JP3981575B2

JP3981575B2 - 薄肉リング部材の低歪み焼入方法

Info

Publication number: JP3981575B2
Application number: JP2002071303A
Authority: JP
Inventors: 佳孝三阪; 裕清澤
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2022-03-15
Also published as: JP2003268448A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄肉リング部材の内周若しくは外周面の高周波加熱による表面焼入れにおいて、焼入れ歪みの少ない焼入れ方法に関するものである。特にφ２００ｍｍ以上の径のリングギアの歯面焼入れなどに適するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に機械部品に用いられるリングギアは軽量化を図るために肉薄にされている場合が多い。そのために浸炭焼入れなどの全体加熱の焼入れでは焼入れ変形が大きいので、高周波焼入れが広く採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば前記リングギアなどの肉薄のリング部材の歯面を高周波焼入れする際に、全幅を一度に移動焼入れする場合は、外周まで熱影響が生ずるために焼入れ変形を生じやすい。また、全幅を一発焼入れをする場合は数十秒かけて加熱しなければならず、同様に外周まで熱影響が生ずるために変形を生じやすい。このため、近年開発された高出力・短時間加熱焼入れによれば低歪み焼入れが可能であるが、焼入れ範囲が広いために非常に高出力の電源が必要であるという問題点がある。
【０００４】
そこで本発明は、リングギアなどの薄肉リング材を、低出力の電源で歪みの少ない高周波焼入れをする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に、本発明の薄肉リング部材の低歪み焼入方法は、薄肉リング部材の内周若しくは外周面の高周波加熱による表面焼入れにおいて、焼入れ面を軸方向に上下の２面以上に別け、下側の１面を一発焼入れした後、すでに焼入れされた下側の面を冷却しながら次の上側の１面を一発焼入れして、下側の面から順に上側の面を焼入れする、焼入れ面を分割して順次一発焼入れすることを特徴とするものである。
【０００６】
すなわち本発明の薄肉リング部材の低歪み焼入方法は、リング部材の内周若しくは外周面を２面以上に別けて、各面を一発焼入れすることにより、全面を一度に一発焼入れする従来方法に比し、少ない電力で短時間加熱により表面のみの加熱ができ、熱影響が加熱部の反対面までは及ばないので、焼入れ変形が少なくてすむ。
【０００７】
また本発明の薄肉リング部材の低歪み焼入方法では、前記薄肉リング部材の内周若しくは外周面を上下に２面以上に別けて焼入れする際に、下側の面から順に上側の面を焼入れし、すでに焼入れされた下側の面を冷却しながら次の上側の面を順次加熱焼入れすることにより、上側の面を加熱する際にもすでに焼入れされた下側の面の温度が上がらず焼戻しされることがない。
【０００８】
前記すでに焼入れされた下側の面の冷却は、加熱コイルの下側に設けられた冷却ジャケットにより行うことが、簡易に上記目的を達成するために望ましい。
【０００９】
本発明の薄肉リング部材の低歪み焼入方法は、薄肉リング部材が内歯車のリングギアである場合などに適する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態について具体的に説明する。図１は本発明の薄肉リング部材の低歪み焼入方法を説明する図である。
【００１１】
図１に基づき、本発明の方法により被焼入薄肉リング部材（以下ワークという）１の内周２を焼入れする場合について説明する、従来は図１（ｂ）に示すようにリング部材１の幅に対応する高さの加熱コイル８を使用してリング幅全体を一度に加熱する一発焼入れをしていた。これに対し本発明実施形態では、図１（ａ）に示すように内周２を下側の内周２ｂと上側の内周２ａに別けて各面を順次一発焼入れするものである。このため、本発明の加熱コイル３は内周２の内径に対応する外径を有し、リング幅のほぼ１／２に対応する幅の円筒コイルであり、その下方に冷却ジャケット４が付設されている。
【００１２】
このような構成において、焼入れの際には、まず加熱コイル３を下側の内周２ｂに対応する鎖線で示す３´の位置に置いて、ワーク１を回転しながら内周２ｂを加熱する。内周２ｂが焼入温度に達すると図示しない急冷手段により急冷して下側の内周２ｂを焼入れする。
【００１３】
つぎに加熱コイル３を上側の内周２ａに対応する実線で示す位置に置いて、同様にワーク１を回転しながら上側の内周２ａを加熱する。このとき、冷却ジャケット４からすでに焼入れされている下側の内周２ｂに冷却水を噴射冷却しながら加熱する。これによりすでに焼入れされている下側の内周２ｂの温度は上がらないので焼戻しされることがなく内周全面が焼入れされる。
【００１４】
このように、リング幅を１／２に分けて２度に加熱焼入れすることにより、全面加熱より急速加熱ができ加熱の際に外周まで熱影響が及ぶことがないので、焼入れ加熱歪みが減少できる。また、上部内周を焼入れ加熱する際には、すでに焼入れされている下側の内周が冷却されながら加熱されるので、下側の内周が焼戻しされることなく、リング内周の上下全面を焼入れすることができる。さらにこのように分割して焼入れすることにより電気の設備容量が小さくできる利点がある。
【００１５】
上記実施形態では、リングの内周の焼入れについて説明したが、リング外周の焼入れにも同様に適用できる。また、リング幅を１／２でなく１／３又はそれ以上に分けて３回以上の加熱焼入れをすることもできる。
【００１６】
【実施例】
［実施例１］
図１は実施例１の焼入れ加熱の状態を示す図、図２はその試験結果を示す表である。実施例１では、図１に示す外径φ３５０ｍｍ、内径φ３１０ｍｍ、幅１２０ｍｍの肉厚２０ｍｍの薄肉のリング材の内径焼入れについて本発明方法と従来方法について試験した。
【００１７】
従来の方法は図１（ｂ）に示すように被焼入れリング（以下ワークという）１のほぼ全幅のコイル８を使用して１２０ｍｍの幅を一度に加熱した。これに対し本発明方法は図１（ａ）に示すようにほぼ半幅のコイル３を使用して６０ｍｍ幅づつ２回に分けて加熱焼入れした。焼入れ後の変形量の測定結果を図２に示す。
【００１８】
図２から判るように、従来方法の１２０ｍｍ幅全体を加熱した場合は焼入れ変形量が０．３ｍｍになり焼入れ後の研磨が必要であった。これに対して本発明の方法では、変形量は０．１ｍｍ以下になり研磨が不要になった。
【００１９】
［実施例２］
実施例２は図４に示す諸元の外径φ３４８ｍｍ、歯底円直径φ３１４．０ｍｍ、幅１２０ｍｍの歯底肉厚１７．０ｍｍの薄肉の内歯リングギアについて本発明方法と従来方法について試験した。
【００２０】
本リングギアは、従来は実施例１の図１（ｂ）と同様に被焼入れリングのほぼ全幅のコイルを使用して歯幅を一度に加熱していた。
【００２１】
一方実施例２の内歯車リングギアは、幅４０ｍｍの上遊星歯車と幅７０ｍｍの下遊星歯車が内側に噛み合うので、噛み合う部分の歯のみが焼入れされていればよい。そこで、本発明の実施例２では、７０ｍｍ幅の下側の内歯２ｂ´と４０ｍｍ幅の上側の内歯２ａ´の２回に分けて加熱焼入れした。
【００２２】
まず、図３（ａ）に示すように、幅７０ｍｍを加熱する加熱コイル５を下側の内歯２ｂ´に対応する位置に置いて下側の内歯２ｂ´を加熱焼入れした。
【００２３】
次に、図３（ｂ）に示すように、幅４０ｍｍを加熱する加熱コイル６に切り替え、これを上側の内歯２ａ´に対応する位置に置いて上側の内歯２ａ´を加熱焼入れした。このとき、冷却ジャケット７から下側の内歯２ｂ´面に冷却液を噴射冷却しながら上側の内歯２ａ´を加熱した。
【００２４】
焼入れ後の変形量の測定結果を図５に示す。図から判るように、従来方法では歯形の角度誤差において最大３０μｍ、歯筋の角度誤差で最大５０μｍ、歯溝の振れで最大の３５μｍ焼入れ変形が生じたが、本発明の方法ではその最大変形量はそれぞれ２０μｍ、１５μｍ、１０μｍ以下に大幅に減少した。
【００２５】
以上述べたように本発明の薄肉リング部材の低歪み焼入方法は、薄肉リング部材の内周若しくは外周の高周波表面焼入れにおいて、軸方向に上下の２面以上に別けて順次焼入れするので、少ない電力で短時間加熱により加熱でき、熱影響が反対面まで及ばないので、焼入れ変形が少なくなる。
【００２６】
また、上記の焼入れ面を上下に別けて焼入れする際に、下側の面から順に焼入れし、すでに焼入れされた面を冷却しながら次の上側の面を順次加熱焼入れするので、すでに焼入れされた面が上側の面を加熱する際に焼戻しされず全面が焼入れされる。
【００２７】
このすでに焼入れされた面の冷却は、加熱コイルの下側に設けられた冷却ジャケットにより行うので、簡易に上記目的が達成される。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の薄肉リング部材の低歪み焼入方法は、焼入れ歪みを減少することができ、かつ小さい電気容量で加熱焼入れできるので設備費が少なくてすむ。これにより、内歯車のリングギアなどの焼入れのコスト低減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例１の焼入れ加熱を説明する図である。
【図２】本発明実施例１の試験結果を示す表である。
【図３】本発明実施例２の焼入れ加熱を説明する図である。
【図４】本発明実施例２のワークの諸元を示す図である。
【図５】本発明実施例２の試験結果を示す表である。
【符号の説明】
１、１´ ワーク（被焼入れリング）、２、２´ 被焼入れ面、３加熱コイル、４冷却ジャケット、５、６加熱コイル、７冷却ジャケット、８加熱コイル

Claims

薄肉リング部材の内周若しくは外周面の高周波加熱による表面焼入れにおいて、焼入れ面を軸方向に上下の２面以上に別け、下側の１面を一発焼入れした後、すでに焼入れされた下側の面を冷却しながら次の上側の１面を一発焼入れして、下側の面から順に上側の面を焼入れする、焼入れ面を分割して順次一発焼入れすることを特徴とする薄肉リング部材の低歪み焼入方法。
前記すでに焼入れされた下側の面の冷却は加熱コイルの下側に設けられた冷却ジャケットにより行うことを特徴とする請求項１に記載の薄肉リング部材の低歪み焼入方法。
前記薄肉リング部材は内歯車のリングギアであることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄肉リング部材の低歪み焼入方法。