JP4120282B2

JP4120282B2 - 作業機械の摺動部材用低炭素鋼ボス部材及びそれを備えた作業機械

Info

Publication number: JP4120282B2
Application number: JP2002171425A
Authority: JP
Inventors: 昇山本; 正浪福島; 昭彦栄田
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: JP2004019676A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの部品を回動可能に連結するのに有用なボス部材、及びこのボス部材を備えた作業機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボス部材としては、例えば、油圧ショベルなどの建設機械においてアームとバケットとの接続に使用される概略円筒形状のボス部材が挙げられる。このボス部材は、アームの先端側に溶接によって取付けられており、その両端はバケットから延出する一対のブラケット部によって挟まれている。そしてボス部材とブラケット部とを連結ピンで貫通することによって、バケットはアーム先端に軸着される。
【０００３】
前記ボス部材は、前記ブラケットと接触する端面が隆起形成されており、ボス部乃至ブラケット部に作用するスラスト荷重を該端面で受けることによって、ボス部に対するブラケット部のスラスト方向（連結ピンの軸方向）へのガタツキを防止している。
【０００４】
このような油圧ショベルでは、前記アームとして例えばＳＭＣ４９０（ＪＩＳＧ３１６０）等の溶接構造用圧延鋼板を用いた製缶構造品が使用されている一方、このアーム先端に溶接にて固着される前記ボス部材は、アームへの溶接性の観点、即ち予熱なしで溶接できることを目的として一般的にはＳ３０Ｃに代表される低炭素鋼材が用いられている。
【０００５】
ところが、バケットが多量の土砂を扱うため、ボス部端面とブラケット部との間の僅かな隙間内に土砂等が頻繁に侵入してしまう。そして前記Ｓ３０Ｃなどの低炭素鋼材からなるボス部材は焼入性が悪いため、すなわち空冷では熱処理を施してもさほど硬度を高くすることはできないため、ボス部の端面が著しく摩耗してしまう。またボス部端面に摩耗等が生じると、ボス部とブラケット部の間のスラスト方向の隙間が大きくなってガタツキを生じ、更にはボス部内周面の外端側がラッパ状に摩耗し、ガタツキを一層助長してしまう。
【０００６】
端面ではないが、摺動材の耐摩耗性を高める方法として、例えば、特開平２−１７３２１２号公報では、軸状部材の摺動面（外周面）を、収束された高密度熱源（レーザービーム、電子ビーム、ＴＩＧアーク、プラズマアークなど）によって局部的に加熱して焼入硬化し、非硬化部を除去することで摺動面（外周面）に硬質凸部と非硬質凹部とを形成することが開示されている。収束された高密度熱源は、焼入性の低い低炭素鋼を焼き入れるのに有用な技術であるものの、反面ピンポイント的にしか加熱することができず、ある程度の面積を焼入するには加熱部をずらしながら長時間に亘って加熱を継続する必要があり、生産性が極めて低く、実用化が困難である。
【０００７】
一方、ボス部材の端面の硬化方法は、例えば、特開平９−１８４５１８号公報や特開２００１−３２９３５６号公報に開示されている。これら公報では、焼入性の低い低炭素鋼の摩耗性を現実的に高めるためか、焼入を離れることが提案されている。すなわちボス部端面に超硬合金材やセラミックス材料等の耐摩耗材料を溶射し、耐摩耗層を形成することが開示されている。しかしこの方法では、超硬合金材やセラミックス材料を溶射のために溶解するのに時間がかかるため、いまだ生産性が不十分である。更に耐摩耗層は耐衝撃性に劣るため、亀裂を生じたり、部分剥離したりすることがある。さらには均一な耐摩耗層を形成するには熟練を要し、材料費並びに溶射処理装置を含む付帯設備が高価となり、コストアップの大きな要因となる。
【０００８】
従って、ボス部材の耐摩耗性と溶接性とを両立させながら、耐摩耗層の剥離をも防止できる技術はいまだ確立されていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、溶接性と耐摩耗性とを両立でき、耐摩耗層が剥離することがない低炭素鋼ボス部材、及びそれを備えた作業機械を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、作業機械を生産性よく製造するのに有用なボス部材を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねる過程において、まず溶接性を確保するために低炭素鋼でボス部材を使用することとし、この低炭素鋼の耐摩耗性を高めるために高周波焼入に着目した。高周波焼入は、大型の焼入装置が不要でありしかも作業効率に優れるため、低炭素鋼ボス部材の耐摩耗性を簡便に高めるのに有用と思われるためである。特に高周波焼入の冷却条件を空冷にすると、水冷設備が不要となり、高周波電源容量も下げることができるため極めて有用であると思われる。ところが、高周波誘導加熱及び空冷の組み合わせでは、低炭素鋼を焼入することはできないと考えられていた。そして本発明者らも、確かに全面的に高周波焼入する場合には焼入ができず、しかも部分的に高周波焼入する場合であっても連続的に（例えば渦巻き状に）焼入する場合には高硬度には焼入ができないことを確認した。しかし、非連続的に（例えば、断続的に）焼入れすることとすると、高周波焼入であっても技術常識に反して高硬度に焼きが入ることを発見し、その結果、剥離する虞のない耐摩耗層（焼入硬化層）を形成できることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
すなわち、本発明に係る低炭素鋼ボス部材（例えば、炭素含有量が０．４質量％以下程度のボス部材）は、少なくとも端面が非連続的に複数箇所に部分焼入されており、該各部分焼入部の硬さがＨＲＣ４５以上である点に要旨を有するものである。部分焼入部同士の最近接部位間の距離は１ｍｍ以上とするのが望ましい。複数の前記部分焼入部は、略等間隔で形成されているのが望ましく、例えば、放射状に又は円周方向に沿って形成されている。複数の前記部分焼入部は、略等間隔で円周方向に沿って形成されている場合、この周方向の部分焼入部の列が同心円状に複数列形成されていてもよい。前記ボス部材は、内周面の少なくとも端面側でも、部分的に焼入処理されていてもよい。前記焼入は、高周波誘導加熱及び空冷によるものである。
【００１３】
本発明には、上記低炭素鋼ボス部材がアーム先端に溶接されている作業機械（ショベルなど）も含まれる。
【００１４】
なお本明細書において、用語「空冷」とは、室温下での自然放冷を含む意味で使用する。また本明細書において、焼入部の硬さ（ＨＲＣ）は、小数点以下第１位を四捨五入することによって得られる値を意味する（実施例の欄を除く）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して、適宜図面を参照しつつ具体的に説明するが、本発明はもとより図示例に限定される訳ではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。なお図示例では、同じ構成部分については同一の符号を付して重複説明を避ける。
【００１６】
図１はアーム先端部に本発明のボス部材（この例では、概略円筒状の部材）を備えた油圧ショベルの概略側面図であり、図２は前記アーム先端部の拡大断面図である。この油圧ショベル１では、車両本体部２から延出するブーム３、このブーム３の先端に回動自在に連結するアーム４、このアーム４の先端に回動自在に連結しかつ土砂等を処理するためのバケット５で作業部６が構成されており、これらブーム３，アーム４，バケット５を、それぞれに接続する伸縮自在の油圧シリンダ７ａ，７ｂ，７ｃによって有機的に可動させることによってバケット５で土砂等を自在に処理することができる。
【００１７】
このような油圧ショベル１において、前記バケット５とアーム４との連結は、アーム先端部に形成されたボス部１０ａと、バケット５の後端に形成された一対のブラケット８ａ，８ｂとを連結ピン２０で貫通支持することによって行われている（図２参照）。より詳細には、前記ボス部１０ａは、アーム先端側の両側部に溶接された一対のボス側ブラケット部１１ａ，１１ｂと、このボス側ブラケット部１１ａ，１１ｂを連結する筒型部１２とで構成されており、このボス部１０ａの両端面１３ａ，１３ｂは、前記一対のブラケット８ａ，８ｂに挟まれている。なおアーム４の先端とボス部１０ａの溶接は、ボス側ブラケット部１１ａ，１１ｂに形成された鍔部１７ａ，１７ｂにおいて行われている。そして、これらボス部１０ａ（ボス側ブラケット１１ａ，１１ｂ）及びバケット側ブラケット８ａ，８ｂには略同径の貫通孔が形成されており、この貫通孔に連結ピン２０を挿通することによって、バケット５をアーム４に対して回動自在に軸着することができる。
【００１８】
なおこの例では、ブラケット８ａ，８ｂの内側面に支持板２１ａ，２１ｂが溶接によって固着されており、ブラケット８ａ，８ｂを補強している。またこの例では、ボス部１０ａの内周面（ボス側ブラケット部１１ａ，１１ｂの内周面）には、内周側が連結ピン２０のための挿通孔となっているブッシュ１４ａ，１４ｂが嵌着されており、ボス部１０ａと連結ピン２０との摺動性が高められている。さらにこの例では、前記ボス部１０ａを構成する筒型部１２に、グリース等の潤滑剤を供給するためのライン３０が取付けられており、このライン３０の他端には潤滑剤供給口３１が接続している。この潤滑剤供給口３１から潤滑剤を供給することによって、前記筒型部１２の内部３２を潤滑剤保留部として利用できる。そしてこの保留部３２の潤滑剤は、ボス部１０ａ（ブッシュ１４ａ，１４ｂ）と連結ピン２０との摺動性を高めるために利用される。さらには図示しない流路を通じてボス部１０ａの両端面１３ａ，１３ｂに潤滑剤が供給されるようになっており、ボス部１０ａとブラケット８ａ，８ｂの摺動性も高められている。
【００１９】
このような油圧ショベル１では、上述したようにボス部１０ａをブラケット８ａ，８ｂで挟みつけているため、ボス部１０ａにスラスト荷重が作用している。従って、ボス部１０ａの両端面１３ａ，１３ｂに潤滑剤を供給する場合であっても、この両端面１３ａ，１３ｂは摩耗しやすい状況になっている。特にボス部１０ａとブラケット８ａ，８ｂとの間（この例では、正確には、ボス部１０ａとブラケット支持板２１ａ，２１ｂとの間）はオイルシール１８で保護されているにも拘わらず、使用条件が過酷であるためにこの間に土砂等が入り込んでしまう場合がある。特にショベルでは、バケットなどの作業用アタッチメントを目的に応じて作業現場で取り替えることがあり、ボス部端面１３ａ，１３ｂは交換作業時に剥き出しになり、土砂等が極めて付着しやすくなる。しかも本発明の油圧ショベルでは、前記ボス部１０ａは溶接性を考慮して低炭素鋼から製造されている。これらのため、端面１３ａ，１３ｂは、一段と摩耗しやすい状況になっている。
【００２０】
そこで本発明では、前記ボス部１０ａの両端面１３ａ，１３ｂにおいて、高周波誘導加熱及び空冷からなる高周波焼入を部分的に、しかも非連続的に施すことによって、耐摩耗性を高めている。高周波焼入によって耐摩耗性を高めるのは、耐摩耗層（焼入硬化層）の剥離の虞がないからである。焼入するに際して、高周波誘導加熱を利用するのは、大型の焼入装置が不要でありしかも作業効率に優れるためである。空冷をするのは、水冷によると水冷設備が余分に必要となり、しかも高周波電源容量を大きくする（例えば、２００ｋＷ以上とする）必要があり、設備費用やランニングコストが高騰するためである。ところで、上述したように、高周波誘電加熱及び空冷では、低炭素鋼を焼入れするのが難しい。そこで本発明では、高周波焼入を非連続的に施すことによって、低炭素鋼でも焼入できるようにしている。高周波焼入を非連続的に施すと、次のような利点もある。すなわちボス部材１０ａは、内周部（ボス穴）が仕上切削加工されるので、端面全体が焼入されているとこの仕上切削加工が極めて困難となり、例えば、超硬バイトを使っても工具寿命が極めて短くなり、生産性に劣ることとなるのに対して、高周波焼入を部分的に非連続的に施すと、このような不具合がない。またボス部材の外周面を含めた全体に対して焼入を施しても、激しい摩耗が生じやすいのは端面のみであるため無駄が生じるのに対して、端面に焼入すると、このような不具合がない。なお本発明は、ボス部材全体を調質することを否定するものではない。
【００２１】
図３は前記高周波焼入が施されたボス部端面１３の一例を示す概略正面図である。この図３では、高周波焼入された部分を黒く塗りつぶしている（なお塗りつぶしは、発明を説明するための便宜上のものであって、実際のボス部の端面１３ａ，１３ｂが黒く塗りつぶされているわけではない）。そしてこの図示例では、複数の高周波焼入部（部分焼入部）１６ａが略等間隔で形成されていると共に、全体として放射状となるように形成されている。非連続的に高周波焼入すれば、低炭素鋼であっても十分に高硬度に部分焼入することができ、端面１３ａ，１３ｂの耐摩耗性を十分に高めることができる。さらには本発明では部分的に高硬度部（焼入部）を形成しているため、軟質部１５が残っている。この軟質部１５は、焼入部（硬化部）１６ａに割れが発生した場合の割れの伝播を防止するのに有用であり、さらには油圧ショベル１の使用中に摩耗することによって、潤滑剤保持部として機能するため有益である。加えて本発明では、この摩耗部は、土砂等の退避場所としても機能するため、端面１３ａ，１３ｂの摺動性をより高めることができる。
【００２２】
高周波部分焼入部１６は、端面１３ａ，１３ｂに非連続的（例えば、断続的）に形成されている限り、その数や形成箇所は特に限定されないものの、略等間隔に複数個形成されているのが望ましい。略等間隔に形成することによって、端面１３ａ，１３ｂの耐摩耗性を略均等に高めることができ、さらには軟質部１５をも略均等に残すことができるため、端面１３ａ，１３ｂの摺動性も略均等に高めることができる。
【００２３】
高周波部分焼入部１６ａを放射状に形成する場合、各部分焼入部１６ａを半径方向に沿って形成してもよいが（図３参照）、周方向に向けて傾斜するように形成してもよい。図４は周方向に傾斜する部分焼入部１６ｂが形成されている端面１３ａ，１３ｂの概略正面図であり、この例では焼入部１６ｂはいずれも略等しい角度で傾斜している。
【００２４】
また部分焼入部を周方向に沿って形成するのも望ましい。図５，図６は、このような端面１３ａ，１３ｂの概略正面図である。図５の例では、周方向に沿って複数の部分焼入部１６ｃが一列になって（全体として円を形成するように）形成されている。そしてこの部分焼入部１６ｃの列の内側にも、第２の部分焼入部１６ｄの列が形成されており、これら２つの列（円）は同心円状に形成されている。なお図５の例では、外側にある第１の列（円）を構成する部分焼入部１６ｃと、内側にある第２の列（円）を構成する部分焼入部１６ｄとは、半径方向に揃うように形成されている。一方図６の例は、外側の部分焼入部１６ｅの列と内側の部分焼入部１６ｆの列とが、同心円状に形成されている点では図５と同様であるが、外側の部分焼入部１６ｅと内側の部分焼入部１６ｆとが、周方向にみたときに交互になるように形成されている点で図５と異なる。外側の部分焼入部と内側の部分焼入部が交互に形成されている方が、焼入硬化が容易になり、さらには摩耗した軟質部１５において潤滑剤を保持しやすくなる。
【００２５】
なお前記列（円）の数は２つに限定されず、１つであっても３つ以上であってもよい。
【００２６】
高周波焼入部１６ａ〜１６ｆは、両端面１３ａ，１３ｂに同じパターンで形成してもよく、異なるパターンで形成してもよい。
【００２７】
本発明では、ボス部１０ａの端面１３ａ，１３ｂのみならず、内周面（特に、ブッシュとの接触面）も部分的に焼入処理するのが望ましい。内周面を焼入硬化することによって、ショベル１の使用につれてボス部材１０ａの内周がラッパ状に拡がっていくのを防止できる。すなわちボス部材１０ａに挿入される連結ピン２０は強度と硬さに優れた部材であり、このピン２０と摺動接触するブッシュ１４ａ，１４ｂも所定の硬さが必要であり、例えば、ＨＲＣが５０〜６０程度のＳ４５Ｃ鋼の焼入材が使用されている。一方、ボス部材１０ａは、後述するように、調質しただけのＳ３０Ｃ鋼が使用されることが多く、内周面の硬さはＨＲＣ３０〜３５程度であることが多い。ブッシュ１４ａ,１４ｂとボス部材１０ａの硬さが異なるため、ショベル１の使用を継続するにつれてブッシュ１４ａ，１４ｂと、ボス部材１０ａの内周（ボス穴）との接触摩耗が進み、特にボス部材内周面の両端側において穴入り口が拡大摩耗してラッパ状になる場合がある。そこでボス部材１０ａの内周面（特に両端側）をも焼入硬化して、内周面の摩耗をも防止するのが望ましい。なお内周面は、端面に比べれば摩耗しにくいため、端面ほどの高い焼入硬さは必ずしも必要ではない。そのため焼入部はリング状となるように（すなわち断続的ではなく、連続的に）形成されていてもよい。
【００２８】
図７，図８は、内周面（ブッシュとの接触面）が焼入処理されたボス部１０ａを示す概略斜視断面図である。図７の例では、ボス部１０ａの内周面において、複数の高周波焼入部１９ａが軸方向に沿って形成されており、各焼入部１９ａは略等間隔に形成されている。なおこの例では、端面１３ａ，１３ｂの高周波焼入部１６ｇは放射状に形成されており、この端面の焼入部１６ｇと、内周面の焼入部１９ａとは交互になるように形成されている。両焼入部１６ｇ，１９ａが交互になるようにすると、そうでない場合に比べ、焼入硬化が容易になる。
【００２９】
また図８の例では、周方向に沿って連続する高周波焼入部１９ｂ，１９ｃが２列形成されている。なお前記高周波焼入部１９ｂ，１９ｃは、１列であっても３列以上であってもよい。また図示例では、周方向に沿って連続しているものの、断続していてもよい。なお図８の例では、端面１３ａ，１３ｂの高周波焼入部は図示していない。
【００３０】
なおボス部内周の焼入部１９ａ〜１９ｃは、内周面全体に亘って形成してもよいが、少なくとも端面側に形成するのが望ましい。端面側に形成する方が、ラッパ状の拡大摩耗を防止するのに有効である。
【００３１】
前記ボス部材１０ａは、概略円筒形状であることが多いものの、連結ピン２０を挿通可能である限り、形状は特に限定されない。また上記図１〜８では、ボス部材１０ａは、一組のブラケット用部材１１ａ，１１ｂと、筒型部材１２とを溶接することによって構成していたが、ブラケット部と筒型部とを一体的に形成してもよい。
【００３２】
さらには、アーム４にボス部材１０ａを溶接取付けするための鍔部１７ａ，１７ｂを形成する必要もない。鍔部１７ａ，１７ｂがない場合であっても、外周面でアーム４に溶接することができる。図９，図１０は、鍔無しタイプのボス部材の一例を示す概略断面図である。図９のボス部材１０ｂは、一組のブラケット用部材１１ａ，１１ｂと、筒型部１２とで構成されており、鍔部がない以外は、上述のボス部材１０ｂと同様である。さらに図１０のボス部材１０ｃは、一体的に形成されたものである。
【００３３】
本発明のボス部材１０ａ〜１０ｃは、低炭素鋼で形成されている。低炭素鋼を使用するのは、ボス部材１０ａ〜１０ｃをアーム４に溶接する際に予熱する必要がなく、溶接性に優れるためである。また低炭素鋼を使用すれば、中〜高炭素鋼を使用する場合に比べて、製造コストを低減することもできる。前記低炭素鋼の炭素含有量は、例えば、０．４質量％以下、好ましくは０．３５質量％以下である。なお炭素含有量が少なすぎると、部分高周波焼入を行っても所定の硬さを達成するのが困難であるため前記炭素量は、例えば、０．２５質量％以上、好ましくは０．３０質量％以上とする。なお前記低炭素鋼にはＢを添加していてもよい。Ｂを添加すると、焼入性を高めることができ、さらには溶接熱影響部（ＨＡＺ部）の靭性も高めることができる。Ｂの含有量は、例えば０．０００５質量％以上であり、０．００３質量％以下（好ましくは０．００２質量％以下）である。
【００３４】
端面の焼入部の硬さ（ＨＲＣ）は、４５以上、好ましくは４８以上、さらに好ましくは５０以上である。本発明では、焼入性の低い低炭素鋼を使用していても、非連続的に高周波部分焼入しているため、空冷であっても所定以上の硬さを達成することができる。一方、前記焼入部の硬さは、通常、６５以下であり、６０以下であることが多い。なお非焼入部の硬さ（ブリネル硬さＨＢ）は、通常、１３０〜２００程度である。
【００３５】
一方、内周面の焼入部の硬さ（ＨＲＣ）は、例えば、４０〜５５程度、好ましくは４５〜５０程度である。
【００３６】
本発明のボス部材は、ショベルの他、土砂等を取り扱う作業アタッチメント（法面作業用バケット、掘削用バケット、除雪用バケットなどのバケット類など）と、この作業アタッチメントを軸支するためのアーム部材とを有する作業機械であれば、種々の作業機械（土木作業用又は建設作業用機械など）に適用することができ、例えば、ホイールローダ、除雪機などの種々の作業機械に適用することもできる。
【００３７】
高周波焼入は、例えば、図１１に示す概略斜視図のようにして行うことができる。すなわち部分焼入部１６の面積（形状）に略等しい加熱導体部（加熱面）３１を有する高周波コイル３０をボス部材に近接させ、高周波コイル３０に通電することによってボス部材を部分的に誘導加熱した後、高周波コイル３０の通電をストップして放冷（空冷）することによって焼入を行う。通電した高周波コイル３０を焼入すべき部位に近接させると、その部分のみが誘導加熱により急激に局所加熱され、通電を断つと加熱部周囲への熱伝導によって急速冷却が生じるため、加熱部分がマルテンサイト変態して焼入硬化する。この焼入の際の冷却速度が熱伝導に支配されるため、焼入部分は連続的ではなく適当な間隔を空けて非連続的（例えば断続的）に配置することが重要であり、各部分焼入部は略等間隔に配置することが多い。部分焼入部間の間隔は、その最近接部分の距離が例えば、１ｍｍ以上となるようにするのが望ましい。なお前記距離の上限は、非焼入部が摩耗したときにガタツキが生じない限り特に限定されないが、通常、端面全体の半分（面積基準）程度は部分焼入を施すため、前記距離の上限は部分焼入部の幅と同程度とすることが多い。
【００３８】
前記部分焼入部は、略長方形状、略楕円形状などの異方的形状から適宜選択される。長さ（長軸の長さ）は、例えば、５〜３０ｍｍ程度であり、幅（短軸の長さ）は、例えば、３〜７ｍｍ程度である。
【００３９】
高周波コイルの周波数は、目的とする焼入深さに応じて適宜設定できる。焼入深さは約１〜２ｍｍ程度であるのが望ましいため、周波数は約２５ｋＨｚ程度にするのが望ましい。
【００４０】
焼入時間（加熱時間）は、鋼の焼入性、高周波コイルの電源出力などに応じて適宜設定できるが、短時間である程、作業効率が高まるため望ましい。焼入時間は、例えば、１秒以下、特に０．５秒以下にするのが望ましい。なお焼入時間の下限は、鋼をマルテンサイト化及び／又はベイナイト化できる限り特に限定されないものの、焼入時間が短すぎると、高周波コイルに通電のＯＮ−ＯＦＦ制御が困難となるため、焼入時間は、例えば、０．２秒以上にするのが望ましい。
【００４１】
高周波コイルの電源出力は、鋼の焼入性、焼入面積などに応じて適宜設定する。例えばＳ３０Ｃ鋼を０．５秒間加熱する場合、通常、１６ｋＷ以上、好ましくは２０ｋＷ以上、さらに好ましくは２４ｋＷ以上とする。焼入面積を広くするほど、大きな電源出力を必要とする。なお焼入面積が広くなり過ぎると、十分な焼入硬化を得ることができなくなるため、電源出力の上限は焼入硬化可能な範囲から選択する。電源出力は、通常、１００ｋＷ以下程度である。
【００４２】
なお焼入部への入熱量は、上記焼入時間及び電源出力によって決定されるが、所定の焼入硬さが達成できる限り、入熱量は少ないほど望ましい。入熱量を少なくすると、ボス部材の熱変形や熱歪の発生を少なくでき、寸法精度を維持することができる。
【００４３】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４４】
実験例１
端面の隆起部の直径が１７０ｍｍ、ボス穴の直径が１０９ｍｍであるボス部材（Ｓ３０Ｃ製）の端面に、図３のパターンとなるように高周波部分焼入を施した。より詳細には、高周波コイル［加熱導体部の面積＝６ｍｍ×１９ｍｍ（略矩形）］をボス部材に近接させて０．５秒間通電（周波数２５ｋＨｚ）して誘導加熱した後、通電を停止し、約０．５秒かけて高周波コイルをスライドさせ、再び０．５秒間通電して誘導加熱する操作を繰り返すことによって、図３のパターンとなるように片面当たり均等に４８カ所を部分焼入した。各焼入部の大きさは、約４ｍｍ×約１７ｍｍであった。
【００４５】
電源出力を１６〜２５ｋＷの範囲から７水準で選択し、いずれの場合においても前記繰り返し操作によってボス部材の端面を４８カ所焼入した後、均等に６カ所の部分焼入部を選択し、各部分焼入部のロックウェル硬さを測定し、所定硬さ以上の高周波焼入が施されているか否かを確認した。結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】

【００４７】
表１より明らかなように、本発明によれば、断続的に高周波焼入を行っているため、低炭素鋼であっても所定の硬さに焼入することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明のボス部材によれば、焼入部を非連続的に設定しているため、低炭素鋼を高周波焼入する場合であっても所定の硬さまで焼入することができる。そのためボス部材の溶接性と耐摩耗性とを両立することができ、しかも前記耐摩耗層の剥離も防止できる。このようなボス部材は、作業機械に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の作業機械の一例を示す概略側面図である。
【図２】図２は本発明のボス部材の一例を示す概略断面図である。
【図３】図３はボス部材端面の焼入パターンの一例を示す概略正面図である。
【図４】図４はボス部材端面の焼入パターンの他の例を示す概略正面図である。
【図５】図５はボス部材端面の焼入パターンのさらに他の例を示す概略正面図である。
【図６】図６はボス部材端面の焼入パターンの別の例を示す概略正面図である。
【図７】図７はボス部材内周面の焼入パターンの一例を示す概略断面斜視図である。
【図８】図８はボス部材内周面の焼入パターンの他の例を示す概略断面斜視図である。
【図９】図９は本発明のボス部材の他の例を示す概略断面図である。
【図１０】図１０は本発明のボス部材のさらに他の例を示す概略断面図である。
【図１１】図１１は高周波焼入の方法を説明するための概略斜視図である。
【符号の説明】
１作業機械
１０ａ〜１０ｃボス部材
１３ａ，１３ｂ端面
１６ａ〜１６ｇ，１９ａ〜１９ｃ部分焼入部

Claims

低炭素鋼からなるボス部材であって、少なくとも端面が非連続的に複数箇所に部分焼入されており、該各部分焼入部の硬さがＨＲＣ４５以上であることを特徴とする作業機械の摺動部材用低炭素鋼ボス部材。
前記部分焼入部同士の最近接部位間の距離が１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の作業機械の摺動部材用低炭素鋼ボス部材。
複数の前記部分焼入部は、略等間隔で形成されている請求項１又は２に記載の作業機械の摺動部材用低炭素鋼ボス部材。
複数の前記部分焼入部は、放射状に形成されている請求項３に記載の作業機械の摺動部材用低炭素鋼ボス部材。
複数の前記部分焼入部は、円周方向に沿って形成されている請求項３に記載の作業機械の摺動部材用低炭素鋼ボス部材。
複数の前記部分焼入部は、略等間隔で円周方向に沿って形成されていると共に、この周方向の部分焼入部の列が同心円状に複数列形成されている請求項３に記載の作業機械の摺動部材用低炭素鋼ボス部材。
前記ボス部材は、内周面の少なくとも端面側でも、部分的に焼入処理されている請求項１〜６のいずれかに記載の作業機械の摺動部材用低炭素鋼ボス部材。
前記ボス部材は、炭素含有量が０．４質量％以下の低炭素鋼で形成されるものである請求項１〜７のいずれかに記載の作業機械の摺動部材用低炭素鋼ボス部材。
前記部分焼入は、高周波誘導加熱及び自然放冷によるものである請求項１〜８のいずれかに記載の作業機械の摺動部材用低炭素鋼ボス部材。
請求項１〜９のいずれかに記載の作業機械の摺動部材用低炭素鋼ボス部材がアーム先端に溶接されている作業機械。
ショベルである請求項１０に記載の作業機械。