JP6291701B2 - 高周波焼入用ワーク及び硬化層を有するワーク並びに焼入用ワークの高周波焼入方法 - Google Patents

高周波焼入用ワーク及び硬化層を有するワーク並びに焼入用ワークの高周波焼入方法 Download PDF

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Description

本発明は、加熱されるべき複数の傾斜面を有する高周波焼入用ワークであって、加熱されるべき当該複数の傾斜面をそれぞれの傾斜面毎に順次加熱する高周波焼入用ワーク及び加熱処理による硬化層を有するワークと、焼入用ワークの高周波焼入方法と、に関する。
複数の傾斜面を有するワークの傾斜面を誘導加熱等により、高周波焼入処理する際、複数の傾斜面のすべてを同時に焼入処理することが困難な場合がある。このような場合、例えば、図４に示すように、テーパ状に先細りしたワークの二つの傾斜面１２ａ，１２ｂを誘導加熱処理する場合、先ず、ワークの一方側の傾斜面１２ａを誘導加熱コイル１０で加熱処理し、その後急冷して焼入処理する。次いでワークを上下反転させてから反対側の傾斜面１２ｂを同様にして誘導加熱処理することが行われている（特許文献１）。
特開２０１２−２５１１８５号公報
しかしながら、図５に示すように、二つの傾斜面１２ａ，１２ｂのテーパ状の先端部の距離Ａ（以下、これらの傾斜面同士が結合した面を連結面１３と称する。）が短く、加熱対象の傾斜面に形成する硬化層１４ａ，１４ｂの深さＢが深い場合、一方の傾斜面１２ａを加熱後、ワークを反転した後の他方の傾斜面１２ｂの加熱処理の際、傾斜先端部の連結面１３において、反転前に加熱処理された一方の硬化層１４ａで熱膨張が生じ、傾斜先端部の連結面１３で割れが発生しやすくなる。あるいは、傾斜先端部の連結面１３で、硬化層１４ａ及び１４ｂの重なりが生じ、硬化層における加熱ムラが発生し、加熱処理後のワーク品質に悪い影響を及ぼすことになる。
本発明は、一方の傾斜面を加熱処理した後、ワークを反転して他方の傾斜面に加熱処理を行っても、先に形成された硬化層への熱の影響を抑え、先端面に割れが発生しにくく、傾斜面先端部で硬化層の重なりが生じないようにした高周波焼入用ワークと、そのような焼入用ワークの高周波焼入方法とを提供することを目的とする。
また、本発明は、各傾斜面の先端部で硬化層が重なっていない、硬化層を備えるワークを提供することを目的とする。
本発明は、互いに離間して設けられ所定厚みの硬化層が形成される複数の傾斜面と、複数の傾斜面の交わる方向でこれらの複数の傾斜面を連結する連結面と、を備え、連結面が、複数の傾斜面における硬化層の深さより深く設けられた窪み部を有する、高周波焼入用ワークを提供する。
本発明は、互いに離間して設けられた二つの傾斜面と、二つの傾斜面に所定厚みで形成された硬化層と、二つの傾斜面の交わる方向で二つの傾斜面を連結する連結面と、からなり、連結面が、二つの傾斜面における硬化層の深さより深く設けられた窪み部を有し、窪み部において硬化層同士の重なりがない、硬化層を備えるワークを提供する。
さらに本発明は、互いに離間して設けられ所定厚みの硬化層が形成される複数の傾斜面と、複数の傾斜面の交わる方向で複数の傾斜面を連結する連結面と、を備えた焼入用ワークの高周波焼入方法であり、連結面に複数の傾斜面における硬化層の深さより深く設けられた窪み部を設けた後、順次複数の傾斜面を誘導加熱コイルで加熱して急冷する、焼入用ワークの高周波焼入方法を提供する。
本発明の高周波焼入用ワークは、一方の傾斜面を加熱処理した後、次段で他方の傾斜面に誘導加熱処理を行っても、傾斜先端部の連結面に割れが発生しにくく、高品質で歩留りのよいワークが得られる。
本発明の硬化層を有するワークに係る一実施形態を示す概略断面図である。 図１に示す実施形態の変形例の概略断面図である。 他の変形例の概略断面図である。 従来の高周波焼入用ワークを用いた誘導加熱処理法を説明する図である。 従来の高周波焼入用ワークを図４に示す方法により加熱処理して得た、硬化層を有するワークの概略断面図である。
以下、本発明の高周波焼入用ワークに係る実施形態を、図１に示す高周波焼入用ワークの概略断面図を用いて詳細に説明する。
図１に示す本実施形態の高周波焼入用ワーク１は、一方の傾斜面２ａと、他方の傾斜面２ｂとを有し、これら二つの傾斜面２ａ，２ｂがテーパ状に先細り形状に形成されており、その交わる方向で傾斜面同士が先端で結合してこれら傾斜面２ａ，２ｂを連結する連結面３が形成されている。すなわち、傾斜面２ａ，２ｂは、交わる方向で連結面３によって連結されている。
ここで、本発明では、連結面３が平面状になっておらず、内面側に向かって窪み部４を有するように形成されている。この窪み部４は、実施形態１では、所定の角度でワークの内面側に向かって直線状に切り込まれ、断面形状が三角形の切欠き形状に形成されている。
このように二つの傾斜面２ａ，２ｂを有するワーク１の両傾斜面を高周波焼入れする場合、最初に一方の傾斜面２ａを誘導加熱コイルで加熱して急冷した後、ワーク１を反転したうえで、他方の傾斜面２ｂを加熱して急冷することで、一方の傾斜面２ａ側で内奥に所定厚みに達する一方の硬化層５ａが形成され、次いで、他方の傾斜面２ｂ側で内奥に所定厚みに達する他方の硬化層５ｂが形成される。この場合、傾斜面同士が先端で結合してこれら傾斜面２ａ，２ｂを連結する連結面３が、所定の寸法で切り欠かれて窪み部４を形成していることから、一方の傾斜面２ａを加熱して一方の硬化層５ａを形成する場合でも、他方の傾斜面２ｂは熱影響を受けない。次いで、他方の傾斜面２ｂを加熱して他方の硬化層５ｂを形成する場合でも、一方の傾斜面２ａは熱影響を受けず、一方の硬化層５ａが所謂、二度焼きされることがない。
なお、一方の傾斜面２ａの焼入処理後、他方の傾斜面２ｂの焼入処理を行うとき、ワークを反転することなく所定位置に保持しつつ、高周波焼入コイルの配置位置を変更することにより、順次加熱処理を施すようにしてもよい。
窪み部４は、図１に示すように、断面形状が三角形の切欠きとして形成されるほか、図２及び図３の各変形例に示すように、円弧状（図２）又は台形状（図３）の切欠き形状となっていてもよい。要は、一方の傾斜面２ａの焼入れで形成した硬化層５ａに対して、次段で、他方の傾斜面２ｂの焼入れにより他方の硬化層５ｂを形成する際に、焼入れの加熱が前段で形成した硬化層５ａに伝達されない面積で、先端部の連結面３が切り欠かれていればよい。従って、その限りで切欠き形状とその切欠き領域はどのように形成してもよい。
高周波焼入用ワーク１は、一方向に略一定形状で延びている。ここで、一方向とは、直線のほか、波線、曲線、環形状又は円環形状を含む。
上述の断面形状を有する高周波焼入用ワーク１が円環形状である場合（以下、実施形態のワークという）を例に以下に詳細に説明する。
この実施形態では、傾斜面２ａ，２ｂを結ぶ連結面３の距離（Ｌ１＋Ｌ２）が連結面３の長さＡ（図５参照）より長いため、一方の傾斜面２ａを誘導加熱コイル１０で加熱し急冷して硬化層５ａを形成した後、ワークを反転して他方の傾斜面２ｂを誘導加熱コイル１０で加熱処理する場合、一方の傾斜面２ａに既に形成された硬化層５ａに熱が伝わりにくくなる。これにより、二回目の加熱処理時に熱による膨張を抑制することが可能となり、加熱割れを防止することができる。
実施形態のワークの傾斜面２ａ，２ｂに誘導加熱処理を行うことにより、傾斜面２ａ，２ｂに硬化層５ａ、５ｂを有するワーク、すなわち、傾斜面２ａ，２ｂと、傾斜面２ａ，２ｂに形成された硬化層５ａ，５ｂと、傾斜面２ａ，２ｂの交わる方向で、傾斜面２ａ，２ｂを連結する連結面３とからなり、連結面３が窪み部４を有し、窪み部４において硬化層５ａ，５ｂ同士の重なりがない、硬化層を備えるワーク６を得ることができる。
傾斜面２ａ，２ｂの硬化層５ａ，５ｂの深さＢをより深くした硬化層を有するワークを得たい場合には、窪み４の形状を変更することにより、実施形態１のワークの連結面３の長さ（Ｌ１＋Ｌ２）が変更されることになり、硬化層５ａ，５ｂが窪み部４で重なって形成されることを防止できる。
１ 高周波焼入用ワーク
２ａ， ２ｂ 傾斜面
３ 連結面
４ 窪み部
５ａ，２ｂ 硬化層
６ 硬化層を備えるワーク
１０ 誘導加熱コイル
１２ａ，1２ｂ 傾斜面
１３ 連結面
１４ａ，１４ｂ 硬化層

Claims (7)

  1. 互いに離間して設けられ所定厚みの硬化層が形成される複数の傾斜面と、前記複数の傾斜面の交わる方向で該複数の傾斜面を連結する連結面と、を備え、
    前記連結面が、前記複数の傾斜面における前記硬化層の深さより深く設けられた窪み部を有する、高周波焼入用ワーク。
  2. 互いに離間して設けられ所定厚みの硬化層が形成される二つの傾斜面と、前記二つの傾斜面の交わる方向で前記二つの傾斜面を連結する連結面と、を備え、一方の傾斜面を熱処理した後、他方の傾斜面を熱処理する高周波焼入用ワークであって、
    前記連結面が、前記二つの傾斜面における前記硬化層の深さより深く設けられた窪み部を有する、高周波焼入用ワーク。
  3. 前記窪み部の断面形状が円弧状に窪んでいる、請求項１又は２に記載の高周波焼入用ワーク。
  4. 前記窪み部の断面形状が三角形状に窪んでいる、請求項１又は２に記載の高周波焼入用ワーク。
  5. 前記高周波焼入用ワークの形状が、円環形状である、請求項１又は２に記載の高周波焼入用ワーク。
  6. 互いに離間して設けられた二つの傾斜面と、前記二つの傾斜面に所定厚みで形成された硬化層と、前記二つの傾斜面の交わる方向で前記二つの傾斜面を連結する連結面と、からなり、
    前記連結面が、前記二つの傾斜面における前記硬化層の深さより深く設けられた窪み部を有し、前記窪み部において前記硬化層同士の重なりがない、硬化層を備えるワーク。
  7. 互いに離間して設けられ所定厚みの硬化層が形成される複数の傾斜面と、前記複数の傾斜面の交わる方向で該複数の傾斜面を連結する連結面と、を備えた焼入用ワークの高周波焼入方法であり、
    前記連結面に前記複数の傾斜面における前記硬化層の深さより深く設けられた窪み部を設けた後、順次前記複数の傾斜面を誘導加熱コイルで加熱して急冷する、焼入用ワークの高周波焼入方法。
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