JPH07331325A - 焼き入れのための加熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】被処理材を直接に熱源に接触させることによ
り、急速加熱を可能とするとともに、装置をコンパクト
にすることができる焼き入れ方法。 【構成】同一形状の被処理材１を垂直方向に積み重ね、
積み重ね状態でこれらの被処理材１に熱伝導性のよい固
定熱媒体７を接触させて加熱し、その後上記被処理材１
を順次取り出して焼き入れする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直接接触方式により急速
加熱を可能とした焼き入れのための加熱処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来技術】一般に、鋼材やジュラルミン等の焼き入れ
は雰囲気炉によって行なわれる場合が多い。これは、マ
ッフル炉内にコロ又はメッシュベルトを設置し、その上
を被処理材を移動通過させて加熱した後、焼き入れによ
って冷却するものである。マッフル炉は図７に示される
ように、炉壁３０の内側に断熱材３１を介して発熱体３
２を配設し、発熱体３２の内側に筒状の外板３３を配置
してなるもので、外板３３の内側は高温の雰囲気ガスが
充満し、その中に鋼材等の被処理材３４を入れて通過さ
せるのである。

【０００３】しかしながら、このように被処理材３４を
水平に移動させながら雰囲気ガスに接触させて加熱する
方式は、炉長が長く、装置が大型化するほか、昇温時間
も長くなる欠点がある。

【０００４】

【発明の目的】本発明は前記欠点を解消し、被処理材を
直接に熱源に接触させることにより、急速加熱を可能と
するとともに、装置をコンパクトにすることができる被
処理材の焼き入れ方法を提供することをその目的とす
る。

【０００５】

【目的を達成するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る焼き入れのための加熱処理方法は、同
一形状の被処理材を垂直方向に積み重ねた状態で熱伝導
性のよい固体の熱媒体を接触させて加熱し、その後上記
被処理材を最下段のものから順次取り出して焼き入れす
ることを特徴とする。

【０００６】なお、前記焼き入れはプレスクエンチ焼き
入れで行なうのが好ましい。

【０００７】また、前記被処理材は積み重ねる代わり
に、水平に並べてもよい。

【０００８】

【効果】上述の加熱処理方法は、被処理材は固体の熱媒
体に直接に接触する方法であるから、加熱スペースが小
さくてすみ、装置をよりコンパクトにすることができ
る。したがって、装置を一連の流れ作業に組み込むこと
が容易となる。

【０００９】また、被処理材を上記熱媒体に直接に接触
させて行なう固体間の熱伝達方式であるから、熱効率が
改善される。したがって、加熱時間を大幅に短縮するこ
とができる。

【００１０】しかも、積み重ね量を調整することによ
り、処理能力を簡単に調整することができる。

【００１１】なお、プレスクエンチ焼き入れによれば、
直接接触であるから、急速冷却が可能となるほか、変形
を小さく抑えることができる。

【００１２】また、上述のように小さな加熱スペースで
多数の被処理材の熱処理が可能となるから、被処理材を
水平に並べても従来のものよりはるかに省スペースの効
果が得られる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明法を実施した熱処理装置の断面
図である。この熱処理装置は、短円筒状のベアリングの
インナーレース１（以下単に被処理材という）を加熱し
焼き入れするもので、被処理材１を加熱する加熱室２
と、加熱室２から被処理材１を取り出して焼き入れ室３
に送り出す被処理材送り装置４と、送られた被処理材１
を焼き入れする焼き入れ室３とから構成されている。な
お、上記装置による被処理材としては、インナーレース
のように、鋼製の円形状の板やリングが最適である。

【００１４】加熱室２は１２個の被処理材１を垂直に積
み重ねられるように、上部から第１予熱部２ａ、第２予
熱部２ｂ、均熱部２ｃ及び待機部２ｄの４つの部屋を連
続させて上下方向に長い円筒状の室として形成されてい
る。そして、上記各部は図２に示されるように、加熱室
２の外壁の内側に断熱材５（レンガ等）による円筒状内
壁を形成し、その内側にヒーター６を配置し、ヒーター
６の内側に伝熱筒７を配置したものでである。伝熱筒７
は熱伝導性に優れる黒鉛又はＢＮ（窒化ほう素）により
構成された熱媒体である。なお、加熱室２を上記のよう
に予熱部、均熱部等に分けるのは、徐々に加熱して熱変
形を防止するためである。

【００１５】上記断熱材５とヒーター６と伝熱筒７はそ
れぞれ３分割され、各部分７ａ、７ｂ、７ｃはスプリン
グボックス８（油圧シリンダでもよい）により、内外方
向に移動可能に設けられている。そして、第１予熱部２
ａと第２予熱部２ｂには４個の被処理材１が、均熱部２
ｃには３個の被処理材１が、さらに待機部２ｄには１個
の被処理材１が収納保持される大きさに形成されてい
る。また、待機部２ｄの断熱材５の下端には内側に張り
出す係合縁９が形成されている。そして、各部において
各被処理材１はスプリングボックス８のバネ圧により伝
熱筒７に接触するように構成されている。

【００１６】なお、加熱室２内の被処理材１は５秒間に
一段ずつ下降するように設定されている。これは上記ス
プリングボックス８による被処理材１に対する押圧力を
緩めるとともに、次に述べる炉床シリンダ１０の駆動に
より行なわれる。

【００１７】また、伝熱筒７による加熱温度は８００〜
９５０°Ｃに設定されている。鋼の場合、８００°Ｃ以
上にならないと被処理材１中の炭素が溶け出さないから
である。ただし、この温度は被処理材によって異なる。
加熱温度は伝熱筒７には熱電対（図示せず）を接続して
温度を計測すればよい。

【００１８】さらに、伝熱筒７は３分割されているか
ら、被処理材１の外径変更に対応することができる。

【００１９】加熱室２の上方には水平の被処理材１の供
給路１１が連続形成され、この供給路１１の一端（供給
口）は開閉シリンダ１２を介して被処理材供給プッシャ
１３に臨んでいる。そして、供給路の他端は加熱室２の
上端に位置し、その上部には被処理材装入プッシャ１４
が配置されている。

【００２０】また、加熱室２の下方には被処理材送り装
置４が設けられている。これは上記待機部２ｄの被処理
材１を受けて加熱室２の下方に移動させる炉床シリンダ
１０と、炉床シリンダ１０の受け部１５上に受け取られ
た被処理材１を焼き入れ装置に移動させるトランスファ
シリンダ１６とから構成されるものである。なお、１７
は被処理材供給台１７で、この被処理材供給台１７の端
部に加熱室２の被処理材排出口が形成されている。この
排出口は開閉シリンダ１８によって開閉される。

【００２１】焼き入れ室３は加熱室２の被処理材排出口
に臨んで配置され、プレスクエンチ焼き入れを行なうも
ので、中央には被処理材１の受け台１９が配置され、そ
の上部には第１のプレスシリンダ２０、側部には複数の
第２のプレスシリンダ２１が配置されている。そして、
第１及び第２のプレスシリンダ２０、２１が被処理材受
け台１９上に伸ばして被処理材１を加圧できるように構
成されている。加圧する理由は焼き入れ変形を少なくす
るためである。

【００２２】また、被処理材１の受け台１９の上面には
焼き入れ用の冷却油が流れる噴出孔２２が配設されてい
る。第１のプレスシリンダ２０の先端には大径部と小径
部とを断面凸形に形成した押圧部材２３が形成され、大
径部の下面と小径部の側面には噴出孔２２が配設されて
いる。第２のプレスシリンダ２１の先端には円弧状の押
圧部材２４が形成され、その内面にも冷却油の噴出孔２
２が配設されている。２５は排気口である。なお、焼き
入れは油を吹き付ける構成に限定されない。油中に被処
理材１を浸漬させるようにしてもよい。

【００２３】焼き入れ温度は鋼の場合は加熱温度と同じ
かそれよりも５０°Ｃ程度低い温度範囲内で行なうのが
好ましい。５０°Ｃを越えて冷却すると、被処理材１が
割れるおそれがある。焼き入れ温度は直接に油温を計測
することにより知ることができる。

【００２４】次に、前記構成の熱処理装置の作動態様に
ついて説明すると、まず、加熱室２の供給路１１の口を
開閉シリンダ１２で開き、切削工程から洗浄工程を経た
被処理材１を供給プッシャ１３によって供給路に沿って
内部に送り出す。次に、被処理材１を供給路１１の端部
から被処理材装入プッシャ１４によって加熱室２内に押
し込む。被処理材１はスプリングボックス８のバネ圧に
より伝熱筒７に押圧されて最上部に留まるが、被処理材
１が装入プッシャ１４に押し込まれるので、順次下方に
押し下げられる。最初の被処理材１が最下段に達すると
待機部２ｄの係合縁９に係合して止まり、その上に他の
被処理材１が積み重ねられる。

【００２５】次に、ヒーター６の熱を伝熱筒７から被処
理材１に伝達させて加熱する。その後、５秒毎に図３の
ように待機部２ｄの伝熱筒７を退避させて炉床シリンダ
１０を駆動してその受け部１５上に最下段の被処理材１
を載置させ、さらに降下させて被処理材１を一段ずつ下
方から取り出していく。最上段には新しい被処理材１が
補充される。

【００２６】このように、５秒に１個の被処理材１が加
熱室２から排出されるので、最上段の被処理材１は第１
の予熱部と第２の予熱部でそれぞれ２０秒間予熱され、
均熱部２ｃで１５秒間ムラなく均一に加熱されたのち、
温度を保持しながら待機部２ｄで５秒間待機し、最終的
に１分間加熱された後に排出されることになる。なお、
加熱時間は被処理材の形状によって異なるものであり、
固定されたものではない。

【００２７】炉床シリンダ１０が降下させて被処理材１
を供給台１７上に載置した後、トランスファシリンダ１
６を作動させて被処理材１を、開閉シリンダ１８によっ
て開いた被処理材排出口から排出させて焼き入れ室３の
被処理材受け台１９上に送る。

【００２８】被処理材受け台１９上に被処理材１が供給
されると、第１及び第２のプレスシリンダ２０、２１が
作動して図４に示すように、その内側に被処理材１を閉
じ込めて加圧し、噴出孔２２から冷却油を噴出させて被
処理材１に接触させてプレスクエンチ焼き入れを行な
い、マルテンサイト変態を行なわせる。

【００２９】その後、焼き入れされた被処理材１は焼き
入れ室３から出し、次の洗浄工程、焼き戻し工程を経て
研削工程に移送される。

【００３０】上述の加熱処理方法は、被処理材１は固体
の熱媒体（伝熱筒７）に直接に接触する方法であるか
ら、加熱スペースが小さくてすみ、装置をよりコンパク
トにすることができる。

【００３１】したがってまた、装置を一連の流れ作業に
組み込むことが容易となる。

【００３２】さらに、被処理材１を伝熱筒７に直接に接
触させて行なう固体間の熱伝達方式であるから、熱効率
が大幅に改善される。実験の結果、加熱時間は従来の雰
囲気炉に比べて約１０分の１に短縮することを確認でき
た。

【００３３】しかも、被処理材の積み重ね量を調整する
ことにより、処理能力を簡単に調整することができる。

【００３４】また、被処理材１の昇温は温度計で直接に
測定することができるので、温度管理を容易かつ正確に
行なうことができる。

【００３５】さらに、炉中には微量の雰囲気ガス（窒素
ガス又は水素、窒素ガス）を通すことにより、無酸化又
は還元性雰囲気が可能となり、鋼の参加を防止すること
ができる。

【００３６】加えて、プレスクエンチ焼き入れも被処理
材１と冷却ジャケットに直接接触させるものであるか
ら、急速冷却が可能となる。 次に、図５は加熱室２を
横置式にしたもので、加熱室２は複数個の被処理材１を
水平に並設されるように、水平方向に長い円筒状の室と
して形成されている。そして、前述のものと同様に、基
本的には予熱部と均熱部２ｃ及び待機部２ｄとから構成
されている。各部の構造も同じである。

【００３７】加熱室２の入り口側の上方には垂直の被処
理材供給路１１が連続形成され、被処理材１はこの供給
路１１から供給され、被処理材装入プッシャ１４によっ
て加熱室２内に送り込まれるように構成されている。

【００３８】加熱室２の出口には被処理材受け出しシリ
ンダ２６が配置され、加熱された被処理材１は上記受け
出しシリンダ２６によって焼き入れ室３（図示せず）に
送り出される。

【００３９】上記の横置式の熱処理装置によっても前述
の縦置式のものと同じ効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法を実施した熱処理装置の断面図

【図２】図１のＸーＸ線上の断面図

【図３】炉床シリンダの駆動態様説明図

【図４】焼き入れ態様の説明図

【図５】他の加加熱処理方法を実施した装置例の説明図

【図６】従来炉の断面図

【符号の説明】

１ 被処理材 ２ 加熱室 ３ 焼き入れ室 ７ 伝熱筒（固定熱媒体）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一形状の被処理材を垂直方向に積み重
   ねた状態で熱伝導性のよい固体の熱媒体を接触させて加
   熱し、その後上記被処理材を最下段のものから順次取り
   出して焼き入れすることを特徴とする焼き入れのための
   加熱処理方法。
2. 【請求項２】 前記焼き入れがプレスクエンチ焼き入れ
   である請求項１記載の焼き入れのための加熱処理方法。
3. 【請求項３】 前記被処理材を積み重ねる代わりに、水
   平に並べた請求項１記載の焼き入れのための加熱処理方
   法。