JPH04120212A - 高周波焼戻し方法 - 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】 ａ、産業上の利用分野 本発明は、フランジ部を有する中空軸受部材の中空部内
に高周波誘導加熱コイルを挿入配置し、前記中空軸受部
材の内周面に形成された焼入れ硬化層を前記高周波誘導
加熱コイルにて加熱して前記焼入れ硬化層の低温焼戻し
処理を行なうようにした高周波焼戻し方法に関する。

ｂ、従来の技術 自動車用等の部品として、フランジ部を有する中空軸受
部材が用いられている。第６図及び第７図は、この種の
中空軸受部材１を示すものであって、この部材ｌは、中
空部２を有する円筒部３と、この円筒部３の外周に一体
成形されたフランジ部４とから構成されている。そして
、中空部２の周面には例えば１対の軸受用の周溝５ａ、
　５ｂが形成されており、これらの周溝５ａ、　５ｂに
表面焼入れが施されて焼入れ硬化層（高周波焼入れ部）
６が形成されている。

ところで、上述の焼入れ硬化層６の形成は、通常、次の
ような操作により行われている。

すなわち、高周波誘導加熱コイルを中空軸受部材１の中
空部２内の周溝５ａ、　５ｂに対応配置して高周波誘導
加熱し、次いで周溝５ａ、　５ｂ部分を冷却水等にて急
冷することによって高周波焼入れ処理を施し、しかる後
に、焼戻し処理を行なうのが一般的である。

ところで、焼戻し処理としては次のような種々の方法が
一従来より採用されている。

まず、第１の方法は、高周波焼入れした中空軸受部材１
を電気炉内に入れ、加熱時間を約１〜２時間として加熱
温度を約１５０〜２５０°Ｃに設定して加熱し、これに
より低温焼戻し処理を行なう方法である。

第２の方法は、第６図に示すように中空軸受部材１の中
空部２内に、高周波誘導加熱コイル（焼戻しコイル）７
を挿入して周溝５ａ、　５ｂ部分を加熱して冷却し、こ
れにより低温焼戻し処理を行なう方法である。

第３の方法は、第７図に示すように中空軸受部材１の周
囲を高周波誘導加熱コイル８にて取り囲み、この中空軸
受部材１を外周より加熱して冷却し、これによって低温
焼戻し処理を行なう方法である。

第４の方法は、中空軸受部材１を流動層炉又はオイルテ
ンパー炉にて約１５０〜２５０℃の温度に設定し、所定
時間にわたって加熱して冷却することにより低温焼戻し
処理を行なう方法である。

通常、従来においては上記第１〜第４の方法の何れか１
つを採用して低温焼戻し処理を行なって、中空軸受部材
１の周溝５ａ、　５ｂ部分（高周波焼入れ箇所）の焼入
組織の均一化（微細化）並びに所定の焼戻し硬度を得る
ようにしているのが現状である。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述の如き従来の低温焼戻し方法では、
次のような大きな問題点がある。

すなわち、第１の方法の場合には、加熱手段として電気
炉を用いているため、加熱に長時間を要し、ライン化の
障害となっているのが実状である。しかも、低温焼戻し
用の電気炉の設置には大きな設置スペースが必要である
上に、コスト高になってしまう不都合がある。

また、第２の方法の場合には、加熱手段として高周波誘
導加熱コイル７を用いている制約（近接効果、周波数特
性等）上、焼入れ硬化層６を均一な温度に加熱すること
は困難である。その理由は、中空軸受部材１には熱容量
の大きなフランジ部４が設けられているため、焼入れ硬
化層６のうちフランジ部４の近傍部分は昇温速度が遅く
、フランジ部４から離れた部分は昇温速度が早いためで
ある。なお、高周波誘導加熱によって部材を昇温さセて
所定温度に保持することは、部材の一部分のみに限定す
ればＯＮ、ＯＦＦ制御又はＰ、１．Ｄ、制御によって一
定に保持可能であるが、肉厚が不均一の部材の各部分を
同じ温度に昇温せしめて保温することは不可能である。

高周波誘導加熱コイル７を用いた焼戻しでは昇温のみで
焼戻し処理を実施することになるが、上述の如き原因に
より焼入れ硬化層６が不均一に加熱されてしまうと、焼
戻し組織が均一化されず、所定の焼戻し硬度を得ること
ができない不都合を生じる。ちなみに、昇温温度差を生
じると焼戻し硬度に大きな影響を受け、例えば表面温度
差が２０℃あるところでは、ビッカース硬度で５０〜８
０　（Ｈｖ）の違いを生じてしまう不都合を生じる。

また、第３の方法の場合には、第７図に示すように高周
波誘導加熱コイル８と中空軸受部材１の円筒部３との間
のギャップが大きいため、加熱電力の損失が多く、多大
な電力を要する欠点がある。

その上、焼入れ硬化層６のうちフランジ部４の近傍部分
が所定温度に達したときには、フランジ部４より離れて
いる部分は所定温度より高温となる一方、フランジ部４
より離れている部分が所定温度に達した時点ではフラン
ジ部４の近傍部分は所定温度に達せず、従って均一加熱
を施すことができない不都合がある。

また、第４の方法の場合には、加熱媒体である油やアル
ミナ粉末等は火災の危険、粉塵の飛散等のおそれがあり
、取扱いに難点がある。

本発明は、このような種々の実状を勘案してなされたも
のであって、その目的は、フランジ部を有する中空軸受
部材を高周波誘導加熱コイルによって電気炉と同様の均
一加熱を短時間で能率良く行なうことができるような高
周波焼戻し方法を提供することにある。

６０課題を解決するための手段 上述の目的を達成するために、本発明では、フランジ部
を有する中空軸受部材の中空部内に高周波誘導加熱コイ
ルを挿入配置し、前記中空軸受部材の内周面に形成され
た焼入れ硬化層を前記高周波誘導加熱コイルにて加熱し
て前記焼入れ硬化層の低温焼戻し処理を行なうようにし
た高周波焼戻し方法において、前記中空軸受部材のフラ
ンジ部を予め加熱した後に、前記高周波誘導加熱コイル
にて低温焼戻し処理のための加熱を行なうようにしてい
る。

以下、本発明の一実施例に付き第１図〜第５図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明に係る低温焼戻し方法を実施している
状況を示すものであって、中空軸受部材１を高周波誘導
加熱するためにフランジ部加熱用の高周波誘導加熱コイ
ル１０及び焼入れ硬化層加熱用の高周波誘導加熱コイル
（焼戻しコイル）１１が用いられる。

焼入れ硬化層６に対応する箇所にフランジ部４を有する
中空軸受部材１を低温焼戻しのために加熱するに際して
は、まず、フランジ部加熱用の高周波誘導加熱コイル１
０を用いてフランジ部４を前もって加熱し、これにより
、中空軸受部材１のうちフランジ部４の近傍領域部分の
温度を、フランジ部４から離れた領域部分の温度より数
十度だけ高くなるように設定する。このようにしてフラ
ンジ部４を予熱した後に、焼入れ硬化層加熱用の高周波
誘導加熱コイル１１を中空軸受部材１の中空部２内に挿
入配置して焼入れ硬化層６を加熱する。そして、この際
の加熱を適宜に行なうことにより焼入れ硬化層６を均一
温度に昇温させることか可能である。

すなわち、前記コイル１１にて焼入れ硬化層６を高周波
誘導加熱（１〜１００ＫＨ２）すると、焼入れ硬化層６
のうちフランジ部４の近傍領域部分は熱容量が大きいの
で昇温速度が遅く、フランジ部４から離れた領域部分は
熱容量が小さいので昇温速度が速い、しかし、フランジ
部４の近傍部分はフランジ部４の加熱に伴う伝導熱によ
って予め加熱されているため、前記コイル１１により加
熱を進行せしめると、これら両領域部分の温度が互いに
等しくなる状態を生じ、この時点で加熱を停止すれば、
焼入れ硬化層６をすべての領域において均一な加熱温度
に設定することができる。

なお、通常の電気炉によれば１〜２時間程度の保持時間
を設けることによって一定の保持温度に正確に温度設定
でき、部材の肉厚の不均一に起因する温度差の発生を生
じることがないのであるが、高周波誘導加熱の場合には
、通常、被加熱部材を所定温度に正確に保持できないた
め、所定の保持温度よりも少し高い温度となるように設
定する。

また、コイル１１による加熱を完了した時点で、フラン
ジ部４の近傍領域部分の温度が、フランジ部４から離れ
た領域部分の温度よりも高いような場合（温度が不均一
な場合）には、コイル１０によるフランジ部４の加熱の
程度を抑えるか、或いはコイル１１による焼入れ硬化層
６の加熱の程度を増大させるようにすれば、各箇所にお
ける温度のバランスがとれ、焼入れ硬化層６を均一に昇
温することが可能である。

従って、本例の低温焼戻し方法によれば、焼入れ硬化層
６を均一温度に加熱することができるので、電気炉を用
いた場合と同様に均一な焼戻し組織並びに焼戻し硬度を
得ることが可能となる。

このような作用効果を確認するために、以下のような実
験を行なった。

１騒Ｍ まず、通常の高周波焼入れ方法によって、中空軸受部材
１の中空部２の内周面に焼入れ硬化層６を形成し、その
断面硬度を測定したところ、下記の表１に示す結果を得
た。なお、測定箇所は、第２図において符号■〜［相］
で示す部分において、表面深さ０．２■、０．４論、０
．６閣、０．８■及び１．０閣の各箇所である。

次に、上述の如く高周波焼入れ処理がなされた中空軸受
部材１を本発明に係る方法にて低温焼入処理を行った。

具体的には第３図に示すように、フランジ部加熱用の高
周波誘導加熱コイル１０（周波数４ＫＨｚ。

出力１３ｋＷ）にて中空軸受部材１のフランジ部４を１
７秒間加熱して加熱領域の温度を２００″Ｃとした後に
、フランジ予熱の伝熱待ちのために２０秒間にわたって
放冷した。この際のフランジ部４の温度を測定したとこ
ろ、第４図に示す如き結果を得た。なお、測定箇所は、
第２図の符号■、■、■に対応する箇所である。この測
定結果から明らかなように、フランジ４の加熱を停止し
た後の２０秒後におけるフランジ部４の近傍領域部分■
の温度は、フランジ部４から離れた領域部分■、■より
も約２０℃だけ高くなっていることがわかる。

このようにして、フランジ部４を予熱した後に、焼入れ
硬化層加熱用の高周波誘導加熱コイル１１　（周波数１
０ＫＨｚ　、出力８に賀）にて焼入れ硬化層６を１６秒
間加熱して２５０°Ｃの温度にした。その後、焼入れ硬
化層６の温度を伝熱作用にて均一化させるために３０秒
間にわたって放冷し、さらに水中冷却（約１０秒ｉ度）
により約５０〜７０℃とした後に水中から取り出して自
然冷却させることによって、焼戻し処理を行なった。

このようにして得られた中空軸受部材１の断面１度を測
定したところ、下記の表２のような測定路力を得た。な
お、測定箇所は第２図に示す符号■〜６に対応する箇所
である。

また、比較例として、電気炉により焼戻し処理した場合
を下記の表３に、高周波誘導加熱コイルを中空部２内に
挿入配置して焼戻し処理した場合を下記の表４に、そし
て高周波誘導加熱コイルを中空軸受部材１の外周に配置
して焼戻し処理した場合を下記の表５にそれぞれ示す。

なお、測定箇所は第２図に示す符号■〜［相］に対応す
る箇所である。

第５図は以上の測定結果をグラフ上にプロットしたもの
であり、このグラフから明らかなように、本発明に係る
方法によって焼戻し処理を施した焼入れ硬化層６は、断
面硬度は、フランジ部４の近傍領域部分及びフランジ部
４から離れた領域部分の何れにおいてもバラツキな（均
一になっていることが確認された。

以上、本発明の一実施例に付き述べたが、本発明は既述
の実施例に限定されるものではなく、本発明６の技術的
思想に基づいて各種の変更が可能である。

例えば、高周波誘導加熱の設定条件、フランジ部４の予
熱条件、並びに焼戻し加熱の設定条件等は中空軸受部材
１の材質、形状、肉厚等に応じて任意に変更可能である
。また、本発明に係る低温焼戻し方法は、自動車用部品
の一種である中空軸受部材１に限定されることなく、フ
ランジ部を有する各種の中空軸受部材の全てに適用する
ことが可能である。

ｅ０発明の効果 以上の如く、本発明は、熱容量の大きなフランジ部を前
もって加熱（予熱）しておいてから焼戻しコイルにて低
温焼戻し処理のための加熱を行なうようにしたものであ
る。従って、本発明に係る低温焼戻し方法によれば、予
熱されたフランジ部から伝熱作用によって、焼入れ硬化
層のうちフランジ部の近傍領域部分（熱容量が大きく昇
温速度が遅い部分）がフランジ部から離れた領域部分（
熱容量が小さく昇温速度が速い部分）よりも前もって高
い温度になされるため、次工程で行なわれる高周波誘導
加熱コイルによる焼戻し加熱時には、これら両頭域にお
ける温度分布を均一に設定することが可能となる。その
結果、焼入れ硬化層における熱容量の差に起因して生じ
る加熱温度の不均一を防止することが可能であり、焼入
れ硬化層の焼戻し組織を均一なものとすることができる
と共に所定の均一な焼戻し硬度を得ることができる。

また、本発明は、加熱手段として高周波誘導加熱コイル
を用いて電気炉と同等の効果を得ることができる一方、
高周波誘導加熱コイルによる加熱処理は処理時間が電気
炉の場合に比べて極めて短くて済むため（例えば、１つ
の部材について１分以内）、焼入れ品質の良い中空軸受
部材を作業能率良くかつ安価に生産することができ、非
常に実用的である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明に係る低温焼戻し方法の一実施
例を説明するためのものであって、第１図はフランジ付
き中空軸受部材を焼戻し処理する作業状況を示す断面図
、第２図は中空軸受部材の断面硬度の測定箇所を示す概
略図、第３図は加熱パターンを示す特性図、第４図は中
空軸受部材のフランジ部を予熱した場合の温度分布を示
す特性図、第５図は中空軸受部材の断面硬度を示す特性
図、第６図及び第７図は高周波誘導加熱コイルを用いて
焼戻し加熱を行なう従来方法をそれぞれ示す説明図であ
る。 １・・・中空軸受部材、　　２・・・中空部、３・・・
円筒部、　　　　　　４・・・フランジ部、６・・・焼
入れ硬化層（高周波焼入れ部）、１０・・・フランジ部
加熱用の高周波誘導加熱コイル、１１・・・焼入れ硬化
層加熱用の高周波誘導加熱コイル。 第６図 第 ７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フランジ部を有する中空軸受部材の中空部内に高周波誘
   導加熱コイルを挿入配置し、前記中空軸受部材の内周面
   に形成された焼入れ硬化層を前記高周波誘導加熱コイル
   にて加熱して前記焼入れ硬化層の低温焼戻し処理を行な
   うようにした高周波焼戻し方法において、前記中空軸受
   部材のフランジ部を予め加熱した後に、前記高周波誘導
   加熱コイルにて低温焼戻し処理のための加熱を行なうよ
   うにしたことを特徴とする高周波焼戻し方法。