JPH0593225A - 鋳鉄歯車の製造方法 - Google Patents

鋳鉄歯車の製造方法

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JPH0593225A
JPH0593225A JP25156291A JP25156291A JPH0593225A JP H0593225 A JPH0593225 A JP H0593225A JP 25156291 A JP25156291 A JP 25156291A JP 25156291 A JP25156291 A JP 25156291A JP H0593225 A JPH0593225 A JP H0593225A
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JP
Japan
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gear
cast iron
temperature
rough
rolling
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JP25156291A
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English (en)
Inventor
Takashi Matsumoto
本 隆 松
Yasushi Suzuki
木 泰 史 鈴
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 疲労強度に優れた鋳鉄歯車を高精度でかつ生
産性良く製造する。 【構成】 球状黒鉛鋳鉄よりなる歯車粗成形体を成形し
たのち、歯車粗成形体をオーステナイト化温度にし、次
いでオーステナイト化温度より上部ないしは下部ベイナ
イト化温度に冷却し、同温度に保持している間に前記歯
車粗成形体の歯面ないしは歯底部表面を圧接転造により
加工して鋳鉄歯車とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、疲労強度に優れた歯車
を高精度でかつ生産性良く製造するのに利用される鋳鉄
歯車の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】機械構造物等の伝動部分には、歯車を用
いることが多く、表面に浸炭ないしは浸炭窒化処理を施
したはだ焼鋼製の歯車や、球状黒鉛鋳鉄などを素材とし
た鋳鉄歯車や、高分子材料を素材としたプラスチック歯
車などがあり、各種用途や荷重の伝達態様などによって
使い分けられている。
【0003】これらのうち、球状黒鉛鋳鉄を素材とした
鋳鉄歯車を製造するに際しては、球状黒鉛鋳鉄の溶湯を
鋳造成形することによって歯車粗成形体を成形したの
ち、例えば、図6に示すように、前記歯車粗成形体をオ
ーステナイト化温度である850℃程度に加熱して2時
間程度均熱保持し、次いでベイナイト化温度である38
0℃程度に温度保持した塩浴中に装入して急冷すること
により2時間程度均熱保持したあと空冷し、続いて、室
温状態で歯面ないしは歯底部表面を圧接転造により加工
するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の鋳鉄歯車の製造方法では、室温状態で歯面ない
しは歯底部表面を圧接転造により加工して歯車に成形す
るようにしていたため、圧接転造に際して大きな加工荷
重を必要とすると共に、歯面精度をさほど良好なものと
することができないために加工後にシェービング加工や
歯研磨加工を必要とし、さらには歯底部の圧縮残留応力
に限界があるため疲労強度の向上にも限界があるなどの
問題点があり、このような問題点を解決することが課題
となっていた。
【0005】
【発明の目的】本発明は、上記した従来の課題にかんが
みてなされたもので、歯車粗成形体に対して圧接転造に
より加工する際の加工荷重が小さくて済むと共に、歯面
精度が向上するためシェービング加工や歯研磨加工を省
略することも可能であり、さらには大きな圧縮残留応力
が付与されて疲労強度のより一層の向上をはかることが
可能である鋳鉄歯車の製造方法を提供することを目的と
している。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる鋳鉄歯車
の製造方法は、球状黒鉛鋳鉄よりなる歯車粗成形体を成
形したのち、前記歯車粗成形体をオーステナイト化温度
に適宜時間保持し、次いで、オーステナイト化温度より
上部ないしは下部ベイナイト化温度に冷却し、前記上部
ないしは下部ベイナイト化温度に保持している間に前記
歯車粗成形体の歯面ないしは歯底部表面を圧接転造によ
り加工して鋳鉄歯車に成形する構成としたことを特徴と
しており、実施態様においては、圧接転造中に、高周波
加熱による連続もしくは断続加熱を行って歯車粗成形体
の全体ないしは表面部分をベイナイト化温度に均熱保持
する構成としたことを特徴としており、上記した鋳鉄歯
車の製造方法に係わる発明の構成を前述した従来の課題
を解決するための手段としている。
【0007】図1は、本発明に係わる鋳鉄歯車の製造方
法の一実施態様を示すものであって、球状黒鉛鋳鉄より
なる歯車粗成形体を成形したのち、前記歯車粗成形体を
いったん冷却し、あるいは冷却することなく鋳造時の残
熱を利用して迅速にオーステナイト化温度に加熱し、適
宜時間保持したあと急冷等により冷却して上部ベイナイ
トないしは下部ベイナイト化温度に適宜時間保持するこ
とによって基地組織を靭性に優れたベイナイトとするオ
ーステンパ処理を行い、同温度に保持している間に前記
歯車粗成形体の歯面ないしは歯底部表面を圧接転造によ
り加工し、その後空冷等により冷却して鋳鉄歯車とす
る。
【0008】ところで、上記上部ベイナイトないしは下
部ベイナイト化温度に保持しつつ歯車粗成形体の歯面な
いしは歯底部表面を圧接転造により加工するに際し、歯
車粗成形体を駆動用工具と転造用工具との間でかみ合わ
せた状態にしてこれらの全体をベイナイト化温度に保持
した油中に浸漬し、油中において圧接転造するようにな
すことが可能である。
【0009】ただし、このようなベイナイト化温度に歯
車粗成形体を圧接転造用工具と共に浸漬して圧接転造加
工を行う場合、油中で行うために設備の構造が複雑なも
のになったり、油が劣化しやすくかつ油が劣化した場合
には仕上げ精度に悪影響を及ぼすことがあったり、高温
の油を使用するため取扱いに注意を必要とするなどの問
題点もある。
【0010】したがって、そのほか、例えば、オーステ
ナイト化温度に適宜時間保持した歯車粗成形体をベイナ
イト化温度に保持した塩浴中に装入して急冷し、必要に
応じて所要時間保持したあと塩浴より取り出して大気中
において駆動用工具と転造用工具との間でかみ合わせて
圧接転造を行い、この間、例えば高周波誘導加熱を用い
て連続ないしは断続的に加熱して歯車粗成形体をベイナ
イト化温度に保持し、圧接転造後に必要に応じて歯車を
塩浴中に再度浸漬してベイナイト化温度に均熱保持し、
その後空冷等により冷却するようになす手段を採用する
ことも必要に応じて望ましい。
【0011】このように、塩浴の外部で温度保持しなが
ら圧接転造を行うようにした場合には、大気中での加工
が可能であるため設備構造が著しく簡単なもので済み、
大気中の加工において酸化を防止したい場合には不活性
ガスなどの非酸化性雰囲気とすればよく、加熱油を用い
る場合のような油の劣化およびこれに基く仕上精度の低
下を心配する必要がなく、通常採用されている高周波焼
入れ装置と転造盤の組合わせとすることにより安全にし
て圧接転造を行うことが可能となる。
【0012】
【発明の作用】本発明に係わる鋳鉄歯車の製造方法で
は、上記したように、歯車粗成形体をオーステナイト化
温度にしたのち、このオーステナイト化温度より上部な
いしは下部ベイナイト化温度に冷却し、同温度に保持し
ている間に前記歯車粗成形体の歯面ないしは歯底部表面
を圧接転造により加工するようにしているので、歯車粗
成形体に対して圧接転造により加工する際の加工荷重が
小さくて済むと共に、歯面精度が向上したものとなるた
めシェービング加工や歯研磨加工などの仕上加工は必要
に応じて行えばよいこととなり、加工後にはより大きな
圧縮残留応力が付与されることから浸炭歯車に勝るとも
劣らない優れた疲労強度をもつ鋳鉄歯車となる。
【0013】
【実施例】JIS FCD70よりなる球状黒鉛鋳鉄を
用いて表1に示す諸元の歯車を製造するための歯車粗成
形体を成形した。
【0014】
【表1】
【0015】次に、上記歯車粗成形体を図2に示すよう
にオーステナイト化温度である850℃に加熱して2時
間保持したのち、ベイナイト化温度である380℃に保
持した塩浴中に浸漬して急冷するオーステンパ処理を施
した。
【0016】そして、塩浴中において380℃に1時間
保持したのち、この塩浴中よりいったん取り出し、図3
に示すように、高周波誘導加熱用コイル11によって歯
車粗成形体12をベイナイト化温度である380℃の温
度に保持しながら、歯面ないしは歯底部表面を圧接転造
により加工した。
【0017】図3に示す圧接転造装置では、装置基体1
3の一方側に駆動用工具14を軸心14aにおいて回転
可能に設けるとともに、他方側に転造用工具15を軸心
15aにおいて回転可能に設け、駆動用工具14と転造
用工具15との間で歯車粗成形体(加工後には歯車)1
2を軸心12aにおいて回転自在に設け、歯車粗成形体
12の近傍に高周波誘導加熱用コイル11を設けてベイ
ナイト化温度に保持し、図3の矢印P方向に転造荷重を
加えながら圧接転造を行うことにより加工した。そし
て、このときの加工荷重は0.5tonとした。
【0018】また、図4に示すように、歯車粗成形体1
2の加工部分12bは、転造用工具15により加工され
る歯面および歯底部近傍の表面部分である。
【0019】さらに、高周波誘導加熱用コイル11によ
る加熱は、表2に示すごとく断続させることにより行っ
た。
【0020】
【表2】
【0021】このようにして、歯車粗成形体に対するベ
イナイト化温度における圧接転造による加工を5分間で
終了したのち、380℃での均熱を55分間行い、その
後空冷して本発明実施例による鋳鉄歯車を得た。この場
合、仕上げシェービング加工および歯研磨加工は省略し
た。
【0022】
【比較例】
(比較例1)JIS FCD70よりなる球状黒鉛鋳鉄
を用いて表1に示した諸元の歯車を製造するための歯車
粗成形体を成形した。
【0023】次に、上記歯車粗成形体を図6に示すよう
にオーステナイト化温度である850℃に加熱して2時
間保持したのち、ベイナイト化温度である380℃に保
持した塩浴中に浸漬して急冷した。
【0024】次いで、空冷して冷却したのち、室温の大
気中において、図3に示したと同様(ただし、高周波誘
導加熱用コイル11は使用しない。)にして駆動用工具
14と転造用工具15との間で歯車粗成形体12を回転
させ、矢印P方向に転造荷重を加えながら圧接転造を行
うことにより加工した。そして、このときの加工荷重は
2.0tonとした。
【0025】このようにして、歯車粗成形体に対する室
温における圧接転造による加工を終了したのち、仕上げ
シェービング加工を行って比較例1の鋳鉄歯車を製造し
た。
【0026】(比較例2)JIS SCr420よりな
るはだ焼鋼を用いて表1に示した諸元の歯車粗材を作製
し、表面に浸炭処理を施して比較例2の鋼製歯車を製造
した。
【0027】
【評価例】上記実施例および比較例1で製造した鋳鉄歯
車の歯面粗さを調べたところ、表3に示す結果であっ
た。
【0028】
【表3】
【0029】表3に示すように、本発明実施例の鋳鉄歯
車では、仕上げシェービング加工を省略しているにもか
かわらず、仕上げシェービング加工を行った比較例1の
鋳鉄歯車と同程度の表面粗さとなっており、本発明によ
る鋳鉄歯車では歯面精度がかなり向上しているためシェ
ービング加工や歯研磨加工を省略しても良いことが認め
られた。
【0030】さらに、本発明実施例で製造した鋳鉄歯車
と、比較例1で製造した鋳鉄歯車と、比較例2で製造し
た浸炭歯車とを供試体として、疲労強度試験を行ったと
ころ、図5に示すように、本発明実施例の鋳鉄歯車は疲
労強度に優れたものとなっており、浸炭歯車を上回る優
れた疲労強度を有していることが認められた。
【0031】
【発明の効果】本発明に係わる鋳鉄歯車の製造方法によ
れば、球状黒鉛鋳鉄よりなる歯車粗成形体を成形したの
ち、前記歯車粗成形体をオーステナイト化温度にし、次
いで、オーステナイト化温度よりベイナイト化温度に冷
却し、同温度に保持している間に前記歯車粗成形体の歯
面ないしは歯底部表面を圧接転造により加工する構成と
したから、歯車粗成形体に対して圧接転造により加工す
る際の加工荷重が小さくて済むと共に、歯面精度が向上
するためシェービング加工や歯面研磨加工などの仕上加
工を省略することも可能であり、さらには鋳鉄歯車表面
に大きな圧縮残留応力が付与されるため疲労強度のより
一層の向上をはかることが可能であり、浸炭処理を施し
た鋼製歯車に勝るとも劣らない高疲労強度の鋳鉄歯車が
製造できるようになるという著しく優れた効果がもたら
される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる鋳鉄歯車の製造方法の実施態様
を示す説明図である。
【図2】本発明に係わる鋳鉄歯車の製造方法の実施例を
示す説明図である。
【図3】本発明の実施例において使用した圧接転造装置
の基本構成を示す説明図である。
【図4】本発明の実施例において歯車粗成形体に圧接転
造を行った際の加工部分を示す断面説明図である。
【図5】本発明実施例および比較例で製造した各歯車の
疲労強度評価結果を示すグラフである。
【図6】従来の鋳鉄歯車の製造方法を例示する説明図で
ある。
【符号の説明】
11 高周波誘導加熱用コイル 12 歯車粗成形体 14 駆動用工具 15 転造用工具

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 球状黒鉛鋳鉄よりなる歯車粗成形体を成
    形したのち、前記歯車粗成形体をオーステナイト化温度
    にし、次いで、オーステナイト化温度よりベイナイト化
    温度に冷却し、同温度に保持している間に前記歯車粗成
    形体の歯面ないしは歯底部表面を圧接転造により加工す
    ることを特徴とする鋳鉄歯車の製造方法。
  2. 【請求項2】 圧接転造中に、高周波加熱による連続も
    しくは断続加熱を行って歯車粗成形体の全体ないしは表
    面部分をベイナイト化温度に均熱保持する請求項1に記
    載の鋳鉄歯車の製造方法。
JP25156291A 1991-09-30 1991-09-30 鋳鉄歯車の製造方法 Pending JPH0593225A (ja)

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