JPH0459921A

JPH0459921A - 冷却溶液の冷却能試験方法及び装置

Info

Publication number: JPH0459921A
Application number: JP16830190A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Misaka; 佳孝三阪; Kazuhiro Kawasaki; 一博川嵜
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1992-02-26
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JP2623359B2

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、高温の条件にさらされる水溶性冷却溶液、油
脂の濃度管理に使用され、さらには金属の熱処理に使用
される冷却溶液の冷却能の管理のための試験方法及び装
置に関する。

（従来の技術）熱処理用冷却溶液は使用を続けることによって劣化を起
して冷却能が低下し、その結果、適正な硬さが得られな
かったり、焼き割れを起こす等。

所望の熱処理結果が得られなくなる。そのため、使用冷
却溶液について、適正な冷却能を維持しているか試験を
行なって冷却能を管理する必要がある。

従来、金属の熱処理冷却に使用される熱処理油の冷却能
試験方法としては、ＪＩＳ　　Ｋ２２４２に規程されて
いる、熱処理油を所定温度（最大］６０°Ｃ）に加熱し
、試験片の銀棒を８１．０±５°Ｃに加熱し、速やかに
熱処理油に浸漬させ、銀棒の温度変化を時間の関数とす
る冷却曲線を求める方法が知られている。

また、最近多用されてきているポリマー焼入液等の水溶
性冷却溶液においてもこの試験方法が準用されているが
、水溶性冷却溶液の場合は、濃度が冷却時間に及ぼす影
響が大きく、焼入能の管理には濃度選択が必要なために
、使用冷却溶液の管理は、粘度計による測定値から濃度
を算出している。また、上記試験法と基本的には同じで
あるが、試験装置特に冷却槽の構造として、例えば特開
昭６３−１２５６１３号公報記載のものが知られている
。

（発明が解決しようとする問題点）従来の冷却能試験方法による冷却曲線より焼入液の冷却
能を評価する方法は、次のような問題点を有している。

（１）試験片全体を冷却溶液試料に浸漬するので、熱電
対取付位置により検出する温度曲線の変動が大きい。ま
た、試験片が８００　’Ｃ以上に加熱されるので、熱雷
対の耐久性が低下して、再使用度が少なくなる。さらに
、８００℃以上から冷却されるため、冷却溶液試料は試
験片の近傍で沸騰段階を経るので測温にバラツキが生じ
る等の欠点があり、冷却曲線の再現性が悪い。

（２）また、特にポリマー焼入れ液等の水溶性冷却溶液
の場合、熱処理現場で使用するに応じて、熱処理品に付
着している切削油、防錆油の冷却溶液への混入、熱劣化
、スラッジ化等により、混入油分がエマルジョン化して
粘度変化を起すので。

従来の粘度測定による方法では真の溶液濃度が定量でき
ない。また、防錆油等の混入による化学反応で分子構造
変化が起き、ケン化されて冷却能が低下する。その結果
、測定粘度と実際の濃度に誤差が生じて適正な冷却能管
理ができず、劣化した水溶性冷却溶液の使用は、焼き割
れを生じさせる原因となっている。さらに、従来の試験
方法は、試験片の全体を浸漬し、しかも加熱温度も高温
であるので、冷却速度が早くなり、溶液の濃度毎の冷却
速度の差異を明確にすることが困難である。

本発明は、従来の熱処理液の冷却能管理試験方法の上記
欠点を除去し、測温のバラツキが少なく再現性に優れ、
且つ水溶性溶液の場合濃度毎の冷却曲線の差異が明確に
でき、被試験液の冷却能を常に正確に判定することがで
きる新規な冷却能試験方法及び装置を提供することを目
的とする。

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決する本発明の冷却溶液の冷却能試験方
法は、冷却溶液試料を所定温度・所定流量で冷却槽に循
環させ、一端部に温度センサを取付は全体を均一に加熱
して所定温度に昇温した試験片を、他端部を先にして前
記冷却槽内の冷却溶液試料に所定長さ浸漬し、該試験片
の温度変化を前記温度センサで検出し、該検出値を記録
計に入力して時間に対する温度変化を表す冷却曲線を得
、該冷却曲線により冷却溶液の冷却能を評価することを
特徴とする。

前記方法において、前記試験片の昇温範囲は、５５０℃
以下が望ましい。また、被試験溶液としての冷却溶液に
は、−例として水溶性冷却溶液や熱処理油がある。

また、冷却溶液がポリマー焼入液等の水溶性冷却溶液の
場合、水溶性冷却溶液試料と同成分の水溶性溶液の新液
について、濃度毎に前記記載の方法で冷却能試験を行な
って、冷却溶液新液の濃度をパラメータとする基準冷却
曲線を得、水溶性冷却溶液試料について前記新液と同一
条件下で同じ方法によって冷却曲線を得、該冷却曲線を
前記基準冷却曲線に重ねて表示して両者を比較すること
により、冷却溶液試料の冷却能を管理する方法によって
、上記の問題点をより有効に解決できる。

また、上記試験方法を実施する装置は、冷却槽の直上に
設けられた試験片加熱装置、試験片を前記加熱装置で加
熱してから冷却槽にその一部を浸漬させるために試験片
を保持して変位させる試験片変位装置、試験片の上端に
取り付けられた試験片温度センサからの検出温度を連続
して記録する記録装置、槽内を底部を連通させた状態で
液流入槽とオーバーフロー槽の２槽に仕切った冷却槽、
冷却溶液試料の加熱冷却手段を備えた冷却溶液槽、該冷
却溶液槽から前記冷却槽の液流入槽に冷却溶液試料を送
るポンプからなることを特徴とする構成を有している。

（作用）上記のような構成からなる本発明においては、試験中冷
却槽では所定温度の冷却溶液を所定流量でオーバーフロ
ーさせながら循環させているので、冷却ムラの発生が少
なく試験片の正確な冷却温度を測定できる。そして、試
験片の温度検出センサが取付けられている他端側の一部
だけを冷却溶液試料に浸漬するので、従来のように熱電
対取付位置によって検出温度のバラツキが生じることな
く、安定して正確な温度検出ができる。さらに、試験片
の加熱温度が５５０℃以下であると、冷却溶液試料は試
験片の近傍で沸騰段階を経ることがないので、正確な測
温かでき冷却曲線の再現性が良い。

また、水溶性冷却溶液試料の場合でも、冷却曲線を求め
て直接基準冷却曲線と比較するので、粘度変化による誤
差がなく、適正な濃度を求めることができる。その場合
、冷却曲線は試験片を一部しか浸漬しないので溶液の濃
度毎の冷却速度の差異を明確にすることができ、濃度が
判定しやすい。

さらに、クロム、鉄を含むニッケル系合金で形成された
試験片を採用すると、酸化膜が安定しているため、従来
の銀棒のものと比べてデータのバラツキが少なくなる。

従って、本発明の方法により冷却能試験を行なうことに
よって、その冷却溶液の冷却能を正確に把握でき、劣化
した冷却溶液の使用による焼入れ不良等の発生を防ぐこ
とができる。

（実施例）以下１本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の冷却能管理試験装置の実施例を示す、
図中、１は冷却槽の直上に設けられた試験片加熱装置で
あり、本実施例では誘導加熱により試験片２全体を加熱
するように構成されているが、必ずしも誘導加熱に限ら
ず、抵抗加熱、炉加熱等適宜の加熱装置が適用できる。

８は試験片変位装置であり、試験片支持棒３と該支持棒
を上下動させるリニアモータ等の上下跣動装置５からな
り、支持棒３の下端に取り付けた試験片２を試験片加熱
装置内に進入させて、試験片全体を所定温度に加熱後、
試験片の下部を冷却槽の冷却溶液試料内に浸漬するよう
に変位させる。４は試験片２の上端に取り付けられた熱
電対等の温度センサであり、該センサの８力は端子６を
介してペンレコーダ等の記録計９に接続され、試験片の
検出温度を時間の関数として記録するようになっている
。

記録計９は本実施例ではペンレコーダを採用しているが
、ＣＲＴであっても良い。

１０は冷却槽であり、該槽内を仕切１１で底部を連通さ
せた状態で液流入槽１２とオーバーフロー槽１３の２槽
に仕切り、後述する冷却液槽より所定流量で送給される
冷却溶液試料を液流入槽１２に供給し、送液される流量
分をオーバーフロー槽からオーバーフローさせて、冷却
液槽］５に戻す構造になっている。冷却液槽１５は、ヒ
ータ１６及びクーラー１７とを備え、液温か所定温度よ
り低い場合はヒータ１６で昇温させ、高い場合はクーラ
ー１７で降温させ冷却溶液試料を所定温度に保つように
制御する。また、１８は送液ポンブであり、冷却溶液槽
１５から冷却槽ｌＯに冷却溶液試料を所定流量で送給す
る。なお、冷却槽及び冷却液槽の構成は、冷却溶液の所
定液温、所定流量が確保できれば、上記構成に限らず如
何なる構成であっても良い。

次に、以上のように構成された試験装置によって、使用
冷却溶液がポリビニールアルコール系の水溶性冷却溶液
である場合について行なった冷却能試験方法の実施例を
説明する。

まず、上記使用冷却溶液と同成分の水溶性冷却溶液のＯ
ｌｌ、２．３．４．５％の各濃度の新液を用意し、それ
らの各液を個別に冷却溶液槽１５で所定温度（通常１０
〜６０℃）、本実施例では３０’Ｃの液温に保ち、それ
を送液ポンプ１８で２゜８Ｑ／ｍｊｎの流量で冷却槽に
送り、冷却槽のオーバーフロー槽からオーバーフローさ
せて冷却溶液槽に還流させることによって一定温度・一
定流呈の冷却溶液を循環させる。

一方、上記試験片２として本実施例では、クロム１６％
、鉄７％を含むニッケル系合金で形成したものを採用し
、該試験片の上端に熱電対からなる温度センサ４を埋込
み、試験片２を支持棒下端にセットし、上下駆動装置５
を作動させて、試験片を誘導加熱による加熱装置内に進
入させて、そこで５５０℃になるまで全体を均一に加熱
する。

試験体の温度は温度センサで検出されて、記録計に記録
される。

試験片が５５０℃に加熱されたことが検出されると上下
線動装置５が作動して、試験片をそのままオーバーフロ
ー槽１３に下降させて試験片の下端部＆２０ｍｍだけ前
記冷却溶液に浸漬させる。その時、冷却溶液は２　、８
　Ｑ　／ｗｉｎの流量で試験片の浸漬部分に沿って流れ
、試験片を冷却し、時間の経過と共に試験片は冷却され
る。その間の試験片の上端の温度変化を温度センサで検
出して、試験片が５００℃から１００℃まで低下する間
の冷却曲線を記録計９にて記録する。

以上の試験を、上記Ｏ〜５％の各新液について行ない、
第２図に示すような液濃度をパラメータとする冷却温度
−冷却時間のグラフを得る。このようにして得られた曲
線が上記ポリビニールアルコール系の水溶性冷却溶液の
基準冷却曲線である。

この基準冷却曲線を評価基準とし１例えば第２図に示す
ように鎖線で各曲線を表す。

次に、実際に使用中の冷却溶液の試料を前記試験装置の
冷却溶液槽１５に入れ、前記と同じ条件で同様な試験を
行ない、その冷却曲線を記録計で前記基準冷却曲線に第
３図に示すように重ね書きを行なう。それによって、得
られた冷却曲線と基準冷却曲線の比較ができ、試験液の
冷却能を評価することができる。即ち、第３図の実施例
において、実線が冷却溶液試料の冷却曲線を表しており
。

その冷却溶液試料は、３〜５％濃度の新液に相当する冷
却能を有していることが簡単に判り、冷却溶液の冷却能
管理を的確に行なうことができる。

今比較例として、従来の粘度計法よる冷却能試験と本発
明の方法によって行なった場合の結果を第４図及び第５
図に示す。図は横軸が粘度計でρり定した場合の濃度を
表し、縦軸がその液を本発明の方法で行なった場合の冷
却能を有する濃度に換算した値（冷却能換算濃度）を表
し、第４図は新液の場合を、第５図は使用中の冷却溶液
試料の場合を表している。図から明らかなように、新液
の場合は、従来の粘度計による測定値と冷却能換算濃度
はほぼ一致しているが、使用中の冷却溶液試料の場合は
、粘度計による測定濃度と冷却能換算濃度とかなりの差
が生していることが判る。例えば、粘度計法によって測
定値から濃度が２％であると評価しても、実際の冷却溶
液試料の冷却能換算濃度は１％に相当しており、実際の
冷却能と評価にはかなり差異がある。従って、粘度計法
では正確な冷却能の管理が出来ない。

（効果）本発明は、以上のような構成からなり、次のような格別
の効果を奏するものである、試験中冷却槽では所定温度の冷却溶液を所定流量でオー
バーフローさせながら循環させているので、冷却ムラが
発生しないで試験片の正確な冷却温度を測定できる。

試験片は温度センサが取付けられている他端側の一部を
冷却溶液試料に浸漬するので、従来のように熱電対取付
位置により検出温度のバラツキが生じることなく、安定
した温度検出ができる。

また、試験片の加熱温度は５５０℃以下であるため、冷
却溶液試料の沸騰が起きず、対流段階の温度で冷却曲線
を求めるので、焼入冷却液が試験片に皮膜を作る範囲と
なるので安定したデータが得られる。

試験片を一部しか浸漬しないので、溶液の濃度の差異を
明確にできる。

また、水溶性冷却溶液試料の場合でも、冷却曲線を求め
て直接基準冷却曲線と比較するので、粘度変化による誤
差がなく、適正な濃度を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る冷却能試験装置の概略図
、第２図は冷却溶液の新液の冷却曲線図。第３図は冷却溶液試料の冷却曲線図、第４図は冷却溶液
の新液における粘度計測定による濃度と冷却能換算濃度
との関係を示すグラフ、第５図は冷却溶液試料における
粘度計測定による濃度と冷却能換算濃度との関係を示す
グラフである。１：試験片支持棒！　　２：試験片　　３：試験片支持
棒　　４：温度センサ　　５：上下駆動装置　　８：試
験片変位袋！　　９：記録計１０：冷却槽　　１２：液
流入槽　　１３ニオ−バーフロー槽　　１５：冷却液槽
　　１６：ヒータ　　１７：クーラー　　１８：ポンプ
特許出願人　　高周波熱錬株式会社出願人代理人　弁理士　入城重信（他２名）第図冷却時間（ＳＥＣ）→ 第図冷却時間（ＳＥＣ）→ 冷却罷候ｊ！−度（％）□ 冷却能侠算濃度（％）□

Claims

【特許請求の範囲】１）冷却溶液試料を所定温度・所定流量で冷却槽に循環
させ、一端部に温度センサを取付け全体を均一に加熱し
て所定温度に昇温した試験片を、他端部を先にして前記
冷却槽内の冷却溶液試料に所定長さ浸漬し、該試験片の
温度変化を前記温度センサで検出し、該検出値を記録計
に入力して時間に対する温度変化を表す冷却曲線を得、
該冷却曲線により冷却溶液の冷却能を評価することを特
徴とする冷却溶液の冷却能試験方法。２）前記試験片の所定温度が５５０℃である請求項１の
冷却溶液の冷却能試験方法。３）冷却溶液が水溶性冷却溶液である請求項１の冷却溶
液の冷却能試験方法。４）冷却溶液が熱処理油である請求項１の冷却溶液の冷
却能試験方法。５）水溶性冷却溶液試料と同成分の水溶性冷却溶液の新
液について、濃度毎に請求項１記載の方法で冷却能試験
を行なって、冷却溶液新液の濃度をパラメータとする基
準冷却曲線を得、水溶性冷却溶液試料について前記新液
と同一条件下で請求項１記載の方法によって冷却曲線を
得、該冷却曲線を前記基準冷却曲線に重ねて表示して両
者を比較することによって、水溶性冷却溶液の冷却能を
評価することを特徴とする冷却溶液の冷却能試験方法。６）冷却槽の直上に設けられた試験片加熱装置。試験片を前記加熱装置で加熱してから冷却槽にその一部
を浸漬させるために試験片を保持して変位させる試験片
変位装置、前記試験片の上端に取り付けられた温度セン
サからの検出温度を連続して記録する記録装置、槽内を
底部を連通させた状態で液流入槽とオーバーフロー槽の
２槽に仕切った冷却槽、冷却溶液試料の加熱冷却手段を
備えた冷却溶液槽、該冷却溶液槽から前記冷却槽の液流
入槽に冷却溶液試料を送るポンプからなることを特徴と
する冷却溶液の冷却能試験装置。