JPH0610302B2 - 偏肉筒部材の部分表面焼入れ,焼戻方法 - Google Patents

偏肉筒部材の部分表面焼入れ,焼戻方法

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JPH0610302B2
JPH0610302B2 JP62070473A JP7047387A JPH0610302B2 JP H0610302 B2 JPH0610302 B2 JP H0610302B2 JP 62070473 A JP62070473 A JP 62070473A JP 7047387 A JP7047387 A JP 7047387A JP H0610302 B2 JPH0610302 B2 JP H0610302B2
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和啓 古谷
隆徳 植田
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Koshuha Netsuren KK
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Toyota Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、偏肉部材の部分表面を誘導加熱手段を用いて
焼入れ,焼戻しする方法に関する。
(従来の技術) 例えば第1図の如く、外径は長手方向でほぼ同一寸法で
あるが、長手方向内径寸法がdとして示す極端な段差を
介して異なるため、長手方向一半が厚肉部A,他半が薄
肉部Bとなっているような偏肉筒部材Wがある。斯様な
筒部材Wの薄肉部Bに近接した厚肉部Aの外周表面Fが
摺動面とされる場合には、当該厚肉部A外周表面Fに表
面硬化処理を施して耐摩耗性を向上させる必要がある。
表面硬化処理として、誘導加熱手段を用いる焼入れは処
理時間が短小ですむとして好んで採用されているところ
である。
ところが、この種筒部材Wは偏肉が極端であるがため、
誘導加熱手段を用いる焼入れ,焼戻処理では歪の発生が
大きく、かつたとえ当該硬化処理を施したうえで機械的
矯正操作により外観的な歪を除去したとしても、厚肉部
Aから肉薄部Bへと移行する移行部Cの内部に加熱・急
冷時の伸縮による応力が残留し、使用時に当該移行部C
内周に残留応力に起因する割れが惹起されるので、不適
として忌避され、専ら浸炭による表面硬化処理に付され
ていた。
(従来方法に存する問題点) 浸炭による表面硬化処理は、非処理部表面をマスキング
する必要があるので、処理前・後に筒部材1個ごとの煩
雑な手作業が必須とされるばかりか、浸炭炉に入れて行
う処理に長時間を要する。
また、上記問題点はさらに当該長時間工程がライン生産
に馴染まないという欠陥となり、甚だしく生産性を阻害
していた。
(発明の目的) 本発明は、内径寸法が長手方向で極端な段差を介して異
なるため、長手方向一半が肉厚部,他半が肉薄部となっ
ているような偏肉筒部材の肉厚部外周を表面硬化処理す
る場合の、現行浸炭処理に存する上述の問題点を解消す
るためになされたもので、歪の発生,内部に応力を残留
させない誘導加熱手段を用いた偏肉部材の部分の表面焼
入れ,焼戻方法を提供することを目的とする。
(発明の構成) 本発明の構成は、 (a)薄肉部と厚肉部とが極端な段差を介し軸方向に近接
して連続する筒部材の上記厚肉部外周に焼入れ,焼戻を
施す場合において、 (b)焼入れ時には、加熱コイルを上記厚肉部外周および
当該厚肉部から上記薄肉部への移行部の外周に対向せし
めて所定焼入れ温度に加熱のうえ、急冷・焼入れし、 (c)焼戻時には、上記加熱コイルを上記厚肉部外周およ
び上記移行部外周に対向せしめて所定焼戻し温度まで昇
温させる第1の加熱を施し、 (d)引き続いて加熱コイルを相対移動して上記移行部外
周および上記薄肉部外周に対向せしめて第2の加熱を施
し、 (e)その後、上記厚肉部、上記移行部および上記薄肉部
を冷却するように、 構成したものである。
(発明の作用) 本発明は、焼入れに際し表面の硬化処理を要する厚肉部
だけでなく、表面に硬化処理を必要としない移行部(厚
肉部と薄肉部との間の部分)をも上記厚肉部と同時に加
熱・急冷を施すことにより、硬化処理を必要としない移
行部をも含む範囲を敢えて焼入れし、焼戻しに際して
は、上記加熱を施した厚肉部と移行部とに対してまづ加
熱(第1加熱)を行い、次いでこの移行部と薄肉部とに
対する加熱(第2加熱)を行って、移行部を他部よりも
高温に昇温して焼鈍状態とするので、焼入れ時に発生し
た内部応力を、厚肉部と薄肉部との間で充分開放する。
(実施例) 本発明を第2図(a)〜第3図に示す実施例に従って以
下に詳述する。
第2図(a)において、1は加熱コイル,2は冷却ジャ
ケット,3はワーク載置台,Wは偏肉筒部材(以下ワー
クという)であり、当該実施例では加熱コイル1および
冷却ジャケット2が不動,ワーク載置台3が可動の場合
である。
上記加熱コイル1はワークWの要処理面Fの外周と所定
間隔を隔てて対向可能な内径を具えるとともに、要処理
面Fの長さ寸法よりやや大の巾Cwを具える如く形成さ
れていて、端面をほぼ水平に維持して配置されている。
上記冷却ジャケット2は環状を呈しており、前記ワーク
Wの配置位置より所定間隔を隔てた下方に軸線をワーク
Wの軸線の延長上として配置され、内径はワークWの外
周より大であり、巾はワークWの要処理面Fの長さ寸法
より充分大に形成され、中空の環内に供給される冷却流
体を内周壁に孔設された複数の噴射孔sから噴射可能で
ある。
上記ワーク載置台3は軸線が前記加熱コイル1および冷
却ジャケット2の軸線と同軸を維持する軸部材で、図示
しない駆動装置により軸線上を上下変位可能である。当
該ワーク載置台3は図視上方に位置する先端部31とそ
の下方に続く本体部32とからなる。先端部31は本体
部32側の基部311外径をワークWの厚肉部A側筒内
の小内径部へ摺動・挿入可能な寸法に形成してあり、先
端方向へ傾斜するテーパー部312を具えている。本体
部32は外径がワークWの薄肉部B側筒内の大内径寸法
より充分小,肉厚部A側筒内の小内径寸法より大の寸法
に形成されいる。
従って、上記ワークWは薄肉部部B側を下方に向けた状
態でワーク載置台3へ上方から挿入すれば、ワーク載置
台3の先端部31のテーパー部312を案内して小内径
部分がワーク載置台3の先端部31に嵌入し、筒内に形
成されている段肩dが先端部31・本体部32間の段差
に当接して載置かつ位置決めされることとなる。
第2図(a)は焼入れ,焼戻処理工程の開始にあたり、
ワークWをワーク載置台3に載置した状態を示してい
る。
以下に焼入れ,焼戻処理工程を加熱コイル1,冷却ジャ
ケット2に対するワークWの位置関係を示す第2図
(b)〜(e)、ならびに時間・動作関係を示す第3図
に従って説明する。
図示しない駆動装置を駆動してワーク載置台を上昇さ
せ、ワークWを焼入れ加熱位置に至らしめ、加熱コイル
1に所定時間通電A042する。第2図(b)はこの
状態を示すもので、加熱コイル1はワークWの要処理面
Fと移行部Cの表面fとに対向しており、当該加熱コイ
ル1対向面F,fは所定時間の通電により所定焼入れ温
度まで昇温する(ただし、厳密に言えば後背質量の関係
で表面fの温度が表面Fの温度よりやや高い)。次いで
駆動装置を駆動してワーク載置台3を下降させ、第2
図(c)に示される如く,ワークWの被加熱部F,fを
焼入れ冷却位置に至らしめ、冷却ジャケット2へ冷却流
体の供給を開始し、所定時間にわたり噴射孔sから噴射
される冷却流体により急冷して焼入れする。
焼入れ終了後、駆動装置を駆動してワーク載置台3を上
昇させ、ワークWを焼入れ加熱位置と同位置である焼
戻加熱としての第1加熱位置に至らしめ、加熱コイル1
に所定時間通電する。第2図(d)はこの状態を示す
もので、加熱コイル1はワークWの要処理面Fと移行部
Cの表面fとに対向しており、当該加熱コイル1の対向
面F,fは所定時間の通電により所定焼戻温度まで昇温
する(ただし、厳密に言えば通電時間は表面Fの昇温が
所定焼戻温度となるまでとし、この時点での表面fは表
面Fに比べてやや昇温している)。
所定の第1加熱時間が経過すると、加熱コイル1への通
電は継続したまま駆動装置を駆動してワーク載置台3を
上昇させ、ワークWを第2図(e)に示す焼戻加熱と
しての第2の加熱位置に至らしめ、所定時間通電加熱
する。この状態で加熱コイル1は移行部Cの表面fとそ
れに続く薄肉部Bの表面に対向している。所定の第2加
熱時間が経過すると、加熱コイル1への通電は停止さ
れ、かつ駆動装置を駆動してワーク載置台3を下降さ
せ、ワークWを第2図(c)に示される前記焼入れ冷却
位置と同様な焼戻冷却位置に至らしめ、同様に噴射孔s
から噴射されて被加熱部F,fに衝接する冷却流体によ
り、当該被加熱部F,fを所定時間冷却するととも
に、衝接後流下する冷却流体で薄肉部Bをも冷却し、当
該冷却まる10が終了すると駆動装置を駆動してワーク
載置台3を下降して第2図(a)の状態に復帰させ、
一連の焼入れ,焼戻処理工程を終了する。
上記焼入れ,焼戻処理工程で、要処理面Fは所定焼入れ
加熱温度となった時点で急冷焼入れされた後に所定の焼
戻硬さに仕上げられる。また処理対象外である移行部C
の表面fは、焼入れに際し,質量の関係でやや過剰な焼
入れ状態とされるが、焼戻時の施される第1,第2加熱
により他部よりも高温まで昇温するので、焼戻状態を超
えて焼鈍した状態となり、かつ焼入れ時に生じた内部応
力を厚肉部Aと薄肉部Bとの間で完全に開放することと
なり、処理後の移行部Cの内部に割れ要因となるが如き
応力を残留させない。
(実験例) 発明者は本発明方法がす作用および効果を確認するた
め、以下の実験を行った。
☆供試体:材質はSCM 17相当材で、その形状,寸
法は第4図に示す如く、筒壁の厚みが厚肉部Aで15.
13mm,薄肉部Bで2.55mmであり、要所理表面Fと
して示す範囲である。
☆焼入れ,焼戻処理:上記供試体を第2図に示す装置を
用い、実施例処理工程に従って焼入れ,焼戻した。使用
した加熱コイルは下記のとおりであり、処理工程〜
中の加熱,冷却条件は表記の通りである。尚、冷却には
水溶性高分子剤溶液を使用した。
加熱コイル;内径 59.3mm(ただし磁束誘導用突出
部の内径) コイル巾 13mm ☆確性試験 (1)硬さ試験:処理済み供試体の硬さを第4図に示す
如く外周表面および内周表面それぞれから深さ0.2m
m,測定ポイント間隔1mmとしてポイント1から矢線で
示す方向へと測定した。測定結果を第5図に外周側を折
れ線Ou,内周側を折れ線Inとして示す。
同図から、要処理面Fには所定の焼入れ硬化層が形成さ
れたことが確認されるとともに、移行部Cの内外周表層
および芯部は素材のもつ硬さに近い硬さまで焼鈍されて
おり、しかも薄肉部側へかけての硬さ勾配が極めて緩い
状態となっているのが確認された。
(2)残留応力試験:処理済み供試体の残留応力をX線
回析により測定した。測定位置と求め得た残留応力分布
曲線とを第6図に示す。同図において、曲線Rは外周
側,曲線Sは内周側の残留応力分布を示す。尚、比較例
として要処理面Fを高周波焼入れのうえ1回の焼戻に付
しただけ供試体について求めた残留応力分布曲線を,外
周側をT,内周側をUとして併載した。
同図から本発明実施供試体には応力の残留が少なく、特
に移行部Cで比較例に比べそれが顕著であることが確認
された。
上記両試験結果から、本発明方法は移行部Cの内部に応
力の残留を極めて少としつつ要処理面Fに所望の焼入れ
硬化層を形成し得ることが証明された。
(発明の効果) 本発明によれば、内径寸法が長手方向で極端な段差を介
して異なるため、長手方向一半が厚肉部,他半が薄肉部
となっている偏肉筒部材の厚肉部外周の表面硬化処理
を、歪の発生,使用時の割れ要因となるが如き応力を移
行部内部に残留せしめることなく、誘導加熱手段により
実施可能となり、従って処理工程が短時間で完了し、こ
れに伴い当該処理工程を生産ラインに組み込み得ること
となり、生産性向上に多大な寄与をするとして賞用され
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法が適用される偏肉筒部材の断面正面
図、第2図(a)〜(e)それぞれは本発明方法に従っ
た処理工程の各段階における加熱コイルおよび冷却ジャ
ケットとワークとの位置関係を示す断面正面図、第3図
は本発明方法に従った処理工程の動作を示す線図、第4
図は本発明方法実施供試体の寸法および硬さ試験におけ
る測定ポイントを示す正面断面図、第5図は硬さ試験結
果を示す線図、第6図は測定ポイントとの関係で示した
残留応力分布曲線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田淵 久 東京都品川区東五反田2丁目16番21号 高 周波熱錬株式会社内 (72)発明者 大宮 克己 東京都品川区東五反田2丁目16番21号 高 周波熱錬株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】薄肉部と厚肉部とが極端な段差を介し軸方
    向に近接して連続する筒部材の上記厚肉部外周に焼入
    れ、焼戻を施す場合において、 焼入れ時には、加熱コイルを上記厚肉部外周および当該
    厚肉部から上記薄肉部への移行部の外周に対向せしめて
    所定焼入れ温度に加熱のうえ、急冷・焼入れし、焼戻時
    には、 上記加熱コイルを上記厚肉部外周および上記移行部外周
    に対向せしめて所定焼戻し温度まで昇温させる第1の加
    熱を施し、 引き続いて加熱コイルを相対移動して上記移行部外周お
    よび上記薄肉部外周に対向せしめて第2の加熱を施し、 その後、上記厚肉部、上記移行部および上記薄肉部を冷
    却するようにしたことを特徴とする偏肉筒部材の部分表
    面焼入れ、焼戻方法。
JP62070473A 1987-03-26 1987-03-26 偏肉筒部材の部分表面焼入れ,焼戻方法 Expired - Fee Related JPH0610302B2 (ja)

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JP5765684B2 (ja) * 2011-05-31 2015-08-19 高周波熱錬株式会社 熱処理方法
WO2012137960A1 (ja) 2011-04-07 2012-10-11 高周波熱錬株式会社 誘導加熱装置、誘導加熱設備、誘導加熱方法及び熱処理方法

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