技術分野
被処理部材の曲面形状を有する被処理面にレーザビームを照射して硬化層を形成する被処理部材の硬化処理方法及び硬化処理装置
要約特許出願時に添付された[要約書]
【課題】レーザビームを照射した被処理面のレーザスポットから放射される熱放射光の強度に基づいてレーザスポットの温度を高精度に測定することで、被処理面に高品質で高深度の硬化層を形成する。 【解決手段】被処理部材1の曲面形状を有する被処理面2にレーザビームを照射してレーザスポット8を形成し、被処理面に硬化層を形成する方法である。先ず、レーザスポットの曲面に沿う方向を走査して複数測定位置の熱放射光を測定する。次いで、複数測定位置の熱放射光のそれぞれに対して、波長が異なる2つの分光熱放射光に分光し、これら2つの分光熱放射光の強度の比を求めることで複数測定位置の各温度を算出する。次いで、複数測定位置の前記各温度のうち一番高い値を、レーザスポットの最高温度に設定する。そして、このレーザスポットの最高温度が目標最高温度に近づくようにレーザビームのレーザ出力値を制御する。 【選択図】図2
発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋
しかし、近年では蒸気タービンの高効率化に伴い、タービン翼の位置が先端になるに従い、曲面形状や厚みが変化しており、熱容量が変化するため位置ごとに硬化処理に必要な熱量が異なる。
また、タービン翼に用いられるステンレス鋼は硬化処理時の過加熱により、溶融や異常な金属組織の析出が発生することで硬度低下が生じ、耐エロージョン性の悪化を招くおそれがある。
このように、タービン翼のいずれの位置においても同等で耐エロージョン性の高い硬化層を得るためには、温度制御による入熱管理が必須である。しかし、温度制御を行うために一般的な温度計測として使用される放射温度計は、金属材料表面の加熱により放射率が変動するので正確な温度測定ができず、タービン翼の前縁部の温度制御が難しいので、耐エロージョン性の高い硬化層を形成することができない。
そこで、本発明は事情に鑑みてなされたものであり、レーザビームを照射した被処理面のレーザスポットから放射される熱放射光の強度に基づいてレーザスポットの温度を高精度に測定することで、被処理面に、高品質で高深度の硬化層を形成することができる被処理部材の硬化処理方法及び硬化処理装置を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋
目的を達成するために、本発明の一態様に係る被処理部材の硬化処理方法は、被処理部材の曲面形状を有する被処理面にレーザビームを照射してレーザスポットを形成し、被処理面に硬化層を形成する際に、レーザスポットの曲面に沿う方向を走査して複数測定位置の熱放射光を測定し、複数測定位置の熱放射光のそれぞれに対して、波長が異なる2つの分光熱放射光に分光し、これら2つの分光熱放射光の強度・・・ 続きを
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【発明の効果】
本発明に係る被処理部材の硬化処理方法及び硬化処理装置によれば、レーザビームを照射した被処理面のレーザスポットから放射される熱放射光の強度に基づいてレーザスポットの温度を高精度に測定することで、被処理面に高品質で高深度の硬化層を形成することができる。
この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]
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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋
【図1】 本発明に係るタービン翼の前縁部にレーザビームを照射して硬化層を形成する動作を説明する図である。
【図2】 本発明に係る第1実施形態の硬化処理装置の構成を示す図である。
【図3】 第1実施形態の硬化処理装置を構成する熱放射光検出器を示す図である。
【図4】 第1実施形態の熱放射光検出器のスキャナー部の構成を示す図である。
【図5】 第1実施形態の硬化処理装置を構成する制御装置の構成を示す図である。
【図6】 第1実施形態の熱放射光検出器の動作を示す図である。
【図7】 本発明に係る第2実施形態の熱放射光検出器の構成を示す図である。
【図8】 第2実施形態の熱放射光検出器の動作を示す図である。
1 タービン翼
2 前縁部
2a 先端
2b 基端側
3 レーザ発生器
4 レーザ照射ヘッド
5 熱放射光検出器
6 制御装置
7 レーザビーム
8 レーザスポット
9 連結部材
10 集光部
11 ビームスプリッター
12,13 フォトセンサー
14.15 光軸調整機構
16,18,19 ミラー
17 揺動ミラー
17a 回動軸
20 絞り
21 入力ポート
22 演算処理部
23 出力ポート
24 ROM
25 RAM
26 最高温度設定部
27 レーザ出力値設定部
30 集光レンズ
31 光ファイバー
B 熱放射光
Ba,Bb 分光熱放射光
MeA,MeB 分光熱放射光のエネルギー(強度)
LS レーザ出力値
T 熱放射光温度
TMAX 最高温度
TP 目標最高温度
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