[發明專利]熱處理組件以及方法

無效

• 申請號: 200580037773.6
• 申請日: 2005-08-24
• 公開（公告）號: CN101052494A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 沃倫·博伊德·萊恩托恩;克里斯多佛·巴格諾爾
• 申請（專利權）人: 費德羅－莫格爾公司
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 鄧琪

技術領域

本發明涉及用于利用激光能量改變一基體的設定區域的一種熱處理組件和一種方法。

背景技術

多種利用激光器和利用激光能量處理基體的熱處理組件為本領域的技術人員所熟知。利用激光器處理基體的一個缺點是，一旦該激光器以激光束發射激光能量，便難以將能量約束在待處理區域。該激光能量被基體吸收后具有通過基體材料被傳導到直接暴露于激光能量的區域之外部分的趨勢。該傳導使其難以精確控制處理區域。已知的激光處理系統還利用一作用于該待處理區域的相對較窄的激光束，以控制對所期望區域的激光能量的應用。該窄光束方法一般需要以從頂部到底部成行地從一邊到另一邊掃描區域的形式，形成多路徑(稱為柵掃描)。該方法復雜并且成本高，特別是當有多個待掃描區域時，仍然不能解決激光能量在邊界附近發散到期望的目標區域以外的傳導控制問題。

圖1和圖2顯示了利用現有技術的方法處理過的基體10、12的剖視圖。該基體10、12，當被激光器處理后，圖示中被剖切并安裝，以觀察該基體10、12的改變。每個基體10、12包括一水平表面14和豎直表面16。該基體10、12被處理以硬化該水平表面14，而同時該豎直表面16未被硬化。激光能量被聚焦于水平表面14上，但一旦該基體10、12吸收激光能量，產生的熱量從水平表面14傳導至豎直表面16。熱能的傳導造成豎直表面16的硬化，這有害于基體10、12的使用。如圖1、圖2所示，該處理區域從水平表面14朝向豎直表面16傾斜向下。

圖1中的基體10可以是，例如，一鋼制活塞，待硬化的該水平表面14可以是該鋼制活塞上的槽。該鋼制活塞的豎直表面16，如果不斷地受應力，作為期望區域之外熱傳導所導致的被熱處理和硬化的結果，可能會引起疲勞并出現故障。現有技術的圖2顯示了另外一個例子，該例子中提供了一作為基體12的鐵制刮油環，具有一待處理的水平表面14。同樣地，熱能從水平表面14被傳導至豎直表面16，該豎直表面16被有害地硬化。和上述原因相同，將豎直表面硬化是不利的。

該技術領域中的方法和組件的再一個不利之處在于，該基體在被處理后具有扭曲的趨勢。該基體的表面區域受到應力作用，以致當該區域的處理增加該應力后，該基體被扭曲。例如，一活塞圈因該活塞圈的形狀而具有應力。當該活塞環利用相關現有的方法和組件被處理后，該活塞圈具有彎曲并被扭曲的趨勢。

發明內容

本發明提供了一種用于改變基體的設定區域的熱處理組件。該組件，包括一激光器，操作為發射激光能量，一基體，具有一設定區域，該設定區域暴露于所述激光能量以更改所述基體的所述設定區域，以及一工具，設置為在臨近所述設定區域可移動接觸所述基體。該工具具有一比所述基體更大的熱傳導率。該工具將基體吸收自激光器的熱能從所述設定區域傳導出去。

本發明還提供了一種改變基體的設定區域的方法。該方法包括：提供基體，提供工具，將該工具設置成與該基體可移動接觸并鄰近該設定區域。該將熱能從該基體傳導出去，并防止對該設定區域之外區域的改變。

相應地，本發明提供的組件和方法克服了現有技術中的不足。特別地，本發明利用該工具通過將熱能從基體傳導出去以限制對基體的改變。因此，熱能精確地改變設定區域，而不改變不期望的基體的其他部分。參照以上描述的現有技術，本發明保證了很少或沒有不期望的豎直表面的改變的發生。僅僅是被期望區域被硬化，這降低了基體出現故障的可能性。該工具還節省了改變期望區域所要求的時間和成本。該激光器在掃描時不需要精確控制，并且該區域可以用單路徑光線型激光器處理。本發明進一步包括該工具最小化地減少了基體因處理而造成的扭曲。

附圖說明

本發明的這些和其它優點通過以下更詳細的描述和相應的附圖，將會被更容易地理解。其中：

圖1是利用現有技術處理的基體的剖視圖；

圖2是利用現有技術處理的另一種基體的剖視圖；

圖3是按照本發明具有柱形工具的熱處理組件的透視圖；

圖4是按照本發明具有大致為矩形的工具的熱處理組件的透視圖；

圖5是圖3中所示的具有被改變的水平表面的基體的剖視圖；

圖6是圖4中所示的具有被改變的水平表面的基體的剖視圖。

具體實施方式