JP2008038182A - 鋳造品の空気焼入れ装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大型の薄肉鋳造品の空気焼入れ処理において、１つの鋳造品の機械的性質の差を少なくする。
【解決手段】本発明は、予め加熱されたアルミニウム合金材からなるワークＷを空気の吹きつけによって焼入れする空気焼入れ装置であって、ワークＷに対して複数の方向から空気を吐出する空気吐出口２２を設け、少なくとも一部の方向から吐出される空気の量を調整しながらワークＷを冷却する冷却手段１００を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は鋳造品の空気焼入れ装置及び方法に関する。

アルミニウム合金などの鋳造品の製造工程において、機械的性質の向上及び調整のために溶体化処理や焼入れ処理などの熱処理を行う技術が公知である（例えば、特許文献１参照）。

溶体化処理温度から急冷する焼入れ処理は、鋳造品を１０℃から９０℃の水温の水中に侵漬させて冷却する方法が最も一般的である。しかし、この方法では急激かつ不均一な冷却になりやすい。そのため、特に薄肉の鋳造品では歪み（変形）が発生しやすいという問題がある。このような、水没による焼入れ時の歪み発生を防止する方法として、空気の吹きつけによる焼入れ（以下「空気焼入れ」という）によって鋳造品をゆるやかに冷却する方法もまた公知である（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−１１１１号公報 特開平８−１６５５３９号公報

しかしながら、上述した従来の空気焼入れ処理は、１方向からのみ鋳造品に空気を吹きつけていた。そのため、鋳造品が大型になると、空気の吐出口に近い部位と遠い部位とで鋳造品の冷却が不均一になりやすい。したがって、鋳造品の機械的性質に差が生じてしまうという問題がある。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、大型の薄肉鋳造品の空気焼入れによって鋳造品の歪みを防止するとともに、１つの鋳造品の中での機械的性質の差を少なくすることを目的とする。

本発明は、予め加熱されたアルミニウム合金材からなるワークを空気の吹きつけによって焼入れする空気焼入れ装置であって、前記ワークに対して複数の方向から空気を吐出する空気吐出口を設け、少なくとも一部の方向から吐出される空気の量を調整しながら前記ワークを冷却することを特徴とする。

本発明によれば、空気焼入れ処理において、空気吐出口を複数の方向に設けて、その一部の方向から吐出される空気の量を調整してワークを冷却することで、空気の吐出口に近い部位と遠い部位とでワークの冷却が不均一になることを抑制できる。そのため、ワークが大型の薄肉鋳造品の場合でも、ワークのすべての部位を均一に冷却できる。したがって、空気焼入れ処理によるワークの変形防止効果を得られるとともに、１つのワークの中での機械的性質の差を少なくすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態による空気焼入れ装置１００の概略図である。

空気焼入れ装置１００は、空気焼入れ用ブース１０内に構成される。空気焼入れ装置１００は、予め溶体化温度に加熱されたアルミニウム合金材からなるワークＷに冷却用の空気を吹き付けて焼入れする。ワークＷは、アルミニウム合金材からなる例えば鋳造品である。本実施形態では、ワークＷは断面ハット状に形成されている。ワークＷは、製品形状に合わせたパレット１１内に保持される。

空気焼入れ用ブース１０の床面には、コンベヤ１２が敷設される。コンベヤ１２には、ガイドローラ１３が回動自在に取り付けられる。コンベヤ１２は、パレット１１を空気焼入れ用ブース１０に搬送する。

空気焼入れ用ブース１０内には、一対の保持プレート２１ａ，２１ｂが配設される。一対の保持プレート２１ａ，２１ｂは、コンベヤ１２を挟んで対向して配置される。一対の保持プレート２１ａ，２１ｂのそれぞれの対向面には、複数個のエアノズル２２が配設される。エアノズル２２は、パレット１１内に保持されたワークＷに向けて空気を吐出する。

一対の保持プレート２１ａ，２１ｂには、エアノズル２２に空気を供給するための空気供給配管２３がそれぞれ取り付けられる。詳しくは、保持プレート２１ａのエアノズル２２に空気を供給するための第１空気供給配管２３ａと、保持プレート２１ｂのエアノズル２２に空気を供給するための第２空気供給配管２３ｂとが取り付けられる。第１、第２空気供給配管２３ａ，２３ｂの下流には、保持プレート２１ａ又は２１ｂのいずれの保持プレートに空気を供給するかを切り替えるための切替バルブ２４が配設される。なお、切替バルブ２４によって、各保持プレート２１ａ，２１ｂに供給する空気量に差異を設けることもできる。

切替バルブ２４を電子制御機器（図示せず）によって制御することで、一対の保持プレート２１ａ，２１ｂに配設されたエアノズル２２は、数秒から数十秒間隔で交互に空気を吐出してワークＷを冷却する。

次に本発明の第１実施形態による空気焼入れ装置１００の作用について説明する。

溶体化温度（５００℃前後）で一定時間保持されたワークＷは、コンベヤ１２によってパレット１１ごと空気焼入れ用ブース１０内に搬送されてくる。搬送されてきたパレット１１は、空気焼入れ用ブース１０内の所定の位置に固定される。パレット１１が固定されると、一対の保持プレート２１ａ，２１ｂに配設されたエアノズル２２は、予め実験等によって定められた吐出パターンで、所定時間交互に空気を吐出してワークＷを冷却する。吐出パターンは、ワークＷの形状ごとに、ワークＷの変形を防止でき、かつ、良好な機械的性質が得られるような最適な吐出パターンが決定されている。

電子制御機器は、このような予め定められた吐出パターンに従って、切替バルブ２４を制御する。その結果、保持プレート２１ａのエアノズル２２及び保持プレート２１ｂのエアノズル２２から交互に数秒から数十秒間隔で空気が吐出される。

これにより、ワークＷが大型の薄肉鋳造品の場合でも、ワークＷのすべての部位を均一に冷却できる。そのため、空気焼入れ処理によるワークＷの変形防止効果を得られるとともに、１つのワークの中での機械的性質の差を少なくすることができる。

定められた吐出パターンによる所定時間の空気の吐出によって、ワークＷの冷却が終了した後は、コンベヤ１２によってパレット１１ごと空気焼入れ用ブース１０から搬出される。

以上説明した本実施形態によれば、空気焼入れ処理において、対向する一対の保持プレート２１ａ，２１ｂの対向面にそれぞれ複数のエアノズル２２を配設して、２方向からワークＷを冷却する。さらに、空気供給配管２３に設けられた切替バルブ２４を制御することで、一対の保持プレート２１ａ，２１ｂに配設されたエアノズル２２は、数秒から数十秒間隔で交互に空気を吐出してワークＷを冷却する。

そのため、空気焼入れ処理において、空気の吐出口（エアノズル）に近い部位と遠い部位とでワークＷの冷却が不均一になることを抑制でき、ワークＷが大型の薄肉鋳造品の場合でも、ワークＷのすべての部位を均一に冷却できる。したがって、空気焼入れ処理によるワークＷの変形防止効果を得られるとともに、１つのワークＷの中での機械的性質の差を少なくすることができる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態による空気焼入れ装置２００について説明する。本発明の第２実施形態は、空気焼入れ処理の際にパレット１１を回転させる点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、第２実施形態では上述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。

図２は本発明の第１実施形態による空気焼入れ装置２００の概略図である。

図２において、ワークＷは、円形のパレット１１の網に乗せられている。そして、空気焼入れ用ブース１０内には、パレット１１を回転させるためのターンテーブル３１が配設される。ターンテーブル３１は、対向する一対の保持プレート２１ａ，２１ｂの間に配設される。ターンテーブル３１の駆動はモータなどで行う。

コンベヤ１２によって空気焼入れ用ブース１０内に搬送されてきたパレット１１は、ターンテーブル３１の上に配置、固定される。パレット１１が固定されると、モータを駆動してターンテーブル３１を回転させ、これに合わせて一対の保持プレート２１ａ，２１ｂに配設されたエアノズル２２は空気を吐出してワークＷを冷却する。

このとき、予め実験等によって定められた吐出パターンで、所定時間交互に空気を吐出してワークＷを冷却してもよい。また、ターンテーブル３１の回転のタイミング及び回転角度を空気の吐出パターンと連動して制御してもよい。例えば、ワークＷの形状によっては冷却しにくい部位、すなわち空気の流れにくい部位などが存在する。その場合には、一旦回転を停止して冷却しにくい部位に長く空気を吹きつけ、冷却しやすい部位と同様の冷却効果が得られるようにする。このようなターンテーブル３１の回転駆動パターンは、吐出パターンと合わせて、予め実験等によって、ワークＷの形状ごとに、ワークＷの歪みを防止でき、かつ、良好な機械的性質が得られるような最適なパターンを決定する。

これにより、ワークＷが複雑な形状であっても、ワークＷのすべての部位を均一に冷却できる。そのため、空気焼入れ処理によるワークＷの変形防止効果を得られるとともに、ワークＷの機械的特性の向上が図れる。

以上説明した本実施形態によれば、空気焼入れ処理において、対向する一対の保持プレート２１ａ，２１ｂの対向面にそれぞれ複数のエアノズル２２を配設して、２方向からワークＷを冷却する。さらに、ワークＷが乗せられたターンテーブル３１を空気の吐出に合わせて回転駆動する。

そのため、ワークＷが複雑な形状の大型薄肉鋳造品であっても、その形状に合わせてワークＷを回転させることで、ワークＷのすべての部位を均一に冷却できる。したがって、空気焼入れ処理によるワークＷの変形防止効果を得られるとともに、１つのワークの中での機械的性質の差を少なくすることができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、本実施形態では、パレット１１の搬送方法をローラ式のコンベヤ１２によって行ったが、これに限られるものではなく、吊り下げ式ローダーなどの一般的な搬送方法で構わない。また、切替バルブ２４を用いて、いずれの保持プレート２１ａ，２１ｂに空気を供給するかを切り替えていたが、これに限られるものではなく、各保持プレート２１ａ，２１ｂに供給する空気量に差異をもうけてワークＷを冷却してもよい。

また、第１実施形態では、対向する一対の保持プレート２１ａ，２１ｂに配設されたエアノズル２２によって、２方向からワークＷの冷却を行ったが、これに限られるものではなく、ワークＷの形状に合わせて、３方向以上からワークＷの冷却を行ってもよい。その場合には、保持プレートを新たに設置してもよいし、また保持プレートの形状を変形（例えば、パレット１１を囲むように、くの字形にする）してもよい。

さらに、第２実施形態では、１方向からだけワークＷの冷却を行っても構わない。

本発明の第１実施形態による空気焼入れ装置の概略図である。 本発明の第２実施形態による空気焼入れ装置の概略図である。

符号の説明

２２ エアノズル（空気吐出口）
２３ 空気供給配管
２３ａ 空気供給配管
２３ｂ 空気供給配管
２４ 切替バルブ（空気量調整手段）
３１ ターンテーブル（回転テーブル）
１００ 空気焼入れ装置（冷却手段）
２００ 空気焼入れ装置（冷却手段）

Claims (9)

1. 予め加熱されたアルミニウム合金材からなるワークを空気の吹きつけによって焼入れする空気焼入れ装置であって、
   前記ワークに対して複数の方向から空気を吐出する空気吐出口を設け、少なくとも一部の方向から吐出される空気の量を調整しながら前記ワークを冷却する冷却手段を備える
   ことを特徴とする空気焼入れ装置。
2. 前記冷却手段は、複数の方向に設けた前記空気吐出口に空気を供給する空気供給配管に、吐出される空気の量を調整する空気量調整手段を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気焼入れ装置。
3. 前記冷却手段は、予め定められた間隔で複数の方向から順番に空気を吐出させて前記ワークを冷却する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気焼入れ装置。
4. 予め加熱されたアルミニウム合金材からなるワークを空気の吹きつけによって焼入れする空気焼入れ装置であって、
   少なくとも１方向から前記ワークに対して空気を吐出する空気吐出口を設け、前記ワークを回転させながら空気を吐出して冷却する冷却手段を備える
   ことを特徴とする空気焼入れ装置。
5. 前記冷却手段は、前記ワークを載置して回転させる回転テーブルを備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気焼入れ装置。
6. 前記冷却手段は、予め定められた間隔で間欠的に前記ワークを回転させる
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の空気焼入れ装置。
7. 前記冷却手段は、複数の方向から空気を吐出する空気吐出口と、前記各空気吐出口に空気を供給する空気供給配管に、吐出される空気の量を調整する空気量調整手段とを備え、予め定められた間隔で間欠的に前記ワークを回転させるとともに、それに連動して各吐出口から吐出される空気の量を調整して前記ワークを冷却する
   ことを特徴とする請求項６に記載の空気焼入れ装置。
8. 予め加熱されたアルミニウム合金材からなるワークを空気の吹きつけによって焼入れする空気焼入れ方法であって、
   前記ワークに対して複数の方向から空気を吐出する空気吐出口を設け、少なくとも一部の方向から吐出される空気の量を調整しながら前記ワークを冷却する
   ことを特徴とする空気焼入れ方法。
9. 予め加熱されたアルミニウム合金材からなるワークを空気の吹きつけによって焼入れする空気焼入れ方法であって、
   少なくとも１方向から前記ワークに対して空気を吐出する空気吐出口を設け、前記ワークを回転させながら空気を吐出して冷却する
   ことを特徴とする空気焼入れ方法。