KR100426799B1 - Method and apparatus for high frequency induction tempering of crankshaft - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고주파 유도 가열 코일을 이용하여 크랭크샤프트의 저널부나 핀부 등의 담금질부분 전체를 일괄적으로(단일 공정으로) 템퍼링 처리하도록 한 크랭크샤프트의 고주파 템퍼링 방법 및 고주파 템퍼링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a high-frequency tempering method and a high-frequency tempering device of a crankshaft in which the entire quenching portion of the crankshaft, such as the journal portion or the pin portion, is tempered in a batch (in a single process) using a high frequency induction heating coil. do.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 담금질부 이외의 비담금질 부분도 포함한 크랭크샤프트(1) 전체를 고주파 유도 가열 코일(12)로 둘러싸인 영역 내에 배치하고, 고주파 유도 가열 코일(12)에 통전함으로써 크랭크샤프트(1)를 소정의 템퍼링 온도까지 고주파 유도 가열하는 가열공정(가열 스테이션 21)과, 가열공정 후에 크랭크샤프트에 대하여 열전도에 의하여 크랭크샤프트(1) 전체를 방냉하여 균일화를 꾀하는 균열화공정(균열화 스테이션 22, 23)과 템퍼링공정 후에 이어지는 연마 가공을 상온에서 실시하기 위하여 크랭크샤프트(1)에 냉각액을 분사하여 크랭크샤프트(1)를 냉각하는 냉각공정(냉각 스테이션 24)을 차례로 시행한다.In order to achieve the above object, in the present invention, the entire crankshaft 1 including the non-quenched portion other than the quenched portion is disposed in an area surrounded by the high frequency induction heating coil 12 and energized by the high frequency induction heating coil 12. A heating step (heating station 21) in which the crankshaft 1 is subjected to high frequency induction heating to a predetermined tempering temperature, and a cracking step in which the entire crankshaft 1 is cooled by heat conduction to the crankshaft by heat conduction after the heating step to achieve uniformity. In order to perform the grinding process subsequent to the cracking stations 22 and 23 and the tempering process at room temperature, a cooling process (cooling station 24) in which a coolant is sprayed on the crankshaft 1 to cool the crankshaft 1 is sequentially performed.
Description
본 발명은 크랭크샤프트의 고주파 담금질된 저널부나 핀부 등을 일괄하여 고주파 템퍼링하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for high frequency tempering of a high frequency quenched journal portion or pin portion of a crankshaft collectively.
도 4는 크랭크샤프트의 일례인 4기통 중형 크랭크샤프트(4-cylinders middle-size crankshaft)(1)의 구조를 도시하고 있다. 이 4기통 중형 크랭크샤프트 (1)는, 동일 축선(크랭크샤프트(1)의 회전축선) X를 따라 배치된 5개의 저널부(1J내지 5J)와, 이러한 저널부(1J 내지 5J)에 각각 일체로 설치된 8개의 카운터웨이트 (CW1 내지 CW8)와, 서로 인접하여 대향 배치된 카운터웨이트 CW1과 CW2, CW3와 CW4, CW5와 CW6, CW7과 CW8과의 사이에 각각 설치되고, 또한 상기 저널부(1J 내지 5J)의 축선으로부터 편의된 위치에 각각 설치된 4개의 핀부(1P 내지 4P부)와, 일단측의 저널부(1J)에 동축상으로 일체 형성된 축부(S1, S2)와, 타단측의 저널부(5J)에 동축상으로 일체 형성된 플랜지부(F)로 구성되어 있다.4 shows the structure of a 4-cylinders middle-size crankshaft 1, which is an example of a crankshaft. The four-cylinder medium crankshaft 1 is integrally formed with five journal parts 1J to 5J arranged along the same axis (the rotation axis of the crankshaft 1) and the journal parts 1J to 5J, respectively. 8 counterweights (CW1 to CW8) are installed between the counterweights CW1 and CW2, CW3 and CW4, CW5 and CW6, CW7 and CW8 are disposed adjacent to each other adjacent to each other, and also the journal unit (1J) Four pin portions (1P to 4P portions) provided at positions biased from the axes of the lines 5J), the shaft portions S1 and S2 formed coaxially integrally with the journal portion 1J on one side, and the journal portion on the other end side. It consists of the flange part F integrally formed in 5J coaxially.
상술한 핀부 1P 내지 4P 중, 회전축선 X방향에 있어서, 서로 인접하는 핀부 1P와 2P는 위상이 서로 180°어긋난 위치에 배치됨과 동시에, 회전축선 X방향에 있어서 서로 인접하는 핀부 3P와 4P는 위상이 서로 180°어긋난 위치에 배치되고, 좌우 양단의 핀부 1P와 4P는 위상이 서로 동일한 위치에 배치됨과 동시에, 회전축선 X방향에 있어서 서로 인접하는 핀부 2P와 3P는 위상이 서로 동일한 위치에 배치되어 있다. 또한 도 4에 도시하는 바와 같이 크랭크샤프트(1)의 양단의 플랜지부(F) 및 축부(S1, S2)의 축선은 저널부(1J 내지 5J)의 회전축선 X의 연장선상에 일치되어 있고, 따라서, 크랭크샤프트(1)는 직선상의 회전축선 X를 중심으로 회전 구동되도록 구성되어 있다. 또한 도 4에 있어서 Y는 서로 동일한 위상의 위치에 배치된 핀부 1P 및 4P의 직선상의 축선, Z는 서로 동일한 위상의 위치에 배치된 핀부 2P, 3P의 직선상의 축선이다.Of the above-described pin portions 1P to 4P, the pin portions 1P and 2P adjacent to each other in the rotation axis X direction are disposed at positions 180 degrees out of phase with each other, and the pin portions 3P and 4P adjacent to each other in the rotation axis X direction are in phase. The pin portions 1P and 4P at the positions 180 degrees apart from each other and the pin portions 1P and 4P at both the left and right ends are arranged at the same position with each other, and the pin portions 2P and 3P adjacent to each other in the X axis of rotation axis are arranged at the same position with each other. have. 4, the axis line of the flange part F of both ends of the crankshaft 1, and the shaft parts S1, S2 is matched on the extension line of the rotation axis X of the journal parts 1J-5J, Therefore, the crankshaft 1 is comprised so that rotation drive may be carried out about the linear rotation axis X. FIG. 4, Y is a linear axis of the pin parts 1P and 4P arrange | positioned at the mutually same phase position, Z is a linear axis of the pin parts 2P and 3P arrange | positioned at the mutually same phase position.
이와 같은 크랭크샤프트(1)에 있어서는, 통상, 저널부 1J 내지 5J의 원통상 외주면에 담금질처리를 실시함과 동시에 이와는 별도의 공정으로 핀부 1P 내지 4P에도 담금질 처리를 실시하도록 하고 있다. 또한 핀부 1P 내지 4P의 담금질처리 방법으로서는, 구별되어진 두 가지 방법 즉, 플랫 담금질(flat hardening)과 필렛 R 담금질(fillet-R hardening)이라는 방법이 있다. 여기서 핀부 1P 내지 4P에 대한 두 가지 담금질처리 방법에 대하여 간단하게 설명하면, 다음과 같다.In such a crankshaft 1, the quenching treatment is usually performed on the cylindrical outer circumferential surfaces of the journal portions 1J to 5J, and at the same time, the quenching treatment is also performed on the pin portions 1P to 4P. In addition, as the quenching method of the pins 1P to 4P, there are two distinct methods, namely, flat hardening and fillet-R hardening. Here, a brief description of two quenching treatment methods for the pins 1P to 4P is as follows.
먼저 핀부 1P 내지 4P는 각각 원통상 외주면 α를 가지는 원주부 A와, 이 원주부 A에 이어지는 R부(각부 또는 모퉁이부) B와, 이 R부 B에 이어서 형성되고 크랭크샤프트(1)의 축선 X에 대하여 직각으로 이어지도록 형성된 필렛부 C로부터 구성되어 있다 (도 5 참조). 핀부 1P 내지 4P의 원주부 A의 원통상 외주면 α만을 담금질 처리하는 담금질 방법을 플랫 담금질이라 하고, 상기 원통상 외주면 α, R부 B의 만곡면 β 및 필렛부 C의 측면 γ을 각각 포함하는 연속 면 부분(도 5에서 다수의 점으로 나타낸 부분) 모두를 담금질 처리하는 담금질 방법을 필렛 R 담금질이라 한다.First, the pin portions 1P to 4P each have a circumferential portion A having a cylindrical outer circumferential surface α, an R portion (angular or corner portion) B following the circumferential portion A, and an axis line of the crankshaft 1 formed after the R portion B. It consists of the fillet part C formed so that it may run at right angles with respect to X (refer FIG. 5). The quenching method of quenching only the cylindrical outer circumferential surface α of the circumferential portion A of the fin portions 1P to 4P is called flat quenching, and the continuous outer surface includes the cylindrical outer circumferential surface α, the curved surface β of the R portion B and the side surface γ of the fillet portion C, respectively. The quenching method of quenching all of the cotton portions (parts represented by a plurality of dots in FIG. 5) is called fillet R quenching.
도 5는 필렛 R 담금질을 실시한 경우의 담금질 경화층 패턴의 일례를 나타내는 것이고(도 5에서는 핀부 1P 및 저널부 1J, 5J의 담금질 경화층 패턴만 도시), 이 경우에는 저널부 5J, 5J의 원통상 외주부 δ 및 핀부 1P 내지 4P의 원통상 외주부 α만이 아니라, 이 원통상 외주부 α로부터 코너 R부 B의 만곡면 β를 사이에 두고, 이에 연속하는 직각 방향의 필렛부 C의 측면 γ까지 연속하는 영역에 담금질 경화층(6)이 형성된다. 한편, 좌우 양단의 저널부(1J, 5J)에 대하여는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 원주부 D의 원통상 외주부 δ 및 저널부(1J, 5J)에 대하여는 도 5에 도시하는 바와 같이 원주부 D의 원통상 외주부 δ 및 저널부(1J, 5J)에 각각 인접하는 필렛부 C의 측면 ε에 필렛 R 담금질을 실시하고 담금질 경화층 패턴(7)을 형성하는 것이 일반적이다(단, 기타 저널부 2J 내지 4J에 대하여는 담금질 처리를 하지 않는다). 또한 도 5에 도시하는 바와 같이 서로 다른 담금질 경화층 패턴 (6, 7)을 고주파 담금질에 의하여 형성하는데 있어서는, 각각 전용의 별개 고주파 유도 가열 코일을 사용하여 소정의 담금질온도로 가열하여 급냉함으로써 소망하는 담금질 경화층 패턴 (6, 7)을 형성하도록 하고 있다.FIG. 5 shows an example of a hardened hardened layer pattern when fillet R quenched (FIG. 5 shows only the hardened hardened layer patterns of pin portions 1P and journal portions 1J and 5J), and in this case, circles of journal portions 5J and 5J. Not only the outer peripheral part δ and the cylindrical outer peripheral part α of the pin parts 1P to 4P, but also the cylindrical outer peripheral part α and the curved surface β of the corner R part B are interposed therebetween, and are continuous to the side surface γ of the fillet part C in the perpendicular direction. In the region, a hardened hardened layer 6 is formed. On the other hand, for the journal portions 1J and 5J at both ends, as shown in FIG. 5, the cylindrical outer peripheral portion δ of the circumferential portion D and the circumferential portion as shown in FIG. 5 for the journal portions 1J and 5J. It is common to apply fillet R quenching to the side surface ε of the fillet portion C adjacent to the cylindrical outer peripheral portion δ of the D and the journal portions 1J and 5J, respectively, and to form the hardened hardened layer pattern 7 (except for other journal portions). 2J to 4J are not quenched). In addition, as shown in FIG. 5, in forming different hardening hardened layer patterns 6 and 7 by high frequency quenching, it is desirable to heat and quench by heating to predetermined quenching temperature using a separate and high frequency induction heating coil, respectively. The hardened hardened layer patterns 6 and 7 are formed.
이와 같이 하여 담금질처리가 실시된 크랭크샤프트(1)는, 통상, 인성 (toughness)의 향상이나 내부 변형(internal strain)의 제거 등의 목적으로 템퍼링처리가 실시된다. 그런데, 종래에는 크랭크샤프트(1)의 템퍼링을 실시하는데 있어서, 가열 수단으로서 전기로(electric furnace)가 일반적으로 사용되어 왔다.In this way, the crankshaft 1 subjected to the quenching treatment is usually subjected to a tempering treatment for the purpose of improving toughness and removing internal strain. By the way, in the past, in the tempering of the crankshaft 1, an electric furnace has been generally used as a heating means.
그러나, 담금질 처리후의 크랭크샤프트(1)를 전기로에 의하여 소정의 온도로 가열하여 냉각하는 것과 같은 종래의 템퍼링 방법으로는 균일하고 안정된 템퍼링 품질은 얻어지나, 비교적 긴 가열시간을 필요로 하기 때문에 가열하는 동안에 고주파 담금질에 의하여 얻어진 압축 잔류 응력(compressive residual stress)이 감소되고, 나아가 피로 강도(fatigue strength)가 대폭 저하되어 버리는 문제가 있다. 그 밖에도 전기로에 의한 가열은 간접가열이고, 발열체로부터의 복사열(radiant heat) 내지 분위기(atmosphere)로부터의 열전도(heat conduction)에 의하여 피템퍼링체인 크랭크샤프트를 가열하도록 하고 있으므로, 승온시키는데 시간이 걸리고, 템퍼링 처리 효율이 악화된다는 문제점이 있다. 또한, 템퍼링 처리하여야 할 크랭크샤프트의 크기나 질량에 따라 다르기도 하나, 일반적으로는 0.5 내지 1.5시간 정도의 가열 시간이 필요하고, 또한 균열, 온도 유지에 1 내지 1.5시간을 필요로 하며, 총 템퍼링 시간은 1.5 내지 3시간에 이르므로, 이것이 고주파 템퍼링 장치를 크랭크샤프트의 담금질 가공 라인에 넣는 데 있어서 큰 장해가 되고 있는 실정이다.However, in the conventional tempering method, such as cooling the crankshaft 1 after the quenching treatment by heating it to a predetermined temperature by an electric furnace, uniform and stable tempering quality is obtained, but heating is required because it requires a relatively long heating time. There is a problem that the compressive residual stress obtained by high frequency quenching is reduced, and further, the fatigue strength is greatly reduced. In addition, the heating by the electric furnace is indirect heating, and it takes time to raise the temperature of the crankshaft, which is the tempering chain, by radiant heat from the heating element or heat conduction from the atmosphere. There is a problem that the tempering treatment efficiency is deteriorated. In addition, it depends on the size and mass of the crankshaft to be tempered, but generally requires a heating time of about 0.5 to 1.5 hours, and also requires 1 to 1.5 hours for cracking and temperature maintenance, and total tempering Since the time ranges from 1.5 to 3 hours, this is a serious obstacle in putting the high frequency tempering device into the quenching processing line of the crankshaft.
또한 상술한 바와 같은 전기로를 사용한 템퍼링방법을 대신하는 것으로서, 고주파 유도 가열 코일로 가열을 실시하도록 한 고주파 템퍼링 방법이 제안되었다. 이 고주파 템퍼링방법의 경우에는, 반개방 안장형의 고주파 유도 가열 코일을, 템퍼링 대상인 크랭크샤프트(1)의 저널부(1J, 5J) 및 핀부 1P 내지 4P의 피가열부 위에 얹어놓은 상태로 배치하고, 크랭크샤프트(1)를 축선 X를 중심으로 회전시키면서, 개별적으로 유도 가열하여 템퍼링 처리를 실시하도록 하고 있다. 또한 구체적으로 설명하면, 먼저 도 5에 도시하는 바와 같이, 크랭크샤프트(1)의 저널부(1J, 5J) 또는 핀부(1P 내지 4P)의 상방 위치에 반개방 안장형의 추종식 고주파 유도 가열 코일(이른바, 플랫 가열 코일)을 재치하고, 크랭크샤프트(1)를 축선 X를 중심으로 회전시키면서, 저널부(1J, 5J)를 동시에 고주파 유도가열하고, 이어서 핀(1P 내지 4P)을 동시에 고주파 유도가열하고, 그 후에 냉각 처리를 실시함으로써 템퍼링을 실시하도록 하고 있다.In addition, in place of the above-described tempering method using an electric furnace, a high frequency tempering method has been proposed in which heating is performed by a high frequency induction heating coil. In the case of this high frequency tempering method, the half-open saddle type high frequency induction heating coil is placed on the journal parts 1J and 5J of the crankshaft 1 and the pinned parts 1P to 4P to be heated. The crankshaft 1 is rotated about the axis X, and induction heating is performed individually to perform the tempering treatment. More specifically, first, as shown in FIG. 5, a half-open saddle-type high frequency induction heating coil of a half-open saddle is positioned above the journal parts 1J and 5J or the pin parts 1P to 4P of the crankshaft 1. (So-called flat heating coil) is mounted, the high frequency induction heating of the journal parts 1J and 5J simultaneously while the crankshaft 1 is rotated about the axis X, and then the pins 1P to 4P are simultaneously inductively induced. It heats and it tempers by performing a cooling process after that.
또한 상술한 바와 같이 종래의 고주파 템퍼링방법으로는, 필렛 R 담금질된 저널부(1J, 5J) 및 핀부(1P 내지 4P)의 원주부 A의 원통상 주면 α만을 플랫 가열 코일에 의하여 가열하도록 하고 있으므로, 원주부 A에 이어지는 R부 B와 필렛부 C는 원주부 A로부터의 열전도에 의하여만 가열이 실시된다. 그 때문에 원주부 A의 가열온도와 R부 B 및 필렛부 C의 가열온도와의 사이에 비교적 큰 온도차가 발생하고, 이러한 각 부에 있어서는 비교적 큰 온도 편차가 발생할 우려가 있다. 이와 같이 온도차 및 온도 편차가 현저하게 발생하면, 템퍼링 품질이 악화되거나, 규격에서 벗어난 제품(불량품)이 제조되기 쉽다.In addition, as described above, in the conventional high frequency tempering method, only the cylindrical main surface α of the circumferential portion A of the fillet R quenched journal portions 1J and 5J and the fin portions 1P to 4P is heated by a flat heating coil. , R portion B and fillet portion C, which follow the circumference portion A, are heated only by heat conduction from the circumference portion A. Therefore, a relatively large temperature difference occurs between the heating temperature of the circumferential portion A and the heating temperatures of the R portion B and the fillet portion C, and there is a fear that a relatively large temperature deviation occurs in each of these portions. When the temperature difference and the temperature deviation are remarkably generated in this manner, the tempering quality is deteriorated or a product (defective product) out of specification is easily produced.
또한 종래의 고주파 템퍼링 방법을 시행하려면, 저널부 가열용 고주파 유도 가열 코일 및 핀부 가열용 고주파 유도가열 코일의 두 종류의 가열 코일을 준비할 필요가 있어, 설비 비용이 높게되는 문제점이 있다. 또한 저널부(1J, 5J) 및 핀부 1P 내지 4P의 템퍼링처리를 별개의 고주파 유도 가열 코일을 사용하여 각각의 템퍼링처리 공정(2 공정)으로 실시할 필요가 있으므로, 두 가지 공정의 템퍼링 처리를 실시하는데 손이 많이 가게 되어, 처리 능률이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, in order to implement the conventional high frequency tempering method, it is necessary to prepare two types of heating coils, a high frequency induction heating coil for heating the journal portion and a high frequency induction heating coil for heating the fin portion, which causes a problem of high facility cost. In addition, since the tempering treatment of the journal portions 1J and 5J and the fin portions 1P to 4P needs to be performed in each tempering treatment step (two steps) using separate high frequency induction heating coils, two steps of tempering treatment are performed. There is a problem that the hands go a lot, the processing efficiency is poor.
요약하면, 종래의 전기로에 의한 템퍼링방법으로는 템퍼링 처리에 긴 시간이 필요하고, 설비를 템퍼링 처리 가공 라인에 넣음에 있어서 큰 장해가 되며, 또한 종래에 있어서 고주파 유도 가열에 의한 템퍼링 방법으로는, 템퍼링 품질과 설비 비용에 있어서 난점이 있는 것이 사실이다.In summary, the tempering method using a conventional electric furnace requires a long time for the tempering process, which is a great obstacle in putting the equipment into the tempering process line, and conventionally, as the tempering method by high frequency induction heating, It is true that there are difficulties in tempering quality and equipment cost.
본 발명은 이와 같은 실상을 고려하여 이루어진 것으로, 고주파 유도 가열 코일에 크랭크샤프트의 저널부 및 핀부 등의 담금질 부분 전체를 일괄하여(단일 공정으로) 템퍼링 처리함으로써 고주파 담금질에 의한 이점의 하나인 압축 잔류 응력의 유지를 확보하면서 균일하고 안정된 우수한 템퍼링 품질을 얻을 수 있고, 또한 설비 비용이 적게 드는 크랭크샤프트의 고주파 템퍼링 방법 및 고주파 템퍼링 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made in consideration of such a situation, and the compression residual, which is one of the advantages of high-frequency quenching, is obtained by tempering the entire quenching portion of the crankshaft, such as the journal portion and the pin portion, in a single process in a high frequency induction heating coil. It is to provide a high frequency tempering method and a high frequency tempering device of a crankshaft which can obtain excellent and stable tempering quality while ensuring the maintenance of stress, and also have low installation cost.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 크랭크샤프트의 주요부를 구성하는 저널부 및 핀부 등을 고주파 담금질한 후에, 고주파 담금질된 담금질부분을 템퍼링하기 위한 방법에 있어서,In the present invention, in order to achieve the above object, in the method for tempering the high-frequency quenched quenched portion after high-frequency quenching of the journal portion and the pin portion constituting the main portion of the crankshaft,
(A) 상기 담금질부분 뿐만이 아니라 비담금질 부분도 포함한 상기 크랭크샤프트 전체를 고주파 유도가열 코일로 감은 영역 내에 배치하고, 상기 고주파 유도가열 코일에 통전함에 따라, 상기 크랭크샤프트의 전체를 일괄적으로 고주파 유도가열하여 상기 크랭크샤프트의 담금질부를 고주파 유도가열함과 동시에, 고주파 유도가열되기 쉽고 열용량이 큰 상기 크랭크샤프트의 카운터웨이트부도 동시에 고주파 유도가열하여. 그 열을 상기 담금질부의 R부에 열전도시킴으로써 가열되기 어려운 상기 R부를 그 이외의 담금질부와 함께 필요한 가열온도까지 고주파 유도가열하는 가열공정과,,(A) The whole of the crankshaft including not only the quenched portion but also the non-quenched portion is disposed in an area wound with a high frequency induction heating coil, and energized by the high frequency induction heating coil, thereby inducing the whole of the crankshaft at high frequency. High frequency induction heating of the quenched portion of the crankshaft by heating, and at the same time, the counterweight portion of the crankshaft, which is easy to induce high frequency induction heating and has a large heat capacity, is also subjected to high frequency induction heating. A heating step of conducting high frequency induction heating to the required heating temperature together with the other quenching portion of the R portion, which is difficult to be heated by thermally conducting the heat to the R portion of the quenching portion,
(B) 상기 가열 공정 후에, 상기 크랭크샤프트에 있어서 열 전도에 의하여 상기 크랭크샤프트 전체를 방냉하여 균열화를 꾀하는 균열화공정과,(B) a cracking step of cooling the whole of the crankshaft to cause cracking by heat conduction in the crankshaft after the heating step;
(C) 템퍼링 공정 후에 이어지는 연마가공을 상온에서 실시하기 위하여, 상기 크랭크샤프트 냉각액을 분사하여 상기 크랭크샤프트를 냉각하는 냉각공정을 차례로 시행하도록 하고 있다.(C) In order to carry out the polishing process subsequent to the tempering process at room temperature, the cooling process of cooling the crankshaft by spraying the crankshaft cooling liquid is performed in order.
또한 본 발명에서는 상기 (A) 내지 (C)에 기재된 공정 후에,Moreover, in this invention, after the process as described in said (A)-(C),
(D) 상기 냉각공정에 있어서, 상기 크랭크샤프트에 부착된 냉각액을 상기 크랭크샤프트로부터 제거하는 에어블로우 공정을 추가적으로 시행하도록 하고 있다.(D) In the cooling step, an air blow step of removing the cooling liquid attached to the crankshaft from the crankshaft is further performed.
또한 본 발명에서는, 상기 가열공정, 균열화공정, 냉각공정 및 에어블로우 공정의 각 공정을, 상기 크랭크샤프트를 간헐적으로 수평 이동시키면서 순차 연속적으로 실시하도록 하고 있다.Moreover, in this invention, each process of the said heating process, a cracking process, a cooling process, and an air blow process is made to carry out sequentially continuously, moving said crankshaft horizontally intermittently.
또한 본 발명에서는, 고주파 담금질이 실시된 크랭크샤프트의 저널부나 핀부 등을 템퍼링하기 위한 장치에 있어서,Further, in the present invention, in the apparatus for tempering the journal portion, pin portion, etc. of the crankshaft subjected to high frequency quenching,
(a) 상기 담금질부분 뿐만이 아니라 비담금질 부분도 포함한 상기 크랭크샤프트 전체를 고주파 유도가열 코일로 감은 영역 내에 배치하고, 상기 고주파 유도가열 코일에 통전함에 따라, 상기 크랭크샤프트의 전체를 일괄적으로 고주파 유도가열하여 상기 크랭크샤프트의 담금질부를 고주파 유도가열함과 동시에, 고주파 유도가열되기 쉽고 열용량이 큰 상기 크랭크샤프트의 카운터웨이트부도 동시에 고주파 유도가열하여. 그 열을 상기 담금질부의 R부에 열전도시킴으로써 가열되기 어려운 상기 R부를 그 이외의 담금질부와 함께 필요한 가열온도까지 고주파 유도가열하는 가열 스테이션과,(a) placing the entire crankshaft including not only the quenched portion but also the non-quenched portion in a region wound with a high frequency induction heating coil, and energizing the high frequency induction heating coil, thereby collectively inducing the whole of the crankshaft in high frequency. High frequency induction heating of the quenched portion of the crankshaft by heating, and at the same time, the counterweight portion of the crankshaft, which is easy to induce high frequency induction heating and has a large heat capacity, is also subjected to high frequency induction heating. A heating station for induction-heating the high frequency induction heating to the required heating temperature together with the other quenching portion of the R portion, which is difficult to heat by heat conducting the heat to the R portion of the quenching portion,
(b) 고주파 유도 가열된 상기 크랭크샤프트를 상기 크랭크샤프트 전체의 열전도에 의하여 그 전체를 방냉하여 균일화를 꾀하는 균열화 스테이션과,(b) a cracking station which cools the entire high-frequency induction-heated crankshaft by heat conduction of the entire crankshaft to achieve uniformity;
(c) 템퍼링공정 후에 이어지는 연마가공을 상온에서 실시하기 위하여, 상기 크랭크샤프트에 냉각액을 분사하여 상기 크랭크샤프트를 냉각하는 냉각 스테이션을 각각 구비하도록 하고 있다.(c) In order to carry out the polishing process following the tempering process at room temperature, a cooling station is sprayed onto the crankshaft to cool the crankshaft, respectively.
또한 본 발명에서는 상기 (a) 내지 (c)의 스테이션에 추가하여,In addition, in the present invention, in addition to the stations of (a) to (c),
(d) 상기 냉각 공정에 있어서 상기 크랭크샤프트의 표면에 부착된 냉각액을 상기 크랭크샤프트의 표면으로부터 제거하는 에어블로우 스테이션을 추가적으로 구비하도록 하고 있다.(d) In the cooling step, an air blow station is further provided to remove the cooling liquid attached to the surface of the crankshaft from the surface of the crankshaft.
또한 본 발명에서는 상기 가열 스테이션, 균열화 스테이션, 냉각 스테이션 및 에어블로우 스테이션에 있어서 각 처리공정을 상기 크랭크샤프트를 간헐적으로 수평 이동시키면서 연속적으로 실시하기 위하여,In addition, in the present invention, in order to continuously perform each treatment step in the heating station, the cracking station, the cooling station, and the air blow station while moving the crankshaft horizontally intermittently,
(a) 상기 크랭크샤프트를 얹어놓은 상태로 지지하는 지지기구와,(a) a support mechanism for supporting the crankshaft in a mounted state;
(b) 상기 크랭크샤프트를 상기 지지기구로 지지하는 상태 하에서 상기 크랭크샤프트를 수평방향으로 이동시키는 수평 이동기구와,(b) a horizontal moving mechanism for moving the crankshaft in a horizontal direction while supporting the crankshaft with the support mechanism;
(c) 상기 수평 이동기구로 이동되는 상기 크랭크샤프트를 고주파 유도 가열하기 위한 고주파 유도 가열 코일을 가지는 가열기구와,(c) a heating mechanism having a high frequency induction heating coil for high frequency induction heating of the crankshaft moved to the horizontal moving mechanism;
(d) 상기 가열기구에 고주파 유도 가열된 상기 크랭크샤프트의 저널부 및 핀부 등의 가열 처리부를 상기 크랭크샤프트의 열전도에 의하여 방냉하여 균열화를 꾀하는 균열화 기구와,(d) a cracking mechanism for cooling the heat treated portions such as the journal portion and the fin portion of the crankshaft subjected to high frequency induction heating to the heating mechanism by thermal conduction of the crankshaft to cause cracking;
(e) 상기 균열화 기구로부터 이송되는 상기 크랭크샤프트의 균열화된 가열 처리부를 분사 냉각액으로 상온까지 냉각하는 분사 냉각기구와,(e) an injection cooling mechanism for cooling the crankshaft cracked heat treatment portion transferred from the cracking mechanism to room temperature with an injection cooling liquid;
(f) 상기 분사 냉각기구로부터 이송되는 상기 크랭크샤프트에 에어블로우를 부여하는 에어블로우 기구로 구성되는 템퍼링 시스템을 구비하도록 하고 있다.(f) A tempering system comprising an air blow mechanism for imparting an air blow to the crankshaft transferred from the jet cooling mechanism.
또한 본 발명에서는, 상기 가열 스테이션에 배설되는 상기 크랭크샤프트의 지지기구는,In the present invention, the support mechanism of the crankshaft disposed in the heating station,
(a) 상기 크랭크샤프트를 상기 가열 스테이션 내의 고주파 유도 가열 코일로 둘러싼 위치에, 또한 상기 고주파 유도 가열 코일과, 동축상으로 배치된 상태로 지지할 때, 상기 크랭크샤프트의 축선 방향의 양단부에 맞닿은 세라믹계 내열재료로 구성되는 한 쌍의 지지기와,(a) ceramics abutting both ends of the crankshaft in the axial direction when the crankshaft is supported at a position enclosed by a high frequency induction heating coil in the heating station and coaxially with the high frequency induction heating coil. A pair of supporters composed of a system heat-resistant material,
(b) 상기 한 쌍의 지지기가 선단부에 각각 부착되고, 또한 상기 고주파 유도 가열 코일의 축선 연장방향을 따라 연장되도록 설치된 한 쌍의 비자성 금속제의 크랭크샤프트 지지용 샤프트를 각각 구비하도록 하고 있다.(b) The pair of supporters are respectively attached to the distal end portion and provided with a pair of non-magnetic metal crankshaft support shafts provided so as to extend along the axial extension direction of the high frequency induction heating coil.
또한 본 발명에서는 상기 크랭크샤프트의 수평 이동 기구는,In the present invention, the horizontal movement mechanism of the crankshaft,
(a) 상기 균열화 스테이션, 냉각 스테이션 및 에어블로우 스테이션의 배치 간격에 대응하는 소정 간격을 두고 배치된 지지기와,(a) a supporter disposed at a predetermined interval corresponding to an arrangement interval of the cracking station, the cooling station, and the air blow station;
(b) 상기 크랭크샤프트를 상하 방향 및 전후 방향으로 이동시킴으로써 상기 크랭크샤프트를 상기 가열 스테이션, 균열화 스테이션, 냉각 스테이션 및 에어 스테이션에 순차 반송하기 위한 크랭크샤프트 반송기구를 각각 구비하도록 하고 있다.(b) The crankshaft conveying mechanism for sequentially conveying the crankshaft to the heating station, the cracking station, the cooling station, and the air station is provided by moving the crankshaft in the vertical direction and the front-rear direction.
또한, 본 발명에서 상기 가열 스테이션에 배치된 상기 가열기구는 도선을 나선상으로 권회한 고주파 유도 가열 코일로 구성되고, 상기 크랭크샤프트의 일단측의 플랜지부에 대응하는 코일부분 권선 간격을 상대적으로 조밀하게 되도록 권회하였다.Further, in the present invention, the heating mechanism disposed in the heating station is composed of a high frequency induction heating coil wound around the wire in a spiral shape, and relatively tightly spaces the coil portion winding interval corresponding to the flange portion on one end side of the crankshaft. It was wound up.
또한 본 발명에서 가열 중지 시에는 상기 고주파 유도 가열 코일을 미리 후퇴한 대기 위치에 배치시키고, 상기 세라믹계 내열 재료로 구성되는 한 쌍의 지지기로 상기 크랭크샤프트를 지지하여 고주파 유도 가열을 개시하기에 앞서, 상기 고주파 유도 가열 코일을 상기 대기 위치로부터 소정의 가열위치까지 전진시키고, 고주파 유도 가열 종료 후에 상기 대기 위치까지 후퇴시키기 위한 가열 코일 수평 이동 기구를 구비하도록 하고 있다.In the present invention, when the heating is stopped, the high frequency induction heating coil is placed in a retracted standby position, and the crankshaft is supported by a pair of support members made of the ceramic heat-resistant material before the high frequency induction heating is started. And a heating coil horizontal moving mechanism for advancing the high frequency induction heating coil from the standby position to a predetermined heating position and retreating to the standby position after completion of the high frequency induction heating.
또한 본 발명에서는 상기 냉각 스테이션에 배치되는 상기 분사 냉각기구는,In the present invention, the jet cooling mechanism disposed in the cooling station,
(a) 상기 지지기로 지지된 상기 크랭크샤프트로부터 소정의 거리를 두고 배치되고, 상기 크랭크샤프트의 전장 및 전폭에 상응하는 장방형을 이루며, 크랭크샤프트에 대향하는 면에 다수의 냉각액 분사 공을 설치한 분사 냉각 환과,(a) a jet disposed at a predetermined distance from the crankshaft supported by the supporter, forming a rectangle corresponding to the full length and full width of the crankshaft, and having a plurality of coolant injection balls installed on a surface of the crankshaft opposite to the crankshaft; Cooling ring,
(b) 상기 분사 냉각 환에 접속된 냉각 도입관 및 급수 펌프와,(b) a cooling inlet tube and feed water pump connected to said spray cooling ring,
(c) 냉각 개시 시에 상기 분사 냉각 환을 상기 크랭크샤프트에 대하여 소정 거리가 되는 위치까지 강하시키고, 냉각 종료 후에 소정의 대기 위치까지 상승시키는 이동기구를 각각 구비하도록 하고 있다.(c) At the start of cooling, the injection cooling ring is lowered to a position which becomes a predetermined distance with respect to the crankshaft, and a moving mechanism for raising the predetermined cooling position after completion of cooling is respectively provided.
또한, 본 발명에서는, 상기 에어블로우 스테이션에 설치되는 상기 에어블로우 기구는,In the present invention, the air blow mechanism provided in the air blow station,
(a) 상기 지지기로 지지된 크랭크샤프트에 대하여 소정의 거리를 두고 배설되고, 상기 크랭크샤프트의 치수 및 형상에 따라 복수 개의 에어노즐과,(a) a plurality of air nozzles disposed at a predetermined distance with respect to the crankshaft supported by the supporter, according to the dimensions and shape of the crankshaft;
(b) 상기 에어노즐에 접속된 에어 도입관과,(b) an air inlet pipe connected to the air nozzle,
(c) 에어블로우 개시 시에 상기 에어노즐을 상기 크랭크샤프트에 대하여 소정의 거리가 되는 위치까지 강하시키고, 에어블로우 종료 후에 소정의 대기 위치까지 이동시키는 이동기구와,(c) a moving mechanism for lowering the air nozzle to a predetermined distance with respect to the crankshaft at the start of the air blow, and moving the air nozzle to a predetermined standby position after the air blow ends;
(d) 에어블로우 시에 상기 에어노즐을 전후 및 좌우로 요동시키기 위한 요동장치를 각각 구비하도록 하고 있다.(d) A rocking device for rocking the air nozzle forward, backward, left and right at the time of an air blow is provided.
또한 본 발명에서는, 상기 세라믹계 내열 재료로 구성되는 한 쌍의 지지기 중 일방의 지지기이고, 또한 상기 크랭크샤프트의 일단측의 플랜지부를 지지하는 지지기에 인접하여 배치됨과 동시에, 자속 밀도를 국부적으로 높이는 자성재료로 구성되고 상기 크랭크샤프트의 플랜지부측 부분의 가열온도를 제어하도록 작용하는 유도 보조 부재를 상기 고주파 유도 가열 코일의 플랜지부측 단부의 부근에 배치하고 있다.Moreover, in this invention, it is arrange | positioned adjacent to the support body which is one of a pair of support groups comprised of the said ceramic-type heat resistant material, and supports the flange part of the one end side of the said crankshaft, and localizes a magnetic flux density. The induction assisting member, which is made of a magnetic material having a height of 3, and acts to control the heating temperature of the flange portion side portion of the crankshaft, is disposed in the vicinity of the flange portion side end portion of the high frequency induction heating coil.
또한, 본 발명에서는 상기 유도 보조 부재는 내부에 관통로를 설치한 자성재료로 구성되는 원반 형상의 조정부재가 되도록 하고 있다.Moreover, in this invention, the said guide | assistance assistance member is made to be a disk-shaped adjustment member comprised from the magnetic material which provided the through path inside.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 관한 크랭크샤프트(crankshaft)의 고주파 템퍼링 방법(high frequency induction tempering method)을 시행하는 고주파 템퍼링 장치(high frequency induction tempering apparatus)의 구성을 도시한 측면도이다.1 is a side view showing the configuration of a high frequency induction tempering apparatus for implementing a high frequency induction tempering method of a crankshaft according to one embodiment of the present invention.
도 2는 상기 고주파 템퍼링 장치에 있어서 가열 스테이션(heating station)의 측면도이다.2 is a side view of a heating station in the high frequency tempering device.
도 3은, 가열 스테이션에 배치된 고주파 유도가열 코일(high frequency induction heating coil)을 도시한 도면이고, 도 3(A)는 고주파 유도 가열 코일의 정면도, 도 3(B)는 고주파 유도 가열 코일의 측면도이다.3 is a view showing a high frequency induction heating coil disposed in a heating station, FIG. 3 (A) is a front view of the high frequency induction heating coil, and FIG. 3 (B) is a high frequency induction heating coil. Side view.
도 4는, 피템퍼링체인 크랭크샤프트의 측면도이다.Fig. 4 is a side view of the crankshaft which is a tempering chain.
도 5는, 크랭크샤프트에 형성된 경화층 패턴(pattern of hardening layer)을 도시한 설명도이다.5 is an explanatory view showing a pattern of hardening layer formed on the crankshaft.
**** 본 발명의 주요한 도면 부호의 설명 ******** Description of the Major Reference Codes of the Invention ****
1 크랭크샤프트1 crankshaft
1P∼4P 핀부 (pin portion)1P to 4P pin portion
1J∼5J 저널부 (journal portion)1J to 5J journal portion
10 고주파 템퍼링 장치10 high frequency tempering device
11 고주파 담금질장치 (high frequency induction hardening apparatus)11 high frequency induction hardening apparatus
12 고주파 유도 가열 코일12 high frequency induction heating coil
13 열처리 기구 (heat-treatment section)13 heat-treatment section
14 반송장치 (transport device)14 transport device
21 가열 스테이션 (transport device)21 heating station
22, 23 균열화 스테이션 (soaking station)22, 23 soaking station
24 냉각 스테이션 (cooling station)24 cooling station
25 에어 블로우 스테이션 (air-blow station)25 air-blow station
30 노체 (furnace casing)30 furnace casing
38 유도 보조 부재 (induction-promoting member)38 induction-promoting member
41 냉각수 분사 냉각환 (cooling-water injection jacket)41 cooling-water injection jacket
42 에어 노즐 (air nozzle)42 air nozzle
50 이동 빔 (movable beam)50 movable beam
51∼56 지지기 (supporting device)51 ~ 56 supporting device
60 고정 빔 (fixed beam)60 fixed beam
61∼67 지지기 (supporting device)61 ~ 67 supporting device
68, 69 크랭크샤프트 지지용 샤프트 (shaft for supporting crank shaft)68, 69 shaft for supporting crank shaft
CW1∼CW8 카운터 웨이트 (counter weight : balance weight)CW1 ~ CW8 counter weight (balance weight)
F 플랜지부 (flange portion)F flange portion
M 대기 위치 (waiting position)M waiting position
N 가열 위치 (heating position)N heating position
S1, S2 축부 (axis portion; spindle portion)S1, S2 axis portion (spindle portion)
X 크랭크샤프트의 회전축선 (line of rotation axis)X line of rotation axis of the crankshaft
Y 핀부 1P, 4P의 축선 (axis line)Axis line of Y pin 1P, 4P
Z 핀부 2P, 3P의 축선Z pin part 2P, 3P, axis
이하, 본 발명의 일 실시예의 태양에 대하여 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 또한 도 1 내지 도 4에 있어서, 도 5와 동일한 부분은 동일한 부호로 지칭하였으며 중복되는 설명은 생략하였다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. 1 to 4, the same parts as in FIG. 5 are designated by the same reference numerals and redundant descriptions are omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 태양에 관한 크랭크샤프트의 고주파 템퍼링방법을 시행하는 고주파 템퍼링 장치(10)를 도시하는 것으로, 본 장치(10)는 고주파 담금질장치(11)에 의하여 도 5에 도시하는 바와 같이 필렛 R 담금질된 크랭크샤프트(1)의 저널(1J, 5J) 및 1P 내지 4P를 하나의 고주파 유도 가열 코일(12)을 사용하여 템퍼링 처리를 실시하기 위한 것이다.FIG. 1 shows a high frequency tempering device 10 which carries out a high frequency tempering method of a crankshaft according to an embodiment of the present invention, which is shown in FIG. 5 by a high frequency quenching device 11. As described above, the journals 1J and 5J and 1P to 4P of the fillet R quenched crankshaft 1 are subjected to a tempering treatment using one high frequency induction heating coil 12.
도 1에 도시하는 열처리 기구(13)는 크랭크샤프트(1)의 저널부(1J, 5J) 및 핀 (1P 내지 4P)을 필렛 R 담금질하는 고주파 담금질장치(11)와, 상기 고주파 담금질장치(11)에 있어서 필렛 R 담금질된 저널부(1J, 5J) 및 핀부 (1P 내지 4P)를 일괄하여 템퍼링처리를 실시하는 템퍼링 장치(10)로 구성된다. 또한 크랭크샤프트(1)가 고주파 담금질장치(11)의 좌단 투입구로부터 투입되면, 그 이후는 반송장치(14)에 의하여 담금질장치(11) 및 템퍼링 장치(10) 내의 각 스테이션을 차례로 경유하여 간헐적으로 수평 이동되면서 우단의 출구(out)로 자동적으로 배출되도록 되어 있다. 단, 담금질장치(11) 내의 반송장치(14)는 도시하지 않았다.The heat treatment mechanism 13 shown in FIG. 1 includes a high frequency quenching apparatus 11 for fillet-R quenching the journal portions 1J and 5J and pins 1P to 4P of the crankshaft 1, and the high frequency quenching apparatus 11 ) And a tempering apparatus 10 which collectively fillets R quenched journal portions 1J and 5J and pin portions 1P to 4P to perform a tempering process. In addition, when the crankshaft 1 is fed from the left end inlet of the high frequency quenching apparatus 11, thereafter, the conveying apparatus 14 intermittently intersects each station in the quenching apparatus 11 and the tempering apparatus 10 in turn. As it moves horizontally, it is automatically discharged to the right end (out). However, the conveying apparatus 14 in the quenching apparatus 11 is not shown in figure.
상술한 템퍼링 장치(10)는, 피템퍼링체(가공재)인 크랭크샤프트(1) 전체를 고주파 유도가열 코일(12)에 의하여 소정의 템퍼링온도까지 고주파 유도 가열(승온가열)하는 가열 스테이션(21)과, 고주파 유도 가열된 크랭크샤프트(1)를 크랭크샤프트(1) 자체의 열전도에 의하여 그 전체(담금질부 및 피담금질부)를 방냉하여 균열화를 꾀하는 균열화 스테이션(22, 23)과, 템퍼링공정 후에 이어지는 연마가공을 상온에서 실시하기 위하여 크랭크샤프트(1)에 냉각액을 분사하여 크랭크샤프트(1)를 냉각하는 냉각 스테이션(24)과, 냉각공정에서 부착된 냉각액을 크랭크샤프트(1)로부터 제거하는 에어블로우 스테이션(25)을 각각 구비하고 있고, 크랭크샤프트(1)는 상술한 반송장치(14)에 의하여 수평방향을 따라 각 스테이션 (21 내지 25)을 순차 경유하여 간헐적으로 자동 반송되도록 구성하고 있다.The above-mentioned tempering apparatus 10 is the heating station 21 which performs the high frequency induction heating (heating heating) of the whole crankshaft 1 which is a to-be-tempered body (processing material) to the predetermined tempering temperature by the high frequency induction heating coil 12. And the cracking stations 22 and 23 for cooling the whole (quenching portion and quenching portion) of the crankshaft 1 heated by high frequency induction heating by heat conduction of the crankshaft 1 itself to cause cracking, and tempering. Cooling station 24 for cooling the crankshaft 1 by injecting a coolant to the crankshaft 1 to carry out the polishing process following the process at room temperature, and removing the coolant attached in the cooling process from the crankshaft 1 The air blow station 25 is provided, respectively, and the crankshaft 1 is automatically intermittently intermittently via each station 21 to 25 along the horizontal direction by the above-mentioned conveying apparatus 14. To constitute.
가열 스테이션(21)에는 크랭크샤프트(1)의 승온가열을 실시하기 위한 고주파 유도가열 코일(12)을 내부에 수용한 노체(30) 등의 설비가 준비되어 있다.The heating station 21 is equipped with facilities, such as the furnace body 30 which accommodated the high frequency induction heating coil 12 for heating up the crankshaft 1 inside.
이 노체(30)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 전원 정합부(33)의 하부에 부착되어 있다. 또한 본 실시형태에 사용되는 도 3의 고주파 유도 가열 코일 (12)은 크랭크샤프트(1)의 플랜지부(F)에 대응하는 코일 부분의 권선 간격을 상대적으로 조밀하게 되도록 도선을 나선상으로 권회한 단층 다권선으로 구성되는 대략 원형상의 솔레노이드 타입의 코일이고, 고주파 유도 가열 코일(12)의 양 단자(34a, 34b)는 고주파 전류(전원)를 공급하는 전원 정합부(33)의 하부에 배설된 단자(미도시)에 접속되어 있다. 또한 가열 스테이션(21)에 크랭크샤프트(1)가 반송되면, 전원 정합부(33)가 실린더(35)에 의하여 탄력 지지되어 가이드 레일(36) 상을 따라 이동되고, 이에 따라 노체(30)가 도 2에 있어서 파선으로 도시된 대기 위치 M으로부터 실선으로 도시된 가열위치 N으로 수평 이동되도록 구성되어 있다. 또한 가열 종료 후에는 다시 대기위치 M으로 돌아오도록 되어 있다.This furnace body 30 is attached to the lower part of the power supply matching part 33, as shown to FIG. 1 and FIG. Moreover, the high frequency induction heating coil 12 of FIG. 3 used for this embodiment is a single layer which wound the conductor wire spirally so that the winding space | interval of the coil part corresponding to the flange part F of the crankshaft 1 may become relatively dense. An approximately circular solenoid type coil composed of multiple windings, and both terminals 34a and 34b of the high frequency induction heating coil 12 are provided at a lower portion of the power matching portion 33 for supplying a high frequency current (power source). (Not shown). In addition, when the crankshaft 1 is conveyed to the heating station 21, the power matching portion 33 is elastically supported by the cylinder 35 and moves along the guide rail 36, whereby the furnace body 30 is moved. It is comprised so that it may move horizontally to the heating position N shown by the solid line from the standby position M shown by the broken line in FIG. After the heating is completed, the flow returns to the standby position M again.
또한 균열화 스테이션(22, 23)에는 크랭크샤프트 지지기(63, 64)만이 각각 구비되어 있고, 냉각 스테이션(24)에는 가열된 크랭크샤프트(1) 전체를 물 등의 냉각액으로 냉각하기 위한 분사 냉각환(41) 등의 설비가 구비되어 있다 (도 1 참조).Further, only the crankshaft supporters 63 and 64 are provided in the cracking stations 22 and 23, respectively, and the cooling station 24 is spray cooling for cooling the entire heated crankshaft 1 with a cooling liquid such as water. Facilities, such as the ring 41, are provided (refer FIG. 1).
또한 에어 블로우 스테이션(25)에는 냉각 후에 있어서 크랭크샤프트(1)에 부착되어 있는 냉각액 방울(물방울 등)을 제거하는 에어 노즐(42) 등의 설비가 구비되어 있다 (도 1 참조).Moreover, the air blow station 25 is equipped with facilities, such as the air nozzle 42 which removes the coolant droplet (droplets etc.) adhering to the crankshaft 1 after cooling (refer FIG. 1).
크랭크샤프트(1)를 반송ㆍ지지하는 기구(반송장치(14))는 도 1에 도시된 바와 같이 고주파 템퍼링 장치(10)의 좌단의 크랭크샤프트 투입측의 위치로부터 우단의 배출측까지 뻗어 부설된 일련의 이동 빔(50)과, 이 이동 빔(50)과 고주파 담금질장치(11)와의 사이에 고정되게 설치된 고정 빔(60)을 가지고 있다.The mechanism for carrying and supporting the crankshaft 1 (the conveying device 14) is laid out from the position of the crankshaft input side of the left end of the high frequency tempering device 10 to the discharge side of the right end as shown in FIG. It has a series of moving beams 50, and the fixed beam 60 fixedly installed between this moving beam 50 and the high frequency quenching apparatus 11. As shown in FIG.
이러한 양 빔(50, 60)은 모두 크랭크샤프트 반송 방향을 따라 서로 평행하게 설치된 각 한 쌍의 빔 부재로 각각 구성되어 있고, 이동 빔(50)이 내측에, 고정 빔(60)이 외측에 각각 배치되어 있다. 또한, 양 빔(50, 60)에는 모두 한 쌍의 빔 부재의 서로 대향하는 위치에 한 쌍의 지지기가 크랭크샤프트 반송 방향을 따라 스테이션(21 내지 25)의 인접 간격에 대응하는 간격을 두고 부착되어 있다. 즉, 크랭크샤프트(1)를 반송하는 이동 빔(50) 상에는, 크랭크샤프트 투입 측으로부터 배출 측까지의 사이에 V자 블록으로 구성되는 여섯 쌍의 지지기 (51 내지 56)가 고정 배치되어 있고, 크랭크샤프트(1)를 올리고ㆍ지지하는 고정 빔(60) 상에는, 동일한 크랭크샤프트 투입 측으로부터 배출 측까지의 사이에 V자 블록으로 구성되는 일곱 쌍의 지지기(61 내지 67)가 고정 배치되어 있다.Both of these beams 50 and 60 are each composed of a pair of beam members provided in parallel with each other along the crankshaft conveying direction, and the moving beam 50 is on the inside and the fixed beam 60 is on the outside, respectively. It is arranged. In addition, a pair of supporters are attached to both beams 50 and 60 at positions opposite to each other of the pair of beam members at intervals corresponding to adjacent intervals of the stations 21 to 25 along the crankshaft conveying direction. have. That is, on the moving beam 50 which carries the crankshaft 1, six pairs of supporters 51-56 comprised from a V-shaped block are fixedly arranged between the crankshaft input side and the discharge side, On the fixed beam 60 which raises and supports the crankshaft 1, seven pairs of supporters 61-67 comprised from V-shaped blocks are fixedly arranged between the same crankshaft input side and the discharge side. .
이동 빔(50) 상의 지지기(51 내지 56) 및 고정 빔(60) 상의 지지기(61 내지 67)(단, 62는 제외)는 금속제로 되어 있다. 또한 가열 스테이션(21)에 배치된 지지기(62)는 세라믹계 내열 재료로 구성되어 있다. 이동 빔(50)의 지지기(51 내지 56)는, 모두 크랭크샤프트(1)의 저널부(2J 및 4J)를 지지하고, 가열 스테이션(21)내에 배치된 고정 빔(60)의 지지기(62)가 크랭크샤프트(1)의 플랜지부 F 및 축부(S1)를 지지하고, 기타 고정 빔(60)의 지지기(61, 63 내지 67)는 크랭크샤프트(1)의 저널부(1J 및 5J)를 지지하도록 되어 있다.The supporters 51 to 56 on the moving beam 50 and the supporters 61 to 67 (except 62) on the fixed beam 60 are made of metal. Moreover, the support body 62 arrange | positioned at the heating station 21 is comprised from the ceramic type heat resistant material. The supporters 51 to 56 of the moving beam 50 support the journal portions 2J and 4J of the crankshaft 1 and support the fixed beam 60 disposed in the heating station 21 ( 62 supports the flange portion F and the shaft portion S1 of the crankshaft 1, and the supporters 61, 63 to 67 of the other fixed beam 60 are the journal portions 1J and 5J of the crankshaft 1. ) Is supported.
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 가열 스테이션(21) 내에 고정 배치되는 한 쌍의 세라믹제 지지기(62)는 서로 동일한 축선을 따라 대향 배치되도록 고정 빔(60)에 수평으로 부착된 비자성 금속제 한 쌍의 크랭크샤프트 지지용 샤프트 (68, 69)의 선단에 고정되어 있고, 일방의 샤프트(68)의 선단에는 내부에 통수로를 설치한 자성재료로 이루어지는 원반 형상의 유도 보조부재(유도 조정부재) (38)가 플랜지부(F)측의 크랭크샤프트 부분의 가열을 보조하기 위하여 설치되어 있다. 또한 이 유도 보조부재(38)의 관통로에는 도외(圖外)의 냉각 설비로부터 냉각액이 공급되도록 되어 있다. 또한 타측의 샤프트(69)에는, 대기 위치 M에 있는 고주파 유도 가열 코일(12)이 동축상으로 그 주위를 둘러싼 상태로 배치되도록 되어 있다. 또한 이러한 한 쌍의 크랭크샤프트 지지용 샤프트(68, 69)는 고주파 유도 가열 코일(12)의 축선 연장 방향을 따라 연장되도록 동축상으로 배치되어 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the pair of ceramic supporters 62 fixedly arranged in the heating station 21 are nonmagnetically attached to the fixed beam 60 horizontally so as to face each other along the same axis. A disc-shaped induction auxiliary member (magnetic induction adjustment), which is fixed to the tips of a pair of metal crankshaft support shafts 68 and 69, and has a water passage therein at the tip of one shaft 68. Member 38 is provided to assist heating of the crankshaft portion on the flange portion F side. In addition, the cooling liquid is supplied to the through-path of the induction auxiliary member 38 from a cooling facility outside the island. Moreover, the high frequency induction heating coil 12 in the standby position M is arrange | positioned in the state surrounding the periphery coaxially in the other shaft 69. As shown in FIG. Moreover, such a pair of crankshaft support shafts 68 and 69 are disposed coaxially so as to extend along the axial extension direction of the high frequency induction heating coil 12.
또한, 상술한 이동 빔 (50)은 반송장치(14)에 의하여 작동 전의 낮은 위치로부터 상승ㆍ전진ㆍ하강ㆍ후퇴의 4행정을 1 사이클로 하는 순환 경로를 따라 이동되도록 구성되어 있다. 그러나, 고정 빔(60)의 지지기(61 내지 67) 상에 올려져 있는 크랭크샤프트(1)가 이동 빔(50)의 상승 이동에 따라 지지기(51 내지 56)로 받아져서 전진 이동되고, 그 후 이동 빔(50)의 하강 이동에 따라 고정 빔(60)의 지지기 (61 내지 67) 상으로 돌아옴으로써, 크랭크샤프트 반송 방향의 하류측을 따라 한 단계씩 반송되도록 되어 있다. 또한, 한 단계의 반송 후에 이동 빔(50)이 후퇴 이동되어 당초의 대기 위치로 복귀되도록 되어 있다. 이동 빔(50)의 상승 및 하강, 전진 및 후퇴 동작은 어느 것이나, 도외의 실린더에 의하여 구동되는 반송장치(14)의 승강 기구의 작동 아암(71), 전후 이동장치의 작동 아암(72)의 선단이 그리는 원호상의 움직임을 상하 방향과 전후 방향의 직선 운동으로 변환함으로써 이루어진다 (도 1 참조). 또한 도 1에 도시하는 이동 빔(50)은 이동 빔(50)의 지지기(51 내지 56) 선단이 고정 빔(60)의 지지기(61 내지 67)의 선단과 거의 동일한 높이에 있는 상태를 나타내고 있다.In addition, the above-mentioned moving beam 50 is comprised so that the conveying apparatus 14 may move along the circulation path which makes four strokes of up, forward, fall, and retreat from a low position before an operation as one cycle. However, the crankshaft 1 mounted on the supporters 61 to 67 of the fixed beam 60 is received by the supporters 51 to 56 in accordance with the upward movement of the moving beam 50 and moved forward. Thereafter, by returning on the supporting devices 61 to 67 of the fixed beam 60 in accordance with the downward movement of the moving beam 50, it is conveyed one step along the downstream side of the crankshaft conveyance direction. In addition, the moving beam 50 is retracted and returned to the original standby position after one step of conveyance. As for the raising and lowering, the forward, and the retraction operation | movement of the moving beam 50, the operation arm 71 of the lifting mechanism of the lifting mechanism of the conveying apparatus 14 driven by the cylinder outside the island, and the operation arm 72 of the front-back movement apparatus This is done by converting the motion on the arc drawn by the tip into linear motion in the vertical and forward directions (see FIG. 1). In addition, the movable beam 50 shown in FIG. 1 has a state where the tips of the supporters 51 to 56 of the movable beam 50 are at substantially the same height as the ends of the supporters 61 to 67 of the fixed beam 60. It is shown.
크랭크샤프트(1)의 위상은 크랭크샤프트 (1)의 투입 시부터 배출 시까지, 크랭크샤프트(1)의 축선 X에 대하여 핀부(1P, 4P)의 축선 Y가 최상위치(상사점 위치)에 배치됨과 동시에, 핀부 2P 및 3P의 축선 Z가 최하위치(하사점)에 배치되도록 설정되어 있다.The phase of the crankshaft 1 is such that the axis Y of the pin portions 1P and 4P is disposed at the highest value (top dead center position) with respect to the axis X of the crankshaft 1 from the time of the crankshaft 1 insertion to the discharge. At the same time, the axis Z of the pin portions 2P and 3P is set to be disposed at the lowest position (bottom dead center).
다음으로, 상술한 고주파 템퍼링 장치(10)를 사용하여 크랭크샤프트(1)의 템퍼링 처리를 실시하는 방법에 대하여 서술하면 다음과 같다. 먼저 전 공정에 있어서 고주파 담금질장치(11)에 의하여 소정의 담금질 처리가 실시된 크랭크샤프트(1)가 고주파 템퍼링 장치(10)의 좌측에 화살표로 나타내는 투입구에 투입되고, 크랭크샤프트(1)의 저널부(1J, 5J)가 고정 빔(60)의 지지기(61) 상에 얹어놓은 상태로 지지되면, 그 직후에 이동 빔(50)이 상승 이동된다. 이에 수반되어 고정 빔(60)의 지지기(61)로 지지된 크랭크샤프트(1)가 상기 지지기(51)로 지지되고, 이런 상태 하에서 이동 빔(50)이 고정 빔(60)의 지지기(61, 62) 사이의 1 스팬 길이에 상당하는 거리만큼 전진된 후 하강된다. 이 때, 가열 스테이션(21) 내에 고정 배치되고 또한 고정 빔(60)에 부착된 샤프트(68, 69)(도 2 참조) 선단의 세라믹제 지지기(62) 상에 크랭크샤프트(1)의 플랜지부(F) 및 축부(S1)가 올려져서 상기 지지기(62)로 받아 넘겨진다.Next, the method of performing the tempering process of the crankshaft 1 using the high frequency tempering apparatus 10 mentioned above is as follows. First, the crankshaft (1) subjected to the predetermined quenching treatment by the high frequency quenching apparatus (11) in all the steps is introduced into the inlet indicated by the arrow on the left side of the high frequency tempering device (10), and the journal of the crankshaft (1). When the parts 1J and 5J are supported on the support 61 of the fixed beam 60, the moving beam 50 is moved up immediately after that. Accompanying this, the crankshaft 1 supported by the support 61 of the fixed beam 60 is supported by the support 51, and in this state, the movable beam 50 is supported by the support beam of the fixed beam 60. Advances by a distance corresponding to one span length between (61, 62) and then descends. At this time, the plan of the crankshaft 1 on the ceramic support 62 at the tip of the shafts 68 and 69 (see FIG. 2) fixedly disposed in the heating station 21 and attached to the fixed beam 60. The branch portion F and the shaft portion S1 are lifted up and passed to the support 62.
또한 이동 빔(50)은 더욱 하강 이동된 후에, 후퇴 이동되어 1 사이클의 이동 동작을 종료하고, 다음 사이클에 대비하여 대기 위치에 배치된다. 한편, 고정 빔(60)의 지지기(61)상에는, 전 공정의 고주파 담금질장치(11)로부터 이어서 투입된 다음 크랭크샤프트(1)가 올려진다.Further, after the moving beam 50 is further moved downward, the moving beam 50 is moved backward to end the movement operation of one cycle, and is placed in the standby position in preparation for the next cycle. On the other hand, on the support 61 of the fixed beam 60, the next crankshaft 1 is subsequently raised from the high frequency quenching apparatus 11 of the previous step.
상술한 바와 같이 크랭크샤프트(1)가 가열 스테이션(21)에 반송되어 상기 지지기(62) 상에 올려지면, 고주파 유도 가열 코일(12)을 수용한 노체(30)가 도 2에 파선으로 도시된 대기위치 M으로부터 실선으로 도시하는 가열 위치 N까지 수평 이동된다. 이 때 노체(30)에 유지되어 있는 고주파 유도 가열 코일(12)의 축선이 수평상의 샤프트(69)의 축선에 따라 이동되고, 상기 지지기(62)로 지지되고 있는 크랭크샤프트(1)가 고주파 유도 가열 코일(12)의 개구부(32)를 상대적으로 통과하여 고주파 유도 가열 코일(12)로 완전하게 에워싸인 위치, 즉 가열위치(N)에 배치된다 (도 2 참조). 또한 이와 동시에, 고주파 유도 가열 코일(12)에 도외의 고주파 전원으로부터 전원 정합부(33)를 매개하여 소정의 고주파 전류가 공급되고, 이에 의하여 크랭크샤프트(1)는 담금질부뿐만이 아니라 비담금질 부분도 포함된 전체가 일괄적으로 고주파 유도 가열(승온 가열)된다.As described above, when the crankshaft 1 is conveyed to the heating station 21 and mounted on the support 62, the furnace body 30 containing the high frequency induction heating coil 12 is shown in broken lines in FIG. It moves horizontally to the heating position N shown by the solid line from the standby position M which was done. At this time, the axis line of the high frequency induction heating coil 12 held in the furnace body 30 is moved along the axis line of the horizontal shaft 69, and the crankshaft 1 supported by the support 62 is high frequency. The opening 32 of the induction heating coil 12 is disposed relatively and completely surrounded by the high frequency induction heating coil 12, that is, the heating position N (see FIG. 2). At the same time, a predetermined high frequency current is supplied to the high frequency induction heating coil 12 from the high frequency power supply outside the island through the power matching unit 33, whereby the crankshaft 1 is not only quenched but also non-quenched. The whole contained is subjected to high frequency induction heating (heating heating) at once.
또한 본 실시형태에서 사용되는 고주파 유도 가열 코일(12)은 기술한 바와 같이 크랭크샤프트(1)의 플랜지부(F) 측의 권선 간격을 상대적으로 조밀하게 하였으므로, 크랭크샤프트(1) 중 상대적으로 열 용량이 큰 부분인 플랜지부(F) 측의 부분이 기타 부분보다 큰 가열 에너지로 유도 가열된다. 또한 수평상의 샤프트(68)의 선단에 부착된 유도 보조 부재(38)의 존재에 의하여, 플랜지부(F) 측의 크랭크샤프트 부분의 유도 가열이 보조(조정)된다. 그 결과, 크랭크샤프트(1)는 그 전체가 균일하게 승온 가열된다. 또한 소정의 시간 가열 후에, 노체(30)가 고주파 유도 가열 코일(12)과 함께 대기 위치 M으로 돌아오고, 크랭크샤프트(1)가 반송 장치(14)에 의하여 다음 공정의 균열화 스테이션(22, 23)으로 반송된다.In addition, since the high frequency induction heating coil 12 used in the present embodiment has made the winding interval on the flange portion F side of the crankshaft 1 relatively dense as described above, the heat of the crankshaft 1 is relatively high. The portion on the flange portion F side, which is a portion having a large capacity, is inductively heated with heating energy larger than the other portions. In addition, the induction heating of the crankshaft portion on the flange portion F side is assisted (adjusted) by the presence of the induction assistance member 38 attached to the tip of the horizontal shaft 68. As a result, the whole of the crankshaft 1 is heated up uniformly. Moreover, after heating for a predetermined time, the furnace body 30 returns to the standby position M together with the high frequency induction heating coil 12, and the crankshaft 1 is carried out by the conveying device 14 to the cracking station 22 of the next step. 23).
균열화 스테이션(22 및 23)에 있어서는, 크랭크샤프트(1)는 고정 빔(60)의 지지기(63, 64) 상에 얹어놓은 상태로 지지되고 있는 사이에 소정의 템퍼링온도로 방냉되어 균열화된다. 또한 소정의 시간에 걸쳐 균열화된 후에, 크랭크샤프트(1)는 반송장치 (14)에 의하여 냉각 스테이션(24)으로 반송된다.In the cracking stations 22 and 23, the crankshaft 1 is cooled to a predetermined tempering temperature while being cracked and supported while being supported on the supporting members 63 and 64 of the fixed beam 60. do. In addition, after being cracked over a predetermined time, the crankshaft 1 is conveyed to the cooling station 24 by the conveying apparatus 14.
냉각 스테이션(24)에 있어서는, 고정 빔(60)의 한 쌍의 지지기(65) 상에 크랭크샤프트(1)가 올려지면, 다수의 분사 냉각환(41)이 실린더(43)로 상방으로부터 하방을 향하여 하강 이동되어 크랭크샤프트(1)의 전장 및 전폭에 대응 배치되고, 이들 분사 냉각환(41)에 설치된 다수의 냉각액 분사공(미도시)으로부터 크랭크샤프트(1)를 향하여 냉각액(예를 들면, 냉각수)이 분사된다. 이에 의하여 크랭크샤프트 (1)는 냉각되고 템퍼링된다. 또한 냉각 종료 후에, 분사 냉각환(41)은 당초의 대기위치로 돌아옴과 동시에, 크랭크샤프트(1)는 반송장치(14)에 의하여 에어블로우 스테이션(25)으로 반송된다.In the cooling station 24, when the crankshaft 1 is raised on the pair of supporters 65 of the fixed beam 60, many injection cooling rings 41 move downward from the upper side to the cylinder 43. Moving downwards toward the crankshaft 1 from a plurality of coolant injection holes (not shown) disposed in correspondence with the overall length and the full width of the crankshaft 1 and installed in the injection cooling rings 41. , Cooling water) is injected. Thereby the crankshaft 1 is cooled and tempered. Moreover, after completion of cooling, the injection cooling ring 41 returns to the original standby position, and the crankshaft 1 is conveyed to the air blow station 25 by the conveying apparatus 14.
에어블로우 스테이션(25)에 있어서는, 고정 빔(60)의 지지기(66) 상에 크랭크샤프트(1)가 올려지면, 크랭크샤프트(1)의 치수, 형상에 따라 복수개의 에어노즐 (42)이 상기 분사 냉각환(41)과 일체인 구동 기구에 의하여 크랭크샤프트(1)에 대하여 소정의 거리까지 강하 이동되고, 도외의 에어 콤프레서로부터 에어 도입관을 경유하고 에어노즐(42)로부터 압축 에어가 크랭크샤프트(1)를 향하여 분출된다. 또한, 이 때 요동기구에 의하여 에어노즐(42)은 전후좌우로 요동된다. 이에 의하여 전 공정의 냉각 스테이션(24)에 있어서 크랭크샤프트(1)의 표면에 부착되어 잔존하고 있는 냉각액(예를 들면, 물방울)이 크랭크샤프트(1)의 표면으로부터 밀려나서 제거된다. 또한 에어블로우 종료 후에, 에어 노즐(42)은 최초의 대기 위치로 돌려 보내짐과 동시에, 크랭크샤프트(1)는 반송장치(14)에 의하여 배출 측의 고정 빔 (60)의 지지기(67) 상에 반송된다.In the air blow station 25, when the crankshaft 1 is lifted on the support 66 of the fixed beam 60, a plurality of air nozzles 42 are provided according to the size and shape of the crankshaft 1. The driving mechanism integrated with the injection cooling ring 41 descends to the crankshaft 1 to a predetermined distance, and the compressed air is cranked from the air nozzle 42 via the air inlet pipe from the air compressor outside the island. It is ejected toward the shaft 1. At this time, the air nozzle 42 is swung back, front, left, and right by the swing mechanism. Thereby, the cooling liquid (for example, water droplets) which adheres to the surface of the crankshaft 1 and remains in the cooling station 24 of all processes is pushed out from the surface of the crankshaft 1, and is removed. In addition, after the air blow is finished, the air nozzle 42 is returned to the initial standby position, and the crankshaft 1 is supported by the conveying device 14 of the support beam 67 of the fixed beam 60 on the discharge side. It is conveyed to a phase.
이상과 같이, 일련의 조작에 의하여 템퍼링처리의 전공정을 종료한 다음에, 그 후속공정으로 이어진다. 연속 가동 하에 있어서는, 이동 빔(50)의 동작이 1 사이클할 때마다 새로운 크랭크샤프트(1)가 연속적으로 투입되고, 가공된 크랭크샤프트(1)가 예를 들면 42초의 사이클 타임으로 연속적으로 배출된다.As described above, after the previous step of the tempering treatment is completed by a series of operations, the subsequent step is continued. Under continuous operation, each time the operation of the moving beam 50 is cycled, a new crankshaft 1 is continuously introduced, and the machined crankshaft 1 is discharged continuously, for example, at a cycle time of 42 seconds. .
이 때, 고주파 템퍼링 장치(10)의 작동조건의 일 실시예에 대하여 서술하면 다음과 같다.At this time, an embodiment of the operating conditions of the high-frequency tempering device 10 will be described.
실시예Example
(1) 크랭크샤프트의 재질(1) Material of the crankshaft
강종 : S48CLSteel grade: S48CL
(2) 고주파 유도 가열 코일(2) high frequency induction heating coil
주파수 : 약 2kHzFrequency: about 2kHz
전력 : 40kWPower: 40kW
(3) 고주파 유도가열(3) high frequency induction heating
시간 : 28초Time: 28 seconds
(4) 균열화(4) cracking
시간 : 약 90초Time: about 90 seconds
균열화 온도 : 약 200℃Cracking temperature: about 200 ℃
(5) 냉각(5) cooling
냉각액 온도 : 35℃ 이하Coolant temperature: 35 ℃ or less
가공 온도 : 40℃ 이하Processing temperature: 40 ℃ or less
고주파 템퍼링 장치(10)를 사용하여 상술한 조건하에서 크랭크샤프트(1)의 템퍼링처리를 실시한 바, 담금질 경도가 Hv800인 경우에, 템퍼링처리 후의 경도는 경도 사양이 Hv513 내지 830인데 대하여 템퍼링 경도는 Hv650 내지 700이었다.The crankshaft 1 was tempered using the high frequency tempering device 10 under the above-described conditions. To 700.
이상, 본 발명의 일실시 태양에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 기초하여 각종 변형 및 변경이 가능하다. 예를 들면 본 발명은 도 5에 도시하는 바와 같은 형상의 크랭크샤프트(1)에 한정되지 않고, 각종 형상의 크랭크샤프트 템퍼링 처리에 적용 가능하다.As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various deformation | transformation and a change are possible based on the technical idea of this invention. For example, this invention is not limited to the crankshaft 1 of the shape as shown in FIG. 5, It is applicable to the crankshaft tempering process of various shapes.
이상과 같이 본 발명에 관한 크랭크샤프트의 고주파 템퍼링방법 및 장치에 의하면, 템퍼링 처리가 실시된 크랭크샤프트의 저널부 및 핀부 등의 템퍼링 처리를 크랭크샤프트 전체를 에워싼 고주파 유도 가열 코일을 사용하여 그 전체를 일괄적으로(단일 공정으로) 균일 온도로 고주파 유도 가열을 실시함으로써 달성되도록 하고 있으므로, 고주파 담금질에 의하여 얻어지는 압축 잔류 응력을 유지하면서, 균일하고 안정된 우수한 템퍼링 품질을 간소한 구성의 저렴한 설비로 얻을 수 있다.As described above, according to the high-frequency tempering method and apparatus of the crankshaft according to the present invention, the tempering treatment of the journal part and the pin part of the crankshaft subjected to the tempering treatment is performed using a high-frequency induction heating coil surrounding the entire crankshaft. Is achieved by performing high frequency induction heating at a uniform temperature in a batch (in a single process), so that a uniform and stable excellent tempering quality can be obtained with a simple and inexpensive facility while maintaining the compressive residual stress obtained by high frequency quenching. Can be.
즉, 종래와 같이 가열로를 사용하여 크랭크샤프트의 가열을 실시하는 경우와, 본 발명과 같이 고주파 유도 가열 코일을 사용하여 크랭크샤프트의 가열을 실시하는 경우를 비교할 때, 크랭크샤프트의 가열 도달 온도는 모두 약 200℃로 동일하나, 전기로에 의한 가열 시간은 예를 들면 1.5 내지 3.0(가열 0.5 시간, 균열 1 내지 1.5시간)시간인데 비하여 고주파 유도 가열 코일에 의한 가열 시간은 예를 들면 약 2분 (가열 28초, 균열 90초)이므로, 이들 양자의 사이에는 큰 시간차가 있다. 이와 같이 전기로에 의한 가열 시간은 상당히 길므로 가열기간 중에 피로 강도에 관계하는 잔류 응력이 대폭 저하되나, 고주파 유도 가열 코일을 사용하도록 한 본 발명의 방법 및 장치에 의하면, 가열 시간을 극히 짧게 하여도 되므로, 잔류 응력의 저하를 극히 적게 억제할 수 있어 충분한 잔류 응력을 유지하는 것이 가능하다.That is, when comparing the case where the crankshaft is heated using the heating furnace as in the prior art and the case where the crankshaft is heated using the high frequency induction heating coil as in the present invention, the heating attainment temperature of the crankshaft is Although all are the same at about 200 ° C., the heating time by the electric furnace is, for example, 1.5 to 3.0 hours (heating 0.5 hour, crack 1 to 1.5 hours), whereas the heating time by the high frequency induction heating coil is, for example, about 2 minutes ( Heating 28 seconds, crack 90 seconds), so there is a large time difference between them. As such, since the heating time by the electric furnace is considerably long, the residual stress related to the fatigue strength is greatly reduced during the heating period. However, according to the method and apparatus of the present invention in which a high frequency induction heating coil is used, the heating time is extremely short. Therefore, the fall of residual stress can be suppressed very little and it is possible to maintain sufficient residual stress.
또한 고주파 유도 가열 코일을 사용한 종래의 템퍼링방법에서는, 담금질 처리된 크랭크샤프트 부분만을 국부 가열하도록 하고 있어, 크랭크샤프트에 국부적인 뒤틀림을 일으켜 크랭크샤프트의 전체로서의 굴곡이 발생하기 쉬운 것에 비하여, 본 발명에서는 담금질 처리된 크랭크샤프트 전체를 하나의 고주파 유도 가열 코일로 둘러싼 위치에 배치하여 고주파 유도에 의한 전체 가열(담금질부뿐만 아니라 비담금질부를 포함한 일괄 가열)을 실시하도록 하고 있으므로, 크랭크샤프트 전체를 적은 온도차로 균일하게 가열할 수 있고, 변형이나 구부러짐의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 고주파 유도 가열에 의한 단시간의 가열 처리에 의하여 압축 잔류 응력의 저하를 낮게 억제할 수 있는 고주파 유도 가열 효과와, 전기로를 사용한 경우와 마찬가지로 크랭크샤프트의 균일 가열을 실시할 수 있어 변형이나 왜곡이 적도록 억제할 수 있는 전기로 가열과 마찬가지 효과를 각각 얻을 수 있다.In addition, in the conventional tempering method using a high frequency induction heating coil, only the quenched crankshaft portion is locally heated, causing local distortion to the crankshaft, and thus it is easy to bend as a whole of the crankshaft. The entire crankshaft is placed in a position surrounded by one high frequency induction heating coil so that the whole heating by the high frequency induction (batch heating including not only the quenching portion but also the non-quenching portion) is performed. It can heat uniformly and can suppress generation | occurrence | production of a deformation | transformation and a bending. Therefore, according to this invention, the high frequency induction heating effect which can suppress the fall of compressive residual stress low by the short time heat processing by high frequency induction heating, and the uniform heating of a crankshaft can be performed similarly to the case of using an electric furnace. Therefore, the same effects as those of the electric furnace heating, which can be suppressed so that there is little deformation or distortion, can be obtained.
또한 종래에 있어서 고주파 유도 가열 코일로 크랭크샤프트의 전체 가열을 실시하지 않은 것은 크랭크샤프트의 형상이 복잡하고 그 밖에도 각부에 있어서 열 용량이 각각 다르기 때문에 균일 가열이 극히 어렵다는 사정이 있기 때문이다. 또한 이와 같은 문제를 극복하기 위하여, 본 발명에서는 고주파 유도 가열 코일 중 크랭크샤프트의 일단측의 플랜지부에 대응하는 코일부분의 권선 간격을 상대적으로 조밀하게 설정하거나, 또는 크랭크샤프트의 플랜지부측 부분의 가열 온도를 제어하도록 기능하는 유도 보조 부재(자속 밀도를 국부적으로 높이는 자성재료)를 배설하도록 하고 있으므로, 하나의 고주파 유도 가열 코일로 크랭크샤프트의 전체를 균일하게 가열하는 것이 가능하다.In addition, conventionally, the whole heating of the crankshaft is not performed by the high frequency induction heating coil because the shape of the crankshaft is complicated and the heat capacity of each part is different, so that uniform heating is extremely difficult. In addition, in order to overcome such a problem, in the present invention, the winding interval of the coil portion corresponding to the flange portion of one end side of the crankshaft of the high frequency induction heating coil is set relatively densely, or the flange portion side portion of the crankshaft is Since the induction auxiliary member (magnetic material which locally increases the magnetic flux density) which functions to control the heating temperature is disposed, it is possible to uniformly heat the entire crankshaft with one high frequency induction heating coil.
따라서, 본 발명에 의하면, 고주파 유도가열 코일에 크랭크샤프트의 저널부나 핀부 등의 삽입부분 모두를 일괄하여 템퍼링 처리함으로써, 고주파 담금질에 의한 이점의 하나인 압축 잔류 응력의 유지를 확보하고, 균일하고 안정된 우수한 템퍼링 품질을 얻을 수 있으며, 또한 설비비가 싸게 드는 실용적인 크랭크샤프트의 고주파 템퍼링방법 및 그 고주파 템퍼링 장치를 제공할 수 있다.Therefore, according to the present invention, by tempering all the insertion portions of the crankshaft journal portion, the pin portion and the like into the high frequency induction heating coil, it is possible to ensure the maintenance of the compressive residual stress, which is one of the advantages of the high frequency quenching, and to achieve a uniform and stable It is possible to provide a practical crankshaft high-frequency tempering method and a high-frequency tempering device that can provide excellent tempering quality and are low in cost.
또한 본 발명에 있어서는 템퍼링 공정 후에 계속되는 연마가공을 상온에서 실시하기 위하여 크랭크샤프트에 냉각액을 분사하여 크랭크샤프트를 상온까지 냉각되도록 하고 있으므로, 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 템퍼링 공정 후에는 연마공정이 있으나, 연마하여야 할 부분은 담금질되어 있으므로 이 부분의 경도가 높아, 연마에 의한 국부 가열이 급격하게 발생하고, 경우에 따라서는 연마 균열(크랙)이 발생할 우려가 있으나, 본 발명은 템퍼링 온도인 약 200℃로부터 상온(예를 들면, 40℃ 이하)으로 냉각하고 있으므로, 연마 작업을 용이하고, 또한 연마 균열 등이 발생하지 않도록 실시할 수 있다.In addition, in the present invention, in order to perform the polishing process after the tempering process at room temperature, by spraying a coolant to the crankshaft to cool the crankshaft to room temperature, there are the following advantages. In other words, after the tempering process, there is a polishing process, but since the portion to be polished is quenched, the hardness of the portion is high, so that local heating due to polishing occurs suddenly, and in some cases, there is a possibility of polishing cracks (crack). However, the present invention is cooled from about 200 ° C., which is a tempering temperature, to room temperature (for example, 40 ° C. or less), so that the polishing operation can be easily performed, and the polishing crack can be performed.
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