JP2014224635A - 真空処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼戻し処理や真空焼結時効処理等において異なる温度での加熱冷却処理が必要になった場合にも効率的な操業を維持できる。
【解決手段】複数の真空加熱室３Ａ，２Ｂと、単一のガス冷却チャンバー５と、これら真空加熱室３Ａ，３Ｂとガス冷却チャンバー５との間でワークを搬送する垂直リフト４とを備える真空処理設備における真空処理方法であって、真空加熱室３Ａ，３Ｂをそれぞれ異なる一定温度に設定して、ワークの加熱処理に適した温度の真空加熱室３Ａ，３Ｂを選択して当該真空加熱室へワークを搬送する。
【選択図】 図１

Description

本発明は真空処理方法に関し、特に効率的な操業を可能にした真空焼入れ方法又は真空焼結方法に関する。

特許文献１には上下方向に配設された複数の浸炭室（真空加熱室）とこれら浸炭室に処理品を搬送する上下動可能な垂直リフト装置、および浸炭後の処理品を冷却する冷却室を一体的に備えた真空浸炭焼入れ処理設備が示されている。

特表２０１３−５０４６８６

ところで、上記従来の真空浸炭焼入れ処理設備では、同様の処理を複数の浸炭室で時間をずらして行うことによって、処理時間の大幅な短縮を図り、生産効率を高めている。しかし、単一の温度を維持すれば良い浸炭処理に対して、加熱を段階的に行う浸炭処理や、脱ワックス・脱ガス・焼結等を行う焼結処理等においては真空加熱室の温度を多段的に上昇させてワークを加熱する必要があり、また焼入れ後に焼戻しを行う処理、磁石の製造で焼結後に時効を行う処理等においては真空加熱室の温度を低下させてワークを再加熱する必要があって、このような真空加熱室の温度変更に時間を要するため焼戻し処理や時効処理等における生産効率が大きく低下してしまうという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、焼戻し処理や焼結時効処理等において異なる温度での加熱処理が必要になった場合にも効率的な操業を維持できる真空処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の真空加熱室(３Ａ，３Ｂ)と、単一又は複数の冷却室（５）と、前記真空加熱室(３Ａ，３Ｂ)と前記冷却室（５）との間でワークを搬送する搬送装置（４）とを備える真空処理設備における真空処理方法であって、前記真空加熱室(３Ａ，３Ｂ)をそれぞれ異なる一定温度に設定して、ワークの加熱処理に適した温度の真空加熱室（３Ａ，３Ｂ）を選択して当該真空加熱室へワークを搬送するようにした。

本発明においては、焼戻し処理や焼結時効処理等において異なる温度での加熱処理が必要になった場合にも、真空加熱室の温度を変更することなく、ワークの加熱処理に適した温度の真空加熱室を選択して当該真空加熱室へワークを搬送するようにしているから、真空加熱室の温度変更に時間を要さず、生産効率の低下が防止される。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明の真空処理方法によれば、焼戻し処理や焼結処理等において異なる温度での加熱処理が必要になった場合にも効率的な操業を維持することができる。

本発明の第１実施形態における真空焼入れ設備の概略断面図である。 垂直リフトの概略側面図である。 真空焼入れ・焼戻し処理のタイムチャートである。 本発明の第２実施形態における真空焼入れ設備の概略断面図である。 真空多段加熱・焼入れ処理のタイムチャートである。 第１従来例における真空焼入れ設備の概略断面図である。 真空焼入れ・焼戻し処理のタイムチャートである。 第２従来例における真空焼入れ設備の概略断面図である。 真空多段加熱・焼入れ処理のタイムチャートである。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

（第１実施形態）
以下、ワークの焼入れ・焼戻し処理を行う本発明の第１実施形態を示す。図１において、真空焼入れ処理設備の筐体１内は加熱チャンバー２と、冷却室たるガス冷却チャンバー５に区画されている。加熱チャンバー２内には、その半部に上下方向へ二基の真空加熱室（以下、単に加熱室という）３Ａ，３Ｂが設けられているとともに、残る半部には搬送装置としての垂直リフト４が設置されている。

各加熱室３Ａ，３Ｂにはヒータが設けられて当該加熱室内を所定温度へ昇温できるようになっており、また各加熱室３Ａ，３Ｂには真空排気管が連結されて当該加熱室内を所定の真空度に維持できるようになっている。なお、各加熱室３Ａ，３Ｂは図略のゲート弁によって垂直リフト４に面する側が開閉できるようになっている。本実施形態では加熱室３Ａは１０００℃、加熱室３Ｂは６００℃と異なる温度に保持されている。

垂直リフト４は上記特許文献１（特表２０１３−５０４６８６）に記載されたものと同様の構造である。すなわち、図２に示すように垂直リフトは上下方向へ架設された左右一対のチェーン４１，４２を備え、チェーン４２には水平なプラットホーム４３が装着されている。プラットホーム４３上にはギア機構４４が設けられて当該ギア機構４４の入力側はチェーン４１に連結されている。また、プラットホーム４３上には側方へ二段で伸縮可能なフォーク体４５，４６が配設されており、これらフォーク体４５，４６は上記ギア機構４４の出力側に連結されて伸縮駆動されるようになっている。

ワークは例えば格子状のトレイ上に複数が平面状に配置されてフォーク体４６上に載置される。ワークを上下方向へ搬送する場合には両チェーン４１，４２を同時に作動させて、プラットホーム４３を所定の加熱室２Ａ、２Ｂに対向する位置へ昇降させる。この後、チェーン４２を停止してチェーン４１のみを作動させ、ギア機構４４を介してフォーク４５，４６を側方へ伸長させて、加熱室２Ａ，２Ｂ内へワークを載せたトレイを挿入し、ないし処理後のワークを載せたトレイを加熱室２Ａ，２Ｂ内から取り出す。なお、垂直リフト４は上記構造に限られず、公知の他の構造を採用することができる。

ガス冷却チャンバー５には真空排気管が連結されるとともに窒素等の冷却ガス供給管が連結されている。ガス冷却チャンバー５の室内天井部には撹拌扇５１が設けられ、また、ガス冷却チャンバー５の加熱チャンバー２との仕切壁およびこれと反対側の室壁にはそれぞれ真空扉５２，５３が設けられている。なお、垂直リフト４のフォーク４５，４６（図２）は加熱チャンバー２とは反対側にあるガス冷却チャンバー５内へも伸長進入可能である。

このような真空焼入れ処理設備を使用して焼入れ・焼戻し処理をする場合を、図１に加えて図３、表１を参照しつつ以下に説明する。ワークはａの矢印経路でガス冷却チャンバー５を素通りして垂直リフト４によって加熱室３Ａ内へ装入される。そして、２０分間で１１００℃まで昇温され、その後３０分間１１００℃に維持されて加熱浸炭処理される。その後、ワークは加熱室３Ａから取り出されて、ｂの矢印経路でガス冷却チャンバー５内へ搬送されて５分間で１００℃まで急冷されて、焼入れ処理がなされる。この後、ｃの矢印経路で加熱室３Ｂ内へ装入され、１０分間で６００℃まで昇温され、その後２０分間６００℃に維持されて焼戻し処理される。そして、加熱室３Ｂから取り出されて、ｄの矢印経路でワークはガス冷却チャンバー５内へ搬送されて５分間で１００℃まで冷却されて、処理が終了する。以上の１サイクルは９０分間で行なわれる。

（第１従来例）
これに対して、各加熱室毎に焼入れ・焼戻し処理を行う従来の装置の場合を図６、図７、表２で以下に説明する。

ワークはａの矢印経路でガス冷却チャンバー５を素通りして垂直リフト４によって１１００℃に維持されている加熱室３Ａ内へ装入される。そして、２０分間で１１００℃まで昇温され、続いて３０分間１１００℃に維持されて加熱浸炭処理される。その後、ワークは加熱室３Ａから取り出されて、ｂの矢印経路でガス冷却チャンバー５内へ搬送されて５分間で１００℃まで急冷されて、焼入れ処理がなされる。

この間に加熱室は１１００℃から６００℃へ温度が低下させられるが、これには２４５分を要する。加熱室３Ａが６００℃になるとｃの矢印経路でワークは再び加熱室３Ａ内へ装入され、１０分間で６００℃まで昇温されて、その後２０分間６００℃に維持されて焼戻し処理される。そして、加熱室Ａからｄの矢印経路でワークはガス冷却チャンバー５内へ搬送されて５分間で１００℃まで冷却されて、処理が終了する。以上の１サイクルには３３０分を要する。

この場合、二基の加熱室３Ａ，３Ｂで並行処理ができるため３３０分で二個のワークを処理することができるが、ワーク一個当りに換算すると１サイクルは１６５分であり、第１実施形態のサイクル時間に比して長い。

（第２実施形態）
以下、ワークの多段加熱・焼入れ処理を行う本発明の第２実施形態を示す。図４において、真空焼入れ処理設備の筐体１内は加熱チャンバー２とガス冷却チャンバー５に区画されている。加熱チャンバー２内には、その半部に上下方向へ三基の加熱室３Ａ〜３Ｃが設けられているとともに、残る半部には搬送装置としての垂直リフト４が設置されている。各加熱室３Ａ〜３Ｃおよび垂直リフト４の構造は第１実施形態と同様である。ここで、加熱室３Ａは３００℃、加熱室３Ｂは６００℃、加熱室３Ｃは１０００℃とそれぞれ異なる温度に保持されている。なお、ガス冷却チャンバー５の構造も第１実施形態と同様である。

このような真空焼入れ処理設備を使用して多段階加熱・焼入れ処理をする場合を、図４に加えて図５、表３を参照しつつ以下に説明する。ワーク１はａの矢印経路でガス冷却チャンバー５を素通りして垂直リフト４によって加熱室３Ａ内へ装入される。ここでワーク１は１０分間で３００℃まで昇温され、その後３０分間３００℃に維持されて加熱処理される。その後、加熱室３Ａから取り出されて、ｂの矢印経路で垂直リフト４によって加熱室３Ｂ内へ装入され、１０分間で６００℃まで昇温された後、３０分間６００℃に維持されて加熱処理される。この時垂直リフト４はガス冷却チャンバー５を素通りさせてワーク２を加熱室３Ａ内へ装入し、加熱室３Ａと加熱室３Ｂで加熱処理が並行して行われる。

その後、ワーク１は加熱室３Ｂから取り出されてｃの矢印経路で垂直リフト４によって加熱室３Ｃ内へ装入され、１５分間で１０００℃まで昇温された後、３０分間１０００℃に維持されて加熱浸炭処理される。この時垂直リフト４は加熱室３Ａのワーク２を加熱室３Ｂへ搬送するとともに、ガス冷却チャンバー５を素通りさせてさらにワーク３を加熱室３Ａ内へ装入する。これにより３基の加熱室３Ａ〜３Ｃで加熱処理が並行して行われる。加熱室３Ｃでの加熱処理を終えたワーク１は加熱室３Ｃから取り出されて、ｄの矢印経路でガス冷却チャンバー５内へ搬送され、１０分間で５０℃まで急冷されて焼入れ処理がなされ、処理を終了する。この間に、各加熱室３Ａ，３Ｂ内のワーク３，２は垂直リフト４によってそれぞれ加熱室３Ｂ，３Ｃへ搬送されて、それぞれ６００℃、１０００℃に昇温される。

以後、順送りに同様の処理が繰り返される結果、本実施形態では、２２０分のサイクルで３個のワークの処理を行うことができる。これはワーク一個当りに換算すると１サイクルは約７３分である。

（第２従来例）
これに対して、各加熱室毎に多段加熱・焼入れ処理を行う従来の装置の場合を図８、図９、表４で以下に説明する。

ワークはａの矢印経路でガス冷却チャンバー５を素通りして垂直リフト４によって３００℃に維持されている加熱室３Ａ内へ装入される。ワークは１０分間で３００℃まで昇温され、その後３０分間３００℃に維持されて加熱処理される。その後、加熱室３Ａは６００℃へ昇温され、これに伴ってワークは１０分間で６００℃まで昇温される。そして３０分間６００℃に維持されて加熱処理される。この後、加熱室３Ａはさらに１０００℃へ昇温され、これに伴ってワークは１５分間で１０００℃まで昇温される。そして３０分間１０００℃に維持されて加熱浸炭処理される。加熱処理を終えたワークは加熱室３Ａから取り出されて、ｂの矢印経路でガス冷却チャンバー５内へ搬送され、１０分間で５０℃まで急冷されて焼入れ処理がなされ、処理を終了する。

加熱終了後の加熱室３Ａは１０００℃から３００℃へ降温させられるが、これには３００分を要する。以上の１サイクルには４２５分を要する。この場合、三基の加熱室３Ａ〜３Ｃで並行処理ができるため４２５分で三個のワークの処理を行うことができるが、ワーク一個当りに換算すると１サイクルは約１４２分であり、第２実施形態のサイクル時間に比して長い。

なお、上記各実施形態において、冷却室を複数設けるようにしても良い。また、上記各実施形態は焼入れ・焼戻し処理について説明したが、本発明方法は真空焼結・時効処理等にも適用することができる。

２…加熱チャンバー、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…真空加熱室、４…垂直リフト（搬送装置）、５…ガス冷却チャンバー。

Claims (1)

1. 複数の真空加熱室と、単一又は複数の冷却室と、前記真空加熱室と前記冷却室との間でワークを搬送する搬送装置とを備える真空処理設備における真空処理方法であって、前記真空加熱室をそれぞれ異なる一定温度に設定して、ワークの加熱処理に適した温度の真空加熱室を選択して当該真空加熱室へワークを搬送するようにした真空処理方法。

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