グラインディングセンターを用いた機上焼入れ技術の開発

前年度は,高精度なマシニングセンター(グラインディングセンター)の主軸に,熱源となるYAGレーザを光ファイバーで導光するシステムを開発し,その有用性を確認した.しかしながらこれらの結果は,平面部を熱処理する場合を想定したものであった.本年度は,本システムを金型加工の分野に適用するために,角部を熱処理する照射条件の設定法に取り組んだ.具体的には,レーザ出力は300W(一定),処理幅(スポット径)1.4mmで角部を焼入れする条件の検討を行った.処理対象とする材料は炭素鋼とした.材料の表面に熱源を移動させ,角部(角部断面の角度90度の場合)の温度が溶融温度を越えないような熱源の移動速度,熱源の角部からの距離を算出した.次に,設定された条件で実際に熱処理を行い,計算結果の妥当性を検証した.さらに,角部断面の角度を任意とした場合についても検討した.その結果,角部断面の角度が小さい場合(鋭角の場合),角部の熱容量が不足し,レーザ出力一定(300W)では溶融を避けられないことが判明した.そこで,レーザ出力を低下させることで対応する手法を提案し,実験によりその有効性を確認した.

前年度は,高精度なマシニングセンター(グラインディングセンター)の主軸に,熱源となるYAGレーザを光ファイバーで導光するシステムを開発し,その有用性を確認した.しかしながらこれらの結果は,平面部を熱処理する場合を想定したものであった.本年度は,本システムを金型加工の分野に適用するために,角部を熱処理する照射条件の設定法に取り組んだ.具体的には,レーザ出力は300W(一定),処理幅(スポット径)1.4mmで角部を焼入れする条件の検討を行った.処理対象とする材料は炭素鋼とした.材料の表面に熱源を移動させ,角部(角部断面の角度90度の場合)の温度が溶融温度を越えないような熱源の移動速度,熱源の角部からの距離を算出した.次に,設定された条件で実際に熱処理を行い,計算結果の妥当性を検証した.さらに,角部断面の角度を任意とした場合についても検討した.その結果,角部断面の角度が小さい場合(鋭角の場合),角部の熱容量が不足し,レーザ出力一定(300W)では溶融を避けられないことが判明した.そこで,レーザ出力を低下させることで対応する手法を提案し,実験によりその有効性を確認した.