DE112018006225T5

DE112018006225T5 - Wärmebehandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018006225T5
Application number: DE112018006225.2T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Katsumata
Original assignee: IHI Corp; IHI Machinery and Furnace Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; IHI Machinery and Furnace Co Ltd
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2020-09-03
Also published as: CN111094599A; JPWO2019111591A1; WO2019111591A1

Abstract

Eine Wärmebehandlungsvorrichtung (1) hat: Eine Heizkammer (K), in der ein Werkstück (W) erwärmt wird; eine Kühlkammer (R), in der ein Öltank (32) zum Speichern eines Kühlöls (Y) bereitgestellt ist, und das Werkstück, das in der Heizkammer erwärmt wurde, in dem Kühlöl eingetaucht und abgekühlt wird; und eine Druckverminderungseinheit (5), die konfiguriert ist, einen Druck in der Kühlkammer auf einen vorbestimmten reduzierten Druck einzustellen, in dem das Werkstück mit dem reduzierten Druck in das Kühlöl eingetaucht wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Wärmebehandlungsvorrichtung. Die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017 - 234 578 , die am 6. Dezember 2017 eingereicht wurde, ist beansprucht, und deren Inhalt ist hiermit durch Bezug aufgenommen.
Stand der Technik
In einer Wärmebehandlungsvorrichtung zum Durchführen einer Wärmebehandlung wie zum Beispiel Härten wird ein Werkstück in einen Öltank eingetaucht, in dem ein Kühlöl gespeichert ist, um das Werkstück zu kühlen. Zum Beispiel offenbart das Patentdokument 1 eine Wärmebehandlungsvorrichtung für Wellenteile (Werkstücke). In der Wärmebehandlungsvorrichtung in dem Patentdokument 1 ist ein Erreger in dem Öltank bereitgestellt, um das Kühlöl in dem Öltank zirkulieren zu lassen, damit es wirkungsvoll und gleichmäßig das Werkstück kühlt.
Druckschrift des Stands der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Erstveröffentlichungsnummer 2014- 162 933
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Zum Beispiel gibt es in einem Werkstück, das aus einem Material hergestellt ist, das schlechte Kühleigenschaften (Härtbarkeit) aufweist, wie zum Beispiel ein Kohlenstoffstahl, der kein Molybdän enthält, Fälle, in denen das Werkstück nicht schnell abgekühlt werden kann, und die Härte des Werkstücks durch das Abkühlen durch ein bekanntes Verfahren nicht erhöht werden kann.
Die vorliegende Offenbarung wurde unter Betrachtung der voranstehend beschriebenen Probleme gemacht, und eine Aufgabe davon ist es, die Härte eines Werkstücks im Vergleich mit dem Stand der Technik zu erhöhen.
Lösung des Problems
Eine Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung hat: Eine Heizkammer, in der ein Werkstück erwärmt wird; eine Kühlkammer, in der ein Öltank zum Speichern eines Kühlöls bereitgestellt ist, und das Werkstück, das in der Heizkammer erwärmt wurde, wird in das Kühlöl eingetaucht und abgekühlt; und eine Druckverminderungseinheit, die konfiguriert ist, einen Druck in der Kühlkammer auf einen vorbestimmten reduzierten Druck einzustellen, in dem das Werkstück in das Kühlöl mit dem reduzierten Druck eingetaucht wird.
In der Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem voranstehend genannten Gesichtspunkt kann die Druckverminderungseinheit den reduzierten Druck gemäß einer Materialzusammensetzung des Werkstücks einstellen.
Die Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem voranstehend genannten Gesichtspunkt kann außerdem eine dichtende Tür haben, die die Heizkammer und die Kühlkammer unterteilt, und kann so konfiguriert sein, dass in einem Zustand, in dem der Druck in der Heizkammer und der Kühlkammer auf den reduzierten Druck eingestellt ist, die dichtende Tür geöffnet ist, und das Werkstück von der Heizkammer zu der Kühlkammer bewegt und in das Kühlöl eingetaucht wird.
In der Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem voranstehend genannten Gesichtspunkt kann die Druckverminderungseinheit den reduzierten Druck so einstellen, dass ein Temperaturunterschied zwischen den Werkstücken vor und nach dem Abkühlen ansteigt.
In der Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem voranstehend genannten Gesichtspunkt kann die Druckverminderungseinheit den reduzierten Druck auf ca. 30 kPa oder weniger einstellen.
Die Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem voranstehend genannten Gesichtspunkt kann außerdem eine Strömungsausbildungseinheit haben, die konfiguriert ist, in dem Kühlöl eine Strömung auszubilden.
In der Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem voranstehend genannten Gesichtspunkt kann die Strömungsausbildungseinheit eine Einblasdüse haben, die an einem Bodenabschnitt des Öltanks vorgesehen ist, und die konfiguriert ist, ein Gas nach oben einzublasen.
Wirkungen der Erfindung
Da das Werkstück in dem Kühlöl unter dem reduzierten Druck eingetaucht wird, nämlich das Werkstück in dem Kühlöl in einem Zustand eingetaucht wird, in dem der Siedepunkt des Kühlöls niedriger als unter einem normalen Druck ist, ist es gemäß der vorliegenden Offenbarung möglich, den Temperaturunterschied zwischen dem Werkstück vor und nach dem Kühlen zu erhöhen. Als ein Ergebnis kann die Abkühlrate des Werkstücks schneller als unter einem normalen Druck gemacht werden, und die Gefügestruktur des Werkstücks kann veredelt werden, um die Härte des Werkstücks zu erhöhen.
Figurenliste

Die 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine gesamte Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Die 2 zeigt eine Korrelation zwischen dem Öloberflächendruck und der Kühlkurve des Kühlöls gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die 3 zeigt eine Korrelation zwischen dem Öloberflächendruck und der Kühlkurve eines Werkstücks gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die 4A ist ein Diagramm, das die Härte eines Werkstücks zeigt, das an der Mittelseite eines Öltanks (Örtlichkeit mit einem Abstand von jeder Seitenwand des Öltanks) unter jedem Öloberflächendruck gemäß der Ausführungsform der der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist.
Die 4B ist ein Diagramm, das die Härte eines Werkstücks zeigt, das an der äußeren Seite des Öltanks (Örtlichkeit in der Nähe von jeder Seitenwand des Öltanks) unter jedem Öloberflächendruck gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Wärmebehandlungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Die Wärmebehandlungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist einen Vorrichtung, in der ein Werkstück W einem Härteprozess ausgesetzt ist, und hat eine Heizeinheit 2, eine Ölkühleinheit 3 (Kühleinheit), eine Trägervorrichtung 4, eine Unterdruckpumpe 5, und zwei Ein-Aus-Ventile 6A und 6B (Steuerventile). Die Wärmebehandlungsvorrichtung 1 kühlt das Werkstück W, das in der Heizeinheit 2 erwärmt wurde, in der Ölkühleinheit 3 ab, um das Werkstück W in Martensit umzuwandeln.
Das Werkstück W ist/sind verschiedene Teile (Metallteile), die aus einem Metall wie zum Beispiel Stahl ausgebildet sind. Das Werkstück W wird in die Wärmebehandlungsvorrichtung 1 hineingegeben, während es in einem Tragetablett T aufgenommen ist, das eine vorbestimmte Form aufweist, und wird einem Härteprozess ausgesetzt.
Die Heizeinheit 2 hat eine Heizkammer 20, eine dichtende Tür 21 der Kupplungsart, ein Wärmeisolierendes Element 22, Heizelemente 23, einen Montagetisch 24 und Ähnliches. Die Heizkammer 20 ist ein Behälter, der in einer im Wesentlichen zylindrischen Form eingestellt ist und horizontal so platziert ist, dass das Mittelachsenlinie sich in der horizontalen Richtung befindet. Die dichtende Tür 21 der Kupplungsart ist an einem Ende der Heizkammer 20 bereitgestellt. Der Innenraum der Heizkammer 20 wird in einen abgedichteten Zustand gebracht, wenn die dichtende Tür 21 der Kupplungsart geschlossen wird, und der Innenraum der Heizkammer 20 wird geöffnet, wenn die dichtende Tür 21 der Kupplungsart geöffnet wird.
Die dichtende Tür 21 der Kupplungsart ist eine öffnende/ schließende Zwischentür, die an einem Übergang zwischen der Heizeinheit 2 und der Ölkühleinheit 3 vorhanden ist, und sorgt dafür, dass der Innenraum der Heizeinheit 2 mit dem Innenraum (Ölkühlkammer R) der Ölkühleinheit 3 in Verbindung oder davon isoliert ist. Der Öffnungs- und Schließvorgang der dichtenden Tür 21 der Kupplungsart wird durch eine Steuervorrichtung (nicht gezeigt) gesteuert.
Das wärmeisolierende Element 22 ist ein hohles Element, das im Wesentlichen eine rechteckige Form eines Parallelepipeds aufweist, und ist innerhalb der Heizeinheit 2 aufgenommen. Das wärmeisolierende Element 22 ist nämlich in einer hohlen und rechteckigen Form eines Parallelepipeds ausgebildet, in dem wärmeisolierende Materialien einer vorbestimmten Größe, die eine flache Form aufweisen, in eine Form eines rechteckigen Parallelepipeds zusammengebaut werden. Es sollte angemerkt werden, dass in dem wärmeisolierenden Element 22 das wärmeisolierende Material in flacher Form, das zu der dichtenden Tür 21 der Kupplungsart gerichtet ist, durch die dichtende Tür 21 der Kupplungsart gelagert ist, und den Innenraum der wärmeisolierenden Kammer 22 gemäß dem Öffnen und Schließen der dichtenden Tür 21 der Kupplungsart öffnet/ schließt.
Das Heizelement 23 ist ein stangenförmiges Element, das in dem wärmeisolierenden Element 22 bereitgestellt ist. Eine Mehrzahl Heizelemente 23 ist in vorbestimmten Abständen in den oberen und unteren Teilen des wärmeisolierenden Elements 22 bereitgestellt. Das Heizelement 23 ist ein elektrischer Heizer, wie zum Beispiel ein Keramikheizer oder ein Graphitheizer, der aus Graphit hergestellt ist, und erzeugt Wärme, wenn elektrische Leistung von einer Leistungsquelle (nicht gezeigt) zugeführt wird. Es sollte angemerkt werden, dass die Zufuhr von Elektrizität zu dem Heizelement 23 durch die voranstehend beschriebene Steuervorrichtung gesteuert wird.
Der Montagetisch 24 ist oberhalb der unteren Heizelemente 23 bereitgestellt, und ist in dem unteren Teil innerhalb des wärmeisolierenden Elements 22 bereitgestellt. Der Montagetisch 24 ist aus einem keramischen Material (wärmeisolierendes Material) wie zum Beispiel Aluminium ausgebildet, und dient als ein Stütztisch, auf dem das Werkstück W montiert ist. Es sollte angemerkt werden, dass der Innenraum des wärmeisolierenden Elements 22, das mit den Heizelementen 23 und dem Montagetisch 24 bereitgestellt ist, eine Heizkammer K zum Erwärmen des Werkstücks W ist.
Die Ölkühleinheit 3 hat eine Kühlkammer 30, eine Tür zum Hinein-/ Hinaustragen 31, einen Öltank 32, eine Hubvorrichtung 33, eine Mehrzahl Einblasdüsen 34, eine Inertgaszufuhrvorrichtung 35 und Ähnliches. Die Kühlkammer 30 ist ein Behälter, der angrenzend an die voranstehend beschriebene Heizkammer 20 bereitgestellt ist, und der Innenraum der Kühlkammer 30 ist eine Ölkühlkammer R (Kühlkammer). Die Ölkühlkammer R ist mit dem Innenraum der Heizkammer 20 durch die voranstehend beschriebene dichtende Tür 21 der Kupplungsart in Verbindung oder davon isoliert.
Die Tür 31 zum Hinein-/ Hinaustragen ist eine öffnende/ schließende Tür zum Hinein-Hinaustragen des Werkstücks W in die/ aus der Ölkühlkammer R. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist nämlich die Tür 31 zum Hinein-Heraustragen in der Kühlkammer 30 an einer Stelle bereitgestellt, die zu der dichtenden Tür 21 der Kupplungsart gerichtet ist, und das Werkstück W wird durch die Tür 31 zum Hinein-/ Heraustragen in Zusammenwirkung mit der Trägervorrichtung 4 in die Ölkühlkammer R hineingetragen oder aus der Ölkühlkammer R herausgetragen.
Die Tür 31 zum Hineintragen/ Heraustragen wird durch die voranstehend beschriebene Steuervorrichtung gesteuert.
Der Öltank 32 ist ein in dem unteren Teil der Ölkühlkammer R bereitgestellter Behälter und speichert eine vorbestimmte Menge eines Kühlöls Y. Der obere Teil des Öltanks 32 wird so freigesetzt, dass die Hebevorrichtung frei angehoben und abgesenkt werden kann. In den Öltank 32 wird das Werkstück W in das Kühlöl Y durch Absenken der Hebevorrichtung 33 eingetaucht und abgekühlt, und das abgekühlte Werkstück W wird von dem Kühlöl Y nach oben gezogen, um das Kühlen zu beenden, indem die Hebevorrichtung 33 angehoben wird.
Die Hebevorrichtung 33 bewegt einen Hebetisch 36, auf dem das Werkstück W platziert ist, in der Kühlölkammer R nach oben und unten. Die Hebevorrichtung 33 senkt den Hebetisch 36 ab, um das Werkstück W in einem in dem Kühlöl Y in dem Öltank 32 eingetauchten Zustand zu bringen, und hebt den Hebetisch 36 an, um das Werkstück W in einen nicht eingetauchten Zustand in dem Kühlöl Y zu bringen. Die Hebevorrichtung 33 wird durch die voranstehend beschriebene Steuervorrichtung gesteuert.
Die Mehrzahl der Einblasdüsen 34 ist diskret mit einem vorbestimmten Abstand in der horizontalen Richtung in der Nähe des Bodenabschnitts des Öltanks 32 angeordnet. Jede Einblasdüse 34 bläst ein Inertgas (verdichtetes Gas) ein, das von der Inertgaszufuhrvorrichtung 35 von der Nähe des Bodenabschnitts des Öltanks 32 nach oben zugeführt wird. Das Inertgas wird nämlich von unterhalb auf das in dem Kühlöl Y eingetauchte Werkstück W gesprüht, und durch das Einblasen des Inertgases wird in dem Kühlöl Y eine Konvektion in der vertikalen Richtung erzeugt.
Die Inertgaszufuhrvorrichtung 35 führt das Inertgas (verdichtetes Gas) zu den Einblasdüsen 34 zu. Die Inertgaszufuhrvorrichtung 35 führt zum Beispiel Stickstoffgas, das eine Art von Inertgas ist, zu den Einblasdüsen 34 zu. Das Inertgas ist ein Gas, das sogar dann nicht eine chemische Reaktion mit dem das Werkstück W konstituierenden Material verursacht, wenn das Inertgas mit dem Werkstück W in Berührung gebracht wird, das in der Heizkammer K auf eine hohe Temperatur gebracht wurde. Es sollte angemerkt werden, dass die Inertgaszufuhrvorrichtung 35 durch die voranstehend beschriebene Steuervorrichtung gesteuert wird.
Hier bilden die Mehrzahl der Einblasdüsen 34 und die Inertgaszufuhrvorrichtung 35 eine Strömung in dem Kühlöl Y und bestimmen eine Strömungsausbildungseinheit der vorliegenden Offenbarung. Die Strömungsausbildungseinheit hat nämlich die Mehrzahl der Einblasdüsen 34, die in der Nähe des Bodenabschnitts des Öltanks 32 angeordnet sind, und bläst das Inertgas (Gas) nach oben ein.
Die Trägervorrichtung 4 fördert das Werkstück W zwischen der Ölkühlkammer R und der Heizkammer K. Mit anderen Worten, die Trägervorrichtung 4 ist in der Ölkühlkammer R bereitgestellt, bewegt das Werkstück W, das in die Ölkühlkammer R über die Tür 31 zum Hineintragen/ Heraustragen getragen ist, über den Montagetisch der Hebevorrichtung 33 zu der Heizkammer K und bewegt ebenfalls das Werkstück W in der Heizkammer K auf den Montagetisch der Hebevorrichtung 33. Die Trägervorrichtung 4 ist durch die voranstehend beschriebene Steuervorrichtung gesteuert.
Die Unterdruckpumpe 5 ist eine Druckverminderungseinheit, die einen Druck der Ölkühlkammer R und der Heizkammer K vermindert, um einen ersten reduzierten Druck oder einen zweiten reduzierten Druck zu erhalten. Die Unterdruckpumpe 5 ist mit der Heizkammer K über ein Ein-Aus-Ventil 6A verbunden, und ist mit der Ölkühlkammer R über das Ein-Aus-Ventil 6B verbunden. Der erste reduzierte Druck ist ein Unterdruck, der zum Heizen des Werkstücks W in der Heizkammer K geeignet ist, und der zweite reduzierte Druck ist ein Unterdruck, der zum Kühlen des Werkstücks W in der Ölkühlkammer R geeignet ist.
Insbesondere dient der zweite reduzierte Druck zum Verringern des Siedepunkts des Kühlöls Y in dem Öltank 32 gegenüber dem bei Normaldruck, und entspricht dem reduzierten Druck in der vorliegenden Offenbarung. Der zweite reduzierte Druck beträgt zum Beispiel 10 kPa.
Unter den zwei Ein-Aus-Ventilen 6A und 6B ist ein Ein-Aus-Ventil 6A in einem die Unterdruckpumpe 5 und die Heizkammer 20 verbindenden Rohr bereitgestellt, und das andere Ein-Aus-Ventil 6B ist in einem die Unterdruckpumpe 5 und die Kühlkammer 30 verbindenden Rohr bereitgestellt. Ein Ein-Aus-Ventil 6A ist ein Steuerventil, das die Unterdruckpumpe 5 und die Heizkammer K verbindet, oder voneinander trennt, und das andere Ein-Aus-Ventil 6B ist ein Steuerventil, das die Unterdruckpumpe 5 und die Ölkühlkammer R verbindet oder voneinander trennt. Die Ein-Aus-Ventile 6A und 6B werden durch die voranstehend beschriebene Steuervorrichtung gesteuert.
Als nächstes wird die Tätigkeit, der Betrieb und die Wirkungen der Wärmebehandlungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Detail beschrieben.
Zuerst wird das in dem Tragetablett T aufgenommene Werkstück W durch die Tür 31 zum Hineintragen/ Heraustragen in die Ölkühlkammer R genommen und auf dem Hebetisch 36 in einem angehobenen Zustand platziert. Wenn das Werkstück W auf dem Hebetisch 36 platziert ist, wird die Tür 31 zum Hineintragen/ Heraustragen geschlossen, und die Ölkühlkammer R wird in einen abgedichteten Zustand gebracht.
Die Unterdruckpumpe und die dichtende Tür 21 der Kupplungsart werden in diesem abgedichteten Zustand so betätigt, dass die Ölkühlkammer R und die Heizkammer K in einen Verbindungszustand versetzt werden, und die Drücke davon auf den ersten Unterdruck eingestellt werden. Das Werkstück W auf dem Hebetisch 36 wird von Oberhalb des Hebetischs 36 auf den Montagetisch 24 der Heizkammer K durch die Betätigung der Trägervorrichtung 4 getragen.
Darauffolgend wird die dichtende Tür 21 der Kupplungsart in einen geschlossenen Zustand gebracht, und die Heizkammer K wird in einen abgedichteten Zustand gebracht. Durch das Zuführen von Leistung zu den Heizelementen 23 in diesem abgedichteten Zustand wird das Werkstück W gemäß einem vorbestimmten Heizprofil auf eine hohe Temperatur von ungefähr 1000°C erwärmt. Wenn die Wärmebehandlung des Werkstücks W vollständig ist, werden die Drücke der Ölkühlkammer R und der Heizkammer K auf den zweiten reduzierten Druck durch die Tätigkeit der Unterdruckpumpe 5 eingestellt. Als Ergebnis wird der Siedepunkt des Kühlöls Y in der Ölkühlkammer R niedriger als der bei Normaldruck.
In einem derartigen Zustand wird die dichtende Tür 21 der Kupplungsart in einen offenen Zustand gebracht, und das Werkstück W wird auf den Hebetisch 36 in der Ölkühlkammer R durch die Tätigkeit der Trägervorrichtung 4 übertragen. In der vorliegenden Ausführungsform wird nämlich in einem Zustand, in dem die Drücke von sowohl der Ölkühlkammer R wie auch der Heizkammer K auf den zweiten reduzierten Druck eingestellt sind, die dichtende Tür 21 der Kupplungsart geöffnet, und das Werkstück W wird von der Heizkammer K zu der Ölkühlkammer R bewegt.
Darauffolgend wird in der Ölkühlkammer R das Inertgas in das Kühlöl Y in dem Öltank 32 von der Mehrzahl der Einblasdüsen 34 durch die Tätigkeit der Inertgaszufuhrvorrichtung 35 eingeblasen, und das Werkstück W wird in das Kühlöl Y in dem Öltank 32 durch Absenken des Hebetischs 36 in diesem eingeblasenen Zustand eingetaucht. Das Werkstück W wird abgekühlt, indem es über eine vorbestimmte Zeit in das Kühlöl Y eingetaucht wird, bis zum Beispiel die Oberflächentemperatur auf ungefähr 200°C verringert ist.
Da hier der Druck in der Ölkühlkammer R auf den reduzierten Druck (zweiter reduzierter Druck), zum Beispiel 10 kPa eingestellt ist, befindet sich das Kühlöl Y in einem derartigen Kühlprozess in einem Zustand, in dem der Siedepunkt niedriger als bei einer normalen Temperatur ist, das heißt, in einem Zustand, in dem es einfacher als bei einer normalen Temperatur verdampft wird.
Die 2 zeigt Kühlkurven des Kühlöls Y, wenn der Öloberflächendruck des Kühlöls Y, nämlich der reduzierte Druck in der Ölkühlkammer R auf 101 kPa, 40 kPa, 13 kPa und 6,7 kPa eingestellt ist. Wie aus der 2 ersichtlich ist, weist das Kühlöl Y Eigenschaften so auf, dass, desto niedriger der Öloberflächendruck (reduzierter Druck) ist, die Abkühlrate in einer Anfangsstufe (0 bis 10 Sekunden) umso ist, und der Temperaturabfall nach einer Mittelstufe (nach 10 Sekunden) umso größer ist.
Die 3 zeigt Kühlkurven des Werkstücks W, wenn der Öloberflächendruck des Kühlöls Y auf 70 kPa und 10 kPa eingestellt ist. Es sollte angemerkt werden, dass das Werkstück W, das verwendet wurde, wenn die Kühlkurven in der 2 und der 3 erlangt wurden, ein Kohlenstoffstahl (S45C) ist. Der Kohlenstoffstahl (S45C) enthält kein Molybdän und weist einen niedrigeren Chromgehalt als andere Kohlenstoffstähle wie zum Beispiel SCM440 auf, und ist deswegen allgemein ein Kohlenstoffstahl mit einer schlechten Härtbarkeit.
Wenn das Werkstück W einem Kühlprozess in einem Zustand ausgesetzt ist, in dem der Öloberflächendruck des Kühlöls Y niedrig eingestellt ist, wie durch die gestrichelte Linie in der 3 gezeigt ist, wird die Kühlkurve von dem Beginn des Abkühlens bis ungefähr 20 Sekunden sanft und die Kühlkurve wird in der zweiten Hälfte steil. Dies ist deswegen der Fall, da sich der Öloberflächendruck des Kühlöls Y in einem reduzierten Druckzustand befindet, und sich der Siedepunkt des Kühlöls Y verringert, so dass sich der Temperaturunterschied zwischen dem Kühlöl Y und dem Werkstück W ansteigt.
Die 4A ist ein Diagramm, das die Härte des Werkstücks W zeigt, das an der Mittelseite des Öltanks 32 (Örtlichkeit mit einem Abstand von jeder Seitenwand des Öltanks 32) unter jedem Öloberflächendruck platziert ist, und die 4B ist sein Diagramm, das die Härte des Werkstücks W zeigt, das an der Außenseite des Öltanks 32 (Örtlichkeit in der Nähe von jeder Seitenwand des Öltanks 32) unter jedem Öloberflächendruck platziert ist.
Wie aus den 4A und 4B ersichtlich ist, kann erkannt werden, obwohl hier eine Variation abhängig von der Örtlichkeit des Werkstücks W in dem Öltank 32 vorliegt, dass die Härte des Werkstücks W ansteigt, wenn sich der Öloberflächendruck verringert.
Die Tabelle 1 zeigt die Oberflächenhärte des Werkstücks W unter jedem Öloberflächendruck. Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, kann erkannt werden, dass die Oberflächenhärte des Werkstücks W ansteigt, wenn sich der Öloberflächendruck verringert. Darüber hinaus ist die Oberflächenhärte des an der Außenseite der Ölkühlkammer R vorgesehenen Werkstücks W bemerkenswert hoch, wenn der Öloberflächendruck 300 hPa (30 kPa) oder weniger beträgt. Deswegen kann die Härte des Werkstücks W durch das Einstellen des Öloberflächendrucks auf 30 kPa oder weniger erhöht werden.

Tabelle 1

	S45C
Örtlichkeit	Kühlkammerinnenseite				Kühlkammeraußenseite
Öloberflächendruck (hPa)	700	500	300	100	700	500	300	100
Oberflächenhärte (HRC)	45,1	41,1	47,1	53,8	25,4	25,8	42,3	40,8

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Unterdruckpumpe 5 (Druckverminderungseinheit) bereitgestellt, die konfiguriert ist, den Druck in der Ölkühlkammer R auf einen vorbestimmten reduzierten Druck einzustellen, und das Werkstück W ist in dem Kühlöl Y mit dem vorbestimmten reduzierten Druck eingetaucht, nämlich das Werkstück W wird in dem Kühlöl Y in einem Zustand eingetaucht, in dem es dem reduzierten Druck ausgesetzt ist, so dass der Temperaturunterschied zwischen den Werkstücken W vor und nach dem Abkühlen ansteigt. Deswegen kann die Kristallstruktur des Werkstücks W veredelt werden, und als ein Ergebnis kann die Härte des Werkstücks W erhöht werden.
Außerdem ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Öltank 32 in der Ölkühlkammer R bereitgestellt, die von der Heizkammer K durch die dichtende Tür 21 der Kupplungsart unterteilt ist, und in einem Zustand, in dem der Druck der Heizkammer K und der Ölkühlkammer R auf den vorbestimmten reduzierten Druck eingestellt sind, wird die dichtende Tür 21 der Kupplungsart geöffnet und das Werkstück W wird von der Heizkammer K zu der Ölkühlkammer R bewegt und in dem Kühlöl Y eingetaucht. Da sich der Umgebungsdruck des Werkstücks W zu der Zeit des Bewegens des Werkstücks W nicht ändert, wenn das Werkstück W in das Kühlöl Y eingetaucht wird, kann nämlich zum Beispiel eine Verschlechterung der Oberfläche des Werkstücks W während der Bewegung unterdrückt oder verhindert werden.
Da darüber hinaus gemäß der vorliegenden Ausführungsform der reduzierte Druck auf 10 kPa eingestellt ist, ist es möglich, die Kristallstruktur des Werkstücks W wirkungsvoller zu veredeln, und wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, kann als Ergebnis die Härte des Werkstücks W wirkungsvoller erhöht werden.
Darüber hinaus befindet sich das Kühlöl Y in einem Zustand, in dem das Intertgas zu dem oberen Teil von dem unteren Teil durch die Einblasdüsen 34 eingeblasen wird, und befindet sich in einem Zustand, in dem es in der vertikalen Richtung zirkuliert wird. Das Inertgas bildet zahllose Bläschen in dem Kühlöl Y, und ein Abschnitt davon haftet sich an der Oberfläche des Werkstücks W an. In der Anfangsstufe des Abkühlens des Werkstücks W wird ein Gasfilm des Kühlöls Y, das an der Oberfläche des Werkstücks W verdampft, aufgrund der Wärme des Werkstücks W ausgebildet. Bläschen, die von der Inertgaszufuhrvorrichtung 35 eingeblasen werden, haften sich an dem Gasfilm an, und die Bläschen schweben zusammen mit Gasfilm, sodass der Gasfilm unterbrochen wird. da der auf der Oberfläche des Werkstücks W ausgebildete Gasfilm schnell durch die Intergasbläschen entfernt wird, kann deswegen gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Abkühlen des Werkstücks W in der anfänglichen Kühlstufe beschleunigt werden.
Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung voranstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Verschiedene Formen, Kombinationen und Ähnliches der bestimmenden Elemente, die in den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen gezeigt sind, sind lediglich Beispiele und verschiedene Modifikationen können vorgenommen werden, ohne von dem Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

(1) Wenn in der voranstehend beschriebenen Ausführungsform das Werkstück W (S45C) einem Härteprozess ausgesetzt ist, wird der Druck der Ölkühlkammer R unter Verwendung der Unterdruckpumpe 5auf einen vorbestimmten reduzierten Druck eingestellt, zum Beispiel auf 10 kPa, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf begrenzt. Da nämlich einfach angenommen werden kann, dass das Verhältnis zwischen der Härtbarkeit und dem Einstellen des Drucks der Ölkühlkammer R auf einen vorbestimmten Unterdruck abhängig von der Materialzusammensetzung des Werkstücks W und/ oder der Zusammensetzung des Kühlöls Y abhängt, kann der reduzierte Druck geeignet gemäß der Materialzusammensetzung des Werkstücks W und/ oder der Zusammensetzung des Kühlöls Y eingestellt werden. Dementsprechend ist es möglich, eine wirkungsvollere Wärmebehandlung für jedes Werkstück W durchzuführen, das eine unterschiedliche Materialzusammensetzung aufweist.
(2) In der voranstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Öloberflächendruck auf 10kPa reduziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf begrenzt, und der Öloberflächendruck kann auf 30 kPa reduziert werden.
(3) In der voranstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Strömung des Kühlöls Y in dem Öltank 32 durch die Inertgaszufuhrvorrichtung 35 ausgebildet, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf begrenzt. Zum Beispiel kann ein Erreger in dem Öltank 32 bereitgestellt sein, und das Kühlöl Y kann durch den Erreger erregt werden.
(4) In der voranstehend beschriebenen Ausführungsform, obwohl S45C als ein Beispiel eines Materials mit einer schlechten Härtbarkeit beschrieben ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf das voranstehend beschriebene Material begrenzt, sondern kann auch auf andere Materialien mit einer schlechten Härtbarkeit angewendet werden.

Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Härte eines Werkstücks verbessert werden.
Bezugszeichenliste

1:: Wärmebehandlungsvorrichtung
K:: Heizkammer
R:: Ölkühlkammer (Kühlkammer)
Y:: Kühlöl
2:: Heizeinheit
20:: Heizkammer
21:: dichtende Tür der Kupplungsart
22:: wärmeisolierendes Element
23:: Heizelement
24:: Montagetisch
3:: Ölkühleinheit (Kühleinheit)
30:: Kühlkammer
31:: Tür zum Hineintragen/ Heraustragen
32:: Öltank
33:: Hebevorrichtung
34:: Einblasdüse
35:: Inertgaszufuhrvorrichtung
36:: Hebetisch
4:: Trägervorrichtung
5:: Unterdruckpumpe (Druckverminderungseinheit)
6A, 6B:: Ein-Aus-Ventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017 [0001]
JP 234578 [0001]

Claims

Wärmebehandlungsvorrichtung mit: einer Heizkammer, in der ein Werkstück erwärmt wird; einer Kühlkammer, in der ein Öltank zum Speichern von einem Kühlöl bereitgesellt ist, und das Werkstück, das in der Heizkammer erwärmt wurde, in das Kühlöl eingetaucht und abgekühlt wird; einer Druckverminderungseinheit, die konfiguriert ist, einen Druck in der Kühlkammer auf einen vorbestimmten reduzierten Druck einzustellen, wobei das Werkstück unter dem reduzierten Druck in das Kühlöl eingetaucht wird.
Wärmebehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Druckverminderungseinheit den reduzierten Druck gemäß einer Materialzusammensetzung des Werkstücks einstellt.
Wärmebehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, außerdem mit einer dichtenden Tür, die die Heizkammer und die Kühlkammer unterteilt, wobei die dichtende Tür in einem Zustand geöffnet wird, in dem Drücke in der Heizkammer und der Kühlkammer auf den reduzierten Druck eingestellt sind, und das Werkstück von der Heizkammer zu der Kühlkammer bewegt und in das Kühlöl eingetaucht wird.
Wärmebehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Druckverminderungseinheit den reduzierten Druck so einstellt, dass ein Temperaturunterschied zwischen den Werkstücken vor und nach dem Kühlen ansteigt.
Wärmebehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Druckverminderungseinheit den reduzierten Druck auf 30 kPa oder weniger einstellt.
Wärmebehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, außerdem mit einer Strömungsausbildungseinheit, die konfiguriert ist, in dem Kühlöl eine Strömung auszubilden.
Wärmebehandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Strömungsausbildungseinheit eine Einblasdüse umfasst, die an einem Bodenabschnitt des Öltanks vorgesehen ist und die konfiguriert ist, ein Gas nach oben einzublasen.