JPH01298112A - レーザ熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

［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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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。