CN115866819A - 热处理装置以及热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供热处理装置以及热处理方法，在对形成有开口的被处理物进行感应加热时，能够抑制开口的缘部的过热，并且能够省略每当被处理物的大小变化时调整夹具与被处理物的相对位置的工夫。热处理装置(1)具有作为磁性体的被处理物(100)、对被处理物(100)进行感应加热的线圈(2)以及过热抑制夹具(20)。在被处理物(100)上设置有开口(101、102)。以与开口的缘部(105、106)中的因感应加热而向开口(101、102)的周边流动的电流所集中的部位对置的方式配置过热抑制夹具(20)。

Description

热处理装置以及热处理方法

技术领域

本发明涉及热处理装置以及热处理方法。

背景技术

在专利文献1所记载的结构中，在齿轮的边缘的周边配置电磁波吸收部件来进行高频加热。电磁波吸收部件例如由纯铁那样的导磁率比较低的材料制成。而且，在齿轮的感应加热时，通过使齿轮的边缘附近的磁通不接近齿轮的边缘而降低磁通密度，从而阻止边缘的温度过度上升。

专利文献1：日本特开平8-295925号公报([摘要]、[0021])

在专利文献1所记载的结构中，电磁波吸收部件以夹着齿轮的边缘的方式配置于齿轮的轴向两侧。因此，每当齿轮的大小变化时，需要花费调整齿轮与电磁波吸收部件的相对位置这样的工夫的作业。另外，调整齿轮与支承电磁波吸收部件的装置侧的相对位置是使装置侧移动，因此与更换齿轮那样的作业相比花费工夫，在作业性方面存在改善的余地。

发明内容

鉴于上述的课题，本发明的目的之一在于提供热处理装置以及热处理方法，在对形成有开口的被处理物进行感应加热时，能够抑制开口的缘部的过热，并且能够省略每当被处理物的大小变化时调整夹具与被处理物的相对位置的工夫。

(1)为了解决上述课题，本发明的一个方面的热处理装置具有：作为磁性体的被处理物；以及线圈，其对所述被处理物进行感应加热，其中，在所述被处理物上设置有开口，

该热处理装置具有夹具，该夹具以与所述开口的缘部中的因所述感应加热而向所述开口的周边流动的电流所集中的部位对置的方式配置。

(2)存在如下情况：所述夹具从所述开口向所述被处理物的外侧突出。

(3)存在如下情况：所述感应加热时的所述夹具与所述开口的缘部之间设置有间隙。

(4)存在如下情况：所述夹具的至少与所述开口的缘部对置的部位由绝缘体形成。

(5)为了解决上述课题，本发明的一个方面的热处理方法利用线圈对作为磁性体的被处理物进行感应加热，其中，以与所述被处理物的开口的缘部中的因感应加热而向所述开口的周边流动的电流所集中的部位对置的方式配置夹具，进行感应加热。

根据本发明，在对形成有开口的被处理物进行感应加热时，能够抑制开口的缘部的过热，并且能够省略每当被处理物的大小改变时调整夹具与被处理物的相对位置的工夫。

附图说明

图1是本发明的热处理装置的示意性俯视图。

图2是示出感应加热线圈和被处理物等的立体图。

图3是将图2的一部分放大的图。

图4是示出过热抑制夹具插入到被处理物的开口中的状态的剖视图，示出2个开口在纸面的左右排列的状态。

图5是示出过热抑制夹具插入到被处理物的开口中的状态的剖视图，示出2个开口在纸面的前后排列的状态。

图6的(A)是示出第1实施方式的第1变形例的图。图6的(B)是示出第1实施方式的第2变形例的图。

图7的(A)是示出第1实施方式的第3变形例的图。图7的(B)是示出第1实施方式的第4变形例的图。

图8是示出第1实施方式的第5变形例的图。

图9是示出第2实施方式的热处理装置和被处理物的示意性剖视图。

图10是示出在第2实施方式中将过热抑制夹具插入到被处理物的开口中的状态的局部剖视图，示出2个开口在纸面的前后排列的状态。

图11的(A)是示出第2实施方式的第1变形例的图。图11的(B)是示出第2实施方式的第2变形例的图。

图12的(A)是示出第2实施方式的第3变形例的图。图12的(B)是示出第2实施方式的第4变形例的图。

图13是示出第2实施方式的第5变形例的图。

标号说明

1、1F：热处理装置；2、2F：线圈；20A、20B、20C、20D、20E、20F、20G、20H、20I、20J、20K：夹具；20b：绝缘体；20d：长度方向端部(夹具的一部分)；103、103B、103E、103H、103J、103K：宽幅部(电流集中的部位)；100：被处理物；101、101B、101D、101E：开口；102、102B、102D、102E：开口；105、105B、105D、105E：开口的缘部；106、106B、106D、106E：开口的缘部；G：间隙。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。

＜第1实施方式＞

图1是本发明的热处理装置1的示意性俯视图。图2是示出感应加热线圈2以及被处理物100等的立体图。图3是将图2的一部分放大的图。图4是示出在被处理物100的开口101、102插入有过热抑制夹具20的状态的剖视图，示出2个开口101、102在纸面的左右排列的状态。图5是示出在被处理物100的开口101、102插入有过热抑制夹具20的状态的剖视图，示出2个开口101、102在纸面的前后排列的状态。

另外，以下，在没有特别说明的情况下，以被处理物100纵向配置的状态为基准进行说明。在本实施方式中，被处理物100的轴向S与上下方向(铅直方向)平行。

参照图1～图4，热处理装置1构成为通过感应加热对被处理物100实施热处理。该热处理是加热处理。作为加热处理，可以例示用于淬火的加热处理、渗碳加热处理、均热处理等。例如在渗碳加热处理中，需要高精度地使被处理物100的表面温度均等。热处理装置1是分批处理装置，对每1个被处理物100进行感应加热。热处理装置1可以在大气氛围下对被处理物100进行感应加热，也可以在氮气等非活性气体氛围下对被处理物100进行感应加热。在本实施方式中，在渗碳气体氛围下对被处理物100进行渗碳处理。

在本实施方式中，被处理物100是金属部件，例如是作为扭矩传递轴部的原材料的中空的金属轴。另外，被处理物100不限于一般的长条的金属轴，也包含轴向较短的形态。被处理物100只要是形成有开口且能够感应加热的磁性体即可。作为被处理物100的材质，能够例示SCM材料、SCR材料等合金钢。此外，在本实施方式中，以被处理物100为中空轴的方式为例进行说明，但被处理物100也可以是形成有在该被处理物100的径向上贯通的开口的实心轴部。

在被处理物100设置有开口101、102。本实施方式的开口101、102是将被处理物100在该被处理物100的径向上贯通的贯通孔，在被处理物100的径向上排列。此外，也可以省略开口101、102中的任意一个，开口101、102中的至少一方也可以沿着被处理物100的轴向S形成多个。

本实施方式的各开口101、102形成为在轴向S上细长的矩形状，并且四角形成为平滑的弯曲形状。另外，各开口101、102不限于纵长形状，也可以是在轴向S上较短且在被处理物100的周向C上较长的横长形状。

开口101由开口的缘部105划分，开口102由开口的缘部106划分。开口的缘部105、106均具有沿着轴向S延伸的一对第1缘部111、111、沿着周向C延伸的一对第2缘部112、112以及多个(在本实施方式中为4个)角部113。

第1缘部111、111是沿轴向S延伸的缘部，在周向C上相对。第2缘部112、112是沿周向C延伸的缘部，在轴向S上相对。各角部113呈圆弧形状，与对应的2个缘部111、112连续。

热处理装置1具有被处理物100、感应加热线圈2、电源3以及支承被处理物100的支承机构4。

电源3是与商用电源连接的交流电源电路，将商用电源转换为规定的电压、电流以及频率的电力并向感应加热线圈2输出。此外，只要感应加热线圈2能够使磁通作用于被处理物100而对被处理物100进行感应加热即可，电源3并不限定于交流电源。

感应加热线圈2由铜等通过流过高频电流而产生交变磁通的材料形成。感应加热线圈2通过从电源3提供上述的交流电力，对被处理物100进行感应加热。感应加热线圈2沿着被处理物100的轴向S形成为细长的形状。在实施方式中，感应加热线圈2在轴向S上的被处理物100的整个区域对被处理物100进行加热。

感应加热线圈2具有沿着感应加热时的被处理物100的轴向S延伸且彼此相对配置的第1加热导体5和第2加热导体6、将这些加热导体5、6彼此连接的第1连接导体7和第2连接导体8以及与电源3连接的第1端子9和第2端子10。

第1加热导体5以及第2加热导体6是为了对被处理物100赋予交变磁通而使被处理物100产生涡电流而设置的。在本实施方式中，第1加热导体5以及第2加热导体6形成为在轴向S上细长的形状。

加热导体5、6在轴向S上的长度比被处理物100的全长长。在加热导体5、6的上端部与下端部之间配置有被处理物100的开口101、102，通过向加热导体5、6通电而产生的磁通通过包含开口的缘部105、106在内的被处理物100的整体。

在本实施方式中，第1加热导体5与第2加热导体6串联连接且相互平行。在感应加热线圈2中流过交流电流时，在第1加热导体5和第2加热导体6中流过朝向轴向S的电流。根据该结构，在被处理物100上，在加热导体5、6的周围作用有与轴向S垂直的磁通(水平方向的磁通)。并且，在被处理物100中产生由该磁通引起的涡电流。在被处理物100的开口的缘部105、106中，涡电流的流动方向的主成分如箭头E1所示的为轴向S。即，在本实施方式中，能够认为在开口101、102的周围，开口的缘部105、106被沿箭头E1流动的电流加热。

加热导体5、6的上端部彼此通过第1连接导体7相互连接。同样地，加热导体5、6的下端部彼此通过第2连接导体8相互连接。

第1端子9以及第2端子10是为了将来自电源3的高频电力向加热导体5、6供给而设置的。在本实施方式中，端子9、10与第2加热导体6连接。具体而言，端子9、10的一端与轴向S上的第2加热导体6的中间部相连。端子9、10的另一端直接或经由连接器等其他导电部件(未图示)与电源3的电极连接。

接着，对支承被处理物100的支承机构4进行说明。

支承机构4具有旋转马达11、通过旋转马达11而旋转的保持架12以及过热抑制夹具20。

旋转马达11在感应加热时使被处理物100与保持架12一起绕被处理物100的中心轴线旋转。在本实施方式中，旋转马达11配置于被处理物100的下方，但也可以配置于被处理物100的上方。在旋转马达11的输出轴上安装有保持架12。

保持架12具有轴部13、安装于轴部13的下部的载置部14以及安装于轴部13的上部的帽15。

轴部13通过旋转马达11的输出轴而旋转。在本实施方式中，轴部13沿轴向S延伸。

载置部14例如由环状板形成，被轴部13保持。在载置部14上载置有被处理物100。在被处理物100载置于载置部14的状态下，轴部13沿轴向S贯通被处理物100。

帽15例如由环状板形成，并贯通于轴部13。帽15将被处理物100的上端按压到载置部14侧。

过热抑制夹具20是以与开口的缘部105、106中的因感应加热而向开口101、102的周边流动的电流所集中的部位对置的方式配置的夹具。过热抑制夹具20插入于被处理物100的开口101、102。过热抑制夹具20也可以说是在与因感应加热而向开口的缘部105、106流动的涡电流的流动方向的主成分E1垂直的方向(在本实施方式中为周向C)上与开口的缘部105、106相邻配置的夹具。过热抑制夹具20例如通过在插入到开口101、102的状态下穿过轴部13而保持于轴部13。另外，过热抑制夹具20通过从轴部13拔出，能够通过开口101、102从被处理物100取出。在本实施方式中，过热抑制夹具20形成为在开口101、102排列的方向上细长的四棱柱状。

过热抑制夹具20具有由磁性体构成的夹具主体20a和形成于夹具主体20a的外表面并构成过热抑制夹具20的外表面的绝缘体(绝缘层)20b。

夹具主体20a由作为吸收由流过高频电流的加热导体5、6产生的磁通的材料的磁性体构成。构成夹具主体20a的磁性体只要具有吸收由流过高频电流的加热导体5、6产生且通过开口的缘部105、106的磁通的性质即可。作为这样的磁性体，能够例示铜、铝等非铁金属、非铁金属的合金、碳钢、不锈钢。铜、铝等有时也作为非磁性体处理，但在本实施方式中，作为磁性体处理。

作为碳钢，可以例示S10C、S20C等低碳钢(机械结构用碳钢、JIS(日本产业标准))。

作为不锈钢，能够例示SUS304等奥氏体系不锈钢、SUS430等铁素体系不锈钢以及SUS410等马氏体系不锈钢。

夹具主体20a具有导电性。夹具主体20a通过具有导电性，利用来自流过高频电流的加热导体5、6的磁通与被处理物100一起被感应加热。

在本实施方式中，夹具主体20a由SUS304构成。即，由难渗碳且熔点高的不锈钢形成夹具主体20a。由此，能够减少对多个被处理物100反复进行渗碳加热时的夹具主体20a的碳浓度上升。其结果是，通过抑制由夹具主体20a的碳浓度上升引起的耐熔融性能的降低，能够提高过热抑制夹具20的耐久性。因此，能够使可反复利用过热抑制夹具20的次数更多。

此外，在本实施方式中，如上所述，被处理物100的材质是SCM材料等合金钢，在常温下是磁性体。另一方面，本实施方式的被处理物100在感应加热时的温度区域即奥氏体温度区域中，磁性减弱。另外，夹具主体20a在感应加热时被加热至奥氏体区域。此时，过热抑制夹具20的导磁率与被处理物100的导磁率大致相等。

绝缘体20b是为了抑制在夹具主体20a与被处理物100的开口的缘部105、106之间因导通而引起的熔接(接合)而设置的。绝缘体20b在夹具主体20a的外表面由例如陶瓷等绝缘体形成。绝缘体20b只要在感应加热线圈2的感应加热时在被处理物100与过热抑制夹具20之间不导通即可，具体的材质以及厚度没有限定。更具体而言，绝缘体20b优选构成过热抑制夹具20中的至少与开口的缘部105、106相对配置的部位的外表面。绝缘体20b是微小厚度的层，可以说过热抑制夹具20的外表面形状与夹具主体20a的外表面形状相同。此外，在过热抑制夹具20与开口的缘部105、106的距离大到在过热抑制夹具20与开口的缘部105、106不产生导通的程度的情况下，也可以省略绝缘体20b。

在过热抑制夹具20形成有贯通孔20c，保持架12的轴部13穿过该贯通孔20c。过热抑制夹具20以能够拆卸的方式保持于轴部13。在本实施方式中，在没有特别提及的情况下，以过热抑制夹具20保持于轴部13且插入于开口101、102的状态为基准进行说明。

在本实施方式中，在从开口101、102排列的方向观察开口101、102时，过热抑制夹具20具有与开口的缘部105、106大致相似的外形(在本实施方式中为矩形形状)。

过热抑制夹具20具有沿着轴向S延伸的一对第1侧面21、21、沿着与轴向S垂直的方向延伸的一对第2侧面22、22以及多个(在本实施方式中为4个)角部23。

一对第1侧面21、21与开口的缘部105、106的对应的第1缘部111、111在周向C上对置。一对第2侧面22、22与开口的缘部105、106的对应的第2缘部112、112在轴向S上对置。角部23从径向观察呈圆弧形状，与对应的2个侧面21、22连续。

在本实施方式中，在感应加热时的过热抑制夹具20与开口的缘部105、106之间设置有间隙G。在本实施方式中，过热抑制夹具20的整体与开口的缘部105、106分离。由此，渗碳气体能够通过开口的缘部105、106与过热抑制夹具20之间，能够更均等地进行开口的缘部105、106的渗碳。在感应加热时，过热抑制夹具20与开口的缘部105、106的第1缘部111之间的间隙G被设定为，第1缘部111、111的磁通被过热抑制夹具20吸收，且不进行过热抑制夹具20与开口的缘部105、106之间的热传导。通过使上述间隙G为适度的大小，能够更可靠地发挥夹具主体20a吸收开口的缘部105、106的磁通的效果。另外，通过使上述间隙G大于零，可以不使过热抑制夹具20与被处理物100接触，能够抑制由从过热抑制夹具20向开口的缘部105、106的热传导引起的开口的缘部105、106的温度降低。

如上所述，在本实施方式中，因感应加热而向开口的缘部105、106流动的电流的流动方向的主成分E1成为轴向S。因此，在开口的缘部105、106中，向第1缘部111、111流动的电流量特别大而处于过热的倾向。即，第1缘部111、111成为因感应加热而向开口101、102的周边流动的电流所集中的部位。这样，过热抑制夹具20的第1侧面21、21以与具有过热倾向的第1缘部111、111对置的方式设置。在本实施方式中，存在与因感应加热而向开口的缘部105、106流动的电流的流动方向的主成分E1垂直的方向(在本实施方式中为周向C)上的开口的缘部105、106的最宽幅的宽幅部103(一对第1缘部111、111)。而且，以与该宽幅部103(一对第1缘部111、111)在上述垂直的方向(周向C)上排列的方式将过热抑制夹具20插入开口101、102。

通过上述的过热抑制夹具20的配置，利用过热抑制夹具20吸收开口的缘部105、106的磁通、特别是第1缘部111、111的磁通。由此，能够抑制向第1缘部111、111流动的电流的值比被处理物100的其他部分的电流值大。过热抑制夹具20与开口的缘部105、106的间隙G优选在过热抑制夹具20与第1缘部111、111之间最小。更具体而言，优选与过热抑制夹具20的一方的第1侧面21和开口的缘部105、106的对应的第1缘部111的距离A1相比，一方的第2侧面22和对应的第2缘部112的距离A2更大(A1＜A2)。由此，能够利用过热抑制夹具20更可靠地吸收在开口的缘部105、106中特别容易因感应加热而过热的第1缘部111、111的磁通。此外，也可以是距离A1＝A2。

在本实施方式中，过热抑制夹具20的一部分从开口101、102向被处理物100的外侧突出。在本实施方式中，过热抑制夹具20从轴部13朝向开口的缘部105、106延伸并贯通开口101、102，进而向被处理物100的径向外侧突出。在本实施方式中，过热抑制夹具20的两端部20d、20d从被处理物100突出。由此，更容易利用过热抑制夹具20吸收开口的缘部105、106的磁通。过热抑制夹具20从被处理物100的外周面突出的突出量B与过热抑制夹具20对开口的缘部105、106的磁通进行吸收的量相关至某值。但是，即使上述突出量B过大，过热抑制夹具20能够吸收开口的缘部105、106的磁通的量也饱和。因此，上述突出量B优选根据吸收开口的缘部105、106的磁通的效果而适当设定。

另外，关于在开口101、102排列的方向上的过热抑制夹具20的两端部20d、20d各自的一对第1侧面21、21相对的方向的角部20e、20e，与圆的形状相比，有棱角的形状更容易吸收开口的缘部105、106的磁通。由此，过热抑制夹具20的两端部20d、20d能够通过边缘效应更多地吸收开口的缘部105、106的磁通。

在具有上述结构的热处理装置1中，以与被处理物100的开口的缘部105、106中的因感应加热而向开口101、102的周边流动的电流所集中的第1缘部111、111对置的方式配置过热抑制夹具20，进行感应加热。

如以上说明的那样，根据本实施方式，在被处理物100的感应加热时，被处理物100的开口的缘部105、106与被处理物100的其他部分相比，存在因边缘效应而容易过热的倾向。然而，开口的缘部105、106并非一律过热，因感应加热而向开口的缘部105、106流动的电流所集中的第1缘部111、111(宽幅部103)成为最高温。而且，通过在容易吸收来自在被处理物100的感应加热时电流容易集中而成为高温的第1缘部111、111的磁通的位置配置过热抑制夹具20，能够减少第1缘部111、111的周围的磁通密度的偏差而使开口的缘部105、106的电流的分布更均等。其结果是，能够抑制第1缘部111、111处的焦耳热引起的过热。即，能够抑制被处理物100的开口的缘部105、106的过热。而且，是将过热抑制夹具20插入开口101、102内的结构。因此，即使被处理物100的大小(开口101、102的外侧部分的大小)被变更，只要插入与其匹配的过热抑制夹具20即可，因此也可以不像以往那样进行变更装置的位置那样的大规模的作业。因此，能够省略每当被处理物100的大小变化时，为了调整过热抑制夹具20与被处理物100的相对位置而使装置侧移动的工夫，实用性提高。通过这样的作业性的提高，能够缩短被处理物100的加工所需的时间。因此，通过提高被处理物100的生产效率，能够降低被处理物100的制造成本。

另外，根据本实施方式，过热抑制夹具20(端部20d、20d)从开口101、102向被处理物100的外侧突出。根据该结构，通过过热抑制夹具20从开口101、102突出，能够使过热抑制夹具20吸收开口101、102周边的磁通的量更多。由此，开口的缘部105、106的感应加热时的边缘效应降低，能够抑制电流集中于第1缘部111、111。其结果，能够抑制开口的缘部105、106的各部的加热量的偏差。

另外，根据本实施方式，在感应加热时的过热抑制夹具20与开口的缘部105、106之间设置有间隙G。该间隙G设定为，开口的缘部105、106的磁通被过热抑制夹具20吸收，且不进行过热抑制夹具20与开口的缘部105、106之间的热传导。通过使过热抑制夹具20与开口的缘部105、106的间隙G为适度的大小，能够发挥将开口的缘部105、106周边的磁通吸收到过热抑制夹具20的效果，能够抑制开口的缘部105、106的过热。另外，通过在过热抑制夹具20与开口的缘部105、106之间设置间隙G，能够抑制在感应加热时从过热抑制夹具20向开口的缘部105、106的热传导，能够抑制由该热传导引起的开口的缘部105、106的温度降低。因此，能够抑制被处理物100的温度在开口的缘部105、106的周围和其以外产生偏差。

另外，根据本实施方式，过热抑制夹具20中的至少与开口的缘部105、106对置的部位由绝缘体20b形成。根据该结构，能够防止被处理物100的开口的缘部105、106与过热抑制夹具20因短路而熔接(接合)。

以下，主要对与上述的第1实施方式的结构不同的点进行说明，对于相同的结构，在图中标注相同的标号并省略详细的说明。

＜第1实施方式的变形例＞

接着，对第1实施方式的变形例进行说明。在第1实施方式的变形例中，以感应加热线圈2具有第1加热导体5以及第2加热导体6的结构为前提进行说明。

＜在过热抑制夹具的表面形成有起伏的变形例＞

在第1实施方式中，以过热抑制夹具20的一对第2侧面22、22平坦的方式为例进行了说明。但是，也可以不是这样。也可以在过热抑制夹具20的外表面存在起伏形状。

图6的(A)是示出第1实施方式的第1变形例的图。在图6的(A)中，图示一方的开口101侧的结构，另一方的开口102侧的结构与一方的开口101侧的结构相同，因此省略图示。如图6的(A)所示，也可以在过热抑制夹具20A的一对第2侧面22A、22A分别形成有凹部。在该情况下，过热抑制夹具20A的截面形状为H形状。在感应加热时，在开口的缘部105、106，第2缘部112、112的电流的流动方式与第1缘部111、111的电流的流动方式不同。涡电流集中于第1缘部111、111，另一方面，在第2缘部112、112中没有流过第1缘部111、111那样大的电流。因此，在开口的缘部105、106中，第2缘部112、112的发热量比第1缘部111、111的发热量小。因此，利用过热抑制夹具20A吸收通过第2缘部112、112的磁通的必要性比利用过热抑制夹具20A吸收通过第1缘部111、111的磁通的必要性低。因此，即使第2侧面22A、22A与第2缘部112、112之间的空间比第1侧面21A、21A与第1缘部111、111之间的空间宽，也能够充分发挥利用过热抑制夹具20A抑制开口的缘部105、106的过热的效果。

＜被处理物的开口的形状以及过热抑制夹具的形状的变形例＞

在第1实施方式中，以开口101、102为细长的孔的方式为例进行了说明。但是，也可以不是这样。开口也可以是圆孔。

图6的(B)是示出第1实施方式的第2变形例的图。在图6的(B)中，图示一方的开口101B侧的结构，另一方的开口102B侧的结构与一方的开口101B侧的结构相同，因此省略图示。如图6的(B)所示，在该变形例中，开口101B、102B是具有单一的曲率半径的圆孔。在该变形例中，开口的缘部105B、106B是圆形的缘部。而且，在被处理物100中，因感应加热而向开口的缘部105B、106B流动的电流的流动方向的主成分E1是轴向S。在开口的缘部105B、106B中，在与轴向S垂直的方向(在本变形例中为周向C)上的最宽幅的宽幅部103B，成为涡电流沿主成分E1顺畅地流动的结构。因此，在开口的缘部105B、106B中，涡电流集中于上述宽幅部103B而最容易过热。

因此，在本变形例中，过热抑制夹具20B配置为与开口的缘部105B、106B中的因感应加热而向开口101B、102B的周边流动的电流所集中的宽幅部103B对置。更具体而言，过热抑制夹具20B以相对于宽幅部103B在与主成分E1垂直的方向(周向C)上排列的方式插入开口101B、102B。过热抑制夹具20B形成为外径比开口的缘部105B、106B的直径小的圆柱形状。

根据该变形例，能够利用过热抑制夹具20B吸收因高频电流在感应加热线圈2中流动而在宽幅部103B中流动的磁通。由此，能够抑制宽幅部103B处的焦耳热引起的过热，能够抑制开口的缘部105B、106B处的过热。

此外，在图6的(B)所示的变形例中，从开口101B、102B排列的方向观察时的过热抑制夹具20B的形状是与开口101B、102B的圆孔形状相似的圆形形状。但是，也可以不是这样。

图7的(A)是示出第1实施方式的第3变形例的图。在图7的(A)中，图示一方的开口101B侧的结构，另一方的开口102B侧的结构与一方的开口101B侧的结构相同，因此省略图示。如图7的(A)所示，过热抑制夹具20C形成为扁平的四棱柱状，该四棱柱状在与因感应加热而向开口的缘部105B、106B流动的电流的流动方向的主成分E1垂直的方向(在本变形例中为周向C)上相对较长，在与主成分E1平行的方向上相对较短。图7的(A)所示的过热抑制夹具20C的截面形状可以说是周向C上的端面的形状平滑且圆形的长方形。

过热抑制夹具20C具有：在与主成分E1垂直的周向C上与开口的缘部105B、106B相对的一对第1侧面21C、21C；以及在与主成分E1平行的轴向S上与开口的缘部105B、106B相对的一对第2侧面22C、22C。

一对第1侧面21C、21C是具有比开口的缘部105B、106B的直径小的外径的圆弧面，与宽幅部103B对置，在与主成分E1垂直的周向C上与宽幅部103B对置。一对第2侧面22C、22C是在与主成分E1垂直的方向上延伸的平坦面，也可以具有起伏形状。从开口的缘部105B、106B到一对第1侧面21C、21C的沿着周向C的距离A1C比从开口的缘部105B、106B到一对第2侧面22C、22C的沿着轴向S的距离A2C小(A1C＜A2C)。过热抑制夹具20C与开口的缘部105B、106B的距离的最小值优选为宽幅部103B与一对第1侧面21C、21C的距离。由此，能够利用过热抑制夹具20C高效地吸收以通过开口的缘部105B、106B中的涡电流集中而最容易过热的宽幅部103B的方式作用的磁通，能够抑制宽幅部103B的涡电流引起的过热。

另外，在第1实施方式和上述的各变形例中，以开口101、102和开口101B、102B均形成于被处理物100的轴向S上的中间位置的方式为例进行了说明。但是，也可以不是这样。开口也可以形成于被处理物100的轴向S上的端部。

图7的(B)是示出第1实施方式的第4变形例的图。在该变形例中，开口101D、102D形成于轴向S上的被处理物100的例如一端(上端)。开口101D、102D的形状是相当于将第1实施方式的开口101、102中的上侧的一部分水平地切取的形状的U字状的开口部分。

各开口的缘部105D、106D具有沿着轴向S延伸的一对第1缘部111D、111D、沿着周向C延伸的一个第2缘部112D以及多个(在本实施方式中为2个)角部113D。

第1缘部111D、111D是沿着轴向S延伸的缘部。第2缘部112D是沿周向C延伸的缘部。角部113D呈圆弧形状，与对应的2个缘部111D、112D连续。

在本变形例中，也与第1实施方式同样地，通过感应加热而向开口的缘部105D、106D流动的电流的流动方向的主成分E1成为轴向S。因此，在开口的缘部105D、106D中的、在与轴向S垂直的方向上最宽的宽幅部103D(第1缘部111D、111D)中流动的电流值特别大而存在过热的倾向。这样，在与存在涡电流集中而过热的倾向的第1缘部111D、111D对置的部位配置有过热抑制夹具20D的第1侧面21D、21D。换言之，以与因感应加热而向开口的缘部105D、106D流动的电流的流动方向的主成分E1垂直的周向C上的开口的缘部105D、106D的最宽幅部分即一对第1缘部111D、111D在周向C上排列的方式，将过热抑制夹具20D插入开口101D、102D。

通过上述的过热抑制夹具20D的配置，利用过热抑制夹具20D吸收开口的缘部105D、106D的磁通，抑制向第1缘部111D、111D流动的电流值比被处理物100的其他部分的电流值大。优选过热抑制夹具20D与开口的缘部105D、106D之间的间隙在过热抑制夹具20D与第1缘部111D、111D之间最小。更具体而言，优选过热抑制夹具20D的一方的第1侧面21D与对应的第1缘部111D的距离A1D比一方的第2侧面22D与对应的第2缘部112D的距离A2D小(A1D＜A2D)。由此，能够利用过热抑制夹具20D更可靠地吸收在开口的缘部105D、106D中特别容易因感应加热而过热的第1缘部111D、111D的周围的磁通。此外，也可以是距离A1D＝A2D。

在该变形例中，也可以使用截面H字形状的过热抑制夹具20A来代替过热抑制夹具20D。

此外，在图7的(B)所示的变形例中，从开口101D、102D排列的方向观察时的开口101D、102D的形状是在轴向S上细长的U字形状。但是，也可以不是这样。

图8是示出第1实施方式的第5变形例的图。在图8中，图示一方的开口101E侧的结构，另一方的开口102E侧的结构与一方的开口101E侧的结构相同，因此省略图示。

如图8所示，从开口101E、102E排列的方向观察时的开口101E、102E的形状为半圆形状。在该结构中，因感应加热而向开口的缘部105E、106E流动的电流的流动方向的主成分E1成为轴向S。而且，电流集中于开口的缘部105E、106E中的、与主成分E1垂直的周向C上的最宽幅的宽幅部103E，电流值特别大而处于过热的倾向。这样，以与具有过热倾向的宽幅部103E对置的方式配置过热抑制夹具20E。过热抑制夹具20E的形状是与过热抑制夹具20B相同的圆柱形状。

通过上述的过热抑制夹具20E的配置，利用过热抑制夹具20E吸收开口的缘部105E、106E的磁通，抑制由电流向宽幅部103E、103E的集中引起的过热。

此外，在图8所示的变形例中，也可以使用细形状的过热抑制夹具20C来代替过热抑制夹具20E。

另外，在图8所示的变形例中，从开口101E、102E排列的方向观察时的开口的缘部105E、106E的形状为半圆形状。但是，也可以不是这样。从开口101E、102E排列的方向观察时的开口的缘部105E、106E的形状也可以是半圆以外的圆弧形状。在该情况下，开口的缘部105E、106E的角度范围是开口的缘部105E、106E绕各开口的缘部105E、106E的曲率中心的角度，既可以超过0度且不足180度，也可以超过180度且不足360度。在这样的开口的缘部，也能够通过过热抑制夹具20E的磁通吸收来抑制过热。

＜第2实施方式＞

接着，对第2实施方式进行说明。图9是示出第2实施方式的热处理装置1F和被处理物100的示意性的剖视图。图10是示出在第2实施方式中将过热抑制夹具20F插入到被处理物100的开口101、102中的状态的局部剖视图，示出2个开口101、102在纸面的前后排列的状态。

第2实施方式与第1实施方式的不同之处主要在于，感应加热线圈2F利用螺旋状的线圈对被处理物100进行感应加热这一点以及过热抑制夹具20F与第1实施方式的过热抑制夹具20相比为纵长这一点。感应加热线圈2F包含螺旋状的加热导体16。加热导体16的长度方向D为螺旋方向。加热导体16的两端部与电源(未图示)电连接，从该电源提供高频电流等使加热导体16产生磁通的电流。

被处理物100的上端部、中间部以及下端部配置于被加热导体16包围的空间。

在本实施方式中，通过流过高频电流的加热导体16所产生的磁通，在被处理物100中产生涡电流。通过加热导体16呈螺旋状延伸，因感应加热而向开口的缘部105、106流动的电流的流动方向的主成分E1F成为沿着被处理物100的周向C的方向。

因此，电流集中于开口的缘部105、106中的沿着周向C延伸的第2缘部112、112，在该第2缘部112、112流动的电流值特别大，从而存在过热的倾向。这样，以与存在电流集中而过热的倾向的第2缘部112、112对置的方式配置过热抑制夹具20F的第2侧面22F、22F。换言之，以与因感应加热而向开口的缘部105、106流动的电流的流动方向的主成分E1F垂直的方向(在本实施方式中为轴向S)上的开口的缘部105、106的最宽幅的宽幅部103F(一对第2缘部112、112)在轴向S上排列的方式，将过热抑制夹具20F插入开口101、102。

通过上述的过热抑制夹具20F的配置，利用过热抑制夹具20F吸收开口的缘部105、106的磁通，抑制因电流集中于开口的缘部105、106的第2缘部112、112而在第2缘部112、112流动的电流的值比被处理物100的其他部分的电流值大。过热抑制夹具20F与开口的缘部105、106的间隙优选在过热抑制夹具20F与第2缘部112、112之间最小。更具体而言，优选为，与过热抑制夹具20F的一方的第1侧面21F和开口的缘部105、106的对应的第1缘部111之间的距离A1F相比，一方的第2侧面22F和对应的第2缘部112之间的距离A2F较小(A1F＞A2F)。由此，能够利用过热抑制夹具20F更可靠地吸收在开口的缘部105、106中因感应加热而电流集中、特别容易过热的第2缘部112、112的磁通。此外，也可以是距离A1F＝A2F。

＜第2实施方式的变形例＞

接着，对第2实施方式的变形例进行说明。在第2实施方式的变形例中，以感应加热线圈2F的加热导体16对被处理物100进行感应加热的结构为前提进行说明。

＜在过热抑制夹具的表面形成有起伏的变形例＞

在第2实施方式中，以过热抑制夹具20F的一对第1侧面21F、21F平坦的方式为例进行了说明。但是，也可以不是这样。也可以使用在外表面存在起伏形状的过热抑制夹具20G来代替过热抑制夹具20F。

图11的(A)是示出第2实施方式的第1变形例的图。在图11的(A)中，图示一方的开口101侧的结构，另一方的开口102侧的结构与一方的开口101侧的结构相同，因此省略图示。如图11的(A)所示，过热抑制夹具20G以成为I字形状(横向的H字形状)的方式配置。在过热抑制夹具20G中，一对第1侧面21G、21G分别与开口的缘部105、106的一对第1缘部111、111在周向C上相对。并且，一对第2侧面22G、22G分别与一对第2缘部112、112在轴向S上相对。在感应加热时，在开口的缘部105、106，第2缘部112、112的电流的流动方式与第1缘部111、111的电流的流动方式不同。涡电流集中于第2缘部112、112，另一方面，在第1缘部111、111中没有流过第2缘部112、112那样大的电流。因此，在开口的缘部105、106，第1缘部111、111的发热量比第2缘部112、112的发热量小。因此，利用过热抑制夹具20G吸收通过第1缘部111、111的磁通的必要性比利用过热抑制夹具20G吸收通过第2缘部112、112的磁通的必要性低。因此，即使第1侧面21G、21G与第1缘部111、111之间的空间比第2侧面22G、22G与第2缘部112、112之间的空间大，也能够充分地发挥利用过热抑制夹具20G抑制开口的缘部105、106的过热的效果。

＜被处理物的开口的形状以及过热抑制夹具的形状的变形例＞

在第2实施方式中，以开口101、102为细长的孔的方式为例进行了说明。但是，也可以不是这样。开口也可以是圆孔。

图11的(B)是示出第2实施方式的第2变形例的图。在图11的(B)中，图示一方的开口101B侧的结构，另一方的开口102B侧的结构与一方的开口101B侧的结构相同，因此省略图示。如图11的(B)所示，在该变形例中，开口101B、102B是具有单一的曲率半径的圆孔。而且，在该变形例中，在被处理物100中，因感应加热而向开口的缘部105B、106B流动的电流的流动方向的主成分E1F是周向C。而且，在开口的缘部105B、106B中，在与周向C垂直的方向(在本变形例中为轴向S)上的最宽幅的宽幅部103H中，成为涡电流顺畅地沿主成分E1F流动的结构。因此，在开口的缘部105B、106B中，涡电流集中于宽幅部103H而最容易过热。

因此，在本变形例中，过热抑制夹具20H在开口的缘部105B、106B配置为与因感应加热而向开口101B、102B的周边流动的电流集中的宽幅部103H对置。更具体而言，过热抑制夹具20H以相对于宽幅部103H在与主成分E1F垂直的轴向S上排列的方式插入开口101B、102B。过热抑制夹具20H的结构是与第1实施方式的第2变形例中的过热抑制夹具20B相同的圆筒形状。

根据该变形例，能够利用过热抑制夹具20H吸收因高频电流在感应加热线圈2F中流动而在宽幅部103H中流动的磁通。由此，能够抑制宽幅部103H中的焦耳热引起的过热，能够抑制开口的缘部105B、106B中的过热。

此外，在图11的(B)所示的变形例中，从开口101B、102B排列的方向观察时的过热抑制夹具20H的形状是与开口101B、102B的圆孔形状相似的圆形形状。但是，也可以不是这样。

图12的(A)是示出第2实施方式的第3变形例的图。在图12的(A)中，图示一方的开口101B侧的结构，另一方的开口102B侧的结构与一方的开口101B侧的结构相同，因此省略图示。如图12的(A)所示，过热抑制夹具20I形成为扁平的四棱柱状，该扁平的四棱柱状在与因感应加热而向开口的缘部105B、106B流动的电流的流动方向的主成分E1F垂直的方向(在本变形例中为轴向S)上相对较长，在与主成分E1F平行的方向(在本变形例中为周向C)上相对较短。过热抑制夹具20I的截面形状可以说是轴向S的端面的形状平滑且圆形的长方形。

过热抑制夹具20I可以说将第1实施方式的第3变形例中的横向的过热抑制夹具20C纵向配置。过热抑制夹具20I具有：在与主成分E1F垂直的轴向S上与开口的缘部105B、106B相对的一对第1侧面21I、21I；以及在与主成分E1F平行的周向C上与开口的缘部105B、106B相对的一对第2侧面22I、22I。

从开口的缘部105B、106B到一对第1侧面21I、21I中的任意一个的沿着轴向S的距离A1I比从开口的缘部105B、106B到一对第2侧面22I、22I中的任意一个的沿着周向C的距离A2I小(A1I＜A2I)。过热抑制夹具20I与开口的缘部105B、106B的距离的最小值优选为宽幅部103H与一对第1侧面21I、21I的距离A1I。由此，能够利用过热抑制夹具20I高效地吸收通过开口的缘部105B、106B中的涡电流集中而最容易过热的宽幅部103H的磁通，能够抑制宽幅部103H的涡电流引起的过热。

此外，在第2实施方式以及上述的各变形例中，以开口101、102以及开口101B、102B均形成于轴向S上的被处理物100的中间位置的方式为例进行了说明。但是，也可以不是这样。开口也可以形成于被处理物100的轴向S上的端部。

图12的(B)是示出第2实施方式的第4变形例的图。在该变形例中，开口101D、102D形成于轴向S上的被处理物100的例如上端。开口101D、102D的形状相当于将第2实施方式的开口101、102中的上侧的一部分水平地切取的形状。

在本变形例中，也与第2实施方式同样地，因感应加热而向开口的缘部105D、106D流动的电流的流动方向的主成分E1F成为周向C。因此，存在涡电流集中于开口的缘部105D、106D中的第2缘部112D而过热的倾向。这样，在与存在涡电流集中而过热的倾向的第2缘部112D对置的部位配置有过热抑制夹具20J的第2侧面22J。换言之，以与因感应加热而向开口的缘部105D、106D流动的电流的流动方向的主成分E1F垂直的方向(在本实施方式中为轴向S)上的开口的缘部105D、106D的最宽幅的宽幅部103J(第2缘部112D)在轴向S上排列的方式，将过热抑制夹具20J插入开口101D、102D。

通过上述的过热抑制夹具20J的配置，利用过热抑制夹具20J吸收开口的缘部105D、106D的磁通，抑制在第2缘部112D流动的涡电流的电流值比被处理物100的其他部分的涡电流的电流值大。过热抑制夹具20J与开口的缘部105D、106D之间的间隙优选在过热抑制夹具20J与第2缘部112D、112D之间最小。更具体而言，优选一方的第2侧面22J与第2缘部112D的距离A2J比过热抑制夹具20J的一方的第1侧面21J与对应的第1缘部111D的距离A1J小(A1J＞A2J)。由此，能够利用过热抑制夹具20J更可靠地吸收在开口的缘部105D、106D中特别容易因感应加热而过热的第2缘部112D(宽幅部103J)的周围的磁通。此外，也可以是距离A1J＝A2J。

在该变形例中，也可以代替过热抑制夹具20J而使用在第1侧面21J、21J形成有起伏的过热抑制夹具、例如截面H形状的过热抑制夹具。

此外，在图12的(B)所示的变形例中，从开口101D、102D排列的方向观察时的开口101D、102D的形状是在轴向S上细长的U字形状。但是，也可以不是这样。

图13是示出第2实施方式的第5变形例的图。在图13中，图示一方的开口101E侧的结构，另一方的开口102E侧的结构与一方的开口101E侧的结构相同，因此省略图示。

如图13所示，从开口101E、102E排列的方向观察时的开口101E、102E的形状为半圆形状。在该结构中，因感应加热而向开口的缘部105E、106E流动的电流的流动方向的主成分E1F成为周向C。而且，电流集中于开口的缘部105E、106E中的、与主成分E1垂直的轴向S上的最宽幅的宽幅部103K，该宽幅的宽幅部103K处的电流值特别大而处于过热的倾向。这样，以与特别具有过热倾向的宽幅部103K相对的方式配置过热抑制夹具20K。过热抑制夹具20K的形状是与第2实施方式的第2变形例的过热抑制夹具20H相同的圆柱形状。

通过上述的过热抑制夹具20K的配置，利用过热抑制夹具20K吸收开口的缘部105E、106E的周边的磁通，抑制了在宽幅部103K流动的电流值比被处理物100的其他部分的电流值大。

此外，在图13所示的变形例中，也可以使用第2实施方式的第3变形例的过热抑制夹具20I来代替过热抑制夹具20K。

另外，在图13所示的变形例中，从开口101E、102E排列的方向观察时的开口的缘部105E、106E的形状为半圆形状。但是，也可以不是这样。从开口101E、102E排列的方向观察时的开口的缘部105E、106E的形状也可以是半圆以外的圆弧形状。在该情况下，开口的缘部105E、106E的角度范围是开口的缘部105E、106E绕各开口的缘部105E、106E的曲率中心的角度，既可以超过0度且不足180度，也可以超过180度且不足360度。在这样的开口的缘部，也能够通过过热抑制夹具20K的磁通吸收来抑制开口的缘部的过热。

此外，在上述的各实施方式以及各变形例中，以从被处理物的轴向观察，过热抑制夹具在被处理物的周向上的全部范围内从开口向被处理物的径向突出的方式为例进行了说明。但是，也可以不是这样。例如，从被处理物的轴向观察，过热抑制夹具也可以仅是被处理物的周向上的一部分的范围从开口向被处理物的径向突出。例如，过热抑制夹具也可以从轴向观察为矩形等多边形，且过热抑制夹具的全长与被处理物的外径相同。在该情况下，在从轴向观察时，被处理物的周向上的过热抑制夹具的中央部未从被处理物突出，另一方面，上述周向上的过热抑制夹具的端部(过热抑制夹具的角部)从被处理物突出。即使是这样的结构，也可以说过热抑制夹具从被处理物的开口向被处理物的外侧突出。

本发明并不限定于上述的各实施方式以及各变形例，能够在权利要求书所记载的范围内进行各种变更。

产业上的可利用性

本发明能够作为热处理装置以及热处理方法而广泛地应用。

Claims (5)

1.一种热处理装置，其具有：

作为磁性体的被处理物；以及

线圈，其对所述被处理物进行感应加热，

其中，

在所述被处理物上设置有开口，

该热处理装置具有夹具，该夹具以与所述开口的缘部中的因所述感应加热而向所述开口的周边流动的电流所集中的部位对置的方式配置。

2.根据权利要求1所述的热处理装置，其中，

所述夹具从所述开口向所述被处理物的外侧突出。

3.根据权利要求1所述的热处理装置，其中，

所述感应加热时的所述夹具与所述开口的缘部之间设置有间隙。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的热处理装置，其中，

所述夹具的至少与所述开口的缘部对置的部位由绝缘体形成。

5.一种热处理方法，利用线圈对作为磁性体的被处理物进行感应加热，其中，

以与所述被处理物的开口的缘部中的因感应加热而向所述开口的周边流动的电流所集中的部位对置的方式配置夹具，进行感应加热。

Images