KR100338118B1 - 침탄,담금질및템퍼링방법및장치 - Google Patents

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주료사와 히데도시
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이노우에 히데키
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Abstract

본 발명은 하나의 스테이지로서 온-라인 기계가공 및 제조시스템에 의해 수행되는 기계가공 및 제조공정으로 일체화될 수 있는 침탄단계 및 열-처리 물품에서 품질을 변화시키지 않는 고-품질 처리 또는 공정에 의해, 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링시키는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 장치에서, 예열 챔버(2), 6개의 침탄 챔버(5a 내지 5f), 냉각 챔버(6), 재가열 챔버(7), 담금질 챔버(8)는 이송 디바이스(12)를 갖는 중간 챔버(4) 주위에 배치된다. 또한, 고주파유도 가열기술이 처리 또는 가공 챔버의 각각의 주요한 것을 가열하기 위해 사용된다. 또한, 플라즈마 침탄 방법이 침탄 챔버 내에서 수행된다. 또한, 기계가공 및 제조라인을 통하여 상기 장치로 계속적으로 운반되는 피처리물은 각각 챔버들로 할당 및 분배된 다음, 거기에서 처리 및 가공된다. 따라서, 침탄, 담금질 및 템퍼링 공정은 멈추지 않고 수행될 수 있다.

Description

침탄, 담금질 및 템퍼링 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CARBURIZING, QUENCHING AND TEMPERING}
본 발명은 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법 및 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 침탄단계가 하나의 스테이지로서 온-라인 기계가공 및 제조 시스템에 의해 수행되도록 기계가공 및 제조공정에 일체화되는 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
지금까지, 트래이 푸셔형(tray pusher type) 또는 롤러노형(roller hearth type)의 연속 가스 침탄/담금질 노(continuous gas carburize/quench furnaces)가 침탄 및 담금질용 장치로 사용되어 (강철) 물품의 대량생산을 수행하여 왔다. 이러한 형태의 연속 가스 침탄/담금질 노는 통상적으로 기계가공(공정) 장치와 분리되어 제조됨으로써, 기계가공 공장과 떨어진 소위 열-처리 공장에서 24시간 내내 작동시킬 수 있다. 또한, 상기 노는 트래이 상에서 각각 가공되는 많은 피처리물(예를 들어, 부품)을 설치시키는 적용되는 배치 시스템(batch system)에 따라 수행되는 열처리에 의한 제조방법에 사용되어 왔다.
한편, 종래의 연속 가스 침탄/담금질 노에 의해 수행되는 공정은 도 10에 도시된 단계로 구성된다.
즉, 우선 기계가공 공장에서 피처리물이 절단된다. 그 후, 절단된 피처리물은 기계가공 공장으로부터 떨어져 오프라인으로 제조되는 열-처리 공장으로 운반된다. 피처리물이 열-처리 공장에 도착하면, 트래이 상에 피처리물을 설치하는 셋-업 단계가 지그(jigs)에 의해 수행된다. 세척(cleaning) 후에, 피처리물은 연속적인 가스 침탄/담금질 노에 넣어진다. 그 다음, 침탄 및 담금질단계가 연속 가스 침탄/담금질 노 안에서 수행된다. 그 후, 피처리물은 세척되고 템퍼링 된다. 일련의 열-처리 단계를 끝나면, 피처리물을 트래이 밖으로 수거하고 피처리물을 분해하는 단계가 수행된다. 분해된 피처리물은 열-처리 공장과 떨어져 오프라인으로 제조되는 기계가공 공장으로 운반된다. 그 후, 기계가공 공장에서는 피처리물의 연삭 (grinding)이 수행된다.
도 10에 도시된 종래의 연속 가스 침탄/담금질 노에서 수행되는 공정은 다음과 같은 문제점을 갖는다.
가) 기계가공 공장이 열-처리 공장과 떨어져 있기 때문에, 운반 시스템 및 인원이 요구된다. 또한, 예정된 시간 동안 가공(또는 처리)되는 피처리물의 저장이 필요하다.
나) 피처리물을 노에 넣기 위하여 지그를 사용하여 트래이 상에 피처리물을 설치하는 셋-업 단계가 필요하다. 또한, 열-처리 단계가 완성된 다음, 트래이 상에 설치된 피처리물을 수거하는 분해 단계가 필요하다.
다) 피처리물의 온도를 상승시키고 하강시키는 시간이 걸린다. 열처리의 도입 시간이 길다. 따라서, 피처리물을 노에 삽입 또는 적재시키는 단계로부터 노로부터 그것을 추출하는 단계까지 시간이 소비된다.
라) 노를 가동시키면, 노의 기압을 조절(제어)하기 위해 건조시키는데 긴 시간이 걸린다.
마) 배치 공정은 열-처리된 피처리물 중에 품질의 변화를 초래한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 침탄단계가 하나의 스테이지로서 온-라인 기계가공 및 제조 시스템에 의해 수행되는 기계가공 및 제조공정으로 일체화되고, 고품질 처리 또는 공정이 열-처리된 피처리물의 품질을 변화시키지 않도록 할 수 있는 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법을 수행할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법(이하, 종종 "본 발명의 제1 방법"이라 함)은 피처리물(또는 대상물)을 침탄 온도로 예열시키는 예열단계; 상기 피처리물을 예열시킨 후에 침탄온도에서 상기 피처리물을 침탄시키는 침탄단계; 상기 피처리물을 침탄시킨 후에 상기 피처리물을 담금질시키는 담금질단계; 및 상기 피처리물을 담금질시킨 후 상기 피처리물을 템퍼링시키는 템퍼링단계를 포함한다. 본 방법에 있어서, 상기 피처리물은 물품을 기계가공 및 제조하기 위해 기계가공 및 제조라인으로 공급된다. 또한, 상기 각각의 단계는 기계가공 및 제조 라인 상의 피처리물의 흐름 또는 이동이 중단되는 것이 실질적으로 방지되는 방식으로 기계가공 및 제조라인으로 공급되는 피처리물이 기계가공 및 제조라인 상에 공급되는 공급속도에 따라 수행된다.
따라서, 상기 침탄단계는 하나의 스테이지로서 온-라인 기계가공 및 제조 시스템에 의해 수행되는 기계가공 및 제조공정으로 일체화될 수 있다. 또한, 고품질 처리 또는 공정이 열-처리 물품의 품질을 변화시키지 않고 달성될 수 있다.
본 발명에 따라 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링시키는 다른 방법(이하 종종 "본 발명의 제2 방법"이라 함)은 침탄온도로 피처리물을 예열시키는 예열단계; 상기 피처리물을 예열시킨 후에 침탄온도에서 상기 피처리물을 침탄시키는 침탄단계; 상기 피처리물을 침탄시킨 후에 상기 피처리물을 담금질시키는 담금질단계; 및 상기 피처리물을 담금질시킨 후 상기 피처리물을 템퍼링시키는 템퍼링단계를 포함한다. 본 방법에 있어서, 상기 피처리물은 물품을 기계가공시키고 제조하기 위해 기계가공 및 제조라인으로 공급된다. 또한, 상기 방법의 각각의 단계는 상기 단계 중 하나의 단계를 수행하는데 필요한 시간만큼 상기 기계가공 및 제조라인상의 상기 피처리물의 흐름 또는 이동이 실질적으로 중단되지 않고 수행하기에 필요한 수의 처리(또는 가공)수단을 제공하고, 처리유닛으로서 하나의 피처리물 또는 필요에 따라 둘 또는 그 이상의 피처리물 세트를 세팅시킨 다음, 상기 처리수단에 차례로 처리유닛으로 상기 피처리물을 분배 및 공급하여 수행된다.
본 발명의 제1 및 제2 실시예에 있어서, 상기 예열단계를 수행하기 위한 예열수단이 상기 침탄단계를 수행하기 위한 침탄수단으로부터 분리되어 구성된다(이하, 종종 "본 발명의 제3 방법"이라 함).
또한, 상기 예열수단은 고주파 유도가열 공정을 사용하며, 상기 기계가공 및 제조라인을 통하여 처리유닛으로 피처리물이 공급되는 시간 간격보다 충분히 짧은 예열시간을 달성한다. 상기 예열수단들의 수는 하나로 설정된다.
또한, 상기 침탄수단의 수는 하기 수학식 1로 표시되는 조건을 만족하도록 설정된다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서 X는 상기 침탄단계를 수행하는데 소비되는 시간이고; Y는 상기 기계가공 및 제조라인을 통하여 처리유닛으로 피처리물이 공급되는 시간 간격이며; Z는 상기 침탄단계를 수행하기 위한 침탄수단의 수를 의미한다.
본 발명의 제3 방법에 있어서, 상기 침탄단계를 수행하기 위한 침탄수단은 상기 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법의 수행이 상기 기계가공 및 제조라인의 작동의 출발과 실질적으로 동시에 출발하고, 상기 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법의 수행은 상기 기계가공 및 제조라인의 작동의 멈춤과 거의 동시에 멈추기 위해 상기 기계가공 및 제조라인을 작동(또는 가동)시키는데 소비되는 출발시간에 근접시키기 방법에서 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법을 수행하기 위해 소비되는 출발(또는 작동)시간을 줄이기 위하여 침탄온도에서 피처리물의 온도를 유지시키는 동안에 상기 침탄수단 및 피처리물 사이에 글로우 방전(glowdischarge)을 유발시켜 수행되는 플라즈마 침탄방법에 의해 침탄시키는 수단을 포함한다(이하, 종종 "본 발명의 제4 방법"이라 함).
본 발명의 제4 방법에 있어서, 고주파 유도가열 공정은 상기 침탄온도에서 피처리물의 온도를 유지시키는 공정으로 사용된다(이하, 종종 "본 발명의 제5 방법"이라 함).
본 발명의 제3, 제4 또는 제5 방법에 있어서, 상기 고주파유도 가열공정에 사용된 고주파는 0.5kHz 내지 3kHz의 범위로 설정된다(이하, 종종 "본 발명의 제6 방법"이라 함).
본 발명의 제1 내지 제6 방법 중 어느 하나에 있어서, 상기 침탄단계는 950℃ 이상의 온도 및 1200℃ 이하의 온도에서 수행되어, 상기 침탄단계를 수행하는데 소비되는 시간을 감소시킨다(이하 종종 "본 발명의 제7 방법"이라 함). 또한, A1 변형온도(또는 포인트) 이하의 온도로 피처리물을 냉각시키기는 냉각단계, 및 이러한 냉각단계에서 냉각된 피처리물을 담금질 온도로 재가열시키는 재가열단계가 상기 침탄단계 및 담금질단계 사이에 부가된다.
본 발명의 제7 방법에 있어서, 상기 냉각수단 및 상기 재가열수단은 하기 수학식 2로 표시되는 조건을 만족하도록 제공된다(이하, 종종 "본 발명의 제8 방법"이라 함).
[수학식 2]
Figure pat00002
여기서 M은 상기 A1 변형온도 이하의 온도로 피처리물을 냉각시키는 냉각단계를 달성하기 위해 소비된 시간이고; N은 상기 냉각단계에서 냉각된 피처리물을 담금질온도로 재가열시키는 재가열단계를 달성하기 위해 소비된 시간이며; Y는 상기 기계가공 및 제조라인을 통하여 처리유닛으로 피처리물이 공급되는 시간 간격이고; C는 상기 냉각단계를 수행하기 위한 상기 냉각수단들의 수이고; H는 상기 재가열단계를 수행하기 위한 상기 재가열수단들의 수이다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 장치는 침탄온도로 피처리물을 각각 예열시키기 위한 하나 또는 그 이상의 예열 다바이스; 상기 피처리물을 예열시킨 후에 침탄온도에서 상기 피처리물을 각각 침탄시키기 위한 하나 또는 그 이상의 침탄 디바이스; 상기 피처리물을 침탄시킨 후에 상기 피처리물을 각각 담금질시키기 위한 하나 또는 그 이상의 담금질 디바이스; 상기 피처리물을 담금질시킨 후 상기 피처리물을 각각 템퍼링시키기 위한 하나 또는 그 이상의 템퍼링 디바이스; 및 각각의 상기 디바이스로 상기 피처리물을 운반하고, 이로부터 상기 피처리물을 이송하기 위해 물품을 기계가공 및 제조시키기 위한 기계가공 및 제조라인에 위치시키고, 처리유닛으로서 하나의 피처리물 또는 둘 또는 그 이상의 피처리물 세트를 세팅시키기 위한 하나 또는 그 이상의 각각의 이송 디바이스를 포함한다(이하, 종종 "본 발명의 제1 장치"라 함).
또한, 상기 예열 디바이스의 세트, 상기 침탄 디바이스의 세트, 상기 담금질 디바이스의 세트 및 상기 템퍼링 디바이스의 세트 각각은 대응하는 하나의 상기단계를 수행하는데 필요한 시간에 상응하는 기계가공 및 제조라인 상에 피처리물 흐름 또는 이동을 실질적으로 중단시키지 않고 대응하는 상기단계 중 하나를 수행하기에 필요한 수의 대응 디바이스를 구비한다.
또한, 앞선 단계로부터 처리유닛으로 실질적으로 연속적으로 공급되는 피처리물을 이송하기 위한 이송유닛이 피처리물이 상기 디바이스에 각각 제공되도록 상기 디바이스의 각각에 대응하여 제공된다.
본 발명의 제1 장치의 일실시예에 있어서, 상기 예열 디바이스는 고주파 유도가열 디바이스이며, 상기 장치 내에 제공된 하나 또는 그 이상의 예열 디바이스는 하나이다. 여기서, 상기 침탄 디바이스의 수는 하기 수학식 3으로 표시되는 조건을 만족시키도록 설정된다(이하, 종종 "본 발명의 제2 장치"라 함).
[수학식 3]
Figure pat00003
여기서, X는 상기 침탄단계를 수행하는데 소비된 시간이고; Y는 상기 기계가공 및 제조라인을 통하여 처리유닛으로 피처리물이 공급되는 시간 간격이다.
본 발명의 제1 또는 제2 장치의 일실시예에 있어서, 상기 침탄 디바이스는 진공 침탄 챔버; 상기 침탄수단 및 피처리물 사이에 글로우 방전을 발생시켜 플라즈마 침탄을 수행하기 위한 플라즈마 침탄 유닛; 및 침탄 온도에서 피처리물의 온도를 유지시키기 위한 가열 유닛을 포함한다(이하, 종종 "본 발명의 제3 장치"라 함).
본 발명의 제3 장치의 일실시예에 있어서, 상기 침탄 온도에서 피처리물의 온도를 유지시키기 위한 가열 유닛은 고주파 유도가열 유닛이다(이하, 종종 "본 발명의 제4 장치"라 함).
본 발명의 제1 내지 제4 장치 중 어느 하나의 장치의 일실시예에 있어서, 상기 장치는 A1 변형온도 이하의 온도로 피처리물을 각각 냉각시키는 냉각단계를 수행하기 위한 하나 또는 그 이상의 냉각 디바이스; 및 상기 냉각 디바이스에 의해 냉각된 피처리물을 각각 담금질온도로 재가열시키기 위한 하나 또는 그 이상의 재가열 디바이스를 더 포함한다(이하, 종종 "본 발명의 제5 장치"라 함).
본 발명의 제5 장치의 일실시예에 있어서, 상기 냉각 디바이스 및 상기 재가열 디바이스는 하기 수학식 4로 표시되는 조건을 만족하도록 제공된다(이하, 종종 "본 발명의 제6 장치"라 함).
[수학식 4]
Figure pat00004
여기서 M은 상기 A1 변형온도 이하의 온도로 피처리물을 냉각시키는 냉각단계를 달성하기 위해 소비된 시간이고; N은 상기 냉각단계에서 냉각된 피처리물을 담금질온도로 재가열시키는 재가열단계를 달성하기 위해 소비된 시간이며; Y는 상기 기계가공 및 제조라인을 통하여 처리유닛으로 피처리물이 공급되는 시간 간격이고; C는 상기 냉각단계를 수행하기 위한 상기 냉각 디바이스들의 수이고; H는 상기 재가열단계를 수행하기 위한 상기 재가열 디바이스의 수이다.
본 발명의 제1 내지 제6 장치 중 어느 하나의 장치의 일실시예에 있어서, 템퍼링단계를 수행하기 위한 상기 템퍼링 디바이스는 하기 수학식 5를 만족시키도록 제공된다(이하, 종종 "본 발명의 제7 장치"라 함).
[수학식 5]
Figure pat00005
여기서 L은 상기 템퍼링단계를 수행하기 위해 소비된 시간이고; Y는 상기 기계가공 및 제조라인을 통하여 처리유닛으로 피처리물이 공급되는 시간 간격이며; W는 상기 템퍼링단계를 수행하기 위한 상기 템퍼링 디바이스의 수이다.
도 1은 본 발명의 "실시예 1"인 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 장치의 개략 종단면도.
도 2는 본 발명의 "실시예 1"인 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링을 위한 장치의 개략 평면도.
도 3은 본 발명의 "실시예 1"인 본 발명을 실시하는 장치에서 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 방법을 예시하는 타임차트.
도 4는 본 발명의 "실시예 1" 및 "실시예 2"에서 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 방법의 단계를 예시하는 블록도.
도 5는 본 발명의 "실시예 1"의 변경예인 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 또 다른 장치의 개략 종단면도.
도 6은 본 발명의 "실시예 1"의 변경예인 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 장치의 개략 평면도.
도 7은 본 발명의 "실시예 2"인 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 또 다른 장치의 개략 종단면도.
도 8은 본 발명의 "실시예 2"인 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 장치의 개략 평면도.
도 9는 본 발명의 "실시예 2"인 본 발명을 실시하는 장치에서 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 또 다른 방법을 예시하는 타임차트.
도 10은 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 종래의 방법의 단계를 예시하는 블록도.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
이하, 본 발명에 따른 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 방법 및 본 발명에 따른 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 장치가 본 발명의 바람직한 실시예로써 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명될 것이다.
실시예 1
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예인 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 장치의 개략 종단면도이다. 도 2는 이 장치의 개략 평면도이다.
본 발명의 실시예인 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 장치에는 예열챔퍼(2), 중간챔퍼(4), 침탄챔퍼(5a 내지 5f), 냉각챔버(6), 재가열챔버(7), 담금질챔버(8) 및 템퍼링 챔버(10)가 제공된다. 예열챔버(2)에는 처리될 피처리물 (또는 대상물)이 챔버(2) 내로 통과되어 이송되도록 입구도어(1)가 제공된다. 또한, 중간도어(3g)가 예열챔버(2)와 중간챔버(4) 사이의 결합 부분에 제공된다. 또한, 각각의 중간도어(3a 내지 3f)가 중간챔버(4)와 중간챔버의 주위에 배치되는 침탄챔버(5a 내지 5f)의 대응하는 것 사이의 결합(또는 연결) 부분에 제공된다. 또한, 중간도어(3h, 3i, 3j)가 중간챔버(4)와 냉각챔버(6) 사이의 결합 부분, 중간챔버(4)와 재가열챔버(7) 사이의 결합 부분, 및 중간챔버(4)와 담금질챔버(8) 사이의 결합 부분에 각각 제공된다. 또한, 피처리물이 통과하여 담금질챔버(8)의 외부로 이송되도록 출구도어(9)가 제공된다. 부가적으로, 비록 고주파 유도가열을 수행하기 위한 유도가열 코일이 각각의 예열챔버(2), 침탄챔버(5a 내지 5f), 재가열챔버 (7) 및 템퍼링 챔버(10)에 제공될지라도, 단지 유도가열 코일(17)이 도 1에 도시된 예열챔버(2)에만 제공되며, 다른 유도가열코일의 예시는 도면의 간소화를 위해 생략하였다. 그밖에, 비록 상하방으로 이동 가능한 방식으로 피처리물을 지지하기 위한 지지 베이스가 예열챔버(2), 침탄챔버(5a 내지 5f), 냉각챔버(6), 재가열챔버 (7) 및 담금질챔버(8)의 각각에 제공된다 할지라도, 단지 지지 베이스(14g)는 예열챔버(2)에 제공되고, 다른 지지 베이스(15c)는 도 1에 도시된 담금질챔버(8)에 제공되며, 다른 지지 베이스의 예시는 생략되었다. 또한, 입구도어(1)를 통하여 예열챔버(2) 내로 피처리물을 이송하기 위한 이송유닛(11)이 예열챔버(2) 근처에 제공된다. 또한, 예열챔버(2)로부터 피처리물을 꺼내고, 침탄챔버(5a 내지 5f), 냉각챔버(6), 재가열챔버(7) 및 담금질챔버(8)에 넣고, 이로부터 꺼내기 위한 이송유닛 (12)이 중간챔버(4)에 제공된다. 또한, 출구도어(9)를 통하여 담금질챔버(8)의 외부로 운반되는 피처리물을 템퍼링챔버(10)로 이송하고, 다음 단계에서 템퍼링챔버 (10)로부터 피처리물을 꺼내기 위한 이송유닛(13)이 담금질 챔버(8) 및 템퍼링챔버 (10) 근처에 제공된다. 게다가, 비록 낭각팬이 냉각챔버(6) 및 담금질챔버(8) 각각에 제공될지라도, 단지 담금질 챔버(8)에 제공되는 냉각팬(21)만이 도 1에 도시되고, 다른 냉각팬의 예시는 생략되었다. 부수적으로, 진공펌핑 시스템, 가스주입(또는 유입) 시스템 및 전력공급시스템의 도면은 생략되었다.
입구도어(1)를 통하여 기계가공장치(도시되지 않음)에 의해 가공되고, 이송유닛(11)에 의해 이송되는 피처리물을 수용하고, 수용된 피처리물을 침탄온도까지 신속하게 가열하는데 사용되는 예열챔버(2)는 진공밀봉 가능한 챔버이다. 또한, 예열챔버(2)는 벽의 수냉(water-cooling)을 위한 이중벽 구조를 갖고, 피처리물이 세트되는 지지 베이스(14g)가 제공되며, 피처리물을 예열하기 위한 유도가열코일(17)이 예열챔버(2)내에 제공된다. 후술되는 바와 같이, 예열된 피처리물은 중간도어 (3g)를 통하여 중간챔버(4)로 이송된다.
중간챔버(4)는 또한 피처리물을 일시적으로 보관하기 위한 진공-밀봉 챔버이다. 또한, 중간챔버(4)는 중간도어(3g)를 통하여 예열된 피처리물을 수용하고, 각각 중간도어(3a 내지 3f)를 통하여 침탄챔버(5a 내지 5f) 내로 피처리물을 순차적으로 삽입하도록 장착되는 이송유닛(12)에 제공된다. 후술되는 바와 같이, 상술한 이송유닛(12)은 침탄챔버(5a 내지 5f)로부터 냉각챔버(6)까지 피처리물을 이송하고, 냉각챔버(6)로부터 재가열챔버(7)까지 피처리물을 이송하며, 재가열챔버(7)로부터 담금질챔버(8)까지 피처리물을 이송하기 위하여 사용된다.
침탄챔버(5a 내지 5f)는 각기 이송유닛(12)에 의해 침탄챔버로 이송된 피처리물을 침탄시키기 위한 진공-밀봉 챔버이다. 또한, 이들 침탄챔버는 벽의 수냉을 위한 이중벽구조를 갖는다. 게다가, 각각의 침탄챔버에는 상하방으로 이동 가능한방식으로 피처리물을 지지하도록 장착되는 대응하는 각각의 대응하는 지지 베이스 (부수적으로, 도 1에 지지 베이스(14g) 이외의 다른 지지 베이스는 도시되지 않음) 및 침탄온도로 피처리물의 온도를 유지하기 위한 각각의 대응하는 유도가열코일(도 1에 도시되지 않음)이 제공된다. 침탄의 완성과 동시에, 피처리물은 이송유닛(12)상에 적재되고, 침탄챔버(5a 내지 5f)로부터 각각 중간도어(3a 내지 3f)를 통하여 중간챔버(4)로 이송된다. 부수적으로, 침탄챔버(5a 내지 5f)의 지지 베이스는 각각 상술한 침탄챔버(5a 내지 5f)의 챔버벽으로부터 전기적으로 절연된다.
냉각챔버(6)는 중간챔버(4)로부터 이송유닛(12)에 의해 이송되는 피처리물을 A1 변형온도보다 높지 않은 온도까지 냉각하기 위한 진공-밀봉 챔버이며, 벽을 수냉하기 위한 이중벽 구조를 갖는다. 또한, 냉각챔버(6)는 상하방으로 이동 가능한 방식으로 피처리물을 지지하기 위한 지지 베이스(도시되지 않음) 및 냉각챔버 내에 제공되는 피처리물을 냉각하기 위한 냉각팬(도시되지 않음)을 구비한다. 냉각이 완료되는 동시에, 피처리물은 이송유닛(12) 상에 적재되고, 그 다음 중간도어(3h)를 통하여 냉각챔버(6)로부터 중간챔버(4)로 이송된다.
재가열챔버(7)는 이송유닛(12)에 의해 중간챔버(4)로부터 이송되는 피처리물을 냉각의 완료와 동시에 담금질 온도까지 빨리 가열하기 위한 진공-밀봉챔버이다. 또한, 재가열챔버(7)는 벽의 수냉을 위한 이중벽 구조를 갖는다. 또한, 재가열챔버 (7)는 상하방으로 이동 가능한 방식으로 피처리물을 지지하기 위한 지지 베이스(도시되지 않음) 및 재가열챔버 내에 제공되는 피처리물을 재가열하기 위한 유도가열코일(도시되지 않음)을 구비한다. 재가열이 완료되는 동시에, 피처리물은 이송유닛(12)상에 적재되고, 그 다음 중간도어(3i)를 통하여 재가열챔버(7)로부터 중간챔버 (4)로 이송된다.
담금질 챔버(8)는 이송유닛(12)에 의해 중간챔버(4)로부터 이송되는 피처리물을 재가열의 완료와 동시에 담금질하기 위한 진공-밀봉 챔버이다. 또한, 담금질 챔버(8)는 상하방으로 이동 가능한 방식으로 담금질 챔버 내에 제공되는 피처리물을 지지하기 위한 지지 베이스(15c)를 구비한다. 담금질의 왼료와 동시에, 피처리물은 이송유닛(13)상에 적재되고, 그 다음 출구도어(9)를 통하여 담금질 챔버(8)로부터 템퍼링 챔버(10)로 이송된다.
템퍼링 챔버(10)에는 이송유닛(13)에 의해 이송되는 피처리물을 템퍼링하기 위한 챔버이며, 피처리물이 세트되는 지지 베이스(16) 및 피처리물을 템퍼링 온도까지 가열하기 위한 가열유닛이 제공된다. 따라서, 이 실시예의 경우와 유사하게, 템퍼링 챔버(10)는 대기에 개방되는 것과 같은 방식으로 구성되고, 봉입체(enclosure)의 형태를 갖도록 허용되지 않는다. 템퍼링의 완료와 동시에, 피처리물은 이송유닛(13)상에 적재되고, 다음 단계를 수행하기 위해 기계가공공장으로 이송된다.
따라서, 본 발명의 본 실시예에 따른 침탄, 담금질 및 템퍼링을 하기 위한 상술한 장치는 예열챔버(2), 침탄챔버(5a 내지 5f), 냉각챔버(6), 재가열챔버(7) 및 담금질챔버(8)의 구성을 갖고, 그 각각은 진공-밀봉 챔버이며, 중간도어(3a 내지 3j)를 통하여 서로 연결되고, 중간챔버(4) 주위에 배치된다.
지금부터, 이러한 구성을 갖는 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한장치의 작동이 도 3을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 3의 타임차트의 경우에 있어서, 피처리물에 필요한 효과적인 깊이는 0.5 내지 0.8㎜라는 가정 하에서 피처리물당 기계가공시간은 4분이고, 1100℃의 온도에서의 침탄시간은 22분 45초로 가정된다.
첫째, 기계가공 오일이 기계가공장치에 의해 기계가공되고 세척되는 하나 또는 그 이상의 피처리물에 점착된 후에, 피처리물은 (시간 0에서) 이송유닛(11)에 의해 입구도어(1)를 통하여 예열챔버(2)내로 이송된다.
예열챔버 내로 이송된 피처리물은 지지 베이스(14g)에 세트된다. 그 다음, 피처리물은 지지 베이스(14g)에 의해 소정의 위치까지 올려지며, 여기에서 피처리물이 예열된다. 그 후에, 입구도어(1)가 닫힌다. 또한, 공기 및 가스는 예열챔버 (2)의 내부압력이 1 Pa 또는 (즉, 침탄온도에서 피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달하거나) 될 때까지, 진공펌핑에 의해 예열챔버(2)로부터 제거된다. 그 다음, 피처리물은 고주파전류를 통과시킴으로써 일어나는 유도 (자기)장에 의해 즉시 가열되고, 이 주파수는 0.5 Hz와 동일하거나 그 이상이고, 유도가열코일 (17)을 통과시 3 kHz와 동일하거나 그 미만이다. 피처리물의 온도가 A1 변형점(또는 온도) 보다 낮지 않은 침탄온도에 도달될 때, 피처리물은 다음 단계에서 수행되는 가공이 개시될 때까지 침탄온도에서 유지된다. 만약 중간챔버(4) 및 침탄챔버(즉, 챔버(5a 내지 5f)중 하나)가 비워지면, 고주파 전류의 통과는 정지된다. 그 다음 중간도어(3g)가 개방된다. 따라서, 피처리물은 (3.25분 시간에서) 중간도어(3g)를 통하여 이송유닛(12)에 의해 중간챔버로 이송된다.
(내부) 압력이 1 Pa 또는 (즉, 피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달) 될 때까지, 공기 및 가스는 중간챔버(4)로부터 배출된다. 이송유닛(12)에 의해 예열챔버(2)로부터 이송되는 피처리물은 중간도어(3a 내지 3f) 중 대웅하는 하나를 통하여 침탄챔버(5a 내지 5f) 중 대응하는 하나로 이송된다. 여기에서, 피처리물은 (3.75 분에서) 침탄챔버(5a)내로 들어간다. 그 때에, 기계가공 장치에 의해 기계가공되는 또 다른 피처리물은 세척 후 입구도어(1)를 통하여 예열챔버(2)내로 동시에 이송된다. 이러한 방식에 있어서, 피처리물은 기계가공시간에 따른 이송시간을 제어함으로써 대기시간 없이(즉, 대기시간이 0) 기계가공장치로부터 예열챔버(2)로 이송된다.
(내부) 압력이 1 Pa 또는 (즉, 피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달) 될 때까지, 공기 및 가스는 침탄챔버(5a)로부터 배출된다. 중간챔버(4)로부터 이송되는 피처리물은 지지 베이스(도시되지 않음) 상에 세트된다. 그 다음, 지지 베이스는 소정의 위치까지 올려지고 여기에서 피처리물은 침탄된다. 또한, 중간도어(3a)가 닫힌다. 그 후에, 피처리물은 고주파 전류를 통과시킴으로써 유도(자기)장에 의해 침탄온도에서 유지되고, 이 주파수는 0.5 kHz와 동일하거나 높지만, 유도가열코일(도시되지 않음) 통과시 3kHz와 동일하거나 그 미만이다. 이 때에, 운반체 가스(carrier gas)는 가스 다기관(manifold)(도시되지 않음)을 통하여 침탄챔버(5a) 내로 도입된다. 여기에서, 운반체 가스는 탄소함유가스, 예를 들면, C3H8과 같은 단일체 가스가 될 수 있고, 선택적으로, 수소 및 Ar과 같은 하나 또는그 이상의 불활성 가스를 함유하는 혼합 가스 및 가스 수소(H2)이다. 운반체 가스는 소저의 흐름속도로 침탄챔버(5a) 내로 주입된다. 그 후, 침탄챔버(5a)의 (내부)압력이 배출되는 공기 및 가스의 양을 제어함으로써 소정의 압력(대략 1×101내지 2.6×103Pa 범위)에 도달될 때 d.c. 전류 또는 펄스 d.c. 전류는 양극(anode)으로서 침탄챔버(5a)의 벽을 사용하고, 음극(cathode)으로서 지지 베이스(도시되지 않음)를 사용함으로써 통과된다. 또한, 글로우 방전을 일으킬 수 있는 전압이 그곳을 통하여 가해진다. 침탄의 완료와 동시에 운반체 가스의 도입, 글로우 방전 전류의 통과, 및 유도가열코일(도시되지 않음)을 통한 고주파 전류의 통과가 정지된다. 그 다음, 공기 및 가스는 침탄챔버의 내부압력이 1-Pa 범위로 소정의 압력까지 감소될 때까지, 진공-펌핑에 의해 침탄챔버로부터 배출된다. 그 후, 중간도어(3a)는 열린다. 또한, 이송유닛(12)이 침탄챔버(5a) 내로 삽입된다. 그 다음, 지지 베이스는 하강된다. 따라서, 피처리물은 이송유닛(12)에 의해 (26.5 분에서) 중간도어(3a)를 통하여 중간챔버(4)내로 이송된다.
공기 및 가스는 중간챔버의 (내부)압력이 1 Pa 또는 (피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달)될 때까지 진공펌핑에 의해 중간챔버(4)로부터 배출된다. 침탄챔버(5a)로부터 이송유닛(12)에 의해 이송되는 피처리물은 중간도어(3h)를 통하여 냉각챔버(6)내로 이송되고, 그 다음 지지 베이스(도시되지 않음) 상에 27분에서) 세트된다.
공기 및 가스는 1 Pa 또는 (즉, 피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달)될 때까지 냉각챔버(6)로부터 진공펌핑에 의해 배출된다. 그 다음, 피처리물은 냉각챔버(6)내의 지지 베이스 상에 배치된다. 중간도어(3h)가 닫힐 때, 냉각챔버(6)의 내부압력은 N2가스와 같은 불활성가스를 사용함으로써 대기압보다 낮지 않은 압력까지 증가된다. 그 후, 냉각챔버(6)내에 제공되는 냉각 팬(도시되지 않음)은 냉각챔버(6) 내에 싸여진 불활성 가스가 그것을 통하여 순환하도록 활성화된다. 열은 피처리물과 불활성 가스를 통하여 냉각챔버(6)의 물에 의해 냉각되는 이중벽 구조의 벽 사이에서 교환된다. 따라서, 피처리물은 A1 변형온도 보다 높지 않은 온도까지 냉각된다. 냉각의 완료와 동시에, 냉각팬은 정지되고, 공기 및 가스는 냉각챔버(6)의 내부압력이 1 Pa 또는 (즉, 피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달)될 때까지 진공펌핑에 의해 제거된다. 그 후, 중간도어(3h)가 개방된다. 그 다음, 이송유닛(12)은 냉각챔버(6) 내에 삽입(또는 적재)된다. 또한, 지지 베이스는 하강된다. 따라서, 피처리물은 (29.75 분에서) 중간도어(3h)를 통하여 중간챔버(4)로 이송된다.
그 다음, 공기 및 가스는 그 (내부) 압력이 1 Pa 또는 (피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달)될 때까지 진공펌핑에 의해 중간챔버(4)로부터 배출된다. 냉각챔버(6)로부터 이송유닛(12)에 의해 이송되는 피처리물은 중간도어(3i)을 통하여 재가열챔버(7) 내로 이송되고, 챔버(7)내에 제공되는 지지 베이스(도시되지 않음) 상에 (30.25 분에서) 세트된다.
공기 및 가스는 재가열챔버(7)의 내부압력이 1 Pa 또는 (피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달)될 때까지 진공펌핑에 의해 재가열챔버(7)로부터제거된다. 그 다음, 피처리물은 고주파 전류를 통과시킴으로써 발생되는 유도 (자기)장에 의해 즉시 가열되며, 이들 주파수는 0.5 kHz와 동일하거나 또는 높지만 유도가열코일(19)을 통과시 3 kHz와 동일하거나 또는 이하이다. 피처리물의 온도가 A1 변형점(또는 온도) 보다 낮지 않은 담금질 온도에 도달할 때, 피처리물은 다음단계에서 수행될 공정이 개시될 때까지 이 담금질 온도로 유지된다. 담금질 온도의 유지가 완료되면, 또한 유도가열코일(도시되지 않음)을 통한 고주파 전류의 통과는 정지되고, 그 다음 중간도어(3i)가 열리며, 이로부터 꺼내어져 피처리물은 (33 분에서) 중간도어(3i)를 통하여 이송유닛(12)에 의해 중간챔버(4)로 넣어진다.
그 다음, 공기 및 가스는 중간챔버의 내부압력이 1 Pa 또는 (피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달)될 때까지 진공펌핑에 의해 중간챔버(4)로부터 배출된다. 재가열챔버(7)로부터 이송유닛(12)에 의해 이송되는 피처리물은 중간도어(3j)를 통하여 담금질 챔버(8)내로 이송되고, 그 다음 챔버98) 내에 제공되는 지지 베이스 상에 (33.5 분에서) 세트된다.
공기 및 가스는 담금질 챔버의 내부압력이 1 Pa 또는 (피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달)될 때까지 진공펌핑에 의해 담금질 챔버(8)로부터 배출된다. 피처리물이 놓여지는 지지 베이스(15c)가 소정의 장소에 세트될 때, 중간도어(3j)는 닫히고, 피처리물의 담금질이 수행된다. 담금질이 수행될 때, 한 종류의 오일, 물 및 (액상 가스를 포함하는) 가스는 감소된 압력 또는 대기압 하에서 N2가스와 같은 불활성가스의 분위기에서 냉각제로서 사용된다. 예를 들면, 도면에서 도시되는 바와 같이 가스를 사용함으로써 담금질하는 경우에 있어서, 담금질챔버(8)는 대기압보다 낮지 않은 압력으로 N2및 He 가스와 같은 활성가스로 채워진다. 그 후, 담금질 챔버(8)내에 제공되는 냉각 팬(21)은 담금질 챔버(8)에 싸여진 불활성가스가 순환되도록 활성화된다. 열은 피처리물과 불활성가스를 통하여 담금질 챔버(8)의 물에 의해 냉각되는 이중벽 구조의 벽 사이에서 교환된다. 따라서, 피처리물은 즉시 냉각되고 담금질된다. 부수적으로, H2의 단일체 가스, 선택적으로, 가스 수소(H2) 및 하나 또는 둘 이상의 종류의 불활성 가스를 함유하는 혼합가스가 냉각제로 사용될 수 있고, 대신에 하나 또는 둘 이상의 종류의 불활성 가스를 함유하는 혼합가스가 사용될 수 있다. 냉각의 완료와 동시에, 냉각 팬(21)은 정지되고, 냉각가스는 담금질 챔버의 내부압력이 대기압과 같아 질 때까지 담금질 챔버(8)의 외부로 배출 또는 방출된다. 그 후, 출구도어(9)가 개방된다. 그 다음, 이송유닛 (13)은 담금질 챔버(8)내로 삽입(또는 적재)된다. 또한, 지지 베이스(15c)는 하강된다. 따라서, 피처리물은 (35 분에서) 출구도어(13)를 통하여 담금질 챔버(8)의 외부로 이송된다.
템퍼링챔버(10)에서, 템퍼링은 대기(즉, 주위의 공기)에서 수행된다. 따라서, 본 실시예의 경우, 템퍼링 챔버(10)는 봉입체의 형태를 취하지 않지만 대기로 개방된다. 이송유닛(13)에 의해 지지 베이스(16)상에 세트되는 피처리물은 유도가열(방법), 직접 열을 가하는 가열(a direct energization heating)(방법) 또는 원적외선 방사가열(방법)에 따라 (150 내지 250℃ 사이의 범위) 미리 설정된 템퍼링 온도까지 즉시 가열된다. 또한, 피처리물은 소정의 시간 동안 템퍼링 온도에서 유지된다. 이로 인하여, 피처리물의 템퍼링은 수행된다. 그 후, 피처리물의 템퍼링의 완료와 동시에, 피처리물은 이송유닛(13)상에 놓여지고, 다음단계에서 수행되는 공정을 실행하기 위하여 기계가공장치로 이송된다.
상기된 바와 같이, 본 발명의 본 실시예에는 6개의 침탄챔버가 제공된다. 또한, 본 실시예는 피처리물의 침탄이 침탄챔버로 피처리물을 순차적으로 분배함으로써 수행되도록 적합화된다. 따라서, 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링 하는 단계로 구성되는 공정은 기계가공이 기계가공 장치에 의해 실행되는 라인과 동일한 라인 상에서 수행된다. 따라서, 피처리물의 이송, 셋업 및 분해가 필요 없다. 또한, 피처리물을 저장할 필요가 없다. 또한, 본 실시예에 따라서, 물품 제작의 개시 및 종료는 각각 장치에 제공되는 스위치를 온 및 오프 함으로써 이루어질 수 있다. 부가적으로, 통상저긴 장치와는 다르게 24시간 작동이 필요성이 없다. 그밖에, 본 실시예의 경우, 하나의 피처리물 또는 소수의 피처리물이 순차적으로 가공 또는 처리될 수 있다. 하나 하나씩 피처리물을 순차적으로 가공하는 결과로서, 가열된 피처리물 사이의 품질 변화는 통상적인 배치 시스템의 경우에서와 같이 많은 수의 피처리물을 동시에 가공하는 방법과 비교하여 볼 때, 현저히 감소될 수 있다.
이 밖에, 도 4에서 보여진( 또는 이해된) 바와 같이, 도면에서 예시되는 단계로 구성되는 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하는 방법은 도 10에서 예시되는 종래의 방법의 단계와 비교하여 볼 때 상당히 단순화된다.
또한, 상술한 실시예는 예열챔버, 침탄챔버, 냉각챔버, 재가열챔버 및 담금질챔버가 서로 연결되고, 중간챔버의 주위에 배치되는 구성을 갖는다. 그러나, 도5의 개략 평면도에 예시되는 바와 같이, 하기 구성이 채택되어도 좋다. 즉, 예열챔버(2), 침탄챔버(5a 내지 5f) 및 냉각챔버(6)는 중간챔버(4)주위에서 서로 연결된다. 또한, 재가열챔버(7)는 냉각챔버(6)에 연결된다. 또한, 담금질챔버(8)는 재가열챔버(7)에 연결된다. 부수적으로, 이 경우에 있어서, 냉각챔버(6) 내에 배치되는 피처리물을 재가열챔버(7)로 이송하기 위한 이송유닛(131) 및 재가열챔버(7) 내에 배치되는 피처리물을 담금질 챔버(8)로 이송하기 위한 이송유닛(132)이 장치 내에 제공된다.
부가적으로, 상술한 실시예의 경유에 있어서, 냉각챔버(6) 및 재가열챔버(7)가 피처리물의 입자 크기(개수)를 미세하기 또는 감소하도록 장치 내에 제공된다. 그러나, 입자 크기가 증가되지 않는(즉, 피처리물이 거칠게되지 않는) 저온에서 피처리물을 처리하는 경우에 있어서, 냉각챔버(6) 및 재가열챔버(7)는 도 6의 개략 평면도에 예시되는 바와 같이 장치로부터 제거된다.
실시예 2
도 7은 본 발명의 제2 실시예("실시예 2")인 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 또 다른 장치의 개략 종단면도를 예시한다. 도 8은 이 장치의 개략 평면도이다. 예열챔버, 침탄챔버, 중간챔버 및 담금질 챔버 등이 거의 동일 평면상에 배치되는 "실시예 1"과는 달리 본 "실시예 2"는 이러한 챔버가 수직(즉, 상방 또는 하방)방향으로 배치되는 다수의 스테이지와 같이 배열되는 장치의 예이다.
본 발명의 본 실시예인 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 장치는 예열챔버(22), 중간챔버(24), 침탄챔버(27a 내지 27f), 담금질 챔버(211) 및 템퍼링 챔버(214)가 제공된다. 예열챔버(22)의 부근에는 처리(또는 가공)되는 피처리물이 통과하는 입구도어(21)가 제공되어 예열챔버(22)로 이송된다. 또한, 중간도어 (25)가 예열챔버(22)와 중간챔버(24) 사이의 결합 부분에 제공된다. 또한, 각각의 중간도어(26a 내지 26f)가 예열챔버(24)와 중간도어 주위에 배치되는 침탄챔버(27a 내지 27f) 중 대응하는 것 사이의 결합 부분에 제공된다. 또한, 중간도어(210 및 213)가 중간챔버(24)와 중간도어 하부에 제공되는 담금질 챔버(211) 사이의 결합 부분 및 담금질 챔버(211)와 템퍼링 챔버(214) 사이의 결합 부분에 각기 제공된다. 또한, 출구도어(215)가 피처리물이 이를 통하여 템퍼링 챔버(214)의 외부로 이송되도록 템퍼링 챔버 내에 제공된다. 부가적으로, 비록 고주파유도가열을 수행하기 위한 유도가열코일이 예열챔버(22), 침탄챔버(27a 내지 27f) 및 템퍼링 챔버(214)의 각각에 제공되지만, 단지 각각 예열챔버(22), 침탄챔버(27a) 및 템퍼링 챔버(214)에 제공되는 유도가열코일(23, 28a 및 214a)만이 도 7에 도시되고, 다른 유도가열코일의 예시는 도면을 단소화를 위해 생략되었다. 그밖에, 피처리물을 지지하기 위한 각각의 지지 베이스로서 가능하는 이송유닛(217 및 219)이 각각 예열챔버(22) 및 담금질챔버(211) 내에 제공된다. 비록 상하방으로 이동 가능한 방식으로 피처리물을 지지하기 위한 지지 베이스가 각각의 침탄챔버(27a 내지 27f) 및 템퍼링 챔버 (214)에 제공되더라도, 단지 침탄챔버(27a)에 제공되는 지지 베이스(29a) 및 템퍼링 챔버(214)에 제공되는 또 다른 지지 베이스(221)만이 도 7에 도시되고, 다른 지지 베이스의 예시는 생략되었다. 또한, 입구도어(21)를 통하여 예열챔버(22) 내로 피처리물을 이송하기 위한 이송포크(transport fork)(216)가 예열챔버(22)의 주위에 제공된다. 또한, 중간챔버(24) 내의 이송유닛(217 및 219) 중 대응하는 것으로 피처리물을 넣고, 이로부터 피처리물을 꺼내기 위해 사용되는 각각의 이송포크 (218a 내지 218f)는 침탄챔버(27a 내지 27f) 내에 제공된다. 또한, 템퍼링 챔버 (214)로 피처리물을 이송하기 위한 이송포크(220)가 담금질 챔버(211)에 제공된다. 게다가, 템퍼링챔버(214)로부터 피처리물을 외부로 이송하기 위한 이송포크(222)는 출구도어(215)의 근처에 제공된다. 부수적으로, 진공펌핑 시스템, 가스주입(유입)시스템 및 전력공급시스템의 도면은 생략되었다.
예열챔버(22)는 기계가공 장치(도시되지 않음)에 의해 기계가공되고, 수용된 피처리물을 침탄온도로 즉시 가열하도록 출구도어(21)를 통하여 이송포크(216)에 의해 이송되는 피처리물을 수용하도록 사용되는 진공-밀봉챔버이다. 또한, 예열챔버(22)는 벽의 수냉을 위해 이중벽 구조를 갖고, 중간챔버(24)로 피처리물을 이송하고 지지하기 위한 이송유닛(217)이 제공되며, 피처리물을 예열하기 위한 유도가열코일(23)이 예열챔버 내에 제공된다. 후술되는 바와 같이, 예열된 피처리물은 중간도어(25)를 통하여 중간챔버(24)로 이송된다.
중간챔버(24)는 진공-밀봉챔버이며, 피처리물이 예열챔버(22)로부터 침탄챔버(27a 내지 27f)로 이송되거나 또는 각각의 침탄챔버로부터 담금질 챔버(211)로 피처리물이 이송될 때 연결챔버(relay chamber)로서 필요하다. 또한, 중간챔버(24)는 중간도어(25)를 통하여 예열된 피처리물을 수용하고, 피처리물을 이송포크 (218a) 등(부수적으로, 침탄챔버(27b 내지 27f)에 대응하는 이송포크의 드로잉) 상에 놓음으로써 각각의 중간도어(26a 내지 26f)를 통하여 침탄챔버(27a 내지 27f)로피처리물을 순차적으로 이송한다. 후술하는 바와 같이, 중간챔버(24)는 각각 침탄되어 중간도어(26a 내지 26f)를 통하여 침탄챔버(27a 내지 27f)로부터 운반되는 피처리물을 수용한다. 또한, 중간챔버(24)는 이송유닛(219) 상에 피처리물을 놓고, 중간도어(210)를 통하여 담금질 챔버(211)내로 피처리물을 이송하도록 적합화된다.
침탄챔버(27a 내지 27f)는 이송포크(218a) 등에 의해 각각 침탄챔버 내로 이송되는 피처리물을 침탄하기 위한 진공-밀봉 챔버이다. 또한, 이들 침탄챔버는 벽을 수냉하기 위한 이중벽 구조를 갖는다. 아울러, 각각의 침탄챔버에는 상하방으로 이동 가능한 방식으로 피처리물을 지지하도록 장치되는 지지 베이스(29a) 등의 대응하는 하나(부수적으로, 도 7에 있어서, 침탄챔버(27b 내지 27f)에 대응하는 지지베이스의 도면이 생략되어 있다) 및 침탄온도로 피처리물을 유지하기 위한 유도가열코일(28a) 등의 대응하는 하나(부수적으로, 침탄챔버(27b 내지 27f)에 대응하는 유도가열코일의 도면이 도 7에 생략되어 있다.)가 제공된다. 침탄의 완료와 동시에, 피처리물은 이송포크 상에 적재되고, 각각 중간도어(26a 내지 26f)를 통하여 침탄챔버(27a)로부터 중간캠퍼(24)로 이송된다. 부수적으로, 침탄챔버(27a 내지 27f)의 지지 베이스는 각각 상술한 침탄챔버(27a 내지 27f)의 챔버벽으로부터 전기적으로 절연된다.
담금질챔버(211)는 그 내부에 제공되어 피처리물을 지지하기 위한 지지 베이스로서 기능하는 이송포크(219)에 의해 이송되는 피처리물을 담금질하기 위한 진공 -밀봉 챔버이다. 또한, 담금질챔버(8)는 그 내부의 피처리물을 냉각하기 위한 노즐 (nozzle)(212)을 구비한다. 담금질의 완료와 동시에, 피처리물은 이송포크(220) 상에 적재되고, 그 다음 중간도어(213)를 통하여 담금질챔버(211)로부터 템퍼링챔버 (214)로 이송된다.
템퍼링 챔버(214)는 이송포크(220)에 의해 이송되는 피처리물을 템퍼링하기 위한 진공-밀봉 챔버이며, 상하방으로 이동 가능한 방식으로 피처리물을 지지하기 위한 지지 베이스(221) 및 피처리물을 가열하기 위한 유도가열코일(214a)이 제공된다. 템퍼링의 완료와 동시에, 피처리물은 이송유닛(222) 상에 적재되고, 출구도어 (215)를 통하여 다음 단계를 실행하기 위하여 기계가공 공장으로 이송된다.
따라서, 본 발명의 본 실시예에 따른 침탄, 담금질 및 템퍼링을 하기 위한 상술한 장치는 진공-밀봉 챔버인 예열챔버(22), 침탄챔버(27a 내지 27f), 담금질 챔버(211) 및 템퍼링 챔버(214)가 중간도어(25, 26a 내지 26f, 210, 213)를 통하여 상호 연결되고, 중간챔버(24)가 예열챔버(21)의 바로 하부에 배치되고, 담금질챔버 (211)가 중간챔버(24) 바로 하부에 배치되는 구성을 갖는다. 또한, 6개의 침탄챔버 (27a 내지 27f)는 담금질챔버(211)와 실질적으로 동일한 높이에 있는 중간챔버(24) 주위에 배치된다. 또한, 템퍼링챔버(214)는 담금질챔버(211)와 거의 동일한 높이로 배치된다.
이하, 이러한 구성을 갖는 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링하기 위한 장치의 작동이 도 9의 타임차트를 참조하여 상세하게 기재될 것이다.
도 9의 타임차트의 경우에 있어서, 각각의 피처리물에서 요구되는 효과적인 깊이가 0.3 내지 0.5 ㎜라는 가정 하에서 피처리물당 기계가공 시간은 3분이고, 950℃의 온도에서 침탄하는 시간은 15분인 것으로 추정된다.
첫째, 기계가공 장치에 의해 가공되는 피처리물에 기계가공 오일을 점착하고, 세척된 후, 피처리물은 (시간 0에서) 이송포크(216)에 의해 입구도어(21)를 통하여 예열챔버(22) 내로 이송된다.
예열챔버 내로 이송된 피처리물은 지지 베이스로 기능하는 이송유닛(217)에 세트된다. 그 다음, 이 피처리물은 피처리물이 예열되는 소정의 위치까지 이송유닛 (217)에 의해 올려진다(또는 상승된다). 그 후, 입구도어(21)가 닫혀진다. 또한, 공기 및 가스는 예열챔버(22)의 내부압력이 1 Pa 또는 (피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달)될 때까지 진공펌핑에 의해 예열챔버(22)로부터 제거된다. 그 다음, 피처리물은 고주파 전류를 통과시킴으로써 발생되는 유도 (자기)장에 의해 즉시 가열되고, 이들 주파수는 0.5 kHz와 동일하거나 또는 높지만 유도가열코일(23)의 통과시 3 kHz와 동일하거나 작다. 피처리물의 온도가 A1 변형점(또는 온도) 보다 낮지 않은 침탄온도에 도달할 때 피처리물은 다음 단계에서 수행될 가공이 개시될 때까지 침탄온도에서 유지된다. 만약 중간챔버(24) 및 침탄챔버(즉, 챔버(27a 내지 27f)중 하나)가 비워진다면, 고주파 전류의 통과는 정지된다. 그 다음, 이송유닛(217)이 하강된다. 따라서, 피처리물은 중간도어(25)를 통하여 중간챔버(24)에 이송된다.
공기 및 가스는 중간챔버의 (내부)압력이 1 Pa 또는 (피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달)될 때까지 진공펌핑에 의해 중간챔버(24)로부터 배출된다. 예열챔버(22)로부터 이송되는 피처리물은 중간도어(26a 내지 26f)의 대응하는 하나를 통하여 이송포크(218a 내지 218f)에 의해 침탄챔버(27a 내지 27f)의대응하는 하나에 이송된다. 여기에서, 피처리물은 (3 분에서) 침탄챔버(27a) 내로 넣어지는 것으로 가정된다. 이 때에, 기계가공 장치에 의해 기계가공되는 또 다른 피처리물은 세척된 후 입구도어(21)를 통하여 예열챔버(22) 내로 동시에 이송된다. 이러한 방식으로, 피처리물은 기계가공 시간에 따른 이송 시간을 제어함으로써 대기 시간 없이(즉, 대기시간 0) 기계가공 장치로부터 예열챔버(22) 내로 이송된다.
공기 및 가스는 침탄챔버의 (내부)압력이 1 Pa 또는 (피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달)될 때까지 침탄챔버(27a)로부터 배출된다. 중간챔버 (24)로부터 이송되는 피처리물은 지지 베이스(29a) 상에 세트되고, 그 다음 피처리물이 침탄되는 소정의 위치까지 지지 베이스(29a)에 의해 올려진다. 그 후, 피처리물은 고주파 전류를 통과시킴으로써 발생되는 유도 (자기)장에 의해 침탄온도에서 유지되며, 이들 주파수는 0.5 kHz와 동일하거나 또는 높지만 유도가열코일(28a)의 통과시 3 kHz와 동일하거나 또는 낮다. 이와 동시에, 중간도어(26a)는 닫혀진다. 이 때, 이송가스는 운반체 가스 다기관(도시되지 않음)을 통하여 침탄챔버(27a) 내로 도입된다. 여기에서, 운반체 가스는 C3H8과 같은 탄소의 단일체 가스, 선택적으로, Ar과 같은 하나 또는 둘 이상의 불활성 가스 및 가스 수소(H2)를 포함하는 혼합가스이다. 운반체 가스는 소정의 흐름속도로 침탄챔버(27a) 내로 주입된다. 따라서, 침탄챔버(27a)의 (내부)압력이 배출되는 공기 및 가스의 양을 제어함으로써 소정의 압력(대략 1×101내지 2.6×103Pa 범위)에 도달될 때 d.c. 전류 또는 펄스 d.c. 전류는 양극으로서 침탄챔버(27a)의 벽을 사용하고, 음극으로서 지지 베이스(29a)를 사용함으로써 통과된다. 또한, 글로우 방전을 일으킬 수 있는 전압이 이를 통하여 가해진다. 침탄의 완료와 동시에, 운반체 가스의 도입, 글로우 방전 전류의 통과 및 유도가열코일(도시되지 않음)을 통한 고주파 전류의 통과는 정지된다. 그 다음, 공기 및 가스는 침탄챔버의 내부 압력이 미리 설정된 압력인 1-Pa에 도달할 때까지 진공펌핑에 의해 침탄챔버(27a)로부터 방출된다. 그 후, 중간도어(26a)가 개방된다. 또한, 유도가열코일(28a)에 대한 고주파전류의 통과가 정지된다. 따라서, 피처리물은 이송포크(218a)에 의해 중간도어(26a)를 통하여 중간챔버(24) 내로 이송된다.
공기 및 가스는 중간챔버의 내부압력이 1 Pa 또는 (피처리물이 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달)될 때까지 진공펌핑에 의해 중간챔버(24)로부터 배출된다. 침탄챔버(27a)로부터 이송되는 피처리물은 담금질 챔버(211)로부터 상승되어진 이송유닛(211) 상에 놓인다. 이송유닛(219)을 하강시킴으로써, 이송유닛 상에 놓인 피처리물은 중간도어(210)를 통하여 담금질 챔버(211)내로 이송된다.
공기 및 가스는 담금질 챔버(211)의 내부압력이 1 Pa 또는 (피처리물이 담금질 온도로 산화되지 않을 정도의 작은 압력에 도달)될 때까지 진공펌핑에 의해 담금질 챔버(211)로부터 배출된다. 피처리물이 지지 베이스로서 가능하는 이송유닛 (219) 상에 놓일 때 피처리물을 균일하게 밀봉하는 것과 같은 방식으로 배치되는 노즐(212)에 의해 분사되는 냉각재에 의해 즉시 냉각된다. 이로 인하여, 피처리물은 담금질된다. 이 때, 피처리물의 담금질은 감소된 압력 또는 대기압 하에서 N2와 같은 불활성 가스의 분위기에서 수행된다. 또한, 오일, 물 및 가스(액상가스 포함)중 하나가 냉각재로서 사용된다. 피처리물의 담금질이 종료된 후, 지지 베이스는 하강하고, 피처리물은 이송포크(220) 상에 놓인다. 그 다음, 피처리물은 중간도어 (213)를 통하여 템퍼링챔버(214)로 이송된다.
피처리물이 템퍼링챔버(214)에 도달되면, 피처리물은 지지 베이스(221) 상에 세트된다. 그 후, 지지 베이스(221)는 피처리물이 가열되는 소정의 위치까지 올려진다. 그 다음, 피처리물이 템퍼링이 수행된다. 이 때, 피처리물의 템퍼링은 감소된 압력 또는 대기압 하에서 유도가열코일(214a)의 사용(부수적으로, 직접 열을 가하는 가열(방법) 또는 원적외선 방사 가열(방법)이 상기 코일 대신에 사용되어도 좋다) 및 예정된 길이를 갖는 시간 동안에 템퍼링 온도로 피처리물을 유지시킴으로써 미리 설정된 템퍼링 온도(150 내지 250 ℃)까지 피처리물을 즉시 가열함으로써 수행된다. 따라서, 피처리물에 대한 템퍼링의 완료와 동시에, 피처리물이 놓여지는 지지 베이스(221)는 하강된다. 그 다음, 피처리물은 이송포크(222) 상에 놓여지고, 다음 단계에서 수행될 공장을 실행하기 위하여 출구도어(215)를 통하여 기계가공 장치로 이송된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 본 실시예(실시예 2)는 "실시에 1"과 비슷한 특징을 갖는다. 부가적으로, 실시예 2에 있어서, 신속한 이송이 가능하도록 이송유닛은 거의 모든 챔버에 대응하도록 제공된다. 따라서, "실시예 1"과 비교하여 볼 때, 처리(또는 가공) 중간의 시간이 "실시예 2"에서 단축될 수 있다.
비록 전술한 본 발명의 실시예가 바람직하지만, 본 발명의 범주가 이에 한정되는 것은 아니며, 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 전술한 각각의 실시예의 경우에 있어서, 침탄 공정은 차례로 침탄챔버에 삽입(또는 적재)시켜 수행될 수 있다. 그러나, 침탄공정은 상기 침탄챔버로 소수의 피처리물을 동시에 삽입시켜 수행될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 각각의 실시예는 여섯 개의 침탄챔버, 하나의 담금질 챔버, 하나의 재가열 챔버 및 하나의 템퍼링 챔버가 제공되어 있으나, 이러한 챔버의 수는 단일 피처리물을 가공하기 위해 필요한 기계가공 시간을 취함으로써 선택적으로 또는 임의적으로 결정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 범위는 단지 첨부된 청구범위로 결정된다.

Claims (15)

  1. 처리될 피처리물을 침탄온도까지 예열시키는 예열단계;
    상기 피처리물을 예열시킨 후에 침탄온도에서 상기 피처리물을 침탄시키는 침탄단계;
    상기 피처리물을 침탄시킨 후에 상기 피처리물을 담금질시키는 담금질단계; 및
    상기 피처리물을 담금질시킨 후에 상기 피처리물을 템퍼링시키는 템퍼링단계를 포함하는 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법에 있어서,
    상기 피처리물은 물품의 기계가공 및 제조 라인 상에 공급되고, 상기 침탄, 담금질 및 템퍼링단계의 각 공정은 상기 기계가공 및 제조 라인으로 공급된 피처리물의 공급속도에 따라 상기 기계가공 및 제조 라인 상의 상기 피가공물의 흐름을 중단시키지 않도록 수행되는 것을 특징으로 하는 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 단계는 상기 단계 중 대응하는 단계를 수행하는데 필요한 시간에 따라 상기 기계가공 및 제조라인 상에서 상기 피처리물의 흐름을 중단시키지 않고 상기 각 단계를 수행하는데 필요한 수의 처리수단을 제공하고, 필요에 따라 처리 유닛으로서 하나의 피처리물 또는 둘 이상의 피처리물 세트틀 세팅시킨 다음, 상기 피처리물을 상기 처리수단에 순차적으로 처리유닛으로 분배 및 공급하여 수행되는 것을 특징으로 하는 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 예열단계를 수행하기 위한 예열수단과 상기 침탄단계를 수행하기 위한 침탄수단을 분리하여 별개로 구성하고,
    상기 예열수단은 고주파 유도가열공정을 사용하여 예열시간을 상기 기계가공 및 제조라인을 통하여 공급되는 피처리물의 처리유닛의 공급시간 간격보다 단축하여, 상기 예열수단의 수는 하나로 설정되며,
    상기 침탄수단의 수는 상기 침탄단계를 수행하는 시간을 X, 상기 기계가공 및 제조라인으로 공급되는 피처리물의 처리유닛의 공급시간을 Y, 상기 침탄단계를 수행하는 침탄수단의 수를 Z라고 할 때,
    Figure pat00006
    를 만족하도록 침탄수단을 설정함으로써, 예열수단을 각 침탄수단마다 구비하지 않고, 상기 기계가공 및 제조라인의 흐름을 실질적으로 중단시키지 않도록 수행되는 것을 특징으로 하는 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 침탄단계를 수행하기 위한 침탄수단은
    피처리물의 온도를 침탄온도로 유지하면서 상기 침탄수단과 피처리물 사이에 글로우 방전을 일으킴으로써 수행되는 플라즈마 침탄방법에 의하여 침탄시키는 수단을 포함하여, 상기 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법의 수행이 상기 기계가공 및 제조라인의 작동의 개시와 동시에 개시되고, 상기 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법의 수행이 상기 기계가공 및 제조라인의 작동의 중단과 거의 동시에 중단되도록 하기 위하여, 상기 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법의 수행의 개시를개시기간을 상기 기계가공 및 제조라인을 작동을 개시하도록 하는 개시시간에 근접하도록 개시시간을 감소시키는 것을 특징으로 하는 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 피처리물의 온도를 침탄온도로 유지시키는 공정으로 고주파유도 가열공정이 사용되는 것을 특징으로 하는 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 고주파유도 가열공정에 사용된 고주파가 0.5kHz 내지 3kHz의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 침탄단계는 950℃ 이상 및 1200℃ 이하의 온도에서 수행되어, 상기 침탄단계를 달성하는데 소비되는 시간을 줄이고, 피처리물을 A1 변형온도 이하의 온도로 냉각시키기는 냉각단계, 및 이러한 냉각단계에서 냉각된 피처리물을 담금질 온도로 재가열시키는 재가열단계가 상기 침탄단계 및 담금질단계 사이에 부가되는 것을 특징으로 하는 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 냉각수단 및 재가열수단은 상기 A1 변형 온도 이하의온도 이하로 피처리물을 냉각시키는 냉각단계를 달성하는데 필요한 시간을 M, 상기 냉각단계에서 냉각된 피처리물을 담금질 온도로 재가열시키는 재가열단계를 달성하는데 필요한 시간을 N, 상기 기계가공 및 제조라인을 통하여 처리유닛으로 피처리물을 공급하는 시간 간격을 Y, 상기 냉각단계를 수행하기 위한 상기 냉각수단의 수를 C, 상기 재가열단계를 수행하기 위한 재가열수단의 수를 H라 할 때,
    Figure pat00007
    를 만족시키도록 제공되는 것을 특징으로 하는 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 방법.
  9. 피처리물을 침탄온도로 예열시키기 위한 하나 또는 그 이상의 각각의 예열 다바이스;
    피처리물을 예열시킨 후에 침탄온도에서 피처리물을 침탄시키기 위한 하나 또는 그 이상의 각각의 침탄 디바이스;
    피처리물을 침탄시킨 후에 상기 피처리물을 담금질시키기 위한 하나 또는 그 이상의 각각의 담금질 디바이스;
    피처리물을 담금질시킨 후 상기 피처리물을 템퍼링시키기 위한 하나 또는 그 이상의 각각의 템퍼링 디바이스; 및
    하나의 피처리물 또는 둘 또는 그 이상의 피처리물 세트를 처리유닛으로 세팅하고, 상기 각각의 디바이스에 피처리물을 반입하고 반출하는 하나 또는 그 이상의 각각의 이송 디바이스를 포함하고, 상기 침탄, 담금질 및 템퍼링 장치는 물품의 기계가공 및 제조라인 중에 설치되며,
    상기 예열 디바이스의 세트, 침탄 디바이스의 세트, 담금질 디바이스의 세트 및 템퍼링 디바이스의 세트는 각각의 디바이스에 있어서 상기 피처리물에 각각의 단계를 수행하기 위해 필요한 시간에 따라 상기 기계가공 및 제조라인 상의 피처리물의 흐름을 중단시키지 않고 상기 각 단계를 수행하는데 필요한 수의 디바이스를 갖고,
    전 단계에서 처리유닛으로 순차적으로 공급되는 피처리물을 분배하기 위한 분배유닛이, 피처리물이 상기 각 디바이스에 순차적으로 공급되도록 하기 위하여, 상기 각각의 디바이스에 대응하여 제공되는 것을 특징으로 하는 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 예열 디바이스는 고주파 유도가열 디바이스이고, 하나 또는 그 이상의 예열 디바이스의 수는 1이고, 상기 침탄 디바이스는 상기 침탄단계를 수행하는데 필요한 시간은 X, 상기 기계가공 및 제조라인을 통하여 처리유닛으로 피처리물이 공급되는 시간 간격은 Y, 상기 침탄 디바이스의 수가 Z일 때,
    Figure pat00008
    를 만족하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 침탄 디바이스는
    진공 침탄 챔버;
    상기 침탄수단 및 피처리물 사이에 글로우 방전을 일으킴으로써 플라즈마 침탄를 수행하기 위한 플라즈마 침탄 유닛; 및
    침탄 온도로 피처리물의 온도를 유지시키기 위한 가열 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 피처리물의 온도를 침탄 온도로 유지시키기 위한 가열 유닛은 고주파 유도가열 유닛인 것을 특징으로 하는 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링 장치.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    피처리물을 A1 변형온도 이하의 온도로 피처리물을 냉각시키는 냉각단계를 수행하기 위한 하나 또는 그 이상의 각각의 냉각 디바이스; 및
    상기 냉각 디바이스에 의해 냉각된 피처리물을 담금질 온도로 재가열시키기 위한 하나 또는 그 이상의 각각의 재가열 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피처리물을 침탄, 담금질 및 템퍼링 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 냉각 디바이스 및 재가열 디바이스는 상기 A1 변형온도 이하의 온도로 피처리물을 냉각시키는 냉각단계를 달성하기 위해 필요한 시간을 M, 상기 냉각단게에서 냉각된 피처리물을 담금질온도로 재가열시키는 재가열단계를 달성하기 위해 필요한 시간을 N, 상기 기계가공 및 제조라인을 통하여 처리유닛으로 피처리물이 공급되는 시간 간격을 Y, 상기 냉각단계를 수행하기 위한 상기 냉각디바이스의 수를 C, 상기 재가열단계를 수행하기 위한 상기 재가열 디바이스의 수를 H라 할 때,
    Figure pat00009
    을 만족하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 장치.
  15. 제9항 또는 제10항에 있어서, 템퍼링단계를 수행하기 위한 상기 템퍼링 디바이스는 상기 템퍼링단계를 수행하기 위해 필요한 시간을 L, 상기 기계가공 및 제조라인을 통하여 처리유닛으로 피처리물이 공급되는 시간 간격을 Y, 상기 템퍼링단계를 수행하기 위한 상기 템퍼링 디바이스의 수를 W라 할 때,
    Figure pat00010
    을 만족하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 피처리물의 침탄, 담금질 및 템퍼링 장치.
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