レーザ焼入れ条件の設定・制御に関する研究

1988 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 62550533
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 溶接工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 宮本 勇 大阪大学, 工学部, 講師 (90029273)
• 研究分担者: 平田 好則 大阪大学, 工学部, 助手 (00116089) ; 丸尾 大 大阪大学, 工学部, 教授 (50028982)
• 研究期間 (年度): 1987 – 1988
• キーワード: レーザ焼入れ条件 / ビーム吸収率 / コーティング / ビームシェイピング / 硬化深さ / 焼入れ条件

研究概要

レーザ焼入れに用いられる代表的な分布(ガウス分布、矩形分布、矩形ーガウス分布)の熱源による温度分布を熱伝導論に基づいて解析した。また、ビーム吸収性の高いコーティングを付けた銅材のビーム吸収率と表面温度の関係を与える式を導いた。更に、温度分布と硬度分布の関係を示すと共に、最大硬度を与える温度は鋼材のカーバイド分布が粗いほど高くなることを明らかにした。以上の結果より、上記分布熱源にたいする硬化深さを与える高精度で簡単な近似式を導出した。
レーザ焼入れ条件を広げ、制御を容易にするための新しい光学系を開発した。この光学系はビーム形状が可変で、ビームシェイピング効率が高くかつ表面コーティング無しに高い吸収率を与えることができる特徴がある。これを用いると鋼材表面の温度を最適値に維持したまま、硬化深さを変化でき、コーティングがなくても50%もの高い吸収率が達成されるので必ずしもコーティングを必要としない。これを用いることによって、じゅうらい不可能であったレーザ焼入れ条件の幅広い設定・制御が可能であることを示した。