CN1886523A

CN1886523A - 淬火方法及使用该方法的装置

Info

Publication number: CN1886523A
Application number: CNA2004800353968A
Authority: CN
Inventors: 松原周; 桥本弘之; 山口和嘉; 山村典
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: JTEKT Thermo Systems Corp
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2024-06-23
Also published as: JP4577310B2; JPWO2006001068A1; WO2006001068A1; CN100532586C

Abstract

为降低冷却材料相对于待处理物品(S)的冷却速度的不均衡，并抑制渗碳质量及热处理变形不均衡，本发明的淬火方法为，对油槽(11)内的淬火油(O)进行搅拌并使油温均匀化后，停止搅拌，将待处理物品(S)浸入油槽(11)内的淬火油(O)中，以2～10秒为周期，使待处理物品(S)在纵向和/或横向上摆动。

Description

淬火方法及使用该方法的装置

技术领域

本发明涉及一种用来对例如齿轮或轴承等钢铁零件实施渗碳淬火的淬火方法、以及使用该方法的淬火装置。

背景技术

以往，公知的淬火装置具有：油槽，其用于装入冷却剂；搅拌机，其对冷却剂进行搅拌，使油槽内的冷却剂产生向上的流动。

对于冷却剂，可根据钢材零件的质量、形状、淬火性等，选择适当的油种并选择适当的油温。此外，通过以适当的流速进行搅拌可对冷却能力进行调整。

将待处理物品浸没于被搅拌的冷却剂中的情况下，受到冷却剂流动的直接冲击的待处理物品正向上以及与其相反侧的背向上的冷却速度不均衡，结果，这便成为了产生渗碳品质(表面硬度、有效硬化层深度、内部硬度等)以及热处理变形不均衡的原因。

此外，数十个待处理物品被通过托盘、夹具等集中进行处理。因此，除待处理物品自身以外，由于托盘、夹具等也对冷却剂的流动造成遮挡，在托盘内也产生流速的不均衡，这也成为了热处理变形不均衡的原因。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种淬火方法及该方法中使用的淬火装置，这种淬火方法能够解决上述所有技术问题，可降低冷却剂相对待处理物品的冷却速度的不均衡，还抑制渗碳品质及热处理变形不均衡。

根据本发明的淬火方法，对油槽内的淬火油进行搅拌并使油温均匀化后，停止搅拌，将待处理物品浸入油槽内的淬火油中，以2～10秒为周期，使待处理物品在纵向和/或横向上摆动。

在本发明的淬火方法中，通过使待处理物品在停止搅拌后的淬火油中摆动，能够使淬火油相对于待处理物品的流速均匀化。如果将待处理物品浸入搅拌中的淬火油中，则会在待处理物品的正向以及与其相反侧的背向产生冷却速度的不均衡，而本发明则不存在这种担心。因此，能够降低冷却剂相对待处理物品的冷却速度的不均衡，抑制渗碳质量及热处理变形不均衡。并且，由于摆动周期为2～10秒，能够最恰当地冷却。

根据本发明的另一淬火方法，在搅拌油槽内的淬火油并使油温均匀化后，停止搅拌，将待处理物品浸入油槽内的淬火油中，在待处理物品横向的尺寸大于纵向的尺寸的情况下，将待处理物品在纵向上摆动，而在待处理物品的纵向的尺寸大于横向的尺寸的情况下，将待处理物品在横向上摆动。

根据本发明的另一淬火方法，由于根据待处理物品的形状选择纵向或横向的摆动方向，能够进行最恰当地淬火。

本发明的淬火装置具有：纵摆动装置，其在待处理物品被浸入油槽内的淬火油的状态下，使待处理物品在纵向上摆动；横摆动装置，其在待处理物品被浸入油槽内的淬火油的状态下，使待处理物品在横向上摆动。

在本发明的淬火装置中，由于使用纵摆动装置或横摆动装置的任一装置使得待处理物品在淬火油中摆动，能够使淬火油相对于待处理物品的流速均匀化。因此，能够降低冷却剂相对待处理物品的冷却速度的不均衡，抑制渗碳质量及热处理变形不均衡。

另外，如果淬火装置具有控制装置，其对纵摆动装置及横摆动装置进行控制，使纵向和横向的摆动周期为2～10秒，则能够最恰当地冷却。

再有，如果在淬火装置中，纵摆动装置具有：一对升降轨道，其跨越于载置待处理物品的托盘；液压缸，其使升降轨道升降，则可通过改变升降轨道的升降速度和行程，来简单地改变纵向摆动周期和行程等。

此外，横摆动装置具有：滚子列，其由多个并列状的滚子构成并支承托盘；推动机构，其推动受滚子列支承的托盘，则能够以简单的机构实现待处理物品的横向摆动。

此外，推动机构具有：液压缸，其以使活塞杆的前端与托盘的一端接触的方式设置；弹簧，其弹性支承托盘的另一端，则通过改变活塞杆的动作速度及行程，能够简单地改变横向的摆动周期及行程等。

另外，升降轨道的升降路径与滚子列交叉，在与升降路径交叉处，滚子列的相邻滚子之间形成有使升降轨道通过的间隙，则通过以经过该间隙的方式来升降升降轨道，能够在升降轨道及滚子列之间实现托盘的交接。

附图说明

图1是摆放方式为平置的待处理物品的示意图。

图2是摆放方式为横置的待处理物品的示意图。

图3是淬火装置的垂直纵剖面图。

图4是淬火装置的水平横剖面图。

图5是摆动式淬火的工艺周期曲线图。

图6是表示淬火件的摆动速度与内部硬度之间的关系的图表。

图7是表示淬火件的摆动周期与内部硬度的不均衡之间的关系的图表。

图8是表示不同的摆放方式下的齿轮的淬火结果的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1及图2示出了齿轮这类环状待处理物品S的摆放方式。图1中，在托盘T1的上表面竖立着多根垂直棒状的夹具J1(在与纸面正交的方向上也有)。在各夹具J1上以预定间隔嵌置有多个待处理物品S。这种状态被称为平置的摆放方式。图2中，在托盘T2的上表面的两端竖立着一对桩柱P，水平棒状的夹具J2上、下隔开间距，架设在两桩柱P上并被固定(在与纸面正交的方向上也有)。在各夹具J2上以预定间隔嵌置有多个待处理物品S。这种状态被称为横置的摆放方式。

在摆放方式为平置的情况下，比起待处理物品S的厚度即待处理物品S的纵向(上下方向)尺寸，待处理物品S的外径即待处理物品S的横向(左右或前后等方向)的尺寸较大。在摆放方式为横置的情况下，这种大小关系与摆放方式为平置的情况相反。

下文中，将两种摆放方式的待处理物品S，且包括托盘T1、T2及夹具J1、J2称为工件W。

参照图3及图4，淬火装置具有：油槽11，其贮存淬火油O；搅拌机12，其搅拌淬火油O，使得油槽11内的淬火油O产生向上的流动；纵摆动装置13，在工件W浸入油槽11内的淬火油O中的状态下，其使工件W在纵向上摆动；横摆动装置14，在工件W浸入油槽11内的淬火油O中的状态下，其使工件W在横向上摆动(图3、4以左右方向为例表示)。

油槽11内被垂直隔壁21分隔为左处理室22和右搅拌室23。在处理室22的左侧壁的上部设有出入口24。

搅拌机12具有：垂直回转轴31，其在搅拌室23内伸出，在上下方向上穿过淬火油O的液面；电机32，其与回转轴31的上端相连；螺杆33，其安装在回转轴31的下端；整流管34，将其设置为贯穿隔壁21。

整流管34从包围螺杆33的位置向下延伸，在处理室22的底面中央附近向上开口。通过螺杆33的回转，在搅拌室23内产生淬火油O的向下的流动，而在处理室22内，这种流动被整流管34引导为向上的流动。

纵摆动装置13具有：垂直导轨41，其设置在油槽11的后侧壁上；升降体42，其沿着导轨41进行升降；左、右一对升降轨道43，其从升降体42向前突出并相互平行地延伸；用于纵摆动的液压缸44，其具有与升降体42相连的活塞杆，并被垂直向下地装设在油槽11的顶壁上。

横摆动装置14具有：前、后一对滚子列52，其包括多个排列成并列状滚子51，所述滚子51在淬火油O中以与升降轨道43的升降路径交叉的状态相互平行地延伸，并在左右方向上排列成并列；用于横摆动的液压缸53，其具有贯穿油槽11左侧壁的活塞杆，该活塞杆的前端位于滚子列52的左侧；压缩螺旋弹簧54，其在两滚子列52之间沿左右方向延伸，且右端固定在隔壁21上。

滚子列52的滚子51中，与升降轨道43的升降路径交叉的那部分相邻滚子51之间具有间隙C，该间隙C用于使升降轨道43通过。

工件W在未图示的加热室中根据需要被施以渗碳及渗碳氮化等。

淬火油O被搅拌机12搅拌，并被保持为适宜于所处理钢种的温度。待油温均匀化后，停止搅拌。油温均匀化所需的搅拌时间通过实验预先求得。

使升降轨道43在其升降行程的上限待机。被未图示的输送装置输入处理室22内的工件W以跨着升降轨道43的方式被放置。当使用于纵摆动的液压缸44的活塞推进时，升降轨道43下降。工件W被浸入淬火油O中。

在工件W浸入油槽11内的淬火油O中的状态下，可使工件W纵向或横向摆动，应根据工作W的摆放方式选择纵、横的摆动方向。在摆放方式为平置的情况下，选择纵摆动方向。在摆放方式为横置的情况下，选择横摆动方向。

在摆动方向为纵的情况下，升降轨道43的下降到滚子列52的上方为止。通过使用于纵摆动的液压缸44的活塞杆反复地伸缩，使工件W与升降轨道43一起纵向摆动。

在摆动方向为横的情况下，升降轨道43下降到滚子列52的下方为止。当升降轨道43通过滚子51之间的间隙C时，工件W被从升降轨道43转移到滚子列52上。

在转移工件W时，用于横摆动的液压缸53的活塞杆后退。被转移的工件W以跨着两滚子列52的状态得到支承。

一旦由两滚子列52支承工件W，使用于横摆动的液压53的活塞杆推进，使其前端与工件W的左端接触。弹簧54的左端与工件W的右端接触。

此后，使用于横摆动的液压53的活塞杆伸缩。这样，在弹簧54伸缩的同时，工件W在横向上摆动。在该摆动经过一定时间后，使用于横摆动的液压缸53的活塞杆的伸缩停止，并使该活塞杆后退。

使用于纵摆动的液压缸44的活塞杆后退，从而使升降轨道43上升。在升降轨道43通过滚子51之间的间隙C时，工件W从滚子列52移放到升降轨道43上，与升降轨道43一同上升，从而被从淬火油O中提起。

上述用于纵或横摆动的活塞杆的进退速度可通过速度控制器进行调整。

以下，对为设定最佳摆动条件而进行试验进行说明。使用直径25mm、长10mm的试样，从850℃起进行淬火。

图5示出了摆动式淬火的工艺周期曲线图。图5表示的是纵摆动的情况，将图5中的上下改认为左右即为横摆动的情况。

在图5中，令从上升行程开始直到其后的下降行程开始为止所经过时间为T/2，其与从下降行程开始直到下一个上升行程开始为止所经过的时间T/2相等。将从上升行程开始直到下一个上升行程开始为止所经过的时间T定义为摆动时间。摆动时间T中包含有行程的停止时间。

图6表示了摆动速度V与试样内部硬度不均衡之间的关系。摆动速度V越快，试样内部硬度越硬。

图7中示出了摆动周期T与试样内部硬度不均衡的关系。由图7可知，摆动周期优选10秒或少于10秒。此外，从该图还可以看出，摆动周期T尤其优选2秒或多于2秒钟。

图8为将齿轮零件适用于摆动式淬火的例子。齿轮零件的材质分为SCr和SCM2种。对于这2种材质的齿轮中的任意一种，当其摆放方式为横置的情况下，最好进行横摆动；当其摆放方式为平置的情况下，最好进行纵摆动。

以上以纵或横为例对摆动方向进行了说明。特别是，对于横向并不仅限于图3及图4所示的左右，也可为前后，当然也可以是前后与左右的中间方向。

(工业实用性)

本发明的淬火方法适用于对例如齿轮或轴承等钢铁零件实施渗碳淬火的淬火。

Claims

1.一种淬火方法，其特征在于，对油槽内的淬火油进行搅拌并使油温均匀化后，停止搅拌，将待处理物品浸入油槽内的淬火油中，以2～10秒为周期，使待处理物品在纵向和/或横向上摆动。

2.一种淬火方法，其特征在于，对油槽内的淬火油进行搅拌并使油温均匀化后，停止搅拌，将待处理物品浸入油槽内的淬火油中，在待处理物品的横向尺寸大于纵向尺寸的情况下，使待处理物品在纵向上摆动；在待处理物品的横向尺寸小于纵向尺寸的情况下，使待处理物品在横向上摆动。

3.一种淬火装置，其特征在于，具有：纵摆动装置，其在待处理物品被浸入油槽内的淬火油的状态下，使待处理物品在纵向上摆动；横摆动装置，其在待处理物品被浸入油槽内的淬火油的状态下，使待处理物品在横向上摆动。

4.如权利要求3所述的淬火装置，其中，具有控制装置，其对纵摆动装置及横摆动装置进行控制，使纵向和横向的摆动周期为2～10秒。

5.如权利要求3或4所述的淬火装置，其中，纵摆动装置具有：一对升降轨道，其跨越于载置待处理物品的托盘；液压缸，其使升降轨道升降。

6.如权利要求3～5的任一项所述的淬火装置，其中，横摆动装置具有：滚子列，其由多个排列成并列状的滚子构成并支承托盘；推动机构，其推动受滚子列支承的托盘。

7.如权利要求6所述的淬火装置，其中，推动机构具有：液压缸，其以使活塞杆的前端与托盘的一端接触的方式设置；弹簧，其弹性支承托盘的另一端。

8.如权利要求5～7的任一项所述的淬火装置，其中，升降轨道的升降路径与滚子列交叉，在与升降路径交叉处，滚子列上的相邻滚子之间形成有使升降轨道通过的间隙。