JP2020084257A - 鋼製部品の焼入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理物（鋼製部品）の充填量が多い場合でもカゴ上部の中央付近に必要十分な油の流れを供給して、かつ油が鋼製部品を避けるように鋼製部品の周囲で流速が高くなることを抑制できて、被処理物の冷却速度を均一にできる鋼製部品の焼入方法を提供する。【解決手段】油を貯留する焼入槽１と、焼入槽１内の油を撹拌する撹拌手段と、鋼製部品Ｗを焼入槽１内で移動させる鋼製部品移動手段と、を備えた焼入装置を用いた焼入方法において、開口部２を有する天板Ｔを用いて鋼製部品Ｗの上方を覆いながら鋼製部品Ｗの焼入処理を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、冷媒を貯留した焼入槽内で自動車部品等の被処理物（鋼製部品）を焼入処理する焼入方法に関する。

一般的に自動車部品に代表される機械部品（鋼製部品）を焼入処理する際には、冷媒（油等）を満たした焼入槽に機械部品を浸漬させる。その際、処理効率の観点から複数の部品を積載した状態で焼入槽に浸漬させるため、積載されている部品の位置によって焼入槽内の油の流れは異なる。

例えば、焼入槽の内壁に位置する部品と積載された部品群の中央位置にある部品との間には自ずから油の流速に違いが生じる。焼入れ時において、部品の付近を流れる油の流速の違いが発生すると、機械部品の冷却速度も異なる。その結果、積載されている部品群の位置によって焼入効果の差異が生じる。

そのため、油を用いた焼入処理においては焼入処理を行う部品の付近を通過する油の流速を正確に把握して、複数の部品間で冷却速度の差異をなるべく解消することが求められる。そのような部品間の冷却速度をなるべく均一にする方法としては、例えば、特許文献１では焼入槽内の冷却液を下方から上方へ向けて吐出する吐出口を備えた冷却槽の底部に備えて、吐出口からの冷却液の流れを被処理物の中央へ導く焼入装置が開示されている。

また、特許文献２では、焼入槽内で積載される位置が上方であるか、もしくは下方であるかによって生じる焼入油の流速の違いによって生じる冷却効果を均一にするために、焼入槽の上部に断面形状がくさび形の整流板を設置する焼入装置が開示されている。

特開２０１０−７１４６号公報 特開２０１６−２１１０２６号公報

しかし、被処理物（鋼製部品）をカゴ等の被処理物移動手段に挿入して焼入処理する際、被処理物の充填量が多いと下部に設置された被処理物と上部に設置された被処理物における油の流れとの間には流速の差（違い）が顕著に発生する。特に、カゴの上部中央付近では油が滞留する傾向にあるので、油の流速が低下して、結果として上部に設置された被処理物の硬さは下部に設置された被処理物に比べて低下する。

これは、焼入処理後の被処理物の硬さは焼入処理時の冷却液の流速によって大きく影響を受けるので、一定以上の流速が確保できれば被処理物の焼入効果、すなわち硬化深さを安定にすることができる。一方、カゴの下部に設置された被処理物の周囲は油の流速がカゴの上部に比べて速いため、上部に設置された被処理物の硬さに比べて焼入硬化が一層広がる要因ともなっていた。

そこで、本発明においては被処理物（鋼製部品）の充填量が多い場合でもカゴ上部の中央付近に必要十分な油の流れを供給することでできて、かつ油が被処理物を避けるように被処理物の周囲で流速が大きくなることを抑制できて、被処理物の冷却速度を均一にできる、鋼製部品の焼入方法を提供することを課題とする。

前述した課題を解決するために、本発明は油を貯留する焼入槽と、焼入槽内の油を撹拌する撹拌手段と、鋼製部品（被処理物）を焼入槽内で移動させる鋼製部品移動手段を備えた焼入装置を用いた焼入方法において、開口部を有した天板を用いて鋼製部品の上方を覆いながら鋼製部品の焼入処理を行う鋼製部品の焼入方法とした。また、この開口部は天板の中央部に設けてもよい。

さらに、天板から焼入槽の油面までの距離ｈ１は、鋼製部品から天板までの距離ｈ２よりも短くすることができる。また、鋼製部品から天板までの距離ｈ２については５０ｍｍ以上３００ｍｍ未満の範囲とすることが好ましい。

本発明に係る鋼製部品の焼入方法は、被処理物の充填量が多い場合でもカゴ上部の中央付近に必要十分な油の流れを供給して、かつ油が被処理物を避けるように被処理物の周囲で流速が大きくなることを抑制できて、被処理物の冷却速度を均一にできる。被処理物が焼入槽内の設置位置によらず均一に冷却されるので、焼入処理後の被処理物の黒皮除去（表面の切削代）の縮減も実現できる。

本発明の焼入方法に用いる焼入槽１内の模式平面図である。 図１に示す焼入槽１内のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の別形態を示す焼入槽１Ａ内の模式平面図である。 図３に示す焼入槽１Ａ内のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の別形態を示す焼入槽１Ｂ内の模式平面図である。 図５に示す焼入槽１Ｂ内のＣ−Ｃ線断面図である。

本発明の実施形態の一例について図面を用いて説明する。本発明の焼入方法に用いる焼入槽１内の模式平面図を図１、図１のＡ−Ａ線断面図を図２にそれぞれ示す。本発明の焼入方法に用いる焼入装置を構成する焼入槽１には、図１および図２に示すように多数の鋼製部品Ｗが整然と浸漬されており、それらの鋼製部品Ｗの上方には天板Ｔが所定の間隔を空けて設置されている。

また、天板Ｔには中央部に直径φｄの開口部２が設けられている。図示しない焼入装置の撹拌手段（撹拌機器）から圧送されて来た油が、図示しない鋼製部品移動手段により焼入槽内に浸漬された鋼製部品Ｗの下方側より上方側へ向けて流動する。その際、圧送された油は各鋼製部品Ｗの間を縫うように流れるとともに、図１に示す焼入槽１の中央部にも流れ込む。その中央部を流れる油の一部が、天板Ｔの開口部２を通過して油面へ流れ込む。

さらに、焼入槽１内における天板Ｔの設置位置は、焼入槽１の深さ方向で自在に調整できるものとする。図１に示す形態において、油面から最も近い位置にある鋼製部品Ｗから油面までの距離（深さ）は図２に示すように、天板Ｔの厚さを無視した場合に天板Ｔから焼入槽１の油面までの距離ｈ１と油面から最も近い位置にある鋼製部品Ｗから天板Ｔまでの距離（鋼製部品Ｗから天板Ｔまでの最短距離）ｈ２の和（ｈ１＋ｈ２）となる。

この場合、天板Ｔから焼入槽１の油面までの距離ｈ１は、油面から最も近い位置にある鋼製部品Ｗから天板Ｔまでの距離ｈ２よりも短くする（ｈ１＜ｈ２）。これは、前述したように図１に示す形態で油槽１の中央部を流れる油を、鋼製部品Ｗの上部ではなく、油面側へより多く移動させるためである。

図１および図２に図示した形態の他に、本発明の別形態を示す焼入槽１Ａ、１Ｂ内の模式平面図を図３および図５に示す。また、図３に示す焼入槽１Ａ内のＢ−Ｂ線断面図を図４、図５に示す焼入槽１Ｂ内のＣ−Ｃ線断面図を図６にそれぞれ示す。なお、図３ないし図６において鋼製部品Ｗの図示は省略した。

図３および図４に示す焼入槽１Ａ内の天板Ｔ１には、幅ｗ１の四角形状の開口部２Ａ〜２Ｄが４箇所設けられている。図１および図２に示す天板Ｔの形態に対して、開口部がより多く設けられているため、焼入れ時に鋼製部品から発生する気泡をより速やかに油面側へ導くことができる点で有効である。

また、図５および図６に示す焼入槽１Ｂ内の天板Ｔ２には、幅ｗ２の四角形状の開口部２Ｅ〜２Ｇが３箇所設けられている。この天板Ｔ２の両側（開口部２Ｅ、２Ｇの外方側）は油面方向に向かって傾斜しており、さらに天板Ｔ２の縁部分は油面とは逆側（焼入槽１Ｂの底部側）に向かって傾斜している。

焼入槽内の天板を図５および図６に示す形態とすることで、図１ないし図４に示す天板の形態に比べて、焼入れ時に鋼製部品から発生する気泡が天板の下面に沿って移動するので、図示しない撹拌機の軸からなるべく遠くに気泡を導き、気泡の巻き込みが抑えられる点で有効である。

なお、油槽１の底部から流れ込む油が、その流速を保ったまま油面まで到達できる距離（深さ）を考慮した場合、鋼製部品Ｗから天板Ｔまでの距離ｈ２は５０ｍｍ以上３００ｍｍ未満とすることが望ましい。

また、本実施形態では天板Ｔの開口部２の形状は図１で図示した円形の場合および図３、５に図示した四角形の場合を示したが、その他に楕円形や三角形等の多角形など他の形状であっても構わない。さらに、天板には鋼製部品Ｗの形状および（または）荷姿に応じて任意に複数の開口部を設けることもできる。

１，１Ａ，１Ｂ 焼入槽
２，２Ａ〜２Ｇ 開口部
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２ 天板
Ｗ 鋼製部品（被処理物）
ｈ１ 天板から焼入槽の油面までの距離
ｈ２ 鋼製部品から天板までの距離
φｄ 開口部の直径
ｗ１，ｗ２ 開口部の大きさ

Claims (4)

1. 油を貯留する焼入槽と、前記焼入槽内の油を撹拌する撹拌手段と、鋼製部品を前記焼入槽内で移動させる鋼製部品移動手段と、を備えた焼入装置を用いる鋼製部品の焼入方法であって、開口部を有する天板を用いて前記鋼製部品の上方を覆いながら前記鋼製部品の焼入処理を行うことを特徴とする鋼製部品の焼入方法。
2. 前記開口部は、前記天板の中央部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋼製部品の焼入方法。
3. 前記天板から前記焼入槽の油面までの距離ｈ１は、前記鋼製部品から前記天板までの距離ｈ２よりも短いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼製部品の焼入方法。
4. 前記鋼製部品から前記天板までの距離ｈ２は、５０ｍｍ以上３００ｍｍ未満であることを特徴とする請求項３に記載の鋼製部品の焼入方法。

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