JP3327436B2

JP3327436B2 - 鋳造製熱処理用治具

Info

Publication number: JP3327436B2
Application number: JP31945394A
Authority: JP
Inventors: 俊幸岩方
Original assignee: 大平洋特殊鋳造株式会社
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 2002-09-24
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JPH08159672A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数個の透孔が設けら
れている底壁部と側壁部とから略箱形に形成され、その
内部に被熱処理品が収納され、そして熱処理用の加熱炉
に入れられるようになっている熱処理用治具に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】複数個の被熱処理品が収納あるいは載置
されるようになっている熱処理用治具は、従来から色々
提案されている。例えば複数段に重ねる枠構造に改良が
施された熱処理用治具は、実開昭６０ー７１６５７号に
より、また被熱処理品であるワークの保持に工夫された
熱処理用治具は実開昭６３ー１３９８５号等により提案
されている。ところで、ワークの中にはピン、ワッシ
ャ、ボルトのように径が小さいもの、あるいは短い小物
があるが、前述の公報に記載されているような枠構造に
改良が施された熱処理用治具、特殊な形状のワークを保
持するように改良された熱処理用治具等では、小物のワ
ークは処理できない。

【０００３】そこで、小物の熱処理には不銹鋼製の枠に
不銹鋼製の金網を取り付けた治具が使用されていた。し
かしながら、不銹鋼は熱間強度が低いために寿命が短い
欠点がある。そこで、図３に示されているように枠を鋳
造により形成した熱処理用治具が使用されている。すな
わちこの小物用の熱処理用治具は、複数本のリブ５０、
５０、…５１、５１、…から箱状に形成されている鋳造
製の枠本体５２と、ワークが落ちない目の大きさの不銹
鋼製の金網５３とから構成されている。そして金網は、
不銹鋼製の針金により枠本体５２のリブ５０、５０、…
５１、５１、…に固定されるか、あるいはスポット溶接
により固着されている。また、図には示されていない
が、枠本体が不銹鋼棒鋼から形成され、この枠本体内に
不銹鋼製の金網を、同様に溶接等で固着した熱処理用治
具も使用されている。いずれにしても、従来の小物用の
熱処理用治具は、枠本体と不銹鋼製の金網とから溶接等
の接合手段を使用して製作されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】鋳造製の枠本体と、不
銹鋼製の金網とから構成されている熱処理用治具による
と、金網の目は比較的容易に任意の大きさに形成するこ
とができるので、ピンのような小物も熱処理することは
できる。しかしながら、色々改良すべき問題点もある。
例えば、枠本体と金網は別工程で製造しなければならな
いので、コスト高になる欠点がある。さらには、不銹鋼
製の金網を鋳造製の枠本体に不銹鋼製の針金により固定
するには手間が掛かりコストを引き上げる。また、スポ
ット溶接によって固定するにしても手間が掛かることに
変わりはない。

【０００５】上記のように、鋳造製の枠本体と不銹鋼製
の金網とから構成されている従来の熱処理用治具には、
製作上の欠点があるが、使用する上にも問題がある。例
えば熱処理温度が１１００°Ｃ以下であっても不銹鋼は
熱膨張率が大きく、熱間強度が低いために不銹鋼製の金
網の方が変形する。また、変形に加えて、耐酸化性、耐
浸炭性が劣るために早期に破損する。金網が破損する
と、破損した箇所からワークが落下することがあり、ま
た破損した金網がワークに混入しロッド不良を招くこと
もある。このように不銹鋼製の金網の方が早期に破損す
るので、鋳造製の枠本体の寿命の間に、不銹鋼製の金網
を２〜５回交換しているのが実状である。また、不銹鋼
製の金網は熱処理炉内で変形し易いが、変形すると、ワ
ークが金網で均一に支持されていても、支持点が変化し
ワークに歪等の悪影響を与える。このような欠点は、枠
本体が不銹鋼棒鋼と不銹鋼の金網とから形成されている
熱処理用治具についてもいえる。

【０００６】本発明は、上記したような従来の問題点あ
るいは欠点を解決しようとするもので、具体的には、ピ
ンのような小物が熱処理できるにも拘らず、変形等が起
きにくく、強度が大きく、しかも軽量な熱処理用治具を
安価に提供することを目的としている。また、他の発明
は、上記目的に加えて、複数段に重ねて使用するのに便
利な熱処理用治具を提供することを目的とし、さらに他
の発明は均一な熱処理ができる熱処理用治具を、そして
他の発明は、比較的大きな熱処理用治具を安価に提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明は、複数個の透孔
が設けられている底壁部と側壁部とから略箱形に形成さ
れ、その内部に被熱処理品が収納され、そして熱処理用
の加熱炉に入れられるようになっている鋳造製の熱処理
用治具であって、前記底壁部と側壁部は、棒状の第１の
要素と、前記第１の要素の適当本数毎に配置されている
同様な棒状の、前記第１の要素よりも大径の第２の要素
とから金網状の多数の多角形の透孔を有するように同じ
材料により鋳造成形されていると共に、前記透孔の少な
くとも１辺は１５ｍｍ以下に選定されている。請求項２
に記載の発明は、複数個の透孔が設けられている底壁部
と側壁部とから略箱形に形成され、その内部に被熱処理
品が収納され、そして熱処理用の加熱炉に入れられるよ
うになっている鋳造製の熱処理用治具であって、前記底
壁部と側壁部は、棒状の第１の要素と、同様な棒状の第
２の要素とから金網状の多数の多角形の透孔を有するよ
うに同じ材料により鋳造成形され、前記底壁部の第１の
要素には上方へ立ち上がった支柱が設けられていると共
に、前記透孔の少なくとも１辺は１５ｍｍ以下に選定さ
れ、請求項３に記載の発明は、複数個の透孔が設けられ
ている底壁部と側壁部とから略箱形に形成され、その内
部に被熱処理品が収納され、そして熱処理用の加熱炉に
入れられるようになっている鋳造製の熱処理用治具であ
って、前記底壁部と側壁部は、棒状の第１の要素と、前
記第１要素の適当本数毎に配置されている同様な棒状
の、前記第１の要素よりも大径の第２の要素とから金網
状の多数の多角形の透孔を有するように同じ材料により
鋳造成形され、前記底壁部の第１の要素には上方へ立ち
上がった支柱が設けられていると共に、前記透孔の少な
くとも１辺は１５ｍｍ以下に選定され、そして請求項４
に記載の発明は、複数個の透孔が設けられている底壁部
と側壁部とから略箱形に形成され、その内部に被熱処理
品が収納され、そして熱処理用の加熱炉に入れられるよ
うになっている鋳造製の熱処理用治具であって、前記底
壁部と側壁部は、棒状の第１の要素と、前記第１の要素
の適当本数毎に配置されている同様な棒状の、前記第１
の要素よりも大径の第２の要素とから金網状の多数の多
角形の透孔を有するように同じ材料により鋳造成形さ
れ、前記底壁部の第１の要素には上方へ立ち上がった支
柱が、そして前記側壁部の角部の上方には位置合わせ部
材がそれぞれ設けられていると共に、前記透孔の少なく
とも１辺は１５ｍｍ以下に選定されている。

【０００８】

【作用】熱処理用治具の内部に被熱処理品を入れる。そ
うすると、被熱処理品は比較的小径の第１要素と、比較
的大径の第２要素とで支持される。そして、熱処理用の
加熱炉に入れて所定温度に加熱する。底壁部と側壁部に
は、第１、２の要素により多数の透孔が成形されている
ので、窒化、浸炭等の炉内雰囲気はこれらの透孔を通っ
て直接被熱処理品を加熱処理する。これにより、被熱処
理品は万遍なく加熱されて従来周知のように熱処理され
る。底壁部に支柱が設けられている発明、あるいは側壁
部の角部の上方に位置合わせ部材が設けられている発明
も同様に作用する。すなわち、被熱処理品の数が多く、
比較的重量があるときは、被熱処理品を入れた熱処理用
治具を複数段に重ねて加熱炉に入れて、同様に熱処理す
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。初めに、
本実施例に係わる熱処理用治具Ｇの形状、構造について
説明し、次いで製造方法について説明する。熱処理用治
具Ｇは、図１の（イ）に示されているように、略方形を
した底壁部１と、比較的浅い４個の側壁部１０、１０、
１１、１１とから箱状に構成されている。底壁部１は、
図１の（ロ）にもその一部が断面で示されているよう
に、複数本の棒状の第１、２の要素２、２、…３、３、
…から略方形をした多数の透孔４、４、…を有するよう
に網目状に形成されている。第１の要素２、２、…の径
ｄは、本実施例では５ｍｍで比較的小さく、第２の要素
３、３、…の径Ｄは、補強リブを兼ねて第１の要素２、
２、…より僅かに大きく６ｍｍに選定されている。そし
て、第２の要素３、３、…は、２本の第１の要素２、
２、…に対して１本の割合で配置されている。このよう
な大きさに選定されている第１、２の要素２、２、…、
３、３、…の間隔Ｌは、１６ｍｍ程度に選定されてい
る。したがって、透孔４、４、…の１辺は、１１ｍｍに
なっている。また、図１の（ロ）に示されているよう
に、これらの要素２、２、…、３、３、…の断面形状
は、上側すなわち治具Ｇの内側は、図に示されている実
施例では円弧状に形成されている。したがって、熱処理
されるワークは線接触して支持されることになる。

【００１０】４個の側壁部１０、１０、１１、１１は、
同じ形状に構成されているので、以下、主として図２の
（イ）を参照しながら１個の側壁部１０について説明す
る。側壁部１０も、縦方向に１６ｍｍの間隔をおいて配
置されている複数本の縦方向の第１、２の要素１２、１
２、…、１３、１３と、横方向に同様に同じ間隔に配置
されている複数本の横方向の要素１４、１４、…とから
多数の透孔１５、１５、…を有するように金網状に形成
されている。しかしながら、これらの要素１２〜１４の
形状は、底壁部１を構成している第１、２の要素２、
２、…、３、３、…の形状とは異なり、断面は略方形に
形成されている。

【００１１】縦方向の第１の要素１２、１２、…は比較
的小さく、その幅ｈは６ｍｍで、厚さは４ｍｍになって
いる。これに対し、縦方向の第２の要素１３、１３、…
は、補強リブの作用も奏し、上端の幅ｈは８ｍｍに、そ
して下端部における幅Ｈは９ｍｍに選定されている。そ
して厚さは７ｍｍになっている。なお、第２の要素１
３、１３、…は、底壁部１と同様に第１の要素１２、１
２、…の所定本数毎に配置されている。このように、縦
方向の第１、２の要素１２、１２、…１３、１３、…の
厚さは異なるので、縦方向の第２の要素１３、１３、…
は、厚さが厚い分だけ治具Ｇの内側に突き出ている。し
たがって、厚さは異なるが、外表面は同一面になってい
る。

【００１２】横方向の要素１４、１４、…の厚さは４ｍ
ｍに、そして幅Ｗは５ｍｍに選定されている。しかしな
がら、上下端部に位置する横方向の要素１４、１４の幅
は広く６ｍｍになっている。

【００１３】上記のように構成されている側壁部１０〜
１１の４角には、図１の（イ）に示されているように、
比較的広幅の強度部材２０、２０、…が側壁部１０〜１
１を直角に接続するような形で一体的に成形されてい
る。そして強度部材２０、２０、…の上方に、横方向の
要素１４、１４…より外方に出た半円弧状の位置合わせ
部材２１、２１、…が強度部材２０、２０、…と一体的
に成形されている。これらの位置合わせ部材２１、２
１、…により、治具Ｇはワークを入れて複数段に重ね合
わせることができる。

【００１４】底壁部１の略中央部には、本実施例では４
本の支柱３０、３０、…が一体的に成形されている。こ
れらの支柱３０、３０、…は、図２の（ロ）、（ハ）に
示されているように、隣合った２本の第１の要素２、２
と、これらの要素２、２を結合している１本の第１の要
素２とに一体的に成形され、そこから立ち上がってい
る。したがって、こららの支柱３０、３０、…は、平面
に見るとＨ型鋼の形状をしている。なお、こららの支柱
３０、３０、…の根元における幅Ｙは２０ｍｍになって
いるが、上方の幅ｙは１５ｍｍと狭くなっている。そし
て高さＴは、側壁部１０〜１１と同じ高さの７５ｍｍに
なっている。

【００１５】本実施例に係わる鋳造製熱処理用治具Ｇ
も、多数の透孔４、４、…の１辺が１１ｍｍ程度になっ
ているので、従来の金網製の治具と同様にしてピン等の
小物のワークを熱処理できることは明らかである。

【００１６】ところで、本実施例によると、底壁部１は
４１０×５６０ｍｍに選定されているので、底壁部１に
は約１０００個、したがって１平方メートル当たり約４
０００個の透孔４、４、…が形成され、しかも透孔４、
４、…の１辺が１１ｍｍ程度と小さく、接点の数が多い
ため、大きな透孔の熱処理用治具に比較して、剛性が大
きくなっている。また、本実施例によると、強度部材２
０、２０、…が設けられているので、鋳造製熱処理用治
具Ｇの強度あるいは剛性は向上しているが、これらの強
度部材２０、２０、…は、治具Ｇの４角部に、しかも縦
方向に成形されているので、加熱するときにワークに悪
影響を与えることなく、均一な熱処理ができる。さらに
は、本実施例によると、４本の支柱３０、３０、…が設
けられているで、大きな重量のワークを入れ、そして重
ねて熱処理炉に入れることができる。このとき、これら
の支柱３０、３０、…は、第１の要素２、２、２と一体
的にその上方に成形されているので、透孔４、４、…が
支柱３０、３０、…により塞がれるようなことはない。
したがって、支柱３０、３０、…が設けれているが、熱
処理するときにワークに悪影響を及ぼすようなことはな
い。

【００１７】本発明は、上記実施例に限定されることな
く、色々な形で実施できる。例えば透孔４、４、…は、
本実施例では方形に成形されているが、方形に限定され
ることなく、長方形、６角形等の多角形に成形しても同
様に実施できることは明らかである。また透孔４、４、
…の１辺は、ワークの大きさによっては１５ｍｍでも実
施できる。このときは第１、２の要素２、２、…３、
３、…の径、あるいは透孔４、４、…の数、または両方
の数を適宜決める。例えば透孔４、４、…の数を１平方
メートル当たり約３０００個程度にすると、第１、２の
要素２、２、…３、３、…の径はそのままでよい。この
大きさで実施しても、従来の熱処理用治具に比較して、
剛性の大きい鋳造製熱処理用治具を得ることができる。
さらには、本実施例では支柱３０、３０、…は、４本成
形されているが、熱処理用治具Ｇの大きさにより１本で
も良いし、なくても良い。また位置合わせ部材は、４角
部に強度部材２０、２０、…と一体的に成形されている
が、治具Ｇの底壁部１の底に成形することもできる。

【００１８】次に治具Ｇの鋳造方法について説明する。［鋳造材料の準備］本実施例で適用される鋳造材料は、
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ等を含むオー
ステナイト系およびオーステナイト＋フェライトの２相
組織からなる耐熱合金で、代表的にはＪＩＳＳＣＨ１
３、ＳＣＨ１５、ＳＣＨ２４である。これらの合金で製
造すると、耐酸化性、熱間強度等に優れ、熱歪の少ない
治具が得られる。

【００１９】［治具の鋳造］上記のように準備した鋳造
材料を用いて、精密鋳造法により前述した鋳造製熱処理
用治具Ｇを鋳造する。精密鋳造法にはインベストメント
法（ロストワックス法）、セラミックスモールド法、プ
ラスターモールド法等の消失模型を使用した鋳造法ある
いはシェルモード法が知られているので、これらの鋳造
方法を適宜選択して鋳造することができる。例えば、ロ
ウ、合成樹脂等で治具Ｇと同形の模型いわゆる消失模型
を作り、この模型の周わりにセラミックス耐火物を被覆
し、周りだけを薄く覆ったセラミックス鋳型を作り、そ
して消失模型を溶出あるいは燃焼消失して鋳型を作る。
次いでこの鋳型に溶湯を注湯して熱処理用治具Ｇを鋳造
する。

【００２０】上記実施例では、治具Ｇは略方形をした底
壁部１と、比較的浅い４個の側壁部１０、１０、１１、
１１とが一体的に鋳造されているが、比較的大きな治具
を製作するときは、底壁部１、側壁部１０、１０、１
１、１１等を２〜３個に分割して鋳造し、そして溶接に
より一体化することもできる。このようにして製造して
も同じ材料で鋳造しているので、すなわち不銹鋼製の金
網は使用されていないので、前述した実施例と同様な効
果が得られることは明らかである。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よる鋳造製熱処理用治具は、底壁部と側壁部は棒状の第
１の要素と、同様な棒状の、前記第１の要素よりも大径
の第２の要素とから多数の透孔を有するように鋳造によ
り金網状に成形され、しかもこれらの透孔は多角形で、
その少なくとも１辺は１５ｍｍ以下に選定されているの
で、鋳造製であるにも拘らずピン、ボルト、ワッシャ等
の小物を熱処理できるという本発明に特有の効果が得ら
れる。上記のように、本発明による鋳造製熱処理用治具
は、鋳造という１種類の製造方法により製造されている
ので、製造工程が少なく安価に得られる。また、同じ材
料により鋳造成形されているので、すなわち従来のよう
に不銹鋼製の金網が使用されていないので、歪、変形、
破損等が起きにくい。したがって、耐用年数の長い鋳造
製熱処理用治具が得られる。破損が起きると、破損した
箇所から被熱処理品が落下することがあり、また破損し
た金網が被熱処理品に混入しロッド不良を招く恐れもあ
るが、本発明によると破損しにくいので、このような恐
れもない。さらには、治具が変形すると、ロボットある
いはマニュプレータによる取扱いが困難になるが、本発
明による鋳造製熱処理用治具は、変形しにくいのでロボ
ット等による操作性に優れている。また、本発明による
鋳造製熱処理用治具は、棒状の第１の要素と、同様な棒
状の、前記第１の要素よりも大径の第２の要素とから多
数の透孔を有するように鋳造により成形され、従来のよ
うに重量を増すリブを格別に必要としないので、軽量で
ある。また、透孔の１辺は１５ｍｍ以下の小さな孔径に
選定され、多数の接点を有するので、大きな透孔の熱処
理用治具に比較して剛性が大きくなっている。したがっ
て、第１、２の要素を細くすることができ、全体として
軽量化されている。本発明の第１、２の要素は、従来の
不銹鋼製の金網のように、被熱処理品を乗せた状態で加
熱炉内で変形することがないので、熱処理中は常に均一
な状態で支持され、被熱処理品に変形、歪等が生じない
という、用途上も本発明に特有の効果が得られる。ま
た、底壁部および側壁部にはリブがないので、熱の廻り
が均一となり、均一な熱処理ができる効果も得られる。
さらには、第２の要素の径は、第１の要素よりも大き
く、そして適当な間隔毎に配置されているので、小径の
要素からのみ構成されている場合に比較して、剛性も向
上している。底壁部の第１の要素に支柱が設けられてい
る発明、あるいは側壁部の角部の上方に位置合わせ部材
が設けられている発明によると、上記のような効果に加
えて、被熱処理品の数が多く、比較的重量があるときで
も被熱処理品を入れた熱処理用治具を複数段に重ねて加
熱炉に入れて処理できる効果がさらに得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる鋳造製熱処理用治具を
示す図で、その（イ）は模式的に示す斜視図、（ロ）は
底壁部の一部断面図である。

【図２】図１に示す本発明の実施例に係わる鋳造製熱処
理用治具の要部を示す図で、その（イ）は側壁部の一部
を示す斜視図、その（ロ）は支柱の正面図、そしてその
（ハ）は、支柱の上面図である。

【図３】従来の熱処理用治具を示す模式的斜視図であ
る。

【符号の説明】

１底壁部２第１の要素３第２の要素４透孔１０、１１側壁部２０強度部材２１位置合わせ部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 1/00 F27D 3/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の透孔が設けられている底壁部と
側壁部とから略箱形に形成され、その内部に被熱処理品
が収納され、そして熱処理用の加熱炉に入れられるよう
になっている鋳造製の熱処理用治具であって、前記底壁部と側壁部は、棒状の第１の要素と、前記第１
の要素の適当本数毎に配置されている同様な棒状の、前
記第１の要素よりも大径の第２の要素とから金網状の多
数の多角形の透孔を有するように同じ材料により鋳造成
形されていると共に、前記透孔の少なくとも１辺は１５
ｍｍ以下に選定されていることを特徴とする鋳造製熱処
理用治具。
【請求項２】複数個の透孔が設けられている底壁部と
側壁部とから略箱形に形成され、その内部に被熱処理品
が収納され、そして熱処理用の加熱炉に入れられるよう
になっている鋳造製の熱処理用治具であって、前記底壁部と側壁部は、棒状の第１の要素と、同様な棒
状の第２の要素とから金網状の多数の多角形の透孔を有
するように同じ材料により鋳造成形され、前記底壁部の
第１の要素には上方へ立ち上がった支柱が設けられてい
ると共に、前記透孔の少なくとも１辺は１５ｍｍ以下に
選定されていることを特徴とする鋳造製熱処理用治具。
【請求項３】複数個の透孔が設けられている底壁部と
側壁部とから略箱形に形成され、その内部に被熱処理品
が収納され、そして熱処理用の加熱炉に入れられるよう
になっている鋳造製の熱処理用治具であって、前記底壁部と側壁部は、棒状の第１の要素と、前記第１
要素の適当本数毎に配置されている同様な棒状の、前記
第１の要素よりも大径の第２の要素とから金網状の多数
の多角形の透孔を有するように同じ材料により鋳造成形
され、前記底壁部の第１の要素には上方へ立ち上がった
支柱が設けられていると共に、前記透孔の少なくとも１
辺は１５ｍｍ以下に選定されていることを特徴とする鋳
造製熱処理用治具。
【請求項４】複数個の透孔が設けられている底壁部と
側壁部とから略箱形に形成され、その内部に被熱処理品
が収納され、そして熱処理用の加熱炉に入れられるよう
になっている鋳造製の熱処理用治具であって、前記底壁部と側壁部は、棒状の第１の要素と、前記第１
の要素の適当本数毎に配置されている同様な棒状の、前
記第１の要素よりも大径の第２の要素とから金網状の多
数の多角形の透孔を有するように同じ材料により鋳造成
形され、前記底壁部の第１の要素には上方へ立ち上がっ
た支柱が、そして前記側壁部の角部の上方には位置合わ
せ部材がそれぞれ設けられていると共に、前記透孔の少
なくとも１辺は１５ｍｍ以下に選定されていることを特
徴とする鋳造製熱処理用治具。