JP3862876B2 - 高周波焼入方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばベアリングブロックのいずれかの面に形成された溝を高周波焼入する高周波焼入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、誘導加熱を利用して金属部材などの被加熱物を加熱して急冷し、硬化させる高周波焼入方法が知られている。この高周波焼入方法の対象となる部品や製品などの一つとして、直方体状のベアリングブロックが知られている。このベアリングブロックには、通常、ベアリングが摺動する溝が形成されている。この溝は、所定方向に延びる底壁と、この底壁の幅方向両端から立ち上がり、所定方向に延びる凹部が形成された一対の側壁とを有する。側壁に形成された凹部にはベアリングの鋼球が摺動する。
【０００３】
従来、上記のようなベアリングブロックの底壁と側壁を高周波焼入れするに当っては、歪みを低減させるために様々な高周波焼入方法が用いられている。例えば、底壁を半分ずつ順に移動焼入れし、その後、一対の側壁を順に一つずつ定置焼入れする高周波焼入方法が知られている。この方法では、４つの工程が必要となる。また、歪みを低減させるために、いわゆる「捨て焼き」を取り入れた高周波焼入方法も知られている。この方法では、さらに多数の工程が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、上記したベアリングブロックの大型品が使用されることがある。このように大型になると、歪みの低減がいっそう重要視される。この場合、歪みの低減だけを考慮すれば、底壁と一対の側壁とを同時に定置焼入れする方法が考えられる。しかし、この方法では、底壁と一対の側壁とを同時に誘導加熱するために、複雑な形状の誘導加熱コイルが用いられる。このような複雑な形状の誘導加熱コイルは製作が困難であり、コストも高い。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、単純な形状の誘導加熱コイルを用いても少ない歪みでブロックを高周波焼入れできる高周波焼入方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の高周波焼入方法は、所定方向に延びる底壁と、該底壁の幅方向両端から立ち上がり、上記所定方向に延びる凹部が形成された一対の側壁とを有する溝がいずれかの面に形成されたブロックを高周波焼入する高周波焼入方法において、
（１）上記底壁を定置焼入れする第１工程
（２）この第１工程が終了した後に、上記一対の側壁を順に一つずつ定置焼入れする第２工程
を含むことを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、上記第２工程に代えて、
（３）上記一対の側壁を同時に定置焼入れする第３工程にしてもよい。
【０００８】
また、上記第１工程及び上記第２工程に代えて、
（４）上記一対の側壁のうちのいずれか一方の側壁と上記底壁とを同時に定置焼入れする第４工程
（５）残りの側壁を定置焼入れする第５工程
にしてもよい。
【０００９】
ここで、定置焼入れ（一発焼入れ）とは、被加熱物を焼入温度に加熱する際に、被加熱物に沿った形状の誘導加熱コイルを用いて、この誘導加熱コイルも被加熱物も所定の位置に置いたまま、即ち、両者を移動させずに被加熱物を加熱する方法をいう。なお、移動焼入れとは、被加熱物と誘導加熱コイルを相対的に移動させながら被加熱物を加熱する方法をいう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の高周波焼入方法の一実施形態を説明する。
【００１１】
図１と図２を参照して本発明の高周波焼入方法によって硬化されるブロックを説明する。
【００１２】
図１は、高周波焼入れの対象になるブロックを示す斜視図であり、図２は、図１のブロックを示す正面図である。
【００１３】
ブロック１０は直方体状であり、ベアリングブロックと呼ばれるものである。ブロック１０には、ベアリングが摺動する溝２０が形成されている。この溝２０は、矢印Ａ方向（本発明にいう所定方向の一例である）に延びる底壁２２と、底壁２２の幅方向（矢印Ａ方向に直交する方向）両端から立ち上がり、矢印Ａ方向に延びる凹部２４ａ，２６ａが形成された一対の側壁２４，２６とを有する。これら凹部２４ａ，２６ａにはベアリング（図示せず）の鋼球が摺動する。
【００１４】
ブロック１０は、Ｃ０．５％、Ｍｎ１．５％、残部ＦｅからなるＳ５５Ｃ（ＪＩＳ規格であり、Ｍｎを１．５ｗｔ％含有する）相当の鋼で製造されている。また、そのサイズは、高さＨ１６３ｍｍ、長さＬ２１０ｍｍ、幅Ｗ２１０ｍｍである。このような材質とサイズを有するブロック１０の底壁２２と側壁２４，２６を硬化する方法を説明する。
【００１５】
先ず、底壁２２を高周波焼入れによって硬化する。この高周波焼入れでは、定置焼入れ（一発焼入れ）を採用し、矩形状で単純な形状の誘導加熱コイル（図示せず）に周波数６０ｋＨの高周波電力１５３ｋＷを供給し、加熱時間を７０秒とした。このような条件で底壁２２を硬化した後、側壁２４を高周波焼入れによって硬化する。この高周波焼入れでも、定置焼入れを採用し、矩形状で単純な形状の誘導加熱コイル（図示せず）に周波数６０ｋＨの高周波電力８３ｋＷを供給し、加熱時間を５５秒とした。このようにして、側壁２４を硬化した後、側壁２６を高周波焼入れによって硬化する。この高周波焼入れでも、定置焼入れを採用し、矩形状で単純な形状の誘導加熱コイル（図示せず）に周波数６０ｋＨの高周波電力８３ｋＷを供給し、加熱時間を５５秒とした。
【００１６】
上述のようにして高周波焼入れされた底壁２２と側壁２４，２６の歪みと硬さについて説明する。
【００１７】
図３（ａ）は、ブロック１０の反りを測定する手法を示す模式図であり、（ｂ）は反りの一例を示す模式図である。図４は、溝２０の幅の変形量を測定する手法を示す模式図である。
【００１８】
ブロック１０の材質やサイズは上述した通りであり、歪みの測定に先立って、誘導加熱コイルを用いてブロック１０を高周波焼入れした。この焼入れによる硬さについては後述する。
【００１９】
ブロック１０の反りを測定するに当っては、図３に示すように、ブロック１０を底面２８が上になるように固定台３０に固定しておき、ダイヤルゲージ３２を底面２８に接触させながら溝２０の幅方向に移動した。測定の結果、図３（ｂ）に示すように、溝２０の幅方向の両端部がやや上がって中央部が下がるように反ることが判明した。しかし、その反った量は、０．０６ｍｍから０．０７ｍｍまでの範囲であり、ブロック１０の使用に当って支障は無い。
【００２０】
溝２０の幅の変形量を測定するに当っては、図４に示すように、溝２０の両端部（Ｘ，Ｚ）及び中央部（Ｙ）における幅を測定した。測定の結果、高周波焼入れ前に比べ約０．０１ｍｍほど幅が短くなっていることが判明した。しかし、この程度の変形は、ブロック１０の使用に当って支障は無いものである。
【００２１】
焼入硬さを測定するに当っては、図４に示すように、溝２０の両端部（Ｘ，Ｚ）及び中央部（Ｙ）においてＸ，Ｙ，Ｚ方向の硬さを測定した。この結果、溝２０の端部Ｘの表面硬さはＨｖ７２０であり、中央部Ｙの表面硬さはＨｖ７２０であり、端部Ｚの表面硬さはＨｖ７６３であった。また、有効硬化層深さ（Ｈｖ５５０以上）は、端部Ｘでは３．４２ｍｍであり、中央部Ｙでは３．４７ｍｍであり、端部Ｚでは４．２１ｍｍであり、いずれも規格を満たした。
【００２２】
なお、上記の実施形態では、底壁２２、側壁２４、側壁２６の順に高周波焼入れしたが、側壁２４と側壁２６の順序を入れ替えてもよい。また、側壁２４，２６を同時に誘導加熱する誘導加熱コイルを用いて、側壁２４，２６を同時に高周波焼入れしてもよい。さらにまた、底壁２２と側壁２４（２６）を同時に誘導加熱する誘導加熱コイルを用いて、底壁２２と側壁２４（２６）を同時に高周波焼入れしてもよい。この場合、側壁２６（２４）は最後に高周波焼入れすることとなる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高周波焼入方法では、底壁だけを高周波焼入れする際に用いる誘導加熱コイルは、比較的簡単な形状のもので済む。同様に、一つの側壁だけを高周波焼入れする際に用いる誘導加熱コイルも、比較的簡単な形状のもので済む。このため、簡単な形状の誘導加熱コイルを用いて底壁と側壁を高周波焼入れできる。しかも、第１工程、第２工程の順に高周波焼入れした場合、焼入れ後のブロックの歪みが低減される。
【００２４】
ここで、第２工程に代えて、一対の側壁を同時に定置焼入れする第３工程を含む場合は、第３工程で用いる誘導加熱コイルは、第２工程で用いるものよりも多少複雑な形状になるが、一対の側壁を同時に定置焼入れするので生産性が向上する。
【００２５】
また、第１工程及び第２工程に代えて、一対の側壁のうちのいずれか一方の側壁と底壁とを同時に定置焼入れする第４工程と、残りの側壁を定置焼入れする第５工程とを含む場合は、第４工程で用いる誘導加熱コイルの形状はやや複雑なものとなるが、底壁及び一対の側壁の一方を同時に定置焼入れし、その後、残りの側壁を定置焼入れするので生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波焼入れの対象になるブロックを示す斜視図である。
【図２】図１のブロックを示す正面図である。
【図３】（ａ）は、ブロックの反りを測定する手法を示す模式図であり、（ｂ）は反りの一例を示す模式図である。
【図４】溝の幅の変形量を測定する手法を示す模式図である。
【符号の説明】
１０ ブロック
２０ 溝
２２ 底壁
２４，２６ 側壁
２４ａ，２６ａ 凹部
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばベアリングブロックのいずれかの面に形成された溝を高周波焼入する高周波焼入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、誘導加熱を利用して金属部材などの被加熱物を加熱して急冷し、硬化させる高周波焼入方法が知られている。この高周波焼入方法の対象となる部品や製品などの一つとして、直方体状のベアリングブロックが知られている。このベアリングブロックには、通常、ベアリングが摺動する溝が形成されている。この溝は、所定方向に延びる底壁と、この底壁の幅方向両端から立ち上がり、所定方向に延びる凹部が形成された一対の側壁とを有する。側壁に形成された凹部にはベアリングの鋼球が摺動する。
【０００３】
従来、上記のようなベアリングブロックの底壁と側壁を高周波焼入れするに当っては、歪みを低減させるために様々な高周波焼入方法が用いられている。例えば、底壁を半分ずつ順に移動焼入れし、その後、一対の側壁を順に一つずつ定置焼入れする高周波焼入方法が知られている。この方法では、４つの工程が必要となる。また、歪みを低減させるために、いわゆる「捨て焼き」を取り入れた高周波焼入方法も知られている。この方法では、さらに多数の工程が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、上記したベアリングブロックの大型品が使用されることがある。このように大型になると、歪みの低減がいっそう重要視される。この場合、歪みの低減だけを考慮すれば、底壁と一対の側壁とを同時に定置焼入れする方法が考えられる。しかし、この方法では、底壁と一対の側壁とを同時に誘導加熱するために、複雑な形状の誘導加熱コイルが用いられる。このような複雑な形状の誘導加熱コイルは製作が困難であり、コストも高い。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、単純な形状の誘導加熱コイルを用いても少ない歪みでブロックを高周波焼入れできる高周波焼入方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の高周波焼入方法は、所定方向に延びる底壁と、該底壁の幅方向両端から立ち上がり、上記所定方向に延びる凹部が形成された一対の側壁とを有する溝がいずれかの面に形成されたブロックを高周波焼入する高周波焼入方法において、
（１）上記底壁を定置焼入れする第１工程
（２）この第１工程が終了した後に、上記一対の側壁を順に一つずつ定置焼入れする第２工程
を含むことを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、上記第２工程に代えて、
（３）上記一対の側壁を同時に定置焼入れする第３工程にしてもよい。
【０００８】
また、上記第１工程及び上記第２工程に代えて、
（４）上記一対の側壁のうちのいずれか一方の側壁と上記底壁とを同時に定置焼入れする第４工程
（５）残りの側壁を定置焼入れする第５工程
にしてもよい。
【０００９】
ここで、定置焼入れ（一発焼入れ）とは、被加熱物を焼入温度に加熱する際に、被加熱物に沿った形状の誘導加熱コイルを用いて、この誘導加熱コイルも被加熱物も所定の位置に置いたまま、即ち、両者を移動させずに被加熱物を加熱する方法をいう。なお、移動焼入れとは、被加熱物と誘導加熱コイルを相対的に移動させながら被加熱物を加熱する方法をいう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の高周波焼入方法の一実施形態を説明する。
【００１１】
図１と図２を参照して本発明の高周波焼入方法によって硬化されるブロックを説明する。
【００１２】
図１は、高周波焼入れの対象になるブロックを示す斜視図であり、図２は、図１のブロックを示す正面図である。
【００１３】
ブロック１０は直方体状であり、ベアリングブロックと呼ばれるものである。ブロック１０には、ベアリングが摺動する溝２０が形成されている。この溝２０は、矢印Ａ方向（本発明にいう所定方向の一例である）に延びる底壁２２と、底壁２２の幅方向（矢印Ａ方向に直交する方向）両端から立ち上がり、矢印Ａ方向に延びる凹部２４ａ，２６ａが形成された一対の側壁２４，２６とを有する。これら凹部２４ａ，２６ａにはベアリング（図示せず）の鋼球が摺動する。
【００１４】
ブロック１０は、Ｃ０．５％、Ｍｎ１．５％、残部ＦｅからなるＳ５５Ｃ（ＪＩＳ規格であり、Ｍｎを１．５ｗｔ％含有する）相当の鋼で製造されている。また、そのサイズは、高さＨ１６３ｍｍ、長さＬ２１０ｍｍ、幅Ｗ２１０ｍｍである。このような材質とサイズを有するブロック１０の底壁２２と側壁２４，２６を硬化する方法を説明する。
【００１５】
先ず、底壁２２を高周波焼入れによって硬化する。この高周波焼入れでは、定置焼入れ（一発焼入れ）を採用し、矩形状で単純な形状の誘導加熱コイル（図示せず）に周波数６０ｋＨの高周波電力１５３ｋＷを供給し、加熱時間を７０秒とした。このような条件で底壁２２を硬化した後、側壁２４を高周波焼入れによって硬化する。この高周波焼入れでも、定置焼入れを採用し、矩形状で単純な形状の誘導加熱コイル（図示せず）に周波数６０ｋＨの高周波電力８３ｋＷを供給し、加熱時間を５５秒とした。このようにして、側壁２４を硬化した後、側壁２６を高周波焼入れによって硬化する。この高周波焼入れでも、定置焼入れを採用し、矩形状で単純な形状の誘導加熱コイル（図示せず）に周波数６０ｋＨの高周波電力８３ｋＷを供給し、加熱時間を５５秒とした。
【００１６】
上述のようにして高周波焼入れされた底壁２２と側壁２４，２６の歪みと硬さについて説明する。
【００１７】
図３（ａ）は、ブロック１０の反りを測定する手法を示す模式図であり、（ｂ）は反りの一例を示す模式図である。図４は、溝２０の幅の変形量を測定する手法を示す模式図である。
【００１８】
ブロック１０の材質やサイズは上述した通りであり、歪みの測定に先立って、誘導加熱コイルを用いてブロック１０を高周波焼入れした。この焼入れによる硬さについては後述する。
【００１９】
ブロック１０の反りを測定するに当っては、図３に示すように、ブロック１０を底面２８が上になるように固定台３０に固定しておき、ダイヤルゲージ３２を底面２８に接触させながら溝２０の幅方向に移動した。測定の結果、図３（ｂ）に示すように、溝２０の幅方向の両端部がやや上がって中央部が下がるように反ることが判明した。しかし、その反った量は、０．０６ｍｍから０．０７ｍｍまでの範囲であり、ブロック１０の使用に当って支障は無い。
【００２０】
溝２０の幅の変形量を測定するに当っては、図４に示すように、溝２０の両端部（Ｘ，Ｚ）及び中央部（Ｙ）における幅を測定した。測定の結果、高周波焼入れ前に比べ約０．０１ｍｍほど幅が短くなっていることが判明した。しかし、この程度の変形は、ブロック１０の使用に当って支障は無いものである。
【００２１】
焼入硬さを測定するに当っては、図４に示すように、溝２０の両端部（Ｘ，Ｚ）及び中央部（Ｙ）においてＸ，Ｙ，Ｚ方向の硬さを測定した。この結果、溝２０の端部Ｘの表面硬さはＨｖ７２０であり、中央部Ｙの表面硬さはＨｖ７２０であり、端部Ｚの表面硬さはＨｖ７６３であった。また、有効硬化層深さ（Ｈｖ５５０以上）は、端部Ｘでは３．４２ｍｍであり、中央部Ｙでは３．４７ｍｍであり、端部Ｚでは４．２１ｍｍであり、いずれも規格を満たした。
【００２２】
なお、上記の実施形態では、底壁２２、側壁２４、側壁２６の順に高周波焼入れしたが、側壁２４と側壁２６の順序を入れ替えてもよい。また、側壁２４，２６を同時に誘導加熱する誘導加熱コイルを用いて、側壁２４，２６を同時に高周波焼入れしてもよい。さらにまた、底壁２２と側壁２４（２６）を同時に誘導加熱する誘導加熱コイルを用いて、底壁２２と側壁２４（２６）を同時に高周波焼入れしてもよい。この場合、側壁２６（２４）は最後に高周波焼入れすることとなる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高周波焼入方法では、底壁だけを高周波焼入れする際に用いる誘導加熱コイルは、比較的簡単な形状のもので済む。同様に、一つの側壁だけを高周波焼入れする際に用いる誘導加熱コイルも、比較的簡単な形状のもので済む。このため、簡単な形状の誘導加熱コイルを用いて底壁と側壁を高周波焼入れできる。しかも、第１工程、第２工程の順に高周波焼入れした場合、焼入れ後のブロックの歪みが低減される。
【００２４】
ここで、第２工程に代えて、一対の側壁を同時に定置焼入れする第３工程を含む場合は、第３工程で用いる誘導加熱コイルは、第２工程で用いるものよりも多少複雑な形状になるが、一対の側壁を同時に定置焼入れするので生産性が向上する。
【００２５】
また、第１工程及び第２工程に代えて、一対の側壁のうちのいずれか一方の側壁と底壁とを同時に定置焼入れする第４工程と、残りの側壁を定置焼入れする第５工程とを含む場合は、第４工程で用いる誘導加熱コイルの形状はやや複雑なものとなるが、底壁及び一対の側壁の一方を同時に定置焼入れし、その後、残りの側壁を定置焼入れするので生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波焼入れの対象になるブロックを示す斜視図である。
【図２】図１のブロックを示す正面図である。
【図３】（ａ）は、ブロックの反りを測定する手法を示す模式図であり、（ｂ）は反りの一例を示す模式図である。
【図４】溝の幅の変形量を測定する手法を示す模式図である。
【符号の説明】
１０ ブロック
２０ 溝
２２ 底壁
２４，２６ 側壁
２４ａ，２６ａ 凹部
Claims (3)
- 所定方向に延びる底壁と、該底壁の幅方向両端から立ち上がり、前記所定方向に延びる凹部が形成された一対の側壁とを有する溝がいずれかの面に形成された鋼製のブロックを高周波焼入する高周波焼入方法において、
前記底壁を定置焼入れする第１工程と、
該第１工程が終了した後に、前記一対の側壁を順に一つずつ定置焼入れする第２工程を含むことを特徴とする高周波焼入方法。 - 前記第２工程に代えて、
前記一対の側壁を同時に定置焼入れする第３工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の高周波焼入方法。 - 前記第１工程及び前記第２工程に代えて、
前記一対の側壁のうちのいずれか一方の側壁と前記底壁とを同時に定置焼入れする第４工程と、
残りの側壁を定置焼入れする第５工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の高周波焼入方法。
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|---|---|---|---|
| JP30972098A JP3862876B2 (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 高周波焼入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30972098A JP3862876B2 (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 高周波焼入方法 |
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|---|---|
| JP2000129340A JP2000129340A (ja) | 2000-05-09 |
| JP3862876B2 true JP3862876B2 (ja) | 2006-12-27 |
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Family Applications (1)
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1998
- 1998-10-30 JP JP30972098A patent/JP3862876B2/ja not_active Expired - Fee Related
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