(57)【要約】【課題】面取り部を有する硬化処理対象面にレーザ焼入れを施す場合に、均質で深さにばらつきのない焼入れ層を形成する。【解決手段】幅方向での両側のエッジ部に面取り加工６が施される硬化処理対象面１にレーザ焼入れを施して得られるレーザ焼入れ部品の製造方法であって、前記面取り加工６が施される以前の前記硬化処理対象面１に、前記幅方向に沿う平面内で前記硬化処理対象面に対して傾斜した方向からレーザ光７を照射して前記硬化処理対象面にレーザ焼入れを施し、その後に前記面取り加工６を施す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向での両側のエッジ部に面取り加工が施される硬化処理対象面にレーザ焼入れを施して得られるレーザ焼入れ部品の製造方法において、
前記面取り加工が施される以前の前記硬化処理対象面に、前記幅方向に沿う平面内で前記硬化処理対象面に対して傾斜した方向からレーザ光を照射して前記硬化処理対象面にレーザ焼入れを施し、その後に前記面取り加工を施すことを特徴とするレーザ焼入れ部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ焼入れが施される部品の製造方法に関し、特にレーザ焼入れにより硬化される面のエッジ部に面取り部を有する部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば振り子式振動減衰装置は、トルクの変動によって振り子運動を行う慣性質量体を転動面に対して遠心力によって押し付け、その慣性質量体がトルクの変動によって転動面にガイドされて往復運動するように構成されている。その一例が特許文献１に記載されており、ディスク状の構成部分に、回転中心側を向いた曲面である第１の転動面が形成されるとともに、慣性質量体に前記回転中心に対して外側を向いた曲面である第２の転動面が形成され、これらの転動面の間にローラが挟み込まれ、慣性質量体がこれらの転動面によって形成されている転動路によって規定された運動軌道に沿って往復運動するように構成されている。したがってそれらの転動面が形成されているディスクや慣性質量体は、極めて高い硬度もしくは耐摩耗性の材料によって製造されることが好ましい、とされている。
【０００３】
そのような表面性状を得るための方法として、レーザ焼入れ方法が特許文献２に記載されている。この特許文献２に記載された方法は、レーザ照射面の平滑度を向上させるためにローラバニッシュなどの塑性加工もしくはホーニングなどの研削加工を行い、その後にレーザ光を照射して焼入れを行う方法である。なお、この特許文献２に記載された方法は、円筒形状の被加工物の内周面に加工を施す方法であり、したがって所定の入射角をもってレーザ光を照射することとしている。さらに、特許文献３には、上記の特許文献２と同様に、部分的な塑性加工を施し、その塑性加工を施した部分に局部的なレーザ焼入れを施す方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４１０１号公報
【特許文献２】特開平０７−２８６２１０号公報
【特許文献３】特開昭６２−１７３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている転動面のように高い圧力を受け、かつローラとの間に相対的な転動作用が生じる面は、硬度を高くし、また耐摩耗性を向上させるために焼入れを施すことが好ましく、その方法として特許文献２や特許文献３に記載されているレーザ焼入れ方法を採用することが可能である。一方、転動面を相対的に転動する相手部材が、転動面の幅以上の幅（もしくは長さ）を有している場合、エッジ部の破損やエッジ部が相手部材を疵付けることなどを回避するために、エッジ部に面取り加工（曲面にするＲ加工を含む）を施すことが一般に行われる。このような面取り加工された転動面などの硬化処理対象面にレーザ焼入れを施す場合、その硬化処理対象面が貫通孔な内面である場合、特許文献２に記載されているように所定の入射角を設定してレーザ光を照射することになる。このような入射角のあるレーザ焼入れを行うとすれば、一方の面取り部に対するレーザ光の入射角度と、他方の面取り部に対するレーザ光の入射角度とが異なることになる。そのため、硬化処理対象面の幅方向での一端側と他端側とで、焼入れ深さにばらつきが生じてしまう。そのばらつきは、面取り幅が大きいほど、増大する。
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、レーザ焼入れが施される硬化処理対象面がそのエッジ部に面取り部を有し、かつレーザ光をその硬化処理対象面に対して傾斜させて照射するとしても焼入れ深さのばらつきを抑制することのできるレーザ焼入れ部品の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、上記の目的を達成するために、幅方向での両側のエッジ部に面取り加工が施される硬化処理対象面にレーザ焼入れを施して得られるレーザ焼入れ部品の製造方法において、前記面取り加工が施される以前の前記硬化処理対象面に、前記幅方向に沿う平面内で前記硬化処理対象面に対して傾斜した方向からレーザ光を照射して前記硬化処理対象面にレーザ焼入れを施し、その後に前記面取り加工を施すことを特徴とする方法である。
【０００８】
この発明では、上記のレーザ焼入れを施す前に、前記硬化処理対象面に塑性流動加工を施してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、レーザ光を照射する際には硬化処理対象面の幅方向での両端エッジ部に面取り加工が施されていないので、レーザ光が硬化処理対象面に対して垂直になっていなくても、硬化処理対象面の幅方向での両端側における焼入れ深さに大きな差異は生じない。また、レーザ光が傾斜していることにより、硬化処理対象面の一方の端部側の側面がレーザ光の照射方向を向く面となるのに対して、反対側の側面はレーザ光に対していわゆる陰の部分になり、これが要因となって、硬化処理対象面の幅方向での一端側と他端側とでの焼入れ深さに僅かな相違が生じることが考えられる。しかしながら、その焼入れ深さの相違が生じる領域（幅）は僅かであり、その部分もしくはその大半は面取り加工によって除去される。その結果、この発明の方法によれば、面取り部の間の部分がいわゆる製品面となり、その部分の焼入れ深さをほぼ均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】その転動面の加工手順を説明するための模式図である。
【図２】（ａ）はこの発明で対象とすることのできる部品の一例としてのディスクを示す正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図３】その転動面を拡大して示す部分断面図である。
【図４】面取り部の有無による焼入れ深さのばらつきの程度を測定した実験結果を示す模式的な断面図である。
【図５】塑性流動加工による組織の変化を概念的に示す模式図である。
【図６】塑性流動加工を行った後にレーザ焼入れを行った場合と、塑性流動加工を行うことなくレーザ焼入れを行った場合との焼入れ層の均質さの相違を測定した実験結果を示す模式的な断面図である。
【図７】具体例と比較例とのレーザ焼入れ後の硬さを測定した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
先ず、この発明に係るレーザ焼入れ部品の一例を説明すると、図２の（ａ）および（ｂ）は、転動面１を備えたディスク２を示しており、その転動面１は捩り振動減衰機として機能する転動体（もしくは慣性質量体）（図示せず）の移動軌跡を規定するためのものである。より具体的に説明すると、ディスク２は円板状に形成されており、その内周側の所定半径の円周上に複数のボルト孔３が形成され、また外周部には複数の貫通孔である収容部４が形成されている。その収容部４はディスク２の円周方向に沿う楕円形状をなし、ディスク２の円周方向に一定の間隔で形成されている。転動体はそれぞれの収容部４の内部に、少なくともその楕円の長軸方向に往復動できるように収容される。そして、ディスク２がその中心軸線を中心にして回転した場合、各収容部４に収容された転動体に遠心力が作用し、転動体は収容部４の内面のうちディスク２の中心に対して半径方向で外側に位置する内面に押し付けられる。このように転動体が遠心力で押し付けられる面が転動面１とされている。この転動面１がこの発明における硬化処理対象面に相当しており、その形状を図３に断面図として示してある。
【００１２】
転動面１は図３に示すように、幅方向ではディスク２の中心軸線に平行な面であり、その両端エッジ部に面取り部６が形成されている。したがって、転動体を接触させて転動体から実質的に荷重を受ける面は、各面取り部６の間の部分である。このような形状の転動面１は、硬度および耐摩耗性を高めるためにレーザ焼入れされている。
【００１３】
上記のディスク２を例に採ったこの発明の方法を説明すると、先ず、上記の図２に示す形状の粗形材もしくは中間材を製造する。例えば素材としてのステンレス鋼板から図２に示す形状の粗形材をプレスによって打ち抜き、また必要に応じてバリ取り加工を施す。この時点の転動面１の形状を図１の（ａ）に示してあり、幅方向での両端エッジ部には未だ面取り加工が施されておらず、このエッジ部はほぼ直角に尖っている。
【００１４】
この転動面１にレーザ光を照射してレーザ焼入れを施す。その場合、転動面１は前述したように貫通孔として形成されている収容部４の内面であるから、転動面１に対して垂直な方向には収容部４を形成している対向面が存在しており、斜め左右方向が開いている。そのため、レーザ光７は図１の（ｂ）に示すように転動面１に対して斜め方向から照射することになる。より具体的には、転動面１の幅方向に沿う平面内で転動面１に対して傾斜した方向からレーザ光を照射する。なお、幅方向に対して直交する方向においてもレーザ光の入射角度が垂直でなく、傾斜していてもよい。また、レーザ光のエネルギ量、照射時間などの焼入れ条件は、従来知られているレーザ焼入れと同様にして決めればよい。
【００１５】
そして、レーザ焼入れの後、転動面１の両端エッジ部に設計上定めた適宜の面取り加工を施す。この面取り加工は、ディスク２を使用している際に転動面１に作用する圧力でそのエッジ部がだれるなどの変形を未然に回避するための加工であるが、焼入れ深さのばらつきを解消するようにも機能している。すなわち、レーザ光が上記のように傾斜して照射されると、ディスク２の一方の側面はレーザ光が照射されるいわゆる正面になるのに対して、他方の側面はいわゆる陰の面になるから、転動面２の一方のエッジ部に対する入熱量が他方のエッジ部に対する入熱量より多くなる。これが要因となって、各エッジ部での焼入れ深さに僅かな差異が生じる。その焼入れ深さの差異が生じる部分（もしくは領域）は僅かであり、ここが面取り加工によって除去される。その結果、面取り加工は、焼入れ深さのばらつきを是正して、焼入れ深さの全体として均一化に資することになる。
【００１６】
ここで、この発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。先ず、レーザ焼入れに先行して面取り加工を施さないことによる効果を確認した。その結果を図４の（ａ）ないし（ｄ）に模式的な断面図で示してある。これらの図に示す転動面１は、エッジ部の面取り加工の有無および面取り加工の幅が異なるのみであって、材料、寸法、レーザ焼入れ条件は全て同じにし、レーザ焼入れの後に切断した断面を示している。図４の（ａ）は面取り加工を施さずにレーザ焼入れした例であり、表面側にほぼ一定の厚さの焼入れ層８が形成され、その焼入れ層８と母材９との間に、焼入れ層８よりも薄い不完全焼入れ層１０が形成されている。なお、レーザ光は図４の左斜め上側から照射した。そのため、図４の左のエッジ部側で焼入れ層が僅かに深くなっている。
【００１７】
図４の（ｂ）は転動面１の両端エッジ部に僅かな面取り加工を施し、その状態でレーザ焼入れを行った例を示している。この例では、図４での左側の面取り部６とレーザ光との角度が、より垂直に近くなり、この部分の入熱量が多くなる。そのため、図４の（ｂ）に示す例では、図４の左のエッジ部側で焼入れ層が深くなっている。
【００１８】
このような焼入れ深さの相違もしくはばらつきは、面取り幅が大きくなるほど顕著になる。すなわち、図４の（ｃ）は面取り幅を図４の（ｂ）の例よりも広くした例、図４の（ｄ）は面取り幅を更に広くした例である。これら図４の（ｃ）および（ｄ）に示す結果から、面取り幅の増大に従ってレーザ焼入れの深さのばらつきが大きくなることが認められる。
【００１９】
なお、この発明においては、レーザ焼入れに先立って、上記の転動面１などの硬化処理対象面に塑性流動加工を施しておくことが好ましい。塑性流動加工は、加工面に圧力を加えて素材の流動を生じさせ、ミクロ的な塑性変形を生じさせる加工であり、例えば上記の転動面１にローラ（図示せず）を押し付けて転動させることにより行われる加工である。この塑性流動加工をレーザ焼入れに先立って行うと、転動面１などの硬化処理対象面の金属組織が微細均質化される。これを概念的に示すと図５のとおりであり、第１の組成Ａの部分と第２の組成Ｂの部分とが面方向に交互に並び、かつ深さ方向にそれぞれ延びているとすると、塑性流動加工を行わなければ、図５の（ｂ）に示すように、各組成Ａ，Ｂの部分が分離したまま残存することになる。これに対して塑性流動加工を施すと、図５の（ａ）に示すように、各組成Ａ，Ｂの部分が変形もしくは破壊されるとともに引き延ばされ、両者が混同した状態になる。こうして金属組織が微細化され、かつ均質化されるものと考えられる。塑性流動加工によるこのような微細均質化が要因となって、急速加熱急速冷却を行うレーザ焼入れにおいてばらつきのない焼入れ組織を得ることができ、その結果、安定した品質（焼入れ硬さ）を得ることができる。
【００２０】
このような効果を実験結果によって示すと、図６の（ａ）は転動面１に塑性流動加工を施した後にレザー焼入れを行った場合の断面を模式的に示し、図６の（ｂ）は転動面１に塑性流動加工を施すことなくレーザ焼入れを行った場合の断面を模式的に示してある。塑性流動加工を施してある場合には、図６の（ａ）に示すように、不完全焼入れ層１０が明確になっており、その図６での上側の焼入れ層８は均質な組織になっている。これに対して、塑性流動加工を施すことなくレーザ焼入れを行った場合には図６の（ｂ）に示すように、不完全焼入れ層１０が帯状に生じるものの、不完全焼入れ部が部分的に表面側に延びていて焼入れ層８との境界が不明確になっている。すなわち、焼入れ層８が均質になっていないことが認められた。
【００２１】
そして、図６の（ａ）に示す具体例と、図６の（ｂ）に示す比較例とについて、転動面１の複数箇所の硬さ（Ｈｖ）を測定したところ、図７に示す結果が得られた。この図７の結果から、レーザ焼入れに先だって塑性流動加工を行えば、レーザ焼入れ後の硬さのばらつきが少なく均質な、もしくは安定した焼入れ硬さを得られることが認められた。これに対して、塑性流動加工を行わない場合には、レーザ焼入れ後の硬さのばらつきが大きく、品質の安定性の点では劣ることが認められた。
【００２２】
なお、上記の説明では、振り子式振動減衰機に用いられるディスクおよびその転動面を例に採ったが、この発明は上記の例に限定されないのであって、レーザ焼入れ可能な各種の部品に適用することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１…転動面、  ２…ディスク、  ６…面取り部、  ７…レーザ光、  ８…焼入れ層、  ９…母材、  １０…不完全焼入れ層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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