JPH03273157A - 焼入れ深さ測定装置 - 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 本発明は焼入れに伴う磁気特性変化を利用して焼入れ深
さを測定する装置に係り、特に、個々の鋼材の個体差に
拘らず常に高い精度で焼入れ深さを測定できる装置に関
するものである。

従来の技術 自動車部品などにおいては表面に焼入れを施した焼入れ
部品が多用されているが、強度設計上や信頼性等の点で
その焼入れ深さは一定であることが望まれる。これに対
し、例えば高周波焼入れなどにおいでは、焼入れ条件が
同じであっても焼入れ部品の加工履歴などにより焼入れ
深さがばらつくため、部品毎に焼入れ深さを測定してそ
の品質を保証する必要がある。このような測定装置とし
て、焼入れに伴う磁気特性変化を利用したものが考えら
れている。

これは、具体的には焼入れ深さに応じて保磁力が変化す
ることに基づくもので、例えば第１図に示されているよ
うに、プローブ１０の一対のチップ１２．１４に焼入れ
された被検査材１６の表面を密着させて励磁コイル１８
によりそれ等を通る磁気回路を形成するとともに、プロ
ーブ本体２０とチップ１２との間に配設されたホール素
子等の磁気センサ２２によってその磁気回路の磁束密度
Ｂを測定しつつ、励磁コイル１８の励磁電流Ｉにより起
磁力Ｆを変化させて磁束密度Ｂが零となるときの起磁ノ
）Ｆｃを検出し、予め求められた起磁力Ｆｃと焼入れ深
さｄとの関係を表す検量データから焼入れ深さｄを決定
するのである。上記チップ１２．１４には、被検査材１
６の表面形状に対応する円弧形状の接触面が形成され、
被検査材１６はその接触面上に！！置されるようになっ
ている。

第４図は、上記磁束密度Ｂと起磁力Ｆとの関係を示すグ
ラフの一例で、磁気回路の長さが一定であれば、このグ
ラフは磁束密度Ｂと磁化力Ｈとのヒステリシスループに
対応する。すなわち、起磁力Ｆは励磁電流Ｉと励磁コイ
ル１８の巻数Ｎとの積で表されるため、磁気回路の長さ
が一定であれば磁化力Ｈに対応し、磁束密度Ｂが零とな
る起磁力Ｆｃは前記保磁力に対応するのである。また、
第５図は検量データの一例であるが、焼入れ性はＭｎ、
Ｂｏなとの添加成分によって大きく影響されるため、被
検査材１６の成分（鋼種）に応じて予め実験的に求めら
れており、実際の被検査材１６の材質に対応するものが
選択されるようになっている。

なお、励磁コイル１８の巻数Ｎが一定であれば上記起磁
力Ｆは励磁電流Ｉに対応するため、起磁力Ｆｃから焼入
れ深さｄを測定することは、磁束密度Ｂが零となるとき
の励磁電流１ｃから焼入れ深さｄを測定することと実質
的に同じである。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このように被検香料のｍ種毎に検量デー
タを設定し、鋼種に応して検量データを選択して焼入れ
深さｄを測定しても、必ずしも高い精度が得られないこ
とがあった。すなわち、鋼材の焼入れ外はその成分のみ
ならず添加成分の拡散状態等によっても変化するため、
同し鋼種であっても拡散状態の相違など個々の鋼材の個
体差により焼入れ性が相違し、共通の検量データでは高
い精度で焼入れ深さｄを測定できなかったのである。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、個々の鋼材の個体差に拘らず常に
高い精度で焼入れ深さを測定できるようにすることにあ
る。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために、本発明は、鋼材に所定の
加工を行って焼入れを施した焼入れ部品の焼入れ深さを
、その焼入れ部品を通る磁気回路を形成するとともに、
その磁気回路の磁束密度Ｂを測定しつつ起磁力Ｆを変化
させてその磁束密度Ｂが零となるときの起磁力Ｆｃを検
出し、予め求められた起磁力Ｆｃと焼入れ深さｄとの関
係を表す検量データに基づいて測定する装置であって、
（ａ）前記鋼材の成分を表す成分情報、および前記検量
データを補正するためにその鋼材に焼入れ性評価試験を
行って得られた焼入れ性評価情報が記憶され、該銅材と
対で取り扱われる記録媒体と、（ｂ）前記磁束密度Ｂが
零となるときの起磁力Ｆｃを検出する起磁力検出手段と
、（Ｃ）前記記録媒体に記憶された成分情報および焼入
れ性評価情報を読み取る読取り装置と、（ｄ）複数種類
の鋼材の成分に応して予めメモリに記憶された複数の検
量データの中から、前記読取り装置によって読み取られ
た成分情報が表す成分に対応するものを選択する選択手
段と、（ｅ）その選択手段によって選択された検量デー
タおよび前記読取り装置によって読み取られた焼入れ性
評価情報に基づいて、前記起磁力検出手段によって検出
された起磁力Ｆｃから焼入れ深さｄに関する情報を取り
出す判定手段とを有することを特徴とする。

ここで、上記成分情報は、メモリに予め記憶された複数
の検量データに対応してその内容が定められ、例えばＳ
Ｍｎ５３Ｈ，５５５Ｃなどの鋼種別であっても良い。そ
の場合に、鋼材メーカーなどにおいては鋼材を出荷する
際にその成分分析を行い、添加成分の種類や量などを個
々の鋼材について検査するようになっているため、その
分析結果を併せて記録媒体に記憶させておくこともでき
る。

また、焼入れ性評価情報は、添加成分量の僅かなばらつ
きやその分散状態などにより同じ成分（例えば鋼種）で
あっても焼入れ性が相違するため、実際にその鋼材に焼
入れを行って破壊検査により焼入れ深さを測定し、予め
メモリに記憶された基本的な検量データから得られる焼
入れ深さｄとの相違に基づいて、正しい焼入れ深さが得
られるようにその検量データ、或いは検量データから求
められた焼入れ深さｄを補正するための情報である。

また、焼入れが行われる前の加工の種類、例えば熱間鍛
造か冷間鍛造か等によっても焼入れ性は相違するため、
上記焼入れ性評価情報を得るための焼入れ性評価試験は
、必要に応じて鋼材の用途に応じた加工を施して行われ
る。このことは、メモリに記憶される検量データについ
ても同様であるが、加工による焼入れ性の変化は上記焼
入れ性評価情報のみで対処し、検量データについては加
工を考慮することなく求めるようにしても良い。

なお、このような焼入れ前の加工条件についても、成分
情報や焼入れ性評価情報と共に記録媒体に記憶させてお
くことができる。

また、判定手段によって取り出される焼入れ深さｄに関
する情報は、その焼入れ深さｄそのものであっても良い
ことは勿論であるが、例えば焼入れ深さｄが予め定めら
れた許容限界範囲内であるか否かを、起磁力Ｆｃが上記
検量データ等から求められた所定の範囲内であるか否か
によって判定する場合なども含まれる。

作用および発明の効果 このような焼入れ深さ測定装置においては、成分情報お
よび焼入れ性評価情報が記憶された記録媒体が鋼材と対
で取り扱われ、その鋼材に所定の加工を行って焼入れを
施した焼入れ部品の焼入れ深さを測定する際には、読取
り装置によって上記記録媒体に記憶された成分情報およ
び焼入れ性評価情報が読み取られ、その成分情報が表す
成分に対応する検量データがメモリに記憶された複数の
検量データの中から選択手段によって選択されるととも
に、その選択された検量データおよび上記焼入れ性評価
情報に基づいて、判定手段により起磁力検出手段によっ
て検出された起磁力Ｆｃから焼入れ深さｄに関する情報
が取り出される。

このように本発明の焼入れ深さ測定装置は、成分情報に
応して選択された検量データだけでなく、焼入れ性評価
試験によって得られた個々の鋼材の焼入れ性評価情報を
も考慮して焼入れ深さｄに関する情報を取り出すように
なっているため、添加成分が同しであってもその拡散状
態が異なる場合など、個々の鋼材の個体差に拘らず常に
高い精度で焼入れ深さｄが測定されるのである。

また、七記戒分情報および焼入れ性評価情報は、鋼材と
対で取り扱われる記録媒体に記憶されており、その鋼材
を加工して焼入れした焼入れ部品の焼入れ深さ測定を行
う際には、読取り装置によってその記録媒体から情報を
読み取るだけで良いため、面倒な人力作業が不要である
とともに入力ミスなどの誤操作の恐れが殆どないのであ
る。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

本実施例においても前記第１図に示されているプローブ
ｌＯがそのまま用いられ、前記励磁コイル１８および磁
気センサ２２には第２図に示されている測定制御回路２
４が接続されて、被検査材１６の焼入れ深さｄが測定さ
れるようになっている。この被検査材１６は、調材に所
定の加工を行って焼入れを施した焼入れ部品に相当する
。

測定制御回路２４はマイクロコンピュータ２６を含んで
構成されており、マイクロコンピュータ２６からＤ／Ａ
コンバータ２８を介して電流制御回路３０に励磁信号Ｓ
Ｍが供給され、その励磁信号ＳＭに従って励磁コイル１
８に励磁電流Ｉが出力されることにより、励磁コイル１
８が励磁されて前記プローブ本体２０．磁気センサ２２
．チップ１２．被検査材１６．およびチップ１４を通る
磁気回路が形成される。また、磁気センサ２２からは、
上記磁気回路の磁束密度Ｂに対応する磁気信号ＳＢが出
力され、増幅器３２．マルチプレクサ３４．およびＡ／
Ｄコンバータ３６を介してマイクロコンピュータ２６に
採り込まれる。なお、上記電流制御回路３０からも、励
磁コイル１８の励磁電流Ｉを表すモニタ信号３１がマル
チプレクサ３４およびＡ／Ｄコンバータ３６を介してマ
イクロコンピュータ２６に採り込まれるようになってい
る。

また、上記マイクロコンピュータ２６には読取り装置３
８が接続され、フロッピーディスク４０に記憶された情
報を読み取ってマイクロコンピュータ２６に供給するよ
うになっている。フロッピーディスク４０は記録媒体に
相当するもので、被検査材Ｉ６を加工する前の鋼材にと
対で取り扱われ、鋼材メーカー等においてその鋼材にの
成分情報ＴＩおよび焼入れ性評価情報Ｔ２が予め書込み
装置４２により書き込まれている。

マイクロコンピュータ２６には、予め磁化パターンがＲ
ＯＭ等に設定されており、その磁化パターンに従って前
記励磁電流１を制御するようになっている。かかる磁化
パターンは、例えば被検査材１６の磁化状態が飽和する
最大値１　ｗａｘまで励磁電流Ｉを上昇させた後ＯＡま
で速やかに下降させるとともに、通電方向を逆向きにし
て所定の電流範囲だけ段階的に上昇させ、その後、その
反対方向の電流値を最大値１　ｍａｘまで上昇させた後
再びＯＡまで速やかに下降させ、通電方向を再び逆向き
すなわち最初と同じ向きにして電流値を段階的に上昇さ
せるように定められる。なお、この磁化パターンによる
被検査材１６の磁化を終了した後は、励Ｍ！電流Ｉの方
向を交互に反転させて被検査材１６を脱磁しておくこと
が望ましい。

上記マイクロコンピュータ２６はまた、予め記憶された
プログラムに従って信号処理が行われることにより、第
３図に示されている機能が実行されるようになっている
。第３図において、起磁力Ｆｃ検出ブロック４４は、上
記磁化パターンに従って励磁電流■が制御される過程で
起磁力Ｆｃを検出するブロックであり、前記モニタ信号
Ｓ１および磁気信号ＳＢが供給されるようになっている
。

そして、モニタ信号３１が表す励磁電流ＩがＩ　ｒａａ
ｘとされた後ＯＡまで下降させられ、その後逆向きに段
階的に上昇させられる過程で、磁気信号ＳＢが表す磁束
密度Ｂが零となるときの励磁電流ＩＣを検出し、その励
磁電流１ｃに励磁コイル１８の巻数Ｎを掛算して磁束密
度Ｂが零となるときの起磁力Ｆｃを算出する。励磁電流
１ｃは、磁化パターンによる励磁電流Ｉの一連の変化の
中で２回検出され、起磁力Ｆｃの算出に際してはそれ等
の平均が用いられる。

検量データ選択ブロック４６は、予めＲＯＭ等のメモリ
４８に記憶された複数の検量データＤの中から前記成分
情報Ｔ１に対応、するものを選択するブロックである。

検量データＤは、ＳＭｎ　５３Ｈ，５５５Ｃ，５ＡＥ１
０６５などの鋼種毎に焼入れを行って破壊検査により焼
入れ深さｄを測定し、その焼入れ深さｄと起磁力Ｆｃと
の関係を調べたデータで、例えば第５図に示されている
ようなものであり、データマツプや演算式等によって設
定されている。成分情報Ｔｌは、上記複数の検量データ
Ｄの中から鋼材Ｋに対応する一つの検量データＤＫを特
定し得るように、その鋼材にの鋼種を表している。但し
、添加成分の種類や量などを分析した分析結果などを成
分情報Ｔ１に含めても差支えない。

検量データ補正ブロック５０は、上記検量データ選択ブ
ロック４６によって選択された検量データＤＫを前記焼
入れ性評価情報Ｔ２に従って補正するブロックである。

これは、前記メモリ４８に記憶されている検量データＤ
は各鋼種の基本的なデータであり、添加成分量の僅かな
ばらつきやその分散状態などにより同じ鋼種であっても
その焼入れ性は相違するため、鋼材毎にその焼入れ性番
こ応じて上記検量データＤを補正する必要があるのであ
る。焼入れ性評価情報Ｔ２は、鋼材にの一部をサンプリ
ングして焼入れを行うとともに破壊検査により焼入れ深
さを測定し、予めメモリ４８に記憶された検量データＤ
ｘと起磁力Ｆｃに基づいて得られる焼入れ深さｄとの相
違に基づいて、正しい焼入れ深さが得られるようにその
検量データＤにを補正するための情報で、例えば検量デ
ータＤｘを所定量だけ平行移動させるものである。

なお、焼入れが行われる前の加工の種類、例え゛ば熱間
鍛造か冷間鍛造か等によっても焼入れ性は相違するため
、上記焼入れ性評価情報Ｔ２を得るための焼入れ性評価
試験は、必要に応じて鋼材にの用途に応じた加工を施し
て行われる。このことは、メモリ４８に記憶される検量
データＤについても同様である。このような焼入れ前の
加工条件についても、成分情報Ｔｌや焼入れ性評価情報
Ｔ２と共にフロッピーディスク４０に記憶させておくこ
とができる。

焼入れ深さｄ決定ブロック５２は、前記起磁力Ｆｃ検出
ブロック４４によって検出された起磁力Ｆｃ、および検
量データ補正ブロック５０によって＋ＩＩ正された検量
データＤＫ　°に基づいて被検査材１６の焼入れ深さｄ
を決定するブロックであり、この焼入れ深さｄ決定ブロ
ック５２からは、決定された焼入れ深さｄを表す表示信
号Ｓｄが出力され、その焼入れ深さｄが表示器５４（第
２図参照）に表示される。

また、かかるマイクロコンピュータ２６には、設定器５
６により焼入れ深さｄの許容限界範囲が設定され、上記
表示器５４には焼入れ深さｄと共にその焼入れ深さｄが
許容限界範囲内か否かが表示される。なお、測定結果を
パーソナルコンピュータ等の他の機器に出力して記憶さ
せたり記録させたりすることができることは勿論である
。

ここで、このような本実施例の焼入れ深さ測定装置にお
いては、フロッピーディスク４０に記憶された被検査材
１６の素材である鋼材にの成分情報Ｔ１に応して検量デ
ータＤ１が選択されるとともに、同じくフロッピーディ
スク４０に記憶された鋼材にの焼入れ性評価情報Ｔ２に
基づいて上記検量データＤ、ｌが補正され、その補正さ
れた検量データＤＸ　　’に基づいて焼入れ深さｄが決
定されるため、添加成分が同じであってもその拡散状態
が異なる場合など、個々の鋼材の個体差に拘らず常に高
い精度で焼入れ深さｄが測定されるのである。

また、上記成分情報Ｔ１および焼入れ性評価情報Ｔ２は
、鋼材メーカー等から鋼材にと対となって送られて来る
フロッピーディスク４０に記憶されており、その綱材Ｋ
を加工して焼入れした被検査材１６の焼入れ深さ測定を
行う際には、読取り装置３８にそのフロッピーディスク
４０をセットするだけで良いため、面倒な入力作業が不
要であるとともに入力ミスなどの誤操作の恐れが殆どな
いのである。

なお、この実施例では、マイクロコンピュータ２６によ
る一連の信号処理のうち前記起磁力Ｆｃ検出ブロック４
４の機能を果たす部分が起磁力検出手段に相当し、検量
データ選択ブロック４６の機能を果たす部分が選択手段
に相当し、検量データ補正ブロック５０および焼入れ深
さｄ決定ブロック５２の機能を果たす部分が判定手段に
相当する。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例では成分情報ＴＩおよび焼入れ性評
価情報Ｔ２を記憶させる記録媒体としてフロッピーディ
スク４０が用いられているが、磁気カード、ＩＣカード
、磁気テープ、バーコードなど、他の種々の記録媒体を
採用することができる。読取り装置３８や書込み装置４
２は、その記録媒体に応して適宜窓められる。

また、前記実施例では焼入れ性評価情報Ｔ２に基づいて
検量データＤ工を補正するようになっているが、検量デ
ータＤ９から起磁力Ｆｃに基づいて得られた焼入れ深さ
ｄを焼入れ性評価情報に従って補正するようにすること
もできる。焼入れ性評価情報の内容は、その使われ方に
よって適宜窓められ、最終的に求められる焼入れ深さが
個々の鋼材の焼入れ性に応じて補正されたものであれば
良い。

また、前記実施例では被検査材１６が円柱形状を威して
いて一対のチップ１２．１４上に載置されるようになっ
ているが、被検査材１６の形状は特に限定されるもので
はなく、その形状に応じてチップ１２．１４の接触面形
状は定められるとともに、被検査材１６とチップ１２．
１４とを接触させるｌ様も適宜変更され得る。

また、前記実施例では励磁電流１ｃに励磁コイル１Ｂの
巻数Ｎを掛算して起磁力Ｆｃを算出するようになってい
るが、励磁コイル１８の巻数Ｎが一定であれば励磁電流
１ｃは起磁力Ｆｃに対応するため、起磁力Ｆｃの替わり
に励磁電流１ｃを用いることも可能である。

また、前記実施例において説明した励磁コイル１８の磁
化パターンはあくまでも一例であり、例えば励磁電流■
の変化に対する磁束密度Ｂの変化の後れを考慮した遅延
回路を設け、励磁電流ｉを連続的に変化させるようにす
ることも可能である。

その他−々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である焼入れ深さ測定装置の
プローブを示す図である。第２図は第１図のプローブに
接続されている測定制御回路を示すブロック図である。 第３図は第２図の測定制御回路におけるマイクロコンピ
ュータの機能を説明するブロック線図である。第４図は
磁束密度Ｂと起磁力Ｆとの関係を示す図である。第５図
は起磁力Ｆｃと焼入れ深さｄとの関係を示す図である。 １６：被検査材（焼入れ部品） ２６：マイクロコンピュータ ３８：読取り装置 ４０：フロッピーディスク（記録媒体）４４：起磁力Ｆ
ｃ検出ブロック （起磁力検出手段） ４６：検量データ選択ブロック（選択手段）４８：メモ
リ 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鋼材に所定の加工を行って焼入れを施した焼入れ部品の
   焼入れ深さを、該焼入れ部品を通る磁気回路を形成する
   とともに、該磁気回路の磁束密度Ｂを測定しつつ起磁力
   Ｆを変化させて該磁束密度Ｂが零となるときの起磁力Ｆ
   ｃを検出し、予め求められた起磁力Ｆｃと焼入れ深さｄ
   との関係を表す検量データに基づいて測定する装置であ
   って、前記鋼材の成分を表す成分情報、および前記検量
   データを補正するために該鋼材に焼入れ性評価試験を行
   って得られた焼入れ性評価情報が記憶され、該鋼材と対
   で取り扱われる記録媒体と、前記磁束密度Ｂが零となる
   ときの起磁力Ｆｃを検出する起磁力検出手段と、 前記記録媒体に記憶された成分情報および焼入れ性評価
   情報を読み取る読取り装置と、 複数種類の鋼材の成分に応じて予めメモリに記憶された
   複数の検量データの中から、前記読取り装置によって読
   み取られた成分情報が表す成分に対応するものを選択す
   る選択手段と、 該選択手段によって選択された検量データおよび前記読
   取り装置によって読み取られた焼入れ性評価情報に基づ
   いて、前記起磁力検出手段によって検出された起磁力Ｆ
   ｃから焼入れ深さｄに関する情報を取り出す判定手段と を有することを特徴とする焼入れ深さ測定装置。