JP3187037B2 - Remelt curing method - Google Patents

Remelt curing method

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JP3187037B2 JP13164090A JP13164090A JP3187037B2 JP 3187037 B2 JP3187037 B2 JP 3187037B2 JP 13164090 A JP13164090 A JP 13164090A JP 13164090 A JP13164090 A JP 13164090A JP 3187037 B2 JP3187037 B2 JP 3187037B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、カムシャフトのカム面等に対する再溶融硬
化方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for remelting and curing a cam surface of a camshaft and the like.

(従来の技術) 従来より、カムシャフト等の金属製品の表面硬化方法
として、例えば特開昭58−196362号公報に開示されるよ
うに、被硬化処理面(例えば、カム面)にエネルギービ
ームを照射してその表層部分を局部的に再溶融させて組
織のチル化を図りもってその硬度を高める所謂再溶融硬
化方法が知られている。
(Prior Art) Conventionally, as a method of hardening a surface of a metal product such as a camshaft, for example, as disclosed in JP-A-58-196362, an energy beam is applied to a surface to be hardened (for example, a cam surface). A so-called re-melt hardening method is known in which the surface layer is locally re-melted by irradiation to chill the structure and increase its hardness.

(発明が解決しようとする課題) ところで、このような再溶融硬化方法においてより深
いチル層を得ようとすればエネルギービーム照射手段の
出力を上げる必要があるが、このようにエネルギービー
ム照射手段の出力を上げた場合にはワークに与える熱エ
ネルギーは増加する反面、冷却マスは一定であることか
ら、溶融された金属が冷却されて再び凝固するまでに時
間がかかることとなる。また一方、ビーム照射によって
溶融された金属は、これが再び凝固するまでの間に重力
やワークの回転等の外的作用によって流動する。
(Problems to be Solved by the Invention) By the way, in order to obtain a deeper chill layer in such a re-melt hardening method, it is necessary to increase the output of the energy beam irradiating means. When the output is increased, the heat energy given to the work increases, but the cooling mass is constant, so that it takes time until the molten metal is cooled and solidified again. On the other hand, the metal melted by the beam irradiation flows due to an external action such as gravity or rotation of the work until the metal is solidified again.

このため、溶融金属の凝固時間が長いとそれだけ外的
作用により大きく流動し、溶融金属が凝固した状態にお
いては、ワークの被硬化処理面にうねり等の変形が生
じ、その結果、例えばこの変形量が予定した仕上げ研削
代以上となったような場合には、該被硬化処理面の面粗
さが確保できないこととなる。
Therefore, the longer the solidification time of the molten metal, the greater the flow due to external action, and in the state where the molten metal has solidified, deformation such as undulation occurs on the hardened surface of the work, and as a result, for example, the amount of this deformation If the finish grinding allowance is equal to or greater than the scheduled finish grinding allowance, the surface roughness of the surface to be cured cannot be secured.

そこで本発明では、再溶融硬化処理後における被硬化
処理面の変形を可及的に防止し得るようにした再溶融硬
化方法を提案することを目的としてなされたものであ
る。
Therefore, an object of the present invention is to propose a remelt hardening method capable of preventing deformation of a surface to be hardened after a remelt hardening process as much as possible.

(課題を解決するための手段) 本発明ではかかる課題を解決するための具体的手段と
して、ワークの被硬化処理面に対してエネルギービーム
を照射するエネルギービーム照射手段を対向配置し、上
記ワークとエネルギービーム照射手段とを適宜に相対移
動させながら上記被硬化処理面を再溶融して硬化処理を
行うに際して、上記エネルギービーム照射手段の外周側
に磁気コイルを配置し、該磁気コイルに1.5〜6.0Hzの交
流電流を流しながらビーム照射を行うことを特徴として
いる。
(Means for Solving the Problems) In the present invention, as a specific means for solving such problems, an energy beam irradiating means for irradiating an energy beam to a surface to be hardened of a work is arranged to face each other, When performing the curing treatment by re-melting the surface to be cured while appropriately moving the energy beam irradiation means relative thereto, a magnetic coil is arranged on the outer peripheral side of the energy beam irradiation means, and 1.5 to 6.0 It is characterized in that beam irradiation is performed while passing an alternating current of Hz.

(作用) 本発明ではこのような構成であるから、次のような作
用が得られる。
(Operation) Since the present invention has such a configuration, the following operation is obtained.

ワークの被硬化処理面へのビーム照射を、磁気コイ
ルに交流電流を流しながら行うことにより、ビーム照射
によって溶融した金属は、電子の移動現象であるビーム
の流れと磁界とによって発生するローレンツ力を受けて
撹拌される。
By irradiating the beam to the hardened surface of the work while applying an alternating current to the magnetic coil, the metal melted by the beam irradiation generates Lorentz force generated by the beam flow and the magnetic field, which are electron transfer phenomena. Received and agitated.

この場合、磁気コイルには交流電流が流されること
から、溶融金属に作用するローレンツ力の方向は交流電
流の周波数と同じ周期で交互に変化し、それだけ溶融金
属の撹拌作用がより一層促進される。
In this case, since an alternating current is passed through the magnetic coil, the direction of the Lorentz force acting on the molten metal changes alternately at the same cycle as the frequency of the alternating current, and the stirring action of the molten metal is further promoted. .

溶融金属は、これが凝固するまでの間にローレンツ
力を受けて撹拌されることにより、ワークの非溶融部あ
るいは周囲の雰囲気に対する溶融熱の放散性が促進さ
れ、より短時間での凝固が可能となる。
The molten metal is stirred by receiving Lorentz force until it solidifies, which promotes the dissipation of heat of fusion to the non-molten part of the work or the surrounding atmosphere, enabling solidification in a shorter time. Become.

溶融金属がより短時間で凝固することから、そのチ
ル化、即ち、硬化が促進されるとともに、溶融金属が重
力等の影響を受けて変形するのが可及的に抑制される。
Since the molten metal solidifies in a shorter time, chilling, that is, hardening is promoted, and deformation of the molten metal under the influence of gravity or the like is suppressed as much as possible.

(実施例) 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を説
明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図には、本発明の再溶融硬化方法をカムシャフト
1のカム2のカム面2aの再溶融硬化処理に適用したもの
が示されており、同図において符号3はビーム照射を行
うビームトーチ(特許請求の範囲中のエネルギービーム
照射手段に該当する)であり、該ビームトーチ3はその
電極5を上記カム面2a(即ち、特許請求の範囲中のワー
クの被硬化処理面に該当する)に所定間隔をもって対向
させた状態で配置されている。
FIG. 1 shows a case where the remelt hardening method of the present invention is applied to a remelt hardening treatment of a cam surface 2a of a cam 2 of a camshaft 1. In FIG. A torch (corresponding to an energy beam irradiating means in the claims), and the beam torch 3 has its electrode 5 corresponding to the cam surface 2a (that is, the surface to be cured of the work in the claims). ) With a predetermined interval.

また、このビームトーチ3の外側には、磁気コイル4
が配置されており、該磁気コイル4には交流電源6から
所定周波数の交流電流が供給されるようになっている。
A magnetic coil 4 is provided outside the beam torch 3.
The magnetic coil 4 is supplied with an alternating current of a predetermined frequency from an alternating current power supply 6.

この装置においては、上記カムシャフト1をその軸周
りに回転(矢印c方向)させ、またビームトーチ3を該
カムシャフト1の軸方向に直行する方向に往復動(矢印
a−b方向)させながら、上記ビームトーチ3からカム
2のカム面2aに対してビーム照射を行ない、該カム面2a
を再溶融せるようになっている。尚、第1図において符
号20はビームトーチ3から照射されるビームを、また符
号21は該カム2a上におけるビーム照射軌跡をそれぞれ示
している。
In this apparatus, the camshaft 1 is rotated around its axis (in the direction of arrow c), and the beam torch 3 is reciprocated (in the direction of arrow ab) in a direction perpendicular to the axial direction of the camshaft 1. The beam is emitted from the beam torch 3 to the cam surface 2a of the cam 2, and the cam surface 2a
Is re-melted. In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a beam emitted from the beam torch 3, and reference numeral 21 denotes a beam irradiation locus on the cam 2a.

そして、このビーム照射によってカム面2aの再溶融を
行う場合、この実施例においては第2図に示すように本
発明を適用して、上記磁気コイル4に交流電流を流すよ
うにしている。
In the case of re-melting the cam surface 2a by this beam irradiation, in this embodiment, the present invention is applied as shown in FIG.

このようにすることによって、ビーム照射によって溶
融されたカム面2a近傍の溶融金属7は、ビームの流れ22
と磁界23とによって発生するローレンツ力を受けて撹拌
される。また、この場合、磁気コイル4に交流電流が供
給されることから、上記ローレンツ力の方向が交流電流
の周波数と同じ周期で交互に変化するため、上記撹拌作
用がより促進される。
By doing so, the molten metal 7 near the cam surface 2a melted by the beam irradiation can emit the beam 22
The mixture is stirred by receiving Lorentz force generated by the magnetic field 23. In this case, since the alternating current is supplied to the magnetic coil 4, the direction of the Lorentz force changes alternately at the same cycle as the frequency of the alternating current, so that the stirring action is further promoted.

このように溶融金属7が撹拌されることにより、その
熱エネルギーの放散性が、撹拌作用がない場合に比して
高められる。この結果、例えより深いチル層を得るため
にビームトーチ3の出力を高めている場合(即ち、溶融
金属7の持つ熱エネルギーが大きい場合)であっても、
該溶融金属7はより短時間で凝固することとなる。
By stirring the molten metal 7 in this way, the heat energy dissipating property is enhanced as compared with the case where there is no stirring action. As a result, even when the output of the beam torch 3 is increased to obtain a deeper chill layer (that is, when the thermal energy of the molten metal 7 is large),
The molten metal 7 solidifies in a shorter time.

また、このように溶融金属7がより短時間で凝固する
ということは、組織のチル化が促進されその硬度性能が
向上するのみならず、処理作業中において溶融金属7が
重力等の外的作用を受けて変形する期間が短くなりそれ
だけ凝固後におけるカム面2aの変形が可及的に防止され
るということにつながる。従って、その変形量が仕上研
削代より大きくなり不良品が発生するというような従来
の欠点が確実に防止され、それだけ製品の歩留り率が向
上するものである。
In addition, the fact that the molten metal 7 solidifies in a shorter time not only means that the chilling of the structure is promoted and its hardness performance is improved, but also that the molten metal 7 is subjected to an external action such as gravity during the processing operation. As a result, the deformation period is shortened, and the deformation of the cam surface 2a after solidification is prevented as much as possible. Therefore, the conventional disadvantage that the deformation amount becomes larger than the finish grinding allowance and defective products are generated is reliably prevented, and the product yield rate is improved accordingly.

ところが、ローレンツ力によって溶融金属7が撹拌さ
れてその凝固が促進されるといっても、該ローレンツ力
の方向は供給される交流電流の周波数によって変化する
ものであり、従って、撹拌による凝固促進作用も交流電
流の周波数によって変化するものと考えられる。
However, even though the molten metal 7 is agitated by Lorentz force and its solidification is promoted, the direction of the Lorentz force changes depending on the frequency of the supplied alternating current, and therefore, the solidification promoting action due to the agitation. It is considered that also changes with the frequency of the alternating current.

そこで、本願発明者は、最も効果的な撹拌作用が得ら
れる周波数、即ち、再溶融処理後のカム面2aのへこみ量
が少なく且つ高いチル硬さが得られるような周波数を求
めるべく、磁気コイル4への供給電流の周波数を順次変
更しながら再溶融処理実験を繰り返して行い、その結果
を第3図及び第4図にまとめた。
The inventor of the present application has developed a magnetic coil in order to obtain a frequency at which the most effective stirring action is obtained, that is, a frequency at which the dent amount of the cam surface 2a after the re-melting process is small and a high chill hardness is obtained. The remelting treatment experiment was repeatedly performed while sequentially changing the frequency of the supply current to No. 4, and the results are summarized in FIG. 3 and FIG.

この各実験データの考察から、交流電流周波数を1.5
〜6.0Hzの範囲に設定した場合にへこみ量及びチル硬さ
ともに優れた硬化処理面が得られることが知見された。
From the consideration of these experimental data, the AC current frequency was set to 1.5
It was found that when set in the range of -6.0 Hz, a cured surface excellent in both the dent amount and the chill hardness was obtained.

尚、周波数が1.5Hz以下の周波数範囲において再溶融
硬化処理性能が落ちるのは、この周波数域においてはロ
ーレンツ力の方向の変化が少なく溶融金属の移動が緩慢
であり、従って溶融金属の熱放散性が劣ることによるも
のと考えられる。
In the frequency range where the frequency is 1.5 Hz or less, the remelting hardening performance deteriorates because, in this frequency range, the change in the direction of the Lorentz force is small and the movement of the molten metal is slow. Is considered to be due to inferiority.

また逆に、周波数が6.0Hz以上の周波数域において再
溶融硬化処理性能が落ちるのは、この周波数域において
はローレンツ力の変化が過激となって却って溶融金属の
移動を阻害し、結果的に磁気撹拌を行わない場合と同じ
程度の熱放散性しか得られないためと考えられる。
Conversely, the decrease in remelt hardening performance in the frequency range above 6.0 Hz is because the Lorentz force changes drastically in this frequency range, hindering the movement of the molten metal and consequently the magnetic properties. It is considered that only the same degree of heat dissipation as in the case without stirring was obtained.

従って、上記実験結果及びその考察から、被硬化処理
面の平滑性及び硬度性能の確保という観点からすれば、
磁気コイル4への供給電流の周波数は1.5〜6.0Hzの周波
数範囲に設定すべきであるということが言える。これ
が、本願発明が特許請求の範囲において磁気コイル4に
供給される交流電流の周波数を1.5〜6.0の範囲に限定し
たことの根拠である。
Therefore, from the above experimental results and considerations, from the viewpoint of ensuring smoothness and hardness performance of the surface to be cured,
It can be said that the frequency of the current supplied to the magnetic coil 4 should be set in a frequency range of 1.5 to 6.0 Hz. This is the reason that the present invention limits the frequency of the alternating current supplied to the magnetic coil 4 to a range of 1.5 to 6.0 in the claims.

(発明の効果) 以上の説明のように、本願発明によれば、ワークの被
硬化処理面へのビーム照射を、磁気コイル4に周波数1.
5〜6.0Hzの交流電流を流しながら行うことにより、再溶
融硬化処理後における被硬化処理面の変形を最も効果的
に防止することができ、製品の歩留り率の向上に寄与し
得るという効果が得られるものである。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the beam irradiation on the surface of the workpiece to be cured is performed by the magnetic coil 4 at the frequency of 1.
By performing the process while applying an alternating current of 5 to 6.0 Hz, deformation of the surface to be hardened after remelting and hardening can be prevented most effectively, which has the effect of contributing to an improvement in product yield. It is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例にかかる再溶融硬化方法の実施
状態を示す斜視図、第2図はビーム照射による再溶融状
態の説明図、第3図は交流電流周波数に対する被硬化処
理面のへこみ量特性図、第4図は交流電流周波数に対す
る被硬化処理面のチル硬さ特性図である。 1……カムシャフト 2……カム 3……ビームトーチ 4……磁気コイル 5……電極 6……交流電源 7……溶融金属 20……ビーム 21……ビーム照射軌跡 22……ビームの流れ 23……磁界
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a remelting and curing method according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a remelting state by beam irradiation, and FIG. FIG. 4 is a chill hardness characteristic diagram of the surface to be cured with respect to the AC current frequency. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Camshaft 2 ... Cam 3 ... Beam torch 4 ... Magnetic coil 5 ... Electrode 6 ... AC power supply 7 ... Molten metal 20 ... Beam 21 ... Beam irradiation locus 22 ... Beam flow 23 ……magnetic field

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ワークの被硬化処理面に対してエネルギー
ビームを照射するエネルギービーム照射手段を対向配置
し、上記ワークとエネルギービーム照射手段とを適宜に
相対移動させながら上記被硬化処理面を再溶融して硬化
処理を行うに際して、上記エネルギービーム照射手段の
外周側に磁気コイルを配置し、該磁気コイルに1.5〜6.0
Hzの交流電流を流しながらビーム照射を行うことを特徴
とする再溶融硬化方法。
An energy beam irradiating means for irradiating an energy beam to a surface to be hardened of a workpiece is disposed opposite to the workpiece. When performing the curing treatment by melting, a magnetic coil is arranged on the outer peripheral side of the energy beam irradiation means, and 1.5 to 6.0
A re-melt hardening method characterized by performing beam irradiation while passing an alternating current of Hz.
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