JPS63157818A - ねじ部の熱処理方法 - 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、使用条件の厳しい大径ボルト等のねじ部の応
力集中を緩和し、又疲労強度を改善することができるね
じ部の熱処理方法に関する。

［従来の技術］ ボルト等のねじ部は削り出し、プレスなどで造られるが
、大径のものの場合には旋盤で削ることになる。旋盤で
削ると、第２図（ｂ）に示すように、どうしてもねじ面
に微視的な切削跡が残る。

［発明が解決しようとする問題点］ 通常の使用条件ではねじ面の切削跡は問題にならないが
、疲労強度や引張強度が非常に要求される製品では亀裂
進展の原因となる。特に応力集中の大ぎな谷部のコーナ
ーの部分が問題となる。

従来、切削後のねじ部の表面処理として高周波焼入が行
なわれているが、高周波焼入は表面を硬化し耐摩耗性を
高めることを目的とするものである。また、コイル中に
ねじを挿入し電磁誘導により加熱するもので、第４図に
斜線で熱影響の範囲を示したように、ねじの山部ａは加
熱されるが谷部すはほとんど加熱されず、ねじ面の切削
跡は依然として残ってしまう。なお、谷部すにまで深く
加熱すれば山部ａが溶けてしまう。

本発明の目的は、応力集中が大きく亀裂進展の原因とな
るねじの谷部の切削跡を除去することができるねじ部の
熱処理方法を提供することにある。

［問題点を解決するだめの手段］ 本発明は、ねじ切り後のねじの谷部を局所的に加熱し溶
融させるようになしたものである。谷部の加熱はＴＩＧ
溶接技術またはレーザー等により局所的に行なう。

［作　用］ ねじ切りによりねじ面には切削跡があるが、谷部の局所
的な加熱により谷部の表面は溶融して表面張力によって
滑らかとなる。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

この実施例ではボルトのねじ部の熱処理について述べる
。

ねじ切り後のボルト１は、第３図に示すように、回転さ
れそのピッチで前進されるように保持されており、ボル
ト１のねじ部２の一側（上側）にはＴＩＧ溶接法で使用
するものと同一構成で細径の電極３がねじ部２のねじ溝
に臨ませて設置されている。また、ねじ部２の他側（下
側）には電極３より約手ピッチ進んだ位置にねじ溝に臨
まぜて圧縮空気を吹き付ける冷却ノズル４が設置されて
いる。

第２図（ａ）はねじ切り後のボルト１のねじ部２を拡大
したもので、５はねじの山部、６はねじの谷部、７は谷
部６のコーナーである。第２図（ｂ）は（ａ）のコーナ
ー７の部分を拡大したもので、旋盤等により切削した切
削跡が残っている。

ボルト１を回転させて前進させる一方、電極３に通電し
てアーク放電により谷部６をねじ溝に沿って順次加熱し
、谷部６の表面を溶融させる。溶融される熱影響の範囲
（深さ）ｐは１〜２Ｍ程度であり、おおよそ第１図（ａ
）の斜線で示す領域となる。溶融された谷部６の表面は
表面張力により第１図（ｂ）のように滑らかとなり、疲
労強度に大きな影響を有する切削跡等が除去される。ま
た、コーナー７の部分も丸みがつき、応力集中が緩和さ
れる。

次いで、電極３により加熱溶融された谷部６は冷却ノズ
ル４へと向い、冷却ノズル４から吹き出された圧縮空気
により急冷される。この急冷により溶融された谷部６は
マルテンサイト化し体積膨張（３〜４％）し、周囲から
圧縮されて圧縮応力が残留する。谷部６、特にコーナー
７の部分に圧縮応力が残留するので、亀裂が発生しにく
くなり、疲労強度が大幅に改善される。

谷部６の加熱は局所的に集中的に加熱できるものならば
ＴＩＧに限らず、レーザー等を用いるようにしてもよい
。また、谷部６の表面のみの溶融なので加熱量は小さく
、冷却ノズル４からの圧縮空気により充分冷却できる。

なお、水や油を用いて冷却するようにしてもよい。

加熱量ｑ（単位長さ当り）は次式により概略与えること
ができる。

ここで、ｅは自然対数の底、πは円周率、Ｃはねじ材の
比熱、ρ０はねじ材の比重量、Ｔｏは熱影響の範囲ｐの
平均温度（約１０００℃が適切）である。またθは入熱
領域を考慮したものであり、通常、谷部６全体を一度で
加熱する場合にはねじ山の角度θ１、また大径ねじに対
し谷部６の両コーナー７の部分をそれぞれ二回に分【ブ
て加熱する場合にはコーナー７部の開き角θ２　（第２
図）である。

なお、上記実施例ではボルト１のねじ部（おねじ部）２
に適用した例を示したが、本発明は局所加熱であり加熱
手段をねじ穴に挿入することにより容易にめねじ部にも
適用できる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、ねじ切り後のねじの谷部
を局所的に加熱溶融するようにしたため、溶融した谷部
の表面は表面張力により滑らかとなり、亀裂進展の原因
となる切削跡等を除去できると共に谷部のコーナ一部も
丸みがつき、谷部の応力集中を緩和できる。

また、加熱溶融された谷部を急冷するようにすれば、マ
ルテンサイト変態し谷部に圧縮応力が残留し疲労強度が
改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明をボルトのねじ部に適用した実
施例を示すもので、第１図は加熱溶融後のねじ部の状態
を示す図、第２図は加熱溶融前のねじ切りされたねじ部
の状態を示す図、第３図はねじ部の加熱溶融と冷却とを
行なう施工例を示す図、第４図は従来の高周波焼入によ
る熱影響範囲を示す図である。 図中、１はボルト、２はねじ部、３は電極、４は冷却ノ
ズル、５はねじの山部、６はねじの谷部、７は谷部のコ
ーナー、ｐは熱影響の範囲である。 特　許　出　願　人　　石川島揺磨重工業株式会社代理
人弁理士　絹　　谷　　信　　雄 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ねじ切り後のねじの谷部を局所的に加熱し溶融させるよ
   うにしたことを特徴とするねじ部の熱処理方法。