JP2001226714A - 金型の高周波焼入方法及びこれに使用できる金型の高周波焼入加熱装置 - Google Patents
金型の高周波焼入方法及びこれに使用できる金型の高周波焼入加熱装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】金型の型面の凹凸に沿った専用の誘導加熱用導
電体を形成せずともよい金型の高周波焼入方法及び金型
の高周波焼入加熱装置を提供すること。 【解決手段】凹凸を形成する型面13をもつと共に型面
13の少なくとも一部を被焼入領域14とする金型1
と、金型1にあてがわれる抵抗加熱用の通電端子26、
28と、誘導加熱用の導電体4を用意する。通電端子2
6、28間を結ぶ通電経路に金型1の型面13の被焼入
領域14が位置するように、金型1に各通電端子26、
28をあてがった状態で、通電端子26、28間に高周
波交番電流を通電する操作を行なうと共に、導電体4に
通電して金型1の被焼入領域14を誘導加熱する操作を
行い、金型1の被焼入領域14を焼入温度以上とする。
その後金型1の被焼入領域14を冷却して焼入する。
電体を形成せずともよい金型の高周波焼入方法及び金型
の高周波焼入加熱装置を提供すること。 【解決手段】凹凸を形成する型面13をもつと共に型面
13の少なくとも一部を被焼入領域14とする金型1
と、金型1にあてがわれる抵抗加熱用の通電端子26、
28と、誘導加熱用の導電体4を用意する。通電端子2
6、28間を結ぶ通電経路に金型1の型面13の被焼入
領域14が位置するように、金型1に各通電端子26、
28をあてがった状態で、通電端子26、28間に高周
波交番電流を通電する操作を行なうと共に、導電体4に
通電して金型1の被焼入領域14を誘導加熱する操作を
行い、金型1の被焼入領域14を焼入温度以上とする。
その後金型1の被焼入領域14を冷却して焼入する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は金型の高周波焼入方
法及びこれに使用できる金型の高周波焼入加熱装置に関
する。本発明は、例えば、プレス加工を行うプレス金
型、鋳物品を鋳造するダイカスト金型及び鋳造金型、樹
脂成形品を成形する樹脂成形金型といった金型に焼入処
理を施す際に利用することができる。
法及びこれに使用できる金型の高周波焼入加熱装置に関
する。本発明は、例えば、プレス加工を行うプレス金
型、鋳物品を鋳造するダイカスト金型及び鋳造金型、樹
脂成形品を成形する樹脂成形金型といった金型に焼入処
理を施す際に利用することができる。
【0002】
【従来の技術】従来より、上記したプレス成形を行うプ
レス金型等の金型を焼入して耐久性を高めることが行わ
れている。この場合には、加熱炉の炉室に金型を装入し
て焼入温度以上に加熱した後に、金型を冷却して焼入す
ることにしているのが、一般的である。
レス金型等の金型を焼入して耐久性を高めることが行わ
れている。この場合には、加熱炉の炉室に金型を装入し
て焼入温度以上に加熱した後に、金型を冷却して焼入す
ることにしているのが、一般的である。
【0003】また近年、図16に示すように、金型1の
型面13に対面する平盤形状をなす誘導加熱用コイル2
00を用い、誘導加熱用コイル200を金型1の型面1
3に対面させた状態で誘導加熱用コイル200に高周波
交番電流を通電し、金型1の型面13を誘導加熱し、そ
の後冷却して金型1の型面13の被焼入領域を焼入する
技術が知られている。しかしながらこの場合には誘導加
熱用コイル200に接近している金型部分は近接効果に
より効果的に誘導加熱されるものの、誘導加熱用コイル
200から遠ざかっている金型部分は、近接効果が薄れ
るため、誘導加熱されにくい傾向がある。このため金型
1の型面13の凹凸の度合が高いときには、金型の型面
13の凹部11の底付近の加熱が不足し、焼入処理が必
ずしも満足できるように行われない。
型面13に対面する平盤形状をなす誘導加熱用コイル2
00を用い、誘導加熱用コイル200を金型1の型面1
3に対面させた状態で誘導加熱用コイル200に高周波
交番電流を通電し、金型1の型面13を誘導加熱し、そ
の後冷却して金型1の型面13の被焼入領域を焼入する
技術が知られている。しかしながらこの場合には誘導加
熱用コイル200に接近している金型部分は近接効果に
より効果的に誘導加熱されるものの、誘導加熱用コイル
200から遠ざかっている金型部分は、近接効果が薄れ
るため、誘導加熱されにくい傾向がある。このため金型
1の型面13の凹凸の度合が高いときには、金型の型面
13の凹部11の底付近の加熱が不足し、焼入処理が必
ずしも満足できるように行われない。
【0004】そこで、図17に示すように、金型1の型
面13の凹凸形状に対応するように3次元形状に曲成さ
れた誘導加熱用コイル300を製作し、この誘導加熱用
コイル300を金型1の型面13の凹凸形状に沿わせて
対面させた状態で、誘導加熱用コイル300に高周波交
番電流を通電し、金型1の型面13を誘導加熱する技術
が知られている。
面13の凹凸形状に対応するように3次元形状に曲成さ
れた誘導加熱用コイル300を製作し、この誘導加熱用
コイル300を金型1の型面13の凹凸形状に沿わせて
対面させた状態で、誘導加熱用コイル300に高周波交
番電流を通電し、金型1の型面13を誘導加熱する技術
が知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記したように加熱炉
の炉室に金型を装入して焼入温度以上に加熱する技術に
よれば、金型の全体が高温にされることになり、金型に
発生する歪量が大きくなる不具合がある。また、図16
に示すように平盤形状をなす誘導加熱用コイル200を
用いて金型1の型面13を誘導加熱する場合には、誘導
加熱用コイル200から遠ざかっている凹部11の底付
近が誘導加熱されにくく、焼入不足となりがちである。
また図17に示すように3次元状に曲成された誘導加熱
用コイル300を金型1の型面13の凹凸形状に沿わせ
て対面させた状態で、誘導加熱用コイル300に通電し
て金型1の型面13を誘導加熱する技術によれば、均一
加熱には有利であるものの、誘導加熱用コイル300が
金型1の型面13の凹凸形状に対応するように、誘導加
熱用コイル300を3次元的に曲成して形成する必要が
あるため、誘導加熱用コイル300がその金型1の専用
のものとなり、誘導加熱用コイル300を製作するコス
ト、納期等の面で不利となる。
の炉室に金型を装入して焼入温度以上に加熱する技術に
よれば、金型の全体が高温にされることになり、金型に
発生する歪量が大きくなる不具合がある。また、図16
に示すように平盤形状をなす誘導加熱用コイル200を
用いて金型1の型面13を誘導加熱する場合には、誘導
加熱用コイル200から遠ざかっている凹部11の底付
近が誘導加熱されにくく、焼入不足となりがちである。
また図17に示すように3次元状に曲成された誘導加熱
用コイル300を金型1の型面13の凹凸形状に沿わせ
て対面させた状態で、誘導加熱用コイル300に通電し
て金型1の型面13を誘導加熱する技術によれば、均一
加熱には有利であるものの、誘導加熱用コイル300が
金型1の型面13の凹凸形状に対応するように、誘導加
熱用コイル300を3次元的に曲成して形成する必要が
あるため、誘導加熱用コイル300がその金型1の専用
のものとなり、誘導加熱用コイル300を製作するコス
ト、納期等の面で不利となる。
【0006】本発明は上記した実情に鑑みてなされたも
のであり、金型の歪みの問題を改善できると共に、金型
の型面の凹凸にあった専用の誘導加熱用導電体を形成せ
ずともよく、コスト、納期等の問題を改善できる金型の
高周波焼入方法及びこれに使用できる金型の高周波焼入
加熱装置を提供することにある。
のであり、金型の歪みの問題を改善できると共に、金型
の型面の凹凸にあった専用の誘導加熱用導電体を形成せ
ずともよく、コスト、納期等の問題を改善できる金型の
高周波焼入方法及びこれに使用できる金型の高周波焼入
加熱装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に相当する第
1発明に係る金型の高周波焼入方法は、3次元的な凹凸
を形成する型面をもつと共に型面の少なくとも一部を被
焼入領域とする金型と、金型に脱着可能にあてがわれる
複数の抵抗加熱用の通電端子とを用意する工程と、各抵
抗加熱用の通電端子間を結ぶ通電経路に金型の型面の被
焼入領域が位置するように、各抵抗加熱用の通電端子を
金型にあてがった状態で、通電端子間に高周波交番電流
を通電する操作を行ない、高周波交番電流で金型の型面
の被焼入領域を抵抗加熱して焼入温度以上とする加熱工
程と、金型の被焼入領域を冷却して焼入する焼入工程と
を順に実施することを特徴とするものである。
1発明に係る金型の高周波焼入方法は、3次元的な凹凸
を形成する型面をもつと共に型面の少なくとも一部を被
焼入領域とする金型と、金型に脱着可能にあてがわれる
複数の抵抗加熱用の通電端子とを用意する工程と、各抵
抗加熱用の通電端子間を結ぶ通電経路に金型の型面の被
焼入領域が位置するように、各抵抗加熱用の通電端子を
金型にあてがった状態で、通電端子間に高周波交番電流
を通電する操作を行ない、高周波交番電流で金型の型面
の被焼入領域を抵抗加熱して焼入温度以上とする加熱工
程と、金型の被焼入領域を冷却して焼入する焼入工程と
を順に実施することを特徴とするものである。
【0008】第1発明に係る方法によれば、加熱工程で
は、各抵抗加熱用の通電端子間を結ぶ通電経路に金型の
型面の被焼入領域が位置するように、各抵抗加熱用の通
電端子を金型にあてがった状態で、通電端子間に高周波
交番電流を通電する操作を行なう。高周波交番電流は、
通電端子間を流れる際に、金型の表面層付近を流れ易い
表皮効果を発現する。このため、通電端子間を結ぶ通電
経路は、基本的には、通電端子間を最短距離で電流が流
れる第1経路と、最短距離ではないものの通電端子間に
おける金型の表面層付近を電流が流れる第2経路とに分
かれるものと推察される。第1経路における電流密度と
第2経路における電流密度とは、基本的には、通電端子
間に通電される高周波交番電流の周波数に影響を受け、
周波数が高いほど表皮効果の影響を受け、金型の表面層
付近を電流が流れる第2経路の割合が増す。
は、各抵抗加熱用の通電端子間を結ぶ通電経路に金型の
型面の被焼入領域が位置するように、各抵抗加熱用の通
電端子を金型にあてがった状態で、通電端子間に高周波
交番電流を通電する操作を行なう。高周波交番電流は、
通電端子間を流れる際に、金型の表面層付近を流れ易い
表皮効果を発現する。このため、通電端子間を結ぶ通電
経路は、基本的には、通電端子間を最短距離で電流が流
れる第1経路と、最短距離ではないものの通電端子間に
おける金型の表面層付近を電流が流れる第2経路とに分
かれるものと推察される。第1経路における電流密度と
第2経路における電流密度とは、基本的には、通電端子
間に通電される高周波交番電流の周波数に影響を受け、
周波数が高いほど表皮効果の影響を受け、金型の表面層
付近を電流が流れる第2経路の割合が増す。
【0009】第1発明に係る方法によれば、金型の表面
層付近を流れる第2経路により、金型の表面である型面
に存在する被焼入領域が加熱される。更に、型面に存在
する被焼入領域のうち、通電端子間に存在する凹形状の
底部付近は、前記第1経路によって追加加熱されること
になる。このため、型面の凸部からの加熱と凹部からの
加熱により、被焼入領域の加熱の均一性が向上する。
層付近を流れる第2経路により、金型の表面である型面
に存在する被焼入領域が加熱される。更に、型面に存在
する被焼入領域のうち、通電端子間に存在する凹形状の
底部付近は、前記第1経路によって追加加熱されること
になる。このため、型面の凸部からの加熱と凹部からの
加熱により、被焼入領域の加熱の均一性が向上する。
【0010】更に第1発明に係る方法によれば、金型の
うち通電端子が接触している金型部分は、通電端子に接
近しており、電流量が大きく、高温になり易い。このた
め、通電端子が接触している金型部分及びその近傍を焼
入処理(部分焼入)するのに有利となる。金型で焼入を
必要とする部分は、製品や金型部品同士が接触する部分
だけで良い場合が多く、被焼入領域が少ないほど、焼入
歪は少ない。第1発明に係る方法によれば、焼入が必要
な部分だけに通電端子をあてる、部分焼入により低歪み
の焼入を行うのに有利である。
うち通電端子が接触している金型部分は、通電端子に接
近しており、電流量が大きく、高温になり易い。このた
め、通電端子が接触している金型部分及びその近傍を焼
入処理(部分焼入)するのに有利となる。金型で焼入を
必要とする部分は、製品や金型部品同士が接触する部分
だけで良い場合が多く、被焼入領域が少ないほど、焼入
歪は少ない。第1発明に係る方法によれば、焼入が必要
な部分だけに通電端子をあてる、部分焼入により低歪み
の焼入を行うのに有利である。
【0011】請求項3に相当する第2発明に係る金型
の高周波焼入方法は、3次元的な凹凸を形成する型面を
もつと共に型面の少なくとも一部を被焼入領域とする金
型と、金型に脱着可能にあてがわれる複数の抵抗加熱用
の通電端子と、金型の型面の被焼入領域に対面する誘導
加熱用の導電体を用意する工程と、各抵抗加熱用の通電
端子間を結ぶ通電経路に金型の型面の被焼入領域が位置
するように、金型に各通電端子をあてがった状態で、通
電端子間に高周波交番電流を通電する操作を行ない、高
周波交番電流で金型の型面の被焼入領域を抵抗加熱する
操作を行うと共に、誘導加熱用の導電体を金型の型面の
被焼入領域に対面させた状態で、誘導加熱用の導電体に
通電して金型の型面の被焼入領域を誘導加熱する操作と
を行い、金型の型面の被焼入領域を焼入温度以上とする
加熱工程と、金型の被焼入領域を冷却して焼入する焼入
工程とを順に実施することを特徴とするものである。
の高周波焼入方法は、3次元的な凹凸を形成する型面を
もつと共に型面の少なくとも一部を被焼入領域とする金
型と、金型に脱着可能にあてがわれる複数の抵抗加熱用
の通電端子と、金型の型面の被焼入領域に対面する誘導
加熱用の導電体を用意する工程と、各抵抗加熱用の通電
端子間を結ぶ通電経路に金型の型面の被焼入領域が位置
するように、金型に各通電端子をあてがった状態で、通
電端子間に高周波交番電流を通電する操作を行ない、高
周波交番電流で金型の型面の被焼入領域を抵抗加熱する
操作を行うと共に、誘導加熱用の導電体を金型の型面の
被焼入領域に対面させた状態で、誘導加熱用の導電体に
通電して金型の型面の被焼入領域を誘導加熱する操作と
を行い、金型の型面の被焼入領域を焼入温度以上とする
加熱工程と、金型の被焼入領域を冷却して焼入する焼入
工程とを順に実施することを特徴とするものである。
【0012】上記した請求項1に相当する第1発明に係
る方法によれば、金型のサイズが大きい場合には、通電
端子間の距離が増大するため、金型の通電経路のうち通
電端子間の中央域では、高周波交番電流の電流減衰効果
により電流が低減し、ジュール熱による抵抗加熱の程度
が低減され、加熱されにくくなる傾向がある。殊に、金
型の被焼入領域のうち通電端子間の中央域や凸部の頂上
は、抵抗加熱方式では加熱されにくい。なお電流減衰効
果とは、高周波交番電流を通電したとき、通電端子から
遠ざかるほど電流損失が増加し、流れる電流が減衰する
ことをいう。
る方法によれば、金型のサイズが大きい場合には、通電
端子間の距離が増大するため、金型の通電経路のうち通
電端子間の中央域では、高周波交番電流の電流減衰効果
により電流が低減し、ジュール熱による抵抗加熱の程度
が低減され、加熱されにくくなる傾向がある。殊に、金
型の被焼入領域のうち通電端子間の中央域や凸部の頂上
は、抵抗加熱方式では加熱されにくい。なお電流減衰効
果とは、高周波交番電流を通電したとき、通電端子から
遠ざかるほど電流損失が増加し、流れる電流が減衰する
ことをいう。
【0013】第2発明に係る方法によれば、誘導加熱用
の導電体を金型の型面の被焼入領域(通電端子間)に対
面させた状態で、誘導加熱用の導電体に高周波交番電流
を通電して金型の型面の被焼入領域を誘導加熱する操作
を行ない、これにより減衰効果で温度が上がりにくい部
分である中央域や凸部の頂上付近を補って加熱し、金型
の型面の被焼入領域の全体を焼入温度以上とする。従っ
て金型のサイズが大きいときであっても、金型の型面の
凸部の突出量が大きい場合であっても、金型の型面の被
焼入領域の全体を高温に加熱することができる。従って
金型の型面の被焼入領域を良好に加熱できる。
の導電体を金型の型面の被焼入領域(通電端子間)に対
面させた状態で、誘導加熱用の導電体に高周波交番電流
を通電して金型の型面の被焼入領域を誘導加熱する操作
を行ない、これにより減衰効果で温度が上がりにくい部
分である中央域や凸部の頂上付近を補って加熱し、金型
の型面の被焼入領域の全体を焼入温度以上とする。従っ
て金型のサイズが大きいときであっても、金型の型面の
凸部の突出量が大きい場合であっても、金型の型面の被
焼入領域の全体を高温に加熱することができる。従って
金型の型面の被焼入領域を良好に加熱できる。
【0014】請求項5に相当する第3発明に係る金型
の高周波焼入加熱装置は、第1発明に係る金型の高周波
焼入方法の実施に使用できるものであり、3次元的な接
続した凹凸を形成する型面をもつと共に型面の少なくと
も一部を被焼入領域とする金型を加熱するものであっ
て、金型のうち型面の被焼入領域を挟むように互いに対
向する金型側面に脱着可能にあてがわれる複数の抵抗加
熱用の通電端子と、抵抗加熱用の通電端子に高周波交番
電流を通電する高周波給電装置とを備えており、金型に
高周波交番電流を通電して金型の型面の被焼入領域を抵
抗加熱で加熱するようにしたことを特徴とするものであ
る。
の高周波焼入加熱装置は、第1発明に係る金型の高周波
焼入方法の実施に使用できるものであり、3次元的な接
続した凹凸を形成する型面をもつと共に型面の少なくと
も一部を被焼入領域とする金型を加熱するものであっ
て、金型のうち型面の被焼入領域を挟むように互いに対
向する金型側面に脱着可能にあてがわれる複数の抵抗加
熱用の通電端子と、抵抗加熱用の通電端子に高周波交番
電流を通電する高周波給電装置とを備えており、金型に
高周波交番電流を通電して金型の型面の被焼入領域を抵
抗加熱で加熱するようにしたことを特徴とするものであ
る。
【0015】第3発明に係る高周波焼入加熱装置によれ
ば、各抵抗加熱用の通電端子間を結ぶ通電経路に金型の
型面の被焼入領域が位置するように、金型に各通電端子
をあてがった状態で、通電端子間に高周波交番電流を通
電する操作を行ない、高周波交番電流で金型の型面の被
焼入領域を抵抗加熱することができる。即ち、第3発明
に係る焼入加熱装置は、第1発明に係る金型の高周波焼
入方法の実施に使用することができる。
ば、各抵抗加熱用の通電端子間を結ぶ通電経路に金型の
型面の被焼入領域が位置するように、金型に各通電端子
をあてがった状態で、通電端子間に高周波交番電流を通
電する操作を行ない、高周波交番電流で金型の型面の被
焼入領域を抵抗加熱することができる。即ち、第3発明
に係る焼入加熱装置は、第1発明に係る金型の高周波焼
入方法の実施に使用することができる。
【0016】請求項6に相当する第4発明に係る金型
の高周波焼入加熱装置は、第2発明に係る金型の高周波
焼入方法の実施に使用できるものであり、3次元的な凹
凸を形成する型面をもつと共に型面の少なくとも一部を
被焼入領域とする金型を加熱するものであって、金型の
うち型面の被焼入領域を挟むように互いに対向する金型
側面に脱着可能にあてがわれる複数の抵抗加熱用の通電
端子と、金型の型面の被焼入領域に対面する誘導加熱用
の導電体と、抵抗加熱用の通電端子及び誘導加熱用の導
電体にそれぞれ高周波交番電流を通電する高周波給電装
置とを備えているものである。
の高周波焼入加熱装置は、第2発明に係る金型の高周波
焼入方法の実施に使用できるものであり、3次元的な凹
凸を形成する型面をもつと共に型面の少なくとも一部を
被焼入領域とする金型を加熱するものであって、金型の
うち型面の被焼入領域を挟むように互いに対向する金型
側面に脱着可能にあてがわれる複数の抵抗加熱用の通電
端子と、金型の型面の被焼入領域に対面する誘導加熱用
の導電体と、抵抗加熱用の通電端子及び誘導加熱用の導
電体にそれぞれ高周波交番電流を通電する高周波給電装
置とを備えているものである。
【0017】第4発明に係る高周波焼入加熱装置によれ
ば、各抵抗加熱用の通電端子間を結ぶ通電経路に金型の
型面の被焼入領域が位置するように、金型に各通電端子
をあてがった状態で、通電端子間に高周波交番電流を通
電する操作を行ない、高周波交番電流で金型の型面の被
焼入領域を抵抗加熱することができる。また、誘導加熱
用の導電体を金型の型面の被焼入領域の中央域に対面さ
せた状態で、誘導加熱用の導電体に高周波交番電流を通
電して金型の型面の被焼入領域を誘導加熱する操作を行
なうことができる。これにより金型のサイズが大きい場
合であっても、つまり、通電端子間の距離が増大するた
め、電流減衰効果の影響で金型の通電経路のうち通電端
子間の中央域が加熱されにくい場合であっても、また、
金型の凸部の突出量が大きい場合であっても、これらの
温度が上がりにくい部分である中央域や凸部を誘導加熱
で補なうことができる。即ち、第4発明に係る高周波焼
入加熱装置は、第2発明に係る金型の高周波焼入方法の
実施に使用することができる。
ば、各抵抗加熱用の通電端子間を結ぶ通電経路に金型の
型面の被焼入領域が位置するように、金型に各通電端子
をあてがった状態で、通電端子間に高周波交番電流を通
電する操作を行ない、高周波交番電流で金型の型面の被
焼入領域を抵抗加熱することができる。また、誘導加熱
用の導電体を金型の型面の被焼入領域の中央域に対面さ
せた状態で、誘導加熱用の導電体に高周波交番電流を通
電して金型の型面の被焼入領域を誘導加熱する操作を行
なうことができる。これにより金型のサイズが大きい場
合であっても、つまり、通電端子間の距離が増大するた
め、電流減衰効果の影響で金型の通電経路のうち通電端
子間の中央域が加熱されにくい場合であっても、また、
金型の凸部の突出量が大きい場合であっても、これらの
温度が上がりにくい部分である中央域や凸部を誘導加熱
で補なうことができる。即ち、第4発明に係る高周波焼
入加熱装置は、第2発明に係る金型の高周波焼入方法の
実施に使用することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】(実施形態1)以下、実施形態1
について図1〜図6を参照して説明する。図1及び図2
は本実施形態の概念図を示す。本実施形態に係る金型1
は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形するプレス成
形用のものであり、3次元的な凹部11及び凸部12を
形成する型面13と、縦方向に延設された平坦状の第1
金型側面15と、縦方向に延設され第1金型側面15に
背向する平坦状の第2金型側面16と、型面13に背向
する平坦状の背向面17とをもつ。金型1は焼入可能な
金属、殊に炭素鋼または合金鋼(例えばSKD材)で形
成されている。金型1の表層である型面13が被焼入領
域14とされている。なお金型1の幅サイズL1は約1
00〜約200cm程度である。
について図1〜図6を参照して説明する。図1及び図2
は本実施形態の概念図を示す。本実施形態に係る金型1
は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形するプレス成
形用のものであり、3次元的な凹部11及び凸部12を
形成する型面13と、縦方向に延設された平坦状の第1
金型側面15と、縦方向に延設され第1金型側面15に
背向する平坦状の第2金型側面16と、型面13に背向
する平坦状の背向面17とをもつ。金型1は焼入可能な
金属、殊に炭素鋼または合金鋼(例えばSKD材)で形
成されている。金型1の表層である型面13が被焼入領
域14とされている。なお金型1の幅サイズL1は約1
00〜約200cm程度である。
【0019】図1は高周波焼入加熱装置2の概念図を示
す。図1に示すように、高周波焼入加熱装置2は、互い
に対向する第1通電ホルダ21及び第2通電ホルダ22
と、第1通電ホルダ21及び第2通電ホルダ22に高周
波交番電流を通電する高周波給電装置25とをもつ。第
1通電ホルダ21は、金型1の第1金型側面15に脱着
可能に接触される第1通電端子26と、第1通電端子2
6を金型1に向けて矢印S1方向に前進させると共に金
型1から矢印S2方向に後退させる第1駆動源27とを
備えている。第2通電ホルダ22は、金型1の第2金型
側面16に脱着可能に接触される第2通電端子28と、
第2通電端子28を金型1に向けて矢印S1方向に前進
させると共に金型1から矢印S2方向に後退させる第2
駆動源29とを備えている。第1駆動源27、第2駆動
源29はエアシリンダ装置で構成されているが、油圧シ
リンダ装置で構成されていても良いし、機械式移動機構
で構成されていても良い。
す。図1に示すように、高周波焼入加熱装置2は、互い
に対向する第1通電ホルダ21及び第2通電ホルダ22
と、第1通電ホルダ21及び第2通電ホルダ22に高周
波交番電流を通電する高周波給電装置25とをもつ。第
1通電ホルダ21は、金型1の第1金型側面15に脱着
可能に接触される第1通電端子26と、第1通電端子2
6を金型1に向けて矢印S1方向に前進させると共に金
型1から矢印S2方向に後退させる第1駆動源27とを
備えている。第2通電ホルダ22は、金型1の第2金型
側面16に脱着可能に接触される第2通電端子28と、
第2通電端子28を金型1に向けて矢印S1方向に前進
させると共に金型1から矢印S2方向に後退させる第2
駆動源29とを備えている。第1駆動源27、第2駆動
源29はエアシリンダ装置で構成されているが、油圧シ
リンダ装置で構成されていても良いし、機械式移動機構
で構成されていても良い。
【0020】第1通電端子26及び第2通電端子28は
導電率が高い金属(銅または銅合金)で形成されてお
り、先端部は、それぞれくさび形状されており、先端に
向かうにつれて断面積が小さくなるようにされている。
第1通電ホルダ21及び第2通電ホルダ22は、第1通
電端子26、第2通電端子28の高さを調整できる高さ
調整機構21m、22mをもつ。
導電率が高い金属(銅または銅合金)で形成されてお
り、先端部は、それぞれくさび形状されており、先端に
向かうにつれて断面積が小さくなるようにされている。
第1通電ホルダ21及び第2通電ホルダ22は、第1通
電端子26、第2通電端子28の高さを調整できる高さ
調整機構21m、22mをもつ。
【0021】高周波給電装置25は高周波交番電流を通
電するためのものであり、高周波交番電流の周波数、出
力を変化させ得るように設定されている。高周波給電装
置25は冷却水循環器30をもつ。高周波焼入加熱装置
2は、金型1の型面13の被焼入領域14に対面する誘
導加熱用の導電体4をもつ。誘導加熱用の導電体4は誘
導加熱用コイルとも呼ばれるものであり、ハウジングと
して機能する平盤状の基体40と、基体40に保持され
導電材料(例えば銅または銅合金)で形成された高周波
交番電流が流れる導電管42とで構成されている。従っ
て誘導加熱用の導電体4は、全体として平盤形状をなし
ており、厚みを無視すれば実質的に2次元的形態とされ
ている。即ち、導電体42は金型1の凸部12の突出方
向と交差する方向に沿って延設されている。
電するためのものであり、高周波交番電流の周波数、出
力を変化させ得るように設定されている。高周波給電装
置25は冷却水循環器30をもつ。高周波焼入加熱装置
2は、金型1の型面13の被焼入領域14に対面する誘
導加熱用の導電体4をもつ。誘導加熱用の導電体4は誘
導加熱用コイルとも呼ばれるものであり、ハウジングと
して機能する平盤状の基体40と、基体40に保持され
導電材料(例えば銅または銅合金)で形成された高周波
交番電流が流れる導電管42とで構成されている。従っ
て誘導加熱用の導電体4は、全体として平盤形状をなし
ており、厚みを無視すれば実質的に2次元的形態とされ
ている。即ち、導電体42は金型1の凸部12の突出方
向と交差する方向に沿って延設されている。
【0022】導電管42は、導電管42の過熱を抑える
ために水を流す通水孔42cを備えている。導電体4が
金型1の型面13の被焼入領域14に接近した状態で導
電管42に高周波交番電流が流れると、金型1の型面1
3の被焼入領域14に誘導電流が流れ、被焼入領域14
が誘導加熱される。殊に表皮効果により、金型1の型面
13の被焼入領域14の表層に誘導電流が集中的に流れ
る。表皮効果は、高周波交番電流の周波数が高いほど増
大する。
ために水を流す通水孔42cを備えている。導電体4が
金型1の型面13の被焼入領域14に接近した状態で導
電管42に高周波交番電流が流れると、金型1の型面1
3の被焼入領域14に誘導電流が流れ、被焼入領域14
が誘導加熱される。殊に表皮効果により、金型1の型面
13の被焼入領域14の表層に誘導電流が集中的に流れ
る。表皮効果は、高周波交番電流の周波数が高いほど増
大する。
【0023】本実施形態では図1から理解できるよう
に、高周波給電装置25、導電体4、第1通電端子2
6、第2通電端子28は、給電線50を介して直列に電
気接続されている。このようにすれば、第1通電端子2
6及び第2通電端子28に通電する高周波交番電流の位
相と、導電体4に流す高周波交番電流の位相とを対応さ
せて同位相とするのに有利となる。この場合には、第1
通電端子26と第2通電端子28とにより金型1の内部
に係る供給電圧の位相と、導電体4により金型1の型面
13の表層に流れる誘導電圧の位相とを対応させること
ができる。これにより金型1の内部に生じる逆位相の電
圧同士の相殺作用を軽減または解消するのに有利とな
る。
に、高周波給電装置25、導電体4、第1通電端子2
6、第2通電端子28は、給電線50を介して直列に電
気接続されている。このようにすれば、第1通電端子2
6及び第2通電端子28に通電する高周波交番電流の位
相と、導電体4に流す高周波交番電流の位相とを対応さ
せて同位相とするのに有利となる。この場合には、第1
通電端子26と第2通電端子28とにより金型1の内部
に係る供給電圧の位相と、導電体4により金型1の型面
13の表層に流れる誘導電圧の位相とを対応させること
ができる。これにより金型1の内部に生じる逆位相の電
圧同士の相殺作用を軽減または解消するのに有利とな
る。
【0024】なお給電線50は、第1通電端子26及び
第2通電端子28に高周波交番電流を通電できるほか
に、第1通電端子26及び第2通電端子28を冷却する
ためにこれらに冷却水も供給できるように通水可能な構
造とされている。
第2通電端子28に高周波交番電流を通電できるほか
に、第1通電端子26及び第2通電端子28を冷却する
ためにこれらに冷却水も供給できるように通水可能な構
造とされている。
【0025】本実施形態では、図3(A)、図4(A)
に示す被焼入領域14は、焼入処理が要請され高硬度化
が要請される部位であり、ハッチングで断面ほぼ三角形
状に示された部位であり、金型1の型面13の稜線部1
9(エッジ部)の近傍に位置している。図3(A)に係
る被焼入領域14は、辺K1、辺K2で示される断面ほ
ぼ三角形状に示されている。辺K1よりも辺K2は長
い。図4(A)に係る被焼入領域14は、辺K3、辺K
4で示される断面ほぼ三角形状に示されている。辺K3
は辺K4とほぼ同じ長さである。本実施形態の金型1は
プレス打ち抜き成形用であるため、金型1でワークを打
ち抜くことを考慮すると、金型1の型面13の稜線部1
9が最も高硬度であることが要請されている。
に示す被焼入領域14は、焼入処理が要請され高硬度化
が要請される部位であり、ハッチングで断面ほぼ三角形
状に示された部位であり、金型1の型面13の稜線部1
9(エッジ部)の近傍に位置している。図3(A)に係
る被焼入領域14は、辺K1、辺K2で示される断面ほ
ぼ三角形状に示されている。辺K1よりも辺K2は長
い。図4(A)に係る被焼入領域14は、辺K3、辺K
4で示される断面ほぼ三角形状に示されている。辺K3
は辺K4とほぼ同じ長さである。本実施形態の金型1は
プレス打ち抜き成形用であるため、金型1でワークを打
ち抜くことを考慮すると、金型1の型面13の稜線部1
9が最も高硬度であることが要請されている。
【0026】本実施形態では、図3(B)、図4(B)
に示すように、第1金型側面15、第2金型側面16の
稜線部19の近傍において、稜線部19を除くように第
1通電端子26及び第2通電端子28を第1金型側面1
5、第2金型側面16にあてがう。この場合には、金型
1の型面13に対して第1通電端子26及び第2通電端
子28を傾けている。上記したように稜線部19を除く
ように第1通電端子26及び第2通電端子28を第1金
型側面15、第2金型側面16にあてがう主たる理由
は、第1金型側面15、第2金型側面16のうち稜線部
19に直接に第1通電端子26及び第2通電端子28を
あてがって通電すると、エッジ効果により電流がエッジ
に偏り易いため、金型1の稜線部19が過剰に加熱さ
れ、金型1の稜線部19の硬度が局部的に過剰化するた
め、これを防止するためである。エッジ効果は、誘導電
流がエッジ部分に集中し易い効果をいう。一般的には、
高周波交番電流の周波数が高いほど、エッジ効果、表皮
効果が大きくなる。従ってエッジ効果による稜線部19
の過剰加熱を抑制しつつ稜線部19付近を高温に加熱す
ること、表皮効果により金型1の被焼入領域14を効率
よく加熱すること等を考慮して、金型1に通電する高周
波交番電流の周波数を選択する。
に示すように、第1金型側面15、第2金型側面16の
稜線部19の近傍において、稜線部19を除くように第
1通電端子26及び第2通電端子28を第1金型側面1
5、第2金型側面16にあてがう。この場合には、金型
1の型面13に対して第1通電端子26及び第2通電端
子28を傾けている。上記したように稜線部19を除く
ように第1通電端子26及び第2通電端子28を第1金
型側面15、第2金型側面16にあてがう主たる理由
は、第1金型側面15、第2金型側面16のうち稜線部
19に直接に第1通電端子26及び第2通電端子28を
あてがって通電すると、エッジ効果により電流がエッジ
に偏り易いため、金型1の稜線部19が過剰に加熱さ
れ、金型1の稜線部19の硬度が局部的に過剰化するた
め、これを防止するためである。エッジ効果は、誘導電
流がエッジ部分に集中し易い効果をいう。一般的には、
高周波交番電流の周波数が高いほど、エッジ効果、表皮
効果が大きくなる。従ってエッジ効果による稜線部19
の過剰加熱を抑制しつつ稜線部19付近を高温に加熱す
ること、表皮効果により金型1の被焼入領域14を効率
よく加熱すること等を考慮して、金型1に通電する高周
波交番電流の周波数を選択する。
【0027】図3(B)は、第1通電端子26及び第2
通電端子28が台形状をなしている形態を示す。台形状
の通電端子は、互いに対向する短辺及び長辺と、互いに
対向すする側辺とをもち、長辺側は通電する電流量を大
きくするのに有利となる。図3(B)に係る第1通電端
子26及び第2通電端子28が台形状をなしているの
は、主として、K1<K2に対処するためである。図4
(B)は、第1通電端子26及び第2通電端子28が長
方形状をなしている形態を示す。
通電端子28が台形状をなしている形態を示す。台形状
の通電端子は、互いに対向する短辺及び長辺と、互いに
対向すする側辺とをもち、長辺側は通電する電流量を大
きくするのに有利となる。図3(B)に係る第1通電端
子26及び第2通電端子28が台形状をなしているの
は、主として、K1<K2に対処するためである。図4
(B)は、第1通電端子26及び第2通電端子28が長
方形状をなしている形態を示す。
【0028】本実施形態に係る加熱工程では、図1に示
すように、型面13が上向きとされた金型1を第1通電
ホルダ21と第2通電ホルダ22との間に配置する。こ
の状態で、第1駆動源27を駆動させ第1通電端子26
を矢印S1方向に移動させて金型1の第1金型側面15
にあてがい密接状態に接触させると共に、第2駆動源2
9を駆動させ第2通電端子28を矢印S1方向に移動さ
せて金型1の第2金型側面16にあてがい、密接状態に
接触させる。図2に示すように通電端子26、28は稜
線部19を挟むように互いに対向している。
すように、型面13が上向きとされた金型1を第1通電
ホルダ21と第2通電ホルダ22との間に配置する。こ
の状態で、第1駆動源27を駆動させ第1通電端子26
を矢印S1方向に移動させて金型1の第1金型側面15
にあてがい密接状態に接触させると共に、第2駆動源2
9を駆動させ第2通電端子28を矢印S1方向に移動さ
せて金型1の第2金型側面16にあてがい、密接状態に
接触させる。図2に示すように通電端子26、28は稜
線部19を挟むように互いに対向している。
【0029】図1及び図2は通電端子26、28を金型
1に接触させている形態を示す。図2に示すように、通
電端子26、28は金型1の稜線部19を挟むように対
向している。図1に示すように、必要に応じて、第1通
電端子26と金型1との間、第2通電端子28と金型1
との間に、導電性が良好な材質で形成された導電軟質層
29を介在させることができる。導電軟質層29は、銀
等の軟質材で形成することができる。
1に接触させている形態を示す。図2に示すように、通
電端子26、28は金型1の稜線部19を挟むように対
向している。図1に示すように、必要に応じて、第1通
電端子26と金型1との間、第2通電端子28と金型1
との間に、導電性が良好な材質で形成された導電軟質層
29を介在させることができる。導電軟質層29は、銀
等の軟質材で形成することができる。
【0030】また本実施形態では、金型1の型面13の
上方に導電体4を所定の間隔を介して配置する。この状
態では、導電体4は第1通電端子26と第2通電端子2
8との間に位置している。導電体4の基体40は全体と
して平盤状をなしており、即ち導電体4は金型1の型面
13の凹凸に沿った形状をなしていない。このため導電
体4は、金型1の型面13の凹部11の底付近に接近し
ていないものの、型面13の凸部12の頂上12cに最
も接近している。凸部12の頂上12cと導電体4との
間隔Lmは適宜選択するものの、例えば1mm〜30m
mにすることができる。なお一般的には、導電体4と金
型1の型面13との間の間隔が小さいほうが、近接効果
により金型1の誘導加熱効果は高まる。上記した状態で
は図1から理解できるように、高周波給電装置25、導
電体4、第1通電端子26、金型1、第2通電端子28
は、給電線50を介して直列に電気接続されている。従
って高周波給電装置25は、通電端子26、28による
金型1の抵抗加熱と、導電体4による金型1の誘導加熱
との共通の電源として機能する。
上方に導電体4を所定の間隔を介して配置する。この状
態では、導電体4は第1通電端子26と第2通電端子2
8との間に位置している。導電体4の基体40は全体と
して平盤状をなしており、即ち導電体4は金型1の型面
13の凹凸に沿った形状をなしていない。このため導電
体4は、金型1の型面13の凹部11の底付近に接近し
ていないものの、型面13の凸部12の頂上12cに最
も接近している。凸部12の頂上12cと導電体4との
間隔Lmは適宜選択するものの、例えば1mm〜30m
mにすることができる。なお一般的には、導電体4と金
型1の型面13との間の間隔が小さいほうが、近接効果
により金型1の誘導加熱効果は高まる。上記した状態で
は図1から理解できるように、高周波給電装置25、導
電体4、第1通電端子26、金型1、第2通電端子28
は、給電線50を介して直列に電気接続されている。従
って高周波給電装置25は、通電端子26、28による
金型1の抵抗加熱と、導電体4による金型1の誘導加熱
との共通の電源として機能する。
【0031】上記した状態で高周波給電装置25により
高周波交番電流を通電すると、電流の位相に応じて、高
周波給電装置25→導電体4→第1通電端子26→金型
1→第2通電端子28の順に電流が流れたり、高周波給
電装置25→第2通電端子28→金型1→第1通電端子
26→導電体4の順に電流が流れたりする。通電条件と
しては金型1の種類、材質等の要因に応じて適宜選択す
ることができる。例えば、高周波給電装置25により通
電する高周波交番電流の周波数は1〜500kHz、殊
に50〜300kHz、80〜150kHzの範囲で適
宜選択することができる。高周波給電装置25の出力は
例えば10〜1万kW、殊に20〜5000kWの範囲
で適宜選択することができる。高周波交番電流の通電時
間は例えば5〜30秒、8〜15秒の範囲で適宜選択す
ることができる。
高周波交番電流を通電すると、電流の位相に応じて、高
周波給電装置25→導電体4→第1通電端子26→金型
1→第2通電端子28の順に電流が流れたり、高周波給
電装置25→第2通電端子28→金型1→第1通電端子
26→導電体4の順に電流が流れたりする。通電条件と
しては金型1の種類、材質等の要因に応じて適宜選択す
ることができる。例えば、高周波給電装置25により通
電する高周波交番電流の周波数は1〜500kHz、殊
に50〜300kHz、80〜150kHzの範囲で適
宜選択することができる。高周波給電装置25の出力は
例えば10〜1万kW、殊に20〜5000kWの範囲
で適宜選択することができる。高周波交番電流の通電時
間は例えば5〜30秒、8〜15秒の範囲で適宜選択す
ることができる。
【0032】上記した加熱工程が所定時間実行される
と、金型1の型面13の被焼入領域14が高温に加熱さ
れ、焼入温度以上となる。殊にエッジ効果により金型1
の稜線部19が効率よく加熱される。高周波交番電流は
周波数が高いほど、金型1の表面層付近を流れ易い表皮
効果が発現される。このため図5に示すように、第1通
電端子26と第2通電端子28とを結ぶ通電経路は、基
本的には、第1通電端子26と第2通電端子28との間
を最短距離で電流が流れる第1経路R1と、第1通電端
子26と第2通電端子28との間における最短距離では
ないものの第1通電端子26と第2通電端子28との間
における金型1の型面13の表面層付近を電流が流れる
第2経路R2とに分かれるものと推察される。第1経路
R1における電流密度と第2経路R2における電流密度
とは、表皮効果の影響を受け、第1通電端子26と第2
通電端子28との間の高周波交番電流の周波数に影響を
受ける。周波数が高いほど、第2経路R2の割合が増
す。
と、金型1の型面13の被焼入領域14が高温に加熱さ
れ、焼入温度以上となる。殊にエッジ効果により金型1
の稜線部19が効率よく加熱される。高周波交番電流は
周波数が高いほど、金型1の表面層付近を流れ易い表皮
効果が発現される。このため図5に示すように、第1通
電端子26と第2通電端子28とを結ぶ通電経路は、基
本的には、第1通電端子26と第2通電端子28との間
を最短距離で電流が流れる第1経路R1と、第1通電端
子26と第2通電端子28との間における最短距離では
ないものの第1通電端子26と第2通電端子28との間
における金型1の型面13の表面層付近を電流が流れる
第2経路R2とに分かれるものと推察される。第1経路
R1における電流密度と第2経路R2における電流密度
とは、表皮効果の影響を受け、第1通電端子26と第2
通電端子28との間の高周波交番電流の周波数に影響を
受ける。周波数が高いほど、第2経路R2の割合が増
す。
【0033】本実施形態では、金型1の幅サイズL1
(図1参照)が大きいため、第1通電端子26と第2通
電端子28との間の距離が増大している。このため前述
したように、金型1の通電経路の第2経路R1のうち第
1通電端子26と第2通電端子28との間の中央域で
は、電流減衰効果により高周波交番電流が減衰し、昇温
しにくい傾向がある。これは本発明者が行ったサーモグ
ラフィ試験により確認されている。
(図1参照)が大きいため、第1通電端子26と第2通
電端子28との間の距離が増大している。このため前述
したように、金型1の通電経路の第2経路R1のうち第
1通電端子26と第2通電端子28との間の中央域で
は、電流減衰効果により高周波交番電流が減衰し、昇温
しにくい傾向がある。これは本発明者が行ったサーモグ
ラフィ試験により確認されている。
【0034】しかしながら本実施形態では上記した不具
合が補なわれている。すなわち本実施形態では、誘導加
熱用の導電体4を金型1の型面13の被焼入領域14の
中央に対面接近させた状態で、前述したように、誘導加
熱用の導電体4に高周波交番電流を通電して金型1の型
面13の被焼入領域14を誘導加熱している。これによ
り電流減衰効果で昇温しにくい金型1の型面13の被焼
入領域14の中央域を補って加熱し、金型1の型面13
の被焼入領域14の中央域を焼入温度以上としている。
昇温しにくい金型1の型面13の被焼入領域14の中央
域を補って加熱していることは、本発明者が行ったサー
モグラフィ試験により確認されている。
合が補なわれている。すなわち本実施形態では、誘導加
熱用の導電体4を金型1の型面13の被焼入領域14の
中央に対面接近させた状態で、前述したように、誘導加
熱用の導電体4に高周波交番電流を通電して金型1の型
面13の被焼入領域14を誘導加熱している。これによ
り電流減衰効果で昇温しにくい金型1の型面13の被焼
入領域14の中央域を補って加熱し、金型1の型面13
の被焼入領域14の中央域を焼入温度以上としている。
昇温しにくい金型1の型面13の被焼入領域14の中央
域を補って加熱していることは、本発明者が行ったサー
モグラフィ試験により確認されている。
【0035】ところで第1通電端子26と第2通電端子
28との間に高周波交番電流を通電して金型1を抵抗加
熱するだけでは、金型1の型面13の被焼入領域14の
中央付近の凸部12の頂上12c付近は、昇温されにく
い。この点本実施形態では誘導加熱用の導電体4に高周
波交番電流を通電することにより凸部12の頂上12c
付近が効果的に誘導加熱されるため、金型1の幅サイズ
L1が大きい場合であっても、凸部12の頂上12cの
突出量が大きい場合であっても、金型1の型面13の被
焼入領域14の中央域の付近、凸部12の頂上12cの
付近が効果的に加熱され、これらの加熱不足を補うこと
ができる。
28との間に高周波交番電流を通電して金型1を抵抗加
熱するだけでは、金型1の型面13の被焼入領域14の
中央付近の凸部12の頂上12c付近は、昇温されにく
い。この点本実施形態では誘導加熱用の導電体4に高周
波交番電流を通電することにより凸部12の頂上12c
付近が効果的に誘導加熱されるため、金型1の幅サイズ
L1が大きい場合であっても、凸部12の頂上12cの
突出量が大きい場合であっても、金型1の型面13の被
焼入領域14の中央域の付近、凸部12の頂上12cの
付近が効果的に加熱され、これらの加熱不足を補うこと
ができる。
【0036】本実施形態では、上記したように加熱工程
を終えたら、焼入工程を行う。焼入工程においては、金
型1が水冷により焼入される材質で形成されている場合
には、金型1の型面13の上方に配置した図示しない噴
出装置から冷却媒体(水、油、ミスト等の少なくとも1
種)を金型1の型面13の被焼入領域14に向けて噴出
させ、被焼入領域14を急冷する。金型1が空冷により
焼入される材質で形成されている場合には、すなわち、
焼入倍数の高いCr等の合金元素を金型1が多量に含む
場合には、高周波給電装置25の通電を停止し、金型1
の型面13の被焼入領域14を空冷する。この場合には
自然空冷でも良いし、風を強制的に当てる強制空冷でも
良い。上記したように焼入工程を実施すれば、金型1の
型面13の被焼入領域14は焼入処理され、マルサンサ
イト相をもつ焼入硬化層が形成される。焼入硬化層はH
v700以上の硬さとなる。図6においてハッチングし
た領域は、焼入硬化された被焼入領域14を模式的に示
す。図6に示すように、金型1の稜線部19は被焼入領
域14に含まれている。
を終えたら、焼入工程を行う。焼入工程においては、金
型1が水冷により焼入される材質で形成されている場合
には、金型1の型面13の上方に配置した図示しない噴
出装置から冷却媒体(水、油、ミスト等の少なくとも1
種)を金型1の型面13の被焼入領域14に向けて噴出
させ、被焼入領域14を急冷する。金型1が空冷により
焼入される材質で形成されている場合には、すなわち、
焼入倍数の高いCr等の合金元素を金型1が多量に含む
場合には、高周波給電装置25の通電を停止し、金型1
の型面13の被焼入領域14を空冷する。この場合には
自然空冷でも良いし、風を強制的に当てる強制空冷でも
良い。上記したように焼入工程を実施すれば、金型1の
型面13の被焼入領域14は焼入処理され、マルサンサ
イト相をもつ焼入硬化層が形成される。焼入硬化層はH
v700以上の硬さとなる。図6においてハッチングし
た領域は、焼入硬化された被焼入領域14を模式的に示
す。図6に示すように、金型1の稜線部19は被焼入領
域14に含まれている。
【0037】以上説明したように本実施形態において
は、各抵抗加熱用の第1通電端子26と第2通電端子2
8とを結ぶ通電経路に金型1の型面13の被焼入領域1
4が位置するように、金型1に各通電端子26、28を
あてがった状態で、第1通電端子26と第2通電端子2
8との間に高周波交番電流を通電する操作を行ない、高
周波交番電流で金型1の型面13の被焼入領域14を抵
抗加熱する操作を行うと共に、金型1の型面13の被焼
入領域14の中央付近に対面させた誘導加熱用の導電体
4に高周波電流を通電して金型1の型面13の被焼入領
域14を誘導加熱する操作とを同時に行なう。即ち、型
面13の被焼入領域14を複合的に加熱する。このため
金型1の幅サイズL1が大きい場合であっても、凸部1
2の頂上12cの突出量が大きい場合であっても、金型
1の型面13の凹部11や凸部12の形状に沿わせるよ
うに三次元的に曲成された専用タイプの導電体を用いる
ことなく、抵抗加熱用の通電端子26,28を用いるこ
とにより、更に、平盤状をなす実質的に二次元形状をな
す安価な汎用タイプの導電体4を用いることにより、金
型1の型面13の被焼入領域14の全体を焼入温度以上
に加熱することができる。このように金型1の型面13
の凹部11や凸部12に沿わせた専用タイプの誘導加熱
用導電体を製作せずともよいため、専用タイプの誘導加
熱用導電体を製作するコスト、納期等の問題を改善でき
る。
は、各抵抗加熱用の第1通電端子26と第2通電端子2
8とを結ぶ通電経路に金型1の型面13の被焼入領域1
4が位置するように、金型1に各通電端子26、28を
あてがった状態で、第1通電端子26と第2通電端子2
8との間に高周波交番電流を通電する操作を行ない、高
周波交番電流で金型1の型面13の被焼入領域14を抵
抗加熱する操作を行うと共に、金型1の型面13の被焼
入領域14の中央付近に対面させた誘導加熱用の導電体
4に高周波電流を通電して金型1の型面13の被焼入領
域14を誘導加熱する操作とを同時に行なう。即ち、型
面13の被焼入領域14を複合的に加熱する。このため
金型1の幅サイズL1が大きい場合であっても、凸部1
2の頂上12cの突出量が大きい場合であっても、金型
1の型面13の凹部11や凸部12の形状に沿わせるよ
うに三次元的に曲成された専用タイプの導電体を用いる
ことなく、抵抗加熱用の通電端子26,28を用いるこ
とにより、更に、平盤状をなす実質的に二次元形状をな
す安価な汎用タイプの導電体4を用いることにより、金
型1の型面13の被焼入領域14の全体を焼入温度以上
に加熱することができる。このように金型1の型面13
の凹部11や凸部12に沿わせた専用タイプの誘導加熱
用導電体を製作せずともよいため、専用タイプの誘導加
熱用導電体を製作するコスト、納期等の問題を改善でき
る。
【0038】本実施形態では図1に示すように、高周波
給電装置25、導電体4、第1通電端子26、第2通電
端子28は、給電線50を介して直列に電気接続されて
いる。このようにすれば、第1通電端子26及び第2通
電端子28に通電する高周波交番電流に係る位相と、導
電体4に流す高周波交番電流の位相とを対応させて同位
相とするのに有利となり、第1通電端子26と第2通電
端子28とにより金型1の内部において流れる電流の位
相と、導電体4により金型1の型面13の表層に流れる
誘導電流の位相とを対応させることができ、これにより
逆位相同士の相殺作用を軽減または解消するのに有利と
なり、金型1の加熱を効率よく行ない得る。
給電装置25、導電体4、第1通電端子26、第2通電
端子28は、給電線50を介して直列に電気接続されて
いる。このようにすれば、第1通電端子26及び第2通
電端子28に通電する高周波交番電流に係る位相と、導
電体4に流す高周波交番電流の位相とを対応させて同位
相とするのに有利となり、第1通電端子26と第2通電
端子28とにより金型1の内部において流れる電流の位
相と、導電体4により金型1の型面13の表層に流れる
誘導電流の位相とを対応させることができ、これにより
逆位相同士の相殺作用を軽減または解消するのに有利と
なり、金型1の加熱を効率よく行ない得る。
【0039】なお、図7は比較形態1を示し、図8は比
較形態2を示す。図7に示す比較形態1では、抵抗加熱
用の第1通電端子26と第2通電端子28とを結ぶ通電
経路に金型1の型面13の被焼入領域14が位置するよ
うに、金型1に第1通電端子26と第2通電端子28と
をあてがった状態で、第1通電端子26と第2通電端子
28との間に高周波交番電流を通電する操作を行なっ
て、金型1を抵抗加熱する。図7に示す比較形態1では
導電体4による誘導加熱は行われていない。比較形態1
では、図7に示すように、金型1の第1金型側面15に
第1通電端子26があてがわれていると共に、第2金型
側面16に第1通電端子26があてがわれているため、
金型1の第1金型側面15及び第2金型側面16は昇温
され易いものの、第1通電端子26と第2通電端子28
との間の距離L3が大きく電流減衰作用が大きく、且
つ、金型1の型面13の被焼入領域14に存在する凸部
12の突出量が大きい場合には、その凸部12は昇温さ
れにくい。殊に凸部12の頂上付近は昇温されにくい。
較形態2を示す。図7に示す比較形態1では、抵抗加熱
用の第1通電端子26と第2通電端子28とを結ぶ通電
経路に金型1の型面13の被焼入領域14が位置するよ
うに、金型1に第1通電端子26と第2通電端子28と
をあてがった状態で、第1通電端子26と第2通電端子
28との間に高周波交番電流を通電する操作を行なっ
て、金型1を抵抗加熱する。図7に示す比較形態1では
導電体4による誘導加熱は行われていない。比較形態1
では、図7に示すように、金型1の第1金型側面15に
第1通電端子26があてがわれていると共に、第2金型
側面16に第1通電端子26があてがわれているため、
金型1の第1金型側面15及び第2金型側面16は昇温
され易いものの、第1通電端子26と第2通電端子28
との間の距離L3が大きく電流減衰作用が大きく、且
つ、金型1の型面13の被焼入領域14に存在する凸部
12の突出量が大きい場合には、その凸部12は昇温さ
れにくい。殊に凸部12の頂上付近は昇温されにくい。
【0040】図8に示す比較形態2では、金型1の型面
13の上方に導電体4が接近して配置されているもの
の、抵抗加熱用の第1通電端子26と第2通電端子28
とは用いられていない。図8に示す比較形態2では、金
型1の型面13の被焼入領域14に存在する凸部12の
頂上12cの突出量が大きい場合であっても、その凸部
12の頂上12cは誘導加熱により集中的に昇温される
が、通電端子26、28による通電加熱を実行しないた
め、加熱ムラが大きい。
13の上方に導電体4が接近して配置されているもの
の、抵抗加熱用の第1通電端子26と第2通電端子28
とは用いられていない。図8に示す比較形態2では、金
型1の型面13の被焼入領域14に存在する凸部12の
頂上12cの突出量が大きい場合であっても、その凸部
12の頂上12cは誘導加熱により集中的に昇温される
が、通電端子26、28による通電加熱を実行しないた
め、加熱ムラが大きい。
【0041】本実施形態では、導電体4、第1通電端子
26、第2通電端子28は直列に電気接続されているた
め、導電体4による誘導加熱と、第1通電端子26及び
第2通電端子28による抵抗加熱とがそれぞれ時間的に
同時に実行される複合加熱形態が採用されている。従っ
て両者の加熱が併せて行われるため、金型1の型面13
の被焼入領域14の加熱効率が良好である。従って、金
型1が空冷により焼入される材質の場合であっても、焼
入硬化層の焼きが戻る不具合を抑え得る。
26、第2通電端子28は直列に電気接続されているた
め、導電体4による誘導加熱と、第1通電端子26及び
第2通電端子28による抵抗加熱とがそれぞれ時間的に
同時に実行される複合加熱形態が採用されている。従っ
て両者の加熱が併せて行われるため、金型1の型面13
の被焼入領域14の加熱効率が良好である。従って、金
型1が空冷により焼入される材質の場合であっても、焼
入硬化層の焼きが戻る不具合を抑え得る。
【0042】仮に、導電体4による誘導加熱の操作と、
第1通電端子26及び第2通電端子28による抵抗加熱
の操作とを時間的にずらして実行するときには、金型1
が空冷により焼入される材質の場合には、先の加熱操作
により金型1が焼入処理された後に、後の加熱操作で金
型1が再び加熱されることになり、焼入硬化層の焼きが
戻ってしまうおそれがある。
第1通電端子26及び第2通電端子28による抵抗加熱
の操作とを時間的にずらして実行するときには、金型1
が空冷により焼入される材質の場合には、先の加熱操作
により金型1が焼入処理された後に、後の加熱操作で金
型1が再び加熱されることになり、焼入硬化層の焼きが
戻ってしまうおそれがある。
【0043】なお本実施形態においても、金型1の被焼
入領域14について焼入処理した後に焼き戻しを行う場
合には、被導電体4による誘導加熱の操作と、第1通電
端子26及び第2通電端子28による抵抗加熱の操作と
を、時間的にずらして実行することもできる。
入領域14について焼入処理した後に焼き戻しを行う場
合には、被導電体4による誘導加熱の操作と、第1通電
端子26及び第2通電端子28による抵抗加熱の操作と
を、時間的にずらして実行することもできる。
【0044】(試験例)金型1の材質を炭素鋼(JIS
−S50C)とし、焼入温度を900℃としたとき、上
記した実施形態1を実施して金型1の型面13の被焼入
領域14を焼入処理した後に、被焼入領域14の硬度分
布を測定した。この場合には、金型1の型面13の稜線
部19(エッジ部)を基準位置とし、型面13において
矢印W1方向(図6参照)に向かう硬度分布と、型面1
3において矢印W2方向(図6参照)に向かう硬度分布
を測定した。測定箇所は図6に示すように、第1通電端
子26側の位置である位置A、中間の位置であるB位置
とした。
−S50C)とし、焼入温度を900℃としたとき、上
記した実施形態1を実施して金型1の型面13の被焼入
領域14を焼入処理した後に、被焼入領域14の硬度分
布を測定した。この場合には、金型1の型面13の稜線
部19(エッジ部)を基準位置とし、型面13において
矢印W1方向(図6参照)に向かう硬度分布と、型面1
3において矢印W2方向(図6参照)に向かう硬度分布
を測定した。測定箇所は図6に示すように、第1通電端
子26側の位置である位置A、中間の位置であるB位置
とした。
【0045】硬度分布の測定結果を図9に示す。図9の
横軸は稜線部19(エッジ部)の位置を0としたときの
測定位置を示し、縦軸は平均硬度を示す。●はA位置の
硬度分布を示す。■はB位置の硬度分布を示す。図9に
示すように、金型1の稜線部19(エッジ部)において
高硬度をもつような山形の硬度分布を備えた焼入硬化層
(Hv780〜Hv820)が得られたことがわかっ
た。即ち、硬度は、金型1の稜線部19(エッジ部)で
最も高く、上面において矢印W1方向に向かうにつれて
次第に低下すると共に、側面において矢印W2方向に向
かうにつれて次第に低下する。
横軸は稜線部19(エッジ部)の位置を0としたときの
測定位置を示し、縦軸は平均硬度を示す。●はA位置の
硬度分布を示す。■はB位置の硬度分布を示す。図9に
示すように、金型1の稜線部19(エッジ部)において
高硬度をもつような山形の硬度分布を備えた焼入硬化層
(Hv780〜Hv820)が得られたことがわかっ
た。即ち、硬度は、金型1の稜線部19(エッジ部)で
最も高く、上面において矢印W1方向に向かうにつれて
次第に低下すると共に、側面において矢印W2方向に向
かうにつれて次第に低下する。
【0046】上記した試験例において、金型1の焼入歪
量として、金型1の長さL4(図6参照)の長さの変
動、直角度θ(図6参照)の変動量、型面13d(図6
参照)の平面度を測定した。その結果を図10に示す。
また比較形態3では、金型1の材質としてフレームハー
ド鋼(大同特殊鋼株式会社 G05)を用い、被焼入領
域14を火炎で焼入温度に加熱した後に空冷して焼入処
理を行った。また比較形態4では、金型1の材質として
SKD11(大同特殊鋼株式会社 DC11)を用い、
金型1を加熱炉に装入した後に窒素ガスで急冷して焼入
処理を行った。比較形態3、4についても同様に測定し
た。その測定結果を図10に示す。図10に示すよう
に、実施形態1では、金型1の長さの変動、直角度の変
動量、平面度の変動量も少なく、金型1の焼入歪量が少
なかった。しかし図10に示すように、比較形態3、比
較形態4では、金型1の長さの変動、直角度の変動量、
平面度の変動量が大きく、金型1の焼入歪量が多かっ
た。
量として、金型1の長さL4(図6参照)の長さの変
動、直角度θ(図6参照)の変動量、型面13d(図6
参照)の平面度を測定した。その結果を図10に示す。
また比較形態3では、金型1の材質としてフレームハー
ド鋼(大同特殊鋼株式会社 G05)を用い、被焼入領
域14を火炎で焼入温度に加熱した後に空冷して焼入処
理を行った。また比較形態4では、金型1の材質として
SKD11(大同特殊鋼株式会社 DC11)を用い、
金型1を加熱炉に装入した後に窒素ガスで急冷して焼入
処理を行った。比較形態3、4についても同様に測定し
た。その測定結果を図10に示す。図10に示すよう
に、実施形態1では、金型1の長さの変動、直角度の変
動量、平面度の変動量も少なく、金型1の焼入歪量が少
なかった。しかし図10に示すように、比較形態3、比
較形態4では、金型1の長さの変動、直角度の変動量、
平面度の変動量が大きく、金型1の焼入歪量が多かっ
た。
【0047】(実施形態2)以下、実施形態2について
図11〜図15を参照して説明する。図11及び図12
は実施形態2の概念図を示す。実施形態2は実施形態1
と基本的には同一の構成であり、共通の機能を奏する部
位には共通の符号を付する。但し、実施形態1と異な
り、誘導加熱用の導電体4は設けられておらず、導電体
4に高周波交番電流を通電して金型1Bの型面13Bの
被焼入領域14Bを誘導加熱する操作は、行われない。
図11〜図15を参照して説明する。図11及び図12
は実施形態2の概念図を示す。実施形態2は実施形態1
と基本的には同一の構成であり、共通の機能を奏する部
位には共通の符号を付する。但し、実施形態1と異な
り、誘導加熱用の導電体4は設けられておらず、導電体
4に高周波交番電流を通電して金型1Bの型面13Bの
被焼入領域14Bを誘導加熱する操作は、行われない。
【0048】すなわち図11に示すように、高周波焼入
加熱装置2は、互いに対向する第1通電ホルダ21及び
第2通電ホルダ22と、第1通電ホルダ21及び第2通
電ホルダ22に高周波交番電流を通電する高周波給電装
置25とをもつ。第1通電ホルダ21は、金型1Bの第
1金型側面15に脱着可能に接触される第1通電端子2
6と、第1通電端子26を金型1Bに向けて矢印S1方
向に前進させると共に金型1Bから矢印S2方向に後退
させる第1駆動源27とを備えている。第2通電ホルダ
22は、金型1Bの第2金型側面16に脱着可能に接触
される第2通電端子28と、第2通電端子28を金型1
Bに向けて矢印S1方向に前進させると共に金型1Bか
ら矢印S2方向に後退させる第2駆動源29とを備えて
いる。第1駆動源27、第2駆動源29はエアシリンダ
装置で構成されているが、油圧シリンダ装置で構成され
ていても良いし、機械式移動機構で構成されていても良
い。
加熱装置2は、互いに対向する第1通電ホルダ21及び
第2通電ホルダ22と、第1通電ホルダ21及び第2通
電ホルダ22に高周波交番電流を通電する高周波給電装
置25とをもつ。第1通電ホルダ21は、金型1Bの第
1金型側面15に脱着可能に接触される第1通電端子2
6と、第1通電端子26を金型1Bに向けて矢印S1方
向に前進させると共に金型1Bから矢印S2方向に後退
させる第1駆動源27とを備えている。第2通電ホルダ
22は、金型1Bの第2金型側面16に脱着可能に接触
される第2通電端子28と、第2通電端子28を金型1
Bに向けて矢印S1方向に前進させると共に金型1Bか
ら矢印S2方向に後退させる第2駆動源29とを備えて
いる。第1駆動源27、第2駆動源29はエアシリンダ
装置で構成されているが、油圧シリンダ装置で構成され
ていても良いし、機械式移動機構で構成されていても良
い。
【0049】本実施形態では図11から理解できるよう
に、高周波給電装置25、第1通電端子26、金型1
B、第2通電端子28は、給電線50を介して直列に電
気接続されている。
に、高周波給電装置25、第1通電端子26、金型1
B、第2通電端子28は、給電線50を介して直列に電
気接続されている。
【0050】本実施形態では、図13(A)、図14
(A)に示すように被焼入領域14Bが金型1Bの型面
13Bの稜線部19Bの近傍であり、ハッチングで断面
ほぼ三角形状に示された領域である。図13(A)に係
る被焼入領域14Bは、辺K1、辺K2で示される断面
ほぼ三角形状に示された領域である。辺K1よりも辺K
2は長い。図14B(A)に係る被焼入領域14Bは、
辺K3、辺K4で示される断面ほぼ三角形状に示された
領域である。辺K3は辺K4と同じ長さである。金型1
Bはプレス打ち抜き成形用であるため、金型1Bでワー
クを打ち抜くことを考慮すると、金型1Bの型面13B
の稜線部19Bが最も高硬度であることが要請されてい
る。この場合には実施形態1の場合と同様に、図13
(B)、図14B(B)に示すように、第1金型側面1
5、第2金型側面16のうち、稜線部19Bの近傍にお
いて、稜線部19Bを除いた部分に、第1通電端子26
及び第2通電端子28をあてがう。第1金型側面15、
第2金型側面16のうち稜線部19Bに直接的に第1通
電端子26及び第2通電端子28をあてがって通電する
と、エッジ効果により稜線部19Bが過剰に加熱され、
稜線部19Bの硬度が局部的に過剰化する。これを防止
するため、前記したように稜線部19Bを除いた部分に
第1通電端子26及び第2通電端子28をあてがってい
る。
(A)に示すように被焼入領域14Bが金型1Bの型面
13Bの稜線部19Bの近傍であり、ハッチングで断面
ほぼ三角形状に示された領域である。図13(A)に係
る被焼入領域14Bは、辺K1、辺K2で示される断面
ほぼ三角形状に示された領域である。辺K1よりも辺K
2は長い。図14B(A)に係る被焼入領域14Bは、
辺K3、辺K4で示される断面ほぼ三角形状に示された
領域である。辺K3は辺K4と同じ長さである。金型1
Bはプレス打ち抜き成形用であるため、金型1Bでワー
クを打ち抜くことを考慮すると、金型1Bの型面13B
の稜線部19Bが最も高硬度であることが要請されてい
る。この場合には実施形態1の場合と同様に、図13
(B)、図14B(B)に示すように、第1金型側面1
5、第2金型側面16のうち、稜線部19Bの近傍にお
いて、稜線部19Bを除いた部分に、第1通電端子26
及び第2通電端子28をあてがう。第1金型側面15、
第2金型側面16のうち稜線部19Bに直接的に第1通
電端子26及び第2通電端子28をあてがって通電する
と、エッジ効果により稜線部19Bが過剰に加熱され、
稜線部19Bの硬度が局部的に過剰化する。これを防止
するため、前記したように稜線部19Bを除いた部分に
第1通電端子26及び第2通電端子28をあてがってい
る。
【0051】図13(B)は、第1通電端子26及び第
2通電端子28が台形状をなしている形態を示す。図1
4B(B)は、第1通電端子26及び第2通電端子28
が長方形状をなしている形態を示す。
2通電端子28が台形状をなしている形態を示す。図1
4B(B)は、第1通電端子26及び第2通電端子28
が長方形状をなしている形態を示す。
【0052】本実施形態に係る加熱工程では、図11に
示すように、型面13Bが上向きとされた金型1Bを第
1通電ホルダ21と第2通電ホルダ22との間に配置す
る。この状態で、第1駆動源27を駆動させることによ
り第1通電端子26を矢印S1方向に移動させて金型1
Bの第1金型側面15にあてがい密接状態に接触させる
と共に、第2駆動源29を駆動させることにより第2通
電端子28を矢印S1方向に移動させて金型1Bの第2
金型側面16にあてがい密接状態に接触させる。図1
1、図12は通電端子26、28が金型1Bに接触して
いる状態を示す。
示すように、型面13Bが上向きとされた金型1Bを第
1通電ホルダ21と第2通電ホルダ22との間に配置す
る。この状態で、第1駆動源27を駆動させることによ
り第1通電端子26を矢印S1方向に移動させて金型1
Bの第1金型側面15にあてがい密接状態に接触させる
と共に、第2駆動源29を駆動させることにより第2通
電端子28を矢印S1方向に移動させて金型1Bの第2
金型側面16にあてがい密接状態に接触させる。図1
1、図12は通電端子26、28が金型1Bに接触して
いる状態を示す。
【0053】上記した状態で高周波給電装置25により
通電端子26、28間に高周波交番電流を通電すると、
電流の位相に応じて、高周波給電装置25→第1通電端
子26→金型1B→第2通電端子28の順に電流が流れ
たり、高周波給電装置25→第2通電端子28→金型1
B→第1通電端子26の順に電流が流れたりする。
通電端子26、28間に高周波交番電流を通電すると、
電流の位相に応じて、高周波給電装置25→第1通電端
子26→金型1B→第2通電端子28の順に電流が流れ
たり、高周波給電装置25→第2通電端子28→金型1
B→第1通電端子26の順に電流が流れたりする。
【0054】上記した加熱工程により金型1Bの型面1
3Bの被焼入領域14Bが高温に加熱され、焼入温度以
上となる。前記したように高周波交番電流は周波数が高
いほど、金型1Bの表面層付近を流れ易い表皮効果が発
現される。このため図15に示すように、第1通電端子
26と第2通電端子28とを結ぶ通電経路は、基本的に
は、第1通電端子26と第2通電端子28との間を最短
距離で電流が流れる第1経路R1と、最短距離ではない
ものの第1通電端子26と第2通電端子28との間にお
ける金型1Bの型面13Bの表面層付近を電流が流れる
第2経路R2とに分かれるものと推察される。第1経路
R1における電流密度と第2経路R2における電流密度
とは、第1通電端子26と第2通電端子28との間の高
周波交番電流の周波数に影響を受ける。周波数が高いほ
ど、第2経路R2の電流密度が増し、型面13Bの表面
層が効率よく加熱される。
3Bの被焼入領域14Bが高温に加熱され、焼入温度以
上となる。前記したように高周波交番電流は周波数が高
いほど、金型1Bの表面層付近を流れ易い表皮効果が発
現される。このため図15に示すように、第1通電端子
26と第2通電端子28とを結ぶ通電経路は、基本的に
は、第1通電端子26と第2通電端子28との間を最短
距離で電流が流れる第1経路R1と、最短距離ではない
ものの第1通電端子26と第2通電端子28との間にお
ける金型1Bの型面13Bの表面層付近を電流が流れる
第2経路R2とに分かれるものと推察される。第1経路
R1における電流密度と第2経路R2における電流密度
とは、第1通電端子26と第2通電端子28との間の高
周波交番電流の周波数に影響を受ける。周波数が高いほ
ど、第2経路R2の電流密度が増し、型面13Bの表面
層が効率よく加熱される。
【0055】本実施形態では、金型1Bの幅サイズL1
(図11参照)が実施形態1の場合よりもかなり小さ
く、第1通電端子26と第2通電端子28との間の距離
が小さくなっている。このため前述したように、金型1
Bの通電経路のうち第1通電端子26と第2通電端子2
8との間の中央域における電流低減作用は、実施形態1
に比較して少ないため、凸部12の頂上12c付近が加
熱されにくい不具合を改善できる。
(図11参照)が実施形態1の場合よりもかなり小さ
く、第1通電端子26と第2通電端子28との間の距離
が小さくなっている。このため前述したように、金型1
Bの通電経路のうち第1通電端子26と第2通電端子2
8との間の中央域における電流低減作用は、実施形態1
に比較して少ないため、凸部12の頂上12c付近が加
熱されにくい不具合を改善できる。
【0056】また前記実施形態1では前述したように第
1通電端子26と第2通電端子28との間に高周波交番
電流を通電して金型1Bを抵抗加熱するだけでは、金型
1Bの型面13Bのうち凸部12Bの頂上12c付近は
昇温されにくい。しかしながら本実施形態では、金型1
Bの型面13Bの凸部12Bの突出量は実施形態1の場
合に比較して少ない。
1通電端子26と第2通電端子28との間に高周波交番
電流を通電して金型1Bを抵抗加熱するだけでは、金型
1Bの型面13Bのうち凸部12Bの頂上12c付近は
昇温されにくい。しかしながら本実施形態では、金型1
Bの型面13Bの凸部12Bの突出量は実施形態1の場
合に比較して少ない。
【0057】本実施形態においても上記したように加熱
工程を終えたら、焼入工程を行う。焼入工程において
は、金型1Bが水冷により焼入される材質で形成されて
いる場合には、金型1Bの型面13Bの上方に配置した
図略の噴出装置から冷却媒体(水、油、ミスト等)を金
型1Bの型面13Bの被焼入領域14Bに向けて噴出さ
せ、被焼入領域14Bを急冷する。
工程を終えたら、焼入工程を行う。焼入工程において
は、金型1Bが水冷により焼入される材質で形成されて
いる場合には、金型1Bの型面13Bの上方に配置した
図略の噴出装置から冷却媒体(水、油、ミスト等)を金
型1Bの型面13Bの被焼入領域14Bに向けて噴出さ
せ、被焼入領域14Bを急冷する。
【0058】金型1Bが空冷により焼入される材質で形
成されている場合には、通電を停止し、金型1Bの型面
13Bの被焼入領域14Bを冷却する。この場合には自
然空冷でも良いし、風を当てる強制空冷でも良い。上記
したように焼入工程を実施すれば、金型1Bの型面13
Bの被焼入領域14Bには焼入硬化層が形成される。焼
入硬化層はHv700以上の硬さとなる。
成されている場合には、通電を停止し、金型1Bの型面
13Bの被焼入領域14Bを冷却する。この場合には自
然空冷でも良いし、風を当てる強制空冷でも良い。上記
したように焼入工程を実施すれば、金型1Bの型面13
Bの被焼入領域14Bには焼入硬化層が形成される。焼
入硬化層はHv700以上の硬さとなる。
【0059】以上の説明から理解できるように本実施形
態においては、金型1Bの幅サイズL1が小さく、且
つ、金型1Bの型面13Bの凸部12の突出量が小さい
ものである。そして各抵抗加熱用の第1通電端子26と
第2通電端子28とを結ぶ通電経路に金型1Bの型面1
3Bの被焼入領域14Bが位置するように、金型1Bに
各通電端子26、28をあてがった状態で、通電端子2
6、28間に高周波交番電流を通電する操作を行なう。
上記したように金型1Bの幅サイズL1が小さく、且
つ、金型1Bの型面13Bの凸部12の突出量が小さい
ため、通電端子26、28による金型1Bの抵抗加熱だ
けで、金型1Bの型面13Bの被焼入領域14Bの表面
層を焼入温度以上に加熱することができる。このため、
金型1Bの型面13Bの凹凸に沿わせた専用タイプの誘
導加熱用の導電体を用いることを廃止できる。
態においては、金型1Bの幅サイズL1が小さく、且
つ、金型1Bの型面13Bの凸部12の突出量が小さい
ものである。そして各抵抗加熱用の第1通電端子26と
第2通電端子28とを結ぶ通電経路に金型1Bの型面1
3Bの被焼入領域14Bが位置するように、金型1Bに
各通電端子26、28をあてがった状態で、通電端子2
6、28間に高周波交番電流を通電する操作を行なう。
上記したように金型1Bの幅サイズL1が小さく、且
つ、金型1Bの型面13Bの凸部12の突出量が小さい
ため、通電端子26、28による金型1Bの抵抗加熱だ
けで、金型1Bの型面13Bの被焼入領域14Bの表面
層を焼入温度以上に加熱することができる。このため、
金型1Bの型面13Bの凹凸に沿わせた専用タイプの誘
導加熱用の導電体を用いることを廃止できる。
【0060】ところで金型1Bを据え付ける際には、第
1金型側面15、第2金型側面16はダイベース等の型
ホルダに接触されるため、耐摩耗性が要請される。図1
5に示すように金型1Bのうち通電端子26、28が直
接的に接触している第1金型側面15、第2金型側面1
6の金型部分はそれだけ電流密度が大きくなるため、高
温に加熱される。このため耐摩耗性が要請される第1金
型側面15、第2金型側面16に焼入処理(部分焼入)
を施すのに有利となる。
1金型側面15、第2金型側面16はダイベース等の型
ホルダに接触されるため、耐摩耗性が要請される。図1
5に示すように金型1Bのうち通電端子26、28が直
接的に接触している第1金型側面15、第2金型側面1
6の金型部分はそれだけ電流密度が大きくなるため、高
温に加熱される。このため耐摩耗性が要請される第1金
型側面15、第2金型側面16に焼入処理(部分焼入)
を施すのに有利となる。
【0061】また本実施形態では、図13(B)、図1
4B(B)に示すように、第1金型側面15、第2金型
側面16の稜線部19Bの近傍において、稜線部19B
を除いた部分に、第1通電端子26及び第2通電端子2
8をあてがうため、エッジ効果により金型1Bの稜線部
19Bが局部的に過剰に加熱されることを防止でき、ひ
いては稜線部19Bの硬度が局部的に過剰化することを
防止でき、被焼入領域14Bの必要焼入幅を確保するの
に有利となる。
4B(B)に示すように、第1金型側面15、第2金型
側面16の稜線部19Bの近傍において、稜線部19B
を除いた部分に、第1通電端子26及び第2通電端子2
8をあてがうため、エッジ効果により金型1Bの稜線部
19Bが局部的に過剰に加熱されることを防止でき、ひ
いては稜線部19Bの硬度が局部的に過剰化することを
防止でき、被焼入領域14Bの必要焼入幅を確保するの
に有利となる。
【0062】(他の実施形態)上記した実施形態1では
図1から理解できるように、共通の高周波給電装置25
に対して導電体4、第1通電端子26、第2通電端子2
8は直列に電気接続されている。これに限らず、図示は
しないものの、共通の高周波給電装置25に対して、導
電体4の通電経路と、第1通電端子26及び第2通電端
子28の通電経路とを並列に電気接続することにしても
良い。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例
のみに限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更
して実施できるものである。
図1から理解できるように、共通の高周波給電装置25
に対して導電体4、第1通電端子26、第2通電端子2
8は直列に電気接続されている。これに限らず、図示は
しないものの、共通の高周波給電装置25に対して、導
電体4の通電経路と、第1通電端子26及び第2通電端
子28の通電経路とを並列に電気接続することにしても
良い。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例
のみに限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更
して実施できるものである。
【0063】(付記)上記した記載から次の技術的思想
も把握できる。
も把握できる。
【0064】[付記項1]誘導加熱用の導電体は、金型
の型面の凸部の突出方向と交差する方向に沿って延設さ
れていることを特徴とする請求項3に係る金型の高周波
焼入方法、または、請求項6に係る金型の高周波焼入加
熱装置。導電体を金型の型面の凹凸に沿うように三次元
的に曲成させて製作せずとも良いため、専用タイプの導
電体を用いずとも良くもよく、厚みを無視すれば実質的
に二次元形状の汎用タイプの安価な導電体を用いること
ができる。
の型面の凸部の突出方向と交差する方向に沿って延設さ
れていることを特徴とする請求項3に係る金型の高周波
焼入方法、または、請求項6に係る金型の高周波焼入加
熱装置。導電体を金型の型面の凹凸に沿うように三次元
的に曲成させて製作せずとも良いため、専用タイプの導
電体を用いずとも良くもよく、厚みを無視すれば実質的
に二次元形状の汎用タイプの安価な導電体を用いること
ができる。
【0065】[付記項2]誘導加熱用の導電体は、金型
の型面に沿って延設された平盤状をなしていることを特
徴とする請求項3に係る金型の高周波焼入方法、また
は、請求項6に係る金型の高周波焼入加熱装置。厚みを
無視すれば実質的に二次元形状の汎用タイプの安価な導
電体を用いることができる。
の型面に沿って延設された平盤状をなしていることを特
徴とする請求項3に係る金型の高周波焼入方法、また
は、請求項6に係る金型の高周波焼入加熱装置。厚みを
無視すれば実質的に二次元形状の汎用タイプの安価な導
電体を用いることができる。
【0066】[付記項3]誘導加熱用の導電体は、金型
の型面の凸部に対面していることを特徴とする請求項3
に係る金型の高周波焼入方法、または、請求項6に係る
金型の高周波焼入加熱装置。通電端子間の通電による抵
抗加熱だけでは、金型の型面の凸部の頂上は加熱されに
くいが、導電体による誘導加熱によりこれを補うことが
できる。
の型面の凸部に対面していることを特徴とする請求項3
に係る金型の高周波焼入方法、または、請求項6に係る
金型の高周波焼入加熱装置。通電端子間の通電による抵
抗加熱だけでは、金型の型面の凸部の頂上は加熱されに
くいが、導電体による誘導加熱によりこれを補うことが
できる。
【0067】[付記項4]通電端子と金型との間に、導
電性が良好な材質で形成された導電軟質層を介在させる
ことを特徴とする各請求項に係る金型の高周波焼入方
法、または、各請求項に係る金型の高周波焼入加熱装
置。
電性が良好な材質で形成された導電軟質層を介在させる
ことを特徴とする各請求項に係る金型の高周波焼入方
法、または、各請求項に係る金型の高周波焼入加熱装
置。
【0068】[付記項5]金型の稜線部を挟むように通
電端子が互いに対向していることを特徴とする各請求項
に係る金型の高周波焼入方法、または、各請求項に係る
金型の高周波焼入加熱装置。
電端子が互いに対向していることを特徴とする各請求項
に係る金型の高周波焼入方法、または、各請求項に係る
金型の高周波焼入加熱装置。
【0069】[付記項6]金型の被焼入領域は稜線部ま
たは稜線部近傍を含むことを特徴とすることを特徴とす
る各請求項に係る金型の高周波焼入方法、または、各請
求項に係る金型の高周波焼入加熱装置。
たは稜線部近傍を含むことを特徴とすることを特徴とす
る各請求項に係る金型の高周波焼入方法、または、各請
求項に係る金型の高周波焼入加熱装置。
【図1】実施形態1に係る概念図である。
【図2】第1通電端子及び第2通電端子を金型にあてが
っている状態を示す平面図である。
っている状態を示す平面図である。
【図3】金型の被焼入領域とその被焼入領域を得るため
の通電端子のあてがい形態を示す構成図である。
の通電端子のあてがい形態を示す構成図である。
【図4】金型の被焼入領域とその被焼入領域を得るため
の通電端子のあてがい形態を示す構成図である。
の通電端子のあてがい形態を示す構成図である。
【図5】実施形態1に係り、金型の抵抗加熱及び誘導加
熱による加熱状況を模式的に示す構成図である。
熱による加熱状況を模式的に示す構成図である。
【図6】実施形態1に係り、被焼入領域をもつ金型を模
式的に示す斜視図である。
式的に示す斜視図である。
【図7】比較形態1に係り、金型の抵抗加熱及び誘導加
熱による加熱状況を模式的に示す構成図である。
熱による加熱状況を模式的に示す構成図である。
【図8】比較形態2に係り、金型の抵抗加熱及び誘導加
熱による加熱状況を模式的に示す構成図である。
熱による加熱状況を模式的に示す構成図である。
【図9】硬度分布を示すグラフである。
【図10】焼入歪量を示すグラフである。
【図11】実施形態2に係る概念図である。
【図12】第1通電端子及び第2通電端子を金型にあて
がっている状態を示す平面図である。
がっている状態を示す平面図である。
【図13】金型の被焼入領域とその被焼入領域を得るた
めの通電端子のあてがい形態を示す構成図である。
めの通電端子のあてがい形態を示す構成図である。
【図14】金型の被焼入領域とその被焼入領域を得るた
めの通電端子のあてがい形態を示す構成図である。
めの通電端子のあてがい形態を示す構成図である。
【図15】実施形態2に係り、金型の抵抗加熱及び誘導
加熱による加熱状況を模式的に示す構成図である。
加熱による加熱状況を模式的に示す構成図である。
【図16】従来技術に係り、汎用タイプの誘導加熱用コ
イルで金型の被焼入領域を誘導加熱している形態を模式
的に示す構成図である。
イルで金型の被焼入領域を誘導加熱している形態を模式
的に示す構成図である。
【図17】別の従来技術に係り、専用タイプの誘導加熱
用コイルで金型の被焼入領域を誘導加熱している形態を
模式的に示す構成図である。
用コイルで金型の被焼入領域を誘導加熱している形態を
模式的に示す構成図である。
図中、1、1Bは金型、11は凹部、12、12Bは凸
部、13、13Bは型面、14、14Bは被焼入領域、
2は高周波焼入加熱装置、26は第1通電端子、28は
第2通電端子、4は導電体をそれぞれ示す。
部、13、13Bは型面、14、14Bは被焼入領域、
2は高周波焼入加熱装置、26は第1通電端子、28は
第2通電端子、4は導電体をそれぞれ示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 政晴 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 近田 峰夫 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 伊藤 光彦 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 島田 準慈 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 市川 二朗 愛知県知多市原1丁目11−26番地 (72)発明者 大藤 孝 愛知県名古屋市天白区横町102−1 パー クシティ植田 (72)発明者 平田 辰明 東京都三鷹市下連雀三丁目27番12号 日本 電子工業株式会社内 Fターム(参考) 3K059 AA09 AB00 AB28 AC33 AC37 AC72 AD05 CD52 CD73 4K042 AA25 BA02 BA03 DA01 DB01 DB02 EA01 EA03
Claims (6)
- 【請求項1】3次元的な凹凸を形成する型面をもつと共
に型面の少なくとも一部を被焼入領域とする金型と、金
型に脱着可能にあてがわれる複数の抵抗加熱用の通電端
子とを用意する工程と、 各抵抗加熱用の通電端子間を結ぶ通電経路に金型の型面
の被焼入領域が位置するように、各抵抗加熱用の通電端
子を金型にあてがった状態で、通電端子間に高周波交番
電流を通電する操作を行ない、高周波交番電流で金型の
型面の被焼入領域を抵抗加熱して焼入温度以上とする加
熱工程と、 金型の被焼入領域を冷却して焼入する焼入工程とを順に
実施することを特徴とする金型の高周波焼入方法。 - 【請求項2】請求項1において、被焼入領域は金型の稜
線部を含んでおり、通電端子は、稜線部を除いた稜線部
の近傍の金型部分にあてがわれることを特徴とする金型
の高周波焼入方法。 - 【請求項3】3次元的な凹凸を形成する型面をもつと共
に型面の少なくとも一部を被焼入領域とする金型と、金
型に脱着可能にあてがわれる複数の抵抗加熱用の通電端
子と、金型の型面の被焼入領域に対面する誘導加熱用の
導電体を用意する工程と、 各抵抗加熱用の通電端子間を結ぶ通電経路に金型の型面
の被焼入領域が位置するように、金型に各通電端子をあ
てがった状態で、通電端子間に高周波交番電流を通電す
る操作を行ない、高周波交番電流で金型の型面の被焼入
領域を抵抗加熱する操作を行うと共に、 誘導加熱用の導電体を金型の型面の被焼入領域に対面さ
せた状態で、誘導加熱用の導電体に通電して金型の型面
の被焼入領域を誘導加熱する操作とを行い、 金型の型面の被焼入領域を焼入温度以上とする加熱工程
と、 金型の被焼入領域を冷却して焼入する焼入工程とを順に
実施することを特徴とする金型の高周波焼入方法。 - 【請求項4】請求項3において、抵抗加熱用の通電端子
及び誘導加熱用の導電体を直列に接続した共通の高周波
給電装置を用い、共通の高周波給電装置により高周波交
番電流を抵抗加熱用の通電端子及び誘導加熱用の導電体
に直列に通電することを特徴とする金型の高周波焼入方
法。 - 【請求項5】3次元的な凹凸を形成する型面をもつと共
に型面の少なくとも一部を被焼入領域とする金型を加熱
するものであって、 金型のうち型面の被焼入領域を挟むように互いに対向す
る金型側面に脱着可能にあてがわれる複数の抵抗加熱用
の通電端子と、 抵抗加熱用の通電端子に高周波交番電流を通電する高周
波給電装置とを備えており、 金型に高周波交番電流を通電して金型の型面の被焼入領
域を抵抗加熱で加熱するようにしたことを特徴とする金
型の高周波焼入加熱装置。 - 【請求項6】3次元的な凹凸を形成する型面をもつと共
に型面の少なくとも一部を被焼入領域とする金型を加熱
するものであって、 金型のうち型面の被焼入領域を挟むように互いに対向す
る金型側面に脱着可能にあてがわれる複数の抵抗加熱用
の通電端子と、 金型の型面の被焼入領域に対面する誘導加熱用の導電体
と、 抵抗加熱用の通電端子及び誘導加熱用の導電体にそれぞ
れ高周波交番電流を通電する高周波給電装置とを備えた
金型の高周波焼入加熱装置。
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JP2000033755A JP2001226714A (ja) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | 金型の高周波焼入方法及びこれに使用できる金型の高周波焼入加熱装置 |
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JP (1) | JP2001226714A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040001663A (ko) * | 2002-06-28 | 2004-01-07 | 현대자동차주식회사 | 프레스 금형 고주파 담금질 장치 |
JP2006045636A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Denki Kogyo Co Ltd | 高周波直接通電焼入装置による連続焼入焼戻方法 |
JP2006315294A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Yamaguchi Seiki Kogyo Kk | 金型、金型に対する高周波焼入方法及び金型用高周波焼入機 |
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2000
- 2000-02-10 JP JP2000033755A patent/JP2001226714A/ja active Pending
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