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JPH01298112A - Laser beam heat treatment method - Google Patents

Laser beam heat treatment method

Info

Publication number
JPH01298112A
JPH01298112A JP63127059A JP12705988A JPH01298112A JP H01298112 A JPH01298112 A JP H01298112A JP 63127059 A JP63127059 A JP 63127059A JP 12705988 A JP12705988 A JP 12705988A JP H01298112 A JPH01298112 A JP H01298112A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
quenching
heating
heat
heat concentrated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63127059A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Shinonaga
篠永 秀之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP63127059A priority Critical patent/JPH01298112A/en
Publication of JPH01298112A publication Critical patent/JPH01298112A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suitably control heating temp. on the rugged surface by forming heat concentrated part on the quenching work surface projected more than the other part at the time of quenching the metal surface having the rugged part by heating with laser beam irradiation and controlling output of the laser beam under heating condition of this projecting part. CONSTITUTION:A metallic block 12 is cut with the laser beam and at the time of heating and quenching the block forming drag line 13 having peculiar rugged shape on the cut face 14 at cutting further with the laser beam irradiation, the heat concentrated part 15 on a part of the cut face 14 projecting more than the other part is previously provided. The laser beam is condensed with a beam condensing part 11 and at the time of heating and quenching by irradiating on the rugged surface of the metallic block 12, heating condition at the projected heat concentrated part 15 is observed, and at the time of starting melting of the heat concentrated part 15, by restraining the output of the radiated laser beam, the cut face 14 is heated to the quenching temp. without melting to the other part thereof, and after executing suitable quenching, the projecting heat concentrated part 15 is removed with machining.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、レーザ光を照射することにより加工物の被加
工面に熱処理を施すレーザ熱処理方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a laser heat treatment method for applying heat treatment to a processed surface of a workpiece by irradiating it with laser light.

(従来の技術) 例えば、ガスレーザ加工装置からのレーザ光は、強い指
向性を有し且つエネルギ密度が高い等の理由から、加工
物たる金属ブロックの切断或は焼入れ処理等に広く利用
されている。しかも、上述のようなレーザ光の特性によ
り、金属ブロックはレーザ光の高エネルギで局部的に加
熱されるため、レーザ加工後の残留熱歪は極めて小さく
、これによりレーザ加工後における残留熱歪を除去する
ための機械加工を最少限に抑えることができる。
(Prior art) For example, laser light from gas laser processing equipment has strong directivity and high energy density, and is therefore widely used for cutting or hardening of metal blocks as workpieces. . Moreover, due to the characteristics of the laser beam mentioned above, the metal block is locally heated by the high energy of the laser beam, so the residual thermal strain after laser processing is extremely small. Machining for removal can be minimized.

このようなレーザ熱処理方法の一例としては、第4図に
示すように金属ブロック1をレーザ光によって切断し、
その切断面2にガスレーザ加工装置の集光部3によって
集光されたレーザ光を照射することにより焼入れ処理を
施す方法がある。
As an example of such a laser heat treatment method, as shown in FIG. 4, a metal block 1 is cut with a laser beam,
There is a method of hardening the cut surface 2 by irradiating the cut surface 2 with a laser beam focused by a focusing section 3 of a gas laser processing device.

(発明が解決しよとする課題) ところで、上述のようなレーザ熱処理方法では、その切
断面2にはレーザ光による切断特有の凹凸形状のドラグ
ライン(表面粗さはRIIaXで数10〜数100μm
程度)を生じているから、切断面全体にわたってレーザ
光を照射した場合、ドラグラインによる微小な凹凸形状
の凸状部に照射エネルギが集中し、このため、その凸状
部が凹状部よりも先に溶融し始めて、切断面に対して十
分な焼入れ処理を施すことができなくなってしまう。
(Problem to be Solved by the Invention) By the way, in the laser heat treatment method as described above, the cut surface 2 has an uneven drag line (surface roughness of RIIaX of several tens to several hundreds of μm) peculiar to cutting by laser light.
Therefore, when the laser beam is irradiated over the entire cut surface, the irradiation energy is concentrated on the convex part of the minute unevenness formed by the drag line, and as a result, the convex part is placed ahead of the concave part. As a result, the cut surface cannot be hardened sufficiently.

一方、このように被加工面が凹凸形状であっても、凹凸
形状が一定の場合は溶融し始める凸状部の位置を特定で
きるから、その凸状部を監視してこれが溶融し始めたら
レーザ光の出力を抑制することにより被加工面の温度を
制御できる。これに対して、ドラグラインを有した切断
面では、ドラグラインの凹凸形状が切断面毎に一様でな
いことから、凹凸形状の凸状部が最初に溶融し始めると
いっても、溶融開始場所を特定することができず、結局
、被加工面の温度制御は困難であった。
On the other hand, even if the surface to be processed has an uneven shape, if the uneven shape is constant, it is possible to identify the position of the convex part that starts to melt. By suppressing the light output, the temperature of the processed surface can be controlled. On the other hand, in a cut surface with a drag line, the uneven shape of the drag line is not uniform from cut surface to cut surface, so even if the convex part of the uneven shape starts to melt first, the melting start point is As a result, it was difficult to control the temperature of the processed surface.

そこで、本発明の目的は、加工物の被加工面が凹凸形状
であっても、その被加工面を適切に温度制御できるレー
ザ熱処理方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a laser heat treatment method that can appropriately control the temperature of the processed surface of a workpiece even if the processed surface has an uneven shape.

[発明の構成] (課源を解決するための手段) 本発明は、レーザ光を照射することにより加工物の被加
工面に熱処理を施すレーザ熱処理方法において、上記被
加工面の一部に他の部位よりも突出した熱集中部を予め
形成し、その熱集中部の加熱状態に基づいてレーザ光の
出力を制御するようにしたものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) The present invention provides a laser heat treatment method for heat-treating a surface of a workpiece by irradiating a laser beam with a part of the surface to be processed. A heat concentrating part is formed in advance to protrude from the part, and the output of the laser beam is controlled based on the heating state of the heat concentrating part.

(作用) 被加工面にレーザ光を照射するとこれの全体の温度が上
昇する。このとき、被加工面に形成された熱集中部は他
の部位よりも突出しているから、この熱集中部にレーザ
光によるエネルギが集中して、この熱集中部が最初に溶
融することになる。
(Function) When a laser beam is irradiated onto the surface to be processed, the overall temperature of the surface increases. At this time, the heat concentrated area formed on the workpiece surface protrudes from other areas, so the energy from the laser beam is concentrated on this heat concentrated area, and this heat concentrated area is melted first. .

従って、例えば熱集中部が溶融し始めたときにレーザ光
の出力を抑えるようにすれば、それ以外の部位の温度を
溶融温度以下に制御することができる。
Therefore, for example, by suppressing the output of the laser beam when the heat-concentrating part starts to melt, the temperature of the other parts can be controlled to be below the melting temperature.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1及び第2図を参照して説
明する。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

まず、第2図において、ガスレーザ装置は、レーザ光を
出力するレーザ出力部(図示せず)、レーザ光を集光す
る集光部11,2次元的に移動する移動テーブル及びこ
れらを駆動する制御部等(何れも図示せず)から構成さ
れており、レーザ出力部から出力されるレーザ光は、集
光部11によって集光されて移動テーブル上の加工ポイ
ントに集光状態で照射されるようになっている。
First, in FIG. 2, the gas laser device includes a laser output section (not shown) that outputs a laser beam, a condensing section 11 that condenses the laser beam, a moving table that moves two-dimensionally, and a control that drives these. (none of which are shown), the laser beam output from the laser output section is focused by a condensing section 11 and irradiated to the processing point on the movable table in a condensed state. It has become.

さて、上記構成のガスレーザ装置によって、鉄或は合金
等の焼入れ可能な加工物としての金属ブロック12に対
してAへ処理を施す方法を第1図の工程図を参照しなが
ら説明する。まず、切断工程では、図示しない移動テー
ブル上に金属ブロック12を位置決め状態で固定すると
共に、金属ブロック12の切断線13を加工ポイントに
一致させる。そして、レーザ出力部を高パワー密度にて
駆動させた状態で、金属ブロック12の切断線13が加
工ポイントに沿って移動するように移動テーブルを移動
すると、レーザ光によって金属ブロック12が切断線1
3に沿って切断される。このような加工による切断面1
4にはレーザ光の切断による凹凸形状のドラグラインが
形成される。
Now, a method of processing A on a metal block 12, which is a workpiece that can be hardened, such as iron or alloy, using the gas laser device having the above configuration will be explained with reference to the process diagram shown in FIG. First, in the cutting process, the metal block 12 is fixed on a moving table (not shown) in a positioned state, and the cutting line 13 of the metal block 12 is aligned with a processing point. Then, when the moving table is moved so that the cutting line 13 of the metal block 12 moves along the processing point while the laser output section is driven at high power density, the metal block 12 is moved along the cutting line 13 by the laser beam.
It is cut along 3. Cut surface 1 by such processing
4, a drag line having an uneven shape is formed by cutting with a laser beam.

さて、上述のようにして金属ブロック12を切断線13
に沿って切断するとき、移動テーブルの移動を制御する
ことにより、金属ブロック】2の切断面14に突条をな
す熱集中部15を第2図に示すように形成する。つまり
、熱集中部15はドラグラインを有した切断面】4を横
切るように形成されており、その頂点位置は他の切断面
14から突出している。
Now, as described above, the metal block 12 is cut along the cutting line 13.
When cutting along the metal block 2, by controlling the movement of the moving table, a heat concentration area 15 forming a protrusion is formed on the cut surface 14 of the metal block 2 as shown in FIG. That is, the heat concentration portion 15 is formed to cross the cut surface 4 having a drag line, and its apex position protrudes from the other cut surface 14.

次に、上述のようにしてレーザ光によって切断した金属
ブロック12の被加工面たる切断面14を焼入れする焼
入れ処理について説明する。即ち、金属ブロック12を
移動テーブル上に固定して、第2図に示すように金属ブ
ロック12の切断面14に加工ポイントを一致させる。
Next, a hardening process for hardening the cut surface 14, which is the processed surface of the metal block 12 cut by the laser beam as described above, will be explained. That is, the metal block 12 is fixed on a moving table, and the processing point is aligned with the cut surface 14 of the metal block 12, as shown in FIG.

そして、レーザ出力部を上記切断工程時よりも低いパワ
ー密度にて駆動すると、レーザ光が金属ブロック12の
切断面14に照射され、その照射状態で移動テーブルを
移動すると、切断面14全体の温度が上昇する。ここで
、レーザ光が照射される被加工面が凹凸形状の場合、そ
の凹凸形状の凸状部に最もレーザ光のエネルギが集中し
てその温度が高くなるから、金属ブロック12の切断面
14に凹凸形状のドラグラインが形成された本実施例の
場合、そのドラグラインの凸状部の温度上昇が凹状部に
比べて著しくなり、このため、その凸状部が凹状部より
も先に溶融するようになる。しかしながら、本実施例で
は、金属ブロック12の切断面14にドラグラインの凸
状部よりも更に突出した熱集中部15を形成したから、
その熱集中部15の温度はドラグラインの温度上昇に先
立って上昇する。従って、熱集中部15を監視してこれ
が溶融し始めたら、レーザ光の出力を抑えることにより
、切断Ir1i14の他の部位までが溶融してしまうこ
とを防ローすることができる。そして、レーザ光による
焼入れ終了後、熱集中部15を機械加工によって除去す
ることにより、焼入れ処理が終了する。
Then, when the laser output section is driven at a power density lower than that during the cutting process, the laser beam is irradiated onto the cut surface 14 of the metal block 12, and when the movable table is moved in the irradiated state, the temperature of the entire cut surface 14 increases. rises. Here, if the surface to be processed to which the laser beam is irradiated has an uneven shape, the energy of the laser beam is most concentrated on the convex portions of the uneven shape and the temperature thereof becomes high. In the case of this embodiment in which a drag line with an uneven shape is formed, the temperature rise in the convex portion of the drag line is more significant than in the concave portion, and therefore, the convex portion melts earlier than the concave portion. It becomes like this. However, in this embodiment, since the heat concentration part 15 is formed on the cut surface 14 of the metal block 12 and is more protruding than the convex part of the drag line,
The temperature of the heat concentration portion 15 rises prior to the temperature rise of the drag line. Therefore, by monitoring the heat concentration part 15 and when it starts to melt, by suppressing the output of the laser beam, it is possible to prevent other parts of the cut Ir1i 14 from melting. After the hardening with the laser beam is completed, the heat concentration portion 15 is removed by machining, thereby completing the hardening process.

要するに、上記構成のものによれば、切断面14を焼入
れ処理するときに、切断面14に形成された熱集中部1
5の加熱状態を監視することにより、切断面14の他の
部位までが溶融してしまうことを防止することができる
ので、ドラグラインのような凹凸形状の被加工面を焼入
れするときに、その凸状部が溶融してしまう虞のある従
来のちのと違って、切断面14の表面がドラグラインの
ように凹凸形状であっても、切断面14の温度を溶融温
度以下に維持することができる。
In short, according to the above structure, when the cut surface 14 is hardened, the heat concentration part 1 formed on the cut surface 14 is
By monitoring the heating state of step 5, it is possible to prevent other parts of the cut surface 14 from melting, so when hardening an uneven work surface such as a drag line, Unlike conventional methods in which the convex portion may melt, the temperature of the cut surface 14 can be maintained below the melting temperature even if the surface of the cut surface 14 has an uneven shape like a drag line. can.

尚、上記実施例では、熱集中部14が溶融し始めたとき
に、レーザ光の出力を抑えるようにしたが、溶融開始を
検知する溶融検知センサによって熱集中部15の溶融開
始を検知するように構成し、第3図に示すようにその検
知結果でもってレーザ光の出力をフィードバック制御す
るようにしても良い。この場合、熱集中部の位置は限定
されているから、その溶融検知センサの検知ポイントを
熱集中部に簡単に一致させることができる。更に、熱集
中部は切断面の温度状態の指標となるから、その熱集中
部の温度を検出することにより、切断面の温度制御を行
なうことができる。
In the above embodiment, when the heat concentrating part 14 starts to melt, the output of the laser beam is suppressed. As shown in FIG. 3, the output of the laser beam may be feedback-controlled based on the detection result. In this case, since the position of the heat concentration part is limited, the detection point of the melting detection sensor can be easily aligned with the heat concentration part. Furthermore, since the heat concentration portion serves as an index of the temperature state of the cut surface, the temperature of the cut surface can be controlled by detecting the temperature of the heat concentration portion.

その他、本発明は上記し且つ図面に示しt:ものに限定
されることなく、例えば熱集中部を断続的に形成しても
良く、また、レーザ光による切断だけではなく、機械加
工による切断時に熱集中部を切断面に一体に形成するよ
うにしても良い等、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
更可能である。
In addition, the present invention is not limited to what is described above and shown in the drawings. For example, the heat concentration portion may be formed intermittently, and the heat concentration portion may be formed not only by laser light but also by machining. Various modifications can be made without departing from the spirit of the invention, such as the heat concentration portion may be formed integrally with the cut surface.

[発明の効果] 本発明は以上の記述から明らかなように、加工物の被加
工面の一部に他の部位よりも突出した熱集中部を予め形
成した上で、その熱集中部の加熱状態に基づいてレーザ
光の出力制御するようにしたから、熱集中部の加熱状態
を監視することにより、加工物の被加工面が凹凸形状で
あっても、その被加工面を適切に温度制御できるという
優れた効果を奏する。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the present invention involves forming in advance a heat concentration area that is more prominent than other areas on a part of the processed surface of a workpiece, and then heating the heat concentration area. Since the output of the laser beam is controlled based on the state, by monitoring the heating state of the heat concentration area, the temperature of the workpiece surface can be appropriately controlled even if the workpiece surface has an uneven shape. It has excellent effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は本発明の一実施例を示しており、第
1図は全体の工程図、第2図はレーザ光による焼入れ工
程例を示す斜視図であり、第3図は本発明の他の実施例
を示す第1図相当図である。また、第4図は従来例を示
す第2図相当図である。 図中、12は金属ブロック(加工物)、14は切断面(
被加工面)、15は熱集中部である。 第 1 図 jp+2  図 第 3 図
1 and 2 show one embodiment of the present invention, FIG. 1 is an overall process diagram, FIG. 2 is a perspective view showing an example of the hardening process using laser light, and FIG. 3 is a diagram of the present invention. FIG. 2 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing another embodiment of the invention. Moreover, FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 2 showing a conventional example. In the figure, 12 is a metal block (workpiece), 14 is a cut surface (
15 is a heat concentration area. Figure 1 jp+2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、レーザ光を照射することにより加工物の被加工面に
熱処理を施すレーザ熱処理方法であって、前記被加工面
の一部に他の部位よりも突出した熱集中部を予め形成し
、その熱集中部の加熱状態に基づいてレーザ光の出力を
制御することを特徴とするレーザ熱処理方法。
1. A laser heat treatment method that heat-treats the processed surface of a workpiece by irradiating laser light, in which a heat concentration part is formed in advance on a part of the processed surface that is more protruding than other parts, and A laser heat treatment method characterized by controlling the output of laser light based on the heating state of a heat concentration part.
JP63127059A 1988-05-26 1988-05-26 Laser beam heat treatment method Pending JPH01298112A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63127059A JPH01298112A (en) 1988-05-26 1988-05-26 Laser beam heat treatment method

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JP63127059A JPH01298112A (en) 1988-05-26 1988-05-26 Laser beam heat treatment method

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JPH01298112A true JPH01298112A (en) 1989-12-01

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ID=14950575

Family Applications (1)

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JP63127059A Pending JPH01298112A (en) 1988-05-26 1988-05-26 Laser beam heat treatment method

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JP (1) JPH01298112A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2012057354A1 (en) * 2010-10-29 2014-05-12 株式会社Welcon Joining method and container formed thereby

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2012057354A1 (en) * 2010-10-29 2014-05-12 株式会社Welcon Joining method and container formed thereby

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