct the strain.
焼入れ表面と歪み矯正面に加える熱量が同じである請求
項１記載のレーザーによる表面焼入れ方法。2. The above quenching and straightening are performed simultaneously,
2. The surface hardening method using a laser according to claim 1, wherein the amount of heat applied to the hardened surface and the amount of heat applied to the straightening surface are the same.
い、歪み矯正面に加える熱量が焼入れ表面に加える熱量
より１０〜２０％少ない請求項１記載のレーザーによる
表面焼入れ方法。3. The surface quenching method using a laser according to claim 1, wherein after the quenching, the strain is corrected and the amount of heat applied to the strain corrected surface is 10 to 20% less than the amount of heat applied to the quenched surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8130037A JPH09314362A (en) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | Surface quenching method using laser beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8130037A JPH09314362A (en) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | Surface quenching method using laser beam |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09314362A true JPH09314362A (en) | 1997-12-09 |
Family
ID=15024583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8130037A Pending JPH09314362A (en) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | Surface quenching method using laser beam |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09314362A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7262385B2 (en) * | 2004-01-28 | 2007-08-28 | The Boeing Company | Material processing device |
| JP2013198919A (en) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Build-up welding method and device |
| JP2020050906A (en) * | 2018-09-26 | 2020-04-02 | アイテック株式会社 | Heat treatment method and heat treatment apparatus for three-dimensional workpiece |
| US11664507B2 (en) | 2020-05-26 | 2023-05-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Manufacturing method for fuel cell |
-
1996
- 1996-05-24 JP JP8130037A patent/JPH09314362A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7262385B2 (en) * | 2004-01-28 | 2007-08-28 | The Boeing Company | Material processing device |
| JP2013198919A (en) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Build-up welding method and device |
| JP2020050906A (en) * | 2018-09-26 | 2020-04-02 | アイテック株式会社 | Heat treatment method and heat treatment apparatus for three-dimensional workpiece |
| US11664507B2 (en) | 2020-05-26 | 2023-05-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Manufacturing method for fuel cell |
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