JP5609277B2 - 熱処理異常検出方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、特許文献1の場合と同様に、焼入れ硬化層と母材層との境界付近の超音波反射波を利用して、焼入れ硬化層の深さを評価する方法が開示されている。特許文献2によれば、受信信号の焼入れ硬化層の表面反射波から該表面反射波の次に受信した境界付近の超音波反射波までの時間を複数計測し、この計測した時間情報を集計して、所定の時間帯毎の超音波反射波の発生頻度によりヒストグラムを形成し、発生頻度のピーク位置における時間帯値によって焼入れ硬化層の深さを評価することができる。
さらに、焼入れ時の加熱不足や冷却不足によりもたらされる焼入れ硬化層の表面硬さ不足や、過加熱による焼入れ硬化層の貫通(すなわち、ずぶ焼入れ状態)といった熱処理異常があった場合でも、あたかも正常に熱処理されたかのような測定結果が得られるため、熱処理異常を検出することが困難であるとともに、誤った有効硬化層深さを結果として出力してしまうおそれがあった。
条件B:前記焼入れ組織に起因し且つ強度が最も低い反射波の強度が、所定の第一閾値以下である。
条件C:前記非焼入れ組織に起因し且つ表面散乱に起因する部分を除いて強度が最も高い反射波の強度が、所定の第二閾値以上である。
図1の深溝玉軸受は、外周面に軌道面1aを有する内輪1と、軌道面1aに対向する軌道面2aを内周面に有する外輪2と、両軌道面1a,2a間に転動自在に配された複数の転動体(玉)3と、内輪1及び外輪2の間に転動体3を保持する保持器4と、内輪1及び外輪2の間の隙間の開口を覆う密封装置5,5(例えば鋼製のシールドやゴムシール)と、を備えており、内輪1の外周面及び外輪2の内周面の間に形成された軸受内部空間には、図示しない潤滑剤(例えば潤滑油,グリース)が封入されている。なお、保持器4や密封装置5は備えていなくてもよい。
そして、この深溝玉軸受においては、内輪1,外輪2,及び転動体3について、熱処理異常の有無が後述の熱処理異常検出方法で検出されており、その品質が保証されている。なお、内輪1,外輪2,及び転動体3のうち少なくとも一つの品質が保証されていればよいが、全ての品質が保証されていることが最も好ましい。
条件A:硬化層(焼入れ組織)に起因し且つ強度が最も低い反射波の深さ位置よりも深い深さ位置に、極大ピークを有し、該極大ピークの反射波は、心部(非焼入れ組織)に起因し且つ表面散乱に起因する部分を除いて強度が最も高い。
条件B:硬化層(焼入れ組織)に起因し且つ強度が最も低い反射波の強度(以降は、最低強度と記すこともある)が、所定の第一閾値以下である。
条件C:心部(非焼入れ組織)に起因し且つ表面散乱に起因する部分を除いて強度が最も高い反射波の強度(以降は、極大ピーク強度と記すこともある)が、所定の第二閾値以上である。
図4から分かるように、正常品の平滑化曲線は、表面散乱に起因する部分においては強度が高いが、表面からの距離が大きくなるにつれて(すなわち、深さ位置が深くなるにつれて)強度が低くなり、強度が最も低い部分(最低強度)が現れる。この部分の反射波は、硬化層(焼入れ組織)に起因する反射波であり、非焼入れ組織が少ないため強度が最も低くなっている。そして、表面からの距離がさらに大きくなると、非焼入れ組織の増加に伴って強度が高くなり、極大ピークが現れる。この極大ピークの反射波は、心部(非焼入れ組織)に起因する反射波であり、非焼入れ組織が多いため、表面散乱に起因する部分を除いて強度が最も高くなっている。
このとき、上記所定の第一閾値及び所定の第二閾値は、製品の機能に対して求められる熱処理品質に応じて決定すればよい。例えば、被検体の性能試験を行って、性能面から必要とされる所定の第一閾値及び所定の第二閾値を求めることにより、これらの閾値を決定するとよい。
また、試料3は、冷却不足によりパーライト組織となったものである。そして、その平滑化曲線は、極大ピークを有しているものの、その極大ピーク値の強度は、表面散乱に起因する部分を除いて最大値ではない。
試料2,3のような形状の平滑化曲線の場合は、十分な硬さを有する硬化層が得られていないことが分かるので、熱処理異常があると判定することができる。
一方、図9のグラフは、図10に示すような硬さ分布を有する被検材(試料4〜6)の平滑化曲線である。これらは、いずれも熱処理異常のある被検材であるが、試料4は、加熱温度が変態点以上であったため硬化はされているものの、加熱不足により未変態フェライトとトルースタイトが生じ、表面硬さ不足となった被検材である。また、試料5,6は、過加熱によって硬化層が貫通状態となった被検材である。
試料5,6は、心部まで硬化されており、非焼入れ組織のみの心部が存在しないため、極大ピーク強度が低い。極大ピーク強度は、心部硬さが大きいほど低く、試料5は26%、試料6は19%である。
上記試料4〜6の例であれば、所定の第一閾値を19%、所定の第二閾値を37%と設定すれば、硬化層の表面硬さ不足や硬化層の貫通といった熱処理異常が生じているか否か判定することができる。
1a 軌道面
2 外輪
2a 軌道面
3 転動体
3a 転動面
Claims (3)
- 高周波焼入れにより生じた焼入れ組織と非焼入れ組織とを備える鋼製の被検材に超音波パルスを入射し、前記被検材の表面から所定深さまでの間の各深さ位置でそれぞれ反射された反射波を受信して、前記各反射波の強度を取得し、前記深さ位置と前記反射波の強度との関係を示す反射波形曲線を描き、この反射波形曲線が下記の3つの条件を全て満足する場合に、前記被検材に熱処理異常がないと判定することを特徴とする熱処理異常検出方法。
条件A:前記焼入れ組織に起因し且つ強度が最も低い反射波の深さ位置よりも深い深さ位置に、極大ピークを有し、該極大ピークの反射波は、前記非焼入れ組織に起因し且つ表面散乱に起因する部分を除いて強度が最も高い。
条件B:前記焼入れ組織に起因し且つ強度が最も低い反射波の強度が、所定の第一閾値以下である。
条件C:前記非焼入れ組織に起因し且つ表面散乱に起因する部分を除いて強度が最も高い反射波の強度が、所定の第二閾値以上である。 - 前記超音波パルスを複数回連続的に入射することにより、前記反射波形曲線を複数取得した後、これら複数の反射波形曲線を平均化して得た平均化曲線を平滑化し、その平滑化曲線から読み取った前記反射波の強度を用いて、前記被検材に熱処理異常があるか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の熱処理異常検出方法。
- 前記被検材が転がり軸受の内輪,外輪,又は転動体であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の熱処理異常検出方法。
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