JPH057447B2 - - Google Patents
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- JPH057447B2 JPH057447B2 JP58128476A JP12847683A JPH057447B2 JP H057447 B2 JPH057447 B2 JP H057447B2 JP 58128476 A JP58128476 A JP 58128476A JP 12847683 A JP12847683 A JP 12847683A JP H057447 B2 JPH057447 B2 JP H057447B2
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- crankshaft
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
- F16C3/04—Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
- F16C3/06—Crankshafts
- F16C3/08—Crankshafts made in one piece
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高強度鋳鉄製クランクシヤフトに関
し、詳しくは、球状黒鉛鋳鉄製クランクシヤフト
を高周波焼入処理によつて、強度・耐摩耗性の向
上を図つた高強度鋳鉄製クランクシヤフトにかか
る。
し、詳しくは、球状黒鉛鋳鉄製クランクシヤフト
を高周波焼入処理によつて、強度・耐摩耗性の向
上を図つた高強度鋳鉄製クランクシヤフトにかか
る。
球状黒鉛鋳鉄を高周波焼入する場合、鋳鉄基地
中の炭素濃度の変動が大きく、また、球状黒鉛の
周囲は、ブルースアイと呼ばれる大きなフエライ
ト部が存在するため、高周波焼入してもフエライ
トが表面硬化層に残存したり、あるいは、このフ
エライトをもオーステトイト化するために、高周
波焼入温度を上げると、表面硬化層に残留オース
テナイトが残留して、高周波焼入の優れた特性で
ある表面硬化層の圧縮残留応力が、安定して得ら
れないという欠点がある。
中の炭素濃度の変動が大きく、また、球状黒鉛の
周囲は、ブルースアイと呼ばれる大きなフエライ
ト部が存在するため、高周波焼入してもフエライ
トが表面硬化層に残存したり、あるいは、このフ
エライトをもオーステトイト化するために、高周
波焼入温度を上げると、表面硬化層に残留オース
テナイトが残留して、高周波焼入の優れた特性で
ある表面硬化層の圧縮残留応力が、安定して得ら
れないという欠点がある。
このため、鋳鉄製クランクシヤフトの強度、お
よび、耐摩耗性の向上には、クランクシヤフトを
オーステナイト化温度域から、所定温度の塩浴に
浸漬して恒温変態させる、いわゆる、ベイナイト
処理が行われることがある。
よび、耐摩耗性の向上には、クランクシヤフトを
オーステナイト化温度域から、所定温度の塩浴に
浸漬して恒温変態させる、いわゆる、ベイナイト
処理が行われることがある。
しかし、このベイナイト処理では、クランクシ
ヤフト全体の硬さが上昇すること、残留オーステ
ナイトが残留しやすいことから加工硬化性が強
く、著しく機械加工性を悪化する欠点がある。
ヤフト全体の硬さが上昇すること、残留オーステ
ナイトが残留しやすいことから加工硬化性が強
く、著しく機械加工性を悪化する欠点がある。
そこで、本発明は、高周波焼入れ後の表面硬化
層中の残留オーステナイト組織をなくすことによ
り、高周波焼入の優れた特性である表面硬化層の
圧縮残留応力が安定して得られるようにし、機械
加工性を悪化させることなく、強度および耐摩耗
性を向上させることができる高強度鋳鉄製クラン
クシヤフトの提供を目的としている。
層中の残留オーステナイト組織をなくすことによ
り、高周波焼入の優れた特性である表面硬化層の
圧縮残留応力が安定して得られるようにし、機械
加工性を悪化させることなく、強度および耐摩耗
性を向上させることができる高強度鋳鉄製クラン
クシヤフトの提供を目的としている。
このような目的は、本発明によれば、母材が球
状黒鉛鋳鉄製クランクシヤフトからなり、強度・
耐摩耗性の要求される部位に高周波焼入れによる
表面硬化層を形成した高強度鋳鉄製クランクシヤ
フトであつて、前記表面硬化層をマルテンサイト
とトルースタイト及び黒鉛の組織となして、圧縮
残留応力をもつた表面硬化層としたことを特徴と
する高強度鋳鉄製クランクシヤフトによつて達成
される。
状黒鉛鋳鉄製クランクシヤフトからなり、強度・
耐摩耗性の要求される部位に高周波焼入れによる
表面硬化層を形成した高強度鋳鉄製クランクシヤ
フトであつて、前記表面硬化層をマルテンサイト
とトルースタイト及び黒鉛の組織となして、圧縮
残留応力をもつた表面硬化層としたことを特徴と
する高強度鋳鉄製クランクシヤフトによつて達成
される。
本発明は、高周波焼入れによる表面硬化層をマ
ルテンサイトとトルースタイト及び黒鉛の組織と
なして、残留オーステナイトによる引張り残留応
力を表面硬化層からなくすことにより、表面硬化
層に圧縮残留応力を安定して得られるようにして
いるため、機械加工性を悪化させることなく、強
度および耐摩耗性に優れた高強度鋳鉄製クランク
シヤフトとすることができたものである。
ルテンサイトとトルースタイト及び黒鉛の組織と
なして、残留オーステナイトによる引張り残留応
力を表面硬化層からなくすことにより、表面硬化
層に圧縮残留応力を安定して得られるようにして
いるため、機械加工性を悪化させることなく、強
度および耐摩耗性に優れた高強度鋳鉄製クランク
シヤフトとすることができたものである。
ちなみに、残留オーステナイトができなくなつ
た理由としては、焼入温度から所定温度に放冷し
た後、急冷を実施するように処理条件を変更した
ことによる。
た理由としては、焼入温度から所定温度に放冷し
た後、急冷を実施するように処理条件を変更した
ことによる。
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例を
説明する。
説明する。
クランクシヤフトのピン1(φ48mm×26mm)
を、半円環状のカウンタウエイト側焼入コイル5
と、ピン1を包囲してこれと対向するように配置
された、半円環状の外側焼入コイル9によつて、
ピンに接触しないように包囲する。
を、半円環状のカウンタウエイト側焼入コイル5
と、ピン1を包囲してこれと対向するように配置
された、半円環状の外側焼入コイル9によつて、
ピンに接触しないように包囲する。
この時、半円環状のカウンタウエイト側焼入コ
イル5と、半円環状の外側焼入コイル9は、それ
ぞれに有している2個の接点において接触されて
いる。
イル5と、半円環状の外側焼入コイル9は、それ
ぞれに有している2個の接点において接触されて
いる。
そして、半円環状の外側焼入コイル9に設けら
れた、図示されないリード部に、8KHz、8000A、
45Vの高周波電流を5秒間流すことによつて、前
記外側焼入コイル9とカウンタウエイト側焼入コ
イルにより、ピン1のカウンタウエイト側2、お
よび、ピン1の外側4を含むピン1の平行部外周
ならびにピン1とカウンタウエイトの接続曲面部
3を加熱した後、7秒間放冷して、カウンタウエ
イト側焼入コイル5の冷却水噴射孔6、および、
外側焼入コイル9の冷却水噴射孔10から、60
/minの水量の焼入液を、15秒間噴射して第1
図に示すように表面硬化層を形成させるものであ
る。
れた、図示されないリード部に、8KHz、8000A、
45Vの高周波電流を5秒間流すことによつて、前
記外側焼入コイル9とカウンタウエイト側焼入コ
イルにより、ピン1のカウンタウエイト側2、お
よび、ピン1の外側4を含むピン1の平行部外周
ならびにピン1とカウンタウエイトの接続曲面部
3を加熱した後、7秒間放冷して、カウンタウエ
イト側焼入コイル5の冷却水噴射孔6、および、
外側焼入コイル9の冷却水噴射孔10から、60
/minの水量の焼入液を、15秒間噴射して第1
図に示すように表面硬化層を形成させるものであ
る。
このような、高周波焼入過程における、ピン1
のカウンタウエイト側2、ピン1の外側4、およ
び、ピン1とカウンタウエイトの接続曲面部3の
部位の時間による温度変化を第3図に示す。
のカウンタウエイト側2、ピン1の外側4、およ
び、ピン1とカウンタウエイトの接続曲面部3の
部位の時間による温度変化を第3図に示す。
なお、上記高周波焼入において、半円環状カウ
ンタウエイト側焼入コイル5には、ピン1とカウ
ンタウエイトの接続曲面部3を加熱するために、
第2図に示すように、突起部8と珪素鋼板7を配
設してある。
ンタウエイト側焼入コイル5には、ピン1とカウ
ンタウエイトの接続曲面部3を加熱するために、
第2図に示すように、突起部8と珪素鋼板7を配
設してある。
一方、半円環状外側焼入コイル9は、ピン1の
外側焼入部4の焼入体積を小さくするために、珪
素鋼板11とフエライトコア12を配設して、図
示されないリードから供給された高周波電流が、
外側焼入コイル内周部13に流れにくくするよう
に配慮してある。
外側焼入部4の焼入体積を小さくするために、珪
素鋼板11とフエライトコア12を配設して、図
示されないリードから供給された高周波電流が、
外側焼入コイル内周部13に流れにくくするよう
に配慮してある。
以下に高強度鋳鉄製クランクシヤフトの製造方
法について第3図を参照して説明する。
法について第3図を参照して説明する。
球状黒鉛鋳鉄(炭素:3.5〜4.2%、珪素:2.0〜
3.3%、マンガン:0.8%以下、リン:0.1%、マグ
ネシウム:0.02〜0.06%、残部:鉄)からなる高
強度鋳鉄製クランクシヤフト(ピン径:48mm、ピ
ン幅:26mm)を、基地中の炭素濃度の変動や球状
黒鉛の周囲のブルースアイと呼ばれるフエライト
部をも、十分オーステナイト化させるため、遊離
黒鉛は鉄に固溶するが、鉄と炭素との共晶点
(1148℃)以下となる温度、即ち、910〜1148℃の
温度範囲内となるように高周波焼入れ(昇温速
度:70〜250℃/sec)により加熱する。尚、この
時の各部位の加熱温度は、第3図に示す通りであ
り、部位2が1050℃、部位3が980℃、部位4が
1020℃であつた。
3.3%、マンガン:0.8%以下、リン:0.1%、マグ
ネシウム:0.02〜0.06%、残部:鉄)からなる高
強度鋳鉄製クランクシヤフト(ピン径:48mm、ピ
ン幅:26mm)を、基地中の炭素濃度の変動や球状
黒鉛の周囲のブルースアイと呼ばれるフエライト
部をも、十分オーステナイト化させるため、遊離
黒鉛は鉄に固溶するが、鉄と炭素との共晶点
(1148℃)以下となる温度、即ち、910〜1148℃の
温度範囲内となるように高周波焼入れ(昇温速
度:70〜250℃/sec)により加熱する。尚、この
時の各部位の加熱温度は、第3図に示す通りであ
り、部位2が1050℃、部位3が980℃、部位4が
1020℃であつた。
その後、過共析鋼でも残留オーステナイトを析
出しない温度、即ち、600〜800℃の温度範囲とな
るように放冷する。尚、この時の各部位の放冷後
の温度は、第3図に示す通りであり、部位2が
710℃、部位3が600℃、部位4が690℃であつた。
出しない温度、即ち、600〜800℃の温度範囲とな
るように放冷する。尚、この時の各部位の放冷後
の温度は、第3図に示す通りであり、部位2が
710℃、部位3が600℃、部位4が690℃であつた。
その後、液噴射冷却にて急冷することにより、
球状黒鉛鋳鉄製クランクシヤフトのピン平行部外
周、および、ピンとカウンタウエイトの接続曲面
部まで延在せしめた表面硬化層を、第4図の金属
写真のとおり、マルテンサイトとトルースタイト
及び黒鉛の金属組織となすことができた。
球状黒鉛鋳鉄製クランクシヤフトのピン平行部外
周、および、ピンとカウンタウエイトの接続曲面
部まで延在せしめた表面硬化層を、第4図の金属
写真のとおり、マルテンサイトとトルースタイト
及び黒鉛の金属組織となすことができた。
尚、第4図は、部位2の金属組織を示す写真で
あるが、他の部位3、4も同様の金属組織となつ
ていた。第4図の金属組織は、全体的に灰白色と
なつている部分がマルテンサイト地であり、その
マルテンサイト地中に球状の黒色部の黒鉛、黒い
小さい斑点部のトルースタイトが分散混在する混
合組織となつていた。
あるが、他の部位3、4も同様の金属組織となつ
ていた。第4図の金属組織は、全体的に灰白色と
なつている部分がマルテンサイト地であり、その
マルテンサイト地中に球状の黒色部の黒鉛、黒い
小さい斑点部のトルースタイトが分散混在する混
合組織となつていた。
以上より、球状黒鉛鋳鉄製クランクシヤフトの
ピン平行部外周、および、ピンとカウンタウエイ
トの接続曲面部まで延在せしめた表面硬化層を、
マルテンサイトとトルースタイト及び黒鉛の組織
となして、圧縮残留応力をもつた表面硬化層とす
ることにより、機械加工性を悪化させることな
く、強度および耐摩耗性に優れた高強度鋳鉄製ク
ランクシヤフトとすることができた。
ピン平行部外周、および、ピンとカウンタウエイ
トの接続曲面部まで延在せしめた表面硬化層を、
マルテンサイトとトルースタイト及び黒鉛の組織
となして、圧縮残留応力をもつた表面硬化層とす
ることにより、機械加工性を悪化させることな
く、強度および耐摩耗性に優れた高強度鋳鉄製ク
ランクシヤフトとすることができた。
ちなみに、本発明にかかる高強度鋳鉄製クラン
クシヤフトの各部位の残留圧縮応力を調査した結
果によれば、部位2が30Kgf/mm2、部位4が27Kg
f/mm2、部位3が20Kgf/mm2の残留圧縮応力を有
していた。
クシヤフトの各部位の残留圧縮応力を調査した結
果によれば、部位2が30Kgf/mm2、部位4が27Kg
f/mm2、部位3が20Kgf/mm2の残留圧縮応力を有
していた。
更に、本発明にかかる高強度鋳鉄製クランクシ
ヤフトの各特性を調査した結果によれば、従来の
高周波焼入しないクランクシヤフトに比べ、ねじ
り疲労強度が30〜50%、曲げ疲労強度が30〜50%
向上し、ピンの摩耗量が1/5〜1/10に低減するば
かりでなく、ピン研摩後に、ピンの打痕つきの危
険性が少ないものであつた。
ヤフトの各特性を調査した結果によれば、従来の
高周波焼入しないクランクシヤフトに比べ、ねじ
り疲労強度が30〜50%、曲げ疲労強度が30〜50%
向上し、ピンの摩耗量が1/5〜1/10に低減するば
かりでなく、ピン研摩後に、ピンの打痕つきの危
険性が少ないものであつた。
以上より明らかなように、本発明にかかる高強
度鋳鉄製クランクシヤフトによれば、高周波焼入
れした表面硬化層をマルテンサイトとトルースタ
イト及び黒鉛の組織となし、圧縮残留応力を持つ
た表面硬化層としているため、機械加工性を悪化
させることなく、強度および耐摩耗性を向上させ
ることができる。
度鋳鉄製クランクシヤフトによれば、高周波焼入
れした表面硬化層をマルテンサイトとトルースタ
イト及び黒鉛の組織となし、圧縮残留応力を持つ
た表面硬化層としているため、機械加工性を悪化
させることなく、強度および耐摩耗性を向上させ
ることができる。
第1図は本発明にかかるクランクシヤフトの断
面図、第2図は本発明にかかるクランクシヤフト
の高周波焼入状態を示す主要断面図、第3図は高
周波焼入時における、第2図の部位2、部位3、
部位4の熱履歴を示す図、第4図は表面硬化層の
金属組織(100倍)を示す写真である。 1……ピン、2……ピンのカウンタウエイト
側、3……ピンとカウンタウエイトの接続曲面、
4……ピンの外側、5……カウンタウエイト側焼
入コイル、6……冷却水噴射孔、7……珪素鋼
板、8……突起部、9……外側焼入コイル、10
……冷却水孔、11……珪素鋼板、12……フエ
ライトコア、13……外側焼入コイル内周部、A
……表面硬化層。
面図、第2図は本発明にかかるクランクシヤフト
の高周波焼入状態を示す主要断面図、第3図は高
周波焼入時における、第2図の部位2、部位3、
部位4の熱履歴を示す図、第4図は表面硬化層の
金属組織(100倍)を示す写真である。 1……ピン、2……ピンのカウンタウエイト
側、3……ピンとカウンタウエイトの接続曲面、
4……ピンの外側、5……カウンタウエイト側焼
入コイル、6……冷却水噴射孔、7……珪素鋼
板、8……突起部、9……外側焼入コイル、10
……冷却水孔、11……珪素鋼板、12……フエ
ライトコア、13……外側焼入コイル内周部、A
……表面硬化層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 母材が球状黒鉛鋳鉄製クランクシヤフトから
なり、強度・耐摩耗性の要求される部位に高周波
焼入れによる表面硬化層を形成した高強度鋳鉄製
クランクシヤフトであつて、 前記表面硬化層をマルテンサイトとトルースタ
イト及び黒鉛の組織となして、圧縮残留応力をも
つた表面硬化層としたことを特徴とする高強度鋳
鉄製クランクシヤフト。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58128476A JPS6023618A (ja) | 1983-07-14 | 1983-07-14 | 高強度鋳鉄製クランクシャフト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58128476A JPS6023618A (ja) | 1983-07-14 | 1983-07-14 | 高強度鋳鉄製クランクシャフト |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6023618A JPS6023618A (ja) | 1985-02-06 |
JPH057447B2 true JPH057447B2 (ja) | 1993-01-28 |
Family
ID=14985675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58128476A Granted JPS6023618A (ja) | 1983-07-14 | 1983-07-14 | 高強度鋳鉄製クランクシャフト |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6023618A (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH073053Y2 (ja) * | 1987-06-17 | 1995-01-30 | 日本精工株式会社 | 軸受装置 |
JP2616076B2 (ja) * | 1989-12-28 | 1997-06-04 | 日産自動車株式会社 | 自動車用ステアリングナックルの製造方法 |
JPH0429650U (ja) * | 1990-06-29 | 1992-03-10 | ||
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1983
- 1983-07-14 JP JP58128476A patent/JPS6023618A/ja active Granted
Patent Citations (1)
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JPS5174918A (ja) * | 1974-11-22 | 1976-06-29 | Motoren Turbinen Union |
Also Published As
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---|---|
JPS6023618A (ja) | 1985-02-06 |
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