JP3213992U - 熱処理用トレイ - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理用トレイを鋳造するときに、支柱が挿入される筒部の近傍に引け巣が発生することを効果的に抑制することができ、かつ、外観上凹部が存在せず、従来から使用している熱処理用トレイと同様の外観の熱処理用トレイを提供する。【解決手段】外周をなす周壁構成部２と、その内側に設けられ、互いに交差する複数の内側構成部３と、内側構成部３が交差する位置に設けられ、支柱が挿入される筒部４を備える熱処理用トレイ１であって、内側構成部３は、筒部４の外周面に接続されており、筒部４の内周面には、その周方向における内側構成部３に対応する位置に径方向の外側に向けて窪んだ凹部がそれぞれ形成されて、筒部４と内側構成部３との接続部の近傍であって、筒部４の周方向における凹部の両側に薄肉部が形成され、凹部は、筒部４の軸方向における両端を除く中間部分に形成されている。【選択図】図１

Description

本考案は、熱処理用トレイに関し、さらに詳しくは、被熱処理部品を炉に入れる際に被熱処理部品を載せるために使用する熱処理用トレイに関する。

熱処理される被熱処理部品、例えば、自動車用部品は、熱処理用トレイの上に複数の載せ、被熱処理部品を熱処理用トレイごと炉の中に入れて熱処理される。代表的な形態の熱処理用トレイは、外周部を構成する四角形の枠部と、枠部の内側で縦方向に延びる複数の構成部と、横方向に延びる複数の構成部とで構成されている。こうした熱処理用トレイにおいて、熱処理用トレイを一番下に配置し、グリッドを支柱で熱処理用トレイの上に支持する形態で重ねてストックしたり、炉に入れて熱処理したりすることがある。

特許文献１で提案されている熱処理用治具は、周囲をなす主リブと、周囲をなす主リブの内側で縦方向及び横方向に延びる主リブとを備えている。また、熱処理用治具は、主リブ同士をつないでいる補助リブと、支柱が挿入される筒部とを備えている。こうした熱処理用治具は、炉の内部に熱処理用治具ごと被熱処理部品を入れて熱処理する際に、支柱を筒部に挿入し、上下方向に複数の熱処理用治具を積み重ねて炉に入れて熱処理されることがある。その場合、筒部と支柱とが焼き付いてしまうことがある。この熱処理用治具では、こうした焼き付きが生じることを抑制することを主目的としてなされたものである。しかも、従来から使用している支柱をそのまま用いることができるようにしている。

この熱処理用治具では、従来の支柱をそのまま用いることができるようにしつつも、焼き付きが生じることを抑制するために、支柱が挿入される筒部の内周面に、その高さ方向に延びる溝を形成したり、凸条を形成したりしている。また、この熱処理用治具では、筒部の内周面におけるリブに対応する位置に溝を形成した場合、副次的に肉厚部に引け巣が発生することを抑制する効果も得ることができる。

特開２００２−２２６９０９号公報

上述した特許文献１で提案されている熱処理用治具は、その高さ方向の全体に溝を形成したり、凸条を形成したりしている。そのため、完成した熱処理用治具における筒部の見た目が良いとはいえない。また、筒部の内周面に溝を形成したり、凸条を形成したりする主目的は、支柱が熱処理用治具の筒部に焼き付くことを抑制することにある。そのため、定量的にどの程度の溝を形成したときに、熱処理用治具を鋳造したときに引け巣が生じることを防止することができるのかは不明である。

本考案は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、鋳造で熱処理用トレイを製造したときに、支柱が挿入される筒部の近傍に引け巣が発生することを効果的に抑制することができ、かつ、外観上凹部が存在せず、従来から使用している熱処理用トレイと同様の外観の熱処理用トレイを提供することにある。

上記課題を解決するための本考案に係る熱処理用トレイは、外周をなす周壁構成部と、該周壁構成部の内側に設けられ、互いに交差する形態で配置された複数の内側構成部と、該内側構成部が交差する位置に設けられ、支柱が挿入される筒部とを備える熱処理用トレイであって、前記内側構成部は、前記筒部の外周面に接続されており、前記筒部の内周面には、その周方向における前記内側構成部に対応する位置に径方向の外側に向けて窪んだ凹部がそれぞれ形成されて、前記筒部と前記内側構成部との接続部の近傍であって、前記筒部の周方向における前記凹部の両側に、薄肉部が形成され、前記凹部は、前記筒部の軸方向における両端を除く中間部分に形成されている、ことを特徴とする。

この考案によれば、筒部の内周面には、その周方向における内側構成部に対応する位置に径方向の外側に向けて窪んだ凹部がそれぞれ形成されて、筒部と内側構成部との接続部の近傍であって、筒部の周方向における凹部の両側に、薄肉部が形成されているので、筒部と内側構成部との接続部の近傍の部分の肉厚を薄くすることができる。そのため、鋳造時において、筒部と内側構成部との接続部の近傍に冷やし金を設けなくてもバランス良く全体が冷却し、引け巣が形成されてしまうことを抑制することができる。また、凹部は、筒部の軸方向における両端を除く中間部分に形成されているので、凹部が存在しない外観に仕上げて、従来の熱処理用トレイと同様の外観に形成すると共に、引け巣の発生を抑制することができる。

本考案に係る熱処理用トレイにおいて、前記筒部の軸方向の両端には、該筒部の外周部から中心側に向けてリブが形成されている。

この考案によれば、筒部の軸方向の両端には、筒部の外周部から中心側に向けてリブが形成されているので、筒部の強度を高めることができる。

本考案に係る熱処理用トレイにおいて、前記凹部の両側に形成された前記薄肉部の肉厚の合計と前記内側構成部の肉厚との比が、０．５：１から１．５：１の範囲に設定されている。

この考案によれば、薄肉部の肉厚の合計と内側構成部の肉厚との比が、上記の範囲に設定されているので、筒部と内側構成部との接続部の近傍に引け巣が形成してしまうことを効果的に抑制すると共に、この部分の強度を確保することができる。

本考案に係る熱処理用トレイにおいて、前記凹部の両側に形成された前記薄肉部の肉厚の合計が前記内側構成部の肉厚よりも薄く形成されている。

この考案によれば、凹部の両側に形成された薄肉部の肉厚の合計が内側構成部の肉厚よりも薄く形成されているので、複雑な形状をした筒部と内側構成部との接続部の近傍に引け巣が形成してしまうことを効果的に抑制することができる。

本考案によれば、鋳造で熱処理用トレイを製造したときに、支柱が挿入される筒部の近傍に引け巣が発生することを効果的に抑制することができ、かつ、外観上凹部が存在せず、従来の熱処理用トレイと同様の外観に形成することができる。

本考案に係る一実施形態の熱処理用トレイの斜視図である。 図１に示した熱処理用トレイの平面図である。 図２示した熱処理用トレイとは別形態の熱処理用トレイを模式的に示した平面図である。 図１に示した熱処理用トレイの側面図である。 図１に示した熱処理用トレイを構成する筒部及びその周辺の横断面図である。 図１に示した熱処理用トレイを構成する筒部の縦断面図である。 窪み部及びその内側に設けられた筒部の平面図である。 図１に示した熱処理用トレイを鋳造する鋳型を説明するための説明図である。

以下、図面を参照しつつ、本考案の実施形態について説明する。本考案は、以下に説明する実施形態及び図面に記載した形態と同じ技術的思想の考案を含むものであり、本考案の技術的範囲は実施形態の記載や図面の記載のみに限定されるものでない。

［全体構成］
本考案に係る熱処理用トレイ１は、鋳物であり、図１及び図２に示すように、外周をなす周壁構成部２と、周壁構成部２の内側に設けられ、互いに交差する形態で配置された複数の内側構成部３と、内側構成部３が交差する位置に設けられ、支柱が挿入される筒部４とを備えている。内側構成部３と筒部４とは、内側構成部３が筒部４の外周面に接続されて構成されている。筒部４の径方向の中央には貫通穴４１が形成されている。貫通穴４１の内周面には、図４〜図６に示すように、その周方向における内側構成部３に対応する位置に径方向の外側に向けて窪んだ凹部４２がそれぞれ形成されており、筒部４と内側構成部３との接続部７の近傍であって、筒部４の周方向における凹部４２の両側に、薄肉部８が形成されている。言い換えると、薄肉部８は、筒部４と内側構成部３との接続部７の近傍であり、且つ筒部４の周方向における凹部４２の両側に形成されている。凹部４２は、筒部４の軸方向における両端を除く中間部分に形成されている。

本考案に係る熱処理用トレイ１によれば、鋳造で熱処理用トレイ１を製造したときに、図示しない支柱が挿入される筒部４の近傍に引け巣が発生することを効果的に抑制することができ、かつ、外観上凹部が存在せず、従来の熱処理用トレイと同様の外観に形成することができるという特有の効果を奏する。引け巣とは、鋳造金属の内部に残る空隙である。溶融金属は、金属自体が凝固する際に収縮する。そのため、鋳型に注入された金属材料は、低温の鋳型に接触する外面は早く凝固するが内部の凝固は遅れる。その結果、内部では、凝固収縮の影響を受けて、大きな窪み、すなわち引け巣が形成されてしまう。本考案では、この引け巣が形成されることを効果的に抑制する。以下、熱処理用トレイ１の具体的な構成について説明する。

［周壁構成部］
周壁構成部２は、図１及び図２に示すように、四角形又は略四角形をなしている。具体的に、図１及び図２に示した周壁構成部２は、正方形又は略正方形をなしている。ただし、周壁構成部２の外形は、正方形又は略正方形であることには限定されず、必要に応じて長方形にすることもできる。また、周壁構成部２は、全周にわたり、一定の高さ、一定の厚さに形成されている。周壁構成部２の高さ及び厚さは、熱処理用トレイ１の上に被熱処理部品を載せ、炉の中に入れて熱処理をした場合でも、変形や割れが生じることがない寸法に形成されている。図１及び図２に示した例の周壁構成部２は、各辺の中央に内側に向かって窪んだ窪み部６が設けられている。ただし、周壁構成部２の各編に窪み部６を形成することは必須の構成ではなく、窪み部６を設けないで周壁構成部２を形成することもできる。

［内側構成部］
内側構成部３は、周壁構成部２の内側で交差し合う複数の部材で構成されている。図１及び図２に示した例では、内側構成部３が複数の縦部材３ａと複数の横部材３ｂとで構成されている。各縦部材３ａは、縦方向（図１及び図２のＹ方向）にそれぞれ延びており、周壁構成部２をなす縦方向に延びる辺に対して平行をなしている。各縦部材３ａは、横方向（図１及び図２のＸ方向）に一定の間隔を空けて相互に平行をなしている。一方、横部材３ｂは、横方向にそれぞれ延びており、周壁構成部２をなす横方向に延びる辺に対して平行をなしている。各横部材３ｂは縦方向に一定の間隔を空けて相互に平行をなしている。これらの縦部材３ａと横部材３ｂとは直交する形態で交差しており、縦部材３ａと縦部材３ａとが格子を形成している。

内側構成部３の形態は、図１及び図２に示した例のように、縦方向に延びる周壁構成部２と平行をなす縦部材３ａと、横方向に延びる周壁構成部２と平行をなす横部材３ｂとで構成することには限定されない。内側構成部３Ａは、例えば、図３に示す熱処理用トレイ１Ａのように、縦方向に延びる周壁構成部２Ａ及び横方向に延びる周壁構成部２Ａに対し斜めをなす部材で構成することもできる。なお、図３は、熱処理用トレイ１Ａを模式化して示した図であり、周壁構成部２Ａと内側構成部３Ａのみを示し筒部４の表示は省略している。図３に示す熱処理用トレイ１Ａにおいても、筒部４は内側構成部３Ａが交差する位置に設けられる。

［筒部］
筒部４は、図１及び図２に示すように、内側構成部３である複数の縦部材３ａと複数の横部材３ｂとが交差する位置に設けられている。各筒部４の外形は円筒又は略円筒をなしていて、各筒部４の外周面には、内側構成部３が接続されている。筒部４と内側構成部３とが接続されている接続部７の位置は、筒部４の周方向の４ヶ所である。また、筒部４の径方向の中央には軸方向に延びる貫通穴４１が形成されている。この貫通穴４１はその内部に支柱が挿入される部分である。図４は、熱処理用トレイ１の正面図であり、筒部４を破線で示している。具体的に図４の点線は、横方向（Ｘ方向）に並んだ複数の筒部４を示している。

図５は筒部４の１つを拡大して示した横断面図であり、図６は筒部４の１つを拡大して示した筒部４の縦断面図である。図５に示すように、筒部４の中央に形成されている貫通穴４１の断面形状は、菱形に類似する形状をなしている。また、図６に示すように、凹部４２は、筒部４の軸方向の両端を除いた中間部分に形成されている。

貫通穴４１の内周面には、筒部４の周方向の縦部材３ａ及び横部材３ｂに対応する位置に、径方向の外側に向かって突出する凹部４２が形成されている。凹部４２は筒部４の周方向の４ヶ所に形成されている。貫通穴４１の内周は、４つの凹部４２を頂点として、凹部４２同士が直線で結ばれる形態で結ばれて形成されている。その結果、貫通穴４１の内周は、菱形に類似する形状に形成されている。ただし、４つの凹部４２を結ぶ貫通穴４１の内周は、直線をなす形態には限定されない。例えば、凹部４２同士の中間部が貫通穴４１の径方向における中心側に若干膨らんだ曲面で形成してもよい。筒部４には、筒部４と内側構成部３との接続部７の近傍であって、筒部４の周方向における凹部４２の両側に、薄肉部８が形成されている。

２ヶ所の薄肉部８の肉厚の合計と内側構成部３の肉厚との比は、０．５：１以上、１．５：１以下の範囲に設定し、さらに好ましくは、０．９：１以上、１．１：１以下の範囲に設定される。２ヶ所の肉厚の合計が内側構成部３の肉厚の１．２倍を超えてしまう場合、鋳型に流し込んだ湯が冷えるときに引け巣が発生し易くなってしまう。一方、２ヶ所の肉厚の合計が内側構成部３の肉厚の０．８倍未満である場合、筒部４の肉厚自体が薄くなってしまい、筒部４の強度が低下してしまう。そのため、２ヶ所の肉厚の合計と内側構成部３の肉厚との比は、上記の範囲に設定することが望ましい。２ヶ所の薄肉部８の肉厚の合計と内側構成部３の肉厚との比は、熱処理用トレイ１それ自体の形状や、筒部４と内側構成部３との接続形態等に応じた適切な値に設定される。

２ヶ所の薄肉部８の肉厚の合計と内側構成部３の肉厚との比が上記の範囲であることが好ましいが、凹部４２の両側に形成された薄肉部８の肉厚の合計は、内側構成部３の肉厚よりも薄くなるようにあらかじめ設定しておくことがさらに好ましい。すなわち、図５に示すように、薄肉部８の肉厚をそれぞれｔ１，ｔ２とし、内側構成部３の肉厚をｔ３としたとき、次の（式１）が成立する。

ｔ１＋ｔ２＜ｔ３・・・（１）

筒部４の中央に形成されている貫通穴４１は、支柱が挿入される。挿入される支柱は、断面形状が円形をなす棒状の部材である。貫通穴４１の内周面に形成されている凹部４２は、図５に示すように、軸方向の上端と下端とを除いた中間部分に形成されている。一方、貫通穴４１の上端と下端とには、貫通穴４１の内周面から中心向かって延びるリブ４３が形成されている。このリブ４３の内周面は、支柱を貫通穴４１に挿入させることができるように、支柱の直径に対応する直径の円形に形成されている。そのため、貫通穴４１に挿入された支柱は、貫通穴４１の上端及び下端に形成されたリブ４３によって外周面が保持され、熱処理用トレイ１の高さ方向に立てられた形態が維持される。このように、貫通穴４１の上端及び下端に形成されたリブ４３は、支柱のホルダとして機能する。また、リブ４３は、筒部４の径方向の肉厚を厚くしているので、筒部４の強度を向上させる機能を有している。

筒部４は、縦部材３ａと横部材３ｂとが交わる部分に設けられている他に、別形態の筒部５が周壁構成部２の４辺の中央に形成されている窪み部６に対応する位置にも設けられている。図７は、窪み部６に対応する位置に設けられた筒部５と窪み部６との位置関係を表した図である。筒部５の周壁は、周壁構成部２の窪み部６を構成する部分と窪み部６の内側で略円筒状をなす構成部分とで構成されている。略円筒状をなす構成部分は、周方向において、周壁構成部２の窪み部６に対応する部分を除いた形態の部分である。周壁構成部２は、窪み部６の両側から外側に向かって延びている。また、筒部５には、内側構成部３が接続されている。

筒部５には、図４に示したように、径方向の中央に貫通穴５１が筒部５の軸方向に延びるようにして形成されている。筒部５の貫通穴５１の横断面の形状は円形をなしていて、凹部は形成されていない。ただし、周壁構成部２に対応する２ヶ所、及び内側構成部３に対応する１ヶ所に径方向の外側に向かって窪ませた図示しない凹部を形成してもよい。

［製造方法］
以上の構成を備えた熱処理用トレイ１は、例えば、砂型６０を用いた鋳造により製造される。図８に示すように、砂型６０は、熱処理用トレイ１の高さ方向の中央よりも上側を上型６１、中央よりも下側を下型６２で成形する。図８において、上型６１と下型６２とが合わせられている位置は、見切り面６３を表している。この熱処理用トレイ１を鋳造する際、筒部４と内側構成部３とが接続される接続部７の近傍には冷やし金をセットする必要がない。この熱処理用トレイ１では、筒部４の内側に凹部４２を形成するので、筒部４と内側構成部３とが接続される接続部７の近傍の肉厚が薄くなる。筒部４と内側構成部３との接続部７の近傍では、湯を鋳込んだ後の冷却速度が内側構成部３の冷却速度と同等になる。そのため、冷やし金をセットしなくても、筒部４と内側構成部３との接続部７の近傍に引け巣が形成されてしまうことを抑制することができる。また、各筒部４の内側に形成される貫通穴４１に対応する位置には中子６４を配置することによって貫通穴４１を形成する。また、窪み部６の内側に形成される筒部５に対応する位置には中子６５が配置され、貫通穴５１が形成される。中子６４は、凹部４２を成形するための突起した部分がその外周面における周方向の４ヶ所に設けられている。中子６４の外周面に形成されている突起した部分は、周方向において、内側構成部３と筒部４との接続部７に対応する位置にセットされる。

こうした砂型６０及び中子６４，６５等を利用して鋳造を行った場合、成形される熱処理用トレイ１における筒部４の内周面には、その周方向における内側構成部３に対応する位置に径方向の外側に向けて窪んだ凹部４２がそれぞれ形成される。そのため、筒部４と内側構成部３との接続部７の近傍であって、筒部４の周方向における凹部４２の両側に薄肉部８が形成され。この薄肉部８では、砂型６０鋳型に注入された金属材料が凝固する速度は内側構成部３の位置で金属材料が凝固する速度と同等である。その結果、薄肉部８に引け巣が形成されることが抑制される。

１，１Ａ 熱処理用トレイ
２，２Ａ 周壁構成部
３，３Ａ 内側構成部
３ａ 縦部材
３ｂ 横部材
４，５ 筒部
６ 窪み部
７ 接続部
８ 薄肉部
４１ 貫通穴
４２ 凹部
４３ リブ
５１ 貫通穴
６０ 砂型
６１ 上型
６２ 下型
６３ 見切り面
６４，６５ 中子

Claims (4)

1. 外周をなす周壁構成部と、該周壁構成部の内側に設けられ、互いに交差する形態で配置された複数の内側構成部と、該内側構成部が交差する位置に設けられ、支柱が挿入される筒部とを備える熱処理用トレイであって、
   前記内側構成部は、前記筒部の外周面に接続されており、
   前記筒部の内周面には、その周方向における前記内側構成部に対応する位置に径方向の外側に向けて窪んだ凹部がそれぞれ形成されて、前記筒部と前記内側構成部との接続部の近傍であって、前記筒部の周方向における前記凹部の両側に薄肉部が形成され、
   前記凹部は、前記筒部の軸方向における両端を除く中間部分に形成されている、ことを特徴とする熱処理用トレイ。
2. 前記筒部の軸方向の両端には、該筒部の外周部から中心側に向けてリブが形成されている、請求項１に記載の熱処理用トレイ。
3. 前記凹部の両側に形成された前記薄肉部の肉厚の合計と前記内側構成部の肉厚との比が、０．５：１から１．５：１の範囲に設定されている、請求項１又は２に記載の熱処理用トレイ。
4. 前記凹部の両側に形成された前記薄肉部の肉厚の合計が前記内側構成部の肉厚よりも薄い、請求項１又は２に記載の熱処理用トレイ。
   

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