JP2019157272A - Work tempering process, and machine part obtained by said process - Google Patents
Work tempering process, and machine part obtained by said process Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019157272A JP2019157272A JP2019040276A JP2019040276A JP2019157272A JP 2019157272 A JP2019157272 A JP 2019157272A JP 2019040276 A JP2019040276 A JP 2019040276A JP 2019040276 A JP2019040276 A JP 2019040276A JP 2019157272 A JP2019157272 A JP 2019157272A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- workpiece
- heating
- work
- range
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ワークの焼き戻し方法、及びこの方法で得られた機械部品に関し、特に高温環境下で使用される機械部品に適した焼き戻し技術に関する。 The present invention relates to a work tempering method and a machine part obtained by this method, and more particularly to a tempering technique suitable for a machine part used in a high temperature environment.
例えば、転がり軸受の軌道輪のように、SUJ2等の鋼材からなる機械部品の製造過程においては、機械部品に必要とされる機械的強度等を付与するための熱処理(焼入硬化処理)を実施した後、例えば残留応力の緩和や残留オーステナイトの低減化を目的として、焼き戻し処理を実施するのが一般的である。 For example, in the manufacturing process of mechanical parts made of steel such as SUJ2 such as rolling bearing races, heat treatment (quenching hardening) is performed to give the mechanical strength required for the mechanical parts. After that, for example, tempering is generally performed for the purpose of relaxing residual stress or reducing residual austenite.
ここで、焼き戻し処理には、例えば電気炉等による雰囲気加熱で、炉内に配置されたワークを加熱する方法の他、短時間での加熱を目的として、誘導加熱によりワークを加熱する方法(例えば、特許文献1を参照)などが知られている。 Here, the tempering treatment includes, for example, a method of heating a work by induction heating for the purpose of heating in a short time in addition to a method of heating a work placed in the furnace by atmospheric heating using an electric furnace or the like ( For example, see Patent Document 1).
ところで、高温環境下で使用される軸受においては、使用時、高温に晒されることで、軸受に含まれる残留オーステナイトが変態して、過大な寸法変化が生じる傾向にある。そのため、この種の用途に用いられる製品(軸受)については、残留オーステナイト量を通常の製品よりも更に低減化する必要が生じる。具体的には、焼き戻し処理時の温度(例えば最高温度)を、通常の焼き戻し処理の場合よりも高温域に設定する必要が生じる。 By the way, in a bearing used in a high temperature environment, when exposed to a high temperature during use, residual austenite contained in the bearing is transformed, and an excessive dimensional change tends to occur. Therefore, it is necessary to further reduce the amount of retained austenite as compared with a normal product for a product (bearing) used for this type of application. Specifically, it is necessary to set the temperature (for example, the maximum temperature) during the tempering process to a higher temperature range than in the normal tempering process.
電気炉などの雰囲気加熱装置は、温度制御が比較的容易である一方で、昇温速度に限界があるため、どうしても昇温に多大な時間を要する。そのため、上述の理由で、高温域に焼き戻し条件(加熱条件)を設定すると、処理時間が今まで以上に長くなり、生産性の悪化が避けられない。 An atmosphere heating apparatus such as an electric furnace is relatively easy to control the temperature, but has a limited heating rate, and thus it takes a long time to raise the temperature. Therefore, if the tempering condition (heating condition) is set in the high temperature range for the above-mentioned reason, the processing time becomes longer than before, and deterioration of productivity is inevitable.
誘導加熱は、金属部品の温度を上げる際のエネルギー効率が高いため、雰囲気加熱と比べて短時間で高温域までワークを加熱することができる。しかしながら、従来よりも高温域(例えば250℃以上)にまでワークを加熱した場合、残留オーステナイト量が低減化するだけでなく、ワークの硬さも大きく低下するおそれが生じる。そのため、単に、誘導加熱でワークを高温域まで加熱し、冷却しただけでは、高温環境下での使用に適した機械部品を得ることは難しい。 Since induction heating has high energy efficiency when raising the temperature of metal parts, the workpiece can be heated to a high temperature range in a short time compared to atmospheric heating. However, when the workpiece is heated to a higher temperature range (for example, 250 ° C. or higher) than the conventional one, not only the amount of retained austenite is reduced, but also the hardness of the workpiece may be greatly reduced. Therefore, it is difficult to obtain a machine part suitable for use in a high temperature environment simply by heating the workpiece to a high temperature range by induction heating and cooling it.
また、等速自在継手の外側継手部材のように、軸方向の厚み寸法分布が偏った機械部品に対して誘導加熱を適用する場合、磁束が相対的に密となって加熱され易い部分と、磁束が相対的に疎となって加熱され難い部分とが生じる。そのため、一つのワーク内での温度差が大きくなり、均熱加熱が難しい。誘導加熱のみで焼き戻しに必要な均熱加熱を達成するためには、ワークのサイズや形状に適した形態の誘導加熱装置(例えば誘導加熱用コイル)を準備する必要があるが、これだと型番(処理すべきワークの種類)の増加に伴い準備すべき上記コイルの種類が増えるため、生産性の低下は免れ得ない。 In addition, when applying induction heating to a machine part with an uneven thickness distribution in the axial direction, such as an outer joint member of a constant velocity universal joint, a portion in which magnetic flux is relatively dense and easily heated, The magnetic flux is relatively sparse and a portion that is difficult to be heated is generated. Therefore, the temperature difference in one work becomes large and soaking is difficult. In order to achieve soaking required for tempering only by induction heating, it is necessary to prepare an induction heating device (for example, an induction heating coil) in a form suitable for the size and shape of the workpiece. As the number of types of coils to be prepared increases as the model number (type of workpiece to be processed) increases, a decrease in productivity cannot be avoided.
以上の実情に鑑み、本明細書では、高温環境下での使用に適した機械部品を得ることができ、かつ生産性に優れた焼き戻し方法を提供することを、解決すべき技術課題とする。 In view of the above circumstances, in this specification, it is a technical problem to be solved to provide a tempering method capable of obtaining a machine part suitable for use in a high temperature environment and having excellent productivity. .
前記課題の解決は、本発明に係るワークの焼き戻し方法によって達成される。すなわち、この方法は、ワークを加熱する加熱工程と、加熱工程で加熱されたワークを冷却する冷却工程とを備え、加熱工程及び冷却工程における温度履歴を制御することで、ワークに焼き戻し処理を施す、ワークの焼き戻し方法において、加熱工程は、誘導加熱によりワークを狙い温度まで加熱する昇温工程と、所定幅の温度域の範囲内で昇温後のワークが所定時間の間保温されるように、雰囲気加熱によるワークの加熱を制御する保温工程とを有する点をもって特徴付けられる。 The solution to the above problem is achieved by the work tempering method according to the present invention. That is, this method includes a heating step for heating the workpiece and a cooling step for cooling the workpiece heated in the heating step, and the temperature history in the heating step and the cooling step is controlled, so that the workpiece is tempered. In the work tempering method to be applied, the heating step includes a heating step of heating the workpiece to a target temperature by induction heating, and the workpiece after the temperature rising within a temperature range of a predetermined width is kept warm for a predetermined time. Thus, it is characterized by having a heat-retaining step for controlling heating of the workpiece by atmospheric heating.
本発明者らは、所定幅の温度域内で昇温後のワークを所定時間の間保温することにより、焼き戻し処理後のワークに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化し、かつワークの硬さを所定範囲内に収めることが可能となる場合があることを見出した。本発明はこの知見に基づきなされたもので、誘導加熱によりワークを狙い温度まで加熱することにより(昇温工程)、従来よりも短時間でワークを所定の高温域にまで加熱することができる。また、昇温後のワークを上述のように所定幅の温度域の範囲内で所定時間の間保温することにより、焼き戻し処理後の残留オーステナイト量と硬さを共に許容範囲内に収めることができる。また、ワークを上記温度域内で保温するための加熱制御を、雰囲気加熱により実施するようにしたので、ワークを均等に加熱しながらワークを保温することができる。よって、ワーク内部の温度のばらつきを抑えて、均質な焼き戻し処理を施すことができる。また、等速自在継手の外側継手部材のように軸方向で厚み寸法分布に偏りがある機械部品であっても、誘導加熱時に生じたワーク内での温度のばらつきを雰囲気加熱で均すことができる。よって、複数のコイル等を準備せずとも、均質な焼き戻し処理を施すことができる。また、雰囲気加熱であれば、誘導加熱等と比べてワークの温度が下がりにくい。そのため、保温工程時の加熱制御も比較的容易に行うことができる。もちろん、雰囲気加熱であれば、一度に大量のワークを処理することができる。以上より、本発明によれば、ワークに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化できると共に、ワークの硬さを所定範囲内に収めることができるので、高温環境下での使用にも適した機械部品を得ることができる。また、昇温に要する時間が短くて済み、比較的短時間で多くのワークに均質な処理を施すことができるので、生産性にも優れている。 The inventors of the present invention reduce the amount of retained austenite contained in the work after tempering treatment to a required level or less by keeping the work after being heated in a temperature range of a predetermined width for a predetermined time. It has been found that it may be possible to keep the hardness within a predetermined range. The present invention has been made on the basis of this finding. By heating the workpiece to a target temperature by induction heating (temperature raising step), the workpiece can be heated to a predetermined high temperature range in a shorter time than conventional. Further, by keeping the workpiece after the temperature rise within a predetermined temperature range for a predetermined time as described above, both the amount of retained austenite and the hardness after the tempering process can be within the allowable range. it can. In addition, since the heating control for keeping the work within the above temperature range is performed by atmospheric heating, the work can be kept warm while heating the work evenly. Therefore, it is possible to perform a uniform tempering process while suppressing variations in the temperature inside the workpiece. Even in the case of mechanical parts with an uneven thickness dimension distribution in the axial direction, such as the outer joint member of a constant velocity universal joint, the temperature variation in the workpiece caused by induction heating can be leveled by atmospheric heating. it can. Therefore, a uniform tempering process can be performed without preparing a plurality of coils and the like. Further, if the atmosphere is heated, the temperature of the workpiece is less likely to be lower than that of induction heating or the like. Therefore, it is possible to relatively easily perform heating control during the heat retaining step. Of course, if the atmosphere is heated, a large amount of workpieces can be processed at a time. As described above, according to the present invention, the amount of retained austenite contained in the workpiece can be reduced to a required level or less, and the hardness of the workpiece can be kept within a predetermined range, so that it can be used in a high temperature environment. Suitable machine parts can be obtained. In addition, the time required for the temperature increase is short, and a uniform process can be performed on a large number of workpieces in a relatively short time, so that the productivity is excellent.
また、本発明に係るワークの焼き戻し方法においては、昇温工程の後でかつ保温工程の前に、昇温後のワークを雰囲気加熱して、昇温時の狙い温度までワークの温度を回復させる復温工程をさらに設けてもよい。 In the work tempering method according to the present invention, the temperature of the workpiece is recovered to the target temperature at the time of temperature increase by heating the workpiece after the temperature increase after the temperature increase step and before the heat retention step. A reheating step may be further provided.
誘導加熱によりワークを昇温すると、当該誘導加熱を図るための装置から取り出された直後から、ワークの温度は少なからず低下する。この温度低下を見越して予め狙い温度を高めに設定すると、上述のようにワークの硬さが必要以上に低下してしまう。そこで、昇温工程の後に昇温時の狙い温度までワークの温度を回復させる復温工程を設けることで、ワークの温度を狙い温度にまで戻した状態で保温工程に移行させることができる。また、復温工程と保温工程ともに雰囲気加熱でワークを加熱することで、復温工程から保温工程に移行する際の温度低下を抑制できる。以上より、復温工程を設けることで、ワークを効率よく保温工程に移行することができる。 When the temperature of the workpiece is increased by induction heating, the temperature of the workpiece is reduced by a short time immediately after the workpiece is taken out from the apparatus for induction heating. If the target temperature is set higher in advance in anticipation of this temperature drop, the hardness of the workpiece will be reduced more than necessary as described above. Therefore, by providing a reheating step for recovering the temperature of the workpiece to the target temperature at the time of the temperature increase after the temperature increasing step, it is possible to shift to the heat retaining step in a state where the temperature of the workpiece is returned to the target temperature. Moreover, the temperature fall at the time of transfer to a heat retention process from a heat recovery process can be suppressed by heating a workpiece | work by atmospheric heating in both a heat recovery process and a heat retention process. As described above, by providing the rewarming process, the work can be efficiently transferred to the heat retaining process.
また、この場合、本発明に係るワークの焼き戻し方法においては、復温工程で、雰囲気加熱の設定温度は、昇温時の狙い温度よりも高く設定されてもよい。 In this case, in the work tempering method according to the present invention, the set temperature of the atmosphere heating may be set higher than the target temperature at the time of temperature increase in the reheating process.
保温工程の前に復温工程を設けるのであれば、復温工程に使用する装置(雰囲気加熱炉)内の雰囲気温度を保温工程に使用する装置(雰囲気加熱炉)内の雰囲気温度よりも容易に高くすることができる。これにより、復温に要する時間を短くできるので、さらに効率よく狙い温度のワークを保温工程に導入することが可能となる。 If a rewarming step is provided before the heat retaining step, the atmospheric temperature in the device (atmosphere heating furnace) used in the heat regenerating step is easier than the atmospheric temperature in the device (atmosphere heating furnace) used in the heat retaining step. Can be high. As a result, the time required for the rewarming can be shortened, so that a workpiece having a target temperature can be introduced into the heat retaining process more efficiently.
また、本発明に係るワークの焼き戻し方法においては、保温工程で、雰囲気加熱の設定温度は、昇温時の狙い温度と同じ温度に設定されてもよい。 In the work tempering method according to the present invention, the set temperature of the atmosphere heating may be set to the same temperature as the target temperature at the time of temperature increase in the heat retaining step.
雰囲気加熱であれば、誘導加熱装置よりも温度を一定に保ちやすい。よって、保温工程における雰囲気加熱の設定温度を昇温時の狙い温度と同じ温度にすることで、より狙い通りの焼き戻し品質(残留オーステナイト量、硬さ)を得ることが可能となる。 If it is atmosphere heating, it is easier to keep temperature constant than an induction heating device. Therefore, the tempering quality (residual austenite amount, hardness) as intended can be obtained by setting the set temperature of the atmospheric heating in the heat retaining step to the same temperature as the target temperature at the time of temperature increase.
また、本発明に係るワークの焼き戻し方法においては、ワークに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて所定幅の温度域としての許容温度域を設定し、この許容温度域の範囲内でワークが所定時間の間保温されるように、誘導加熱によるワークの加熱を制御してもよい。 Further, in the work tempering method according to the present invention, an allowable temperature range as a temperature range of a predetermined width is set according to the amount of retained austenite and hardness required for the work, and within the range of the allowable temperature range. The heating of the workpiece by induction heating may be controlled so that the workpiece is kept warm for a predetermined time.
このように、ワークに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて許容温度域を設定することにより、より短い保温時間でもって、残留オーステナイト量と硬さを共に許容範囲内に収めることが可能となる。従って、更なる生産性の向上が可能となる。 In this way, by setting the allowable temperature range according to the amount of retained austenite and hardness required for the workpiece, it is possible to keep both the amount of retained austenite and the hardness within the allowable range with a shorter heat retention time. It becomes. Therefore, the productivity can be further improved.
また、この場合、本発明に係るワークの焼き戻し方法においては、ワークの昇温時の狙い温度と残留オーステナイト量との関係に基づき、残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる第一温度下限値を設定すると共に、ワークの昇温時の狙い温度と硬さとの関係に基づき、硬さが許容範囲内に収まる第二温度上限値及び第二温度下限値を設定し、これら第一温度下限値よりも大きな領域と、第二温度上限値と第二温度下限値との間の領域とが重複する範囲内で、許容温度域を設定してもよい。 In this case, in the work tempering method according to the present invention, the first temperature lower limit value at which the retained austenite amount falls within the allowable range is set based on the relationship between the target temperature at the time of raising the workpiece temperature and the retained austenite amount. In addition to setting, based on the relationship between the target temperature and hardness at the time of workpiece temperature rise, set the second temperature upper limit value and second temperature lower limit value where the hardness falls within the allowable range, and from these first temperature lower limit values The allowable temperature range may be set within a range in which the larger region overlaps the region between the second temperature upper limit value and the second temperature lower limit value.
残留オーステナイト量は、加熱温度(正確には昇温工程時の狙い温度)が上昇するにつれて低下し、硬さもまた加熱温度が上昇するにつれて低下する。そのため、これらの傾向に基づき、ワークに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて、上述のように、第一温度下限値を設定し、かつ第二温度上限値及び第二温度下限値を設定する。そして、これら第一温度下限値よりも大きな領域と、第二温度上限値と第二温度下限値との間の領域とが重複する範囲内で、許容温度域を設定することにより、ワークの種類(特に材質)ごとに最適な許容温度域を的確に設定することが可能となる。 The amount of retained austenite decreases as the heating temperature (more precisely, the target temperature during the temperature raising step) increases, and the hardness also decreases as the heating temperature increases. Therefore, based on these tendencies, according to the amount of retained austenite and hardness required for the workpiece, as described above, the first temperature lower limit value is set, and the second temperature upper limit value and the second temperature lower limit value are set. Set. And by setting the allowable temperature range within the range where the region larger than the first temperature lower limit value and the region between the second temperature upper limit value and the second temperature lower limit value overlap, the kind of workpiece It is possible to accurately set an optimum allowable temperature range for each (particularly material).
また、本発明に係るワークの焼き戻し方法においては、ワークの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合、許容温度域が290℃以上でかつ340℃以下の範囲内で設定されてもよい。 In the work tempering method according to the present invention, when the work material is high carbon chromium bearing steel, the allowable temperature range may be set within a range of 290 ° C. or higher and 340 ° C. or lower.
また、ワークの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合、ワークの保温時間が3分以上でかつ7分以下に設定されてもよい。 Moreover, when the material of the workpiece is high carbon chrome bearing steel, the heat retention time of the workpiece may be set to 3 minutes or more and 7 minutes or less.
このように、ワークの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合には、例えば上述した設定手法を用いることで、適切な許容温度域が具体的に導出される。よって、適正な許容温度域内でワークを保温することができ、これにより焼き戻し処理後のワークに適切な残留オーステナイト量と硬さとを安定的に付与することが可能となる。 Thus, when the material of the workpiece is high-carbon chromium bearing steel, an appropriate allowable temperature range is specifically derived by using, for example, the setting method described above. Therefore, it is possible to keep the workpiece warm within an appropriate allowable temperature range, and thereby it is possible to stably impart an appropriate amount of retained austenite and hardness to the workpiece after tempering.
あるいは、本発明に係るワークの焼き戻し方法においては、ワークの材質が機械構造用炭素鋼である場合、許容温度域が130℃以上でかつ220℃以下の範囲内で設定されてもよい。 Alternatively, in the work tempering method according to the present invention, when the material of the work is carbon steel for machine structure, the allowable temperature range may be set within a range of 130 ° C. or higher and 220 ° C. or lower.
また、ワークの材質が機械構造用炭素鋼である場合、ワークの保温時間が10秒以上でかつ70分以下に設定されてもよい。 Moreover, when the material of the workpiece is carbon steel for machine structure, the heat retention time of the workpiece may be set to 10 seconds or more and 70 minutes or less.
このように、ワークの材質が機械構造用炭素鋼である場合においても、上述した設定手法を用いることで、適切な許容温度域が具体的に導出される。よって、適正な許容温度域内でワークを保温することができ、これにより焼き戻し処理後のワークに適切な残留オーステナイト量と硬さとを安定的に付与することが可能となる。 Thus, even when the material of the workpiece is carbon steel for machine structure, an appropriate allowable temperature range is specifically derived by using the setting method described above. Therefore, it is possible to keep the workpiece warm within an appropriate allowable temperature range, and thereby it is possible to stably impart an appropriate amount of retained austenite and hardness to the workpiece after tempering.
また、本発明に係るワークの焼き戻し方法においては、電気ヒーターを有する雰囲気加熱炉を用いて、保温工程におけるワークの加熱を行ってもよい。 In the work tempering method according to the present invention, the work may be heated in the heat retaining step using an atmosphere heating furnace having an electric heater.
例えば赤外線ヒーターだと、金属製のワーク表面の色(光沢)によって温度の上昇度合いが変化する可能性があるが、電気ヒーターによる雰囲気加熱であれば、ワークではなくその周囲の雰囲気(気体)を加熱するため、上述のような問題は生じない。よって、ワークの個体差の影響を受けることなく安定した加熱が可能となる。 For example, in the case of an infrared heater, the temperature rise may change depending on the color (gloss) of the surface of the metal workpiece, but if the atmosphere is heated by an electric heater, the surrounding atmosphere (gas) is not the workpiece. Since heating is performed, the above-described problems do not occur. Therefore, stable heating is possible without being affected by individual differences in the workpiece.
また、以上述べたように、本発明に係るワークの焼き戻し方法は、高温環境下での使用に適した機械部品を得ることができ、かつ生産性に優れているため、例えば転がり軸受の軌道輪(外輪、内輪)や、等速自在継手の外側継手部材のような機械部品の量産品に熱処理を施すための方法として好適である。 Further, as described above, the work tempering method according to the present invention can provide a machine part suitable for use in a high temperature environment and has excellent productivity. It is suitable as a method for heat-treating mass-produced products of machine parts such as rings (outer rings, inner rings) and outer joint members of constant velocity universal joints.
以上述べたように、本発明によれば、高温環境下での使用に適した機械部品を得ることができ、かつ生産性に優れた焼き戻し方法を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, a mechanical part suitable for use in a high temperature environment can be obtained, and a tempering method excellent in productivity can be provided.
以下、本発明の第一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第一実施形態に係る熱処理工程の全体の流れを示すフローチャートである。図1に示すように、本実施形態に係る熱処理工程は、対象となるワークW(図3を参照)に焼入れ処理を施す焼入れ工程S1と、焼入れ後のワークWに焼き戻し処理を施す焼き戻し工程S2とを備える。また、焼入れ工程S1と焼き戻し工程S2の後にはそれぞれ、洗浄工程S3,S5と、検査工程S4,S6とを備える。なお、これら洗浄工程S3,S5や検査工程S4,S6は、必要に応じてその一部又は全部を省略可能である。もしくは図示は省略するが、必要に応じて、焼入れ工程S1又は焼き戻し工程S2の後に、研磨工程などを追加してもよい。 FIG. 1 is a flowchart showing the overall flow of the heat treatment process according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the heat treatment process according to the present embodiment includes a quenching process S <b> 1 in which a target workpiece W (see FIG. 3) is quenched and a tempering process in which the workpiece W after quenching is tempered. Step S2. Moreover, after hardening process S1 and tempering process S2, washing | cleaning process S3, S5 and inspection process S4, S6 are provided, respectively. The cleaning steps S3 and S5 and the inspection steps S4 and S6 can be partially or entirely omitted as necessary. Or although illustration is abbreviate | omitted, you may add a grinding | polishing process etc. after hardening process S1 or tempering process S2 as needed.
ここで、焼き戻し工程S2は、図2(a)に示すように、焼入れ後のワークWを加熱する加熱工程S21と、加熱したワークWを冷却する冷却工程S22とを備える。また、加熱工程S21は、図2(b)に示すように、ワークWを誘導加熱により狙い温度r1にまで加熱する昇温工程S211と、昇温後のワークWを雰囲気加熱して、ワークWの温度を狙い温度r1にまで回復させる復温工程S212と、狙い温度r1にまで回復させたワークWを同じく雰囲気加熱により保温する保温工程S213とを有する。 Here, as shown in FIG. 2A, the tempering step S2 includes a heating step S21 for heating the workpiece W after quenching, and a cooling step S22 for cooling the heated workpiece W. In addition, as shown in FIG. 2B, the heating step S21 includes a heating step S211 for heating the workpiece W to the target temperature r1 by induction heating, and heating the workpiece W after the heating to the atmosphere W The temperature recovery step S212 recovers the target temperature to the target temperature r1, and the heat retention step S213 maintains the temperature of the workpiece W recovered to the target temperature r1 by atmospheric heating.
図3は、図2に示す焼き戻し工程S2に使用する熱処理装置(焼き戻し装置10)の正面図である。この焼き戻し装置10は、搬送路11上を所定の方向に搬送される複数のワークWに対して連続的に焼き戻し処理を施すように構成されたもので、搬送路11の上流側に配設される加熱装置12と、加熱装置12よりも搬送路11の下流側に配設される冷却装置13とを備える。以下、まず焼き戻し装置10の構成について加熱装置12を中心に説明し、次いで、この焼き戻し装置10を用いた焼き戻し方法(焼き戻し工程S2)の一例を説明する。
FIG. 3 is a front view of the heat treatment apparatus (tempering apparatus 10) used in the tempering step S2 shown in FIG. The tempering
ここで、対象となるワークWの形状は原則として任意であり、例えば環状をなすものであってもよい。また、ワークWの材質についても原則任意であり、例えばSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼を挙げることができる。また、用途の面から見たワークWの種類についても任意であり、例えば転がり軸受の外輪、内輪をはじめとして、滑り軸受、等速自在継手を構成する外側継手部材や内側継手部材、転がり軸受や等速自在継手に組み込まれる保持器(の基材)などが対象となり得る。本実施形態では、例えば転がり軸受の軌道輪(外輪又は内輪)が焼き戻し工程S2の対象となる。 Here, the shape of the target workpiece W is arbitrary in principle, and may be, for example, an annular shape. The material of the workpiece W is also arbitrary in principle, and examples thereof include high carbon chrome bearing steel such as SUJ2. In addition, the type of workpiece W from the viewpoint of application is also arbitrary. For example, outer and inner rings of rolling bearings, sliding bearings, outer joint members constituting constant velocity universal joints, rolling joint bearings, rolling bearings, A cage (base material) incorporated in a constant velocity universal joint can be a target. In the present embodiment, for example, the bearing ring (outer ring or inner ring) of the rolling bearing is the target of the tempering step S2.
加熱装置12は、搬送路11の上流側から順に、昇温装置14、復温装置15、及び保温装置16を有する。ここで、昇温装置14は、例えばワークWを一個ずつ加熱するためのもので、本実施形態では、図4に示すように、昇温装置14は、搬送路11上を所定の方向に搬送される複数のワークWを一個ずつ支持可能な支持部17と、支持部17を昇降駆動する昇降部18と、支持部17の上方に位置する誘導加熱装置19とを主に備える。誘導加熱装置19は、例えば銅管等の導電性金属で環状に形成された加熱コイル20(図5では二巻状の加熱コイル20,20を例示している)と、加熱コイル20に電力を供給する電源21とを有しており、昇降部18により支持部17を上昇させることで、支持部17上に載置された状態のワークWを加熱コイル20の内周に導入可能としている。この場合、昇降部18の中心線と、加熱コイル20の中心線とが一致していることが望ましい。また、図示は省略するが、支持部17と、支持部17と連結される昇降部18の一部が上記中心線まわりに回転できるように構成してもよい。また、同様に図示は省略するが、搬送路11上を搬送されるワークWを支持部17上の所定位置で停止可能なように、搬送路11又はその周囲の上面に対して出没可能なピンなどの位置決め部を設けてもよい。
The
上記構成の昇温装置14は、例えば図4に示すように、誘導加熱装置19等の周囲を囲む壁部22をさらに有するものであってもよい。この場合、昇温装置14内部の雰囲気温度を、図示しない所定の温度調整装置により調整することも可能となる。図4中、符号23で示す部材は、搬送路11の上流側で昇温装置14の入口側開口部14aを開閉する第一開閉手段、符号24で示す部材は、搬送路11の下流側で昇温装置14の出口側開口部14bを開閉する第二開閉手段である。もちろん、特段の雰囲気温度制御が必要ない場合(例えば本実施形態のように、昇温工程S211の後に復温工程S212が設けられており、スムーズに保温工程S213に移行できる場合)には、壁部22は不要である。
For example, as shown in FIG. 4, the
上記構成の昇温装置14は、搬送路11上で、復温装置15と第一通路室25を介してつながっている(図3を参照)。これにより、昇温装置14内で昇温処理が施されたワークWが第一通路室25内を通って復温装置15内に搬入されるようになっている。
The
復温装置15は、昇温後のワークWを雰囲気加熱するためのもので、第一炉室26と、第一炉室26内に配設される第一ヒーター27とを有する。第一ヒーター27は、例えば電気ヒーターであり、第一炉室26内の雰囲気(気体)を加熱する。これにより第一炉室26内のワークWに対する雰囲気加熱を可能としている。
The
保温装置16は、復温装置15により加熱されたワークWを雰囲気加熱するためのもので、第二炉室28と、第二炉室28内に配設される第二ヒーター29とを有する。第二ヒーター29は、例えば電気ヒーターであり、第二炉室28内の雰囲気(気体)を加熱する。これにより第二炉室28内のワークWに対する雰囲気加熱を可能としている。
The
また、復温装置15の入口側開口部15aには、入口側開口部15aを開閉するための手段(第三開閉手段30)が設けられると共に、復温装置15の出口側開口部15bには、出口側開口部15bを開閉するための手段(第四開閉手段31)が設けられている。これにより復温装置15内の密閉性が担保される。もちろん、図示は省略するが、保温装置16の入口側開口部(すなわち復温装置15の出口側開口部15b)と出口側開口部にも開閉手段が設けられている。また、保温装置16の入口側開口部は復温装置15の出口側開口部15bとなっているので(図4を参照)、保温装置16内の密閉性が担保される。
The inlet side opening 15a of the
以上の構成を有する加熱装置12は、搬送路11上で、冷却装置13と第二通路室32を介してつながっている(図3を参照)。これにより、加熱装置12内で所定の加熱処理が施されたワークWが第二通路室32を通って冷却装置13内に搬入されるようになっている。
The
また、ワークWを搬送路11に沿って搬送するための手段としては任意であり、例えば図示は省略するが、加熱装置12及び冷却装置13の底部に跨るようにして配設された搬送コンベア、あるいは動力シリンダ(油圧シリンダ、エアシリンダ、電動シリンダ)などを採用することができる。
Moreover, as a means for conveying the workpiece | work W along the
冷却装置13は、加熱装置12により所定の温度履歴を伴って加熱されたワークWを冷却する冷却工程を実施するための装置であり、冷却の方式に応じた装置構成をとる。例えば空冷であれば冷却装置13の内部空間は図示しない温度調整装置により所定の雰囲気温度に管理されており、冷却装置13内に搬入されたワークWが所定の冷却速度で所定の温度まで冷却される。あるいは、水冷であれば冷却装置13は図示しない冷却液の液槽を有しており、冷却装置13内に搬入されたワークWを冷却液中に浸漬することで所定の冷却速度で所定の温度まで冷却される。
The
次に、焼き戻し処理の温度条件(温度履歴)について、図4を参照しながら図6にて説明する。 Next, the temperature condition (temperature history) of the tempering process will be described with reference to FIG. 6 and FIG.
本発明に係る焼き戻し方法(焼き戻し工程S2)では、図6に示すように、昇温開始時温度r0から狙い温度r1まで誘導加熱によりワークWを昇温する(昇温工程S211)。この際、昇温速度は例えば一定とし、加熱開始時から時間が経過するにつれて温度が上昇するようにワークWを連続的に加熱する。このような温度履歴は、例えばワークWが狙い温度r1に到達するまでの間(昇温開始時t0から昇温終了時t1までの間)、誘導加熱装置19の昇温工程S211時の出力(昇温時出力)を一定の値に維持することで実現できる。
In the tempering method (tempering step S2) according to the present invention, as shown in FIG. 6, the temperature of the workpiece W is increased by induction heating from the temperature rising start temperature r0 to the target temperature r1 (temperature rising step S211). At this time, the rate of temperature increase is, for example, constant, and the workpiece W is continuously heated so that the temperature rises as time elapses from the start of heating. Such a temperature history is, for example, output during the temperature raising step S211 of the
次に、狙い温度r1まで加熱(昇温)した後のワークWに対して雰囲気加熱を施し、当該ワークWの温度を復温開始時温度r2から狙い温度r1にまで回復させる(復温工程S212)。昇温工程S211と保温工程S213とは互いに異なる加熱方式の装置(誘導加熱装置19と雰囲気加熱装置としての第二炉室28及び第二ヒーター29)により行われるため、昇温工程S211から保温工程S213に移行するまでの間に、ワークWの温度が狙い温度r1から時間の経過と共に低下する。そこで、昇温工程S211を終えたワークWを復温装置15内(図4を参照)に搬入し、雰囲気加熱によりワークWの温度を狙い温度r1にまで回復させる。このような温度履歴は、例えばワークWが復温開始時温度r2から狙い温度r1に到達するまでの間(復温開始時t2から復温終了時t3までの間)、復温装置15の第一ヒーター27(図4を参照)で第一炉室26内の雰囲気温度が狙い温度r1よりも少し高い温度(例えば狙い温度r1+20〜狙い温度r1+30℃)となるよう雰囲気加熱することによって実現できる。
Next, atmosphere heating is performed on the workpiece W that has been heated (heated up) to the target temperature r1, and the temperature of the workpiece W is recovered from the temperature r2 at the start of recovery to the target temperature r1 (reheating step S212). ). Since the temperature raising step S211 and the heat retaining step S213 are performed by different heating devices (
このようにしてワークWの温度を狙い温度r1にまで回復させた後、当該ワークWに雰囲気加熱を施し、狙い温度r1を含む所定幅の温度域、具体的にはワークWに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて設定される許容温度域Rの範囲内で復温後のワークWを所定時間の間保温する(保温工程S213)。本実施形態では、保温開始時t3から保温終了時t4までの間、ワークWがほぼ狙い温度r1に等しい温度を保つよう、ワークWの雰囲気加熱を制御する。このような温度履歴は、例えば保温開始時t3から保温終了時t4までの間、保温装置16の第二ヒーター29(図4を参照)で第二炉室28内の雰囲気温度が狙い温度r1にほぼ等しい状態を維持できるよう雰囲気加熱することによって実現できる。
After the temperature of the workpiece W is recovered to the target temperature r1 in this way, the workpiece W is subjected to atmospheric heating, and a temperature range of a predetermined width including the target temperature r1, specifically, the residual required for the workpiece W. The workpiece W after rewarming is kept warm for a predetermined time within the allowable temperature range R set according to the austenite amount and hardness (heat keeping step S213). In the present embodiment, the atmosphere heating of the workpiece W is controlled so that the workpiece W is maintained at a temperature substantially equal to the target temperature r1 from the heat retention start time t3 to the heat retention end time t4. Such a temperature history is obtained, for example, by the
ここで、許容温度域Rは、例えば以下のようにして設定される。まず、ワークWの昇温時の狙い温度r1を変化させたときのワークWの熱処理後(焼き戻し後)の残留オーステナイト量を測定する。そして、測定した残留オーステナイト量と狙い温度r1との関係に基づき、残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる第一温度下限値を設定する。本実施形態では、図7(a)に示すように、測定した複数の残留オーステナイト量の値に基づいて、狙い温度r1と残留オーステナイト量との関係を示す近似曲線C1,C2を導出する。図7(a)において、C1は、残留オーステナイト量の測定値のばらつきを考慮した場合のばらつきの上限側の近似曲線を示しており、C2は、残留オーステナイト量の測定値のばらつきの下限側の近似曲線を示している。ここで、例えば残留オーステナイト量の許容上限値をQ1とした場合、上限側近似曲線C1に基づき、許容上限値Q1に対応する狙い温度ra1を算出する。この狙い温度ra1よりも高い温度域R1が、残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる温度域(第一許容温度域)であり、その際の狙い温度ra1が本発明でいう第一温度下限値となる。 Here, the allowable temperature range R is set as follows, for example. First, the amount of retained austenite after heat treatment (after tempering) of the workpiece W when the target temperature r1 at the time of raising the workpiece W is changed is measured. Then, based on the relationship between the measured amount of retained austenite and the target temperature r1, a first temperature lower limit value at which the amount of retained austenite falls within the allowable range is set. In the present embodiment, as shown in FIG. 7A, approximate curves C1 and C2 indicating the relationship between the target temperature r1 and the retained austenite amount are derived based on the measured values of the retained austenite amount. In FIG. 7 (a), C1 represents an approximate curve on the upper limit side of the variation when the variation in the measured value of the retained austenite amount is taken into account, and C2 represents the lower limit side of the variation in the measured value of the retained austenite amount. An approximate curve is shown. Here, for example, when the allowable upper limit value of the retained austenite amount is Q1, the target temperature ra1 corresponding to the allowable upper limit value Q1 is calculated based on the upper limit side approximate curve C1. The temperature range R1 higher than the target temperature ra1 is a temperature range (first allowable temperature range) where the amount of retained austenite falls within the allowable range, and the target temperature ra1 at that time is the first temperature lower limit value referred to in the present invention. Become.
次に、ワークWの昇温時の狙い温度r1を変化させたときのワークWの熱処理後(焼き戻し後)の硬さを測定する。硬さの種類は特に問わないが、例えばロックウェル硬さを測定する。そして、測定した硬さと狙い温度r1との関係に基づき、硬さが許容範囲内に収まる第二温度上限値及び第二温度下限値を設定する。本実施形態では、図7(b)に示すように、測定した複数の硬さの値に基づいて、狙い温度r1と硬さとの関係を示す近似曲線C3,C4を導出する。図7(b)において、C3は、硬さの測定値のばらつきを考慮した場合のばらつきの上限側の近似曲線を示しており、C4は、硬さの測定値のばらつきの下限側の近似曲線を示している。ここで、例えば硬さの許容上限値をH1、許容下限値をH2とした場合、上限側近似曲線C3に基づき、許容上限値H1に対応する狙い温度rb1を算出する。また、下限側近似曲線C4に基づき、許容下限値H2に対応する狙い温度rb2を算出する。これら狙い温度rb1,rb2の間の温度域R2が、硬さが許容範囲内に収まる温度域(第二許容温度域)であり、またその際の狙い温度rb1,rb2がそれぞれ本発明でいう第二温度上限値と第二温度下限値となる。 Next, the hardness after heat treatment (after tempering) of the workpiece W when the target temperature r1 at the time of raising the workpiece W is changed is measured. The type of hardness is not particularly limited, but for example, Rockwell hardness is measured. Then, based on the relationship between the measured hardness and the target temperature r1, a second temperature upper limit value and a second temperature lower limit value at which the hardness falls within an allowable range are set. In the present embodiment, as shown in FIG. 7B, approximate curves C3 and C4 indicating the relationship between the target temperature r1 and the hardness are derived based on a plurality of measured hardness values. In FIG. 7B, C3 represents an approximate curve on the upper limit side of the variation when the variation in the measured value of hardness is taken into account, and C4 represents an approximate curve on the lower limit side of the variation in the measured value of hardness. Is shown. Here, for example, when the allowable upper limit value of hardness is H1 and the allowable lower limit value is H2, the target temperature rb1 corresponding to the allowable upper limit value H1 is calculated based on the upper limit side approximate curve C3. Further, a target temperature rb2 corresponding to the allowable lower limit value H2 is calculated based on the lower limit side approximate curve C4. The temperature range R2 between these target temperatures rb1 and rb2 is a temperature range (second allowable temperature range) in which the hardness falls within the allowable range, and the target temperatures rb1 and rb2 at that time are referred to in the present invention. It becomes a two temperature upper limit and a second temperature lower limit.
このように、残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる第一許容温度域R1と、硬さが許容範囲内に収まる第二許容温度域R2とを求めた後、第一許容温度域R1と第二許容温度域R2とが重複する範囲内で、許容温度域R(図6を参照)を設定する。本実施形態の場合、図7(c)に示すように、第一許容温度域R1と第二許容温度域R2とが重複する範囲全体を許容温度域Rとしている。このようにして、保温時の許容温度域Rが設定され得る。この場合、狙い温度r1は、許容温度域Rの範囲内で設定される。 As described above, after obtaining the first allowable temperature range R1 in which the retained austenite amount falls within the allowable range and the second allowable temperature range R2 in which the hardness falls within the allowable range, the first allowable temperature range R1 and the second allowable temperature range R1 are calculated. The allowable temperature range R (see FIG. 6) is set within a range where the allowable temperature range R2 overlaps. In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 7C, the entire range where the first allowable temperature range R1 and the second allowable temperature range R2 overlap is set as the allowable temperature range R. Thus, the allowable temperature range R at the time of heat retention can be set. In this case, the target temperature r1 is set within the allowable temperature range R.
そして、最後に、許容温度域Rの範囲内で所定時間の間保温されたワークWを冷却する。本実施形態では、雰囲気加熱装置(保温装置16)の第二炉室28からワークWを搬出し、第二通路室32を通って冷却装置13に搬送する(図3を参照)。これにより、ワークWを所定の冷却速度で所定の温度r5まで冷却し、ワークWに焼き戻し処理を施す(冷却工程S22)。
Finally, the workpiece W kept warm for a predetermined time within the allowable temperature range R is cooled. In the present embodiment, the workpiece W is unloaded from the
本実施形態では、例えば上述した温度履歴を辿るように、誘導加熱装置19の出力パターンと第一及び第二ヒーター27,29の出力パターンをそれぞれ制御部33(図4を参照)に記憶させておき、加熱工程S21(昇温工程S211、復温工程S212、保温工程S213)及び冷却工程S22において、上記記憶させておいた出力パターンに基づいて制御部33が電源21に指令を送る。これにより、電源21に接続された誘導加熱装置19の加熱コイル20(図4及び図5を参照)と、同じく電源21に接続された第一及び第二ヒーター27,29に所定パターンの電力が供給され、図6に示す温度履歴をワークWに付与し得る。
In the present embodiment, for example, the output pattern of the
次に、上記構成の焼き戻し装置10を用いたワークWの焼き戻し工程S2の一例を説明する。
Next, an example of the tempering step S2 of the workpiece W using the
(S21)加熱工程
(S211)昇温工程
この工程では、まず図4に示す第一開閉手段23により昇温装置14の入口側開口部14aを開口した状態で、搬送路11上を所定の方向に搬送されるワークWを昇温装置14の内部に搬入する。この時点では、支持部17の上面は、搬送路11と同一平面レベルにある。また、誘導加熱装置19の出力は零もしくは零に近いレベルにある。そして、ワークWが支持部17上に到達すると、必要に応じてワークWの支持部17に対する水平方向の位置決めを伴って、昇降部18により支持部17を上昇させる。これにより、支持部17上に載置された状態のワークWが誘導加熱装置19の所定位置、本実施形態では誘導加熱装置19の加熱コイル20の内周所定位置に導入され、保持される(図4を参照)。この状態で、制御部33は電源21に指令を送り、加熱コイル20に所定パターンの電力を供給することにより、ワークWの加熱を開始し、ワークWを狙い温度r1にまで一定の勾配で加熱する(図6を参照)。上述した誘導加熱は、いわゆる低周波域(〜数kHz)で実施するのがよい。これによりワークWの表層部だけでなく芯部まで高温に加熱することができる。なお、この間(昇温開始時t0から昇温終了時t1までの間)、ワークWの温度が許容温度域Rの上限(許容温度上限値r3)を超えないように、制御部33によりワークWの加熱を制御するのがよい。この場合、狙い温度r1は、許容温度域Rの範囲内(許容温度下限値r4以上でかつ許容温度上限値r3以下)に設定される。また、加熱している間、支持部17を制御部33により軸回転させて昇温させてもよい。支持部17を軸回転させることによって支持部17上のワークW全体が均等に昇温される。
(S21) Heating step (S211) Temperature raising step In this step, first, the first opening / closing means 23 shown in FIG. The workpiece W conveyed to the inside is carried into the
(S212)復温工程
このようにしてワークWを狙い温度r1まで昇温した後、ワークWを誘導加熱装置19の加熱処理位置(加熱コイル20の内周所定位置)から離脱させ、開口状態にある出口側開口部14bを通って昇温装置14外に搬出する。具体的には、制御部33が電源21に指令を送り、誘導加熱装置19によるワークWの加熱を停止すると共に、昇降部18により支持部17を降下させて、支持部17上のワークWを搬送路11上に復帰させる。そして、第二開閉手段24により昇温装置14の出口側開口部14bを開口した状態で、図示しない適当な手段で搬送路11上を所定の方向に搬送し、昇温装置14内からワークWを搬出する。そして、搬出したワークWを、第一通路室25を介して、復温装置15の第一炉室26内へ搬入し、ワークWに対して所定の雰囲気加熱を施す。これにより、昇温後、昇温終了時t1から復温開始時t2までの間に温度r2まで温度低下を生じていたワークW(図6を参照)の温度を狙い温度r1にまで回復させる。この際、復温装置15の入口側開口部15aは一旦開き、ワークWが復温装置15内に搬入された後、閉じる。なお、この間(復温開始時t2から復温終了時t3までの間)も、ワークWの温度が許容温度域Rの上限(許容温度上限値r3)を超えないように、制御部33によりワークWの加熱を制御するのがよい。
(S212) Reheating Step After the workpiece W is heated up to the target temperature r1 in this way, the workpiece W is detached from the heating processing position of the induction heating device 19 (a predetermined position on the inner periphery of the heating coil 20), and is brought into an open state. It is carried out of the
(S213)保温工程
このようにしてワークWを再び狙い温度r1にまで加熱した後、出口側開口部15bを開けてワークWを復温装置15外に搬出し、隣接する保温装置16内に搬入する。この際、保温装置16の入口側開口部(すなわち復温装置15の出口側開口部15b)は一旦開き、ワークWが保温装置16内に搬入された後、閉じる。そして、ワークWに雰囲気加熱を施して、許容温度域Rの範囲内で当該ワークWを所定時間の間、保温する。なお、この間(保温開始時t3から保温終了時t4までの間)、ワークWの温度が許容温度域Rの範囲内に維持されるように(許容温度上限値r3以下でかつ許容温度下限値r4以上であるように)、制御部33によりワークWの加熱を制御するのがよいが、この間の加熱は電気ヒーター(第二ヒーター29)による雰囲気加熱で行われるため、上述の温度制御は比較的容易である。なお、一例として、ワークWの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合、許容温度域Rは290℃以上でかつ340℃以下の範囲内で設定され、好ましくは303℃以上でかつ315℃以下の範囲内で設定される。また、ワークWの保温時間(保温開始時t3から保温終了時t4までの間)は3分以上でかつ7分以下の範囲内で設定され、好ましくは4分以上でかつ6分以下の範囲内で設定される。
(S213) Heat retention step After the workpiece W is heated again to the target temperature r1 in this way, the
(S22)冷却工程
このようにして所定時間の間ワークWの保温を行った後、図示しない出口側開口部を開けてワークWを保温装置16外に搬出する。搬出されたワークWは、第二通路室32を通って冷却装置13内に搬入され(図3を参照)、所定の冷却速度で所定の温度r5、例えば昇温開始時温度r0よりも低い温度にまで冷却される(冷却終了時t5)。これにより、ワークWに対する焼き戻し処理が完了する。後続のワークWについても同様の経路を辿って、焼き戻し処理が施され、焼き戻し装置10の外側に排出される。排出されたワークWは例えば洗浄工程S5あるいは研磨工程(図示は省略)など次の工程へ搬送される。以上のようにして、複数のワークWに対して連続的にかつ自動的に焼き戻し処理が施される。
(S22) Cooling step After the workpiece W is kept warm for a predetermined time in this way, an unshown outlet side opening is opened and the workpiece W is carried out of the
以上述べたように、本発明に係る焼き戻し方法によれば、誘導加熱でワークWを狙い温度r1にまで加熱するようにしたので(昇温工程S211)、従来よりも短時間でワークWを必要な温度域(例えば250℃以上)にまで加熱することができる。また、本発明では、ワークWに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて許容温度域Rを設定し、この許容温度域R内で昇温後のワークWを保温するようにしたので、短時間で昇温しつつも、焼き戻し処理後のワークWに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化し、かつワークWの硬さを所定範囲内に収めることが可能となる。また、ワークWを上記温度域R内で保温するための加熱制御を、雰囲気加熱により実施するようにしたので、ワークWを均等に加熱しながらワークWを保温することができる。よって、ワークW内部の温度のばらつきを抑えて、均質な焼き戻し処理を施すことができる。また、雰囲気加熱であれば、誘導加熱等と比べてワークWの温度が下がりにくい。そのため、保温工程S213時の加熱制御も比較的容易に行うことができる。もちろん、雰囲気加熱であれば、一度に大量のワークWを処理することができる。以上より、本発明によれば、ワークWに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化できると共に、ワークWの硬さを所定範囲内に収めることができるので、高温環境下での使用にも適した機械部品を得ることができる。また、昇温に要する時間が短くて済み、比較的短時間で多くのワークWに均質な処理を施すことができるので、生産性にも優れている。もちろん、昇温工程S211から保温工程S213までの熱処理を全て雰囲気加熱炉で行う場合と比べて、設備も小型化できる。 As described above, according to the tempering method according to the present invention, the workpiece W is heated to the target temperature r1 by induction heating (temperature raising step S211). Heating to a necessary temperature range (for example, 250 ° C. or higher) is possible. Further, in the present invention, the allowable temperature range R is set according to the amount of retained austenite and hardness required for the work W, and the temperature of the work W after the temperature rise is kept within the allowable temperature range R. While raising the temperature in a short time, the amount of retained austenite contained in the work W after tempering can be reduced to a required level or less, and the hardness of the work W can be kept within a predetermined range. In addition, since the heating control for keeping the workpiece W within the temperature range R is performed by atmospheric heating, the workpiece W can be kept warm while heating the workpiece W evenly. Therefore, variation in temperature inside the workpiece W can be suppressed and uniform tempering processing can be performed. Moreover, if it is atmosphere heating, compared with induction heating etc., the temperature of the workpiece | work W is hard to fall. Therefore, the heating control during the heat retaining step S213 can be performed relatively easily. Of course, if the atmosphere is heated, a large amount of workpieces W can be processed at one time. As described above, according to the present invention, the amount of retained austenite contained in the workpiece W can be reduced to a required level or less, and the hardness of the workpiece W can be kept within a predetermined range. Also suitable machine parts can be obtained. In addition, the time required for the temperature increase is short, and a uniform process can be performed on many workpieces W in a relatively short time, so that the productivity is excellent. Of course, the equipment can be reduced in size as compared with the case where all the heat treatments from the temperature raising step S211 to the heat retaining step S213 are performed in the atmosphere heating furnace.
また、本実施形態では、昇温工程S211の後でかつ保温工程S213の前に、昇温後のワークWを雰囲気加熱して、昇温時の狙い温度r1までワークWの温度を回復させる復温工程S212をさらに設けるようにしたので、ワークWの温度を復温装置15搬入時の温度r2から狙い温度r1にまで戻した状態で保温工程S213に移行させることができる(図6を参照)。また、復温工程S212と保温工程S213ともに雰囲気加熱でワークWを加熱することで、復温工程S212から保温工程S213に移行する際の温度低下を抑制できる。そのため、復温工程S212を設けることで、ワークWを効率よく保温工程S213に移行することができる。
Further, in the present embodiment, after the temperature raising step S211, and before the heat retention step S213, the workpiece W after the temperature rise is heated in the atmosphere to recover the temperature of the workpiece W to the target temperature r1 at the time of the temperature rise. Since the temperature step S212 is further provided, the temperature of the workpiece W can be shifted to the heat retention step S213 in a state in which the temperature is returned from the temperature r2 when the reheating
また、この場合、復温工程S212で、雰囲気加熱の設定温度を、昇温時の狙い温度r1よりも少し高く設定しておくことで(例えば狙い温度+20〜狙い温度+30℃)、復温に要する時間を短くできる。また、復温装置15と保温装置16とは内部空間が別個に密閉された状態にあるため、個々の雰囲気温度を異ならせることも容易である。
In this case, in the rewarming step S212, the set temperature of the atmosphere heating is set slightly higher than the target temperature r1 at the time of temperature rise (for example, the target temperature + 20 to the target temperature + 30 ° C.). The time required can be shortened. Moreover, since the internal temperature of the
以上、本発明の第一実施形態に係る焼き戻し方法及び焼き戻し装置10について説明したが、焼き戻し装置10には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を施すことが可能である。
Although the tempering method and the tempering
例えば、図8に示すように、ワークWの表面に複数の温度測定点w1〜w6を設けて、誘導加熱によりこれら複数の温度測定点w1〜w6のうち最も昇温し易い易昇温点を予め求めておき、特に昇温工程S211で、易昇温点の温度が許容温度域Rの上限(許容温度上限値r3)を超えないように、ワークWの加熱を制御してもよい。これにより、ワークWが部分的に過剰に加熱される事態を回避することができるので、ワークWの熱処理後の硬さをその全域にわたって均質化しつつ許容範囲内に収めて、より高精度な焼き戻し処理を行うことが可能となる。 For example, as shown in FIG. 8, a plurality of temperature measurement points w1 to w6 are provided on the surface of the workpiece W, and an easy temperature rise point that is most likely to rise among the plurality of temperature measurement points w1 to w6 by induction heating. The heating of the workpiece W may be controlled in advance so that the temperature at the easy temperature rising point does not exceed the upper limit (allowable temperature upper limit value r3) of the allowable temperature range R, particularly in the temperature raising step S211. As a result, it is possible to avoid a situation in which the workpiece W is partially heated excessively, so that the hardness after the heat treatment of the workpiece W is homogenized over the entire region and is within an allowable range, so that more accurate baking can be performed. Return processing can be performed.
また、上記実施形態では、昇温工程S211でワークWが許容温度域Rの上限を超えることなく当該ワークWを狙い温度r1にまで加熱し得る誘導加熱の出力パターンを予め制御部33に記憶させておき、昇温工程S211で、記憶させておいた上記出力パターンに基づいてワークWの加熱を制御する場合を例示したが、これとは異なる制御方式をとることも可能である。例えば図示は省略するが、加熱装置12内に設けた温度測定装置(熱電対など)でワークWの表面温度を測定しながらワークWを昇温し、かつ測定した温度に基づいてその都度制御部33が適切な出力の指令を電源21に送ることで、ワークWの昇温を制御してもよい。これによれば、ワークWごとのばらつきを反映したより精密な加熱制御が可能となる。この際、上述したワークWの易昇温点の温度を測定しながらワークWの昇温を制御してもよい。
Moreover, in the said embodiment, the output part of the induction heating which can heat the said workpiece | work W to the target temperature r1 is made to memorize | store in the
もちろん、上述の制御方式は復温工程S212及び保温工程S213にも適用し得る。すなわち、同様に図示は省略するが、加熱装置12内に設けた温度測定装置でワークWの表面温度を測定しながらワークWを加熱保温し、かつ測定した温度に基づいてその都度制御部33が適切な出力の指令を電源21に送ることで、ワークWの加熱保温を制御してもよい。
Of course, the above-described control method can also be applied to the reheating step S212 and the heat retaining step S213. That is, although illustration is similarly omitted, the workpiece W is heated and kept warm while measuring the surface temperature of the workpiece W with a temperature measuring device provided in the
また、上記実施形態では、誘導加熱装置19によりワークWを一個ずつ加熱(昇温及び保温)する場合を例示したが、これ以外の方式を採ることも可能である。例えば図示は省略するが、縦積みした状態の二個以上のワークWを一度に上昇させて、例えば三巻以上の加熱コイルを有する誘導加熱装置の所定位置(三巻以上の加熱コイルの内周)に二個以上のワークをまとめて導入する。そして、上記構成の誘導加熱装置を起動することにより、二個以上のワークWに対して一度に昇温工程S211を実施する。このように加熱処理を施すことで、更なる生産性の向上を図ることが可能となる。なお、ワークWの縦積み方向位置によって異なる出力パターンが必要となる場合には、複数ある加熱コイルのうち一部の加熱コイルを残りの加熱コイルと別個独立して加熱制御してもよい。 Moreover, although the case where the workpiece | work W was heated one by one with the induction heating apparatus 19 (temperature rising and heat retention) was illustrated in the said embodiment, it is also possible to take methods other than this. For example, although illustration is omitted, two or more workpieces W in a vertically stacked state are raised at a time, for example, a predetermined position of an induction heating device having three or more heating coils (the inner circumference of three or more heating coils) ) Introduce two or more works together. And by starting the induction heating apparatus of the said structure, temperature rising process S211 is implemented with respect to the 2 or more workpiece | work W at once. By performing the heat treatment in this way, it becomes possible to further improve productivity. When different output patterns are required depending on the position in the vertical stacking direction of the workpieces W, some of the heating coils may be heated and controlled separately from the remaining heating coils.
また、上記実施形態では、本発明に係る焼き戻し方法の対象として、ワークWが転がり軸受の軌道輪(外輪又は内輪)である場合を例示したが、もちろん本発明は他の機械部品となるワークに対しても適用可能である。図9は、その一例(本発明の第二実施形態)に係る焼き戻し装置を構成する昇温装置101の縦断面図を示している。この昇温装置101は、図9に示すように、ワークWaとしての等速自在継手の外側継手部材に対して誘導加熱により所定の加熱処理を施すためのもので、搬送路11上を所定の方向に搬送される複数のワークWaを一個ずつ支持可能な支持部102と、支持部102を昇降駆動する昇降部103と、支持部102の上方に位置する誘導加熱装置104とを主に備える。誘導加熱装置104は、例えば銅管等の導電性金属で環状に形成された加熱コイル105と、加熱コイル105に電力を供給する電源21とを有する。本実施形態では、加熱コイル105は例えばソレノイドコイルなどの汎用の多巻状加熱コイルであって、かつ昇降部103により支持部102を上昇させて、支持部102上に載置された状態のワークWを加熱コイル105の内周に導入した際、図9に示すように、ワークWaの軸方向全域が加熱コイル105で覆われるよう、加熱コイル105の巻き数(軸方向寸法)が設定される。
In the above embodiment, the case where the workpiece W is a raceway ring (outer ring or inner ring) of a rolling bearing is illustrated as an object of the tempering method according to the present invention. It is applicable to. FIG. 9 shows a longitudinal sectional view of a temperature raising device 101 constituting a tempering device according to an example (second embodiment of the present invention). As shown in FIG. 9, the temperature raising device 101 is for performing a predetermined heat treatment by induction heating on an outer joint member of a constant velocity universal joint as a work Wa. It mainly includes a
また、ワークWaが外側継手部材である場合、外側継手部材のカップ部Wbを下向きに、外側継手部材のステム部Wcを上向きにして支持部102の上に載置することが望ましく、かつワークWa(外側継手部材)の中心線を加熱コイル105の中心線に一致させることが望ましい。よって、この場合、上述の関係を満たす位置にワークWaが支持部102上に位置決め固定されるよう、搬送路11又はその周囲に位置決め装置を設けることが望ましい。また、図示は省略するが、第一実施形態と同様、支持部102と、支持部102と連結される昇降部103の一部が上記中心線まわりに回転できるように構成することが望ましい。
Further, when the workpiece Wa is an outer joint member, it is desirable to place the workpiece Wa on the
なお、焼き戻し装置のうち上述した昇温装置101以外の構成については、第一実施形態と同様に構成してもかまわない。すなわち、昇温装置101と共に加熱装置12を構成する復温装置、保温装置、及び冷却装置については、図3及び図4に示す復温装置15、保温装置16、及び冷却装置13を用いることが可能である。
In addition, you may comprise similarly to 1st embodiment about structures other than the temperature rising apparatus 101 mentioned above among tempering apparatuses. That is, for the reheating device, the heat retaining device, and the cooling device that constitute the
また、焼き戻し処理の温度条件(温度履歴)について、第一実施形態と同様の考えに基づいて設定することが可能である。すなわち、焼き戻し工程S2の昇温工程S211では、図6に示すように、昇温速度一定で狙い温度r1までワークWaを加熱する。ここで図9に示す形態の加熱コイル105を用いた場合、外側継手部材のカップ部Wbとステム部Wcとでは昇温のし易さが異なるため、例えば相対的に昇温し易いカップ部Wbが狙い温度r1を超えないように制御することが望ましい。復温工程S212、保温工程S213における温度履歴については、第一実施形態と同様、図6に示すように制御してもかまわない。また、保温工程S213時における許容温度域Rについても、第一実施形態と同様に設定してもよい。この場合、狙い温度r1は、許容温度域Rの範囲内で設定される。
Moreover, it is possible to set about the temperature conditions (temperature history) of a tempering process based on the same idea as 1st embodiment. That is, in the temperature raising step S211 of the tempering step S2, as shown in FIG. 6, the workpiece Wa is heated to the target temperature r1 at a constant temperature raising rate. When the
本実施形態では、例えば上述した温度履歴を辿るように、誘導加熱装置104の出力パターンと第一及び第二ヒーター27,29の出力パターンをそれぞれ制御部33(図4を参照)に記憶させておき、加熱工程S21(昇温工程S211、復温工程S212、保温工程S213)及び冷却工程S22において、上記記憶させておいた出力パターンに基づいて制御部33が電源21に指令を送る。これにより、電源21に接続された誘導加熱装置104の加熱コイル105(図9を参照)と、同じく電源21に接続された第一及び第二ヒーター27,29に所定パターンの電力が供給され、図6に示す温度履歴をワークWaに付与し得る。
In the present embodiment, for example, the output pattern of the
次に、上記構成の焼き戻し装置を用いたワークWaの焼き戻し工程S2の一例を説明する。 Next, an example of the tempering step S2 of the workpiece Wa using the tempering apparatus having the above configuration will be described.
(S21)加熱工程
(S211)昇温工程
この工程では、まず図4に示す第一開閉手段23により昇温装置101(図9)の入口側開口部14aを開口した状態で、搬送路11上を所定の方向に搬送されるワークWaを昇温装置14の内部に搬入する。そして、ワークWが支持部102(図9)上に到達すると、必要に応じてワークWaの支持部102に対する水平方向の位置決めを伴って、昇降部103により支持部104を上昇させる。これにより、支持部102上に載置された状態のワークWaの軸方向全域が誘導加熱装置104の所定位置、本実施形態では誘導加熱装置104の加熱コイル105の内周所定位置に導入され、保持される(図9を参照)。この状態で、制御部33は電源21に指令を送り、加熱コイル105に所定パターンの電力を供給することにより、ワークWaの加熱を開始し、ワークWaを狙い温度r1にまで一定の勾配で加熱する(図6を参照)。上述した誘導加熱は、ワークWaの材質、形状、サイズ等に合わせて適切な周波数域で実施するのがよく、例えば本実施形態では低周波域(〜数kHz)で実施するのがよい。これによりワークWaの表層部だけでなく芯部まで高温に加熱することができる。なお、この間(昇温開始時t0から昇温終了時t1までの間)、ワークWaのうち相対的に昇温し易いカップ部Wbの温度が許容温度域Rの上限(許容温度上限値r3)を超えないように、制御部33によりワークWaの加熱を制御するのがよい。この場合、狙い温度r1は、許容温度域Rの範囲内(許容温度下限値r4以上でかつ許容温度上限値r3以下)に設定される。また、加熱している間、支持部102を制御部33により軸回転させながら昇温させることで、支持部102上のワークWa全体が均等に昇温される。
(S21) Heating step (S211) Temperature raising step In this step, first, the first opening / closing means 23 shown in FIG. 4 opens the inlet side opening 14a of the temperature raising device 101 (FIG. 9) on the conveying
(S212)復温工程
このようにしてワークWaを狙い温度r1まで昇温した後、ワークWaを誘導加熱装置104の加熱処理位置(加熱コイル105の内周所定位置)から離脱させ、開口状態にある出口側開口部14bを通って昇温装置101外に搬出する。具体的には、制御部33が電源21に指令を送り、誘導加熱装置104によるワークWaの加熱を停止すると共に、昇降部103により支持部102を降下させて、支持部102上のワークWaを搬送路11上に復帰させる。そして、第二開閉手段24により昇温装置101の出口側開口部14bを開口した状態で、図示しない適当な手段で搬送路11上を所定の方向に搬送し、昇温装置101内からワークWaを搬出する。そして、搬出したワークWaを、第一通路室25を介して、復温装置15の第一炉室26内へ搬入し、ワークWaに対して所定の雰囲気加熱を施す。これにより、昇温後、昇温終了時t1から復温開始時t2までの間に温度r2まで温度低下を生じていたワークWa(図6を参照)の温度を狙い温度r1にまで回復させる。なお、この間(復温開始時t2から復温終了時t3までの間)も、ワークWaのカップ部Wbの温度が許容温度域Rの上限(許容温度上限値r3)を超えないように、制御部33によりワークWaの加熱を制御するのがよい。
(S212) Reheating step After the workpiece Wa is heated to the target temperature r1 in this way, the workpiece Wa is detached from the heating processing position of the induction heating device 104 (a predetermined position on the inner periphery of the heating coil 105), and the workpiece Wa is opened. It is carried out of the temperature raising device 101 through a certain
(S213)保温工程
このようにしてワークWaを再び狙い温度r1にまで加熱した後、出口側開口部15bを開けてワークWaを復温装置15外に搬出し、隣接する保温装置16内に搬入する。そして、ワークWaに雰囲気加熱を施して、許容温度域Rの範囲内で当該ワークWaを所定時間の間、保温する。なお、この間(保温開始時t3から保温終了時t4までの間)、ワークWaのカップ部Wbの温度が許容温度域Rの範囲内に維持されるように(許容温度上限値r3以下でかつ許容温度下限値r4以上であるように)、制御部33によりワークWaの加熱を制御するのがよい。なお、一例として、ワークWaの材質が機械構造用炭素鋼である場合、許容温度域Rは130℃以上でかつ220℃以下の範囲内で設定され、好ましくは150℃以上でかつ200℃以下の範囲内で設定される。また、ワークWaの保温時間(保温開始時t3から保温終了時t4までの間)は10秒以上でかつ70分以下の範囲内で設定され、好ましくは30秒以上でかつ60分以下の範囲内で設定される。
(S213) Thermal insulation process After heating the workpiece Wa to the target temperature r1 in this way, the
(S22)冷却工程
このようにして所定時間の間ワークWaの保温を行った後、図示しない出口側開口部を開けてワークWaを保温装置16外に搬出する。搬出されたワークWaは、第二通路室32を通って冷却装置13内に搬入され(図3を参照)、所定の冷却速度で所定の温度r5、例えば昇温開始時温度r0よりも低い温度にまで冷却される(冷却終了時t5)。これにより、ワークWaに対する焼き戻し処理が完了する。後続のワークWaについても同様の経路を辿って、焼き戻し処理が施され、焼き戻し装置の外側に排出される。排出されたワークWaは例えば洗浄工程S5あるいは研磨工程(図示は省略)など次の工程へ搬送される。以上のようにして、複数のワークWaに対して連続的にかつ自動的に焼き戻し処理が施される。
(S22) Cooling Step After the workpiece Wa is kept warm for a predetermined time in this way, an unshown outlet side opening is opened and the workpiece Wa is carried out of the
以上述べたように、本実施形態に係る焼き戻し方法によれば、誘導加熱でワークWaを狙い温度r1にまで加熱するようにしたので(昇温工程S211)、従来よりも短時間でワークWaを必要な温度域にまで加熱することができる。また、本実施形態では、ワークWaに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて許容温度域Rを設定し、この許容温度域R内で昇温後のワークWaを保温するようにしたので、短時間で昇温しつつも、焼き戻し処理後のワークWaに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化し、かつワークWaの硬さを所定範囲内に収めることが可能となる。また、ワークWaを上記温度域R内で保温するための加熱制御を、雰囲気加熱により実施するようにしたので、ワークWaを均等に加熱しながらワークWaを保温することができる。よって、ワークWa内部の温度のばらつきを抑えて、均質な焼き戻し処理を施すことができる。特に、本実施形態のようにワークWaが等速自在継手の外側継手部材のように軸方向で厚み寸法分布に偏りがある機械部品であっても、誘導加熱時に生じたワークWa内での温度のばらつきを雰囲気加熱で均すことができる。よって、ワークWaの種類に応じて複数の加熱コイル等を準備せずとも、あるいはワークWaに応じた専用形態の加熱コイルを準備せずとも、均質な焼き戻し処理を施すことができる。これにより、加熱コイルの交換コストや交換作業に伴う段取り時間の増加を回避して、低コスト、短時間で均質な焼き戻し処理を施すことが可能となる。 As described above, according to the tempering method according to the present embodiment, since the workpiece Wa is heated to the target temperature r1 by induction heating (temperature raising step S211), the workpiece Wa is shortened in a shorter time than conventional. Can be heated to the required temperature range. Further, in the present embodiment, the allowable temperature range R is set according to the amount of retained austenite and hardness required for the workpiece Wa, and the workpiece Wa after the temperature rise is kept warm within the allowable temperature range R. While increasing the temperature in a short time, the amount of retained austenite contained in the work Wa after tempering can be reduced to a required level or less, and the hardness of the work Wa can be kept within a predetermined range. Further, since the heating control for keeping the workpiece Wa within the temperature range R is performed by atmospheric heating, the workpiece Wa can be kept warm while heating the workpiece Wa uniformly. Therefore, it is possible to perform a uniform tempering process while suppressing variations in temperature inside the workpiece Wa. In particular, even in the case where the workpiece Wa is a mechanical part having an uneven thickness dimension distribution in the axial direction like the outer joint member of the constant velocity universal joint as in the present embodiment, the temperature in the workpiece Wa generated during induction heating. Can be leveled by atmospheric heating. Therefore, a uniform tempering process can be performed without preparing a plurality of heating coils or the like according to the type of the workpiece Wa or without preparing a heating coil in a dedicated form according to the workpiece Wa. Accordingly, it is possible to avoid the increase in the replacement cost of the heating coil and the setup time associated with the replacement work, and to perform a uniform tempering process at a low cost and in a short time.
もちろん、ワークWaの保温を雰囲気加熱により行うことで、誘導加熱等と比べてワークWaの温度を下げにくくすることができる。そのため、保温工程S213時の加熱制御も比較的容易に行うことができる。もちろん、雰囲気加熱であれば、一度に大量のワークWaを処理することができる。以上より、本実施形態に係る焼き戻し方法によれば、ワークWaに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化できると共に、ワークWaの硬さを所定範囲内に収めることができるので、高温環境下での使用にも適した機械部品を得ることができる。また、昇温に要する時間が短くて済み、比較的短時間で多くのワークWaに均質な処理を施すことができるので、生産性にも優れている。具体的には、加工リードタイムが短くなるため、生産性の向上と仕掛在庫の削減につながる。もちろん、昇温工程S211から保温工程S213までの熱処理を全て雰囲気加熱炉で行う場合と比べて、設備も小型化できる。 Of course, it is possible to make it difficult to lower the temperature of the workpiece Wa as compared with induction heating or the like by keeping the workpiece Wa warm by atmospheric heating. Therefore, the heating control during the heat retaining step S213 can be performed relatively easily. Of course, if the atmosphere is heated, a large amount of workpieces Wa can be processed at a time. From the above, according to the tempering method according to the present embodiment, the amount of retained austenite contained in the workpiece Wa can be reduced to a required level or less, and the hardness of the workpiece Wa can be kept within a predetermined range. A machine part suitable for use in a high temperature environment can be obtained. Further, the time required for the temperature increase is short, and a uniform treatment can be performed on a large number of workpieces Wa in a relatively short time, so that the productivity is excellent. Specifically, the processing lead time is shortened, which leads to improvement in productivity and reduction of in-process inventory. Of course, the equipment can be reduced in size as compared with the case where all the heat treatments from the temperature raising step S211 to the heat retaining step S213 are performed in the atmosphere heating furnace.
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得る。すなわち、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. That is, the scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and includes the equivalent meanings recited in the claims and all modifications within the scope.
以下、本発明に係る焼き戻し方法の有用性を実証する実験の詳細について説明する。 Hereinafter, the details of the experiment demonstrating the usefulness of the tempering method according to the present invention will be described.
本実験では、等速自在継手の外側継手部材をワークとして所定の焼き戻し処理を施した。ここで外側継手部材には、機械構造用炭素鋼であるS53Cで、カップ部Wb(図10を参照)の外径寸法が60.85mm、ステム部Wcの大径側領域の外径寸法が30mm、小径側領域の外径寸法が24mmとなるように形成され、高周波加熱による焼入れ処理が施されたものを使用した。 In this experiment, a predetermined tempering treatment was performed using the outer joint member of the constant velocity universal joint as a workpiece. Here, the outer joint member is S53C, which is carbon steel for machine structure, and the outer diameter of the cup portion Wb (see FIG. 10) is 60.85 mm, and the outer diameter of the large-diameter side region of the stem portion Wc is 30 mm. The outer diameter of the small-diameter side region was formed to be 24 mm and subjected to quenching treatment by high-frequency heating.
また、焼き戻し処理は、例えば図3、図4、及び図9に示す焼き戻し装置を用いると共に、表1に示す条件下で行った。
そして、焼き戻し処理後のワークに対して、図10に示すように、複数の硬度測定点W7〜W11を設けて、各測定点W7〜W11におけるワークの硬度[HV]を測定した。正確には、ワークWaの表面に設定した各測定点W7〜W11から0.25mm深部の位置における硬度[HV]を測定した。測定結果を表2に示す。表2より、従来の雰囲気加熱のみによる焼き戻し処理と同レベルの硬度を得られることがわかった。また、硬度のばらつき(例えばカップ部Wbとステム部Wc間の硬度のばらつき)も小さく抑えられることがわかった。
10 焼き戻し装置
11 搬送路
12 加熱装置
13 冷却装置
14,101 昇温装置
15 復温装置
16 保温装置
17,102 支持部
18,103 昇降部
19,104 誘導加熱装置
20,105 加熱コイル
21 電源
22 壁部
23,24,30,31 開閉手段
25,32 通路室
26,28 炉室
27,29 ヒーター
33 制御部
H1 許容上限値(硬さ)
H2 許容下限値(硬さ)
Q1 許容上限値(残留オーステナイト量)
R 許容温度域
R1 第一許容温度域(残留オーステナイト量)
R2 第二許容温度域(硬さ)
r0 昇温開始時温度
r1 狙い温度
r2 復温開始時温度
r3 許容温度上限値
r4 許容温度下限値
r5 冷却終了時温度
S21 加熱工程
S211 昇温工程
S212 復温工程
S213 保温工程
S22 冷却工程
t0 昇温開始時
t1 昇温終了時
t2 復温開始時
t3 復温終了時(保温開始時)
t4 保温終了時
t5 冷却終了時
W,Wa ワーク
DESCRIPTION OF
H2 allowable lower limit (hardness)
Q1 allowable upper limit (residual austenite amount)
R allowable temperature range R1 first allowable temperature range (residual austenite amount)
R2 Second allowable temperature range (hardness)
r0 Temperature rising start temperature r1 Target temperature r2 Recovery temperature starting temperature r3 Allowable temperature upper limit r4 Allowable temperature lower limit r5 Cooling end temperature S21 Heating step S211 Heating step S212 Heating step S213 Heat retaining step S22 Cooling step t0 Temperature rising Start time t1 Temperature rise end t2 Heat recovery start time t3 Heat recovery end (at the start of heat retention)
t4 At the end of heat insulation t5 At the end of cooling W, Wa Work
Claims (14)
前記加熱工程は、誘導加熱により前記ワークを狙い温度まで加熱する昇温工程と、
所定幅の温度域の範囲内で前記昇温後のワークが所定時間の間保温されるように、雰囲気加熱による前記ワークの加熱を制御する保温工程とを有することを特徴とするワークの焼き戻し方法。 A heating step of heating the workpiece; and a cooling step of cooling the workpiece heated in the heating step, and controlling the temperature history of the workpiece in the heating step and the cooling step, thereby baking the workpiece. In the method of tempering the workpiece,
The heating step is a heating step of heating the workpiece to a target temperature by induction heating,
Tempering the workpiece, characterized by having a heat retaining step for controlling the heating of the workpiece by atmospheric heating so that the workpiece after the temperature rise is kept warm for a predetermined time within a temperature range of a predetermined width. Method.
これら前記第一温度下限値よりも大きな領域と、前記第二温度上限値と前記第二温度下限値との間の領域とが重複する範囲内で、前記許容温度域を設定する請求項5に記載のワークの焼き戻し方法。 Based on the relationship between the target temperature when the workpiece is heated and the amount of retained austenite, a first temperature lower limit value is set so that the amount of retained austenite falls within an allowable range, and the target temperature and hardness when the workpiece is heated are increased. Based on the relationship between the second temperature upper limit value and the second temperature lower limit value, the hardness falls within an allowable range,
The allowable temperature range is set in a range in which the region larger than the first temperature lower limit value and the region between the second temperature upper limit value and the second temperature lower limit value overlap each other. The work tempering method described.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/009151 WO2019172385A1 (en) | 2018-03-08 | 2019-03-07 | Method for tempering work piece, and machine part obtained by said method |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018042061 | 2018-03-08 | ||
JP2018042061 | 2018-03-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019157272A true JP2019157272A (en) | 2019-09-19 |
JP7266426B2 JP7266426B2 (en) | 2023-04-28 |
Family
ID=67993251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019040276A Active JP7266426B2 (en) | 2018-03-08 | 2019-03-06 | Workpiece tempering method and machine parts obtained by this method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7266426B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022009703A1 (en) * | 2020-07-09 | 2022-01-13 | 中央発條株式会社 | Heating device for tempering |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5811742A (en) * | 1981-07-13 | 1983-01-22 | Hitachi Ltd | Heat treatment heating method of work roll for cold rolling |
JPS63266019A (en) * | 1987-04-23 | 1988-11-02 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Method of non-oxidizing induction heat treatment for metal material |
WO1997020955A2 (en) * | 1995-11-20 | 1997-06-12 | Robotron Corporation | Skid mounted precision heat treat system |
JP2005314756A (en) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Jfe Steel Kk | Component for machine structure |
JP2007239043A (en) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Ntn Corp | Induction heat-treatment method and induction heat-treated article |
JP2009084611A (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Ntn Corp | Method and apparatus for quenching ring-shaped article |
JP2010048418A (en) * | 2009-10-06 | 2010-03-04 | Ntn Corp | Bearing |
-
2019
- 2019-03-06 JP JP2019040276A patent/JP7266426B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5811742A (en) * | 1981-07-13 | 1983-01-22 | Hitachi Ltd | Heat treatment heating method of work roll for cold rolling |
JPS63266019A (en) * | 1987-04-23 | 1988-11-02 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Method of non-oxidizing induction heat treatment for metal material |
WO1997020955A2 (en) * | 1995-11-20 | 1997-06-12 | Robotron Corporation | Skid mounted precision heat treat system |
JP2005314756A (en) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Jfe Steel Kk | Component for machine structure |
JP2007239043A (en) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Ntn Corp | Induction heat-treatment method and induction heat-treated article |
JP2009084611A (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Ntn Corp | Method and apparatus for quenching ring-shaped article |
JP2010048418A (en) * | 2009-10-06 | 2010-03-04 | Ntn Corp | Bearing |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022009703A1 (en) * | 2020-07-09 | 2022-01-13 | 中央発條株式会社 | Heating device for tempering |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7266426B2 (en) | 2023-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6211364B2 (en) | Heat treatment method for ring member and heat treatment equipment for ring member | |
JP6211366B2 (en) | Heat treatment method for ring member and heat treatment equipment for ring member | |
JP2014237886A (en) | Heat processing facility and heat processing method | |
JP7266426B2 (en) | Workpiece tempering method and machine parts obtained by this method | |
JP2019157166A (en) | Work tempering process, and machine part obtained by said process | |
WO2019172385A1 (en) | Method for tempering work piece, and machine part obtained by said method | |
US10578162B2 (en) | Bearing ring for roller bearing, method for manufacturing the same, and roller bearing | |
WO2017221963A1 (en) | Method for manufacturing bearing parts | |
JP6089513B2 (en) | Method of quenching annular workpiece and quenching apparatus used therefor | |
CN105593385B (en) | The heat treatment method of annular component | |
JP2019112689A (en) | Heat treatment device and heat treatment method | |
JP6767144B2 (en) | Heat treatment equipment and heat treatment method | |
JP2004043909A (en) | Process and facility for heating substrate to be heated | |
JP2009024243A (en) | Quenching method | |
JP2015202508A (en) | Brazing method and device | |
JP2007327110A (en) | Method for manufacturing bearing ring of rolling bearing | |
JP2008101235A (en) | Heat treatment method | |
JP5765684B2 (en) | Heat treatment method | |
KR101917441B1 (en) | Rolling device | |
JP2019185882A (en) | Induction heating apparatus and induction heating method | |
JP4354975B2 (en) | High frequency induction heating device for tempering crankshaft | |
JP2019112691A (en) | Heat treatment device and heat treatment method | |
WO2018066997A1 (en) | Process and system for thermal treatment of low- and medium-carbon alloyed steel parts for the production of a desired crystalline structure | |
WO2019177111A1 (en) | Method for tempering annular work piece | |
JP2017128777A (en) | Quenching method and quenching device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210916 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221004 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221205 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230330 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230418 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7266426 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |