JP2018131642A - Quenching method for annular work - Google Patents

Quenching method for annular work Download PDF

Info

Publication number
JP2018131642A
JP2018131642A JP2017024134A JP2017024134A JP2018131642A JP 2018131642 A JP2018131642 A JP 2018131642A JP 2017024134 A JP2017024134 A JP 2017024134A JP 2017024134 A JP2017024134 A JP 2017024134A JP 2018131642 A JP2018131642 A JP 2018131642A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diameter portion
workpiece
radius
annular
coolant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017024134A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
十和子 松井
Towako Matsui
十和子 松井
三上 剛
Takeshi Mikami
剛 三上
木澤 克彦
Katsuhiko Kizawa
克彦 木澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JTEKT Corp filed Critical JTEKT Corp
Priority to JP2017024134A priority Critical patent/JP2018131642A/en
Publication of JP2018131642A publication Critical patent/JP2018131642A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a quenched annular work having good roundness at low cost.SOLUTION: Provided is a method including a heating step, an analyzing step, and a cooling step for quenching an annular work made of metal. In the heating step, the annular work is heated and raised to a hardening temperature, and held at a quenching temperature. In the analyzing step, a radial dimension of the annular work is acquired after starting heating in the heating step and a reference dimension is obtained based on the acquired radial dimension. In the analyzing step, the annular work is partitioned into a part having a radius larger than the reference dimension and a part having a radius smaller than the reference dimension, and a dimensional difference between the parts is calculated. In the cooling step, cooling liquid is injected into the annular work at least partitioned into the large-diameter part and the small-diameter part in the analysis step after the heating step. In the cooling step, the start of the injection of the cooling liquid to the large-diameter part and the small-diameter part is adjusted on the basis of the dimensional difference between the maximum value of the radius of the large-diameter part and the minimum value of the radius of the small-diameter part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、金属材料からなる環状ワークの焼入れ方法に関する。   The present invention relates to a method for quenching an annular workpiece made of a metal material.

環状部材の一例である転がり軸受の軌道輪は、所望の機械的強度を有する必要がある。そのため、前記環状部材の製造に際し、環状ワークへの焼入れ等の熱処理が行なわれている。しかし、環状ワークへの焼入れは、得られる環状部材の真円度の悪化及び外径又は内径の寸法のバラツキを招くことがある。   A ring of a rolling bearing which is an example of an annular member needs to have a desired mechanical strength. Therefore, when manufacturing the annular member, a heat treatment such as quenching of the annular workpiece is performed. However, quenching into an annular workpiece may lead to deterioration in the roundness of the resulting annular member and variations in the outer diameter or inner diameter.

環状部材の外径又は内径の寸法のバラツキを抑制する手法として、例えば、特許文献1には、環状ワークの外周面に当接して加熱時における当該環状ワークの径方向外側への過度の変形を規制する外周拘束具と、前記環状ワークの内周面に当接して加熱時における当該環状部材の径方向内側への過度の変形を規制する内周拘束具とを備えた焼入れ装置を用いて焼入れ処理を行なう手法が提案されている。   As a technique for suppressing variations in the outer diameter or inner diameter of the annular member, for example, Patent Document 1 discloses that excessive deformation of the annular workpiece radially outward during contact with the outer peripheral surface of the annular workpiece is performed. Quenching using a quenching apparatus provided with an outer peripheral restraining device that regulates and an inner circumferential restraining device that abuts against the inner peripheral surface of the annular workpiece and restricts excessive deformation of the annular member radially inward during heating. A method for performing processing has been proposed.

特開2014−62308号公報JP 2014-62308 A

しかし、特許文献1に記載の手法には、拘束具を別途用意する必要があるため、コストの増大を招くという欠点がある。   However, the technique described in Patent Document 1 has a drawback in that cost is increased because it is necessary to prepare a restraining tool separately.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、良好な真円度を有し、寸法のバラツキの少ない焼入れ処理品としての環状部材を低コストで提供することができる環状ワークの焼入れ方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an annular work that can provide an annular member as a quenched product having good roundness and less dimensional variation at low cost. An object is to provide a quenching method.

本発明は、一側面では、金属材料からなる環状ワークの焼入れ方法であって、
前記環状ワークを加熱し、前記環状ワークの温度を焼入れ温度に昇温させた後、当該焼入れ温度で前記環状ワークを保持する加熱工程、
前記加熱工程における加熱開始後に環状ワークの半径寸法を取得し、取得された前記半径寸法に基づき、基準寸法を取得し、前記環状ワークを、前記基準寸法より大きい大径部と前記基準寸法より小さい小径部とに少なくとも区分けするとともに、前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差を算出する解析工程、及び
前記加熱工程後、前記解析工程で大径部と小径部とに少なくとも区分けされた環状ワークに冷却液を噴射する冷却工程と、
を含み、
前記冷却工程において、前記大径部の半径の最大値と前記小径部の半径の最小値との間の寸法差に基づき、前記大径部への冷却液の噴射開始時期及び前記小径部への冷却液の噴射開始時期を調節することを特徴とする環状ワークの焼入れ方法に関する。
In one aspect, the present invention is a method for quenching an annular workpiece made of a metal material,
Heating the annular workpiece, heating the annular workpiece to a quenching temperature, and then holding the annular workpiece at the quenching temperature,
After starting heating in the heating step, a radial dimension of the annular workpiece is acquired, a reference dimension is acquired based on the acquired radial dimension, and the annular workpiece is smaller than the reference dimension with a large-diameter portion larger than the reference dimension. An analysis step for calculating a dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion, and an analysis step for calculating the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion. A cooling step of injecting a cooling liquid to the annular workpiece divided into at least
Including
In the cooling step, based on a dimensional difference between the maximum value of the radius of the large diameter portion and the minimum value of the radius of the small diameter portion, the injection timing of the coolant to the large diameter portion and the small diameter portion The present invention relates to a quenching method for an annular workpiece, characterized by adjusting a start timing of injection of a coolant.

環状ワークを焼入れ温度に加熱した場合、ひずみが生じる。したがって、加熱されていない環状ワークの真円度と比べて、焼入れ処理品としての環状部材の真円度が著しく悪化することがある。また、焼入れ処理において、焼入れ温度に加熱された環状ワークを冷却する冷却工程では、環状ワークの径寸法は、温度の低下とともに変化する。このとき、環状ワークの径寸法の変化の仕方は、冷却条件によって異なる。したがって、得られる環状部材の寸法には、寸法のバラツキが生じやすい。   When the annular workpiece is heated to the quenching temperature, distortion occurs. Therefore, the roundness of the annular member as the quenched product may be significantly deteriorated as compared with the roundness of the unheated annular workpiece. Further, in the quenching process, in the cooling step of cooling the annular workpiece heated to the quenching temperature, the diameter dimension of the annular workpiece changes as the temperature decreases. At this time, the method of changing the diameter of the annular workpiece varies depending on the cooling conditions. Therefore, the dimension of the obtained annular member is likely to vary.

一方、本発明の環状ワークの焼入れ方法では、加熱工程における加熱開始後に環状ワークの半径寸法を取得し、取得された前記半径寸法から得られた基準寸法に基づき、環状ワークを区分けし、前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差を算出し、前記寸法差に基づき、前記大径部への冷却液の噴射開始時期及び前記小径部への冷却液の噴射開始時期を調節するという一連の操作が採用されている。かかる操作が採用されているので、本発明の焼入れ方法によれば、冷却工程において、前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差が解消され、かつ環状ワークを焼入れ温度に加熱した際に生じたひずみが解消されるように、環状ワークを変形させることができる。また、本発明の焼入れ方法では、前記操作が採用されているので、冷却工程において、拘束具を用いずに寸法のバラツキの発生を抑制することができる。その結果、良好な真円度を有し、寸法のバラツキの少ない焼入れ処理品としての環状部材を低コストで得ることができる。   On the other hand, in the quenching method for an annular workpiece according to the present invention, the radial dimension of the annular workpiece is acquired after the start of heating in the heating step, and the annular workpiece is classified based on the reference dimension obtained from the acquired radial dimension. A dimensional difference between the radius of the diameter portion and the radius of the small diameter portion is calculated, and based on the dimensional difference, the cooling liquid injection start timing to the large diameter portion and the cooling liquid injection start timing to the small diameter portion are calculated. A series of operations to adjust the is adopted. Since such an operation is adopted, according to the quenching method of the present invention, in the cooling step, the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion is eliminated, and the annular workpiece is quenched with a quenching temperature. The annular workpiece can be deformed so as to eliminate the distortion generated when heated. Moreover, in the hardening method of this invention, since the said operation is employ | adopted, generation | occurrence | production of the variation in a dimension can be suppressed without using a restraint tool in a cooling process. As a result, it is possible to obtain an annular member as a quench-treated product having good roundness and less dimensional variation at low cost.

前記冷却工程において、前記大径部への単位時間あたりの冷却液の噴射量と、前記小径部への単位時間あたりの冷却液の噴射量とが同じになるように、前記環状ワークに冷却液を噴射することが好ましい。この場合、大径部及び小径部それぞれへの単位時間あたりの冷却水の噴射量の調節が不要であるため、冷却工程における冷却条件の管理及び制御が容易であるからである。   In the cooling step, the coolant is applied to the annular work so that the injection amount of the coolant per unit time to the large diameter portion is the same as the injection amount of the coolant per unit time to the small diameter portion. Is preferably injected. In this case, it is not necessary to adjust the injection amount of the cooling water per unit time to each of the large diameter portion and the small diameter portion, so that it is easy to manage and control the cooling conditions in the cooling process.

前記環状ワークの肉厚は、1〜10mmであることが好ましい。この場合、良好な真円度の焼入れ処理品(焼入れされた環状部材)を得ることができる。   The wall thickness of the annular workpiece is preferably 1 to 10 mm. In this case, a quenched product (quenched annular member) with good roundness can be obtained.

肉厚が1〜10mmである環状ワークにおいて、前記寸法差が0.15mm未満である場合、前記小径部への冷却液の噴射開始時から0.1秒間経過するまでに前記大径部への冷却液の噴射を開始することが好ましい。焼入れ温度に加熱された環状ワークの小径部への冷却開始時から0.1秒間経過するまでは、小径部の組織は、軟らかいオーステナイト組織である。前記小径部への冷却開始時からの経過時間が短時間である場合、マルテンサイト変態の影響が小さいため、相対的に熱収縮による変形量の影響が大きくなる。そのため、楕円変形の変形量は、全体として小さくなる。したがって、良好な真円度の焼入れ処理品を得ることができる。   In an annular workpiece having a wall thickness of 1 to 10 mm, when the dimensional difference is less than 0.15 mm, the passage to the large diameter portion is started until 0.1 second from the start of the injection of the coolant to the small diameter portion. It is preferable to start injection of the coolant. The structure of the small-diameter portion is a soft austenite structure until 0.1 second has elapsed from the start of cooling to the small-diameter portion of the annular workpiece heated to the quenching temperature. When the elapsed time from the start of cooling to the small-diameter portion is a short time, the effect of deformation due to thermal contraction is relatively large because the effect of martensitic transformation is small. Therefore, the deformation amount of the elliptical deformation is reduced as a whole. Therefore, a quenched product with good roundness can be obtained.

肉厚が1〜10mmである環状ワークにおいて、前記寸法差が0.15mm以上である場合、前記小径部への冷却液の噴射開始時から0.1〜5秒間経過時に前記大径部への冷却液の噴射を開始することが好ましい。焼入れ温度に加熱された環状ワークの小径部への冷却開始時から0.1〜5秒間経過時には、熱収縮による変形量の影響に加えてマルテンサイト変態による変形量の影響が大きくなる。前記小径部への冷却開始時からの経過時間が長いほどマルテンサイト変態による変形が起きるため、楕円変形の変形量は、前記寸法差が0.15mm未満である場合の楕円変形の変形量と比べて大きくなる。なかでも、前記小径部への冷却開始時からの経過時間が1〜5秒間である場合、前記小径部の組織の80%以上が硬いマルテンサイト組織であるため変形しにくい。すなわち、焼入れ温度に加熱された環状ワークの小径部への冷却液の噴射開始時から1〜5秒間経過時には、小径部の組織は、マルテンサイト変態後の高硬度及び高剛性のマルテンサイト組織である。小径部は、大径部に先行して冷却されることにより、大径部よりも先にマルテンサイト変態して膨張する。その後、さらなる温度低下に伴い、小径部は、収縮する。一方、小径部への冷却液の噴射開始時から1〜5秒間経過時に、大径部の冷却を開始すると大径部も小径部に遅れてマルテンサイト変態し、膨張を開始する。このとき、小径部は、既に不完全焼入れ組織のないマルテンサイト組織に変態している。不完全焼入れ組織のないマルテンサイト組織は、オーステナイト組織に比べて降伏点が高く、変形しにくいため、遅れて冷却された大径部の膨張は、小径部によって抑制される。そのため、大径部のマルテンサイト変態の際の膨張に伴う変形量は、先行してマルテンサイト変態に伴って膨張した小径部の変形量に比べて少なくなる。その結果、環状ワークを焼入れ温度に加熱した際に生じたひずみによる寸法差が、環状ワークを冷却した際には緩和される。この場合、楕円変形の変形量は、0.15〜0.175mmであり、冷却開始時期の差(1〜5秒間)に対して、変形量はおよそ一定の値を示す。したがって、金属材料が軸受用鋼であり、肉厚が1〜10mmである環状ワークにおいて、前記寸法差が0.15〜0.175mmである場合、前記小径部への冷却液の噴射開始時から1〜5秒間経過時に前記大径部への冷却液の噴射を開始することが有効である。これにより、良好な真円度の焼入れ処理品を得ることができる。一方、前記小径部への冷却開始時からの経過時間が0.1秒間以上1秒間未満である場合、前記小径部の組織の20%以上、80%未満が硬いマルテンサイト組織であり、残部が軟らかいオーステナイト組織である。この場合、オーステナイト組織がある程度残っているため、1〜5秒間経過時の場合とは変形形態が異なる。この場合、楕円変形の変形量は、0.175mmを超えており、比較的大きくなる。したがって、金属材料が軸受用鋼であり、肉厚が1〜10mmである環状ワークにおいて、前記寸法差が0.175mmを超える場合、前記小径部への冷却液の噴射開始時から0.1秒間以上1秒間未満経過時に前記大径部への冷却液の噴射を開始することが有効である。これにより、良好な真円度の焼入れ処理品を得ることができる。   In an annular workpiece having a wall thickness of 1 to 10 mm, when the dimensional difference is 0.15 mm or more, when 0.1 to 5 seconds elapses from the start of injection of the coolant to the small diameter portion, It is preferable to start injection of the coolant. When 0.1 to 5 seconds elapses from the start of cooling to the small-diameter portion of the annular workpiece heated to the quenching temperature, the influence of the deformation amount due to the martensitic transformation increases in addition to the influence of the deformation amount due to the heat shrinkage. Since the deformation due to martensite transformation occurs as the elapsed time from the start of cooling to the small diameter portion increases, the deformation amount of the elliptical deformation is compared with the deformation amount of the elliptical deformation when the dimensional difference is less than 0.15 mm. Become bigger. In particular, when the elapsed time from the start of cooling to the small-diameter portion is 1 to 5 seconds, 80% or more of the structure of the small-diameter portion is a hard martensite structure and is not easily deformed. That is, when 1 to 5 seconds have elapsed from the start of injection of the coolant to the small diameter portion of the annular workpiece heated to the quenching temperature, the structure of the small diameter portion is a martensitic structure having high hardness and high rigidity after the martensitic transformation. is there. When the small diameter portion is cooled prior to the large diameter portion, the martensite transforms and expands before the large diameter portion. Thereafter, the small diameter portion contracts as the temperature further decreases. On the other hand, when cooling of the large diameter portion is started after 1 to 5 seconds from the start of the injection of the coolant to the small diameter portion, the large diameter portion is also martensitic transformed behind the small diameter portion and starts to expand. At this time, the small diameter portion has already transformed into a martensite structure having no incompletely quenched structure. The martensite structure without an incompletely quenched structure has a higher yield point than the austenite structure and is not easily deformed. Therefore, the expansion of the large-diameter portion cooled with a delay is suppressed by the small-diameter portion. Therefore, the amount of deformation accompanying expansion during the martensitic transformation of the large-diameter portion is smaller than the amount of deformation of the small-diameter portion expanded in advance by martensitic transformation. As a result, the dimensional difference due to strain generated when the annular workpiece is heated to the quenching temperature is alleviated when the annular workpiece is cooled. In this case, the deformation amount of the elliptical deformation is 0.15 to 0.175 mm, and the deformation amount shows a substantially constant value with respect to the difference in cooling start timing (1 to 5 seconds). Therefore, when the metal material is a bearing steel and the thickness difference is 0.15 to 0.175 mm in an annular workpiece having a wall thickness of 1 to 10 mm, from the start of injection of the coolant to the small diameter portion. It is effective to start the injection of the coolant to the large diameter portion when 1 to 5 seconds have elapsed. Thereby, the quenching processed goods of favorable roundness can be obtained. On the other hand, when the elapsed time from the start of cooling to the small diameter portion is 0.1 second or more and less than 1 second, 20% or more and less than 80% of the structure of the small diameter portion is a hard martensite structure, and the remainder is It is a soft austenite structure. In this case, since the austenite structure remains to some extent, the deformation form is different from the case of 1 to 5 seconds. In this case, the deformation amount of the elliptical deformation exceeds 0.175 mm and becomes relatively large. Therefore, when the dimensional difference exceeds 0.175 mm in an annular work whose metal material is bearing steel and has a wall thickness of 1 to 10 mm, 0.1 second from the start of injection of the coolant to the small diameter portion. It is effective to start the injection of the coolant to the large diameter portion when less than 1 second has passed. Thereby, the quenching processed goods of favorable roundness can be obtained.

本発明によれば、良好な真円度を有し、寸法のバラツキの少ない焼入れされた環状部材を低コストで提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a hardened annular member having good roundness and less dimensional variation at a low cost.

(A)は第1実施形態に係る環状ワークの焼入れ方法の手順を示す工程図、(B)は(A)に示される焼入れ方法で用いられる焼入れ装置の一例を示す模式図である。(A) is process drawing which shows the procedure of the hardening method of the cyclic | annular workpiece | work concerning 1st Embodiment, (B) is a schematic diagram which shows an example of the hardening apparatus used with the hardening method shown by (A). 第1実施形態に係る焼入れ方法の冷却工程で用いられる冷却装置の一部を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically a part of cooling device used at the cooling process of the hardening method which concerns on 1st Embodiment. (A)は第2実施形態に係る環状ワークの焼入れ方法の手順を示す工程図、(B)は(A)に示される焼入れ方法で用いられる焼入れ装置の一例を示す模式図である。(A) is process drawing which shows the procedure of the hardening method of the cyclic | annular workpiece | work concerning 2nd Embodiment, (B) is a schematic diagram which shows an example of the hardening apparatus used with the hardening method shown by (A). 第2実施形態に係る焼入れ方法の冷却工程で用いられる冷却装置の一部を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically a part of cooling device used at the cooling process of the hardening method which concerns on 2nd Embodiment. 参考例1において、小径部への冷却水の噴射開始時期と大径部への冷却水の噴射開始時期との差(冷却開始時期の差)と変形量との関係を調べた結果を示すグラフである。In reference example 1, the graph which shows the result of having investigated the relation between the difference (difference of cooling start time) between the injection start timing of the cooling water to the small diameter portion and the injection start timing of the cooling water to the large diameter portion and the deformation amount It is.

本発明の環状ワークの焼入れ方法は、金属材料からなる環状ワークの焼入れ方法である。本発明の環状ワークの焼入れ方法は、前記環状ワークを加熱し、前記環状ワークの温度を焼入れ温度に昇温させた後、当該焼入れ温度で前記環状ワークを保持する加熱工程、
前記加熱工程における加熱開始後に環状ワークの半径寸法を取得し、取得された前記半径寸法に基づき、基準寸法を取得し、前記環状ワークを、前記基準寸法より大きい大径部と前記基準寸法より小さい小径部とに少なくとも区分けするとともに、前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差を算出する解析工程、及び
前記加熱工程後、前記解析工程で大径部と小径部とに少なくとも区分けされた環状ワークに冷却液を噴射する冷却工程と、
を含む。本実施形態に係る方法では、前記冷却工程において、前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差に基づき、前記大径部への冷却液の噴射開始時期及び前記小径部への冷却液の噴射開始時期を調節する。
The method for quenching an annular workpiece according to the present invention is a method for quenching an annular workpiece made of a metal material. The method for quenching an annular workpiece according to the present invention is a heating step of heating the annular workpiece, raising the temperature of the annular workpiece to a quenching temperature, and then holding the annular workpiece at the quenching temperature,
After starting heating in the heating step, a radial dimension of the annular workpiece is acquired, a reference dimension is acquired based on the acquired radial dimension, and the annular workpiece is smaller than the reference dimension with a large-diameter portion larger than the reference dimension. An analysis step for calculating a dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion, and an analysis step for calculating the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion. A cooling step of injecting a cooling liquid to the annular workpiece divided into at least
including. In the method according to the present embodiment, in the cooling step, on the basis of a dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion, the cooling liquid injection start timing to the large diameter portion and the small diameter portion Adjust the start timing of coolant injection to the tank.

本発明の方法には、解析工程を行なうタイミングが互いに異なる2つの実施形態が含まれる。第1実施形態に係る方法では、加熱工程後に解析工程が行なわれる。一方、第2実施形態に係る方法では、環状ワークの表面温度が加熱時における当該環状ワークの変形が進行しなくなる所定温度に達するまで前記環状ワークを加熱する第1加熱工程後に、解析工程が行なわれる。また、第2実施形態に係る方法では、前記解析工程後、前記環状ワークの表面温度が焼入れ温度に達するまで前記環状ワークを加熱した後、当該焼入れ温度で前記環状ワークを保持する第2加熱工程が行なわれる。   The method of the present invention includes two embodiments having different timings for performing the analysis step. In the method according to the first embodiment, the analysis step is performed after the heating step. On the other hand, in the method according to the second embodiment, the analysis step is performed after the first heating step of heating the annular workpiece until the surface temperature of the annular workpiece reaches a predetermined temperature at which the deformation of the annular workpiece does not proceed during heating. It is. In the method according to the second embodiment, after the analyzing step, the annular workpiece is heated until the surface temperature of the annular workpiece reaches the quenching temperature, and then the second heating step of holding the annular workpiece at the quenching temperature. Is done.

[第1実施形態]
以下、第1実施形態に係る環状ワークの焼入れ方法を、添付の図面を参照して説明する。図1(A)は第1実施形態に係る環状ワークの焼入れ方法を示す工程図、図1(B)は図1(A)に示される焼入れ方法で用いられる焼入れ装置の一例を示す模式図である。また、図2は、第1実施形態に係る焼入れ方法の冷却工程で用いられる冷却装置の一部を模式的に示す平面図である。以下、環状ワークを、単に「ワーク」ともいう。
[First Embodiment]
Hereinafter, a method for quenching an annular workpiece according to the first embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1A is a process diagram showing a quenching method for an annular workpiece according to the first embodiment, and FIG. 1B is a schematic diagram showing an example of a quenching apparatus used in the quenching method shown in FIG. is there. FIG. 2 is a plan view schematically showing a part of the cooling device used in the cooling step of the quenching method according to the first embodiment. Hereinafter, the annular workpiece is also simply referred to as “work”.

本実施形態に係る方法は、例えば、図1(B)に示される焼入れ装置100を用いて行なうことができる。焼入れ装置100は、誘導加熱ゾーン10、外周解析ゾーン20及び冷却ゾーン30を備えている。   The method according to the present embodiment can be performed using, for example, a quenching apparatus 100 shown in FIG. The quenching apparatus 100 includes an induction heating zone 10, an outer periphery analysis zone 20, and a cooling zone 30.

本実施形態に係る方法において、図1(A)に示される加熱工程、解析工程及び冷却工程は、ワークW1に対して焼入れ処理を施す焼入れ工程である。   In the method according to the present embodiment, the heating process, the analysis process, and the cooling process shown in FIG. 1A are quenching processes for quenching the workpiece W1.

焼入れ対象となるワークW1は、金属材料からなる。金属材料としては、例えば、軸受用鋼等が挙げられるが、特に限定されない。また、金属材料としてはアルミニウム等の非鉄金属であってもよい。軸受用鋼としては、例えば、JIS SUJ2、JIS SUJ3等の高炭素クロム軸受鋼;SAE5120、SCr420等の浸炭鋼(肌焼鋼)等が挙げられるが、特に限定されない。   The workpiece W1 to be quenched is made of a metal material. Examples of the metal material include, but are not limited to, steel for bearings. The metal material may be a non-ferrous metal such as aluminum. Examples of the bearing steel include, but are not particularly limited to, high carbon chromium bearing steel such as JIS SUJ2 and JIS SUJ3; carburized steel (skin-hardened steel) such as SAE5120 and SCr420.

ワークW1は、例えば、金属材料から鍛造により環状素材を製造し、得られた環状素材を切削加工等で所定形状に加工すること(旋削工程)等によって製造することができる。   The workpiece W1 can be manufactured, for example, by manufacturing an annular material from a metal material by forging, and processing the obtained annular material into a predetermined shape by cutting or the like (turning process).

ワークW1の外径は、特に限定されない。本実施形態では、任意の外径を有するワークを焼入れ対象として用いることができる。ワークW1の径方向の肉厚は、加熱コイルによってワークW1全体を誘導加熱できる肉厚であればよい。また、ワークW1の肉厚の下限は、目的の環状部材に必要な厚さに依存する。本実施形態に係る方法においては、ワークW1として、例えば、1〜10mmの肉厚を有する環状ワークを用いることができる。なお、本明細書において、「ワークW1の径方向の肉厚」とは、ワークW1の肉厚が軸方向において均一な場合には、外径と内径との差の1/2の値をいい、ワークW1の肉厚が軸方向において均一でない場合には、内径と外径との差が最も大きくなる軸方向位置での外径と内径との差の1/2の値をいう。   The outer diameter of the workpiece W1 is not particularly limited. In the present embodiment, a workpiece having an arbitrary outer diameter can be used as a quenching target. The thickness of the workpiece W1 in the radial direction may be any thickness that allows the entire workpiece W1 to be induction-heated by the heating coil. Further, the lower limit of the thickness of the workpiece W1 depends on the thickness required for the target annular member. In the method according to the present embodiment, for example, an annular workpiece having a thickness of 1 to 10 mm can be used as the workpiece W1. In the present specification, “the thickness in the radial direction of the workpiece W1” means a value that is half the difference between the outer diameter and the inner diameter when the thickness of the workpiece W1 is uniform in the axial direction. When the thickness of the workpiece W1 is not uniform in the axial direction, it means a value that is ½ of the difference between the outer diameter and the inner diameter at the axial position where the difference between the inner diameter and the outer diameter becomes the largest.

本実施形態に係る方法では、まず、加熱工程が行なわれる。加熱工程では、旋削工程を経て作製されたワークW1を加熱し、ワークW1の温度を焼入れ温度に昇温させる。その後、前記焼入れ温度でワークW1を保持する。前記加熱工程では、まず、旋削工程を経て作製されたワークW1を焼入れ装置100内にセットする。ワークW1は、図1(B)に示されるように、ターンテーブル1と加熱コイル11とを備えた誘導加熱ゾーン10に搬送される〔図1中、矢印(1)参照〕。搬送されたワークW1は、ターンテーブル1に載置され、加熱コイル11の内周側にセットされる。その後、ターンテーブル1上のワークW1を回転させつつ、加熱コイル11に電流を流すことにより、ワークW1を所定の焼入れ温度に誘導加熱する。これにより、ワークW1を均一に加熱することができ、ワークW1のオーステナイト化を均一に行なうことができる。   In the method according to this embodiment, first, a heating step is performed. In the heating step, the workpiece W1 manufactured through the turning step is heated, and the temperature of the workpiece W1 is raised to the quenching temperature. Thereafter, the workpiece W1 is held at the quenching temperature. In the heating step, first, the workpiece W1 manufactured through the turning step is set in the quenching apparatus 100. As shown in FIG. 1B, the workpiece W1 is conveyed to the induction heating zone 10 including the turntable 1 and the heating coil 11 (see arrow (1) in FIG. 1). The conveyed workpiece W1 is placed on the turntable 1 and set on the inner peripheral side of the heating coil 11. Then, the work W1 is induction-heated to a predetermined quenching temperature by passing a current through the heating coil 11 while rotating the work W1 on the turntable 1. Thereby, the workpiece | work W1 can be heated uniformly and the austenitization of the workpiece | work W1 can be performed uniformly.

焼入れ温度は、ワークW1を構成する金属材料の種類、加熱方法等に応じて適宜決定することができる。例えば、ワークW1がJIS SUJ2製のワークである場合、焼入れ温度は、通常、900〜1000℃である。   The quenching temperature can be appropriately determined according to the type of metal material constituting the workpiece W1, the heating method, and the like. For example, when the workpiece W1 is a workpiece made of JIS SUJ2, the quenching temperature is usually 900 to 1000 ° C.

誘導加熱に際し、ワークW1の表面から内部までの全体を均一に加熱することができるように、出力、周波数、加熱時間等の条件を適宜調節すればよい。誘導加熱の際の周波数は、0.1〜5kHzが好ましい。誘導加熱によれば、ワークW1自体が迅速に加熱されるので、加熱に要する時間を短縮することができる。そのため、前記誘導加熱は、前記加熱工程のインライン化に適している。ワークW1の加熱は、例えば、不活性ガス雰囲気下で行なってもよい。   In induction heating, conditions such as output, frequency, and heating time may be adjusted as appropriate so that the entire part from the surface to the inside of the workpiece W1 can be heated uniformly. The frequency for induction heating is preferably 0.1 to 5 kHz. According to the induction heating, the workpiece W1 itself is rapidly heated, so that the time required for heating can be shortened. Therefore, the induction heating is suitable for making the heating process inline. The workpiece W1 may be heated, for example, in an inert gas atmosphere.

なお、ワークW1は、厚肉になればなるほど加熱コイルだけでは均一に加熱することが難しくなる。そのため、ワークW1の肉厚が10mm以上である場合、ワークW1の径方向の内方側に非接触にセンターコアを配置して誘導加熱を行なってもよい。センターコアは、例えば、珪素鋼板等で形成される。センターコアの形状は、一例では、円柱形状である。   Note that the thicker the workpiece W1, the more difficult it is to heat it uniformly with only the heating coil. Therefore, when the thickness of the workpiece W1 is 10 mm or more, induction heating may be performed by disposing a center core in a non-contact manner on the inner side in the radial direction of the workpiece W1. The center core is formed of, for example, a silicon steel plate. The shape of the center core is, for example, a cylindrical shape.

つぎに、解析工程を行なう。前記解析工程では、まず、ターンテーブル1上の加熱されたワークW1をレーザ変位センサ(ギャップセンサ)を備えた外周解析ゾーン20に移動させる(図1中、矢印(2)参照)。外周解析ゾーン20において、ワークW1の外周の周方向各位置における半径寸法を計測する。得られた半径寸法の計測結果から基準寸法を取得する。つぎに、ワークW1を前記基準寸法より大きい大径部と前記基準寸法より小さい小径部とに区分けする。つぎに、前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差を算出する。ここで、本明細書において、「外周の周方向各位置」とは、外周全体を構成する点のうちセンサの分解能等の制約によって計測できた点のそれぞれの位置を示す。   Next, an analysis process is performed. In the analysis step, first, the heated workpiece W1 on the turntable 1 is moved to the outer periphery analysis zone 20 having a laser displacement sensor (gap sensor) (see arrow (2) in FIG. 1). In the outer periphery analysis zone 20, the radial dimension at each circumferential position on the outer periphery of the workpiece W1 is measured. A reference dimension is acquired from the measurement result of the obtained radial dimension. Next, the workpiece W1 is divided into a large diameter part larger than the reference dimension and a small diameter part smaller than the reference dimension. Next, a dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion is calculated. Here, in the present specification, “each position in the circumferential direction of the outer periphery” indicates the position of each point that can be measured due to restrictions such as the resolution of the sensor among the points constituting the entire outer periphery.

外周解析ゾーン20には、ワークW1の外方側に位置するようにレーザ変位センサのセンサ素子21が取り付けられている。外周解析ゾーン20において、ターンテーブル1を回転させることにより、センサ素子21の内側でワークW1を回転させる。これにより、ワークW1の外周の周方向各位置とセンサ素子21との距離を計測することができる。前記距離を用いて半径寸法を求めることができる。   A sensor element 21 of a laser displacement sensor is attached to the outer periphery analysis zone 20 so as to be positioned on the outer side of the workpiece W1. By rotating the turntable 1 in the outer periphery analysis zone 20, the work W <b> 1 is rotated inside the sensor element 21. Thereby, the distance between each circumferential position on the outer periphery of the workpiece W1 and the sensor element 21 can be measured. A radial dimension can be determined using the distance.

レーザ変位センサとして、公知のレーザ変位センサを用いることができる。レーザ変位センサとして、市販のレーザ変位センサを用いることもできる。レーザ変位センサにおけるレーザ光の色は、特に限定されないが、青色又は緑色が好ましい。加熱されたワークW1は赤色を呈するため、青色又は緑色のレーザ光を用いた場合、より正確にワークW1との距離を計測することができるからである。レーザ変位センサを用いた計測結果に基づき、ワークW1の半径寸法を取得する手法は、解析工程のインライン化に適している。   A known laser displacement sensor can be used as the laser displacement sensor. A commercially available laser displacement sensor can also be used as the laser displacement sensor. Although the color of the laser beam in a laser displacement sensor is not specifically limited, Blue or green is preferable. This is because the heated workpiece W1 has a red color, and therefore, when a blue or green laser beam is used, the distance from the workpiece W1 can be measured more accurately. A technique for acquiring the radial dimension of the workpiece W1 based on the measurement result using the laser displacement sensor is suitable for in-line analysis.

前記解析工程に要する時間は、後述の冷却工程において、マルテンサイト組織を確保して不完全焼入れ組織の発生を抑制する観点から、短ければ短いほど好ましい。したがって、ワークW1の計測時間は、概ね3秒間未満が好ましい。このような短時間での計測は、レーザ変位センサを用いることで達成することができる。計測時間を3秒間未満とすることにより、計測中のワークW1の表面温度の低下を30℃以下に抑えることができる。   The time required for the analysis step is preferably as short as possible from the viewpoint of securing a martensite structure and suppressing the occurrence of an incompletely quenched structure in the cooling step described later. Therefore, the measurement time of the workpiece W1 is preferably less than about 3 seconds. Such measurement in a short time can be achieved by using a laser displacement sensor. By setting the measurement time to less than 3 seconds, the decrease in the surface temperature of the workpiece W1 during measurement can be suppressed to 30 ° C. or less.

なお、前記解析工程において、ワークW1の外周の周方向各位置における当該ワークW1の半径を取得するための手法は、レーザ変位センサを用いた手法に限定されず、他の手法であってもよい。   In the analysis step, the method for obtaining the radius of the workpiece W1 at each circumferential position on the outer periphery of the workpiece W1 is not limited to the method using the laser displacement sensor, and may be another method. .

前記解析工程において、ワークW1における大径部と小径部との区分け及び大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差の算出は、外周解析ゾーン20の演算部22で行なわれる。また、区分けの結果に関する情報及び寸法差に関する情報は、外周解析ゾーン20の記憶部23に記憶される。   In the analysis step, the division of the large diameter portion and the small diameter portion in the workpiece W1 and the calculation of the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion are performed by the calculation unit 22 of the outer periphery analysis zone 20. Further, information related to the classification result and information related to the dimensional difference are stored in the storage unit 23 of the outer periphery analysis zone 20.

ワークW1における大径部と小径部との区分けは、例えば、下記(A)及び(B)の工程等を経て行なうことができる。
(A)加熱されたワークW1の外周の周方向各位置を測定し、半径寸法を取得する工程
(B)得られた半径寸法に基づき、基準寸法を取得し、ワークW1を前記基準寸法より大きい大径部と前記基準寸法より小さい小径部とに区分けする工程。
The division of the large diameter portion and the small diameter portion in the workpiece W1 can be performed, for example, through the following steps (A) and (B).
(A) A step of measuring each circumferential position of the outer periphery of the heated workpiece W1 and acquiring a radial dimension (B) A reference dimension is acquired based on the obtained radial dimension, and the workpiece W1 is larger than the reference dimension. The step of dividing into a large diameter portion and a small diameter portion smaller than the reference dimension.

工程(A)では、具体的には、下記(A−1)〜(A−4)の処理を行なうことにより、ワークW1の半径寸法を把握する。
(A−1)まず、加熱されたワークW1の仮想中心Cを決定する。仮想中心Cの決定方法は、特に限定されない。仮想中心Cは、任意の方法によって決定することができる。例えば、予め、ターンテーブル1に載置されたマスターワークの中心を仮想中心Cとすればよい。
(A−2)つぎに、加熱されたワークW1の外周の周方向各位置を、レーザ変位センサを用いて測定する。これにより、仮想中心CとワークW1の外周の周方向各位置との距離を取得する。
(A−3)(A−2)の処理で取得された距離を、仮想中心Cを原点としたXY座標に変換する。
(A−4)(A−3)の処理で取得された座標データを最小二乗法で近似することにより、ワークW1の外周形状に近似した円(近似円)を算出する。また、算出された近似円の中心座標CからワークW1の外周の周方向各位置までの距離を算出する。算出された距離をワークW1の外周の周方向各位置における半径寸法とする。なお、工程(A)で取得された情報は、記憶部23に記憶される。工程(A)で取得された情報としては、近似円の情報(中心座標C及び半径rの情報)及びワークW1の外周の周方向各位置における半径の情報が挙げられる。
In the step (A), specifically, the radial dimension of the workpiece W1 is grasped by performing the following processes (A-1) to (A-4).
(A-1) First, to determine the virtual center C 0 of the heated workpiece W1. Method for determining the virtual center C 0 is not particularly limited. Virtual center C 0 can be determined by any method. For example, the center of the master work placed on the turntable 1 may be set as the virtual center C 0 in advance.
(A-2) Next, each circumferential position on the outer periphery of the heated workpiece W1 is measured using a laser displacement sensor. Thus, to obtain the distance between the circumferential direction each position on the outer circumference of the virtual center C 0 and the workpiece W1.
(A-3) The distance acquired in the processing of (A-2) is converted into XY coordinates with the virtual center C0 as the origin.
(A-4) By approximating the coordinate data acquired in the processing of (A-3) by the least square method, a circle (approximate circle) approximating the outer peripheral shape of the workpiece W1 is calculated. Further, the distance from the calculated center coordinate C of the approximate circle to each circumferential position on the outer periphery of the workpiece W1 is calculated. The calculated distance is defined as a radial dimension at each circumferential position on the outer periphery of the workpiece W1. The information acquired in the step (A) is stored in the storage unit 23. Information acquired in the step (A) includes information on approximate circles (information on center coordinates C and radius r) and information on radii at respective positions in the circumferential direction on the outer periphery of the work W1.

つぎに、工程(B)を行なう。工程(B)では、具体的には、下記(B−1)〜(B−4)の処理を行なうことにより、ワークW1を大径部と小径部とに区分けする。
(B−1)まず、工程(A)で取得された前記情報に基づき、中心座標Cを中心とする第1仮想円と第2仮想円とを求める。前記第1仮想円は、前記中心座標Cを中心とし、工程(A)で取得されたワークW1の外周の周方向各位置における半径のうちの最大値を当該第1仮想円の半径とした円である。また、前記第2仮想円は、前記中心座標Cを中心とし、工程(A)で取得されたワークW1の外周の周方向各位置における半径のうちの最小値を当該第2仮想円の半径とした円である。
Next, a process (B) is performed. In the step (B), specifically, the work W1 is divided into a large diameter portion and a small diameter portion by performing the following processes (B-1) to (B-4).
(B-1) First, a first virtual circle and a second virtual circle centered on the center coordinate C are obtained based on the information acquired in the step (A). The first virtual circle is a circle centered on the central coordinate C and having the maximum value of the radii at the circumferential positions of the outer periphery of the work W1 acquired in step (A) as the radius of the first virtual circle. It is. The second virtual circle is centered on the center coordinate C, and the minimum value of the radii at the circumferential positions of the outer periphery of the work W1 obtained in the step (A) is set as the radius of the second virtual circle. Circle.

(B−2)つぎに、前記第1仮想円の半径a及び前記第2仮想円の半径bとを用い、式(I)にしたがって、大径部及び小径部の区分けを行なうための基準寸法としての基準半径cを算出する。
基準半径c(mm)=(a+b)/2・・・(I)
(B-2) Next, using the radius a of the first imaginary circle and the radius b of the second imaginary circle, a reference dimension for dividing the large diameter portion and the small diameter portion according to the formula (I) The reference radius c is calculated.
Reference radius c (mm) = (a + b) / 2 (I)

(B−3)前記(B−1)及び前記(B−2)とは別に、平面視したワークW1を、前記第1仮想円(又は前記第2仮想円)の円周方向に中心角が均一になるように16等分して、16個の環状ワーク断片W1a〜W1pに仮想的に分割する(図2参照)。つぎに、各環状ワーク断片W1a〜W1pに含まれる外周の周方向各位置における半径の平均値を各環状ワーク断片W1a〜W1pのそれぞれで算出する。 (B-3) Separately from (B-1) and (B-2), the work W1 viewed in plan has a central angle in the circumferential direction of the first virtual circle (or the second virtual circle). It is divided into 16 equal parts so as to be uniform and virtually divided into 16 circular work pieces W1a to W1p (see FIG. 2). Next, the average value of the radii at the respective circumferential circumferential positions included in each of the annular workpiece pieces W1a to W1p is calculated for each of the annular workpiece pieces W1a to W1p.

(B−4)その後、各環状ワーク断片W1a〜W1pの周方向各位置における半径の平均値と、前記基準半径cとを比較する。前記平均値が前記基準半径cよりも大きい環状ワーク断片を大径部、前記平均値が前記基準半径c以下の環状ワーク断片を小径部とする。 (B-4) Then, the average value of the radii at the respective circumferential positions of the respective circular workpiece pieces W1a to W1p is compared with the reference radius c. An annular work piece having an average value larger than the reference radius c is a large diameter part, and an annular work piece having an average value equal to or less than the reference radius c is a small diameter part.

本明細書において、前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差は、前記第1仮想円の半径aと前記第2仮想円の半径bとの差である。なお、本明細書においては、前記寸法差を真円度ともいう。前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差は、前記第1仮想円の半径aから前記第2仮想円の半径bを減じることによって算出される。   In the present specification, the dimensional difference between the radius of the large-diameter portion and the radius of the small-diameter portion is a difference between the radius a of the first virtual circle and the radius b of the second virtual circle. In the present specification, the dimensional difference is also referred to as roundness. The dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion is calculated by subtracting the radius b of the second virtual circle from the radius a of the first virtual circle.

つぎに、冷却工程を行なう。前記冷却工程では、まず、ワークW1を冷却ゾーン30に移動させる(図1中、矢印(3)参照)。その後、前記解析工程で大径部と小径部とに少なくとも区分けされたワークW1に冷却液を噴射する。このとき、前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差に基づき、前記大径部への冷却液の噴射開始時期及び前記小径部への冷却液の噴射開始時期を調節する。   Next, a cooling process is performed. In the cooling step, first, the workpiece W1 is moved to the cooling zone 30 (see arrow (3) in FIG. 1). Thereafter, the coolant is sprayed onto the workpiece W1 which is divided into at least a large diameter portion and a small diameter portion in the analysis step. At this time, based on a dimensional difference between the radius of the large-diameter portion and the radius of the small-diameter portion, the timing for injecting the coolant to the large-diameter portion and the timing to start the injection of the coolant to the small-diameter portion are adjusted. To do.

冷却ゾーン30を構成する冷却装置は、図2に示されるように、複数(図2の例では16個)の噴射ノズル32(32a〜32p)を備えている。これらの噴射ノズル32a〜32pは、ワークW1を配置した際に、ワークW1の外周囲に等間隔で位置するように配置されている。前記冷却工程では、これらの複数の噴射ノズル32を用いて冷却液をワークW1の外方側から噴射してワークW1の冷却を行なう。なお、冷却ゾーン30は、冷却液の噴射量を調節するための図示しない流量調整弁等を備えていてもよい。   As shown in FIG. 2, the cooling device configuring the cooling zone 30 includes a plurality (16 in the example of FIG. 2) of injection nozzles 32 (32 a to 32 p). These injection nozzles 32a to 32p are arranged so as to be positioned at equal intervals around the outer periphery of the work W1 when the work W1 is arranged. In the cooling step, the workpiece W1 is cooled by spraying a coolant from the outside of the workpiece W1 using the plurality of jet nozzles 32. The cooling zone 30 may include a flow rate adjustment valve (not shown) for adjusting the injection amount of the coolant.

この冷却工程では、前記解析工程で算出された大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差に基づき、ワークW1の小径部に対する冷却水の噴射開始時期及び大径部に対する冷却水の噴射開始時期を調節する。   In this cooling step, based on the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion calculated in the analysis step, the cooling water injection start timing for the small diameter portion of the workpiece W1 and the cooling water for the large diameter portion Adjust the injection start time.

前記加熱工程で加熱されたワークW1は、加熱前のワークW1が良好な真円度の形状を有していたとしても、前記加熱工程において変形し、真円度が悪化してしまうことがある。加熱工程後のワークW1の平面視形状は、略楕円形状、凸部を複数カ所(例えば、3カ所)有する様々な形状となり得る。前記加熱工程におけるワークW1の変形の仕方は、加熱条件が同一であっても一様ではない場合がある。また、前記加熱工程で変形したワークW1を均一に冷却すると、加熱時の変形状態を維持したまま冷却される。そのため、得られた焼入れ処理品は真円度に劣るものとなってしまう。   The workpiece W1 heated in the heating process may be deformed in the heating process and deteriorate in roundness even if the workpiece W1 before heating has a good roundness shape. . The planar view shape of the workpiece W1 after the heating step can be an approximately elliptic shape and various shapes having a plurality of convex portions (for example, three locations). The method of deformation of the workpiece W1 in the heating process may not be uniform even if the heating conditions are the same. Moreover, if the workpiece | work W1 deform | transformed at the said heating process is cooled uniformly, it will cool, maintaining the deformation | transformation state at the time of a heating. Therefore, the obtained quenched product is inferior in roundness.

一方、本実施形態に係る方法では、前記解析工程で算出された前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差に基づき、ワークW1の小径部に対する冷却水の噴射開始時期及び大径部に対する冷却水の噴射開始時期を調節するという操作が採用されている。かかる操作が採用されているため、本実施形態に係る方法によれば、冷却工程において、環状ワークを焼入れ温度に加熱した際に生じたひずみが解消され、前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差が解消されるように、環状ワークを変形させることができる。また、本実施形態に係る方法では、前記操作が採用されているので、冷却工程において、拘束具を用いずに寸法のバラツキを抑制することができる。その結果、良好な真円度を有し、寸法のバラツキの少ない焼入れ処理品(焼入れされた環状部材)を低コストで得ることができる。また、本実施形態に係る方法は、インライン化にも適している。   On the other hand, in the method according to the present embodiment, the cooling water injection start timing for the small diameter portion of the workpiece W1 is based on the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion calculated in the analysis step. And the operation | movement of adjusting the injection start time of the cooling water with respect to a large diameter part is employ | adopted. Since such an operation is employed, according to the method according to the present embodiment, in the cooling step, distortion generated when the annular workpiece is heated to the quenching temperature is eliminated, and the radius of the large diameter portion and the small diameter portion The annular workpiece can be deformed so as to eliminate the dimensional difference with the radius. Further, in the method according to the present embodiment, since the above operation is adopted, the dimensional variation can be suppressed without using a restraint tool in the cooling process. As a result, it is possible to obtain a quenched product (quenched annular member) having good roundness and little variation in dimensions at a low cost. The method according to the present embodiment is also suitable for inlining.

前記冷却水の噴射開始時期の調節は、例えば、金属材料が軸受用鋼であり、肉厚が1〜10mmである環状ワークをワークW1として用いる場合、寸法差に基づき、以下のように設定することが好ましい。   The adjustment of the cooling water injection start time is set as follows based on the dimensional difference when, for example, an annular workpiece having a metal material of bearing steel and a wall thickness of 1 to 10 mm is used as the workpiece W1. It is preferable.

金属材料が軸受用鋼であり、肉厚が1〜10mmである環状ワークにおいて、前記寸法差が0.15mm未満である場合、前記小径部への冷却液の噴射開始時から0.1秒間経過するまでに前記大径部への冷却液の噴射を開始することが好ましい。焼入れ温度に加熱された環状ワークの小径部への冷却開始時から0.04秒間以上0.1秒間未満の経過時には、小径部の組織は、軟らかいオーステナイト組織である。前記小径部への冷却開始時からの経過時間が短時間である場合、マルテンサイト変態の影響が小さいため、相対的に熱収縮による変形量の影響が大きくなる。そのため、楕円変形の変形量は、全体として小さくなる。したがって、良好な真円度の焼入れ処理品を得ることができる。   When the metal material is a bearing steel and the annular workpiece has a wall thickness of 1 to 10 mm, when the dimensional difference is less than 0.15 mm, 0.1 second has elapsed since the start of injection of the coolant to the small diameter portion. It is preferable that the injection of the coolant to the large diameter portion is started by the time. The structure of the small-diameter portion is a soft austenite structure when 0.04 seconds or more and less than 0.1 seconds have elapsed since the start of cooling to the small-diameter portion of the annular workpiece heated to the quenching temperature. When the elapsed time from the start of cooling to the small-diameter portion is a short time, the effect of deformation due to thermal contraction is relatively large because the effect of martensitic transformation is small. Therefore, the deformation amount of the elliptical deformation is reduced as a whole. Therefore, a quenched product with good roundness can be obtained.

金属材料が軸受用鋼であり、肉厚が1〜10mmである環状ワークにおいて、前記寸法差が0.15mm以上である場合、前記小径部への冷却液の噴射開始時から0.1〜5秒間経過時に前記大径部への冷却液の噴射を開始することが好ましい。焼入れ温度に加熱された環状ワークの小径部への冷却開始時から0.1〜5秒間経過時には、熱収縮による変形量の影響に加えてマルテンサイト変態による変形量の影響が大きくなる。前記小径部への冷却開始時からの経過時間が長いほどマルテンサイト変態による変形が起きるため、楕円変形の変形量は、前記寸法差が0.15mm未満である場合の楕円変形の変形量と比べて大きくなる。前記小径部への冷却開始時からの経過時間が1〜5秒間である場合、前記小径部の組織の80%以上が硬いマルテンサイト組織であるため変形しにくい。この場合、楕円変形の変形量は、0.15〜0.175mmである。したがって、金属材料が軸受用鋼であり、肉厚が1〜10mmである環状ワークにおいて、前記寸法差が0.15〜0.175mmである場合、前記小径部への冷却液の噴射開始時から1〜5秒間経過時に前記大径部への冷却液の噴射を開始することが好ましい。これにより、良好な真円度の焼入れ処理品を得ることができる。一方、前記小径部への冷却開始時からの経過時間が0.1秒間以上1秒間未満である場合、前記小径部の組織の20%以上〜80%未満が硬いマルテンサイト組織であり、残部が軟らかいオーステナイト組織である。この場合、楕円変形の変形量は、0.175mmを超える。したがって、金属材料が軸受用鋼であり、肉厚が1〜10mmである環状ワークにおいて、前記寸法差が0.175mmを超える場合、前記小径部への冷却液の噴射開始時から0.1秒間以上1秒間未満経過時に前記大径部への冷却液の噴射を開始することが好ましい。これにより、良好な真円度の焼入れ処理品を得ることができる。この場合、ワークW1の肉厚は、本方法による効果を十分に確保する観点から、通常、1〜10mmである。   In an annular workpiece in which the metal material is bearing steel and the wall thickness is 1 to 10 mm, when the dimensional difference is 0.15 mm or more, 0.1 to 5 from the start of cooling liquid injection to the small diameter portion. It is preferable that the injection of the coolant to the large diameter portion is started when the second has elapsed. When 0.1 to 5 seconds elapses from the start of cooling to the small-diameter portion of the annular workpiece heated to the quenching temperature, the influence of the deformation amount due to the martensitic transformation increases in addition to the influence of the deformation amount due to the heat shrinkage. Since the deformation due to martensite transformation occurs as the elapsed time from the start of cooling to the small diameter portion increases, the deformation amount of the elliptical deformation is compared with the deformation amount of the elliptical deformation when the dimensional difference is less than 0.15 mm. Become bigger. When the elapsed time from the start of cooling to the small-diameter portion is 1 to 5 seconds, 80% or more of the structure of the small-diameter portion is a hard martensite structure and is not easily deformed. In this case, the deformation amount of the elliptical deformation is 0.15 to 0.175 mm. Therefore, when the metal material is a bearing steel and the thickness difference is 0.15 to 0.175 mm in an annular workpiece having a wall thickness of 1 to 10 mm, from the start of injection of the coolant to the small diameter portion. It is preferable to start the injection of the coolant to the large diameter portion when 1 to 5 seconds have elapsed. Thereby, the quenching processed goods of favorable roundness can be obtained. On the other hand, when the elapsed time from the start of cooling to the small diameter part is 0.1 second or more and less than 1 second, 20% or more to less than 80% of the structure of the small diameter part is a hard martensite structure, and the remainder is It is a soft austenite structure. In this case, the deformation amount of the elliptical deformation exceeds 0.175 mm. Therefore, when the dimensional difference exceeds 0.175 mm in an annular work whose metal material is bearing steel and has a wall thickness of 1 to 10 mm, 0.1 second from the start of injection of the coolant to the small diameter portion. It is preferable to start the injection of the coolant to the large diameter portion when less than 1 second has elapsed. Thereby, the quenching processed goods of favorable roundness can be obtained. In this case, the thickness of the workpiece W1 is normally 1 to 10 mm from the viewpoint of sufficiently securing the effect of the present method.

前記冷却工程では、16個の噴射ノズルを用いて冷却液をワークW1に噴射してワークW1の冷却を行なっているが、本実施形態において、前記冷却工程で使用する噴射ノズルの個数は特に限定されない。前記噴射ノズルの個数は、4個以上であることが好ましい。   In the cooling process, the cooling liquid is sprayed onto the workpiece W1 using 16 spray nozzles to cool the work W1, but in this embodiment, the number of spray nozzles used in the cooling process is particularly limited. Not. The number of the injection nozzles is preferably 4 or more.

前記冷却液は、ワークW1を冷却可能な液体であればよい。前記冷却液としては、例えば、水、油、水溶性ポリマー等が挙げられるが、特に限定されない。前記油としては、例えば、焼入油等が挙げられるが、特に限定されない。前記水溶性ポリマーとしては、例えば、ポリアルキレングリコール等が挙げられるが、特に限定されない。前記水溶性ポリマーは、水に溶解させた水溶液として用いることができる。この場合、水への水溶性ポリマーの配合量は、水溶性ポリマーの種類等に応じて適宜設定することができる。これらの冷却液は、単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。   The cooling liquid may be any liquid that can cool the workpiece W1. Examples of the cooling liquid include water, oil, and a water-soluble polymer, but are not particularly limited. Examples of the oil include quenching oil, but are not particularly limited. Examples of the water-soluble polymer include, but are not limited to, polyalkylene glycol. The water-soluble polymer can be used as an aqueous solution dissolved in water. In this case, the blending amount of the water-soluble polymer in water can be appropriately set according to the type of the water-soluble polymer. These cooling liquids may be used independently and may use 2 or more types together.

前記冷却工程は、前記加熱工程後、できるだけ早く開始することが好ましい。前記加熱工程後、ワークW1への冷却液の噴射によって冷却を開始するまでに時間がかかると、かかる冷却工程によりワークW1をマルテンサイト変態させることが困難になることがある。そのため、前記加熱工程後、ワークW1への冷却液の噴射を開始するまでの時間は、短いほど好ましい。したがって、前記解析工程後は、速やかに前記冷却工程を行なうことが好ましい。前記加熱工程終了時からワークW1への冷却液の噴射開始時までの時間は、好ましくは5秒間以下、より好ましくは3.5秒間以下、さらに好ましくは3.2秒間以下である。   The cooling process is preferably started as soon as possible after the heating process. After the heating step, if it takes time to start cooling by spraying the coolant onto the workpiece W1, it may be difficult to transform the workpiece W1 into martensite by the cooling step. For this reason, the shorter the time from the start of the heating step to the start of injection of the coolant onto the workpiece W1, the better. Therefore, it is preferable to perform the cooling step immediately after the analysis step. The time from the end of the heating process to the start of jetting of the coolant to the workpiece W1 is preferably 5 seconds or less, more preferably 3.5 seconds or less, and even more preferably 3.2 seconds or less.

また、前記加熱工程終了時から前記冷却工程を開始するまで(ワークW1への冷却液の噴射を開始するまで)の間におけるワークW1の表面温度の変化も小さいほど好ましい。   Further, it is preferable that the change in the surface temperature of the workpiece W1 from the end of the heating step to the start of the cooling step (until the injection of the coolant to the workpiece W1 is started) is smaller.

冷却液の噴射時間は、特に限定されない。前記冷却液の噴射時間は、ワークW1の温度、単位時間あたりの冷却液の噴射量(流量)等を考慮して適宜設定すればよい。前記冷却工程において、前記小径部への冷却液の噴射時間と前記大径部への冷却液の噴射時間とが同じであることが好ましい。前記小径部への冷却水の噴射時間及び前記大径部への冷却水の噴射時間を別々に調節することが不要となるため、前記冷却工程における冷却条件の管理及び制御が容易であるからである。   The jetting time of the coolant is not particularly limited. The cooling liquid injection time may be appropriately set in consideration of the temperature of the workpiece W1, the cooling liquid injection amount (flow rate) per unit time, and the like. In the cooling step, it is preferable that an injection time of the coolant to the small diameter portion and an injection time of the coolant to the large diameter portion are the same. Because it is not necessary to separately adjust the cooling water injection time to the small diameter portion and the cooling water injection time to the large diameter portion, it is easy to manage and control the cooling conditions in the cooling step. is there.

単位時間あたりの冷却液の噴射量(流量)は、特に限定されない。前記単位時間あたりの冷却液の噴射量(流量)は、ワークW1のサイズ、噴射ノズルの個数等に応じて適宜選択すればよい。前記冷却工程において、小径部への単位時間あたりの冷却水の噴射量と大径部への単位時間あたりの冷却水の噴射量とが同じであることが好ましい。前記小径部への単位時間あたりの冷却水の噴射量及び前記大径部への単位時間あたりの冷却水の噴射量を別々に調節することが不要となるため、前記冷却工程における冷却条件の管理及び制御が容易であるからである。   The injection amount (flow rate) of the coolant per unit time is not particularly limited. The injection amount (flow rate) of the coolant per unit time may be appropriately selected according to the size of the workpiece W1, the number of injection nozzles, and the like. In the cooling step, it is preferable that the cooling water injection amount per unit time to the small diameter portion and the cooling water injection amount per unit time to the large diameter portion are the same. Since it is unnecessary to separately adjust the cooling water injection amount per unit time to the small diameter portion and the cooling water injection amount per unit time to the large diameter portion, management of the cooling conditions in the cooling step This is because control is easy.

焼入れ工程後のワークW1には、通常、焼戻し処理が施される(図1中、矢印(4)参照)。   The workpiece W1 after the quenching process is usually subjected to a tempering process (see arrow (4) in FIG. 1).

本実施形態に係る方法によれば、このような各工程を経て、ワークW1に焼入れ処理を施すことにより、不完全焼入れ組織のないマルテンサイト組織からなり、良好な真円度を有し、寸法バラツキの少ない焼入れ処理品としての環状部材を低コストで得ることができる。したがって、本実施形態に係る焼入れ方法によって得られる焼入れ処理品としての環状部材は、軸受軌道輪等に好適に使用することができる。   According to the method according to the present embodiment, the workpiece W1 is subjected to a quenching treatment through such steps, thereby forming a martensite structure without an incompletely quenched structure, having a good roundness, and dimensions. An annular member as a quench-treated product with little variation can be obtained at low cost. Therefore, the annular member as the quenched product obtained by the quenching method according to the present embodiment can be suitably used for a bearing race and the like.

[第2実施形態]
つぎに、第2実施形態に係る環状ワークの焼入れ方法を、添付の図面を参照して説明する。図3(A)は第2実施形態に係る環状ワークの焼入れ方法を示す工程図、図3(B)は図3(A)に示される焼入れ方法で用いられる焼入れ装置の一例を示す模式図である。また、図4は、第2実施形態に係る焼入れ方法の冷却工程で用いられる冷却装置の一部を模式的に示す平面図である。
[Second Embodiment]
Next, a method for quenching an annular workpiece according to the second embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 3A is a process diagram showing a method of quenching an annular workpiece according to the second embodiment, and FIG. 3B is a schematic diagram showing an example of a quenching apparatus used in the quenching method shown in FIG. is there. FIG. 4 is a plan view schematically showing a part of the cooling device used in the cooling step of the quenching method according to the second embodiment.

本実施形態に係る方法は、例えば、図3(B)に示される焼入れ装置300を用いて行なうことができる。焼入れ装置300は、誘導加熱ゾーン210、外周解析ゾーン220及び冷却ゾーン230を備える。   The method according to the present embodiment can be performed using, for example, a quenching apparatus 300 shown in FIG. The quenching apparatus 300 includes an induction heating zone 210, an outer periphery analysis zone 220, and a cooling zone 230.

本実施形態に係る方法で焼入れ対象となるワークW2を構成する金属材料、ワークW2の製造方法、ワークW2の外径及びワークW2の肉厚は、第1実施形態に係る方法で焼入れ対象として用いられるワークW1を構成する金属材料、ワークW1の製造方法、ワークW1の外径及びワークW1の肉厚と同様である。   The metal material constituting the workpiece W2 to be quenched by the method according to the present embodiment, the manufacturing method of the workpiece W2, the outer diameter of the workpiece W2, and the thickness of the workpiece W2 are used as the quenching target by the method according to the first embodiment. This is the same as the metal material constituting the workpiece W1, the manufacturing method of the workpiece W1, the outer diameter of the workpiece W1, and the thickness of the workpiece W1.

本実施形態に係る方法において、図3(A)に示される第1加熱工程、解析工程、第2加熱工程及び冷却工程は、ワークW2に対して焼入れ処理を施す焼入れ工程である。   In the method according to the present embodiment, the first heating process, the analysis process, the second heating process, and the cooling process shown in FIG. 3A are quenching processes for quenching the workpiece W2.

本実施形態に係る方法では、まず、第1加熱工程が行なわれる。前記第1加熱工程では、旋削工程を経て作製されたワークW2を加熱し、ワークW2の温度を加熱時におけるワークW2の変形が進行しなくなる所定温度に昇温させる。前記第1加熱工程では、まず、旋削処理を経て作製されたワークW2を、図3(B)に示されるように、ターンテーブル201と加熱コイル211を備えた誘導加熱ゾーン210に搬送する(図3中、矢印(1)参照)。搬送されたワークW2は、ターンテーブル201に載置され、加熱コイル211の内周側にセットされる。その後、ターンテーブル201上のワークW2を回転させつつ、加熱コイル211に電流を流して、ワークW2を、前記所定温度に誘導加熱する。   In the method according to this embodiment, first, the first heating step is performed. In the first heating step, the workpiece W2 manufactured through the turning step is heated, and the temperature of the workpiece W2 is raised to a predetermined temperature at which the deformation of the workpiece W2 does not proceed during heating. In the first heating step, first, the workpiece W2 produced through the turning process is transferred to the induction heating zone 210 including the turntable 201 and the heating coil 211 as shown in FIG. 3 (see arrow (1)). The conveyed workpiece W2 is placed on the turntable 201 and set on the inner peripheral side of the heating coil 211. Thereafter, while rotating the work W2 on the turntable 201, a current is passed through the heating coil 211 to inductively heat the work W2 to the predetermined temperature.

誘導加熱に際し、ワークW2の表面から内部まで全体を均一に加熱することができるように、出力、周波数、加熱時間等の条件を適宜調節すればよい。誘導加熱の際の周波数は、0.1〜5kHzが好ましい。ワークW2の加熱は、例えば、不活性ガス雰囲気下で行なってもよい。   In induction heating, conditions such as output, frequency, and heating time may be adjusted as appropriate so that the whole can be uniformly heated from the surface to the inside of the workpiece W2. The frequency for induction heating is preferably 0.1 to 5 kHz. The workpiece W2 may be heated, for example, in an inert gas atmosphere.

なお、ワークW2は、厚肉になればなるほど加熱コイルだけでは均一に加熱することが難しくなる。そのため、第1実施形態に係る方法と同様に、ワークW2の肉厚が10mm以上である場合、ワークW2の径方向の内方側に非接触にセンターコアを配置して誘導加熱を行なってもよい。   Note that the thicker the workpiece W2, the more difficult it is to heat it uniformly with only the heating coil. Therefore, similarly to the method according to the first embodiment, when the thickness of the workpiece W2 is 10 mm or more, the center core is arranged in a non-contact manner on the inner side in the radial direction of the workpiece W2 and induction heating is performed. Good.

前記第1加熱工程における前記所定温度は、焼入れ温度未満の温度である。前記第1加熱工程における前記所定温度は、好ましくは500〜700℃、より好ましくは500〜650℃、さらに好ましくは600〜650℃である。この範囲の温度にまで加熱されたワークW2は、残留応力等の影響が開放され,ランダムな変形の発生が完了している状態である。   The predetermined temperature in the first heating step is a temperature lower than the quenching temperature. The predetermined temperature in the first heating step is preferably 500 to 700 ° C, more preferably 500 to 650 ° C, and still more preferably 600 to 650 ° C. The workpiece W2 heated to a temperature in this range is in a state where the influence of residual stress or the like is released and random deformation has been completed.

つぎに、解析工程を行なう。前記解析工程では、まず、前記所定温度に加熱されたワークW2をレーザ変位センサ(ギャップセンサ)を備えた外周解析ゾーン220に移動させる(図3中、矢印(2)参照)。つぎに、外周解析ゾーン220において、ワークW2の外周の周方向各位置における半径寸法を計測する。得られた半径寸法の計測結果に基づいて、ワークW2を径方向のサイズの大きい大径部と、径方向のサイズが小さい小径部とに区分けする。つぎに、前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差を算出する。前記解析工程において、ワークW2における大径部と小径部との区分け及び大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差の算出は、外周解析ゾーン220の演算部222で行なわれる。また、区分けの結果に関する情報及び寸法差に関する情報は、外周解析ゾーン220の記憶部223に記憶される。   Next, an analysis process is performed. In the analysis step, first, the workpiece W2 heated to the predetermined temperature is moved to the outer periphery analysis zone 220 provided with a laser displacement sensor (gap sensor) (see arrow (2) in FIG. 3). Next, in the outer periphery analysis zone 220, the radial dimension at each circumferential position on the outer periphery of the workpiece W2 is measured. Based on the measurement result of the obtained radial dimension, the workpiece W2 is divided into a large diameter part having a large radial size and a small diameter part having a small radial size. Next, a dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion is calculated. In the analysis step, the division of the large diameter portion and the small diameter portion in the work W2 and the calculation of the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion are performed by the calculation unit 222 of the outer periphery analysis zone 220. Further, information related to the classification result and information related to the dimensional difference are stored in the storage unit 223 of the outer periphery analysis zone 220.

解析工程後、第2加熱工程を行なう。第2加熱工程では、まず、解析工程後のワークW2を誘導加熱ゾーン210に搬送する(図3中、矢印(3)参照)。つぎに、誘導加熱ゾーン210において、ワークW2を所定の焼入れ温度まで誘導加熱する。前記第2加熱工程では、前記第1加熱工程と同様に、ターンテーブル201に載置され、加熱コイル211の内周側にセットされたワークW2を回転させつつ、加熱コイル211に電流を流して、当該ワークW2を誘導加熱する。このとき、誘導加熱の際の周波数は、0.1〜5kHzが好ましい。   A 2nd heating process is performed after an analysis process. In the second heating step, first, the workpiece W2 after the analysis step is transported to the induction heating zone 210 (see arrow (3) in FIG. 3). Next, in the induction heating zone 210, the workpiece W2 is induction heated to a predetermined quenching temperature. In the second heating step, as in the first heating step, a current is passed through the heating coil 211 while rotating the workpiece W2 placed on the turntable 201 and set on the inner peripheral side of the heating coil 211. The work W2 is induction-heated. At this time, the frequency during induction heating is preferably 0.1 to 5 kHz.

前記第2加熱工程では、ワークW2を均一に加熱することができるため、ワークW2のオーステナイト化を均一に行なうことができる。   In the second heating step, since the workpiece W2 can be heated uniformly, the austenite of the workpiece W2 can be uniformly formed.

前記焼入れ温度は、ワークW2を構成する金属材料の種類、加熱方法等を考慮して適宜選択すればよい。また、ワークW2の加熱は、例えば、不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。   The quenching temperature may be appropriately selected in consideration of the type of metal material constituting the workpiece W2, the heating method, and the like. Moreover, you may perform the heating of the workpiece | work W2 in inert gas atmosphere, for example.

その後、冷却工程を行なう。前記冷却工程では、まず、焼入れ温度に加熱されたワークW2を冷却ゾーン230に移動させる(図3中、矢印(4)参照)。その後、前記解析工程で大径部と小径部とに区分けされたワークW2に冷却液を噴射する。このとき、第1実施形態に係る方法の冷却工程と同様に、前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差に基づき、前記大径部への冷却液の噴射開始時期及び前記小径部への冷却液の噴射開始時期を調節する。   Then, a cooling process is performed. In the cooling step, first, the workpiece W2 heated to the quenching temperature is moved to the cooling zone 230 (see arrow (4) in FIG. 3). Thereafter, the coolant is sprayed onto the workpiece W2 divided into the large diameter portion and the small diameter portion in the analysis step. At this time, similarly to the cooling step of the method according to the first embodiment, the injection start timing of the coolant to the large diameter portion based on the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion. And adjusting the start timing of injecting the coolant into the small diameter portion.

冷却ゾーン230は、ワークW2の外方側及び内方側のそれぞれからワークW2に冷却液を噴射するように構成されている。冷却ゾーン230を構成する冷却装置は、図4に示されるように、複数個(図4の例では16個)の噴射ノズル232(232a〜232p)と、複数個(図4の例では16個)の噴射ノズル234(234a〜232p)とを備えている。噴射ノズル232a〜232pは、ワークW2を配置した際に、ワークW2の外周囲に等間隔で位置するように配置されている。また、噴射ノズル234a〜232pは、ワークW2を配置した際に、ワークW2の内周囲に等間隔で位置するように配置されている。冷却ゾーン230では、各噴射ノズル232a〜232p及び234a〜234pを介してワークW2に冷却液233が噴射される。なお、冷却ゾーン230は、冷却液の噴射量を調節するための図示しない流量調整弁等を備えていてもよい。   The cooling zone 230 is configured to inject a cooling liquid onto the workpiece W2 from each of the outer side and the inner side of the workpiece W2. As shown in FIG. 4, the cooling device constituting the cooling zone 230 includes a plurality (16 in the example of FIG. 4) of the injection nozzles 232 (232a to 232p) and a plurality (16 in the example of FIG. 4). ) Injection nozzles 234 (234a to 232p). The injection nozzles 232a to 232p are arranged so as to be positioned at equal intervals around the outer periphery of the work W2 when the work W2 is arranged. Moreover, when the workpiece | work W2 is arrange | positioned, the injection nozzles 234a-232p are arrange | positioned so that it may be located in the inner periphery of the workpiece | work W2 at equal intervals. In the cooling zone 230, the coolant 233 is sprayed onto the workpiece W2 via the spray nozzles 232a to 232p and 234a to 234p. The cooling zone 230 may include a flow rate adjustment valve (not shown) for adjusting the injection amount of the coolant.

本実施形態に係る方法において、ワークW2の小径部への冷却水233の噴射開始時期及び大径部への冷却水233の噴射開始時期の調節は、第1実施形態に係る方法における小径部への冷却水の噴射開始時期及び大径部への冷却水の噴射開始時期の調節と同様の手法及び条件によって行なうことができる。   In the method according to the present embodiment, the adjustment of the injection start timing of the cooling water 233 to the small diameter portion of the workpiece W2 and the injection start timing of the cooling water 233 to the large diameter portion are adjusted to the small diameter portion in the method according to the first embodiment. The cooling water injection start timing and the adjustment of the cooling water injection start timing to the large diameter portion can be performed by the same method and conditions.

このような本実施形態に係る方法では、第1実施形態に係る方法と同様に、前記冷却工程において、環状ワークを焼入れ温度に加熱した際に生じたひずみが解消され、前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の差が解消されるように、環状ワークを変形させることができる。また、本実施形態に係る方法においても、前記冷却工程において、拘束具を用いずに寸法のバラツキを抑制することができる。その結果、良好な真円度を有し、寸法のバラツキの少ない焼入れ処理品(焼入れされた環状部材)を低コストで得ることができる。また、本実施形態に係る焼入れ方法は、インライン化にも適している。   In such a method according to the present embodiment, similarly to the method according to the first embodiment, in the cooling step, distortion generated when the annular workpiece is heated to the quenching temperature is eliminated, and the radius of the large diameter portion is reduced. And the annular workpiece can be deformed so that the difference between the radius and the radius of the small diameter portion is eliminated. Also in the method according to the present embodiment, the dimensional variation can be suppressed without using a restraining tool in the cooling step. As a result, it is possible to obtain a quenched product (quenched annular member) having good roundness and little variation in dimensions at a low cost. Further, the quenching method according to the present embodiment is also suitable for in-line.

本実施形態に係る方法では、ワークW2を加熱時における当該環状ワークの変形が進行しなくなる所定温度に加熱する第1加熱工程と、ワークW2を焼入れ温度に加熱する第2加熱工程との間に、前記解析工程を行なう。また、本実施形態に係る方法では、前記第2加熱工程の後、冷却工程を行なっている。そのため、第1実施形態に係る方法とは異なり、ワークW2を焼入れ温度に加熱した後、直ちに冷却工程に移行することができる。また、前記冷却工程では、加熱されたワークW2の外方側からだけでなく、内方側からも冷却液を噴射することによって、ワークW2を冷却している。そのため、本実施形態では、加熱工程完了後、より短時間でワークW2を内部まで冷却することができる。したがって、本実施形態では、焼入れ対象となるワークが厚肉(肉厚が10mmを超え、15mm以下)のワークであっても、内部まで充分に焼入れされ、良好な真円度を有する焼入れ処理品を得ることができる。勿論、本実施形態に係る方法は、薄肉のワークを処理対象とする焼入れ処理にも適している。   In the method according to the present embodiment, between the first heating step of heating the workpiece W2 to a predetermined temperature at which the deformation of the annular workpiece does not proceed during heating and the second heating step of heating the workpiece W2 to the quenching temperature. The analysis step is performed. In the method according to this embodiment, the cooling step is performed after the second heating step. Therefore, unlike the method according to the first embodiment, after the workpiece W2 is heated to the quenching temperature, the cooling process can be immediately performed. Further, in the cooling step, the workpiece W2 is cooled not only from the outer side of the heated workpiece W2 but also from the inner side, thereby cooling the workpiece W2. Therefore, in this embodiment, the work W2 can be cooled to the inside in a shorter time after the heating process is completed. Therefore, in this embodiment, even if the workpiece to be quenched is a thick workpiece (thickness exceeding 10 mm and 15 mm or less), the workpiece is sufficiently quenched to the inside and has a good roundness. Can be obtained. Of course, the method according to the present embodiment is also suitable for a quenching process for thin workpieces.

前記冷却工程では、ワークW2の外周側の16個の噴射ノズルとワークW2の内周側の16個の噴射ノズルとを用いて冷却液をワークW2に噴射してワークW2の冷却を行なっているが、本実施形態において、前記冷却工程で用いられる噴射ノズルの個数は特に限定されない。ワークW2の外周側の噴射ノズルの個数及びワークW2の内周側の噴射ノズルの個数は、ともに4個以上であることが好ましい。   In the cooling step, the workpiece W2 is cooled by injecting a coolant onto the workpiece W2 using the 16 injection nozzles on the outer peripheral side of the workpiece W2 and the 16 injection nozzles on the inner peripheral side of the workpiece W2. However, in this embodiment, the number of spray nozzles used in the cooling step is not particularly limited. The number of jet nozzles on the outer peripheral side of the work W2 and the number of jet nozzles on the inner peripheral side of the work W2 are both preferably 4 or more.

また、本実施形態に係る方法に用いられる冷却液は、第1実施形態に係る方法に用いられる冷却液と同様である。本実施形態に係る方法において、冷却液の噴射時間及び単位時間あたりの冷却液の噴射量(流量)は、第1実施形態に係る方法における冷却液の噴射時間及び単位時間あたりの冷却液の噴射量(流量)と同様である。   Further, the coolant used in the method according to the present embodiment is the same as the coolant used in the method according to the first embodiment. In the method according to this embodiment, the coolant injection time and the coolant injection amount (flow rate) per unit time are the coolant injection time and the coolant injection per unit time in the method according to the first embodiment. It is the same as the amount (flow rate).

本実施形態に係る方法における冷却工程は、第2加熱工程後、できるだけ早く開始することが好ましい。第2加熱工程後、ワークW2への冷却液の噴射によって冷却を開始するまでに時間がかかると、かかる冷却工程によりワークをマルテンサイト変態させることが困難になることがある。そのため、第2加熱工程後、ワークW1への冷却液の噴射を開始するまでの時間は、短いほど好ましい。したがって、前記解析工程後は、速やかに前記冷却工程を行うことが好ましい。加熱工程終了時からワークW1への冷却液の噴射開始時までの時間は、好ましくは5秒間以下、より好ましくは3.5秒間以下、さらに好ましくは3.2秒間以下である。   The cooling step in the method according to this embodiment is preferably started as soon as possible after the second heating step. After the second heating step, if it takes time to start cooling by spraying the coolant onto the workpiece W2, it may be difficult to transform the workpiece into the martensite by the cooling step. Therefore, it is preferable that the time from the start of the injection of the coolant to the workpiece W1 after the second heating step is as short as possible. Therefore, it is preferable to perform the cooling step immediately after the analysis step. The time from the end of the heating process to the start of jetting of the coolant to the workpiece W1 is preferably 5 seconds or less, more preferably 3.5 seconds or less, and even more preferably 3.2 seconds or less.

焼入れ工程後のワークW2には、通常、焼戻し処理が施される(図3中、矢印(5)参照)。   The workpiece W2 after the quenching process is usually subjected to a tempering process (see arrow (5) in FIG. 3).

このような各工程を経て、ワークW2に焼入れ処理を施すことにより、不完全焼入れ組織のないマルテンサイト組織からなり、良好な真円度を有し、寸法バラツキの少ない焼入れ処理品としての環状部材を低コストで得ることができる。本実施形態に係る焼入れ方法によって焼入れされた環状部材は、軸受軌道輪等に好適に使用することができる。   By performing a quenching process on the workpiece W2 through each of these steps, an annular member having a martensite structure without an incompletely quenched structure, having a good roundness, and having a small dimensional variation. Can be obtained at low cost. The annular member quenched by the quenching method according to the present embodiment can be suitably used for a bearing race or the like.

[変形例]
第1実施形態及び第2実施形態に係る方法において、大径部と小径部とに区分けする手法は、特に限定されない。例えば、近似円の半径rを基準とし、この半径rと各環状ワーク断片の外周の周方向各位置における半径の平均値とを比較して、ワークを大径部と小径部とに区分けしてもよい。
[Modification]
In the method according to the first embodiment and the second embodiment, the method of dividing into the large diameter portion and the small diameter portion is not particularly limited. For example, the radius r of the approximate circle is used as a reference, the radius r is compared with the average value of the radii at each circumferential position on the outer periphery of each annular work piece, and the workpiece is divided into a large diameter portion and a small diameter portion. Also good.

また、第1実施形態及び第2実施形態に係る方法において、ワークを半径寸法に基づいて3種類以上の部位(例えば、大径部、中径部及び小径部の3種類の部位等)に区分けし、区分けされた各部位の半径間の寸法差に基づき、各部位への冷却液の噴射開始時期を調節してもよい。この場合、前記寸法差に基づき、例えば、小さい半径を有する部位ほど、より変形量が多くなるようにしてもよい。   In the method according to the first embodiment and the second embodiment, the work is divided into three or more types of parts (for example, three kinds of parts such as a large diameter part, a medium diameter part, and a small diameter part) based on the radial dimension. Then, the timing of injecting the coolant to each part may be adjusted based on the dimensional difference between the radii of the divided parts. In this case, based on the dimensional difference, for example, a portion having a smaller radius may have a larger amount of deformation.

第1実施形態及び第2実施形態に係る方法において、前記解析工程では、ワークの内周の周方向各位置を測定し、その測定結果に基づいてワークの内周形状を把握し、その後、前記内周形状に基づいて、ワークを大径部と小径部とに区分けしてもよい。この場合、ワークの大径部と小径部との区分けは、上述したワークの外周形状に基づいて行う手法とほぼ同様の手法にて行なえばよい。また、ワークの半径寸法の取得は、レーザ変位センサ以外に、例えば、サーモグラフィー等を用いて行なってもよい。   In the method according to the first embodiment and the second embodiment, in the analysis step, each position in the circumferential direction of the inner periphery of the work is measured, and the inner peripheral shape of the work is grasped based on the measurement result. The workpiece may be divided into a large diameter portion and a small diameter portion based on the inner peripheral shape. In this case, the large-diameter portion and the small-diameter portion of the work may be distinguished by a technique that is substantially the same as the technique that is performed based on the outer peripheral shape of the work described above. Moreover, you may acquire the radial dimension of a workpiece | work other than a laser displacement sensor, for example using thermography etc.

第1実施形態及び第2実施形態に係る方法において、ワークの加熱方法は、誘導加熱以外の方法、例えば、炉加熱等の公知の加熱方法であってもよい。   In the method according to the first embodiment and the second embodiment, the method for heating the workpiece may be a method other than induction heating, for example, a known heating method such as furnace heating.

(実施例1)
(1)環状ワークの製造
高炭素クロム軸受鋼(JIS SUJ2)からなる鋼材から環状素材を得た。得られた環状素材に切削加工を施して所定形状に加工して、環状ワーク(外径:125mm、肉厚:4mm)を得た。
Example 1
(1) Manufacture of annular workpiece Annular material was obtained from a steel material made of high carbon chromium bearing steel (JIS SUJ2). The obtained annular material was cut into a predetermined shape to obtain an annular workpiece (outer diameter: 125 mm, wall thickness: 4 mm).

(2)焼入れ処理前の環状ワークの真円度の算出
以下の操作を行なうことにより、実施例1(1)で得られた環状ワーク(焼入れ処理前の環状ワーク)の真円度を算出した。ターンテーブルに載置されたマスターワークの中心を仮想中心Cとした。つぎに、レーザ変位センサ(キーエンス社製)を用いて環状ワークの外周の周方向各位置を測定した。これにより、仮想中心Cと環状ワークの外周の周方向各位置との距離を取得した。つぎに、取得された距離を、仮想中心Cを原点としたXY座標の座標データに変換した。得られた座標データを用い、最小二乗法によって環状ワークの外周形状に近似した円(近似円)を算出した。その後、近似円の中心Cの座標から環状ワークの外周の周方向各位置までの距離を算出した。得られた距離を、環状ワークの外周の周方向各位置における半径とした。
(2) Calculation of roundness of annular workpiece before quenching treatment The roundness of the annular workpiece (annular workpiece before quenching treatment) obtained in Example 1 (1) was calculated by performing the following operation. . The center of the mounted master workpiece turntable and a virtual center C 0. Next, each position in the circumferential direction of the outer periphery of the annular workpiece was measured using a laser displacement sensor (manufactured by Keyence Corporation). Thereby, the distance between the virtual center C0 and each circumferential position on the outer periphery of the annular workpiece was obtained. Next, the acquired distance was converted into coordinate data of XY coordinates with the virtual center C0 as the origin. Using the obtained coordinate data, a circle (approximate circle) approximated to the outer peripheral shape of the annular workpiece was calculated by the least square method. Then, the distance from the coordinate of the center C of the approximate circle to each circumferential position on the outer periphery of the annular workpiece was calculated. The obtained distance was defined as the radius at each circumferential position on the outer periphery of the annular workpiece.

近似円の中心Cの座標、近似円の半径及び環状ワークの外周の周方向各位置における半径に基づき、近似円の中心Cを中心とする第1仮想円と第2仮想円とを求めた。なお、第1仮想円は、近似円の中心Cを中心とし、環状ワークの外周の周方向各位置における半径のうちの最大値を当該第1仮想円の半径(半径a)とした円である。また、第2仮想円は、近似円の中心Cを中心とし、環状ワークの外周の周方向各位置における半径のうちの最小値を当該第2仮想円の半径(半径b)とした円である。第1仮想円の半径aは大径部の半径、第2仮想円の半径bは小径部の半径に対応する。   Based on the coordinates of the center C of the approximate circle, the radius of the approximate circle, and the radius at each circumferential position on the outer periphery of the annular workpiece, the first virtual circle and the second virtual circle centered on the center C of the approximate circle were obtained. The first virtual circle is a circle centered on the center C of the approximate circle and having the maximum value of the radii at the circumferential positions of the outer periphery of the annular workpiece as the radius (radius a) of the first virtual circle. . The second virtual circle is a circle centered on the center C of the approximate circle and having the minimum value of the radii at the circumferential positions of the outer periphery of the annular workpiece as the radius (radius b) of the second virtual circle. . The radius a of the first virtual circle corresponds to the radius of the large diameter portion, and the radius b of the second virtual circle corresponds to the radius of the small diameter portion.

第1仮想円の半径a及び第2仮想円の半径bを用い、式(II):
真円度(mm)=a−b (II)
にしたがって真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)を算出した。
Using the radius a of the first virtual circle and the radius b of the second virtual circle, the formula (II):
Roundness (mm) = ab (II)
The roundness (dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) was calculated according to

その結果、実施例1(2)で得られた焼入れ処理前の環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は、0.145mmであった。   As a result, the roundness (the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) of the annular workpiece before quenching treatment obtained in Example 1 (2) was 0.145 mm.

(3)焼入れ
以下に示されるように、加熱工程から冷却工程を行なうことにより、実施例1(1)で得られた環状ワークに焼入れ処理を施した。
(3) Quenching As shown below, the annular workpiece obtained in Example 1 (1) was quenched by performing the cooling process from the heating process.

(3−1)誘導加熱(加熱工程)
誘導加熱には、図1(b)に示される焼入れ装置100を用いた。焼入れ装置100は、誘導加熱ゾーン10、外周解析ゾーン20及び冷却ゾーン30を備えている。実施例1(1)で得られた環状ワークを焼入れ装置100の誘導加熱ゾーン10に導入した。つぎに、環状ワーク全体を周波数1kHzで、900℃で20秒間誘導加熱した。なお、誘導加熱時の温度は、熱電対によって測定された環状ワークの表面温度とした。肉眼観察下に、加熱工程後の環状ワークの平面視形状を調べた。その結果、加熱工程後の環状ワークの平面視形状は、楕円形状であった。
(3-1) Induction heating (heating process)
For induction heating, a quenching apparatus 100 shown in FIG. 1B was used. The quenching apparatus 100 includes an induction heating zone 10, an outer periphery analysis zone 20, and a cooling zone 30. The annular workpiece obtained in Example 1 (1) was introduced into the induction heating zone 10 of the quenching apparatus 100. Next, the entire annular workpiece was induction-heated at 900 ° C. for 20 seconds at a frequency of 1 kHz. In addition, the temperature at the time of induction heating was made into the surface temperature of the cyclic | annular workpiece | work measured with the thermocouple. Under the naked eye observation, the planar view shape of the annular workpiece after the heating step was examined. As a result, the planar view shape of the annular workpiece after the heating step was an elliptical shape.

実施例1(2)と同様の操作を行なうことにより、加熱工程後の環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)を算出した。その結果、加熱工程後の環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は、0.130mmであった。   By performing the same operation as in Example 1 (2), the roundness of the annular workpiece after the heating step (the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) was calculated. As a result, the roundness (the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) of the annular workpiece after the heating step was 0.130 mm.

(3−2)解析工程
実施例1(3−1)の加熱工程後の環状ワークを外周解析ゾーン20に移動させた。つぎに、前記加熱工程後の環状ワークを大径部と小径部とに区分けした。
(3-2) Analysis Step The annular workpiece after the heating step of Example 1 (3-1) was moved to the outer periphery analysis zone 20. Next, the annular workpiece after the heating step was divided into a large diameter portion and a small diameter portion.

まず、外周解析ゾーン20に配置された環状ワークの外周の周方向各位置を測定した。これにより、仮想中心Cと環状ワークの外周の周方向各位置との距離を取得した。取得された距離を用い、実施例1(2)と同様の操作を行なうことにより、第1仮想円の半径aと第2仮想円の半径bとを求めた。その後、第1仮想円の半径a及び第2仮想円の半径bに基づいて、前記式(I)にしたがって、大径部及び小径部の区分けを行なうための基準半径cを算出した。 First, each circumferential position of the outer periphery of the annular workpiece disposed in the outer periphery analysis zone 20 was measured. Thereby, the distance between the virtual center C0 and each circumferential position on the outer periphery of the annular workpiece was obtained. Using the acquired distance, the same operation as in Example 1 (2) was performed to obtain the radius a of the first virtual circle and the radius b of the second virtual circle. Thereafter, based on the radius a of the first virtual circle and the radius b of the second virtual circle, the reference radius c for dividing the large-diameter portion and the small-diameter portion was calculated according to the above formula (I).

また、前記加熱工程後の環状ワークを、第1仮想円の円周方向に中心角が均一になるように16等分し、16個の環状ワーク断片W1a〜W1pに仮想的に分割した。つぎに、各環状ワーク断片W1a〜W1pのそれぞれにおいて、外周の周方向各位置における半径の平均値を算出した。   Further, the annular work after the heating step was divided into 16 equal parts so that the central angle became uniform in the circumferential direction of the first virtual circle, and virtually divided into 16 annular work pieces W1a to W1p. Next, the average value of the radii at the respective circumferential positions on the outer periphery was calculated for each of the annular workpiece pieces W1a to W1p.

その後、得られた平均値と、前記基準半径cとを比較し、前記平均値が前記記基準半径cよりも大きい環状ワーク断片を大径部、前記平均値が前記基準半径c以下の環状ワーク断片を小径部とした。これにより、16個の環状ワーク断片のそれぞれを大径部及び小径部のいずれかに区分けした。なお、解析工程に要した時間は、3秒間であった。   Thereafter, the obtained average value is compared with the reference radius c, and the annular work piece whose average value is larger than the reference radius c is a large diameter portion, and the annular work whose average value is the reference radius c or less. The fragment was a small diameter part. Thus, each of the 16 annular workpiece pieces was divided into either a large diameter portion or a small diameter portion. The time required for the analysis process was 3 seconds.

(3−3)冷却工程
冷却工程は、焼入れ装置100の冷却ゾーン30で行なわれた。冷却ゾーン30は、図2に示されるように、冷却液を噴射するための噴射ノズル32(32a〜32p)を備えた冷却装置を有する。噴射ノズル32a〜32pは、図2に示されるように、同一円周上に等間隔で配置されている。
(3-3) Cooling Step The cooling step was performed in the cooling zone 30 of the quenching apparatus 100. As shown in FIG. 2, the cooling zone 30 includes a cooling device including injection nozzles 32 (32 a to 32 p) for injecting a coolant. As shown in FIG. 2, the injection nozzles 32a to 32p are arranged at equal intervals on the same circumference.

解析された環状ワークを冷却ゾーン30に移動させ、噴射ノズル32の内側に当該環状ワークを配置した。つぎに、環状ワークの外周側に冷却液を噴射し、環状ワークを冷却した。これにより、焼入れされた環状ワークを得た。冷却液の噴射条件としては下記条件を採用した。
[冷却液の噴射条件]
(a)小径部
加熱工程終了時から4.00秒間経過後(解析工程終了時から1.00秒間経過後)に冷却液の噴射を開始した。冷却液の噴射を、噴射ノズル1個につき噴射量(流量)2.0L/minで30秒間行なった。冷却液の噴射角度は、0°とした。なお、本明細書において、冷却液の噴射角度は、環状ワークの外周面に対して噴射ノズル32のノズル孔の中心軸と、当該環状ワークの外周面の法線とがなす角度である。
(b)大径部
加熱工程終了時から4.06秒間経過後(解析工程終了時から1.06秒間経過後)に冷却液の噴射を開始した。冷却液の噴射を、噴射ノズル1個につき噴射量(流量)2.0L/minで30秒間行なった。冷却液の噴射角度は、0°とした。
(c)冷却開始のタイミング
小径部への冷却水の噴射開始時期と大径部への冷却水の噴射開始時期との差を0.06秒間とした。
The analyzed annular workpiece was moved to the cooling zone 30, and the annular workpiece was arranged inside the injection nozzle 32. Next, a cooling liquid was sprayed on the outer peripheral side of the annular workpiece to cool the annular workpiece. Thereby, a quenched workpiece was obtained. The following conditions were adopted as the coolant injection conditions.
[Cooling liquid injection conditions]
(A) Small-diameter portion Coolant injection was started after 4.00 seconds from the end of the heating process (after 1.00 seconds from the end of the analysis process). The coolant was sprayed for 30 seconds at a spray amount (flow rate) of 2.0 L / min per spray nozzle. The jet angle of the coolant was 0 °. In the present specification, the coolant injection angle is an angle formed by the central axis of the nozzle hole of the injection nozzle 32 and the normal line of the outer peripheral surface of the annular workpiece with respect to the outer peripheral surface of the annular workpiece.
(B) Large-diameter portion Coolant injection was started after 4.06 seconds had elapsed from the end of the heating process (after 1.06 seconds had elapsed since the end of the analysis process). The coolant was sprayed for 30 seconds at a spray amount (flow rate) of 2.0 L / min per spray nozzle. The jet angle of the coolant was 0 °.
(C) Timing of cooling start The difference between the cooling water injection start timing to the small diameter portion and the cooling water injection start timing to the large diameter portion was set to 0.06 seconds.

実施例1(2)と同様の操作を行なうことにより、焼入れされた環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)を算出した。その結果、焼入れされた環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は、0.040mmであった。また、加熱工程後の環状ワークの平面視形状は楕円形状である。   By performing the same operation as in Example 1 (2), the roundness of the quenched annular workpiece (dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) was calculated. As a result, the roundness (dimensional difference between the radius of the large-diameter portion and the radius of the small-diameter portion) of the quenched annular workpiece was 0.040 mm. Moreover, the planar view shape of the cyclic | annular workpiece | work after a heating process is an ellipse shape.

また、焼入れされた環状ワークの内部組織を電子顕微鏡によって調べた。その結果、焼入れされた環状ワークの内部組織は、不完全焼入れ組織のない完全マルテンサイト組織であった。   In addition, the internal structure of the quenched annular workpiece was examined with an electron microscope. As a result, the internal structure of the quenched annular workpiece was a complete martensitic structure without an incompletely quenched structure.

(実施例2)
冷却液の噴射条件を下記のように変更したことを除き、実施例1と同様の操作を行ない、環状ワークに焼入れ処理を施した。
[冷却液の噴射条件]
(a)小径部
加熱工程終了時から4.00秒間経過後(解析工程終了時から1.00秒間経過後)に冷却液の噴射を開始した。冷却液の噴射を、噴射ノズル1個につき噴射量(流量)2.0L/minで30秒間行なった。冷却液の噴射角度は、0°とした。
(b)大径部
加熱工程終了時から9.00秒間経過後(解析工程終了時から6.00秒間経過後)に冷却液の噴射を開始した。冷却液の噴射を、噴射ノズル1個につき噴射量(流量)2.0L/minで30秒間行なった。冷却液の噴射角度は、0°とした。
(c)冷却開始のタイミング
小径部への冷却水の噴射開始時期と大径部への冷却水の噴射開始時期との差を5.00秒間とした。
(Example 2)
Except that the coolant injection conditions were changed as follows, the same operation as in Example 1 was performed, and the annular workpiece was quenched.
[Cooling liquid injection conditions]
(A) Small-diameter portion Coolant injection was started after 4.00 seconds from the end of the heating process (after 1.00 seconds from the end of the analysis process). The coolant was sprayed for 30 seconds at a spray amount (flow rate) of 2.0 L / min per spray nozzle. The jet angle of the coolant was 0 °.
(B) Large-diameter portion Coolant injection was started after 9.00 seconds had elapsed from the end of the heating process (after 6.00 seconds had elapsed since the end of the analysis process). The coolant was sprayed for 30 seconds at a spray amount (flow rate) of 2.0 L / min per spray nozzle. The jet angle of the coolant was 0 °.
(C) Timing of cooling start The difference between the cooling water injection start timing to the small diameter portion and the cooling water injection start timing to the large diameter portion was set to 5.00 seconds.

なお、焼入れ処理において、実施例1(2)と同様の操作を行なうことにより、焼入れ処理前の環状ワーク、加熱工程後の環状ワーク及び焼入れされた環状ワークそれぞれの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)を算出した。また、実施例1(3)と同様の操作を行なうことにより、加熱工程後の環状ワークの平面視形状及び焼入れされた環状ワークの内部組織を調べた。   In the quenching process, the roundness of each of the annular work before the quenching process, the annular work after the heating process, and the quenched annular work is performed by performing the same operation as in Example 1 (2). The dimensional difference between the radius and the radius of the small diameter part) was calculated. Further, by performing the same operation as in Example 1 (3), the planar view shape of the annular workpiece after the heating step and the internal structure of the quenched annular workpiece were examined.

その結果、焼入れ処理前の環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は0.175mm、加熱工程後の環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は0.160mm、焼入れされた環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は0.030mmであった。また、加熱工程後の環状ワークの平面視形状は楕円形状であり、焼入れされた環状ワークの内部組織は、不完全焼入れ組織のない完全マルテンサイト組織であった。   As a result, the roundness (annular difference between the radius of the large diameter portion and the small diameter portion) of the annular workpiece before quenching is 0.175 mm, and the roundness of the annular workpiece after the heating step (large diameter portion). The dimensional difference between the radius of the small diameter portion and the radius of the small diameter portion is 0.160 mm, and the roundness of the quenched annular workpiece (the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) is 0.030 mm. Met. Moreover, the planar view shape of the cyclic | annular workpiece | work after a heating process was elliptical shape, and the internal structure | tissue of the quenched cyclic | annular workpiece | work was a complete martensitic structure without incomplete hardening structure | tissue.

(実施例3)
冷却液の噴射条件を下記のように変更したことを除き、実施例1と同様の操作を行ない、環状ワークに焼入れ処理を施した。
[冷却液の噴射条件]
(a)小径部
加熱工程終了時から4.00秒間経過後(解析工程終了時から1.00秒間経過後)に冷却液の噴射を開始した。冷却液の噴射を、噴射ノズル1個につき噴射量(流量)2.0L/minで30秒間行なった。冷却液の噴射角度は、0°とした。
(b)大径部
加熱工程終了時から4.20秒間経過後(解析工程終了時から1.20秒間経過後)に冷却液の噴射を開始した。冷却液の噴射を、噴射ノズル1個につき噴射量(流量)2.0L/minで30秒間行なった。冷却液の噴射角度は、0°とした。
(c)冷却開始のタイミング
小径部への冷却水の噴射開始時期と大径部への冷却水の噴射開始時期との差を0.20秒間とした。
(Example 3)
Except that the coolant injection conditions were changed as follows, the same operation as in Example 1 was performed, and the annular workpiece was quenched.
[Cooling liquid injection conditions]
(A) Small-diameter portion Coolant injection was started after 4.00 seconds from the end of the heating process (after 1.00 seconds from the end of the analysis process). The coolant was sprayed for 30 seconds at a spray amount (flow rate) of 2.0 L / min per spray nozzle. The jet angle of the coolant was 0 °.
(B) Large-diameter portion Coolant injection was started after 4.20 seconds from the end of the heating step (after 1.20 seconds from the end of the analysis step). The coolant was sprayed for 30 seconds at a spray amount (flow rate) of 2.0 L / min per spray nozzle. The jet angle of the coolant was 0 °.
(C) Timing of cooling start The difference between the cooling water injection start timing to the small diameter portion and the cooling water injection start timing to the large diameter portion was 0.20 seconds.

なお、焼入れ処理において、実施例1(2)と同様の操作を行なうことにより、焼入れ処理前の環状ワーク、加熱工程後の環状ワーク及び焼入れされた環状ワークそれぞれの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)を算出した。また、実施例1(3)と同様の操作を行なうことにより、加熱工程後の環状ワークの平面視形状及び焼入れされた環状ワークの内部組織を調べた。   In the quenching process, the roundness of each of the annular work before the quenching process, the annular work after the heating process, and the quenched annular work is performed by performing the same operation as in Example 1 (2). The dimensional difference between the radius and the radius of the small diameter part) was calculated. Further, by performing the same operation as in Example 1 (3), the planar view shape of the annular workpiece after the heating step and the internal structure of the quenched annular workpiece were examined.

その結果、焼入れ処理前の環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は0.300mm、加熱工程後の環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は0.275mm、焼入れされた環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は0.060mmであった。また、加熱工程後の環状ワークの平面視形状は楕円形状であり、焼入れされた環状ワークの内部組織は、不完全焼入れ組織のない完全マルテンサイト組織であった。   As a result, the roundness (annular difference between the radius of the large diameter portion and the small diameter portion) of the annular workpiece before quenching is 0.300 mm, and the roundness of the annular workpiece after the heating step (large diameter portion). Dimensional difference between the radius of the small diameter portion and the radius of the small diameter portion) is 0.275 mm, and the roundness of the quenched annular workpiece (the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) is 0.060 mm. Met. Moreover, the planar view shape of the cyclic | annular workpiece | work after a heating process was elliptical shape, and the internal structure | tissue of the quenched cyclic | annular workpiece | work was a complete martensitic structure without incomplete hardening structure | tissue.

(比較例1)
冷却液の噴射条件を下記のように変更したことを除き、実施例1と同様の操作を行ない、環状ワークに焼入れ処理を施した。
[冷却液の噴射条件]
(a)小径部
加熱工程終了時から4.00秒間経過後(解析工程終了時から1.00秒間経過後)に冷却液の噴射を開始した。冷却液の噴射を、噴射ノズル1個につき噴射量(流量)2.0L/minで30秒間行なった。冷却液の噴射角度は、0°とした。
(b)大径部
加熱工程終了時から4.00秒間経過後(解析工程終了時から1.00秒間経過後)に冷却液の噴射を開始した。冷却液の噴射を、噴射ノズル1個につき噴射量(流量)2.0L/minで30秒間行なった。冷却液の噴射角度は、0°とした。
(c)冷却開始のタイミング
小径部への冷却水の噴射開始時期と大径部への冷却水の噴射開始時期とを同じ時期とした。
(Comparative Example 1)
Except that the coolant injection conditions were changed as follows, the same operation as in Example 1 was performed, and the annular workpiece was quenched.
[Cooling liquid injection conditions]
(A) Small-diameter portion Coolant injection was started after 4.00 seconds from the end of the heating process (after 1.00 seconds from the end of the analysis process). The coolant was sprayed for 30 seconds at a spray amount (flow rate) of 2.0 L / min per spray nozzle. The jet angle of the coolant was 0 °.
(B) Large-diameter portion Coolant injection was started after 4.00 seconds had elapsed from the end of the heating step (after 1.00 seconds had elapsed since the end of the analysis step). The coolant was sprayed for 30 seconds at a spray amount (flow rate) of 2.0 L / min per spray nozzle. The jet angle of the coolant was 0 °.
(C) Timing of starting cooling Cooling water injection start timing to the small diameter portion and cooling water injection start timing to the large diameter portion are the same time.

なお、実施例1(2)と同様の操作を行なうことにより、焼入れ処理前の環状ワーク及び焼入れされた環状ワークそれぞれの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)を算出した。また、実施例1(3)と同様の操作を行なうことにより、加熱工程後の環状ワークの平面視形状及び焼入れされた環状ワークの内部組織を調べた。   In addition, by performing the same operation as in Example 1 (2), the roundness of each of the annular workpiece before quenching and the quenched annular workpiece (the dimension between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion). Difference) was calculated. Further, by performing the same operation as in Example 1 (3), the planar view shape of the annular workpiece after the heating step and the internal structure of the quenched annular workpiece were examined.

その結果、焼入れ処理前の環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は0.340mm、焼入れされた環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は0.425mmであった。また、加熱工程後の環状ワークの平面視形状は楕円形状であり、焼入れされた環状ワークの内部組織は、不完全焼入れ組織のない完全マルテンサイト組織であった。   As a result, the circularity of the annular workpiece before quenching (the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) is 0.340 mm, and the circularity of the quenched annular workpiece (of the large diameter portion) The dimensional difference between the radius and the radius of the small diameter part) was 0.425 mm. Moreover, the planar view shape of the cyclic | annular workpiece | work after a heating process was elliptical shape, and the internal structure | tissue of the quenched cyclic | annular workpiece | work was a complete martensitic structure without incomplete hardening structure | tissue.

(比較例2)
冷却液の噴射条件を下記のように変更したことを除き、実施例1と同様の操作を行ない、環状ワークに焼入れ処理を施した。
[冷却液の噴射条件]
(a)小径部
加熱工程終了時から4.00秒間経過後(解析工程終了時から1.00秒間経過後)に冷却液の噴射を開始した。冷却液の噴射を、噴射ノズル1個につき噴射量(流量)1.8L/minで30秒間行なった。冷却液の噴射角度は、0°とした。
(b)大径部
加熱工程終了時から4.00秒間経過後(解析工程終了時から1.00秒間経過後)に冷却液の噴射を開始した。冷却液の噴射を、噴射ノズル1個につき噴射量(流量)2.0L/minで30秒間行なった。冷却液の噴射角度は、0°とした。
(c)冷却開始のタイミング
小径部への冷却水の噴射開始時期と大径部への冷却水の噴射開始時期とを同じ時期とした。
(Comparative Example 2)
Except that the coolant injection conditions were changed as follows, the same operation as in Example 1 was performed, and the annular workpiece was quenched.
[Cooling liquid injection conditions]
(A) Small-diameter portion Coolant injection was started after 4.00 seconds from the end of the heating process (after 1.00 seconds from the end of the analysis process). The cooling liquid was injected for 30 seconds at an injection amount (flow rate) of 1.8 L / min per injection nozzle. The jet angle of the coolant was 0 °.
(B) Large-diameter portion Coolant injection was started after 4.00 seconds had elapsed from the end of the heating step (after 1.00 seconds had elapsed since the end of the analysis step). The coolant was sprayed for 30 seconds at a spray amount (flow rate) of 2.0 L / min per spray nozzle. The jet angle of the coolant was 0 °.
(C) Timing of starting cooling Cooling water injection start timing to the small diameter portion and cooling water injection start timing to the large diameter portion are the same time.

なお、実施例1(2)と同様の操作を行なうことにより、焼入れ処理前の環状ワーク及び焼入れされた環状ワークそれぞれの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)を算出した。また、実施例1(3)と同様の操作を行なうことにより、加熱工程後の環状ワークの平面視形状及び焼入れされた環状ワークの内部組織を調べた。   In addition, by performing the same operation as in Example 1 (2), the roundness of each of the annular workpiece before quenching and the quenched annular workpiece (the dimension between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion). Difference) was calculated. Further, by performing the same operation as in Example 1 (3), the planar view shape of the annular workpiece after the heating step and the internal structure of the quenched annular workpiece were examined.

その結果、焼入れ処理前の環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は0.310mm、焼入れされた環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は0.040mmであった。また、加熱工程後の環状ワークの平面視形状は楕円形状であり、焼入れされた環状ワークの内部組織は、不完全焼入れ組織のない完全マルテンサイト組織であった。しかし、比較例2の手法は、噴射量(流量)を制御することが必要であるため、実施例1及び2の手法と比べて、冷却速度の条件設定が困難であった。   As a result, the roundness of the annular workpiece before quenching (the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) is 0.310 mm, and the roundness of the quenched annular workpiece (of the large diameter portion) The dimensional difference between the radius and the radius of the small diameter portion was 0.040 mm. Moreover, the planar view shape of the cyclic | annular workpiece | work after a heating process was elliptical shape, and the internal structure | tissue of the quenched cyclic | annular workpiece | work was a complete martensitic structure without incomplete hardening structure | tissue. However, since the method of Comparative Example 2 needs to control the injection amount (flow rate), it is difficult to set the cooling rate condition as compared with the methods of Examples 1 and 2.

(比較例3)
(1)環状ワークの製造
実施例1(1)と同様の操作を行ない、環状ワーク(焼入れ処理前の環状ワーク)を得た。実施例1(2)と同様の操作を行なうことにより、焼入れ処理前の環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)を算出した。その結果、焼入れ処理前の環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は、0.315mmであった。
(Comparative Example 3)
(1) Production of annular workpiece The same operation as in Example 1 (1) was performed to obtain an annular workpiece (annular workpiece before quenching). By performing the same operation as in Example 1 (2), the roundness of the annular work before quenching (the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) was calculated. As a result, the roundness (dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) of the annular work before quenching was 0.315 mm.

(2)焼入れ工程
以下に示されるように、加熱工程から冷却工程を行なうことにより、実施例1(1)で得られた環状ワークに焼入れ処理を施した。
(2) Quenching step As shown below, the annular workpiece obtained in Example 1 (1) was quenched by performing the cooling step from the heating step.

(2−1)加熱工程
実施例1(1)で得られた環状ワークを加熱炉に導入した。つぎに、加熱炉内の環状ワークを830℃で0.5時間加熱した。
(2-1) Heating step The annular workpiece obtained in Example 1 (1) was introduced into a heating furnace. Next, the annular workpiece in the heating furnace was heated at 830 ° C. for 0.5 hour.

(2−2)冷却工程
加熱工程後の環状ワークを80℃の冷却油に投入することにより、油冷を行なった。これにより、焼入れされた環状ワークを得た。
(2-2) Cooling Step Oil cooling was performed by putting the annular work after the heating step into 80 ° C. cooling oil. Thereby, a quenched workpiece was obtained.

実施例1(2)と同様の操作を行なうことにより、焼入れされた環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)を算出した。その結果、焼入れされた環状ワークの真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は、0.400mmであった。   By performing the same operation as in Example 1 (2), the roundness of the quenched annular workpiece (dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) was calculated. As a result, the roundness (dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) of the quenched annular workpiece was 0.400 mm.

また、焼入れされた環状ワークの内部組織を電子顕微鏡によって調べた。その結果、焼入れされた環状ワークの内部組織は、不完全焼入れ組織のない完全マルテンサイト組織であった。   In addition, the internal structure of the quenched annular workpiece was examined with an electron microscope. As a result, the internal structure of the quenched annular workpiece was a complete martensitic structure without an incompletely quenched structure.

(結果)
実施例1〜3及び比較例1〜3の手法のまとめを表1、実施例1〜2及び比較例1〜3の結果を表2に示す。
(result)
A summary of the methods of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3 is shown in Table 1, and the results of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-3 are shown in Table 2.

表2に示されるように、実施例1において、加熱工程後の環状ワークにおける真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は、0.130mmであった。実施例1においては、この寸法差を有する加熱工程後の環状ワークに対して、小径部への冷却液の噴射開始時から1秒間経過時に、大径部への冷却液の噴射を開始することにより、良好な真円度(0.040mm)を有する焼入れ処理品(焼入れされた環状ワーク)が得られた。また、表2に示されるように、実施例2において、加熱工程後の環状ワークにおける真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は、0.160mmであった。実施例2においては、この寸法差を有する加熱工程後の環状ワークに対して、小径部への冷却液の噴射開始時から3秒間経過時に、大径部への冷却液の噴射を開始することにより、良好な真円度(0.030mm)を有する焼入れ処理品(焼入れされた環状ワーク)が得られた。さらに、表2に示されるように、実施例3において、加熱工程後の環状ワークにおける真円度(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)は、0.275mmであった。実施例3においては、この寸法差を有する加熱工程後の環状ワークに対して、小径部への冷却液の噴射開始時から3秒間経過時に、大径部への冷却液の噴射を開始することにより、良好な真円度(0.060mm)を有する焼入れ処理品(焼入れされた環状ワーク)が得られた。   As shown in Table 2, in Example 1, the roundness (the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) of the annular work after the heating step was 0.130 mm. In Example 1, the injection of the cooling liquid to the large diameter portion is started when one second has elapsed from the start of the injection of the cooling liquid to the small diameter portion with respect to the annular work after the heating process having the dimensional difference. Thus, a quenched product (quenched annular workpiece) having a good roundness (0.040 mm) was obtained. Further, as shown in Table 2, in Example 2, the roundness (the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) of the annular workpiece after the heating process was 0.160 mm. It was. In Example 2, for the annular workpiece after the heating step having this dimensional difference, the injection of the coolant to the large diameter portion is started when 3 seconds have elapsed from the start of the injection of the coolant to the small diameter portion. Thus, a quenched product (quenched annular workpiece) having good roundness (0.030 mm) was obtained. Further, as shown in Table 2, in Example 3, the roundness (the dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) in the annular workpiece after the heating process was 0.275 mm. It was. In Example 3, for the annular workpiece after the heating step having this dimensional difference, the injection of the coolant to the large diameter portion is started after 3 seconds from the start of the injection of the coolant to the small diameter portion. Thus, a quenched product (quenched annular workpiece) having a good roundness (0.060 mm) was obtained.

一方、比較例1においては、大径部及び小径部に対して、同時に冷却液を噴射している。しかし、比較例1で得られた焼入れ処理品は、十分な真円度を有していなかった。また、比較例2の手法は、冷却液の噴射量(流量)を制御すること必要であるため、実施例1及び2の手法と比べて、冷却速度の制御が困難であった。さらに、比較例3においては、冷却工程に際し、加熱工程後の環状ワークの油冷を行なっている。しかし、比較例3で得られた焼入れ処理品は、十分な真円度を有していなかった。   On the other hand, in Comparative Example 1, the coolant is sprayed simultaneously on the large diameter portion and the small diameter portion. However, the quench-treated product obtained in Comparative Example 1 did not have sufficient roundness. Moreover, since the method of the comparative example 2 needs to control the injection amount (flow rate) of the coolant, it is difficult to control the cooling rate as compared with the methods of the first and second embodiments. Furthermore, in the comparative example 3, in the cooling process, oil cooling of the annular workpiece after the heating process is performed. However, the quenched product obtained in Comparative Example 3 did not have sufficient roundness.

これらの結果から、実施例1〜3のように、焼入れ処理において、大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差に基づき、大径部への冷却液の噴射開始時期及び小径部への冷却液の噴射開始時期を調節するという簡便な操作を行なうことにより、良好な真円度を有する焼入れ処理品(焼入れされた環状ワーク)が得られることがわかる。   From these results, as in Examples 1 to 3, in the quenching process, based on the dimensional difference between the radius of the large-diameter portion and the radius of the small-diameter portion, the injection start timing of the coolant to the large-diameter portion and the small-diameter It can be seen that a quench-treated product (quenched annular workpiece) having a good roundness can be obtained by performing a simple operation of adjusting the timing of injecting the coolant into the section.

(参考例1)
実施例1において、小径部への冷却水の噴射開始時期と大径部への冷却水の噴射開始時期との差を0.04秒間、0.06秒間、0.10秒間、0.20秒間、0.50秒間、1.00秒間、1.50秒間、3.00秒間又は5.00秒間に変更したことを除き、実施例1と同様の操作を行ない、環状ワーク(肉厚:4mm)に焼入れ処理を施した。
(Reference Example 1)
In Example 1, the difference between the cooling water injection start timing for the small diameter portion and the cooling water injection start timing for the large diameter portion is set to 0.04 seconds, 0.06 seconds, 0.10 seconds, and 0.20 seconds. , 0.50 seconds, 1.00 seconds, 1.50 seconds, 3.00 seconds, or 5.00 seconds, except that the operation is the same as in Example 1, and a circular workpiece (wall thickness: 4 mm) The material was subjected to quenching treatment.

なお、焼入れ処理において、実施例1(2)と同様の操作を行なうことにより、加熱工程後の環状ワークの第1仮想円の半径a及び第2仮想円の半径bを求めた。第1仮想円の半径a及び第2仮想円の半径bを用い、式(IIa):
変形量(mm)=a−b (IIa)
にしたがって、変形量(すなわち、「大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差」)を求めた。参考例1において、小径部への冷却水の噴射開始時期と大径部への冷却水の噴射開始時期との差(冷却開始時期の差)と変形量(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)との関係を調べた結果を図5に示す。
In the quenching process, the radius a of the first virtual circle and the radius b of the second virtual circle of the annular workpiece after the heating step were obtained by performing the same operation as in Example 1 (2). Using the radius a of the first virtual circle and the radius b of the second virtual circle, the formula (IIa):
Deformation amount (mm) = ab (IIa)
Accordingly, a deformation amount (that is, “a dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion”) was obtained. In Reference Example 1, the difference between the cooling water injection start timing to the small diameter portion and the cooling water injection start timing to the large diameter portion (difference in cooling start timing) and the deformation amount (the radius of the large diameter portion and the small diameter portion FIG. 5 shows the result of examining the relationship with the dimensional difference between the radius and the radius.

図5に示された結果から、冷却開始時期の差が0.1秒間未満である場合、変形量(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)が0.15mm未満であることがわかる。この結果から、環状ワークのなかでも、好ましくは1〜10mmの肉厚を有する環状ワークの焼入れ処理において、変形量(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)が0.15mm未満である場合、前記小径部への冷却液の噴射開始時から0.1秒間経過するまでに前記大径部への冷却液の噴射を開始することにより、良好な真円度の焼入れ処理品が得られることがわかる。   From the results shown in FIG. 5, when the difference in the cooling start time is less than 0.1 seconds, the deformation amount (dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) is less than 0.15 mm. I know that there is. From this result, among the annular workpieces, the deformation amount (dimensional difference between the radius of the large-diameter portion and the radius of the small-diameter portion) is preferably 0.1 in the quenching treatment of the annular workpiece having a thickness of 1 to 10 mm. When it is less than 15 mm, a good roundness quenching treatment is started by starting the injection of the coolant to the large diameter portion until 0.1 second has elapsed from the start of the injection of the coolant to the small diameter portion. It can be seen that the product is obtained.

また、図5に示された結果から、冷却開始時期の差が0.1〜5秒間である場合、変形量(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)が0.15mm以上であることがわかる。より具体的には、冷却開始時期の差が1〜5秒間である場合、変形量(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)が0.15〜0.175mmであることがわかる。また、冷却開始時期の差が0.1秒間以上1秒間未満である場合、変形量(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)が0.175mmを超えることがわかる。したがって、これらの結果から、環状ワークのなかでも、好ましくは1〜10mmの肉厚を有する環状ワークの焼入れ処理において、変形量(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)が0.15〜0.175mmである場合、前記小径部への冷却液の噴射開始時から1〜5秒間経過時に前記大径部への冷却液の噴射を開始することにより、良好な真円度の焼入れ処理品が得られることがわかる。また、環状ワークのなかでも、好ましくは1〜10mmの肉厚を有する環状ワークの焼入れ処理において、変形量(大径部の半径と小径部の半径との間の寸法差)が0.175mmを超える場合、前記小径部への冷却液の噴射開始時から0.1秒間以上1秒間未満経過時に前記大径部への冷却液の噴射を開始することにより、良好な真円度の焼入れ処理品が得られることができる。   From the results shown in FIG. 5, when the difference in the cooling start time is 0.1 to 5 seconds, the deformation amount (dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) is 0. It turns out that it is 15 mm or more. More specifically, when the difference in the cooling start timing is 1 to 5 seconds, the deformation amount (dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) is 0.15 to 0.175 mm. I understand that. It can also be seen that when the difference in the cooling start timing is 0.1 second or more and less than 1 second, the deformation amount (dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) exceeds 0.175 mm. Therefore, from these results, the amount of deformation (dimensional difference between the radius of the large-diameter portion and the radius of the small-diameter portion) in the quenching treatment of the annular workpiece preferably having a thickness of 1 to 10 mm among the annular workpieces. Is 0.15 to 0.175 mm, a good perfect circle is obtained by starting the injection of the coolant to the large diameter portion after 1 to 5 seconds from the start of the injection of the coolant to the small diameter portion. It can be seen that a quenched product can be obtained. Further, among the annular workpieces, preferably, in the quenching treatment of the annular workpiece having a thickness of 1 to 10 mm, the deformation amount (dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion) is 0.175 mm. When exceeding, a quenching product with good roundness is obtained by starting the injection of the coolant to the large diameter portion when 0.1 second or more and less than 1 second has elapsed since the start of the injection of the coolant to the small diameter portion Can be obtained.

W1、W2:ワーク;1、201:ターンテーブル;10、210: 誘導加熱ゾーン;11、211:加熱コイル;20、220:外周解析ゾーン;21、221:センサ素子;22、222:演算部;23、223:記憶部;30、230:冷却ゾーン;32、232、234:噴射ノズル;33、233:冷却液;100、300:焼入れ装置   W1, W2: Workpiece; 1, 201: Turntable; 10, 210: Induction heating zone; 11, 211: Heating coil; 20, 220: Peripheral analysis zone; 21, 221: Sensor element; 23, 223: Storage unit; 30, 230: Cooling zone; 32, 232, 234: Injection nozzle; 33, 233: Coolant; 100, 300: Quenching device

Claims (5)

金属材料からなる環状ワークの焼入れ方法であって、
前記環状ワークを加熱し、前記環状ワークの温度を焼入れ温度に昇温させた後、当該焼入れ温度で前記環状ワークを保持する加熱工程、
前記加熱工程における加熱開始後に環状ワークの半径寸法を取得し、取得された前記半径寸法に基づき、基準寸法を取得し、前記環状ワークを少なくとも前記基準寸法より大きい大径部と前記基準寸法より小さい小径部とに区分けするとともに、前記大径部の半径と前記小径部の半径との間の寸法差を算出する解析工程、及び
前記加熱工程後、前記解析工程で大径部と小径部とに少なくとも区分けされた環状ワークに冷却液を噴射する冷却工程と、
を含み、
前記冷却工程において、前記大径部の半径の最大値と前記小径部の半径の最小値との間の寸法差に基づき、前記大径部への冷却液の噴射開始時期及び前記小径部への冷却液の噴射開始時期を調節することを特徴とする環状ワークの焼入れ方法。
A method of quenching an annular workpiece made of a metal material,
Heating the annular workpiece, heating the annular workpiece to a quenching temperature, and then holding the annular workpiece at the quenching temperature,
After starting heating in the heating step, a radial dimension of the annular workpiece is acquired, a reference dimension is acquired based on the acquired radial dimension, and the annular workpiece is at least larger than the reference dimension and smaller than the reference dimension. An analysis step of calculating a dimensional difference between the radius of the large diameter portion and the radius of the small diameter portion, and after the heating step, the large diameter portion and the small diameter portion in the analysis step. A cooling step of injecting a coolant onto at least the divided annular workpiece;
Including
In the cooling step, based on a dimensional difference between the maximum value of the radius of the large diameter portion and the minimum value of the radius of the small diameter portion, the injection timing of the coolant to the large diameter portion and the small diameter portion A method for quenching an annular workpiece, characterized by adjusting a start time of injection of a coolant.
前記冷却工程において、前記大径部への単位時間あたりの冷却液の噴射量と、前記小径部への単位時間あたりの冷却液の噴射量とが同じになるように、前記環状ワークに冷却液を噴射する請求項1に記載の方法。   In the cooling step, the coolant is applied to the annular work so that the injection amount of the coolant per unit time to the large diameter portion is the same as the injection amount of the coolant per unit time to the small diameter portion. The method according to claim 1. 前記環状ワークの径方向の肉厚が1〜10mmである請求項2に記載の方法。   The method according to claim 2, wherein a thickness of the annular workpiece in a radial direction is 1 to 10 mm. 前記寸法差が0.15mm未満である場合、前記小径部への冷却液の噴射開始時から0,1秒間経過するまでに前記大径部への冷却液の噴射を開始する請求項3に記載の方法。   4. The injection of the coolant to the large-diameter portion is started when 0 or 1 second elapses from the start of the injection of the coolant to the small-diameter portion when the dimensional difference is less than 0.15 mm. the method of. 前記寸法差が0.15mm以上である場合、前記小径部への冷却液の噴射開始時から0.1〜5秒間経過時に前記大径部への冷却液の噴射を開始する請求項3に記載の方法。   The said dimensional difference is 0.15 mm or more, The injection of the cooling liquid to the said large diameter part is started when 0.1 to 5 second passes since the injection start of the cooling liquid to the said small diameter part. the method of.
JP2017024134A 2017-02-13 2017-02-13 Quenching method for annular work Pending JP2018131642A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017024134A JP2018131642A (en) 2017-02-13 2017-02-13 Quenching method for annular work

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017024134A JP2018131642A (en) 2017-02-13 2017-02-13 Quenching method for annular work

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018131642A true JP2018131642A (en) 2018-08-23

Family

ID=63248923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017024134A Pending JP2018131642A (en) 2017-02-13 2017-02-13 Quenching method for annular work

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018131642A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6693335B2 (en) Quenching method for annular work
JP6819108B2 (en) Heat treatment method and heat treatment equipment
US10578162B2 (en) Bearing ring for roller bearing, method for manufacturing the same, and roller bearing
JP5446410B2 (en) Heat treatment method for annular workpiece
JP2009197312A (en) Method for correcting deformation of annular member
JP6089513B2 (en) Method of quenching annular workpiece and quenching apparatus used therefor
JP2003301221A (en) Heat treatment method for annular member, and heat treatment device
JP2018009208A (en) Method for quenching annular workpiece
US10393180B2 (en) Bearing ring for roller bearing, manufacturing method of bearing ring for roller bearing, and needle roller bearing
JP2018131642A (en) Quenching method for annular work
Besserer et al. Induction Heat Treatment of Sheet‐Bulk Metal‐Formed Parts Assisted by Water–Air Spray Cooling
US20170314117A1 (en) Rolling-contact shaft member
JP2008106358A (en) Method for correcting heated deformation of annular body, and hardening method of annular body
JP2006291353A (en) Method for heat-treating steel material
JP2021011593A (en) Laser quenching method
JP2009203522A (en) Method for manufacturing race ring of rolling bearing
JP2016194115A (en) Manufacturing method of ring gear and ring gear
JP5224671B2 (en) Constrained quenching method for annular members
JP5224669B2 (en) Constrained quenching method for annular members
JP2019070176A (en) Rolling sliding member and method for manufacturing the same and rolling bearing using the rolling sliding member
JP5224670B2 (en) Constrained quenching method for annular members