JP2003306714A - 焼入方法及び焼入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プレス成形によって底壁と側壁を有するように
作製された被処理物であっても熱処理による変形が抑制
される焼入方法を提供する。 【解決手段】被処理物１０を支持台３０に載置し、被処
理物１０の外周面に向き合わせて誘導加熱コイル４０を
配置する。また、被処理物１０の内周面に向き合わせて
冷却ジャケット５０の噴射部５２を配置する。このよう
に誘導加熱コイル４０と冷却ジャケット５０を配置して
おき、支持台３０を矢印Ｂ方向に回転させて被処理物１
０を矢印Ｂ方向に回転させながら誘導加熱コイル４０に
高周波電力を供給することによって側壁１４を加熱す
る。この加熱によって側壁１４の歯１４ａが焼入温度に
加熱された後、冷却ジャケット５０から冷却液を噴射し
て側壁１４の内面を冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、側壁の内面に硬化
層を形成する焼入方法及び焼入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、誘導加熱を利用して金属製の
被処理物（ワーク）を熱処理する技術が広く用いられて
いる。被処理物の一つとして、底壁を形成するベース部
とこの底壁の周縁部分から立ち上がった側壁とがプレス
成形によって形成された被処理物がある。このようにプ
レス成形された被処理物を熱処理する際には、プレス成
形によって生じた残留応力が解放されて被処理物が変形
し易い。

【０００３】そこで、例えば、上記のような被処理物の
側壁の内面を焼入れする場合、側壁の外側からこの側壁
を所定の焼入温度に誘導加熱して、その後、側壁の外側
からこの側壁に冷却液を噴射して急冷する焼入方法が提
案されている。しかし、このような焼入方法では、側壁
が外側に倒れるように変形することがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、プレス成形によって底壁と側壁を有するように作
製された被処理物であっても熱処理による変形が抑制さ
れる焼入方法及び焼入装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の焼入方法は、板状の底壁と、この底壁の周縁
部分から立ち上がった側壁とが形成された被処理物を焼
入れする焼入方法において、（１）前記側壁を所定の焼
入温度に加熱し、（２）前記側壁の内側から該側壁に冷
却液を噴射して該側壁を冷却することにより該側壁の内
面に硬化層を形成することを特徴とするものである。

【０００６】ここで、（３）前記側壁を所定の焼入温度
に加熱する際に、（４）前記側壁の外側に誘導加熱コイ
ルを配置しておき、（５）該誘導加熱コイルに高周波電
流を通すことにより、前記側壁を前記所定の焼入温度に
加熱してもよい。

【０００７】さらに、（６）前記被処理物を回転させな
がら前記側壁を前記所定の焼入温度に加熱してもよい。

【０００８】また、上記目的を達成するための本発明の
焼入装置は、板状の底壁と、この底壁の周縁部分から立
ち上がった側壁とが形成された被処理物を焼入れする焼
入装置において、（７）前記側壁をその外側から所定の
焼入温度に加熱する誘導加熱コイルと、（８）前記側壁
の内側から該側壁に冷却液を噴射して該側壁を冷却する
冷却ジャケットとを備えたことを特徴とするものであ
る。

【０００９】ここで、（９）前記被処理物が載置されて
回転される支持台を備えてもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１と図２を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１１】図１は、その外側に誘導加熱コイルが配置
された被処理物を示す斜視図である。図２は、図１のＡ
―Ａ断面図であり、冷却ジャケットが配置された状態を
示す断面図である。

【００１２】被処理物１０には、円板状の底壁１２と、
この底壁１２の周縁部分から立ち上がったリング状の側
壁１４とが形成されている。底壁１２と側壁１４は、鋼
などの金属をプレス成形することにより形成される。側
壁１４の内面（内周面）には歯１４ａが形成されてい
る。また、底壁１２と側壁１４とがつながる部分（底壁
１２と側壁１４との境界部分）の肉厚ｔは約１．０ｍｍ
である。ここでは、被処理物１０の歯１４ａを焼入れす
る熱処理装置と熱処理方法について説明する。

【００１３】焼入装置２０は、被処理物１０が載置され
る支持台３０を備えている。支持台３０は、モータ（図
示せず）によって矢印Ｂ方向に回転し、この回転に伴っ
て被処理物１０も矢印Ｂ方向に回転する。また、焼入装
置２０は、被処理物１０の外周面を囲むリング状の誘導
加熱コイル４０も備えている。誘導加熱コイル４０には
リード線４２が接続されており、このリード線４２には
高周波電源（図示せず）が接続されている。この高周波
電源からリード線４２を介して高周波電力が誘導加熱コ
イル４０に供給される。この結果、側壁１４は所定の焼
入温度に加熱され、歯１４ａも焼入温度に加熱される。

【００１４】焼入装置２０は、被処理物１０の歯１４ａ
に冷却液を噴射する冷却ジャケット５０も備えている。
冷却ジャケット５０には、歯１４ａに向き合って配置さ
れるリング状の噴射部５２が形成されている。噴射部５
２には、冷却液が噴射する多数の噴射孔５２ａが形成さ
れている。これら多数の噴射孔５２ａは歯１４ａに向き
合って形成されている。また、噴射部５２の上部には、
円板状の冷却液供給部５４が噴射部５２に連続して形成
されている。この冷却液供給部５４には、上方の配管５
６を通して冷却液が供給される。上記した噴射部５２及
び冷却液供給部５４は中空になっており、噴射孔５２ａ
から冷却液を噴射するときはこの中空の部分には冷却液
が満たされる。

【００１５】上記した焼入装置２０を用いて被処理物１
０の歯１４ａを高周波焼入れする焼入方法を説明する。

【００１６】歯１４ａを高周波焼入する際には、被処理
物１０を支持台３０に載置し、図２に示すように、被処
理物１０の外周面に向き合わせて誘導加熱コイル４０を
配置する。また、図２に示すように、被処理物１０の内
周面に向き合わせて冷却ジャケット５０の噴射部５２を
配置する。このように誘導加熱コイル４０と冷却ジャケ
ット５０を配置しておき、先ず、支持台３０を矢印Ｂ方
向に回転させて被処理物１０を矢印Ｂ方向に回転させな
がら誘導加熱コイル４０に高周波電力を供給することに
よって側壁１４を加熱する。この加熱によって側壁１４
の歯１４ａが焼入温度に加熱される。

【００１７】歯１４ａの温度が焼入温度になったか否か
を判断するために、歯１４ａの温度を直接に測定しても
よい。また、側壁１４の外周面から所定距離だけ離れた
位置の温度を測定することにより歯１４ａの温度を判断
してもよい。例えば、側壁１４の外周面からの距離が
２．０ｍｍの位置の温度を測定してこの位置の温度が所
定温度になったときに歯１４ａが所定の焼入温度になっ
たと判断できる。また、温度を測定せずに、誘導加熱コ
イル４０に供給する高周波電力を制御することにより歯
１４ａが所定の焼入温度になったと判断してもよい。例
えば電圧４００Ｖ、２．５０秒の通電時間で高周波電力
を誘導加熱コイル４０に供給することにより、歯１４ａ
が目標の焼入温度になったと判断してもよい。この場
合、電圧や通電時間を適宜に変更することにより、歯１
４ａの焼入温度を変更できる。

【００１８】歯１４ａが焼入温度に加熱された後、高周
波電力の供給を止めると同時に、冷却ジャケット５０の
噴射部５２から冷却液を歯１４ａに噴射する。この噴射
された冷却液によって歯１４ａが急冷されて硬化される
と共に、底壁１２と側壁１４とがつながる部分（肉厚ｔ
の部分であり、側壁内面の下部である）には、圧縮応力
が発生する。この圧縮応力は側壁１４を内側に引き起こ
す（立ち上がらせる）ような作用をするので、側壁１４
が外側に倒れるような変形が抑制される。なお、側壁１
４の内面に歯１４ａが形成されていない場合であって
も、この内面を上記のように焼入れすることにより、側
壁１４が外側に倒れるような変形を抑制して内面に硬化
層を形成できる。

【００１９】上記した変形の具体例を比較例と共に説明
する。

【００２０】上記した実施形態では、側壁１４の外側か
ら加熱して内側から冷却したが、比較例では、側壁１４
の外側から加熱して外側から冷却した。また、側壁１４
の変形量は、焼入れ前後における側壁１４の外径の最大
値で表す。比較例の場合は、焼入れ前に比べて焼入れ後
では側壁１４の外径が２００μｍ増加した。これに対
し、本実施形態の場合は、焼入れ前に比べて焼入れ後で
は側壁１４の外径が２０μｍしか増加しなかった。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の焼入方法に
よれば、側壁の内側からこの側壁に冷却液を噴射して側
壁を冷却するので、側壁のうち内面の下部に圧縮応力が
発生する。この圧縮応力は側壁を内側に引き起こす（立
ち上がらせる）ような作用をするので、側壁が外側に倒
れるような変形が抑制される。

【００２２】ここで、前記側壁を所定の焼入温度に加熱
する際に、前記側壁の外側に誘導加熱コイルを配置して
おき、該誘導加熱コイルに高周波電流を通すことによ
り、前記側壁を前記所定の焼入温度に加熱する場合は、
側壁を短時間で焼入温度に加熱できる。

【００２３】さらに、前記被処理物を回転させながら前
記側壁を前記所定の焼入温度に加熱する場合は、側壁を
いっそう均一に焼入温度に加熱できる。

【００２４】また、本発明の焼入装置によれば、冷却器
によって側壁の内側からこの側壁に冷却液を噴射して側
壁を冷却するので、側壁のうち内面の下部に圧縮応力が
発生する。この圧縮応力は側壁を内側に引き起こす（立
ち上がらせる）ような作用をするので、側壁が外側に倒
れるような変形が抑制される。

【００２５】ここで、前記被処理物が載置されて回転さ
れる支持台を備えた場合は、被処理物が回転しながら誘
導加熱コイルによって側壁が焼入温度に加熱されること
となるので、側壁をいっそう均一に焼入温度に加熱でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】その外側に誘導加熱コイルが配置された被処理
物を示す斜視図である。

【図２】図１のＡ―Ａ断面図であり、冷却ジャケットが
配置された状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 被処理物 １２ 底壁 １４ 側壁 ２０ 焼入装置 ３０ 支持台 ４０ 誘導加熱コイル ５０ 冷却ジャケット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の底壁と、この底壁の周縁部分から
   立ち上がった側壁とが形成された被処理物を焼入れする
   焼入方法において、 前記側壁を所定の焼入温度に加熱し、 前記側壁の内側から該側壁に冷却液を噴射して該側壁を
   冷却することにより該側壁の内面に硬化層を形成するこ
   とを特徴とする焼入方法。
2. 【請求項２】 前記側壁を所定の焼入温度に加熱する際
   に、 前記側壁の外側に誘導加熱コイルを配置しておき、 該誘導加熱コイルに高周波電流を通すことにより、前記
   側壁を前記所定の焼入温度に加熱することを特徴とする
   請求項１に記載の焼入方法。
3. 【請求項３】 前記被処理物を回転させながら前記側壁
   を前記所定の焼入温度に加熱することを特徴とする請求
   項１又は２に記載の焼入方法。
4. 【請求項４】 板状の底壁と、この底壁の周縁部分から
   立ち上がった側壁とが形成された被処理物を焼入れする
   焼入装置において、 前記側壁をその外側から所定の焼入温度に加熱する誘導
   加熱コイルと、 前記側壁の内側から該側壁に冷却液を噴射して該側壁を
   冷却する冷却ジャケットとを備えたことを特徴とする焼
   入装置。
5. 【請求項５】 前記被処理物が載置されて回転される支
   持台を備えたことを特徴とする請求項４に記載の焼入装
   置。