JPS61174319A - 歯形部材の焼入れ冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は歯車の歯形、環状部材の内外周に設けられてい
る歯形あるいはラックの歯形等をワンショットで誘導加
熱焼入れする場合に適用される冷却方法に関する。

（従来の技術） この種の歯形を１歯づつもしくは全歯形を同時にワンシ
ョット焼入れする場合の被加熱面を急冷する従来方法を
、例えば歯車を例とした第３図に従って説明する。

第３図において、軸回転状態中の歯車Ｗの全外周にわた
る歯形をワンショット加熱し、冷却する定置ワンショッ
ト用加熱コイルＣ゛は被処理歯車Ｗと対向する対向面に
Ｓとしてし示す多数の細孔が穿設さた管体からなってお
り、当該管体内にはホースＨから冷却流体が供給可能な
構成となっている。

焼入れ操作は、加熱コイルＣ゛　と被処理歯車Ｗとを相
対向させて位置決めしたうえ、電源を投入して加熱コイ
ルＣ゛へ所定時間通電し、加熱コイルＣ゛から発生する
磁束により被処理歯形を所定の焼入れ温度まで加熱した
のち、ホースＨから冷却流体を供給し、加熱コイルＣ°
の管内経由で細孔Ｓから冷却流体を被加熱面へ噴射して
これを急冷するようにしている。

上記の場合、冷却流体が被加熱面へ細孔Ｓから噴射され
る噴射角度は、通常被加熱面の巾と加熱コイルＣ′の巾
とは略同−に形成されている関係上、略直角である。

また、歯形を１歯づつ定置ワンショット焼入れする場合
も、上記と同様に被加熱面の巾と加熱コイルＣ°の巾と
は略同−に形成されているので、冷却流体の被加熱面に
対する噴射角度は略直角である。

（従来技術に存する問題点） ところで、当業者においては公知とされているところで
あるが、少なくとも焼入れ温度（８００℃以上）に加熱
された被加熱面に急冷用の流体が接触すると、瞬゛間的
に気化して蒸気膜が形成されるので、当該蒸気膜を突き
破るだけの噴射圧による後続冷却流体の噴射が必要とさ
れているので、定置ワンショット焼入れでも必要な噴射
圧を維持するように設計されているが、被処理材対向面
は加熱作用を兼ねている構造上、当該対向面に孔設する
細孔Ｓの孔径や孔数に制約があるため、冷却流体を一時
に多量に噴射することが不可能であり、被加熱面に深い
焼入れ層を形成せんとする場合に必要な流量が得られず
、定置ワンショット焼入れでは深い焼入れ層の形成は無
理とされていた。

（発明の構成） 本発明の構成は、 歯車の歯形、環状部材の内外周に設けられている歯形あ
るいはラックの歯形等を１歯づつもしくは全歯形を同時
にワンショットで誘導加熱焼入れする場合において、加
熱後の被加熱面を急冷する冷却流体が歯巾方向の一方側
から他方側へ噴流するようにした ことを特徴とする歯形部材の焼入れ冷却方法にある。

（発明の作用） 本発明の作用は、歯形の歯巾方向の一方側から他方側へ
と歯筋に沿って冷却流体を噴流させるので、従来の如く
加熱コイルの部材対向面からの噴射とは異なり、冷却流
体の流量に制約がな（なるので、一時に多量の冷却流体
を高速で被加熱面に沿って奔流せしめることが可能とな
り、被加熱面から発生する蒸気を横方向から押し流して
蒸気膜の形成を許さず、冷却能が大となり部材の深部方
向の熱を急速に十分奪熱するとともに、歯巾方向を均一
に冷却する。

（実施例） 本発明を第１図（ａ）〜（Ｃ）に示す実施例に従って以
下に詳述する。

第１図（ａ）は歯車Ｗの全歯形をワンショット焼入れす
る場合であるが、本発明においては、加熱コイルＣには
冷却流体を噴射する細孔がなく、間隔部材■を挟んだ加
熱コイルＣの下方にＪとして示す管体からなる冷却環が
一体構造として設けられる。当該冷却環Ｊは加熱コイル
Ｃの内周径と略等しい内径を備えており、内周壁には従
来加熱コイルＣ”に設けられていた細孔Ｓと比較すると
十分大径の小孔Ｓが斜めに多数孔設されていて、流体供
給管Ｈから供給される焼入れ用冷却流体が管内経由で当
該小孔Ｓから歯形の下側辺縁面を指向して噴射可能に構
成されている。尚、加熱コイルＣの管内は、図示しない
冷却水供給・排出管が接続しており、自己発熱を奪熱す
る冷却水の循環路となっている。

上記の構成により歯車Ｗの歯形を焼入れする場合は、図
示の如く歯車Ｗと加熱コイルＣとを相対向する如く配置
し、加熱コイルＣに通電して歯形を所定焼入れ温度まで
加熱する。加熱終了後に冷却環Ｊへ冷却流体を供給し、
小孔Ｓから矢印の如く噴流せしめる。冷却流体は被加熱
歯形の下側辺縁面を斜め方向から耐衝し、次いで矢印に
従って表面を奔流して上方辺縁面から逸出し去る。

第１図（ｂ）は環状部材の内周に歯形が形成されている
通常インターナルギアといわれる歯形部材Ｗの全歯形を
本発明方法によりワンショット焼入れする場合を示す。

当該実施例では、加熱コイルＣの下方端面に内部が空洞
となっている円板状の冷却器Ｊが直付けされており、加
熱コイルＣと略同径の外周壁には上記実施例と同様に小
孔Ｓが斜めに多数孔設されていて、流体供給管Ｈから供
給される焼入れ用冷却流体が管内経由で当該小孔Ｓから
歯形の下側辺縁面を指向して噴射可能に構成されている
。

本実施例でも、冷却流体は被加熱歯形の下側辺縁面を斜
め方向から射面し、次いで矢印に従って表面を奔流して
上方辺縁面から逸出し去る。

第１図（ｃ）は歯形の谷部を１歯づつワンショット焼入
れする場合に本発明を適用する場合を示し、Ｃは歯形の
谷に対向可能な加熱コイル、Ｊは筒状冷却器である。当
該実施例の冷却器Ｊは加熱コイルＣと一体構造でなく、
個別配置とされており、さらに冷却流体は歯面に倣った
形状のスリットから噴射するように構成されている。

本発明方法は上記第１図（ａ）〜（ｃ）に図示する歯形
部材の定置ワンショット焼入れのみならず、ラックの歯
形の一歯焼入れもしくは全歯形のワンショット焼入れに
も適用可能であり、冷却時に部材の回転状態・停止状態
いずれを問わず冷却流体を歯筋に沿って噴流するように
した場合全てに通用される。

さらに、本発明方法は冷却環や冷却筒等の冷却器Ｊを歯
形用熱中図示の位置に必ずしも配置しておく必要はなく
、加熱コイルＣによる歯形の加熱中は隔離した位置に待
機させ、加熱終了後被加熱歯形の一方端面倒に接近させ
て冷却流体を噴射するようにしてもよいこと勿論である
。

（実験例） 本発明者は本発明の効果を確認するため、っぎの実験を
行った。

○実験方法二同−寸法・材質のインターナルギアを使用
し、加熱条件は同一とす るも、Ａ供試体には本発明冷却方 法を、Ｂ供試体には従来冷却方法 を適用した全歯形ワンショット焼 入れを施して第２図（ａ）に二重 斜線部りとして示す焼入れ層を形 成し、当該焼入れ層の矢印Ｘで示 す歯形の歯先から芯部方向へ向か う断面および矢印Ｙで示す歯形の 歯底から芯部方向へ向かう断面そ れぞれの硬さ測定をした。

○硬さ測定試験結果：硬さ測定試験結果を縦軸に硬さく
Ｈｖ）、横軸に表面から の距離をとった図表上にプロット した第２図（ｂ）に示す。図にお ける曲線ＸＡおよびＹＡそれぞれ は本発明冷却方法による供試体Ａ の２曲線ＸＢおよびＹＢそれぞれ は従来冷却方法による供試体Ｂの 結果を示す。

上記実験例の結果から、本発明冷却方法は従来冷却方法
に比べて遥かに深い焼入れ硬化層を形成することが実証
された。

（発明の効果） 本発明方法を実施することにより、 （１１歯形部材の被焼入れ面に深い焼入れ硬化層が均一
に形成可能となり、 （２）シかもこれに要する設備費は安価で済み、（３）
さらに特筆すべき点は、加熱コイルの冷却を上水もしく
は蒸溜水に限定することができるので、焼入れ条件上、
焼入れ用冷却液として例えば水溶性樹脂剤の溶液を使用
すれば好適のところ、加熱コイルの自己発熱の奪熱と被
焼入れ材の冷却を兼ねていた従来冷却方法では、加熱コ
イルの冷却流体噴射用細孔の目詰まりを惹起するがため
、当該水溶性樹脂剤溶液の使用が禁止され、満足する焼
入れ仕上がりが期待し得ない場合があるという焼入れ技
術上のネックが解消される など、極めて顕著な効果を雪すこととなり、賞用される
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明歯形部材の焼入
れ冷却方法の実施例装置であって（ａ）および（ｂ）は
断面正面図・　（ｃ）は斜視図、第２図（ａ）は本発明
の効果を確認するための実験例における焼入れ硬化層の
硬さ測定位置を示す歯形部材の一部断面図、第２図（ｂ
）は硬さ測定試験結果を示す線図、第３図は従来歯形部
材の焼入れ冷却方法を説明するための装置の断面正面図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 歯車の歯形、環状部材の内外周に設けられている歯形あ
   るいはラツクの歯形等を１歯づつもしくは全歯形を同時
   にワンシヨツトで誘導加熱焼入れする場合において、加
   熱後の被加熱面を急冷する冷却流体が歯巾方向の一方側
   から他方側へ噴流するようにしたことを特徴とする歯形
   部材の焼入れ冷却方法。