JP2006291233A - Method for heat-treating end surface of cylindrical part of machine component - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、鉄系機械部品の中空円筒部の端面を、焼き入れなどを目的として加熱する熱処理方法に関する。詳しくは、熱処理に伴う部品の精度低下を抑制できる熱処理方法に関する。 The present invention relates to a heat treatment method for heating an end face of a hollow cylindrical portion of an iron-based mechanical component for the purpose of quenching or the like. More specifically, the present invention relates to a heat treatment method that can suppress a decrease in accuracy of components caused by heat treatment.
自動車の動力系部品などとして使用される機械部品の中に、中空の円筒部を有するものがある。例えば、変速機用のクラッチハブ、プーリ、スプロケットなどは、軸穴を設けた円筒部(ボス部)を有している。図3に、そのような機械部品の一例を示す。この機械部品1は、変速機用のクラッチハブであり、中心部に貫通穴(軸穴)3を有する円筒部2を備えている。
Some machine parts used as power system parts for automobiles have a hollow cylindrical portion. For example, a clutch hub, a pulley, a sprocket, and the like for a transmission have a cylindrical portion (boss portion) provided with a shaft hole. FIG. 3 shows an example of such a machine part. The
自動車の動力系などに使用される機械部品は、材料として炭素鋼や鉄系焼結合金などを使用し、鍛造、鋳造、或いは焼結後に必要箇所を焼き入れして強化する方法が採られる。例えば、図3の機械部品1は、この部品を用いる機構、構造から焼き入れが必要な円筒部2の片側の端面(A面)を部分焼き入れしており、このときの焼き入れは、部品の一部分のみの焼き入れとなるので、高周波焼き入れ装置や火炎焼き入れ装置を用いて行われている。
Mechanical parts used in automobile power systems and the like use carbon steel, iron-based sintered alloys, and the like as materials, and are reinforced by forging, casting, or quenching necessary portions after sintering. For example, the
ところで、図3の機械部品1が、粉末冶金法によって製造される焼結部品であると、焼結によって貫通穴3に自然にテーパがつくことがある。そのテーパは、意図的に付与されることもあり、このような部品は円筒部2の一端側と他端側に肉厚差が生じる。
By the way, if the
図3の機械部品1は、貫通穴3にテーパがついたことによって円筒部2のA面側の肉厚t2がB面側の肉厚t1よりも大きくなっている。なお、機能上の観点から円筒部2の一端側の肉厚を他端側の肉厚よりも厚くすることもある。
In the
その肉厚が大きい側の端面、図においてはA面に焼き入れなどの熱処理を施すと、円筒部2がA面側で縮んでストレートの軸穴にテーパが付き、また、元々テーパがついている軸穴の場合には穴のテーパがさらに大きくなって部品の精度が悪化し、熱処理後に寸法矯正のための機械加工が必要になることがある。
When heat treatment such as quenching is applied to the end surface on the side where the wall thickness is large, in the figure, the A surface, the
例えば、内径:約50mm、外径:約65mm、全長:約20mmの円筒部(ボス部)を有する鉄系焼結部品を例に採ると、円筒部2のA面側の内径とB面側の内径に、半径で0.070mm程度(平均値)の縮み差が発生することがある。なお、溶製鋼で形成される部品は、マルテンサイト変態量が焼結金属よりも多くなるので、熱処理で発生する内径差は上記の数値よりもさらに大きくなると考えられる。 For example, when an iron-based sintered part having a cylindrical part (boss part) having an inner diameter of about 50 mm, an outer diameter of about 65 mm, and a total length of about 20 mm is taken as an example, the inner diameter and the B side of the cylindrical part 2 A shrinkage difference of about 0.070 mm in radius (average value) may occur in the inner diameter. In addition, since the part formed with molten steel has a martensitic transformation amount larger than a sintered metal, it is thought that the internal diameter difference which generate | occur | produces by heat processing becomes still larger than said numerical value.
円筒部の内径に許容範囲を超えるテーパがつくと、内径の矯正が必要になる。また、部品の形状によっては矯正が行えないことがあり、そのときには製品の不良率が高まる。この不具合をなくすために、円筒部を有する図3に示すような機械部品の端面の熱処理を円筒部の一端と他端の縮み差を抑えて実施することが望まれている。しかしながら、その要求に応えられる従来技術は見当たらない。 If the inner diameter of the cylindrical portion has a taper exceeding the allowable range, the inner diameter needs to be corrected. Further, correction may not be possible depending on the shape of the part, and at that time, the defect rate of the product increases. In order to eliminate this inconvenience, it is desired to perform the heat treatment of the end face of the machine part having the cylindrical portion as shown in FIG. 3 while suppressing the shrinkage difference between the one end and the other end of the cylindrical portion. However, there is no prior art that can meet the demand.
例えば、円筒部を有する部品の高周波焼き入れについて述べた文献として、下記特許文献1があるが、この特許文献1が開示している方法では、円筒部の片方の端面を焼き入れしたときに起こる前述の寸法精度の悪化を防止することができない。
この発明は、部品の精度低下を抑えるために、円筒部の一端側と他端側に大きな縮み量差を生じさせずに円筒部端面の熱処理を行えるようにすることを課題としている。 An object of the present invention is to enable heat treatment of the end surface of the cylindrical portion without causing a large difference in the amount of shrinkage between the one end side and the other end side of the cylindrical portion in order to suppress a decrease in accuracy of the component.
上記の課題を解決するため、この発明においては、機械部品の一端側と他端側の肉厚に差がある円筒部の肉厚小側の端面を先に加熱し、その後、円筒部の肉厚大側の端面を加熱する方法を採る。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, the end surface on the small thickness side of the cylindrical part having a difference in thickness between the one end side and the other end side of the machine part is first heated, and then the thickness of the cylindrical part is increased. A method of heating the end face on the thick side is adopted.
この方法を適用する機械部品は、鉄系焼結部品、炭素鋼で形成された鍛造部品又は炭素鋼で形成された鋳造部品のいずれであってもよい。また、熱処理に伴う円筒部の穴精度の低下の問題は、円筒部の端面を焼き入れするときに顕著であるので、その焼き入れのための加熱をこの発明の方法で行うと特に大きな効果を期待できる。熱処理が焼き入れの場合、その焼入れは火炎焼き入れ、高周波焼き入れのどちらで行ってもよい。なお、この発明の方法は、焼き入れ以外の熱処理にも利用できる。 The machine part to which this method is applied may be any of an iron-based sintered part, a forged part made of carbon steel, or a cast part made of carbon steel. In addition, the problem of deterioration of the hole accuracy of the cylindrical portion due to the heat treatment is remarkable when quenching the end face of the cylindrical portion. Therefore, when the heating for quenching is performed by the method of the present invention, a particularly large effect is obtained. I can expect. When the heat treatment is quenching, the quenching may be performed by either flame quenching or induction quenching. In addition, the method of this invention can be utilized also for heat processing other than hardening.
2つの端面のうち、いずれか一方の端面の熱処理が必要な場合、従来は、要求される側の端面のみを加熱していた。これに対し、この発明では、熱処理が要求されない側の端面も熱処理し、その熱処理は肉厚小側の端面を先に行い、その後に肉厚大側の端面を熱処理する。
例えば、円筒部の肉厚大側の端面のみを熱処理することが要求される場合、この発明では熱処理が要求されない肉厚小側の端面も加熱する。この肉厚小側の端面を先に加熱すると、肉厚小側でも円筒部の縮みが発生する。また、肉厚小側の端面を先に加熱したときに部品の内部に応力が発生して残留し、その残留応力により、肉厚大側の端面を加熱したときの円筒部の肉厚大側の縮み量が肉厚小側を加熱しなかった場合に比べて小さく抑えられる。これらの作用によって円筒部の貫通穴のテーパが従来よりも小さくなる。
When heat treatment of either one of the two end faces is necessary, conventionally, only the required end face is heated. On the other hand, in the present invention, the end surface on the side where heat treatment is not required is also heat-treated, and the heat treatment is performed on the end surface on the small thickness side first, and then on the end surface on the thick side.
For example, when it is required to heat-treat only the end face on the thick side of the cylindrical portion, the end face on the small thickness side that does not require heat treatment is also heated in the present invention. When the end surface on the small thickness side is heated first, the cylindrical portion shrinks even on the small thickness side. In addition, when the end surface on the small thickness side is heated first, stress is generated and remains inside the part, and the thick side of the cylindrical portion when the thick end surface is heated by the residual stress The amount of shrinkage can be reduced compared to the case where the small thickness side is not heated. By these actions, the taper of the through hole of the cylindrical portion becomes smaller than the conventional one.
なお、肉厚大側の端面を先に加熱し、その後、肉厚小側の端面を加熱すると、肉厚小側の縮み量が肉厚大側の端面を加熱しなかった場合に比べて小さくなり、部品の精度低下抑制の効果が十分に発揮されない。従って、端面の加熱は、肉厚小側を先行させる。 When the end face on the thick side is heated first, and then the end face on the small thickness side is heated, the shrinkage amount on the small thickness side is smaller than when the end face on the thick side is not heated. Therefore, the effect of suppressing the decrease in accuracy of parts is not sufficiently exhibited. Therefore, the heating of the end face precedes the small thickness side.
以下、この発明の端面焼き入れ方法の実施の形態を添付図面の図1乃至図3に基づいて説明する。図1の機械部品1は、筒状部品であり、円筒部2の中心にテーパの貫通穴3を設けている。また、図2の機械部品1は、円筒部2の一端側の外径を他端側の外径よりも大となし、この円筒部2にストレートな貫通穴3を設けている。図3の機械部品1は、既に説明したので、再説明を省く。
Embodiments of the end face quenching method of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3 of the accompanying drawings. A
金属で形成されたこれらの機械部品1の大径側端面、即ち、円筒部2のA面を熱処理するときに、この発明では円筒部2の小径側の端面、即ち、B面を先に加熱し、その後A面を加熱する。
When heat-treating the large-diameter side end surfaces of these
A面の加熱は、B面の温度が常温あるいは常温近くまで低下した後に行うと、作業の安全性を確保し易い。熱処理は、鉄系焼結部品、炭素鋼で形成された鍛造部品や鋳造部品については焼き入れが多いと考えられるが、円筒部の収縮が起こる温度に加熱される場合には、焼き入れでなくてもこの発明の効果が得られる。 If the heating of the A surface is performed after the temperature of the B surface is lowered to normal temperature or near normal temperature, it is easy to ensure work safety. Heat treatment is considered to be often quenched for iron-based sintered parts, forged parts and cast parts made of carbon steel, but when heated to a temperature at which the cylindrical part shrinks, it is not quenched. However, the effect of the present invention can be obtained.
−実施例−
以下に、より詳細な実施例について述べる。図3に示す構造の機械部品1を製造し、この機械部品1をサイジング処理した後、円筒部端面の焼き入れを行った。この実施例に採用した機械部品1は、Fe−4.0Ni−2.0Cu−1.5Mo−0.5C(単位は重量比)の組成の原料粉末を、平均密度40%に圧縮成形して焼結した焼結部品であり、円筒部2の中心の貫通穴3はA面側が小径のテーパ穴になっている。
-Example-
In the following, more detailed examples will be described. A
この図3の焼結部品1の寸法諸元は、貫通穴2のA面側内径D1:φ34mm、B面側内径D2:φ34.50mm、円筒部2の外径D3:φ59mm、外輪4の内径D4:φ88mm、外輪4の外径D5:φ97mm、円筒部2の長さL1:19mmである。これらの数値は、部品数10個の平均値を表している。
The dimensions of the
焼き入れは火炎焼き入れでもよいが、ここでは、高周波焼き入れ装置を使用した。高周波焼き入れの手順は、図4に示すように、焼き入れする面を上にしてワークテーブル5上に機械部品1を載せる。ワークテーブル5は回転機構と昇降機構(いずれも図示せず)を有しており、受け渡し点で受け取った機械部品1を高周波コイル6が配置されている焼き入れ部に上昇させる。
Although quenching may be flame quenching, an induction quenching apparatus was used here. As shown in FIG. 4, the induction hardening procedure places the
この後、均一加熱のためにワークテーブル5と一緒に機械部品1を適当な速度で回転させながら高周波コイル6に通電して先ずB面を加熱する。このときの加熱温度は、B面の焼き入れが要求されない場合には焼き入れ温度よりも低くてもよい。
Thereafter, for uniform heating, the high frequency coil 6 is energized while rotating the
この焼き入れは、第1焼き入れ部と第2焼き入れ部を用意して第1焼き入れ部でB面を、第2焼き入れ部でA面をそれぞれ焼き入れすると連続作業による処理が可能になり量産性を高められるが、B面を処理した後に同じワークテーブル上で機械部品1を反転させてB面を加熱した高周波コイルでA面を加熱することも可能である。
For this quenching, the first quenching part and the second quenching part are prepared and the B side is quenched in the first quenching part, and the A side is quenched in the second quenching part. Although mass productivity can be improved, it is also possible to heat the A surface with a high-frequency coil in which the
次に、機械部品1のA面を上にしてこのA面を高周波コイル6で1,000℃を超える温度に加熱し、加熱後にノズル7から冷却用の油を部品に吹き付けてA面の焼き入れを行った。
Next, with the A surface of the
高周波コイル6による加熱の条件は、B面側、A面側ともコイル出力40KW、周波数130KHZ、加熱時間1.3秒、ワーク回転数1300rpm、冷却時間10秒、冷却油の油温20〜40℃とした。 The heating conditions by the high frequency coil 6 are as follows: coil output 40 KW, frequency 130 KH Z , heating time 1.3 seconds, work rotation speed 1300 rpm, cooling time 10 seconds, and cooling oil temperature 20 to 40 on both the B side and A side. C.
このようにして焼き入れした機械部品1の内径変化(部品数10個の平均値)を図5に示す。同図のIは熱処理する前の内径を、IIはA面のみを焼き入れした比較例1の内径を、IIIはこの発明の方法で処理した場合の内径をそれぞれ示している。また、ラインL1は許容寸法の上限を、ラインL2は許容寸法の下限を示している。図5の「上」は円筒部のA面側端部の内径、「中」は円筒部の長手中間部の内径、「下」は、円筒部のB面側端部の内径である。
FIG. 5 shows the inner diameter change (average value of 10 parts) of the
図5からわかるように、この発明の方法によれば、サイジング処理を行っても十分でなかった機械部品の穴寸法精度を、機械加工を行わずに加熱処理によって要求値内に納めることができ、生産性やコスト面で有利になる。 As can be seen from FIG. 5, according to the method of the present invention, the hole dimensional accuracy of the machine part that was not sufficient even if the sizing process was performed can be kept within the required value by the heating process without performing the machining. This is advantageous in terms of productivity and cost.
図6は、比較のためにA面を先に加熱し、その後にB面を加熱した同一仕様の機械部品1の内径V(部品数10個の平均値)を調査し、B面を先に加熱した図5のこの発明の方法による内径IIIと比較して示している。A面を先に加熱した部品の内径Vは、焼き入れ後の内径寸法が要求値外になっており機械加工による内径寸法の仕上げが必要である。これからB面を先に加熱することの有効性がわかる。
For comparison, FIG. 6 investigates the inner diameter V (average value of 10 parts) of
1 機械部品
2 円筒部
3 貫通穴
4 外輪
5 ワークテーブル
6 高周波コイル
7 ノズル
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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JP2005108889A JP2006291233A (en) | 2005-04-05 | 2005-04-05 | Method for heat-treating end surface of cylindrical part of machine component |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008189954A (en) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Mitsubishi Materials Pmg Corp | Fe-BASED SINTERED ALLOY AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
JP2013209712A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd | Method for high-frequency induction hardening of part with end surface to be hardened |
-
2005
- 2005-04-05 JP JP2005108889A patent/JP2006291233A/en active Pending
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