レーザー焼入れ

均質な熱処理 – すべてのコンポーネントジオメトリに適合 – 高い経済性

加工プロセス

すべての加工プロセスの目的はスチールの構造転換です。もともとフェライト系だった材料構造は、先に加熱によってオーステナイト化され、次に抑止によって硬質のマルテンサイトに変換されます。ここに、レーザ焼入れは事前に定義された範囲で選択的に加熱することができるという決定的な利点があります。これにより、部分的な焼入れが実現され、他のゾーンではフェライト接合のより高い柔軟性を保持することができます。高周波焼き入れの場合、この選択肢き処理はできません。加工対象物はレーザ焼入れ時には常に短時間の加熱で、熱が隣接する材料の層を通して再び抜けるため、多くのアプリケーションでは追加の冷却を避けることが出来ます。また、対象物はほとんど変形しないため、しばしば材料の変形を修正するための後処理工程がなくなります。

半導体レーザを使用した材料の表面焼入れ

レーザによる表面焼入れのプロセスにより、安価な材料および金属の使用、または高い機械的負荷にさらされるコンポートの場合でも硬化可能になります。レーザによる焼入れでは、金属の特に負荷のかかっている箇所、例えば、ツール作製時のスチールおよび鋳鉄のみが焼入れされます。例えば、受注生産での表面焼入れ時、レーザーラインOTZ ズーム光学系との連携で、大きな表面の熱処理を特に効率的かつ柔軟に実現することができます。

半導体レーザのプロセスの利点

半導体レーザを使用すると、焼入れ時に機械部品、ツール、付属品、商品のための改善される摩耗防止に対するすべての要求がカバーされます。焼入れ時の温度制御により、それぞれの材料で理想的な焼入れを達成することができます。一方で、レーザ熱処理は、非常に硬い材料の硬度を下げて、これらの範囲より高い変形率を可能にするためにも利用できます。

半導体レーザは、他のプロセスとは逆に多くの利点を提供しています。

  • 焼入れの輪郭への焦点の理想的な調整
  • 定義された部分への熱処理
  • 既存の製造ラインへの焼入れプロセスの統合
  • 複雑なジオメトリの焼入れが可能

適用例

表面焼入れ

レーザによる焼入れでは、金属の特に負荷のかかっている箇所、例えば、ツール作製時のスチールおよび鋳鉄のみが焼入れされます。

スチール構造は、加工対象物の表面に近い範囲(いわゆる表面層)でのみ加熱および変更されます。半導体レーザ光は様々な方向から選択的かつ柔軟に加工対象物に向けることができ、ワークピース上の温度が正確に管理されるため、表面焼入れも形状的に非常に複雑なコンポーネントでも可能です。ギヤおよびスプロケットからカムおよびウォームシャフトを経由して把持ツールおおび切断ツールまたはロープドラムまで、レーザーラインと共にほとんどすべての表面形状を正常に焼入れすることができます。

カムシャフトの焼入れ

カムシャフトは特に自動車に使用されます。カムシャフトの複雑なジオメトリおよびその極端に材料に負担のかかる使用状況は的確かつ選択式の焼入れを必要とし、その際、表面層のスチール構造のみの硬化が必要とされます。深いところにある材料の層では、連続して回転するシャフトがすぐに脆くならないように、柔軟な構造を保持する必要があります。

受注焼入れ

製造会社の多くはジョブショップによる委託焼入れをしています。これは様々な理由から自社で焼入れ装置を持つことが出来ない為です。これらの会社は様々な分野から来ており、多数のプロセスを果たさなくてはなりません。レーザーライン半導体レーザは、この場合、卓越したツールです。柔軟なレーザビームガイドの可能性および正確な温度管理により、ほとんどすべての加工対象物を処理することができます。半導体レーザは、使用可能なレーザビーム光源のうち最も適切な光源です。さらに、その高いエネルギー効率、長い耐久性、わずかな保守費用により、またすぐれた効率で発振します。 

MATEX PM(チェコのプルゼニにある会社)は、半導体レーザを使用した様々な金属アプリケーション用のジョブショップソリューションを提供しています。レーザーラインと共に、MATEX PMは鋳鉄製のロープドラム(直径 2m、重量約2.5トン)を使用中に生じる激しい摩耗から保護するためのソリューションを探求しました。