JP2006009118A - Method for producing iron-based sintered mechanical component - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、円筒軸部の一端側外周に高周波焼き入れして強化する歯部や鍔などの径方向突き出し部を備えている鉄系焼結機械部品を、矯正工程を増加させずに精度良く製造できる鉄系焼結機械部品の製造方法に関する。 This invention is an iron-based sintered machine component having a toothed portion and a radial protruding portion such as a flaw strengthened by induction hardening on the outer periphery of one end side of a cylindrical shaft portion with high accuracy without increasing the correction process. The present invention relates to a method for manufacturing iron-based sintered machine parts that can be manufactured.
首記の鉄系焼結機械部品の代表的なものとして、例えば、ボス部を有する焼結スプロケットや焼結歯車などがある。この焼結スプロケットや焼結歯車は、焼結後にサイジングによる寸法矯正を行い、その後、一端外周の歯部の高周波焼き入れと焼き戻しを実施している。 Typical examples of the iron-based sintered machine parts mentioned above include sintered sprockets and sintered gears having a boss portion. These sintered sprockets and sintered gears are subjected to dimensional correction by sizing after sintering, and then induction hardening and tempering of teeth on the outer periphery of one end are performed.
寸法矯正は、内径孔については、その孔をストレートコアでしごく方法で行われる。その寸法矯正後の鉄系焼結機械部品10の断面の一例を図8(a)に示す。
The dimension correction is performed by a method of squeezing the inner diameter hole with a straight core. An example of a cross section of the iron-based
図示の鉄系焼結機械部品10は、焼結スプロケットや焼結歯車であって、ボス部(円筒軸部)1の一端外周に歯部2を有し、寸法矯正された内径孔3はストレート孔になっている。
An iron-based
この鉄系焼結機械部品10は、寸法矯正後に歯部2を強化するための熱処理、即ち、高周波焼き入れと焼き戻しを実施する。その焼き入れと焼き戻しでの加熱は、歯部2のみについて行われる。この局部加熱が原因で、熱処理後の鉄系焼結機械部品10に局部的な寸法変化が起こり(加熱した部分が収縮する)、図8(b)に示すように、内径孔3にテーパがつく。
The iron-based
この寸法変化のために要求寸法精度を満たせなくなることがあり、製造の歩留り(良品率)が悪化する。また、熱処理後の寸法が要求精度から外れた場合には、熱処理後に再サイジングを行って不良品を減らしているが、この方法を採ると生産性が悪くなり、コストにも影響が出てくる。 Due to this dimensional change, the required dimensional accuracy may not be satisfied, and the manufacturing yield (non-defective product rate) deteriorates. In addition, if the dimensions after heat treatment deviate from the required accuracy, re-sizing is performed after heat treatment to reduce defective products, but if this method is used, productivity will deteriorate and cost will be affected. .
なお、下記特許文献1は、鉄系焼結機械部品の安定した矯正を可能ならしめるために、サイジングに用いるダイの内面やコアロッドの外面に複数の突起を設けてその突起で被矯正体をしごくことを開示しているが、この方法は、上記の問題の解決策とはなり得ない。
この発明は、局部加熱による寸法精度への影響が相殺されて内径孔の寸法精度悪化が抑えられる鉄系焼結機械部品の製造方法を提供して、製造の歩留りの悪化、再サイジングを行うことによる生産性の悪化をなくすことを課題としている。 The present invention provides a method for manufacturing an iron-based sintered machine part in which the influence on the dimensional accuracy due to local heating is offset and the deterioration of the dimensional accuracy of the inner diameter hole is suppressed, and the manufacturing yield is deteriorated and resizing is performed. The problem is to eliminate the deterioration of productivity caused by
上記の課題を解決するため、この発明においては、原料粉末を混合する工程、混合した原料粉末を圧粉成形して成形体を得る工程及び成形体を焼結する工程を経て円筒軸部の一端側外周に径方向突き出し部を有する鉄系焼結機械部品を作製した後、この鉄系焼結機械部品の内径孔を前記突き出し部のある側が内径大となるテーパ孔に矯正する工程と、前記径方向突き出し部の高周波焼き入れと焼き戻しを行う熱処理工程とを経る鉄系焼結機械部品の製造方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, one end of the cylindrical shaft portion is subjected to a step of mixing raw material powder, a step of compacting the mixed raw material powder to obtain a molded body, and a step of sintering the molded body. After producing an iron-based sintered machine component having a radially protruding portion on the outer periphery, correcting the inner diameter hole of the iron-based sintered machine component into a tapered hole having a larger inner diameter on the side having the protruding portion; and Provided is a method for manufacturing an iron-based sintered machine part that undergoes induction hardening and tempering of a radially protruding portion.
内径孔の矯正は、機械加工でも可能であるが、サイジングによる矯正が効率的で好ましい。 The correction of the inner diameter hole can be performed by machining, but correction by sizing is efficient and preferable.
鉄系焼結機械部品の代表的なものとしては、ボス部の一端側外周に歯部を有する焼結スプロケットや焼結歯車などがある。これらの部品は、量産されることが多く、その量産品にこの発明を適用すると特に大きな効果を期待できる。焼結スプロケットや焼結歯車は、ボス部の内径孔をテーパ孔に矯正し、その後、前記歯部の高周波焼き入れと焼き戻しを行う。 Typical iron-based sintered machine parts include sintered sprockets and sintered gears having teeth on the outer periphery of one end of the boss. These parts are often mass-produced, and a particularly great effect can be expected when the present invention is applied to the mass-produced products. In the sintered sprocket and the sintered gear, the inner diameter hole of the boss portion is corrected to a tapered hole, and then the induction hardening and tempering of the tooth portion are performed.
この発明においては、鉄系焼結機械部品の内径孔を熱処理によって寸法変化を起こす側で大径となるテーパ孔に矯正しており、熱処理による寸法収縮量がテーパ孔の孔径差によって吸収される。従って、熱処理後の内径孔はほぼストレートになり、その孔の寸法精度が向上して製造の歩留りが向上する。また、内径孔の寸法精度向上により熱処理後の再サイジングが不要になって生産性も向上する。 In this invention, the inner diameter hole of the iron-based sintered machine part is corrected to a tapered hole having a larger diameter on the side where the dimensional change is caused by the heat treatment, and the dimensional shrinkage due to the heat treatment is absorbed by the difference in the hole diameter of the tapered hole. . Therefore, the inner diameter hole after the heat treatment becomes almost straight, and the dimensional accuracy of the hole is improved and the manufacturing yield is improved. Further, the improvement in the dimensional accuracy of the inner diameter hole eliminates the need for resizing after the heat treatment, thereby improving the productivity.
以下、この発明の実施の形態を添付図面の図1乃至図7に基づいて説明する。図1の10は、ボス部1の一端側外周に歯部2を有する焼結スプロケットや焼結歯車などの鉄系焼結機械部品である。この鉄系焼結機械部品10は、原料粉末を混合する工程、混合した原料粉末を圧粉成形して成形体を得る工程及び成形体を焼結する工程を経て作製される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 7 of the accompanying drawings.
この鉄系焼結機械部品10の内径孔3は、焼結を完了した段階ではストレート孔になっている。そこでこの内径孔3を歯部2のある側が大径となる図1(a)の如きテーパ孔(図はテーパの勾配を誇張して示している)に矯正する。
The
孔の矯正は、機械加工では生産性が悪いので、サイジングで行う。焼結後の鉄系焼結機械部品10をダイ(図示せず)にセットし、この状態で外周にテーパをつけたコアロッドを内径孔3に圧入し、孔面をコアロッドでしごいてストレート孔をテーパ孔に変化させる。
Hole correction is performed by sizing because productivity is poor in machining. The sintered iron-based
このようにして矯正した鉄系焼結機械部品10を、熱処理に供して歯部2の高周波焼き入れと焼き戻しを行う。高周波焼き入れは、図2に示すような高周波誘導加熱装置20を用いて行う。図示の高周波誘導加熱装置20は、高周波誘導加熱用コイル21と冷却液の噴射孔22aを有する環状の冷却ジャケット22とを組み合わせたものであり、図3に示すように、回転機能と昇降機能を有するワークテーブル23で支えた鉄系焼結機械部品10を上昇させて高周波誘導加熱装置20の内側に進入させ、高周波誘導加熱用コイル21に通電して鉄系焼結機械部品10を回転させながら歯部2を所定温度になるまで加熱する。次に、冷却ジャケット22の噴射孔22aから冷却液を噴射して歯部2を所定の温度になるまで適切な速度で冷却し、焼き入れを完了する。
The iron-based
この後、鉄系焼結機械部品10を後段の工程に搬送して焼き戻しを行う。その焼き戻しは、部品を炉に入れて加熱する炉中焼き戻し法で行うこともできるが、設備のライン化が図れる誘導焼き戻し法で行うと好ましい。誘導焼き戻しは、低周波誘導加熱用コイルの内側にワークテーブルで支えた部品を進入させ、その部品を回転させながら目的部位の誘導加熱を行うものである。この誘導焼き戻しでの加熱後の冷却は、空冷でよい。
Thereafter, the iron-based
以上の熱処理を行うと、サイジングによってテーパ勾配を持つように矯正された内径孔3が、図1(b)に示すようにほぼストレートになり、孔の寸法精度が向上して製造の歩留りが良くなる。また、そのために、熱処理後の再サイジングが不要になる。
When the above heat treatment is performed, the
−実施例−
この発明の効果を評価するために、2wt%Cu−0.8wt%C−残Feの組成の鉄系焼結合金で形成された図4の焼結スプロケットをこの発明の方法で製造した。
-Example-
In order to evaluate the effect of the present invention, the sintered sprocket of FIG. 4 formed of an iron-based sintered alloy having a composition of 2 wt% Cu-0.8 wt% C-residual Fe was manufactured by the method of the present invention.
ボス部1の一端外周に歯部2を有し、また、内径孔3の内面に5本のリブ4を定ピッチで設けたこの焼結スプロケットの設計寸法は、歯先径:127mm、歯底径:116mm、ボス部径:87mm、内径孔13の大径部径d2 :80mm、小径部径d1 :54mm、全長(図5のL):20mm、歯部厚み(図5のt):9mm、歯数:42枚である。また、ボス部1の成形密度:6.95g/cm3 、歯部2とリブ4の成形密度:7.0g/cm3 である。
The design dimensions of this sintered sprocket having a
この焼結スプロケットを、焼結後にテーパコアでサイジングして内径孔3をテーパ孔に矯正した。テーパコアは、長さ10mm当たりの外径変化量を、内径孔の小径部成形部については0.070mm、大径部成形部については0.074mmにしたものを用いた。 長さ10mm当たりのテーパの大きさは、高周波熱処理することによる寸法変化量を30個の平均値から求めて、サイジング寸法を決定した。
The sintered sprocket was sized with a tapered core after sintering to correct the
矯正後の焼結スプロケットの歯部2を、高周波誘導加熱装置を用いて焼き入れし、その後さらに誘導焼き戻しを行った。
The
こうして得られた焼結スプロケットの内径孔の小径部と大径部の軸方向各部の寸法変化を調べた。図5は、測定位置の説明図である。鍔面(外周に歯部を形成した鍔の端面)5を高さ0の起点とし、ここから軸方向に2mm離れた位置を鍔面からの高さ2mm、4mm離れた位置を鍔面からの高さ4mmとして軸方向各部の寸法変化を鍔面5からの高さ18mmの位置まで2mm間隔で測定した。
The dimensional change of each axial portion of the small diameter portion and large diameter portion of the inner diameter hole of the sintered sprocket thus obtained was examined. FIG. 5 is an explanatory diagram of the measurement position. The ridge surface (end surface of the ridge with teeth formed on the outer periphery) 5 is the starting point of
その結果を図6、図7に示す。図6、図7は試料数30個平均のデータであって、図中Aは矯正前の焼結体の内径孔の寸法変化、Bは矯正に用いたテーパコアの寸法変化、Cは矯正後の内径孔の寸法変化、Dは孔の矯正と歯部の熱処理とを施した後の内径孔の寸法変化を各々示している。BとCの同一測定点における寸法差は、サイジング後のスプリングバックによるものである。 The results are shown in FIGS. 6 and 7 are data on the average number of 30 samples, where A is the dimensional change of the inner diameter hole of the sintered body before correction, B is the dimensional change of the taper core used for correction, and C is the value after correction. The dimensional change of the inner diameter hole, D, shows the dimensional change of the inner diameter hole after the hole correction and the tooth part heat treatment. The dimensional difference at the same measurement point of B and C is due to the spring back after sizing.
このケースでの内径孔の寸法規格は、小径部:φ54+0.06/−0、大径部:φ80±0.04であり、その範囲を図6、図7に縦の太線で示した。これらの図からわかるように、熱処理後の内径孔はほぼストレートになり、規格寸法内に収まっている。 The dimensional standard of the inner diameter hole in this case is a small diameter portion: φ54 + 0.06 / −0 and a large diameter portion: φ80 ± 0.04, and the range is shown by vertical thick lines in FIGS. As can be seen from these figures, the inner diameter hole after the heat treatment is almost straight and is within the standard size.
なお、熱処理前の内径孔の矯正をストレートコアで行う従来の方法では、例えば、内径孔の大径部について、鍔面5からの高さ2mmの位置での熱処理後寸法を規格内に収めようとすると、鍔面からの高さ18mmの位置での熱処理後寸法が規格から外れ、また、鍔面からの高さ18mmの位置での熱処理後寸法を規格内に収めようとすると、鍔面からの高さ2mmの位置での熱処理後寸法が規格から外れる。
In the conventional method of correcting the inner diameter hole before the heat treatment with the straight core, for example, the post-heat treatment dimension at the position of 2 mm in height from the
1 ボス部
2 歯部
3 内径孔
4 リブ
5 鍔面
10 鉄系焼結機械部品
20 高周波誘導加熱装置
21 高周波誘導加熱用コイル
22 冷却ジャケット
22a 噴射孔
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JP2004190908A JP2006009118A (en) | 2004-06-29 | 2004-06-29 | Method for producing iron-based sintered mechanical component |
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