JPH11217627A - 高周波焼入方法 - Google Patents

高周波焼入方法

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JPH11217627A
JPH11217627A JP10016206A JP1620698A JPH11217627A JP H11217627 A JPH11217627 A JP H11217627A JP 10016206 A JP10016206 A JP 10016206A JP 1620698 A JP1620698 A JP 1620698A JP H11217627 A JPH11217627 A JP H11217627A
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groove
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Yoshimasa Tanaka
嘉昌 田中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】被処理物に凹凸部が形成されていても、この凹
凸部の硬化層深さを均一にできる高周波焼入方法を提供
する。 【解決手段】外輪10の内壁面20を高周波焼入れする
際に、誘導加熱コイル40で内壁面20を誘導加熱する
と共に、誘導加熱コイル50で外壁面30も誘導加熱す
る。これにより溝22の壁面22aと内球面24とにお
ける加熱層深さや温度分布を均一にし、溝22の壁面2
2aと内球面24が同じ深さまで焼入温度に加熱される
ようにして硬化層深さを均一にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被処理物に形成さ
れた凹凸部を硬化させる高周波焼入方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から自動車などに転がり軸受が広く
使用されている。この転がり軸受は、内輪(インナーレ
ース)と外輪(アウターレース)との間で複数個の玉や
ころが転動するものであり、外輪の内壁面には、これら
の玉やころが嵌り込んで転動するための溝が形成されて
いる。この溝では玉やころが転動するので、溝の壁面が
摩耗し易い。このため、通常、溝の壁面には高周波焼入
れなどによって硬化層が形成されて摩耗しにくくなって
いる。
【0003】上記した溝の壁面を高周波焼入れによって
硬化するに当っては、外輪の内側に誘導加熱コイルを入
れてその内壁面を焼入温度まで誘導加熱し、その後、内
壁面に冷却液を噴出して急冷する。この方法によれば、
溝の壁面だけでなく、外輪の内壁面の全体が硬化され
る。内壁面の全体のうち、溝の壁面以外の面(内球面)
には内輪が接触するので、内球面も硬化されて摩耗しに
くくなることは好ましい。
【0004】ところが、溝の内壁面は内球面よりも引っ
込んだ位置にある。このため、外輪の内側に入れられた
誘導加熱コイルと溝の内壁面との間隔は、この誘導加熱
コイルと内球面との間隔よりも広い。即ち、溝の内壁面
よりも内球面のほうが誘導加熱コイルに近く、溝の内壁
面よりも内球面のほうが深くまで加熱される。従って、
溝の内壁面を所定の硬化層深さにするためにこの内壁面
を所定深さまで焼入温度に加熱した場合、内球面は内壁
面よりも深い位置まで焼入温度に加熱される。この結
果、内球面における硬化層深さは、溝の内壁面における
硬化層深さよりも深くなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、内球面と
溝の内壁面とで硬化層深さが相違すると、この相違に起
因して、焼入後の外輪に歪みが生じたり割れが発生した
りするおそれがある。
【0006】本発明は、上記事情に鑑み、被処理物に肉
厚の異なる部分が形成されていても、その部分の硬化層
深さを均一にできる高周波焼入方法を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の高周波焼入方法は、内壁面もしくは外壁面の
いずれか一方に凹凸部が形成されると共に、壁面のう
ち、この凹凸部の裏側に相当する部分に無凹凸部が形成
された筒状の被処理物の前記凹凸部を高周波焼入れする
高周波焼入方法において、(1)上記凹凸部を誘導加熱
するに当り、上記無凹凸部も加熱することを特徴とする
ものである。
【0008】ここで、(2)上記無凹凸部を加熱する際
に、この無凹凸部が変態点未満の温度になるようにこの
無凹凸部を加熱してもよい。
【0009】また、(3)上記無凹凸部が500℃以上
600℃以下の範囲内の温度になるようにこの無凹凸部
を加熱してもよい。
【0010】さらに、(4)上記凹凸部と上記無凹凸部
とを同時に誘導加熱してもよい。
【0011】さらにまた、(5)上記凹凸部と上記無凹
凸部を誘導加熱するタイミングをずらしてもよい。さら
にまた、(6)上記凹凸部と上記無凹凸部とを誘導加熱
した後に上記被処理物を急冷するに当り、上記凹凸部及
び上記無凹凸部双方に冷却液を噴出してこれらを同時に
急冷してもよい。
【0012】さらにまた、(7)上記凹凸部と上記無凹
凸部とを誘導加熱した後に上記被処理物を急冷するに当
り、上記凹凸部だけに冷却液を噴出してこの凹凸部を急
冷してもよい。
【0013】ここで、無凹凸には、機械加工の精度など
に起因する微小な凹凸は含まれないこととする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。
【0015】図1は、転がり軸受の外輪と誘導加熱コイ
ルを模式的に示す断面図であり、図2は、図1の外輪と
誘導加熱コイルを模式的に示す正面図である。
【0016】鋼製の外輪(本発明にいう被処理物の一例
である)10には、内輪(図示せず)が入り込む中空部
12が形成されており、この中空部12は壁14で囲ま
れている。壁14は、内壁面20と、内壁面20とは反
対側の外壁面30を有している。
【0017】内壁面20には、外輪10の長さ方向(矢
印A方向)に延びる溝22が周方向(矢印B方向)に等
間隔で形成されている。溝22には玉やころ(図示せ
ず)が嵌り込んで転動するので、溝22の壁面22aは
摩耗し易い。また、内壁面20のうち、互いに隣り合う
溝22の間は内球面24であり、この内球面24には内
輪(図示せず)が接触する。内壁面20に溝22が形成
されている結果、この内壁面20には、本発明にいう凹
凸部が形成されていることとなる。
【0018】一方、外壁面30には凹凸部が形成されて
おらず、機械加工に起因する微細な凹凸はあるものの、
溝22などの無い無凹凸部になっている。従って、内壁
面20の凹凸部の裏側に相当する部分は無凹凸部になっ
ている。
【0019】次に、外輪10の内壁面20を高周波焼入
れして内球面24と溝22の壁面22aを硬化させる方
法を説明する。
【0020】外輪10の内壁面20を高周波焼入れする
際は、先ず、中空部12に誘導加熱コイル40を挿入し
て内壁面20(凹凸部)を誘導加熱する。これにより、
内壁面20は誘導加熱されるが、溝22の壁面22aよ
りも内球面24のほうが誘導加熱コイル40に近いの
で、壁面22aよりも内球面24のほうが深い位置まで
焼入温度に加熱される。このように壁面22aと内球面
24とで加熱層深さに差が生じたままで、冷却液を内壁
面20に噴出して急冷した場合、硬化層深さにも差が生
じる。この硬化層深さの差に起因して、外輪10に大き
な歪(変形)が生じたり、外輪10が割れたりするおそ
れがある。
【0021】そこで、ここでは、外壁面30の近傍に誘
導加熱コイル50を配置して外壁面30の側からも(無
凹凸部も)加熱する。外壁面30の側からみると、内球
面24よりも溝22の壁面22aのほうが誘導加熱コイ
ル50に近いので、誘導加熱コイル50による加熱で
は、内球面24よりも溝22の壁面22aのほうが加熱
され易い。
【0022】このように、内壁面20の側から誘導加熱
コイル40で内壁面20を誘導加熱するだけでなく、外
壁面30の側からも誘導加熱コイル50で外壁面30を
加熱することにより、溝22の壁面22aと内球面24
とにおける加熱層深さや温度分布を均一にする。即ち、
誘導加熱コイル40,50の周波数や出力、加熱時間等
を適宜に調整して、溝22の壁面22aと内球面24が
同じ深さまで焼入温度に加熱されるようにする。
【0023】内壁面20を誘導加熱コイル40で加熱す
るタイミングと外壁面30を誘導加熱コイル50で加熱
するタイミングとは同時であってもよいし、ずらしても
よい。例えば、図3に示すように、外壁面30を加熱し
ている途中から内壁面20の加熱を開始してもよい。ま
た、図4に示すように、外壁面30の加熱が終了した後
に内壁面20の加熱を開始してもよい。なお、これら外
壁面30と内壁面20を加熱するタイミングは、被処理
物の材質や形状などに応じて変更する。
【0024】また、外壁面30が変態点未満の温度にな
るように加熱したほうが歪をいっそう低減できる。ただ
し、外壁面30を加熱する温度が低過ぎると、溝22の
壁面22aと内球面24とを同じ深さにまで焼入温度に
加熱する時間が長くなるので、加熱時間の点からは50
0℃以上600℃以下の範囲内の温度が好ましい。しか
し、この温度は被処理物の肉厚によって適宜変更する。
【0025】いずれの方法を用いるにしても溝22の壁
面22aと内球面24を同じ深さにまで焼入温度に加熱
し、冷却液を噴出して内壁面20を急冷する。この結
果、内壁面20における硬化層深さは、溝22の壁面2
2aも内球面24も同じになる。このため、外輪10の
歪が極めて少なくなり、歪を取り除くための研摩工程を
無くすことができ、外輪10の生産コストを低減でき
る。
【0026】冷却液を噴出して内壁面20を急冷するに
当っては、内壁面20と外壁面30に同時に冷却液を噴
出してもよいし、内壁面20にだけ冷却液を噴出しても
よい。内壁面20と外壁面30に同時に冷却液を噴出し
た場合は、外輪10の歪がいっそう少なくなる。一方、
内壁面20にだけ冷却液を噴出する場合は、「割れ」と
いう観点からは好ましい。
【0027】次に、図5、図6を参照して、実験例を説
明する。
【0028】図5は、実験に用いた外輪の硬化層深さを
示す模式図であり、図6は、硬化層深さを示すグラフで
ある。図6におけるa、b、c、dは、図5に示す矢印
a、b、c、d方向から測定した硬度を表わす。また、
これらの図では、図1、図2の構成要素と同一の構成要
素には同一の符号が付されている。
【0029】この実験で用いた外輪10の材質は、S5
3C(JIS規格)であり、外径Dは86mm、内径H
は67mmである。また、溝22の深さhは4.5mm
である。
【0030】内壁面20を加熱するに当っては、誘導加
熱40(図1参照)を用いて120kW、10kHzで
2秒間ほど加熱した。また、外壁面30を加熱するに当
っては、誘導加熱コイル50(図1参照)を用いて50
kW、6kHzで3秒間ほど加熱した。このようにして
加熱した後に、内壁面20に冷却液を10秒間噴出して
急冷した。この結果、内壁面20における硬化層60の
深さは、図6に示すように、溝22の壁面22aも内球
面24も同じになった。有効硬化層(Hv513以上)
の深さは壁面22aも内球面24も約1.5mmであっ
た。
【0031】上記した実施形態では、被処理物として転
がり軸受の外輪を挙げたが、外輪のように内壁面に凹凸
部が形成された筒状の被処理物に限定されず、例えば、
外壁面に凹凸部が形成されると共に、内壁面のうち、こ
の凹凸部の裏側に相当する部分に無凹凸部が形成された
筒状の被処理物にも本発明を適用でき、凹凸部を均一深
さに硬化させられる。また、平板などの板状部材の一方
の面に凹凸部が形成され、この凹凸部の裏側に相当する
部分が無凹凸部になっている板状の被処理物にも本発明
を適用でき、凹凸部を均一深さに硬化させられる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明の高周波焼入
方法によれば、被処理物の凹凸部を誘導加熱するに当
り、凹凸部の裏側にある無凹凸部も加熱するので、凹凸
部における加熱深さが均一(実質的に同一)となり、凹
凸部の硬化層深さを均一にできる。この結果、凹凸部の
硬化層深さのばらつきに起因する被処理物の変形や歪を
低減できる。このように被処理物の変形や歪を低減でき
るので、高周波焼入後の研摩工程を省略できることとな
る。
【0033】ここで、無凹凸部を加熱する際に、この無
凹凸部が変態点未満の温度になるようにこの無凹凸部を
加熱した場合は、被処理物の変形や歪をいっそう低減で
きる。
【0034】また、凹凸部と無凹凸部とを同時に誘導加
熱する場合は、高周波電源が大型のものとなるが、凹凸
部における加熱深さを比較的短時間で均一にできる。
【0035】さらに、凹凸部と無凹凸部を誘導加熱する
タイミングをずらす場合は、高周波電源が小型のもので
済む。
【0036】さらにまた、凹凸部と無凹凸部とを誘導加
熱した後に被処理物を急冷するに当り、凹凸部及び無凹
凸部双方に冷却液を噴出してこれらを同時に急冷する場
合は、被処理物の歪・変形がいっそう低減する。
【0037】さらにまた、凹凸部と無凹凸部とを誘導加
熱した後に被処理物を急冷するに当り、凹凸部だけに冷
却液を噴出してこの凹凸部を急冷する場合は、「被処理
物の割れ」という観点からは好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】転がり軸受の外輪を模式的に示す断面図であ
る。
【図2】図1の外輪を示す正面図である。
【図3】外壁面と内壁面を加熱するタイミングの一例を
示すグラフである。
【図4】外壁面と内壁面を加熱するタイミングの他の例
を示すグラフである。
【図5】実験に用いた外輪の硬化層深さを示す模式図で
ある。
【図6】図5の外輪の硬化層深さを示すグラフである。
【符号の説明】
10 外輪 20 内壁面 22 溝 22a 溝の壁面 24 内球面 30 外壁面

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内壁面もしくは外壁面のいずれか一方に
    凹凸部が形成されると共に、壁面のうち、該凹凸部の裏
    側に相当する部分に無凹凸部が形成された筒状の被処理
    物の前記凹凸部を高周波焼入れする高周波焼入方法にお
    いて、 前記凹凸部を誘導加熱するに当り、前記無凹凸部も加熱
    することを特徴とする高周波焼入方法。
  2. 【請求項2】 前記無凹凸部を加熱する際に、該無凹凸
    部が変態点未満の温度になるように該無凹凸部を加熱す
    ることを特徴とする請求項1に記載の高周波焼入方法。
  3. 【請求項3】 前記凹凸部と前記無凹凸部とを同時に誘
    導加熱することを特徴とする請求項1又は2に記載の高
    周波焼入方法。
  4. 【請求項4】 前記凹凸部と前記無凹凸部を誘導加熱す
    るタイミングをずらすことを特徴とする請求項1又は2
    に記載の高周波焼入方法。
  5. 【請求項5】 前記凹凸部と前記無凹凸部とを誘導加熱
    した後に前記被処理物を急冷するに当り、前記凹凸部及
    び前記無凹凸部双方に冷却液を噴出してこれらを同時に
    急冷することを特徴とする請求項1から4までのうちの
    いずれか一項に記載の高周波焼入方法。
  6. 【請求項6】 前記凹凸部と前記無凹凸部とを誘導加熱
    した後に前記被処理物を急冷するに当り、前記凹凸部だ
    けに冷却液を噴出して該凹凸部を急冷することを特徴と
    する請求項1から4までのうちのいずれか一項に記載の
    高周波焼入方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007239087A (ja) * 2006-03-13 2007-09-20 Ntn Corp 高周波焼入方法、機械部材および転動部材
JP2013041854A (ja) * 2012-11-29 2013-02-28 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 加熱部位選択的誘導加熱装置

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