JP2024067424A - 焼入れ装置及び焼入れ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示の焼入れ装置は、確実にワークに焼入れを行い、ワークの割れを防止でき、小型化を実現できる。【解決手段】本開示に係る焼入れ装置は、誘導加熱コイルと、冷却ジャケットと、底面壁に底面壁開口を有する冷却ボックスと、制御装置とを有する焼入れ装置であって、冷却ボックスは、底面壁に底面壁開口の開口面積を変える開閉部材を有し、制御装置は、誘導加熱コイルで、臨界区域までワークの温度を上昇させ、ワークの温度が臨界区域に達したら、底面壁開口を第１開口面積にした状態で、冷却ジャケットから冷却水を噴射しワークに冷却水を接触させて、第１冷却速度でワークを冷却し、ワークの温度を危険区域の上限温度以下まで冷却させたら、開閉部材を閉じて、底面壁開口を第１開口面積より小さい第２開口面積に狭めて、第１冷却速度より遅い第２冷却速度でワークを冷却するものである。【選択図】図１

Description

本開示は、各種機械部品・自動部品等のワークを加熱する焼入れ装置及び焼入れ方法に関する。

従来、ワークに焼入れを行う場合、ワークを昇温した後、臨界区域を急速に冷却し、危険区域をゆっくり冷却することが知られている（特許文献１）。
具体的には、特許文献１では、工程１において、ワークを昇温した後、焼入れを開始してから臨界区域のＡｒ‘点（加熱されたワークの火色が消える温度）通過までは焼入油を減圧下におくことにより、焼入油の沸点を下降制御して処理品の冷却速度を早める。工程２において、Ａｒ‘点通過後は焼入油を加圧下におくことにより、沸点を上昇制御して処理品の冷却速度をゆるやかにして焼入れを行っている。

特許文献１において、工程１を実施することで、焼入油の沸騰段階の温度範囲を広げ、早い段階からワークを急冷し、ワークに早く焼きを入れている。次に、工程２を実施することで、焼入油の沸点を押さえて、対流段階を広げることで、冷却速度をゆるやかにし、ワークの割れを防止している。

特許第２８６２０１７号公報

しかしながら、特許文献１では、冷却剤に焼入油を用い、工程１において、焼入油を減圧した状態でワークを焼入れし、工程２において、焼入油を加圧した状態でワークを焼入れするので、装置が大型化するという課題がある。又、特許文献１では、冷却剤に焼入油を用いるので、取り扱いが難しいという課題がある。

本開示の一態様に係る焼入れ装置は、誘導加熱コイルと、冷却ジャケットと、底面壁に底面壁開口を有する冷却ボックスと、制御装置とを有する焼入れ装置であって、冷却ボックスは、底面壁に底面壁開口の開口面積を変える開閉部材を有し、制御装置は、（ｉ）誘導加熱コイルで、臨界区域までワークの温度を上昇させ、（ｉｉ）ワークの温度が臨界区域に達したら、底面壁開口を第１開口面積にした状態で、冷却ジャケットから冷却水を噴射しワークに冷却水を接触させて、第１冷却速度でワークを冷却し、（ｉｉｉ）ワークの温度を危険区域の上限温度以下まで冷却させたら、開閉部材を閉じて、底面壁開口を第１開口面積より小さい第２開口面積に狭めて、第１冷却速度より遅い第２冷却速度でワークを冷却するものである。

本開示の一態様に係る焼入れ方法は、底面壁に底面壁開口を有し、ワークを浸漬する冷却ボックスを用いて、ワークを焼入れする焼入れ方法であって、臨界区域までワークの温度を上昇させ、ワークの温度が臨界区域に達したら、底面壁開口を第１開口面積にし、ワークに冷却水を接触させて、ワークを第１冷却速度で冷却し、ワークの温度を危険区域の上限温度まで冷却させたら、底面壁開口を第１開口面積より小さい第２開口面積に狭めて、第１冷却速度より遅い第２冷却速度でワークを冷却するものである。

本開示の一態様の焼入れ装置は、確実にワークに焼入れを行い、ワークの割れを防止でき、そして小型化を実現できる。又、本開示の焼入れ装置は、冷却剤に水又は水溶性焼入液を使用するので、取り扱いが容易である。
又、本開示の一態様の焼入れ方法は、確実にワークに焼入れを行い、ワークの割れを防止できる。又、本開示の焼入れ方法は、冷却剤に水又は水溶性焼入液を使用するので、取り扱いが容易である。

本実施形態における焼き入れ装置の概略の構成を示す斜視図である。 本実施形態におけるワークの概略の正面図である。 本実施形態における冷却ボックスの概略の斜視図である。 本実施形態における冷却ボックスの概略の正面、平面、左右の側面図である。 本実施形態における底面壁開口と開閉部材との位置関係を示す概略図である。 本実施形態における誘導加熱コイルを駆動する概略の回路図である。 本実施形態における焼入れにおけるワークの温度と時間との関係を示す模式的な図である。 本実施形態における焼入れの動作を示すフローチャートである。 本実施形態におけるワークの冷却状態を示す概略図で、（ａ）は、第１冷却速度でワークを冷却する図であり、（ｂ）は、第２冷却速度でワークを冷却する図である。

以下、本開示により具体的な実施形態を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似する構成要素については、同じ参照符号を付している。
（焼入れ装置の全体構成及び概略の焼入れ動作について）

以下、本開示の一態様を示す焼入れ装置１及び焼入れ方法の概略について図面を用いて説明する。
図１は、本実施形態における焼き入れ装置１の概略の構成を示す斜視図である。
焼き入れ装置１は、冷却ボックス１０、誘導加熱コイル２０と、冷却ジャケット４０と、ワーク回転装置５０と、制御装置６０とを備えている。

冷却ボックス１０は、冷却ジャケット４０を有し、冷却ジャケット４０は、冷却ボックス１０の右側面に右側冷却ジャケット４１と、冷却ボックス１０の左側面に左側冷却ジャケット４２とを備えている。
冷却ボックス１０は、箱形の形状をしており、上面が開口している。また、冷却ボックス１０は、正面壁１１に正面壁開口３１と、背面壁１２に背面壁開口３２とを有している。
ワークは、冷却ボックス１０の正面壁開口３１と背面壁開口３２とに嵌まるように、挿入される。

焼入れ装置は、制御装置６０により、冷却ボックス１０に挿入されたワークの上から、誘導加熱コイル２０がワークを覆いかぶさり、ワークを加熱する。制御装置６０は、焼入れ装置１の任意の位置に配置されている。

ワークを加熱した後、誘導加熱コイル２０を上昇させ、冷却ボックス１０に取り付けられた冷却ジャケット４０から冷却水を噴射し、ワークを冷却する。詳細は、後述するが、本開示のワークを冷却する冷却速度は、２段階で行われる。
（ワークについて）

図２は、ワークの概略の正面図である。ワークは、中央部に大径部３と、両端部に小径部４とを有し、ワークの表面は円弧形状である。２つの小径部４は、ワークを保持するためのもので、大径部３は焼入れされる部分である。
（冷却ボックスについて）

図３は、冷却ボックス１０の概略の斜視図である。図４は、冷却ボックス１０の概略の正面、平面、左右の側面図である。図５は、冷却ボックス１０の底面壁１５に開閉部材３５を設けた概略の配置図である。
図３、４に示す様に、冷却ボックス１０は、正面壁１１、背面壁１２、右側面壁１３、左側面壁１４、底面壁１５を有する。冷却ボックス１０の上面は、開口している。
正面壁１１には正面壁開口３１を有し、背面壁１２には背面壁開口３２を有している。

底面壁１５は、水平面１６と傾斜面１７とで構成されている。傾斜面１７には、冷却水を排出する底面壁開口３０が設けられている。
図１、３に示す様に、右側面壁１３には、右側冷却ジャケット４１から冷却ボックス１０に冷却水を供給する右側冷却ジャケット入口４４が設けられている。右側冷却ジャケット入口４４には、小さな孔が多数設けられており、小さな孔から線状に冷却水が噴射されるようになっている。
同様に、左側面壁１４には、左側冷却ジャケット４２から冷却ボックス１０に冷却水を供給する左側冷却ジャケット入口４５が設けられている。左側冷却ジャケット入口４５には、小さな孔が多数設けられており、小さな孔から線状に冷却水が噴射されるようになっている。

図５に示す様に、底面壁１５に、底面壁開口３０の開口面積を変える開閉部材３５が設けられている。開閉部材３５は、底面壁開口３０を覆うものである（図１参照）。開閉部材３５（ラック）とモータ３６（ピニオン）は、ラックアンドピニオンの構成となっており、モータ３６を回転させることで、開閉部材３５は傾斜面１７と平行で左右方向に移動する。
図４、５に示す様に、冷却ボックス１０は底面壁開口３０から冷却水を排出する構造で、傾斜面１７で水平面１６に冷却水を集め、傾斜面１７に設けられた底面壁開口３０から冷却水を排出している。
尚、図５では、底面壁１５に水平面１６と傾斜面１７とからなる構成を用いたが、底面壁１５が水平面１６だけでもよい。
（誘導加熱コイルについて）

図６は、誘導加熱コイル２０を駆動する概略の回路図である。
図６に示す様に、高周波発振装置２９は、高周波発振器２２と、トランス２３と、接続線２４とを有している。
誘導加熱コイル２０には、高周波発振装置２９側から高周波電力が供給される。
高周波発振器２２は、商用電源２１と接続され、任意の周波数及び任意の振幅の電力を発生する。高周波発振器２２は、通常、高周波の周波数の電力を発生させるが、場合によっては、低周波の周波数の電力を発生させてもよい。

トランス２３の一次側は、高周波発振器２２と接続されている。また、トランス２３の二次側は、接続線２４を介して、第１電源リード部２５と、第２電源リード部２６とに接続され、任意の振幅の電力を第１電源リード部２５及び第２電源リード部２６に供給する。
つまり、高周波発振装置２９は、接続線２４を介して、第１電源リード部２５と、第２電源リード部２６とに接続され、任意の周波数及び任意の振幅の電力を第１電源リード部２５及び第２電源リード部２６とに供給する。

第１電源リード部２５と、誘導加熱コイル２０の第１リード部２７とが接続され、第２電源リード部２６と、誘導加熱コイル２０の第２リード部２８とが、それぞれ接続され、誘導加熱コイル２０に、任意の周波数及び任意の振幅の電力が供給される。

図１に示す様に、誘導加熱コイル２０は、内側に配置されたワークを誘導加熱するためのコイルであり、銅又は銅合金等の良導体である。誘導加熱コイル２０の断面は、矩形状の中空構造を有している。誘導加熱コイル２０内部には、誘導加熱時に自身の昇温を抑制する冷却水が通過する。
（冷却ボックスにワークを保持する方法について）

冷却ボックス１０に、ワークを保持する方法について説明する。
図１に示す様に、ワークの２つの小径部４が、冷却ボックス１０の正面壁開口３１と背面壁開口３２とに嵌まるように、挿入される。
ワーク回転装置５０は、ワークの回転軸を中心として、ワークを回転するもので、ワーク回転装置５０は、駆動装置５１とワーク保持装置５３とを有する。ワークの小径部４の一端は、駆動装置５１のチャック５２で固定され、ワークの小径部４の他端においては、ワークの回転軸がワーク保持装置５３のセンターピン５４で押圧されている。ワークの回転軸とセンターピン５４との位置合せは、レール５５に乗ったワーク保持装置５３がレール５５を滑りワークに近づき、センターピン５４を上下左右に移動させることで、ワークの回転軸とセンターピン５４との位置合せが行われる。
上記により、２つの小径部４は、冷却ボックス１０の正面壁開口３１と背面壁開口３２とに嵌まった状態で保持される。また、ワークの大径部３は、冷却ボックス１０の内部に挿入された状態で保持される。
（焼入れの方法について）

図７は、本開示の焼入れにおけるワークの温度と時間との関係を示す模式的な図である。図８は、本開示における焼入れの動作を示すフローチャートである。図９は、ワークの冷却状態を示す概略図である。
図７乃至９を用いて、本開示の焼入れの動作について説明する。
下記の動作は、焼入れ装置１の制御装置６０で制御される。

（ステップ１：Ｓ１）
図８のＳ１に示す様に、誘導加熱コイル２０をワークに近接するように降下させ、誘導加熱コイル２０に電力を供給して、ワークの温度を臨界区域の温度まで上昇させる。ここでは、図７に示す様に、ワークの温度は、臨界区域の上限の温度となっている。また、この時、ワーク回転装置５０により、ワークは、回転しながら加熱される。ワークの温度が、臨界区域の上限の温度に達したら、誘導加熱コイル２０への供給電力を停止し、誘導加熱コイル２０をワークから離れるように上昇させる。

（ステップ２：Ｓ２）
図８のＳ２に示す様に、底面壁開口３０を第１開口面積（最大の開口面積）にし、第１冷却速度でワークを冷却する。もし、開閉部材３５が最初から第１開口面積になっている場合は、開閉部材３５を移動させる必要はない。もし、開閉部材３５が第１開口面積になっていない場合は、モータ３６を回転させて、開閉部材３５を左側に移動させて、底面壁開口３０が第１開口面積になるようにする（図９（ａ）参照）。この時、ワーク回転装置５０により、ワークは回転しながら冷却される。

ステップ２における、第１冷却速度について説明する。
図９（ａ）に示す様に、右側冷却ジャケット４１から冷却ボックス１０内に冷却水が噴射される時の冷却水の供給速度をＰ１２（単位時間当たりの冷却水の噴射量）とし、左側冷却ジャケット４２から冷却ボックス１０内に冷却水が噴射される時の冷却水の供給速度をＰ１１（単位時間当たりの冷却水の噴射量）とし、冷却ジャケット４０全体から冷却ボックス１０内に冷却水が供給される供給速度を第１供給速度Ｐ１と定義する（図９（ａ））。
そうすると、第１供給速度Ｐ１は、Ｐ１１＋Ｐ１２となる。

そして、この時、底面壁開口３０を全開にしているので、底面壁開口３０から冷却ボックス１０の外へ排出する冷却水は、冷却ボックス１０に溜まることなく全て排出される。よって、この時の底面壁開口３０における冷却水の排出速度を第１排出速度Ｑ１とすると、第１供給速度Ｐ１と第１排出速度Ｑ１とは等しい状態である（Ｐ１＝Ｑ１）。

（ステップ３：Ｓ３）
図７に示す様に、ステップ２において第１冷却速度でワークを冷却すると、ワークを急冷することになり、ワークの温度が急激に下がり臨界区域から脱して、危険区域の上限温度（Ａｒ“）に達する。
制御装置６０は、ワークの温度が危険区域の上限温度（Ａｒ“）以下になっているかを判断している（図８のＳ３参照）。そして、制御装置６０は、ワークの温度が危険区域の上限温度（Ａｒ“）以下になった場合、ステップ４の動作を行う。
ワークの温度は、熱電対などの温度センサーをワークに直接接触させて測定してもよいし、ワーク以外の部位の温度から推定したり、又は、ワークの色からワークの温度を推定したりするなど間接的に測定してもよい。

（ステップ４：Ｓ４）
図７に示す様に、ステップ４は、ワークを第１冷却速度より遅い第２冷却速度で冷却することで、ワークをゆっくり冷却する工程である。
以下、詳細について説明する。
図９（ｂ）左図に示す様に、モータ３６を回転させ、開閉部材３５を右側に移動させ、底面壁開口３０が、例えば、約半分の面積になるように絞る。この時の底面壁開口３０の開口面積を第２開口面積と定義する。この時、冷却ジャケット４０（右側冷却ジャケット４１、左側冷却ジャケット４２）から冷却水が、冷却ボックス１０に供給される。また、この時、ワーク回転装置５０により、ワークは回転しながら冷却される。

第１開口面積より小さい第２開口面積にすることで、底面壁開口３０から排出される冷却水の排出速度が遅くなる。この時の底面壁開口３０の排出速度をＱ３と定義する。また、底面壁開口３０を第２開口面積にすることで冷却ボックス１０に冷却水が溜り、冷却水の水面は底面壁１５から上昇する。そして、冷却水の水面は、正面壁開口３１及び背面壁開口３２に達し、正面壁開口３１及び背面壁開口３２から冷却水が漏れ出す。

冷却水の水面をさらに上昇させた後、冷却ジャケット４０（右側冷却ジャケット４１、左側冷却ジャケット４２）の冷却水の供給速度を減少させて、水面が冷却ボックス１０の上面より低い位置の所定の範囲Ｒで維持するように調整される（図９（ｂ）の右図参照）。この時、ワーク全体が冷却ボックス１０の冷却水に浸漬した状態となるように、冷却水の供給速度が調整される。

この時の右側冷却ジャケット４１の冷却水の供給速度を右側第２供給速度Ｐ２２、左側冷却ジャケット４２の冷却水の供給速度を左側第２供給速度Ｐ２１、冷却ジャケット４０全体の冷却水の供給速度を第２供給速度Ｐ２と定義する。
そうすると、冷却ジャケット４０全体の冷却水の第２供給速度Ｐ２は、Ｐ２１＋Ｐ２２となる。
この時の正面壁開口３１の冷却水の排出速度をＱ４２、背面壁開口３２の冷却水の排出速度をＱ４１と定義すると、正面壁開口３１及び背面壁開口３２から排出される開口第２排出速度Ｑ４は、Ｑ４１+Ｑ４２となる。そして、冷却ボックス１０全体の第２排出速度Ｑ２は、Ｑ３+Ｑ４となる。この時、第２排出速度Ｑ２は第１排出速度Ｑ１より小さく（Ｑ１＞Ｑ２）、第２供給速度Ｐ２と第２排出速度Ｑ２とは等しい状態である（Ｐ２＝Ｑ２）。

ステップ４では、第２排出速度Ｑ２を第１排出速度Ｑ１より小さく（Ｑ１＞Ｑ２）することで、第１冷却速度より遅い第２冷却速度でワークを冷却している。
ステップ４では、第１冷却速度より遅い第２冷却速度を用いることで、冷却ボックスに冷却水を貯留することができ、ステップ２の時より、冷却ボックスにおける冷却水の温度を高めている。そして、第１冷却速度より遅く、冷却水の温度が高い第２冷却速度を用いることで、ワークをゆっくり冷却でき、ワークの割れを防止している。ステップ４において、ワーク全体は、冷却ボックス１０の冷却水に浸漬した状態となっている。

（ステップ５：Ｓ５）
ワークを第２冷却速度で冷却し、所定の時間が経過し、焼入れが完了したら冷却水の噴射を停止する。
以上で、焼入れ工程は終了する。

上記態様によれば、焼入れを確実に行い、ワークに割れを生じない焼入れ方法を提供できる。又、焼入れを確実に行い、ワークに割れを生じない小型の焼入れ装置を提供できる。又、本開示の焼入れ装置は、冷却剤に水又は水溶性焼入液を使用するので、取り扱いが容易である。

尚、図８の動作を制御装置６０により、自動で動作させたが、適宜、作業者が行ってもよい。

尚、図５において、開閉部材３５の移動にラックアンドピニオンの構成を用いたが、開閉部材３５が傾斜面と平行で左右方向に移動する構成であれば、ラックアンドピニオンの構成に限らない構成でもよい。

尚、本実施形態に係る発明は、矛盾が生じない限り、置き換えたり、組合せたりすることができる。

以上のように、本開示は、以下の項目に記載の焼入れ装置及び焼入れ方法を含む。

〔項目１〕
誘導加熱コイルと、冷却ジャケットと、底面壁に底面壁開口を有する冷却ボックスと、制御装置とを有する焼入れ装置であって、
冷却ボックスは、底面壁に底面壁開口の開口面積を変える開閉部材を有し、
制御装置は、
（ｉ）誘導加熱コイルで、臨界区域までワークの温度を上昇させ、
（ｉｉ）ワークの温度が臨界区域に達したら、底面壁開口を第１開口面積にした状態で、冷却ジャケットから冷却水を噴射しワークに冷却水を接触させて、第１冷却速度でワークを冷却し、
（ｉｉｉ）ワークの温度を危険区域の上限温度以下まで冷却させたら、開閉部材を閉じて、底面壁開口を第１開口面積より小さい第２開口面積に狭めて、第１冷却速度より遅い第２冷却速度でワークを冷却する焼入れ装置。
上記態様によれば、底面壁開口を第１開口面積にした状態で、第１冷却速度でワークを急激に冷却し、底面壁開口を第１開口面積より小さい第２開口面積にした状態で、第２冷却速度でワークをゆっくり冷却するので、確実にワークに焼入れを行い、ワークの割れを防止する小型の焼入れ装置を提供できる。又、本開示の焼入れ装置は、冷却剤に水又は水溶性焼入液を使用するので、取り扱いが容易である。

〔項目２〕
第２冷却速度における冷却ボックスから排出される冷却水の第２排出速度が、第１冷却速度における冷却ボックスから排出される冷却水の第１排出速度より遅い項目１に記載の焼入れ装置。
上記態様よれば、第２排出速度を第１冷却速度より遅くすることで、ワークの割れを防止できる。

〔項目３〕
第１冷却速度でワークを冷却している間、冷却ジャケットから冷却ボックスに噴射される冷却水の供給速度と、冷却ボックスから排出される冷却水の排出速度が等しい項目１又は項目２に記載の焼入れ装置。
上記態様によれば、冷却速度が速い第１冷却速度を用いることで、ワークを急激に冷却できる。

〔項目４〕
冷却ボックスは、正面壁、背面壁、右側面壁、左側面壁及び底面壁で囲われた箱状であり、
正面壁は正面壁開口を有し、背面壁は背面壁開口を有し、
冷却ジャケットは、右側面壁に配置された右側冷却ジャケットと、左側面壁に配置された左側冷却ジャケットとから構成され、
第２冷却速度でワークを冷却している間、右側冷却ジャケットと左側冷却ジャケットとから冷却ボックスに噴射される冷却水の供給速度と、正面壁開口、背面壁開口及び底面壁開口から排出される冷却水の排出速度が等しい項目１乃至３のいずれかに記載の焼入れ装置。
上記態様によれば、冷却速度が遅い第２冷却速度を用いることで、ワークをゆっくり冷却し、割れを防止できる。

〔項目５〕
第２冷却速度でワークを冷却している間、冷却ボックスにおける冷却水の水面が、冷却ボックスの上面より低い位置の所定の範囲内で維持されている項目１乃至４のいずれかに記載の焼入れ装置。
上記態様によれば、冷却速度が遅い第２冷却速度を用い、冷却ボックスに冷却水を貯留することで、冷却ボックスの冷却水の温度を高め、ワークをゆっくり冷却できる。

〔項目６〕
底面壁に底面壁開口を有し、ワークを浸漬する冷却ボックスを用いて、ワークを焼入れする焼入れ方法であって、
臨界区域までワークの温度を上昇させ、ワークの温度が臨界区域に達したら、底面壁開口を第１開口面積にし、ワークに冷却水を接触させて、ワークを第１冷却速度で冷却し、
ワークの温度を危険区域の上限温度まで冷却させたら、底面壁開口を第１開口面積より小さい第２開口面積に狭めて、第１冷却速度より遅い第２冷却速度でワークを冷却する焼入れ方法。
上記態様によれば、底面壁開口を第１開口面積にした状態で、第１冷却速度でワークを急激に冷却し、底面壁開口を第１開口面積より小さい第２開口面積にした状態で、第２冷却速度でワークをゆっくり冷却するので、確実にワークに焼入れを行い、ワークの割れを防止する焼入れ方法を提供できる。又、本開示の焼入れ方法は、冷却剤に水又は水溶性焼入液を使用するので、取り扱いが容易である。

〔項目７〕
第２冷却速度における冷却ボックスから排出される冷却水の第２排出速度が、第１冷却速度における冷却ボックスから排出される冷却水の第１排出速度より遅い項目６に記載の焼入れ方法。
上記態様によれば、第２冷却速度を第１冷却速度より遅くすることで、ワークの割れを防止できる。

〔項目８〕
第１冷却速度でワークを冷却している間、冷却ジャケットから冷却ボックスに噴射される冷却水の供給速度と、冷却ボックスから排出される冷却水の排出速度が等しい項目６又は７に記載の焼入れ装置。
上記態様によれば、冷却速度が速い第１冷却速度を用いることで、ワークを急激に冷却できる。

〔項目９〕
第２冷却速度でワークを冷却している間、冷却ボックスにおける冷却水の水面が、冷却ボックスの上面より低い位置の所定の範囲内で維持されている項目６乃至８のいずれかに記載の焼入れ方法。
上記態様によれば、冷却速度が遅い第２冷却速度を用い、冷却ボックスに冷却水を貯留することで、冷却ボックスの冷却水の温度を高め、ワークをゆっくり冷却できる。

１ 焼入れ装置
１０ 冷却ジャケット
１１ 正面壁
１２ 背面壁
１３ 右側面壁
１４ 左側面壁
１５ 底面壁
１６ 水平面
１７ 傾斜面
２０ 誘導加熱コイル
３０ 底面壁開口
３１ 正面壁開口
３２ 背面壁開口
３５ 開閉部材
４０ 冷却ジャケット
４１ 右側冷却ジャケット
４２ 左側冷却ジャケット
５０ ワーク回転装置
６０ 制御装置
Ｗ ワーク

Claims (9)

1. 誘導加熱コイルと、冷却ジャケットと、底面壁に底面壁開口を有する冷却ボックスと、制御装置とを有する焼入れ装置であって、
   冷却ボックスは、底面壁に底面壁開口の開口面積を変える開閉部材を有し、
   制御装置は、
   （ｉ）誘導加熱コイルで、臨界区域までワークの温度を上昇させ、
   （ｉｉ）ワークの温度が臨界区域に達したら、底面壁開口を第１開口面積にした状態で、冷却ジャケットから冷却水を噴射しワークに冷却水を接触させて、第１冷却速度でワークを冷却し、
   （ｉｉｉ）ワークの温度を危険区域の上限温度以下まで冷却させたら、開閉部材を閉じて、底面壁開口を第１開口面積より小さい第２開口面積に狭めて、第１冷却速度より遅い第２冷却速度でワークを冷却する焼入れ装置。
2. 第２冷却速度における冷却ボックスから排出される冷却水の第２排出速度が、第１冷却速度における冷却ボックスから排出される冷却水の第１排出速度より遅い請求項１に記載の焼入れ装置。
3. 第１冷却速度でワークを冷却している間、冷却ジャケットから冷却ボックスに噴射される冷却水の供給速度と、冷却ボックスから排出される冷却水の排出速度が等しい請求項１に記載の焼入れ装置。
4. 冷却ボックスは、正面壁、背面壁、右側面壁、左側面壁及び底面壁で囲われた箱状であり、
   正面壁は正面壁開口を有し、背面壁は背面壁開口を有し、
   冷却ジャケットは、右側面壁に配置された右側冷却ジャケットと、左側面壁に配置された左側冷却ジャケットとから構成され、
   第２冷却速度でワークを冷却している間、右側冷却ジャケットと左側冷却ジャケットとから冷却ボックスに噴射される冷却水の供給速度と、正面壁開口、背面壁開口及び底面壁開口から排出される冷却水の排出速度が等しい請求項１に記載の焼入れ装置。
5. 第２冷却速度でワークを冷却している間、冷却ボックスにおける冷却水の水面が、冷却ボックスの上面より低い位置の所定の範囲内で維持されている請求項１に記載の焼入れ装置。
6. 底面壁に底面壁開口を有し、ワークを浸漬する冷却ボックスを用いて、ワークを焼入れする焼入れ方法であって、
   臨界区域までワークの温度を上昇させ、ワークの温度が臨界区域に達したら、底面壁開口を第１開口面積にし、ワークに冷却水を接触させて、ワークを第１冷却速度で冷却し、
   ワークの温度を危険区域の上限温度まで冷却させたら、底面壁開口を第１開口面積より小さい第２開口面積に狭めて、第１冷却速度より遅い第２冷却速度でワークを冷却する焼入れ方法。
7. 第２冷却速度における冷却ボックスから排出される冷却水の第２排出速度が、第１冷却速度における冷却ボックスから排出される冷却水の第１排出速度より遅い請求項６に記載の焼入れ方法。
8. 第１冷却速度でワークを冷却している間、冷却ジャケットから冷却ボックスに噴射される冷却水の供給速度と、冷却ボックスから排出される冷却水の排出速度が等しい請求項６又は７に記載の焼入れ装置。
9. 第２冷却速度でワークを冷却している間、冷却ボックスにおける冷却水の水面が、冷却ボックスの上面より低い位置の所定の範囲内で維持されている請求項６に記載の焼入れ方法。

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