JP3976178B2

JP3976178B2 - 焼入方法

Info

Publication number: JP3976178B2
Application number: JP2002112897A
Authority: JP
Inventors: 嘉昌田中
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2022-04-16
Also published as: JP2003306714A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、側壁の内面に硬化層を形成する焼入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、誘導加熱を利用して金属製の被処理物（ワーク）を熱処理する技術が広く用いられている。被処理物の一つとして、底壁を形成するベース部とこの底壁の周縁部分から立ち上がった側壁とがプレス成形によって形成された被処理物がある。このようにプレス成形された被処理物を熱処理する際には、プレス成形によって生じた残留応力が解放されて被処理物が変形し易い。
【０００３】
そこで、例えば、上記のような被処理物の側壁の内面を焼入れする場合、側壁の外側からこの側壁を所定の焼入温度に誘導加熱して、その後、側壁の外側からこの側壁に冷却液を噴射して急冷する焼入方法が提案されている。しかし、このような焼入方法では、側壁が外側に倒れるように変形することがある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑み、プレス成形によって底壁と側壁を有するように作製された被処理物であっても熱処理による変形が抑制される焼入方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【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焼入方法は、板状の底壁と、この底壁の周縁部分から立ち上がった側壁とが形成された被処理物を焼入れする焼入方法において、
（１）前記側壁を所定の焼入温度に加熱し、
（２）前記側壁の内側から該側壁に冷却液を噴射して該側壁を冷却することにより該側壁の内面に硬化層を形成することを特徴とするものである。
【０００６】
ここで、
（３）前記側壁を所定の焼入温度に加熱する際に、
（４）前記側壁の外側に誘導加熱コイルを配置しておき、
（５）該誘導加熱コイルに高周波電流を通すことにより、前記側壁を前記所定の焼入温度に加熱してもよい。
【０００７】
さらに、
（６）前記被処理物を回転させながら前記側壁を前記所定の焼入温度に加熱してもよい。
【０００８】
また、上記目的を達成するための本発明の焼入装置は、板状の底壁と、この底壁の周縁部分から立ち上がった側壁とが形成された被処理物を焼入れする焼入装置において、
（７）前記側壁をその外側から所定の焼入温度に加熱する誘導加熱コイルと、
（８）前記側壁の内側から該側壁に冷却液を噴射して該側壁を冷却する冷却ジャケットとを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、
（９）前記被処理物が載置されて回転される支持台を備えてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１と図２を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１は、その外側に誘導加熱コイルが配置された被処理物を示す斜視図である。図２は、図１のＡ―Ａ断面図であり、冷却ジャケットが配置された状態を示す断面図である。
【００１２】
被処理物１０には、円板状の底壁１２と、この底壁１２の周縁部分から立ち上がったリング状の側壁１４とが形成されている。底壁１２と側壁１４は、鋼などの金属をプレス成形することにより形成される。側壁１４の内面（内周面）には歯１４ａが形成されている。また、底壁１２と側壁１４とがつながる部分（底壁１２と側壁１４との境界部分）の肉厚ｔは約１．０ｍｍである。ここでは、被処理物１０の歯１４ａを焼入れする熱処理装置と熱処理方法について説明する。
【００１３】
焼入装置２０は、被処理物１０が載置される支持台３０を備えている。支持台３０は、モータ（図示せず）によって矢印Ｂ方向に回転し、この回転に伴って被処理物１０も矢印Ｂ方向に回転する。また、焼入装置２０は、被処理物１０の外周面を囲むリング状の誘導加熱コイル４０も備えている。誘導加熱コイル４０にはリード線４２が接続されており、このリード線４２には高周波電源（図示せず）が接続されている。この高周波電源からリード線４２を介して高周波電力が誘導加熱コイル４０に供給される。この結果、側壁１４は所定の焼入温度に加熱され、歯１４ａも焼入温度に加熱される。
【００１４】
焼入装置２０は、被処理物１０の歯１４ａに冷却液を噴射する冷却ジャケット５０も備えている。冷却ジャケット５０には、歯１４ａに向き合って配置されるリング状の噴射部５２が形成されている。噴射部５２には、冷却液が噴射する多数の噴射孔５２ａが形成されている。これら多数の噴射孔５２ａは歯１４ａに向き合って形成されている。また、噴射部５２の上部には、円板状の冷却液供給部５４が噴射部５２に連続して形成されている。この冷却液供給部５４には、上方の配管５６を通して冷却液が供給される。上記した噴射部５２及び冷却液供給部５４は中空になっており、噴射孔５２ａから冷却液を噴射するときはこの中空の部分には冷却液が満たされる。
【００１５】
上記した焼入装置２０を用いて被処理物１０の歯１４ａを高周波焼入れする焼入方法を説明する。
【００１６】
歯１４ａを高周波焼入する際には、被処理物１０を支持台３０に載置し、図２に示すように、被処理物１０の外周面に向き合わせて誘導加熱コイル４０を配置する。また、図２に示すように、被処理物１０の内周面に向き合わせて冷却ジャケット５０の噴射部５２を配置する。このように誘導加熱コイル４０と冷却ジャケット５０を配置しておき、先ず、支持台３０を矢印Ｂ方向に回転させて被処理物１０を矢印Ｂ方向に回転させながら誘導加熱コイル４０に高周波電力を供給することによって側壁１４を加熱する。この加熱によって側壁１４の歯１４ａが焼入温度に加熱される。
【００１７】
歯１４ａの温度が焼入温度になったか否かを判断するために、歯１４ａの温度を直接に測定してもよい。また、側壁１４の外周面から所定距離だけ離れた位置の温度を測定することにより歯１４ａの温度を判断してもよい。例えば、側壁１４の外周面からの距離が２．０ｍｍの位置の温度を測定してこの位置の温度が所定温度になったときに歯１４ａが所定の焼入温度になったと判断できる。また、温度を測定せずに、誘導加熱コイル４０に供給する高周波電力を制御することにより歯１４ａが所定の焼入温度になったと判断してもよい。例えば電圧４００Ｖ、２．５０秒の通電時間で高周波電力を誘導加熱コイル４０に供給することにより、歯１４ａが目標の焼入温度になったと判断してもよい。この場合、電圧や通電時間を適宜に変更することにより、歯１４ａの焼入温度を変更できる。
【００１８】
歯１４ａが焼入温度に加熱された後、高周波電力の供給を止めると同時に、冷却ジャケット５０の噴射部５２から冷却液を歯１４ａに噴射する。この噴射された冷却液によって歯１４ａが急冷されて硬化されると共に、底壁１２と側壁１４とがつながる部分（肉厚ｔの部分であり、側壁内面の下部である）には、圧縮応力が発生する。この圧縮応力は側壁１４を内側に引き起こす（立ち上がらせる）ような作用をするので、側壁１４が外側に倒れるような変形が抑制される。なお、側壁１４の内面に歯１４ａが形成されていない場合であっても、この内面を上記のように焼入れすることにより、側壁１４が外側に倒れるような変形を抑制して内面に硬化層を形成できる。
【００１９】
上記した変形の具体例を比較例と共に説明する。
【００２０】
上記した実施形態では、側壁１４の外側から加熱して内側から冷却したが、比較例では、側壁１４の外側から加熱して外側から冷却した。また、側壁１４の変形量は、焼入れ前後における側壁１４の外径の最大値で表す。比較例の場合は、焼入れ前に比べて焼入れ後では側壁１４の外径が２００μｍ増加した。これに対し、本実施形態の場合は、焼入れ前に比べて焼入れ後では側壁１４の外径が２０μｍしか増加しなかった。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の焼入方法によれば、側壁の内側からこの側壁に冷却液を噴射して側壁を冷却するので、側壁のうち内面の下部に圧縮応力が発生する。この圧縮応力は側壁を内側に引き起こす（立ち上がらせる）ような作用をするので、側壁が外側に倒れるような変形が抑制される。
【００２２】
ここで、前記側壁を所定の焼入温度に加熱する際に、前記側壁の外側に誘導加熱コイルを配置しておき、該誘導加熱コイルに高周波電流を通すことにより、前記側壁を前記所定の焼入温度に加熱する場合は、側壁を短時間で焼入温度に加熱できる。
【００２３】
さらに、前記被処理物を回転させながら前記側壁を前記所定の焼入温度に加熱する場合は、側壁をいっそう均一に焼入温度に加熱できる。
【００２４】
また、本発明の焼入装置によれば、冷却器によって側壁の内側からこの側壁に冷却液を噴射して側壁を冷却するので、側壁のうち内面の下部に圧縮応力が発生する。この圧縮応力は側壁を内側に引き起こす（立ち上がらせる）ような作用をするので、側壁が外側に倒れるような変形が抑制される。
【００２５】
ここで、前記被処理物が載置されて回転される支持台を備えた場合は、被処理物が回転しながら誘導加熱コイルによって側壁が焼入温度に加熱されることとなるので、側壁をいっそう均一に焼入温度に加熱できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】その外側に誘導加熱コイルが配置された被処理物を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ―Ａ断面図であり、冷却ジャケットが配置された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０被処理物
１２底壁
１４側壁
２０焼入装置
３０支持台
４０誘導加熱コイル
５０冷却ジャケット

Claims

板状の底壁と、この底壁の周縁部分から立ち上がった側壁とが形成された被処理物を焼入れする焼入方法において、
前記被処理物は、プレス成形によって作製されたものであり、
前記側壁の外周面の全面を囲んで該全面に向き合う誘導加熱コイルによって、前記側壁の内面をその焼入温度にその外周面側から一度で加熱し、
前記側壁の内側から該側壁に冷却液を噴射して該側壁を冷却することにより該側壁の内面に硬化層を形成することを特徴とする焼入方法。
前記被処理物を回転させながら前記側壁をその焼入温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載の焼入方法。
前記側壁の内面に硬化層を形成する際に、前記側壁のうち内面の下部に圧縮応力が発生するように前記側壁の内側から該側壁に冷却液を噴射することを特徴とする請求項１又は２に記載の焼入方法。