JP2008081798A

JP2008081798A - 高周波誘導焼戻し方法および高周波誘導焼戻しプログラム

Info

Publication number: JP2008081798A
Application number: JP2006263918A
Authority: JP
Inventors: Yukio Nagumo; 幸雄南雲; Noriko Morioka; 紀子森岡
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: JP4880412B2

Abstract

【課題】複数の焼戻し条件によるデータ採取から最適な焼戻し条件の選定までの処理を効率よく実施することが可能な高周波誘導焼戻し方法および高周波誘導焼戻しプログラムを提供する。
【解決手段】本高周波誘導焼戻し方法は、高周波誘導加熱コイル１１を用いてワークＷの焼戻し処理を行う方法であって、高周波誘導加熱コイル１１によってワークＷの熱処理部Ｗａを加熱しながら、熱処理部Ｗａにおける表面と内部との温度を測定し、予め設定された表面温度の上限値・下限値に応じて、表面と内部の温度が均一になるまで高周波誘導加熱コイル１１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。このような焼戻し処理を、複数の焼戻し条件によって実施した後、これらの条件を記憶するとともに、所定の条件に基づいて最適な焼戻し条件の選定を行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、焼入れ処理された金属材料の焼戻し処理を行うための高周波誘導焼戻し方法および高周波誘導焼戻しプログラムに関する。

従来より、焼入れ処理された金属材料について、被加熱体内部の残留応力の緩和や表面硬度の確保等を目的として、被加熱体の表面と内部の温度を均一化するための焼戻し処理が行われている。
例えば、特許文献１には、ワークを高周波誘導加熱して連続的に焼入れ処理を行った後、炉内にワークをセットしてバッチ式で焼戻し処理を行う高周波処理方法が開示されている。

これによれば、高周波焼入れの利点である周囲環境への熱的影響の低さを利用して生産ラインの設計の容易化、品質の安定およびエネルギコストの低減を図ることができる。
特開２００４−３２７３７５号公報（平成１６年１１月１８日公開）

しかしながら、上記従来の高周波誘導焼戻し方法では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示された高周波誘導焼戻し方法では、ワークへの焼入れ処理を高周波加熱によって行った後、炉によるバッチ処理で焼戻し処理を行っていることが開示されているだけであり、最適な焼戻し条件の選定については何ら考慮されていない。

このため、被加熱体として複数種類の部品がある場合には、その部品ごとに高周波誘導加熱コイルによって加熱しながら複数の条件で焼戻し処理を行い、最適な焼戻し条件を探る必要がある。特に、被加熱体としての部品の種類が多数になると、最適条件を見出すための処理に膨大な時間を要することになることから、最適条件の選定までの処理の効率化が要求されている。

本発明の課題は、複数の焼戻し条件によるデータ採取から最適な焼戻し条件の選定までの処理を効率よく実施することが可能な高周波誘導焼戻し方法および高周波誘導焼戻しプログラムを提供することにある。

第１の発明に係る高周波誘導焼戻し方法は、被加熱体に対向する位置に配置された高周波誘導加熱コイルを用いて、被加熱体の焼戻し処理を行う高周波誘導焼戻し方法であって、第１から第５のステップを備えている。第１のステップでは、所定の位置へセットされた被加熱体を高周波誘導加熱コイルによって加熱しながら、被加熱体の表面および内部の温度を測定する。第２のステップでは、予め設定された表面温度の上限値と下限値とに基づいて、被加熱体の表面と内部との温度が均一になるまで高周波誘導加熱コイルのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。第３のステップでは、第１・第２のステップを、焼戻し条件を変えた複数のテストパターンについて繰り返し行う。第４のステップでは、第３のステップにおいて得られた複数のテストパターンの結果を記憶する。第５のステップでは、複数のテストパターンの結果の中から、所定条件に基づいて最適な焼戻し条件を選定する。

ここでは、被加熱体の表面と内部との温度差をほぼ０にする焼戻し処理の最適条件を見出すために、予め設定された上限値／下限値に基づいて自動的に誘導加熱コイルのＯＮ／ＯＦＦ制御を行いながら複数の焼戻し条件によるテストパターンの結果を取得し、これらを比較して最適条件を選定する。
通常、このような焼戻し処理の最適条件を探る際には、被加熱体の表面および内部の温度をセンシングしながら、手動で高周波誘導加熱コイルのＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、表面および内部の温度が均一になるまでの複数のデータを取得する。しかし、このような従来の焼戻し方法では、高周波誘導加熱コイルのＯＮ／ＯＦＦ制御を手動で行っているため、データを採取する際には常に人がついている必要があり面倒であった。

本発明の高周波誘導焼戻し方法では、被加熱体の表面および内部の温度が均一になるまでの高周波誘導加熱コイルのＯＮ／ＯＦＦ制御について、予め温度の上限値と下限値を設定することで自動化している。そして、ここで自動的に取得された複数のデータを記憶し、これらを比較して最適な焼戻し条件を選定する。
これにより、最適な焼戻し条件を探るためのデータ採取作業を自動化することができるため、複数の焼戻し条件によるデータの採取作業を、無人で行うことが可能になる。この結果、焼戻し処理を行う部品が複数種類ある場合でも、部品ごとの最適な焼戻し条件の選定までの作業を、従来よりも大幅に効率化することができる。

第２の発明に係る高周波誘導焼戻し方法は、第１の発明に係る高周波誘導焼戻し方法であって、第５のステップにおける所定条件には、被加熱体の表面および内部の焼戻しパラメータの差が小さいものが含まれる。
ここでは、上記第５のステップにおいては、焼戻しパラメータの差を基準にして最適なテストパターンの選定を行う。なお、焼戻しパラメータ（Ｐ）は、温度（Ｔ）と時間（ｔ）と定数（Ｃ）とを用いて、以下の関係式（１）によって算出される。
Ｐ＝Ｔ×（logｔ＋Ｃ）・・・・・（１）
これにより、最適な焼戻し条件を容易に選択することができる。この結果、焼戻しパラメータに対応する焼戻し処理後の被加熱体の表面硬度を所定値以上に維持して、所定の製品規格を満たすことができる。

第３の発明に係る高周波誘導焼戻し方法は、第１または第２の発明に係る高周波誘導焼戻し方法であって、第５のステップにおける所定条件には、被加熱体の表面および内部の焼戻し完了までに要する時間が短いものが含まれる。

ここでは、焼戻しパラメータによる選定に加えて、焼戻し処理完了までの時間が短いものを優先して最適条件として選定する。
これにより、最も効率よく焼戻し処理を行うことが可能な条件を選定することができるため、焼戻し処理の効率化が図れる。また、選定条件として、上述した焼戻しパラメータの差が小さいものという条件も併せて選定を行うことで、最適な焼戻し条件を効率よく実施することが可能になる。

第４の発明に係る高周波誘導焼戻し方法は、第１から第３の発明のいずれか１つに係る高周波誘導焼戻し方法であって、第１のステップでは、複数の温度センサを用いて、被加熱体の表面および内部の温度を測定する。
ここでは、最適な焼戻し条件を選定するための被加熱体の表面および内部の温度のセンシングについて、２つ以上の温度センサを用いて行う。
これにより、基本的に表面用の温度センサと内部用の温度センサの２つを用いる一方、被加熱体の形状によっては表面用の温度センサ１つと内部用の温度センサ２つ以上を用いてセンシングを行うことができる。この結果、複数の温度センサにおけるセンシング結果に基づいて、より最適な焼戻し条件を選定することが可能になる。

第５の発明に係る高周波誘導焼戻し方法は、第１から第４の発明のいずれか１つに係る高周波誘導焼戻し方法であって、第５のステップにおいて選定された条件によって処理された被加熱体の検査を行う第６のステップをさらに備えている。
ここでは、最適条件として選定された焼戻し条件によって処理された被加熱体の性能検査を行う。

これにより、選定された条件によって焼戻し処理された商品が、例えば、表面硬度や残留応力に関する所定の製品規格を満たすものであるか否かを確認することができる。この結果、検査の結果が悪いものについては、所定の優先順位に応じてさらに別の条件を選定することができるため、実際の製品の性能まで確認してより確実に最適な焼戻し条件を選定することが可能になる。

第６の発明に係る高周波誘導焼戻し方法は、第５の発明に係る高周波誘導焼戻し方法であって、第６のステップでは、被加熱体の硬度および残留応力の少なくとも一方に関する検査を行う。
ここでは、被加熱体の検査の具体例として、被加熱体の表面硬度と残留応力とを示す。
これにより、表面硬度および残留応力の少なくとも一方が、所定の性能に達していない被加熱体の焼戻し条件については、最適な条件ではないと判断することができる。この結果、より確実に所定の製品性能を満たす焼戻し条件を選定することができる。

第７の発明に係る高周波誘導焼戻し方法は、第５または第６の発明に係る高周波誘導焼戻し方法であって、第６のステップにおける検査結果に基づいて、最適な焼戻し条件の選定を再度行う。
ここでは、一旦最適な焼戻し条件として選定された条件によって処理された被加熱体の性能を検査した結果に応じて、その条件を最終的な最適条件とするか否かを決定する。
これにより、実際の製品の性能まで確認して、万一、その被加熱体の性能が低い場合には、優先順位が次の条件を選定することで、より確実に最適な焼戻し条件を選定することができる。

第８の発明に係る高周波誘導焼戻し方法は、第１から第７の発明のいずれか１つに係る高周波誘導焼戻し方法であって、最適な焼戻し条件に基づいて、複数の被加熱体の焼戻し処理を行う第７のステップを、さらに備えている。
ここでは、上述した各ステップを経て最適な焼戻し条件として選定された条件を最終的な焼戻し条件として用いて、複数の被加熱体をバッチ式等で連続的に焼戻し処理して、製品の量産化を行う。

これにより、自動的に選定された最適な焼戻し条件を用いて量産化を行うことで、従来の焼戻し処理よりも大幅に量産化までの処理効率を向上させることができる。

第９の発明に係る高周波誘導焼戻しプログラムは、被加熱体に対向する位置に配置された高周波誘導加熱コイルを用いて、被加熱体の焼戻し処理を行う高周波誘導焼戻しプログラムであって、第１から第５のステップを備えている高周波誘導焼戻し方法をコンピュータに実行させる。第１のステップでは、所定の位置へセットされた被加熱体を高周波誘導加熱コイルによって加熱しながら、被加熱体の表面および内部の温度を測定する。第２のステップでは、予め設定された上限値と下限値とに基づいて、被加熱体の表面と内部との温度が均一になるまで高周波誘導加熱コイルのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。第３のステップでは、第１・第２のステップを、焼戻し条件を変えた複数のテストパターンについて繰り返し行う。第４のステップでは、第３のステップにおいて得られた複数のテストパターンの結果を記憶する。第５のステップでは、複数のテストパターンの結果の中から、所定条件に基づいて最適な焼戻し条件を選定する。

ここでは、被加熱体の表面と内部との温度差をほぼ０にする焼戻し処理の最適条件を見出すために、予め設定された上限値／下限値に基づいて自動的に誘導加熱コイルのＯＮ／ＯＦＦ制御を行いながら複数の焼戻し条件によるテストパターンの結果を取得し、これらを比較して最適条件を選定する。
通常、このような焼戻し処理の最適条件を探る際には、被加熱体の表面および内部の温度をセンシングしながら、手動で高周波誘導加熱コイルのＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、表面および内部の温度が均一になるまでの複数のデータを取得する。しかし、このような従来の焼戻し方法では、高周波誘導加熱コイルのＯＮ／ＯＦＦ制御を手動で行っているため、データを採取する際には常に人がついている必要があるため面倒であった。

本発明の高周波誘導焼戻しプログラムでは、被加熱体の表面および内部の温度が均一になるまでの高周波誘導加熱コイルのＯＮ／ＯＦＦ制御について、予め温度の上限値と下限値を設定することで自動化している。そして、ここで自動的に取得された複数のデータを記憶し、これらを比較して最適な焼戻し条件を選定する。
これにより、最適な焼戻し条件を探るためのデータ採取作業を自動化することができるため、複数の焼戻し条件によるデータの採取作業を、無人で行うことが可能になる。この結果、焼戻し処理を行う部品が複数種類ある場合でも、部品ごとの最適な焼戻し条件の選定までの作業を、従来よりも大幅に効率化することができる。

本発明に係る高周波誘導焼戻し方法によれば、複数の焼戻し条件のデータ採取から最適な焼戻し条件の選定までの作業を、従来よりも大幅に効率化することができる。

本発明の一実施形態に係る高周波誘導焼戻し方法について、図１〜図６を用いて説明すれば以下の通りである。
［高周波誘導焼戻し装置１０の構成］
本実施形態に係る高周波誘導焼戻し方法を実行する高周波誘導焼戻し装置１０は、図１に示すように、ワーク（被加熱体）Ｗの円筒部分の内周面側に配置された高周波誘導加熱コイル１１と、この高周波誘導加熱コイル１１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う制御部１２と、ワークＷに含まれる熱処理部Ｗａの表面温度を検知する温度センサＳ１と、熱処理部Ｗａの内部の温度を検知する温度センサＳ２と、を備えている。
そして、制御部１２によって高周波誘導加熱コイル１１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行いながら、温度センサＳ１，Ｓ２によって検知される所望の熱処理部Ｗａの表面および内部の温度を均一化させる。

ワークＷは、炭素鋼であるＳ４８Ｃの材質によって形成された建設機械に搭載される部品であって、円筒形状の本体Ｗｂからフランジ部Ｗｃが突出するように形成されている。そして、この円筒形状の本体Ｗｂの内周面側には、焼入れ処理された熱処理部Ｗａが設けられている。このため、本実施形態では、この焼入れ処理された熱処理部Ｗａに対して焼戻し処理を行う場合について説明する。

高周波誘導加熱コイル１１は、ワークＷにおける円筒形状の本体Ｗｂの内周面側に挿入される略円筒形状の加熱手段であって、ワークＷの本体Ｗｂの内周面側の熱処理部Ｗｂに対して近接するように配置されている。このため、高周波誘導加熱コイル１１に交流電流を流すことで、被加熱体であるワークＷの熱処理部Ｗａの表面付近で発生するジュール熱によって、熱処理部Ｗａの表面を加熱することができる。

制御部１２は、高周波誘導加熱コイル１１に電流を流すか否かを制御する装置であって、温度センサＳ１，Ｓ２における検知結果に基づいて、高周波誘導加熱コイル１１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。また、制御部１２は、図２に示すように、インプット情報として、高周波誘導加熱コイル１１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う基準となる上限値および下限値となる設定温度（２２０℃，１９０℃）、昇温時に高周波誘導加熱コイル１１に付与される電力（電圧、電流）、昇温速度、均熱時に高周波誘導加熱コイル１１に付与される電力（電圧、電流）、昇温速度、焼戻し条件となる焼戻しパラメータ（例えば、１８０℃、２Ｈ）等に関する情報が入力される。一方、アウトプット情報として、昇温時における電力と加熱時間の積、均熱時における電力と加熱時間の積、加熱ＯＦＦの時間、・・・、均熱時間、算出された焼戻しパラメータの値、サイクル時間、等に関する情報が出力される。

温度センサＳ１，Ｓ２は、被加熱体であるワークＷの熱処理部Ｗａの表面と内部とにそれぞれセットされており、それぞれの検知結果を制御部１２に対して送信する。これにより、制御部１２では、温度センサＳ１，Ｓ２からそれぞれ受信した熱処理部Ｗａにおける表面と内部の検知結果（表面温度と内部温度）が均一になるように、高周波誘導加熱コイル１１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。具体的には、図３に示すように、高周波誘導加熱コイル１１に電流を流して熱処理部Ｗａを加熱していき、熱処理部Ｗａにおける表面温度を検知する温度センサＳ１において上限値として設定された温度（２２０℃）に表面温度が達すると、制御部１２は高周波誘導加熱コイル１１への電力供給をＯＦＦにする。そして、温度センサＳ１において下限値として設定された温度（１９０℃）まで表面温度が降下すると、制御部１２は高周波誘導加熱コイル１１への電力供給をＯＦＦにする。熱処理部Ｗａでは、このような加熱処理を繰り返し行う間に、図３に示すように、熱処理部Ｗａの内部温度を検知する温度センサＳ２が徐々に上昇していく。そして、熱処理部Ｗａにおける表面温度と内部温度とが均一になった時点（焼戻しパラメータの差が最小になった時点）で、焼戻し処理が終了する。このように、焼戻し処理を行う際の高周波誘導加熱コイル１１のＯＮ／ＯＦＦ制御を、予め設定された表面温度の上限値と下限値とに基づいて行うことで、各焼戻し条件におけるデータを採取するための処理を自動化することができる。

なお、焼戻しパラメータ（Ｐ）は、温度（Ｔ）と時間（ｔ）と定数（Ｃ）と、を用いて、以下の関係式（１）によって算出されるパラメータであって、図４に示すように、焼戻し処理の効果を検証するための１つの指標となる表面硬度（ロックウェルＣスケール硬さ）（ＨＲｃ）とほぼ線形的な相関を有し比例関係にある。
Ｐ＝Ｔ×（logｔ＋Ｃ）・・・・・（１）
つまり、この焼戻しパラメータがほぼ等しい場合には、焼戻し処理の温度や時間を変更した場合でも、ほぼ一定の焼戻し効果を得ることができる。

＜高周波誘導焼戻し方法の流れ＞
本実施形態では、上述した構成を備えた高周波誘導焼戻し装置１０において、例えば、形状の異なる各部品ごとに最適な焼戻し条件の選定を行う際の処理の流れについて、図５および図６のフローチャートを用いて説明すれば以下の通りである。
すなわち、まず、ステップＳ１において、高周波誘導焼戻し装置１０における所定の位置にワークＷをセットして、高周波誘導加熱コイル１１をワークＷの内周面側に挿入する。

次に、ステップＳ２において、ワークＷの熱処理部Ｗａの表面と内部とにそれぞれ温度センサＳ１，Ｓ２を取り付ける。
次に、ステップＳ３において、高周波誘導加熱コイル１１の電源をＯＮにして電流を流し、ワークＷの熱処理部Ｗａに対する誘導加熱を開始する。
次に、ステップＳ４において、上述した表面温度の上限値（２２０℃）と下限値（１９０℃）とに基づいて、高周波誘導加熱コイル１１のＯＮ／ＯＦＦ制御によって、熱処理部Ｗａにおける表面と内部との温度が均一になるように温度コントロールを行う。

次に、ステップＳ５において、熱処理部Ｗａの表面と内部とにセットされた温度センサＳ１，Ｓ２における検知結果と、加熱時間とに基づいて、上述した関係式（１）によって所定時間経過毎に焼戻しパラメータを算出する。
次に、ステップＳ６において、ステップＳ５において算出された焼戻しパラメータが所定の設定値に達したか否かを判定する。ここで、焼戻しパラメータが所定の値に達していない場合には、ステップＳ４へ戻って繰り返し高周波誘導加熱コイル１１をＯＮ／ＯＦＦして温度コントロールが行われる。一方、焼戻しパラメータが所定の設定値に達している場合には、焼戻し処理が完了したものと判断して、ステップＳ７へ進む。

次に、ステップＳ７において、高周波誘導加熱コイル１１の電源をＯＦＦにして、ワークＷの熱処理部Ｗａに対する誘導加熱を終了する。
次に、ステップＳ８において、予め用意された複数の焼戻し条件によるテストのうち、全てのテストを完了したか否かを判定する。ここで、まだ実施されていない焼戻し条件でのテストが残っている場合には、ステップＳ３へ戻り、異なる焼戻し条件を設定して再度誘導加熱を開始して焼戻し処理を行う。一方、全ての焼戻し条件によるテストが完了した場合には、ステップＳ９へと進む。

次に、ステップＳ９において、各焼戻し条件による焼戻し処理時のデータ（表面、内部における焼戻しパラメータ等）を、制御部１２内のＲＯＭやＲＡＭ等の記憶手段に記憶させる。
次に、ステップＳ１０において、ステップＳ９において記憶された各焼戻し条件の中から、所定の基準に基づいて焼戻し条件の順位付けを行うとともに、所定の基準に最も適した焼戻し条件を選定する。本実施形態では、最適な焼戻し条件の選定の基準として、熱処理部Ｗａの表面と内部とにおける焼戻しパラメータの積算値の差が小さいものを用いている。なお、表面と内部とにおける焼戻しパラメータの差は、図３に示す表面温度と内部温度の遷移を示す折れ線とＸ軸との間に形成されるグラフの面積の差として表される。このため、昇温時から均熱時にかけて熱処理部Ｗａの表面と内部とにおける温度差が少なく、焼戻し時間が短いものが最適な焼戻し条件として選定される。

以上のように、本実施形態の高周波誘導焼戻し方法では、第１に、焼戻し処理を行う際の高周波誘導加熱コイル１１のＯＮ／ＯＦＦ制御を、熱処理部Ｗａの表面温度の上限値と下限値とを設定することで、自動的に行うことができる。そして、制御部１２では、例えば、１つの部品（ワークＷ）に対して複数の焼戻し条件によるテストを繰り返し行って取得した複数のデータの中から、所定の基準に基づいて最適な焼戻し条件を選定することで、複数の焼戻し条件のデータ取得から最適な焼戻し条件の選定までの処理を自動的かつ効率よく実施することができる。この結果、形状等が異なる部品について、それぞれの最適な焼戻し条件を選定する必要がある場合でも、各部品について効率よく最適な焼戻し条件を選定することができるため、量産化を行う際の条件設定を高速化することができる。

また、本実施形態では、上述した最適な焼戻し条件の選定を行った後、引き続いて、図６に示すフローチャートに従って、ワークＷの検査や量産化等の処理を行う。
すなわち、本実施形態の高周波誘導焼戻し方法では、ステップＳ１１からステップＳ１６にかけて、選定された焼戻し条件による焼戻し処理が施されたワークＷをサンプリングし、このワークＷの表面硬度等に関する検査を行って、本当に焼戻し条件が最適なものであるか否かをチェックする工程を含んでいる。

具体的には、ステップＳ１１において、制御部１２が、選定された焼戻し条件を、焼戻し処理を行う設定条件（設定値）として取り込む。
次に、ステップＳ１２において、ワークＷが、高周波誘導焼戻し装置１０における所定の位置へセットされる。
次に、ステップＳ１３において、高周波誘導加熱コイル１１を用いて、所定の条件により、ワークＷの熱処理部Ｗａに対して焼入れ処理を行う。

次に、ステップＳ１４において、最適な焼戻し条件として選定された条件を設定して、焼戻し処理を行う。
次に、ステップＳ１５において、焼戻し処理が施されたワークＷの熱処理部Ｗａにおける表面硬度や残留応力に関する品質検査が行われる。
次に、ステップＳ１６において、上記品質検査の結果、品質が所定の基準を満たすものであるか否かを判定する。ここで、所定の基準を満たさない場合には、選定された焼戻し条件が最適ではないと判断して、２番目に順位付けされた焼戻し条件により、再度焼戻し処理を行う。一方、所定の基準を満たす場合には、ステップＳ１７へと進む。

次に、ステップＳ１７において、選定された焼戻し条件が所定の焼戻し効果を有していることが分かったため、これを最終的な最適な焼戻し条件として設定し、条件設定を完了する。
次に、ステップＳ１８において、最終的に選定された焼戻し条件を設定し、各部品ごとに最適な焼戻し効果が得られるように、それぞれ量産化を行う。

以上のように、図５に示すステップＳ１０までの工程において最適な焼戻し条件として選定された焼戻し条件が、所定の品質性能を満たすものであるか否かについて検査を行うことで、最適な焼戻し条件であるか否かを確認することができる。そして、品質を確認した上で量産化を行うことで、確実に所定の性能を有するワークＷを効率よく製造することが可能になる。

［高周波誘導焼戻し方法の特徴］
（１）
本実施形態の高周波誘導焼戻し方法は、高周波誘導加熱コイル１１を用いてワークＷの焼戻し処理を行う方法であって、図５に示すように、高周波誘導加熱コイル１１によってワークＷの熱処理部Ｗａを加熱しながら、熱処理部Ｗａにおける表面と内部との温度を測定し、予め設定された表面温度の上限値・下限値に応じて、表面と内部の温度が均一になるまで高周波誘導加熱コイル１１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。そして、このような焼戻し処理を、複数の焼戻し条件によって実施した後、これらの条件を記憶するとともに、所定の条件に基づいて最適な焼戻し条件の選定を行う。

これにより、上述した高周波誘導焼戻し方法によって、高周波誘導加熱コイル１１のＯＮ／ＯＦＦ制御を自動的に行って、ワークＷについて最適な焼戻し条件を効率よく選定することができる。この結果、例えば、材質や形状等が異なる複数の部品についてそれぞれの最適な焼戻し条件を見出す必要がある場合でも、各部品についての最適な焼戻し条件の選定までの処理を、従来よりも大幅に効率よく行うことが可能になる。

（２）
本実施形態の高周波誘導焼戻し方法では、図５に示すように、高周波誘導加熱コイル１１のＯＮ／ＯＦＦ制御を自動的に行って取得された複数の焼戻し条件のうち、最適な条件を選定する際の所定条件として、熱処理部Ｗａにおける表面と内部とにおける焼戻しパラメータ（上記関係式（１）参照）の積算値の差が小さいものを用いている。

これにより、焼戻しパラメータを算出するための数値（温度、時間等）から、最も効率よく焼戻し効果を得ることが可能な焼戻し条件を選定することが可能になる。そして、例えば、焼戻しパラメータとの相関がある表面硬度等の製品性能を維持しながら、効率のよい条件を選定することができる。
（３）
本実施形態の高周波誘導焼戻し方法では、図１に示すように、複数の温度センサＳ１，Ｓ２を用いて、ワークＷの熱処理部Ｗａにおける表面と内部の温度を測定する。

これにより、焼戻し処理を行う対象となるワークＷの形状に応じて、表面と内部の温度を適切に検知して焼戻し処理のためのデータを取得することができる。
（４）
本実施形態の高周波誘導焼戻し方法では、図６に示すように、焼戻しパラメータ等の基準によって最適な焼戻し条件を選定した後、その条件によって処理されたワークＷについて品質検査を行う。

これにより、選定された焼戻し条件が最適なものであるか否かについて、品質面から検証することで、より確実に最適な焼戻し条件の選定を行うことができる。
（５）
本実施形態の高周波誘導焼戻し方法では、図６に示すように、最適な焼戻し条件として選定された条件で処理されたワークＷについて、表面硬度および残留応力に関する品質検査を行う。

これにより、選定された焼戻し条件が最適なものであるか否かについて、表面硬度や残留応力といった品質面から検証することで、より確実に最適な焼戻し条件の選定を行うことができる。
（６）
本実施形態の高周波誘導焼戻し方法では、図６に示すように、上述した品質面での検査結果が所定の品質性能を満たさない場合には、再度、最適な焼戻し条件の選定を行う。

これにより、品質面で所定の基準を満たさない焼戻し条件については、最適な条件とはいえないため、再度順位付けの高い条件を最適な焼戻し条件として選定することができる。この結果、品質面での検証の結果、所定の性能を有さない焼戻し条件については順位付けされた条件から排除することで、効率よく焼戻し処理を行うことができ、かつ表面硬度等の品質面にも優れたワークＷを製造することができる。

（７）
本実施形態の高周波誘導焼戻し方法では、図６に示すように、最適な焼戻し条件として選定された条件を設定して、複数のワークＷをセットして製品の量産化を行う。
これにより、効率よく選定された最適な焼戻し条件によって焼戻し処理を行うことで、製品の量産を効率よく行うことができる。特に、図６に示すように、表面硬度等の検査も行って品質面での検証がなされた焼戻し条件に基づいて製品の量産化を行うことで、より確実に、性能面でも優れた製品を効率よく実施することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態では、本発明を高周波誘導焼戻し方法として説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、上述した高周波誘導焼戻し方法をコンピュータに実行させる高周波誘導焼戻しプログラムとして、本発明を実現することも可能である。
この場合でも、各種焼戻し条件のデータ取得から最適条件の選定までの処理の自動化により、処理を効率よく行うことができるという、上記と同様の効果を得ることができる。
（Ｂ）
上記実施形態では、図４に示すように、被加熱体であるワークＷの材質として、炭素鋼（Ｓ４８Ｃ）を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）やマンガン鋼（ＳＭｎ４４３）等の合金や鋳鉄によって形成される被加熱体をワークとして用いてもよい。
この場合でも、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、焼戻しパラメータと表面硬度（ＨＲｃ）との相関は、図４に示す炭素鋼（Ｓ４８Ｃ）と近似しているため、これらの他の材質を被加熱体のワークとして用いた場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。

（Ｃ）
上記実施形態では、図５に示すステップＳ１０のように、最適な焼戻し条件を選定する際の基準として、ワークＷの表面と内部とにおける焼戻しパラメータ（温度、時間）の積算値の差が小さいものを例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、選定条件として、図８に示すステップＳ１０およびステップＳ１０ａのように、焼戻しパラメータに加えて、焼戻し処理が完了するまでに要する時間が短い方を選定条件として付加しても良い。この場合には、焼戻しパラメータの差が同じものについては、焼戻し処理が早く終了する方の条件を選定することで、より効率よく焼戻し処理を実施することができる。

（Ｄ）
上記実施形態では、最適な焼戻し条件を選定した後、その条件によって焼戻し処理されたワークＷの検査を行って、要求される所定の性能を有しているか否かをチェックする例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、最適な焼戻し条件の選定後、その条件を用いてそのまま量産化を行ってもよい。

ただし、選定された焼戻し条件が最適なものであるか否かを、製品の性能をチェックすることにより確認することで、より確実に最適な焼戻し条件の選定を行うことができるという点では、上記実施形態のように、最適な焼戻し条件の選定後に被加熱体の検査を実施することがより好ましい。
（Ｅ）
上記実施形態では、最適な焼戻し条件の選定後に、表面硬度と残留応力についてのワークＷの検査を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、検査内容として、寸法精度に関するチェックを追加しても良い。あるいは反対に、表面硬度および残留応力のいずれか一方のみをチェックするようにしてもよい。
（Ｆ）
上記実施形態では、最適な焼戻し条件を選定後、複数のワークＷをセットして、焼戻し処理を量産化する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、最適な焼戻し条件を選定後、すぐに量産化するのではなく、各被加熱体ごとの最適な焼戻し条件のデータとして、最適な焼戻し条件を記憶させるようにしてもよい。
（Ｇ）
上記実施形態では、被加熱体として、建設機械に搭載される部品（ワークＷ）を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、建設機械の部品に限らず、他分野において使用される金属材料の焼戻し条件の選定にも本発明の適用は可能である。
（Ｈ）
上記実施形態では、最適な焼戻し条件を選定するためのデータ採取を自動化するために、ワークＷの熱処理部Ｗａにおける表面温度の上限値と下限値とを２２０℃と１９０℃とにそれぞれ設定した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、上限値を２６０℃、下限値を２１０℃等のように、被加熱体の材質に応じて設定値を上下動させることも可能である。
なお、上限値と下限値の設定値を変更した場合には、焼戻し処理の効果に影響が出ることも考えられるが、焼戻しパラメータが一定であれば、表面硬度等の性能面への影響はほとんどないことが分かっている。このため、設定温度を変えた場合でも、ほぼ一定の性能を維持したい場合には、設定温度を変更した際にはそれに合わせて時間も変更して焼戻しパラメータをほぼ一定とすることがより好ましい。

（Ｉ）
上記実施形態では、２つの温度センサＳ１，Ｓ２を用いて、ワーク（被加熱体）Ｗの表面と内部との温度を測定しながら焼戻し処理を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、被加熱体の形状が複雑な場合等においては、３つ以上の温度センサを用いて、被加熱体の各部の温度を測定して焼戻し処理を行ってもよい。

本発明の高周波誘導焼戻し方法は、複数の焼戻し条件によるデータ採取から最適な焼戻し条件の選定までの処理を自動化して、効率よく実施することができるという効果を奏することから、各種の焼戻し処理に対して広く適用可能である。

本発明の一実施形態に係る高周波誘導焼戻し方法を実行する高周波誘導焼戻し装置の概略的な構成を示す断面図。図１の高周波誘導焼戻し装置におけるインプット／アウトプットの内容を示す説明図。図１の高周波誘導焼戻し方法における焼戻し処理を行う際のワークの表面および内部の温度変化を示すグラフ。図１の高周波誘導焼戻し装置によってワークの材料としてＳ４８Ｃを用いた場合の表面硬度と焼戻しパラメータとの関係を示すグラフ。図１の高周波誘導焼戻し装置による高周波誘導焼戻し方法の流れを示すフローチャート。図５のフローチャートの続きの工程を示すフローチャート。本発明の他の実施形態に係る高周波誘導焼戻し方法において使用されるワークの材料について、表面硬度と焼戻しパラメータとの関係を示すグラフ。本発明のさらに他の実施形態に係る高周波誘導焼戻し方法の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１０高周波誘導焼戻し装置
１１高周波誘導加熱コイル
１２制御部
Ｓ１，Ｓ２温度センサ
Ｗワーク（被加熱体）
Ｗａ熱処理部

Claims

被加熱体に対向する位置に配置された高周波誘導加熱コイルを用いて、前記被加熱体の焼戻し処理を行う高周波誘導焼戻し方法であって、
所定の位置へセットされた前記被加熱体を前記高周波誘導加熱コイルによって加熱しながら、前記被加熱体の表面および内部の温度を測定する第１のステップと、
予め設定された表面温度の上限値と下限値とに基づいて、前記被加熱体の表面と内部との温度が均一になるまで前記高周波誘導加熱コイルのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う第２のステップと、
前記第１・第２のステップを、焼戻し条件を変えた複数のテストパターンについて繰り返し行う第３のステップと、
前記第３のステップにおいて得られた前記複数のテストパターンの結果を記憶する第４のステップと、
前記複数のテストパターンの結果の中から、所定条件に基づいて最適な焼戻し条件を選定する第５のステップと、
を備えている高周波誘導焼戻し方法。
前記第５のステップにおける前記所定条件には、前記被加熱体の表面および内部の焼戻しパラメータの差が小さいものが含まれる、
請求項１に記載の高周波誘導焼戻し方法。
前記第５のステップにおける前記所定条件には、前記被加熱体の表面および内部の焼戻し完了までに要する時間が短いものが含まれる、
請求項１または２に記載の高周波誘導焼戻し方法。
前記第１のステップでは、複数の温度センサを用いて、前記被加熱体の表面および内部の温度を測定する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の高周波誘導焼戻し方法。
前記第５のステップにおいて選定された条件によって処理された前記被加熱体の検査を行う第６のステップをさらに備えている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の高周波誘導焼戻し方法。
前記第６のステップでは、前記被加熱体の硬度および残留応力の少なくとも一方に関する検査を行う、
請求項５に記載の高周波誘導焼戻し方法。
前記第６のステップにおける検査結果に基づいて、前記最適な焼戻し条件の選定を再度行う、
請求項５または６に記載の高周波誘導焼戻し方法。
前記最適な焼戻し条件に基づいて、複数の前記被加熱体の焼戻し処理を行う第７のステップを、さらに備えた、
請求項１から７のいずれか１項に記載の高周波誘導焼戻し方法。
被加熱体に対向する位置に配置された高周波誘導加熱コイルを用いて、前記被加熱体の焼戻し処理を行う高周波誘導焼戻しプログラムであって、
所定の位置へセットされた前記被加熱体を前記高周波誘導加熱コイルによって加熱しながら、前記被加熱体の表面および内部の温度を測定する第１のステップと、
予め設定された上限値と下限値とに基づいて、前記被加熱体の表面と内部との温度が均一になるまで前記高周波誘導加熱コイルのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う第２のステップと、
前記第１・第２のステップを、焼戻し条件を変えた複数のテストパターンについて繰り返し行う第３のステップと、
前記第３のステップにおいて得られた前記複数のテストパターンの結果を記憶する第４のステップと、
前記複数のテストパターンの結果の中から、所定条件に基づいて最適な焼戻し条件を選定する第５のステップと、
を備えている高周波誘導焼戻し方法をコンピュータに実行させる高周波焼戻しプログラム。