專(zhuān)利名稱(chēng)：激光淬火方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用半導(dǎo)體激光器的淬火方法。
背景技術(shù)：
例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1(JP特開(kāi)2003-138314號(hào)公報(bào))中公開(kāi)了本申請(qǐng)人提出的激光淬火裝置。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2(JP特開(kāi)2005-238253號(hào)公報(bào))中公開(kāi)了裝備在機(jī)床主軸上的能拆裝自如的激光淬火工具。
這些激光淬火工具，把從激光發(fā)生源的半導(dǎo)體激光棒或半導(dǎo)體激光塔(stack)發(fā)出的激光，通過(guò)光纖、導(dǎo)波路，傳送到工具前端的光矩上。
圖1是被使用在本發(fā)明的激光淬火方法中的激光淬火工具的斜視圖，圖2是表示激光淬火工具的整體構(gòu)成的側(cè)剖視圖，圖3是圖2的俯視圖。用標(biāo)號(hào)100表示整體的激光淬火工具具有被載置在基座110上的半導(dǎo)體激光塔120。半導(dǎo)體激光塔120具有電源連接端子122，被連接在未圖示的電源上。
半導(dǎo)體激光塔120的輸出被投入到有光通路132的保持架130內(nèi)。在保持架130的光通路132內(nèi)裝備聚光光學(xué)系統(tǒng)(透鏡)134，將半導(dǎo)體激光塔120的輸出光束聚光。
被聚光的激光束向保持架140內(nèi)的散光光學(xué)系統(tǒng)透鏡142輸入，進(jìn)行發(fā)散使光束的軸線(xiàn)平行。發(fā)散的激光向安裝在方形光導(dǎo)波路150的一端部的第1反射鏡160輸送。被反射鏡160反射在方形光導(dǎo)波路150軸線(xiàn)方向上的激光一邊被方形光導(dǎo)波路150內(nèi)面上的反射面152反射一邊前進(jìn)，被投射在保持架172內(nèi)的再聚光光學(xué)系統(tǒng)透鏡170上。
在通過(guò)該方形光導(dǎo)波路150的期間，與以往的圓形剖面的光導(dǎo)波路相比，反射次數(shù)降低了，衰減也少了。
被再聚光光學(xué)系統(tǒng)透鏡170再次聚光的激光束，被第2反射鏡180將軸線(xiàn)改變90°，從光導(dǎo)波路噴嘴190射出，在未圖示的工件表面上實(shí)施淬火處理。
圖6是表示利用上述的激光淬火工具100的激光淬火工藝的說(shuō)明圖。
在工件W上激光淬火工具100的噴嘴190一邊照射激光束LB一邊沿箭頭F1方向前進(jìn)，在工件W表面上形成沿著中心線(xiàn)L1的淬火部Y1。在接受來(lái)自當(dāng)前的噴嘴190的激光束LB的照射的部分形成激光加熱部H0。
在比激光加熱部H0稍微靠后的區(qū)域R1，由激光產(chǎn)生的熱量擴(kuò)散到工件W的母材內(nèi)被迅速冷卻。
圖7是表示激光淬火原理的說(shuō)明圖。
圖7中的a圖表示接受來(lái)自噴嘴190的激光束LB的照射的狀態(tài)，形成高溫的激光加熱部H0。
圖7中的b圖表示噴嘴通過(guò)后的冷卻部的加熱部H1的狀態(tài)。因激光而接受的熱能量E1擴(kuò)散到工件W的母材內(nèi)被迅速冷卻。通過(guò)該作用形成圖7中的c圖所示的淬火部H2。
圖8表示使噴嘴190沿著中心線(xiàn)L1通過(guò)的狀態(tài)，表示形成了寬度尺寸D1的激光加熱部H0和淬火部的狀態(tài)。
因?yàn)橥ㄟ^(guò)一次進(jìn)程的激光淬火的寬度尺寸D1比較狹窄，所以為了形成寬度尺寸較大的淬火部，需要之后進(jìn)行多次進(jìn)程的激光淬火。
圖9表示在寬度尺寸D10的較大區(qū)域內(nèi)進(jìn)行激光淬火的狀態(tài)。
將噴嘴190移動(dòng)間距P1達(dá)到與中心線(xiàn)L1、L2、L3對(duì)應(yīng)的位置，形成淬火層H11、H12、H13。
圖10表示淬火層H13處理完成，進(jìn)行相鄰層H14的淬火的狀態(tài)。在對(duì)層H14進(jìn)行淬火時(shí)，被激光束LB加熱的層H14的能量E1向通過(guò)淬火被硬化的層H13側(cè)傳導(dǎo)，通過(guò)該熱，被硬化的淬火層H13被再次加熱。
通過(guò)該再次加熱，跟已經(jīng)通過(guò)淬火硬化的淬火層H3的層H14相鄰的部分變成退火狀態(tài)，形成軟化層S13。
也就是說(shuō)，為了得到淬火寬度D10，通過(guò)多次進(jìn)程，進(jìn)行所謂的重疊燒制，在淬火層之間形成軟化層。
通過(guò)該現(xiàn)象，淬火層表面硬度高的表面HS和硬度低的表面SS形成以帶狀相鄰的結(jié)構(gòu)。
在象這樣發(fā)生淬火表面硬度不均的情況下，在后續(xù)工序的研磨和切削加工等加工中的切削量由于硬度差，形成微妙的差異，就會(huì)出現(xiàn)硬度不均而影響加工精度的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種解決上述不良情形的激光淬火方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的激光淬火方法具有在淬火噴嘴通過(guò)的工件表面的多個(gè)進(jìn)程之間預(yù)先形成槽的工序。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，一邊使激光束的光點(diǎn)照射在工件表面上的狹小范圍一邊通過(guò)多進(jìn)程可淬火寬度尺寸較大的部分，這時(shí)，能夠防止在已經(jīng)被硬化的部分發(fā)生退火。
因此，能形成具有均一硬度的淬火層。


圖1是在本發(fā)明的激光淬火方法中使用的激光淬火工具的斜視圖。
圖2是激光淬火工具的側(cè)剖視圖。
圖3是圖2的俯視圖。
圖4是表示本發(fā)明的激光淬火方法的概要的說(shuō)明圖。
圖5是表示通過(guò)本發(fā)明的激光淬火方法淬火處理的工件的剖面結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
圖6是表示使用激光淬火工具的激光淬火工藝的說(shuō)明圖。
圖7是表示使用激光淬火工具的激光淬火工藝的說(shuō)明圖。
圖8是表示沿著中心線(xiàn)通過(guò)噴嘴的狀態(tài)說(shuō)明圖。
圖9是表示在寬度尺寸大的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行激光淬火的狀態(tài)的說(shuō)明圖。
圖10是表示發(fā)生退火的狀態(tài)的說(shuō)明圖。
圖中100-激光淬火工具，110-基座，120-半導(dǎo)體激光塔，130-聚光光學(xué)系統(tǒng)透鏡保持架，134-聚光光學(xué)系統(tǒng)透鏡，140-散光光學(xué)系統(tǒng)透鏡保持架，142-散光光學(xué)系統(tǒng)透鏡，150-方形光導(dǎo)波路，160-第1反射鏡(折返用反射鏡)，170-再聚光光學(xué)系統(tǒng)透鏡，180-第2反射鏡，190-光導(dǎo)波路噴嘴。
具體實(shí)施例方式
圖4是表示本發(fā)明的激光淬火方法的概要的說(shuō)明圖。
本發(fā)明的激光淬火方法，在淬火噴嘴190重疊淬火的間距P1中間事先預(yù)加工槽C1、C2、C3。
這里，間距P1是根據(jù)由激光輸出/激光輸出模式、噴嘴形狀、激光振蕩器單元內(nèi)的透鏡形狀等主要因素決定的向?qū)ο笪锛す庹丈涞臒崮芰糠植嫉姆秶辉O(shè)定的。另外，槽C1、C2、C3的寬度尺寸B1也是根據(jù)由激光輸出/激光輸出模式、噴嘴形狀、激光振蕩器單元內(nèi)的透鏡形狀等主要因素決定的向?qū)ο笪锛す庹丈涞臒崮芰糠植嫉姆秶鸀榛A(chǔ)而被設(shè)定的。
圖4表示沿著中心線(xiàn)L3移動(dòng)噴嘴190加工淬火層H23之后將噴嘴190以1個(gè)間距P1平行移動(dòng)，加工淬火層H24的狀態(tài)。
激光束LB的熱能量E1也向淬火層H23側(cè)放射，不過(guò)，由于被槽3阻隔，所以可防止對(duì)淬火層H23進(jìn)行退火。
圖5表示通過(guò)本發(fā)明的激光淬火方法淬火處理的工件W的剖面結(jié)構(gòu)。
各淬火層H21、H22、H23、H24之間因?yàn)楸徊跜1、C2、C3區(qū)隔開(kāi)，所以淬火處理過(guò)的表面以均一的硬化層HS覆蓋。
因此，由于以均一的硬度進(jìn)行后續(xù)工序的研削、切削加工等，所以能實(shí)現(xiàn)加工精度的提高。
權(quán)利要求
1.一種激光淬火方法，將從半導(dǎo)體激光塔射出的激光束會(huì)聚形成光點(diǎn)，從淬火噴嘴射出，而對(duì)工件表面進(jìn)行淬火，其特征在于具有在淬火噴嘴通過(guò)的工件表面上的多個(gè)進(jìn)程之間預(yù)先形成槽的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的激光淬火方法，其特征在于所述槽被形成在相鄰進(jìn)程的中央部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光淬火方法，可防止在激光淬火時(shí)相鄰的完成淬火后的層上產(chǎn)生退火。根據(jù)本發(fā)明的激光淬火方法，在淬火噴嘴(190)重疊淬火的間距(P
文檔編號(hào)C21D1/09GK101050482SQ20071008550
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
發(fā)明者山崎恒彥, 宮川直臣 申請(qǐng)人:山崎馬扎克公司