JPH02298213A - 高周波光輝焼入による機械部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は機械部品の製造方法にかかり、特に、製造工程
の一部に焼入れ処理を含む製造方法に関するものである
。

「従来の技術」 流体機械のピストンなどのような摺動部を有する機械部
品の製作には、表面硬度を高めるための焼入れ処理が必
須とされる。

すなわち、全体として円筒状をなすピストンを製作しよ
うとする場合、 ■棒状の素材に調質、焼きならしなどの粗材熱処理を施
す。

■機械加工（例えば刃物による切削加工）によって素材
を所定の形状の部品（以下ワークという）に形成する。

■ワークを加熱炉に収容して変態点温度以上まで加熱し
た後、急冷することにより、焼入れを施し、その後、残
留応力除去のため、焼戻しく所謂テンパー）を行う。

■焼入れによりワークの表面に生じたスケールを除去ス
べく、シッットブラスト処理などの表面処理を行う。

■焼入れに伴う加熱に起因してワークに生じた歪みを補
正すべく、必要な部分に機械加工（例えば砥石による研
磨加工や刃物による切削加工）を施す。

という工程が必要とされる。

「発明が解決しようとする課題」 と、ころで、上記工程による機械部品の製作にあっでは
、■の熱処理工程を挟んで前後に■■の機械加工工程が
行われることに起因して下記のような問題点があった。

ａ、前記■■の工程は同一の加工工場内で、また、■、
■の工程はこれと別個の熱処理工場内で行われ、かつ、
■の工程にはある程度の時間がかかるから、ラインの同
期化、すなわち、−ｉｔした製造ラインを採用すること
ができず効率がわるい。

また、機械加工工場と熱処理工場との間のハンド゛ング
設備が必要とされる。

ｂ３機械加工が■■の二段階行われるから、■の工程の
機械加工において、■の工程の機械加工に必要な加工代
を見込んでおく必要がある。

Ｃ９上記■のショツトブラストによりワークの表面に生
じた打ち傷と呼ばれる凹凸が、上記■の機械加工のため
の加工代を越える深さに達すると不良品となってしまう
。

ｄ、焼入れにより硬度が高くなったワークに対して上記
■の機械加工が行われるから、■の工程の作業能率がわ
るく、また、刃物等の工具が消耗し易い。

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、上記ａ　
％　ｄの問題点を解決して、能率的でかつ不良品の発生
の少ない焼入れ方法を得ることを目的とするものである
。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明は、ワークを最終製品
の寸法まで機械加工した後、必要箇所を冷却油中で高周
波加熱するようにしたものである。

「作用」 冷却液中で高周波加熱することにより、ワークの必要箇
所が磁気誘導電流により発熱し、その後、冷却油により
直ちに冷却されて焼入れが施される。

また高周波誘導加熱を用いることにより、上記焼入れを
必要箇所のみに行なうことができる。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

まず、本発明方法により焼入れされるワーク１を説明す
れば、このワーク１は、棒状の素材（例えば５４５Ｃな
どの炭素鋼）を旋盤等により切削加工して回転体状に形
成してなるもので、外周の一部が大径部１ａおよび１ｂ
とされ、これらの大径部の外周に焼入れ処理が行われる
。

次いで、焼入れ装置を説明すれば、符号２は処理槽であ
って、この処理槽２には、冷却油としての焼入れ油が貯
留されている。また処理槽２には、ポンプ３が接続され
ており、このポンプ３により、処理槽２の底部から抽出
した焼入れ油を冷却装置４により冷却した後、上部から
送り込むようになっている。すなわち前記ポンプ３、冷
却装置４は、処理槽２内の焼入れ油を循環させる配管系
の一部をなしている。前記冷却装置４は、屈曲した配管
に多数のフィン５を設け、このフィン５にファン６がら
空気を供給して配管内の焼入れ油を冷却するようにした
構成となっている。また前記処理槽２内には温度センサ
７が設け′られており、この温度センサ７から供給され
る温度信号に基づいて、制御回路８に前記ファン６の駆
動源（図示路）を制御させることにより、焼入れ油の温
度が一定に維持されるようになっている。なお、この焼
入れ油の温度は、５０℃〜８０℃の範囲内で適宜選択さ
れる。

一１方、前記処理槽２の内部には加熱コイル９・１０が
設けられている。これらの加熱コイル９・１０は、それ
ぞれ、焼入れを施すべきワークｌの大径部１ａ−１ｂよ
り僅かに大きな内径寸法を有し、大径部１ａ−１ｂの位
置に対応した相互間隔をおいて配置されている。また加
熱コイル９・ｌＯは、それぞれ高周波発振回路１１に接
続されて、高周波電流により励磁されるようになってい
る。

さらに、前記処理槽２の底部には回転テーブル１２が設
けられており、該回転テーブル１２は、処理槽ｌの外部
に設けられたモータ１３により軸１４を介して駆動され
て、前記ワークｌを前記加熱コイル９・１０の軸線を中
心に回転させるようになっている。なお符号１５は前記
軸１４と処理槽ｌとの間を軸封するシールである。

以上のように構成された高周波焼入れ装置°は、前記回
転テーブル１２上にワークｌを載置して回転させつつ、
加熱コイル９・１０に高周波電流を供給スることにより
、ワークｌの所定箇所（大径部１ａ・１ｂの周囲）を変
態点以上、オーステナイト化する温度まで誘導加熱し、
その後、コイル９・ｌＯへの発振電流の供給を停止する
ことにより、ワーク１を焼入れ油によって冷却して、前
記大径部１ａ・１ｂの外周に焼入れ層ＩＣを形成するこ
とができる。なおワークｌの加熱量は、コイル９・１０
のターン数Ｔ１必要ボルト、アンペア、発振周波数Ｈ２
、通電時間を等の要素により決定され、この加熱量に応
じて大径部１ａ−１ｂの表面に所定の焼入れ深さ　（例
えば０．７〜１．０ｍｍ程度、或いは、それ以上）で処
理が施される。

また回転テーブル１２は、ワークｌの該当箇所を均一に
加熱すべく回転させられるもので、前記通電時間ｔの間
に少なくとも一回転させることが望ましい。

上記焼入れ処理は、焼入れすべき箇所を主たる対象とし
、不要箇所への熱影響が冷却油に吸収されるから、従来
のように空中で加熱する場合に比して、焼入れによる歪
みの発生が非常に少ない。

また冷却油による冷却が比較的緩慢に進むので、残留応
力の発生が少な（、後工程の焼戻し工程が不要となる。

さらに、冷却油中で空気に触れることな（加熱、冷却が
行われるから、ワークｌの表面にスケールが発生するこ
とがなく、所謂、光輝焼入と称する形態となる。したが
って、ワーク１を最終的な形状に機械加工した後、図示
の装置により焼入れするという工程により、最終製品を
得ることができる。

従って、形状が複雑なため、焼入処理後の研出、シッッ
トブラスト等が行ない難い製品に適用した場合、その効
果は大きい。

「変形実施例」 ａ、冷却油としての焼入れ油の温度は焼入れ条件に重要
にかかわりを持ち、また、作業開始直後など焼入れ油の
温度が低い場合には、粘度が高（なって不均一な温度分
布となる場合があるから、焼入れ油の循環系に冷却装置
とともに加熱装置を設けて、焼入れ油の温度をさらに厳
密に管理することも有効である。

ｂ、実施例の場合、下方から取り出した焼入れ油を上方
から供給することにより、主として対流により焼入れ油
の温度を均一化するようにしたが、焼入れ油を撹拌すべ
く槽内に高速で噴出させること、あるいは、槽内に機械
的な撹拌装置を設けることも有効である。

Ｃ１実施例の場合、回転体状をなすワークの形状に応じ
て通常のリング秋のコイルを用いたが、ワークの被焼入
れ部の輪郭に対応して、他の形状のコイルを用いてもよ
いのはもちろんである。

ｄ、上記焼入れにあっては、いわゆる浸炭処理のような
焼入れ部に炭素を補給する処理をとることができないか
ら、充分な表面硬度を得るためには、要求される硬度仕
様１゛こ応じて、通常０．３５％以上の炭素量を持った
材料（３３５Ｃ相当品以上）を用いることが望ましい。

ｅ、実施例では、一つのワークを回転テーブルの軸線上
に置いて自転させつつ処理する方法を示したが、ターン
テーブルを採用してその周囲（軸線から偏心した位置）
に複数のワークを配置しておき、ターンテーブル上の所
定箇所で一つのワークに加熱コイルを装着し、この位置
でワークを自転させつつ処理することにより、ターンテ
ーブル上の複数のワークを連続的に処理することも、処
理の効率化の上で有効である。また、回転テーブルを用
いず、ワークを処理槽の上部から吊下した状態で処理し
てもよい。

「発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明は、所定形状に機
械加工されたワークを冷却油中で高周波誘導加熱するも
のであるから、下記の効果を奏する。

■必要箇所のみに焼入れが施され、不必要な熱影響が冷
却油に吸収されるから、焼入れに伴ってワークに発生す
る寸法誤差が極めて小さく、したがって、焼入れ後の機
械加工が不要である。また、焼入れに必須の加熱および
急冷が油中で空気に触れることなく行われるから、焼入
れに伴うスケールの発生がなく、したがって、焼入れ処
理を経た後のショツトブラストなどの処理も不要である
。

因みに、水中における高周波誘導加熱で寸法歪みを極小
限化されることは知られているが、スケール皮膜の発生
を回避することができず、また、水中での冷却では、冷
却速度が早くなるため残留応力が太き（なり、後工程に
焼戻し工程を必要とするが、本発明では不要である。

■焼入れ処理を伴う機械部品を機械加工、焼入れの二つ
の工程で製造することができ、全体として、製造プロセ
スを簡略化することができる。また、焼入れ前のワーク
に対して機械加工を行なえば良いから、加工の作業性が
良好であるとともに、加工に伴う刃物の消耗が少ない。

■焼入れが最終工程となるため、焼入れに伴う加熱跡（
変色部）が焼入れ層の底部に残されることになり、未処
理品と処理品とを外観により容易に弁別することができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法に用いられる焼入れ装置の例を示す
断面図である。 ｌ・・・・・・ワーク、１ａ−１ｂ・・・・・・大径部
、１ｃ・・・・・・焼入れ層、２・・・・・・処理槽、
３・・・・・・ポンプ、４・・・・・・冷却機、７・・
・・・・温度センサ、９・１ｏ・・・・・・加熱コイル
、１１・・・・・・高周波発振回路、１２・・・・・・
回転テーブル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ワークを最終製品の寸法まで機械加工する工程と、機械
   加工されたワークの必要箇所を冷却油中で高周波加熱す
   る工程とからなることを特徴とする高周波光輝焼入によ
   る機械部品の製造方法。