JP6293450B2 - 熱処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの突起部分の外周面を誘導加熱する熱処理方法に関する。

ワークの突起部分の外周面を熱処理する場合に、突起部分の外周面を取り囲む環状の誘導加熱コイルが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特公昭６３−１５９７０号公報

突起部分の外周面を局部的に熱処理することが要請される場合がある。しかし、特許文献１に記載された熱処理方法によると、突起部分に発生する誘導電流は突起部分の外周面を循環するため、突起部分の外周面が全周に亘って加熱されてしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、ワークの突起部分の外周面を局部的に熱処理することが可能な熱処理方法を提供することを目的とする。

ワークの柱状突起部分の突出方向中心線を間に挟んで対向し且つ該柱状突起部分の外周面に含まれる表裏一対の領域に沿って並行して延びる一対の導体を前記柱状突起部分の先端面よりも突出方向上側に配置し、前記一対の導体に該導体の延在方向同じ向きに電流を流し、前記柱状突起部分の外周面の前記表裏一対の領域を誘導加熱する熱処理方法。

本発明によれば、ワークの突起部分の外周面において一対の導体の並び方向に表裏をなす領域対を局部的に熱処理することが可能となる。

本発明の実施形態を説明するための、誘導加熱コイルの一例の構成を示す図である。 図１の誘導加熱コイルを用いたワークの突起部分の誘導加熱において、誘導加熱コイルの一対の導体の周囲に形成される磁場を示す図である。 図１の誘導加熱コイルを用いたワークの突起部分の誘導加熱において、ワークの突起部分に発生する誘導電流を示す図である。 図１の誘導加熱コイルを用いて焼入れされたワークの突起部分の焼入れパターンを示す図である。 図１の誘導加熱コイルの変形例の構成を示す図である。 本発明の実施形態を説明するための、誘導加熱コイルの他の例の構成を示す図である。

図１は、本発明の実施形態を説明するための、誘導加熱コイルの一例の構成を示す。

図１に示す誘導加熱コイル１０は、ワーク１の突起部分２の外周面を誘導加熱するものである。

ワーク１の突起部分２は、図示の例では略四角柱状に形成されており、突起部分２の外周面３は、表裏をなす一対の側面３０，３１、及び表裏をなす一対の側面３２，３３によって構成されている。なお、突起部分２の形状は、表裏をなす一対の領域を外周面に含む限りにおいて限定されず、例えば略円柱状などであってもよい。

誘導加熱コイル１０は、一対の導体１１−１，１１−２と、両導体１１−１，１１−２を接続する接続導体１２とを備えている。

導体１１−１，１１−２は突起部分２の先端面４よりも上方に配置される。そして、導体１１−１は側面３０の先端面４との稜線３０ａに沿い、導体１１−２は側面３１の先端面４との稜線３１ａに沿うようにして、両導体１１−１，１１−２は突起部分２の突出方向中心線Ｃを間に挟んで対向し、並行して延びて設けられている。

接続導体１２は、導体１１−１，１１−２を並列に接続しており、誘導加熱コイル１０に高周波の電力を供給する電源部１３に接続される。

図２は、誘導加熱コイル１０を用いたワーク１の突起部分２の誘導加熱において、導体１１−１，１１−２の周囲に形成される磁場を示し、図３は突起部分２に発生する誘導電流を示す。

電源部１３から誘導加熱コイル１０への給電に伴い、並列に接続された導体１１−１，１１−２には、任意の時点において、両導体の延在方向同じ向きに電流Ｉ１が流れる。導体１１−１，１１−２に電流Ｉ１が流れるのに伴い、両導体の周囲に磁場が形成される。

同じ向きに電流Ｉ１が流れる導体１１−１，１１−２の周囲に形成される磁場において、両導体の間の磁束密度は減弱される。よって、先端面４の幅方向（導体１１−１，１１−２の並び方向）中央部に鎖交する磁束は僅かとなる。そして、導体１１−１が沿う稜線３０ａを一辺とする側面３０、及び導体１１−２が沿う稜線３１ａを一辺とする側面３１に対して、任意の時点において、同じ向きに磁束φが鎖交する。

同じ向きに磁束φが鎖交した側面３０，３１の各々には誘導電流Ｉ２が発生し、誘導電流Ｉ２は、突起部分２の外周面３を循環することなく、側面３０，３１の各々の面内を循環するように流れる。それにより、突起部分２の外周面３のうち側面３０，３１が局部的に誘導加熱される。

図４は、誘導加熱コイル１０を用いて焼入れされたワーク１の突起部分２の焼入れパターンを示す図であり、（ａ）は図３におけるIVａ矢視面を示し、（ｂ）は図３におけるIVｂ−IVｂ断面を示し、（ｃ）は図３におけるIVｃ矢視面を示す。なお、図中、薄墨を施した箇所が焼入れ硬化層である。

図４に示されるように、誘導加熱コイル１０を用いたワーク１の突起部分２の焼入れによれば、側面３２，３３及び先端面４の幅方向中央部には焼入れ硬化層が形成されず、側面３０，３１に焼入れ硬化層が形成される。

なお、上述した例では、導体１１−１，１１−２は、突起部分２の先端面４よりも上方に位置して側面３０，３１に沿って延びて設けられているが、例えば図５に示すように、導体１１−１，１１−２は、側面３０，３１の側方に位置して側面３０，３１に沿って延びて設けられていてもよい。

図６は、本発明の実施形態を説明するための、誘導加熱コイルの他の例の構成を示す。

図６に示す例は、上述した誘導加熱コイル１０の一対の導体１１−１，１１−２の各々に、磁束の広がりを調整するためのコア１４を装着したものである。コア１４によって磁束の広がりを調整することにより、磁束をワーク１の突起部分２の局部に集中的に鎖交させることができ、その部位の加熱効率を高めることができる。

コア１４は、図示の例では、導体１１−１，１１−２の下面（突起部分２の外周面３に向く面）を除く表面を各導体の略全長にわたって覆うように形成されているが、コア１４の形状は突起部分２の形状や所望する突起部分２の外周面の加熱温度分布に応じて種々に変更することができる。

以上、説明したとおり、本明細書には下記の事項が開示されている。

（１） ワークの突起部分の突出方向中心線を間に挟んで対向し且つ該突起部分の外周面に沿って並行して延びる一対の導体に、該導体の延在方向同じ向きに電流を流し、前記突起部分の外周面を誘導加熱する熱処理方法。
（２） 上記（１）の熱処理方法であって、前記一対の導体の各々の前記突起部分の外周面に向く面を露呈させて該導体を囲繞するコアが、該導体に装着されている熱処理方法。

１ ワーク
２ 突起部分
３ 外周面
４ 先端面
１０ 誘導加熱コイル
１１−１ 導体
１１−２ 導体
１２ 接続導体
１３ 電源部
１４ コア

Claims (2)

1. ワークの柱状突起部分の突出方向中心線を間に挟んで対向し且つ該柱状突起部分の外周面に含まれる表裏一対の領域に沿って並行して延びる一対の導体を前記柱状突起部分の先端面よりも突出方向上側に配置し、前記一対の導体に該導体の延在方向同じ向きに電流を流し、前記柱状突起部分の外周面の前記表裏一対の領域を誘導加熱する熱処理方法。
2. 請求項１記載の熱処理方法であって、
   前記一対の導体の各々の前記突起部分の外周面に向く面を露呈させて該導体を囲繞するコアが、該導体に装着されている熱処理方法。