JP2001093717A - 複合磁性部材の製造方法 - Google Patents

複合磁性部材の製造方法

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譲二 蜂須賀
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Goukiyo Kawamura
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法精度が高く,製造工程が少なく製造コス
トが安価である複合磁性部材の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 磁性材料よりなる磁性部材101を準備
し,該磁性部材101の外周面15の一部に改質材料を
添加しつつ高エネルギー密度ビームを照射して,非磁性
または弱磁性材料よりなる改質部11を形成し,次いで
少なくとも該改質部11に加工を加えて所望の形状に成
形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は,外周面の一部分が非磁性または
弱磁性材料よりなり,他の部分は強磁性材料よりなる複
合磁性部材の製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】電磁アクチュエータのスリーブ等には,図
4(e)に示すごとく,断面環状の中空部材9の外周面
15の一部に環状の非磁性材料よりなる改質部11を持
ち,他の部分は磁性材料よりなるような中空部材9が利
用されている。このような中空部材9を作製する方法と
して,次のような方法が知られている。
【0003】図4(a)に示すごとく,中実の円柱素材
90を準備する。円柱素材90を冷鍛成形して,図4
(b)に示すごとく,径細と径太との2つの部分よりな
る第1中間体91を作製する。この第1の中間体91を
更に冷鍛成形して,図4(c)に示すごとく,内部をく
り貫き,中空の第2の中間体92を作製する。
【0004】その後,図4(d)に示すごとく,外周面
15の一部に改質材料12を添加しつつレーザー光13
を照射して,改質材料12の成分を中空部材1の側に添
加,含有させて改質部11を形成する。上記レーザー光
13照射による加熱により若干の硬度上昇が生じるた
め,焼鈍を施して,図4(e)に示すごとく,中空部材
9を得る。
【0005】
【解決しようとする課題】しかしながら,従来の製造方
法には次のような問題がある。レーザー光照射や焼鈍に
より中空部材9の各部は歪み,振れ,収縮等が生じて,
目的とする形状から変形してしまうことがある。例え
ば,図5(a)は,改質部11が膨れて外周面15及び
内周面16よりも凸状に出張った形状に変形した例であ
る。この場合には,内周面に摺動部材等を配設すること
が困難である。
【0006】従って,従来技術による作製方法では,図
5(b)に示すごとく,改質部11形成後に改質部11
やその他の部分に切削加工等による仕上げ工程を施し
て,精密に寸法合わせをする必要がある。この寸法合わ
せより製造工程の増大,製造コストの増大等の問題が生
じていた。
【0007】本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので,寸法精度が高く,製造工程が少なく製造
コストが安価である複合磁性部材の製造方法を提供しよ
うとするものである。
【0008】
【課題の解決手段】請求項1に記載の発明は,磁性材料
よりなる磁性部材を準備し,該磁性部材の外周面の一部
に改質材料を添加しつつ高エネルギー密度ビームを照射
して,非磁性または弱磁性材料よりなる改質部を形成
し,次いで少なくとも該改質部に加工を加えて所望の形
状に成形することを特徴とする複合磁性部材の製造方法
にある。
【0009】本発明において最も注目すべきことは,高
エネルギー密度ビームによる改質部の形成後,改質部に
加工を加えて所望形状に成形することである。即ち,最
終形状を付与する前に改質部の形成を行なう。そのた
め,上記高エネルギー密度ビームによる改質部の形成時
に変形が生じた場合においても,その後の上記成形によ
って,得ようとする改質部の形状を得ることができる。
そのため,必要な寸法精度を容易に確保することができ
る。また,従来と比較して最後の仕上げ加工を省くこと
ができるため製造工程が少なく,製造コストを安価とす
ることができる。
【0010】以上,本発明によれば,寸法精度が高く,
製造工程が少なく製造コストが安価である複合磁性部材
の製造方法を提供することができる。
【0011】上記高エネルギー密度ビームとしてはレー
ザー光を用いることが好ましい。レーザー光は直進性が
高く,電場や磁場に影響されないため,狙い位置に確実
に照射できる。また,大気中で使用することができる。
なお,レーザー光としてはYAGレーザー(イットリウ
ム・アルミニウム・ガーネットレーザー),CO2レー
ザーを用いることができる。
【0012】上記改質材料の添加方法について説明する
例えばワイヤー状,リボン状,線材状の改質材料を準備
し,これを磁性部材の外周面における高エネルギー密度
ビームの照射箇所に近接させつつ,同時に磁性部材を回
転させる(図1(b)参照)。高エネルギー密度ビーム
の照射箇所が溶融する。この溶融部に改質材料を供給す
ると,改質材料が溶融部のなかで溶融する。これによ
り,磁性部材と改質材料が溶融・拡散して,溶融金属が
形成される。磁性部材の照射箇所が移動すると,溶融金
属は固化され固溶体の改質部が形成される。この方法で
得られた改質部の形状は環状である。また,上記改質部
は外周面に一周して形成される他,より幅広の改質部が
必要である場合は,磁性部材を回転しながら,磁性部材
の軸方向に少しづつ移動させることにより実現できる。
【0013】また,磁性部材としては,鉄,鉄−Cr系
合金,フェライト系ステンレス,マルテンサイト系ステ
ンレス等よりなるものを使用できる。また,上記改質材
料は磁性部材の種類に応じた物質を使用する必要がある
が,例えば,NiやNi合金等を用いることができる。
【0014】次に,請求項2に記載の発明のように,改
質部を形成した後,少なくとも上記改質部に焼鈍を施す
ことが好ましい。高エネルギービームの照射により磁性
部材が加熱されるため,硬度が高まることがある。焼鈍
を行なうことにより,硬度を低下させて,加工性を高め
ることができる。なお,焼鈍は高周波焼鈍,炉焼鈍等で
行なうことができる。
【0015】次に,請求項3に記載の発明のように,改
質部に加工を加えて所望の形状に成形した後,少なくと
も上記改質部に焼鈍を施すことが好ましい。これによ
り,改質部の非磁性の度合を高めることができ,確実に
改質部を非磁性または弱磁性とすることができる。例え
ば,上記改質部に加工誘起マルテンサイト組織が生じた
場合,これを上記焼鈍によってオーステナイト組織に回
復させることができる。なお,焼鈍は高周波焼鈍,炉焼
鈍等で行なうことができる。
【0016】次に,請求項4記載の発明のように,上記
複合磁性部材は電磁アクチュエータのスリーブであるこ
とが好ましい。
【0017】後述する図3に示すごとく,電磁アクチュ
エータにおいて,スリーブがすべて磁性材料よりなる場
合は,コイルで発生した磁束の一部がケースからコア及
びプランジャに流れ,他の磁束はケースからスリーブに
流れて,それぞれ磁気回路を形成する。このため,コア
とプランジャとの間に吸引力が発生するが,スリーブに
流れた磁束はコアとプランジャとの吸引に関与できない
ため,効率が低くなる。
【0018】本発明にかかる製造方法で得られた複合磁
性部材は外周部の一部に非磁性または弱磁性の改質部を
持つため,仮にスリーブに磁束が入り込んでも,改質部
において妨げられる。よって,すべての磁束がコアとプ
ランジャとの間に位置することとなるため,効率が高く
大きな吸引力を得ることができる。
【0019】また,従来技術による製法で上記スリーブ
を作製した場合,改質部形成後に改質部やその他の部分
に切削加工等による仕上げ工程を施して,精密に寸法合
わせをする必要があり,製造工程の増大,製造コストの
増大等の問題が生じていた。本発明にかかる製法より得
た複合磁性部材を電磁アクチュエータのスリーブとして
使用することで,製造コスト安価で,寸法精度が高い,
信頼性の高い電磁アクチュエータを得ることができる。
【0020】なお,上記電磁アクチュエータは,ハイド
ロブースタ,ABSソレノイド等に応用することがで
き,車載用に限ることなく,広く流体(油,水,空気
等)のオン/オフ制御が必要な機能部に用いることがで
きる。
【0021】
【発明の実施の形態】実施形態例1 本発明の実施形態例にかかる中空の複合磁性部材につ
き,図1〜図3を用いて説明する。また,本例の複合磁
性部材10は,図3に示すごとき電磁アクチュエータの
スリーブである。この複合磁性部材10の製法を概略的
に説明すると,図1及び図2に示すごとく,磁性材料よ
りなる磁性部材101を準備し,該磁性部材101の外
周面15の一部に改質材料12を添加しつつ高エネルギ
ー密度ビームを照射して,非磁性または弱磁性材料より
なる改質部11を形成する。次いで,改質部11に焼鈍
を施す。更に少なくとも該改質部11に加工を加えて所
望の形状に成形し,更に改質部11に焼鈍を施す。
【0022】以下,詳細に説明する。本例にかかるスリ
ーブ31が設けられる電磁アクチュエータ3は,ハイド
ロブースタに用いられる油の流れを制御する電磁アクチ
ュエータである。その構造は,図3に示すごとく,下に
向かって開口した略円筒形のスリーブ31の内部にコア
32とプランジャ33とが格納されており,コア32の
内部にはスプリング320が設けてある。
【0023】また,プランジャ33と,スリーブ31の
開口部に設けられたインサート340との間にはシート
34が設けてある。シート34の上方で,プランジャ3
3のすぐ下にはボール330が設けてある。スリーブ3
1の外周にはケース35に格納されてコンダクタ351
とコイル352が設けてある。このスリーブ31は外周
面の一部が環状の非磁性部312で,他の部分は磁性部
311である。
【0024】上記電磁アクチュエータ3の作動について
説明すると,上記コイル352に電流を流すことで磁化
され,プランジャ33に対する吸引力となって作用す
る。プランジャ33に磁束が流れることによって,コア
32に吸着しようとする。プランジャ33がコア32に
吸着され,上方に動くことによって,プランジャ33下
方のボール330とシート34の錐面との間に隙間が発
生し,そこに流体の回路が形成される。
【0025】コイル352への電流を遮断すると,プラ
ンジャ32がスプリング320の力によって,シート3
4の方へ押し下げられ,流体回路が遮断される。
【0026】次に,上記スリーブ31の作製方法につい
て説明する。図1(a)に示すごとく,SCr415鋼
よりなる直径12mm,高さ30mmの中実の磁性部材
101を準備する。
【0027】この磁性部材101を図1(b)に示す矢
線aの方向に回転(120rpm)させながら,外周面
15に対してYAGレーザービーム13を照射する。レ
ーザービーム13の平均出力は1kWとした。
【0028】レーザービーム13の照射箇所にワイヤー
フィーダを用いて,Niワイヤー(直径0.6mm)よ
りなる改質材料12を供給する。この時の改質材料12
の供給速度は1000mm/分である。これらの条件で
レーザー照射による改質を行なった。
【0029】この結果,外周面15におけるレーザー照
射箇所が溶融する。この溶融部のなかでNiが溶融す
る。これにより,磁性部材に改質材料12が溶融・拡散
して,溶融金属が形成される。磁性部材101の照射箇
所が移動すると,溶融金属は固化され固溶体の改質部1
1が形成される。改質部11はNiの添加により,磁性
材料のマルテンサイト組織はオーステナイト化され,非
磁性部となる。これにより,図1(c)や図2に示すご
とき改質部11を持つ複合磁性部材10を得た。
【0030】続いて図1(c)に示すごとく,改質部1
1が形成された複合磁性部材10をヒータ21を設けた
真空加熱炉に導入する。ここで,保持温度900℃,保
持時間1時間で焼鈍を行なった。更に,図2(a)に示
すごとく,冷間鍛造加工を施して,改質部11が径細部
に位置し,中空である形状とした。この形状がスリーブ
31としての最終形状となる。
【0031】その後,図2(b)に示すごとく,改質部
11の周囲に高周波コイル22を配置して,高周波印加
による焼鈍を行なった。この時の高周波の周波数は10
0kHzでピーク温度は1080℃である。加熱を終え
た後は自然空冷で冷却する。
【0032】本例にかかる作用効果について説明する。
本例では,レーザービーム13による改質部11の形成
後,改質部11に冷間鍛造加工を加えて所望形状に成形
する。即ち,最終形状を付与する前に改質部11の形成
を行なう,そのため,上記レーザービーム13の照射時
に熱歪等による変形が生じた場合でも,その変形をその
後の成形時に除去することができる。よって,必要な寸
法精度の確保が容易となる。また,従来と比較して最後
の仕上げ加工を省くことができるため製造工程が少な
く,製造コストを安価とすることができる。
【0033】また,本例の製造方法では,レーザービー
ム13の照射により磁性部材101が加熱されて,硬度
が高まる。真空加熱炉による焼鈍を行なうことで,硬度
を低下させて,加工性を高めることができる。また,最
後に高周波加熱により焼鈍を行なうため,冷間鍛造加工
の際に若干マルテンサイト化した組織を再びオーステナ
イト化することができるため,改質部11の非磁性の度
合を高めることができる。
【0034】また,本例にかかる製法より得た複合磁性
部材を電磁アクチュエータ3のスリーブ31として使用
することで,製造コスト安価で,寸法精度が高い,信頼
性の高い電磁アクチュエータ3を得ることができる。
【0035】
【発明の効果】上述のごとく,本発明によれば,製造工
程が少なく製造コストが安価である複合磁性部材の製造
方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例における,複合磁性部材の製造方法
の説明図。
【図2】実施形態例における,図1に続く複合磁性部材
の製造方法の説明図。
【図3】実施形態例における,電磁アクチュエータの断
面説明図。
【図4】従来技術にかかる中空部材製造方法の説明図。
【図5】従来技術にかかる改質部形成による変形を除去
する仕上げ工程の説明図。
【符号の説明】
10...複合磁性部材, 101...磁性部材, 15...外周面, 3...アクチュエータ,
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // B23K 103:02 H01F 1/14 Z (72)発明者 山崎 誠 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 川村 剛教 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 Fターム(参考) 4E068 AA04 AH01 BA06 DA02 DA12 DA15 DB01 4K042 AA25 BA12 CA15 CA16 DA03 DB01 DB07 5E041 AA11 AA19 AC05 HB05 HB11

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性材料よりなる磁性部材を準備し,該
    磁性部材の外周面の一部に改質材料を添加しつつ高エネ
    ルギー密度ビームを照射して,非磁性または弱磁性材料
    よりなる改質部を形成し,次いで少なくとも該改質部に
    加工を加えて所望の形状に成形することを特徴とする複
    合磁性部材の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において,改質部を形成した
    後,少なくとも上記改質部に焼鈍を施すことを特徴とす
    る複合磁性部材の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1において,改質部に加工を加え
    て所望の形状に成形した後,少なくとも上記改質部に焼
    鈍を施すことを特徴とする複合磁性部材の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項において,
    上記複合磁性部材は電磁アクチュエータのスリーブであ
    ることを特徴とする複合磁性部材の製造方法。
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