WO2007088825A1 - 高周波焼入れ方法 - Google Patents

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long workpiece
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cooling
rotational speed
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Kazuo Minemura
Yukihiro Chikazawa
Original Assignee
Honda Motor Co., Ltd.
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    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to an induction hardening method, and more particularly to an induction hardening method applied to a long workpiece made of an Fe-based alloy extending along an axis.
  • a technique for subjecting a long rod-shaped workpiece for example, a drive shaft constituting a traveling engine of an automobile, to induction hardening
  • single shot quenching is performed in which the entire long workpiece is quenched at once.
  • moving quenching is exemplified in which a part of a long workpiece is surrounded by a high-frequency heating coil, and the portion subjected to heat treatment is sequentially changed by transferring the long workpiece in the axial direction.
  • the long workpiece is cooled by the coolant after being heated by the high frequency heating coil.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 4 141523
  • a general object of the present invention is to provide an induction hardening method capable of suppressing the occurrence of distortion in a long workpiece.
  • a main object of the present invention is to provide a high-frequency quenching method capable of omitting strain removal processing and magnetic flaw detection.
  • Another object of the present invention is to provide an induction hardening method capable of obtaining a long workpiece having a substantially uniform metal structure throughout.
  • Another object of the present invention is to provide an induction hardening method that has a simple configuration and can correct distortion even if one of the correction rollers is constrained for some reason.
  • Still another object of the present invention is to provide an induction hardening method for improving the production efficiency of long workpieces.
  • high-frequency induction heating is performed while rotating a long workpiece that also has an Fe-based alloy force, and when the long workpiece is distorted, the straightening roller is brought into contact with the long workpiece to cause distortion.
  • the induction hardening method of performing hardening while quenching is performed while rotating a long workpiece that also has an Fe-based alloy force, and when the long workpiece is distorted, the straightening roller is brought into contact with the long workpiece to cause distortion.
  • the first workpiece is cooled to a second temperature range below the pearlite precipitation end temperature and above the martensite precipitation start temperature while rotating the long workpiece at a second rotation speed that is higher than the first rotation speed.
  • An induction hardening method is provided.
  • the Fe-based alloy which is a material for long workpieces, has a structure in which strain can be easily removed in the temperature range up to the pearlite precipitation finish temperature (Pf temperature). Therefore, after the heating process is completed, the rotation of the long workpiece is cooled to the maximum, and when distortion occurs, the distortion generated in the long workpiece is made efficient by bringing the part into contact with the straightening roller. Can be removed. This is because the frequency of contact of the long workpiece with the straightening roller increases.
  • the metal structure is substantially uniform over the entire long workpiece, the characteristics are also substantially uniform throughout.
  • the long workpiece is in a predetermined temperature range (first
  • At least one of the correction rollers is set to be so-called rotation free so as to be rotatable without following the rotation of the other correction rollers.
  • rotation free so as to be rotatable without following the rotation of the other correction rollers.
  • the cooling time in the first cooling step is set according to the size, mass, and hardness of the long workpiece. For example, when the long workpiece has a cylindrical shape, the cooling time is set longer as the diameter increases.
  • the number of rotations during the heating step and the number of rotations during the second cooling step that is, the first number of rotations and the third number of rotations can be set equal.
  • FIG. 1 is a side view of a quenching apparatus for carrying out an induction hardening method according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the upper part of the quenching apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a graph showing the number of rotations in each step of the induction hardening method.
  • the induction hardening method according to the present embodiment is roughly divided into a heating process, a first cooling process, and a second cooling process. That is, the long workpiece is heated in the heating process, and the first cooling process
  • FIG. 1 is a side view of a quenching processing apparatus 10 for performing the heating process, the first cooling process, and the second cooling process, and FIGS. 2 and 3 are respectively taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view and a plan view of the main part viewed from the upper arrow.
  • the quenching apparatus 10 includes a straightening mechanism 12, rotary chucks 14a and 14b constituting a clamp mechanism, a high-frequency heating coil 16, and a moving cooling jacket (not shown).
  • the correction mechanism 12 has a first bearing 20a to a fourth bearing 20d erected on a pedestal 18, and supports the first rotating shaft 22a with the first bearing 20a and the second bearing 20b,
  • the second rotating shaft 22b is pivotally supported by the third bearing 20c and the fourth bearing 2 Od.
  • the first rotating shaft 22a and the second rotating shaft 22b are rotatable independently of each other.
  • a first straightening roller 24a and a second straightening roller 24b are positioned and fixed on the first rotary shaft 22a, and a first straightening roller 24a and a second straightening roller 24b are positioned and fixed on the second rotary shaft 22b.
  • the 3rd straightening roller 24c and the 4th straightening roller 24d are positioned and fixed at the position where they do not interfere with the straightening roller 24b.
  • the side circumferential walls of the first straightening roller 24a to the fourth straightening roller 24d are separated by a predetermined distance from the side circumferential wall force of the long workpiece LW.
  • the rotary chucks 14a and 14b constituting the clamp mechanism can be separated from each other and approached to each bottom surface of the long workpiece LW, in other words, can be opened and closed.
  • these rotary chucks 14a and 14b are closed, the long workpiece LW is pressed against both bottom surfaces by both sides, thereby clamping the long workpiece LW.
  • the rotary chucks 14a and 14b can be rotated by appropriately setting the number of rotations under the action of a rotation control motor (not shown).
  • the rotation speed is controlled by setting a rotation biasing force by the rotation control motor.
  • the high-frequency heating coil 16 is positioned at substantially the end of the long workpiece LW and is curved along the upper half circumference of the long workpiece LW, and the arch portions 26a, 26b. Straight portions 28a and 28b provided so as to bridge both ends of each other.
  • the arch portions 26a and 26b are provided with arm portions 30a and 30b, one end of which is supported by a lifting mechanism (not shown), respectively.
  • the high-frequency heating coil 16 approaches the position surrounding the upper half circumference of the long workpiece LW, while rotating away from the upper half circumference.
  • the long workpiece LW is not particularly limited as long as the diameter dimension of the bottom surface, the width dimension and the depth dimension are equal to or greater than the dimension in the height direction (axial direction).
  • a preferred example is a drive shaft.
  • the induction hardening method according to the present embodiment is performed as follows.
  • the rotation speed may be, for example, 100 to 200 rpm.
  • the high-frequency heating coil 16 is energized to start the heating process, and the long work LW is heated to about 900 to 950 ° C. by electromagnetic induction heating. That is, the heating process of the induction hardening process is started. With this electromagnetic induction heating, an austenite transformation occurs in the metal structure of the long workpiece L W that is an Fe-based alloy.
  • the final rotational speed of the rotary chucks 14a and 14b may be set to 240 to 300 rpm, for example.
  • This moving cooling jacket has a semi-cylindrical shape, surrounds a part of the upper half of the long workpiece LW along the longitudinal direction, and is displaced along the longitudinal direction of the long workpiece LW. To do.
  • an injector that ejects coolant to the long workpiece LW is installed on the inner peripheral wall.
  • the long work LW is cooled by the cooling liquid ejected from the inner peripheral wall force of the moving cooling jacket, and the first cooling process is started accordingly.
  • the moving cooling jacket is displaced along the longitudinal direction of the long workpiece LW, the entire long workpiece LW is cooled.
  • the long workpiece LW forms a structure in which strain is easily removed. For this reason, in the first cooling process, the distortion of the long workpiece LW is efficiently removed by contacting the first correction roller 24a to the fourth correction roller 24d while maximizing the rotation speed of the long workpiece LW. be able to.
  • the long straight workpiece LW is rotated at a rotational speed exceeding the rotational speed at the time of high-frequency heating, and cooling is performed in this state, whereby the first correction rollers 24a to 4th correction are performed.
  • the contact frequency of the long workpiece LW to the roller 24d is increased. This improves the distortion correction effect for the long workpiece LW.
  • the metal structure of the long workpiece LW is substantially uniform throughout the entire structure, so that various characteristics can be equalized.
  • the temperature of the long workpiece LW is such that a large strain is hardly generated in the long workpiece LW. Specifically, it continues until the temperature falls below Pf. However, if the first cooling step is performed until the temperature falls below the martensite deposition start temperature (Ms temperature), martensite precipitates, which may cause so-called burning cracks. The first cooling process to avoid this The final temperature of is higher than the Ms temperature.
  • Ms temperature martensite deposition start temperature
  • the temperature range of the long workpiece LW when the first cooling process is finished is the Pf temperature or less and the force Ms temperature or more.
  • the final temperature is preferably just above the Ms temperature. This is because the dimensional accuracy of the long workpiece LW is improved.
  • the Pf temperature and the Ms temperature are obtained in advance by a continuous transformation curve (CCT curve) before the first cooling step.
  • CCT curve continuous transformation curve
  • Material strength of long workpiece LW For example, if it is S40CM,
  • Fs and Ps in FIG. 4 respectively represent the flalite precipitation start temperature at which ferrite precipitation starts and the pearlite precipitation start temperature at which pearlite precipitation starts.
  • the cooling time in the first cooling process is excessively short, the long workpiece LW remains heated, so that the long workpiece LW enters a so-called heat return state, and the hardness is reduced. On the other hand, if it is too long, the processing efficiency will be reduced. For this reason, the cooling time in the first cooling step is set within a range in which the hardness of the long cake LW does not decrease and the processing efficiency does not decrease.
  • the cooling time is appropriately set according to the diameter, mass, and hardness of the long workpiece LW. In other words, the cooling time is not uniquely determined. For example, when the long workpiece LW has a cylindrical shape with a diameter of about 20 cm that also has an S 40CM force, it may be set to 10 to 20 seconds. Yes.
  • the coolant is continuously ejected from the moving cooling jacket while lowering the number of rotations of the rotating chucks 14a, 14b, and thus the long work LW.
  • Continue cooling (second cooling step). Note that the ejection of the coolant may be stopped, or the coolant may be ejected at a lower temperature than in the first cooling step.
  • the number of revolutions in the second cooling step can be made equal to the number of revolutions in the heating step, for example. That is, for example, when the heating process is performed at lOO rpm, it may be set to lOO rpm, and when the heating process is performed at 150 rpm, it may be set to 150 rpm.
  • the rotation speed during the heating process and the second cooling process is 180 rpm. As a result, it is possible to suppress the deformation of the long workpiece LW due to the martensitic transformation.
  • FIG. 5 shows the relationship between the passage of time and the number of rotations in each of the above steps.
  • Fig. 5 shows an example in which the number of revolutions in the heating process and the second cooling process is 180 rpm, and the number of revolutions in the first cooling process is 250 rpm.
  • the long workpiece LW obtained in this way has almost no distortion, and therefore there is no need to perform cold distortion removal processing to remove the distortion. Inevitably, it is not necessary to perform a magnetic flaw inspection to confirm whether or not a crack has occurred in the long-length cake LW by cold strain removal processing. For this reason, the processing efficiency of the long workpiece LW is improved, and eventually the production efficiency of the long workpiece LW is improved.
  • the CCT curve of the S40CM material is referred to.
  • the material other than S40CM can be used.
  • Pf temperature, Ms temperature, etc. can be determined. That is, the material of the long workpiece LW is not particularly limited as long as it is an Fe-based alloy! /.
  • the long workpiece LW is not limited to a cylindrical body having a spherical bottom surface, and may be a polygonal column having a polygonal bottom surface. Moreover, there is no need for both bottom surfaces to have the same shape.

Abstract

　Ｆｅ基合金からなる長尺ワーク（ＬＷ）を、回転チャック（１４ａ、１４ｂ）の作用下に所定の回転数で回転させながら高周波加熱コイル（１６）で加熱して加熱工程を行う。加熱を停止した後の第１冷却工程では、長尺ワーク（ＬＷ）の回転数を大きくしながら第１～第４矯正ローラ（２４ａ～２４ｄ）に接触させ、この状態で、Ｐｆ温度以下～Ｍｓ温度超の温度域まで冷却する。この際の冷却時間は、５～１０秒とすることが好ましい。次の第２冷却工程では、長尺ワーク（ＬＷ）の回転数を小さくし、好ましくは加熱時の回転数と同等として、長尺ワーク（ＬＷ）の冷却を続行する。

Description

明 細 書
高周波焼入れ方法
技術分野
[0001] 本発明は、高周波焼入れ方法に関し、一層詳細には、軸線に沿って延在する Fe 基合金製の長尺ワークに対して施される高周波焼入れ方法に関する。
背景技術
[0002] 棒状の長尺ワーク、例えば、自動車の走行機関を構成するドライブシャフトに対して 高周波焼入れ処理を施す手法としては、長尺ワークの全体に対して焼入れ処理を一 度に行うシングルショット焼入れや、長尺ワークの一部を高周波加熱コイルで囲繞し、 該長尺ワークを軸線方向に移送することによって加熱処理を施す部位を逐次的に変 更する移動焼入れが例示される。いずれの焼入れ方法においても、長尺ワークは、 高周波加熱コイルによる加熱が行われた後、冷却液で冷却される。
[0003] ここで、シングルショット焼入れでは、長尺ワークが両底面側力 クランプされ、さら に、回転付勢される（例えば、特許文献 1参照)。長尺ワークは、この状態で加熱され 、次に、回転が続行された状態で冷却される。これにより、長尺ワークに対して焼入れ が施される。この冷却の際に長尺ワークに歪が生じたときには、回転する当該部位が 、長尺ワークに近接配置された矯正ローラに接触する。この接触によって、長尺ヮー クの歪矯正が営まれる。
[0004] 特許文献 1 :特開平 4 141523号公報
発明の開示
[0005] し力しながら、矯正ローラのみでは歪が十分に抑制されるとは言い難い側面があり 、焼入れ処理の後に冷間歪除去力卩ェが行われるのが通例である。また、この加工に よって長尺ワークに割れが発生することもあるので、割れの有無を確認するために磁 気探傷検査が行われる。以上のことから、工程数が多くなり、このために長尺ワークの 生産効率を向上させることが容易ではな 、と 、う問題が顕在化して 、る。
[0006] 本発明の一般的な目的は、長尺ワークに歪が発生することを抑制することが可能な 高周波焼入れ方法を提供することにある。 [0007] 本発明の主たる目的は、歪除去加工や磁気探傷検査を省略することが可能な高周 波焼入れ方法を提供することにある。
[0008] 本発明の別の目的は、全体にわたって略均一な金属組織を有する長尺ワークが得 られる高周波焼入れ方法を提供することにある。
[0009] 本発明のまた別の目的は、構成が簡素で、矯正ローラの 1つが何らかの原因によつ て拘束されたとしても歪矯正が可能な高周波焼入れ方法を提供することにある。
[0010] 本発明のさらに別の目的は、長尺ワークの生産効率を向上させる高周波焼入れ方 法を提供することにある。
[0011] 本発明の一実施形態によれば、 Fe基合金力もなる長尺ワークを回転させながら高 周波誘導加熱を行い、前記長尺ワークに歪が生じた際に矯正ローラを接触させて歪 矯正を行 、ながら焼入れを行う高周波焼入れ方法にお!、て、
前記長尺ワークを第 1の回転数で回転させながらオーステナイトが生成する第 1温 度域まで前記高周波誘導加熱を行う加熱工程と、
前記長尺ワークを前記第 1の回転数に比して回転数が大きな第 2の回転数で回転 させながら、パーライト析出終了温度以下マルテンサイト析出開始温度超の第 2温度 域まで冷却する第 1冷却工程と、
長尺ワークの温度が前記第 2温度域に到達した後、前記長尺ワークを前記第 2の 回転数に比して回転数力 、さな第 3の回転数で回転させながら冷却を続行する第 2 冷却工程と、
を有する高周波焼入れ方法が提供される。
[0012] 長尺ワークの材質である Fe基合金は、パーライト析出終了温度 (Pf温度）に至るま での温度域では、歪が容易に除去される組織となっている。従って、加熱工程が終 了した後、長尺ワークの回転数を最大にして冷却し、歪が生じた場合には当該部位 を矯正ローラに接触させることにより、長尺ワークに生じた歪を効率的に除去すること が可能となる。矯正ローラへの長尺ワークの接触頻度が高くなるからである。
[0013] このため、本発明によれば、第 2冷却工程後の長尺ワークに歪が存在することがほ とんどない。従って、冷間歪除去加工を省略することが可能となり、必然的に、冷間 歪除去加工によって割れが発生したカゝ否かを確認するための磁気探傷検査を省略 することも可能となる。これらの工程を省略することにより、長尺ワークの生産効率が 向上する。
[0014] し力も、長尺ワークの全体にわたって金属組織が略均一となるので、諸特性も全体 にわたつて略均等となる。
[0015] 長尺ワークの回転数を最大とする第 1冷却工程は、長尺ワークが所定の温度域 (第
2温度域）となるまで続行される。具体的には、 Pf温度以下カゝらマルテンサイト析出開 始温度（Ms温度)超までの温度範囲であり、この中でも Ms温度直上が特に好適であ る。
[0016] なお、矯正ローラの回転数を変更する際、実際の回転数は、慣性のためになだらか に上昇又は下降する。従って、第 1冷却工程の開始直後では回転数の上昇途中で あり、第 2冷却工程の開始直後では回転数の下降途中である。
[0017] 矯正ローラの少なくとも 1つは、他の矯正ローラの回転に追従することなく回転自在 な、いわゆる自転フリーに設定することが好ましい。この場合、構成が簡素になるとと もに、仮に他の矯正ローラが何らかの原因によって拘束されたとしても歪矯正が可能 となるという利点がある。
[0018] 第 1冷却工程における冷却時間は、長尺ワークの寸法や質量、硬度に応じて設定 される。例えば、長尺ワークが円柱体形状である場合、直径が大きくなるほど冷却時 間を長く設定する。
[0019] なお、加熱工程時の回転数と第 2冷却工程時の回転数、すなわち、第 1の回転数と 第 3の回転数とは、等しく設定することができる。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]本実施の形態に係る高周波焼入れ方法を実施するための焼入れ処理装置の 側面図である。
[図 2]図 1の Π— II線断面図である。
[図 3]図 1の焼入れ処理装置の上方要部平面図である。
[図 4]S40CM材の CCT曲線である。
[図 5]高周波焼入れ方法の各工程における回転数を示すグラフである。
発明を実施するための最良の形態 [0021] 以下、本発明に係る高周波焼入れ方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の 図面を参照して詳細に説明する。
[0022] 本実施の形態に係る高周波焼入れ方法は、加熱工程と、第 1冷却工程と、第 2冷却 工程とに大別される。すなわち、長尺ワークは、加熱工程で加熱され、第 1冷却工程
、及びその後に連続して行われる第 2冷却工程で冷却される。
[0023] 図 1は、上記加熱工程、第 1冷却工程及び第 2冷却工程を行うための焼入れ処理 装置 10の側面図であり、図 2及び図 3は、それぞれ、図 1の II II線矢視断面図、上 方矢視要部平面図である。この焼入れ処理装置 10は、矯正機構 12と、クランプ機構 を構成する回転チャック 14a、 14bと、高周波加熱コイル 16と、図示しない移動冷却 ジャケットとを有する。
[0024] 矯正機構 12は、台座 18上に立設された第 1軸受 20a〜第 4軸受 20dを有し、第 1 軸受 20aと第 2軸受 20bで第 1回転軸 22aを軸支する一方、第 3軸受 20cと第 4軸受 2 Odで第 2回転軸 22bを軸支する。勿論、第 1回転軸 22a及び第 2回転軸 22bは、互 Vヽに独立して回転自在である。
[0025] 図 1に示すように、第 1回転軸 22aには第 1矯正ローラ 24a及び第 2矯正ローラ 24b が位置決め固定されており、第 2回転軸 22bには、第 1矯正ローラ 24a及び第 2矯正 ローラ 24bと干渉しない位置に第 3矯正ローラ 24c及び第 4矯正ローラ 24dが位置決 め固定されている。これら第 1矯正ローラ 24a〜第 4矯正ローラ 24dの側周壁は、長 尺ワーク LWの側周壁力 所定距離で離間して 、る。
[0026] クランプ機構を構成する回転チャック 14a、 14bは、長尺ワーク LWの各底面に対し て離間'接近可能、換言すれば、開閉可能である。これら回転チャック 14a、 14bは、 閉じた際に双方で長尺ワーク LWを両底面側力 押止し、これにより該長尺ワーク L Wをクランプする。
[0027] また、これら回転チャック 14a、 14bは、図示しない回転制御モータの作用下に、回 転数を適宜設定して回転動作させることが可能である。なお、回転数は、前記回転 制御モータによる回転付勢力を設定することによって制御される。
[0028] 高周波加熱コイル 16は、長尺ワーク LWの略端部に位置するとともに該長尺ワーク LWの上半周部に沿って湾曲したアーチ部 26a、 26bと、これらアーチ部 26a、 26b の両端部同士を橋架するように設けられた直線部 28a、 28bを有する。また、アーチ 部 26a、 26bには、一端が図示しない昇降機構に支持されたアーム部 30a、 30bがそ れぞれ設けられており、これらアーム部 30a、 30bが前記昇降機構の作用下に昇降さ れることにより、高周波加熱コイル 16が長尺ワーク LWの上半周部を囲繞する位置ま で接近する一方、該上半周部から離間するように回動する。
[0029] ここで、長尺ワーク LWは、底面の直径寸法や、幅寸法及び奥行き寸法に比して高 さ方向（軸線方向）の寸法が等しいかそれ以上であれば特に限定されるものではなく 、好適な例としては、ドライブシャフトが挙げられる。
[0030] 本実施の形態に係る高周波焼入れ方法は、次のようにして実施される。
[0031] 先ず、回転チャック 14a、 14bを閉じることにより、ドライブシャフト等の長尺ワーク L Wを両底面側力 クランプする。その後、前記昇降機構を付勢して高周波加熱コイル 16のアーム部 30a、 30bを降下させ、最終的に、図 2に示すように、高周波加熱コィ ル 16で長尺ワーク LWの上半周部を囲繞する。
[0032] そして、前記回転制御モータの作用下に回転チャック 14a、 14bを回転動作させ、 これにより長尺ワーク LWを回転動作させる。回転数は、例えば、 100〜200rpmとす ればよい。
[0033] この状態で、高周波加熱コイル 16に通電して加熱工程を開始し、電磁誘導加熱に よって長尺ワーク LWを 900〜950°C程度まで昇温する。すなわち、高周波焼入れ処 理の加熱工程を開始する。この電磁誘導加熱に伴い、 Fe基合金である長尺ワーク L Wの金属組織にオーステナイト変態が生じる。
[0034] 所定時間が経過した後、高周波加熱コイル 16への通電を停止し、加熱ジャケットを 回動して長尺ワーク LWから離間させる一方、回転チャック 14a、 14bの回転数を上 昇する。回転チャック 14a、 14bの最終的な回転数は、例えば、 240〜300rpmに設 定すればよい。
[0035] また、加熱ジャケットを長尺ワーク LWから離間させた直後、該長尺ワーク LWを移 動冷却ジャケットで囲繞する。
[0036] この移動冷却ジャケットは半円筒体形状であり、長尺ワーク LWの上半周部の一部 を長手方向に沿って囲繞するとともに、該長尺ワーク LWの長手方向に沿って変位 する。さらに、その内周壁には、長尺ワーク LWに対して冷却液を噴出する噴射器が 設置されている。
[0037] すなわち、長尺ワーク LWは、移動冷却ジャケットの内周壁力 噴出される冷却液に よって冷却され、これに伴い第 1冷却工程が開始される。移動冷却ジャケットが長尺 ワーク LWの長手方向に沿って変位することによって、長尺ワーク LW全体が冷却さ れる。
[0038] この冷却過程で、長尺ワーク LW (Fe基合金）の金属組織力ゝらフェライトやパーライト が析出する。このパーライト析出が終了するパーライト析出終了温度 (Pf温度）に冷 却されるまでの間、フェライト及びパーライトの析出に伴って長尺ワーク LWの金属組 織が変化を起こすことに伴 、、該長尺ワーク LWの一部が膨出して歪が発生すること がある。この場合、歪が生じた部位が第 1矯正ローラ 24a〜第 4矯正ローラ 24dのい ずれかに 0. 83〜5回 Z分の割合で接触し、これにより長尺ワーク LWの歪矯正がな される。勿論、この間、移動冷却ジャケットからの冷却液の噴出が継続される。
[0039] オーステナイト生成温度力 Pf温度に至るまでの温度域では、長尺ワーク LWは、 歪が容易に除去される組織を形成している。このため、第 1冷却工程において、長尺 ワーク LWの回転数を最大としながら第 1矯正ローラ 24a〜第 4矯正ローラ 24dに接 触させることにより、長尺ワーク LWの歪を効率的に除去することができる。
[0040] すなわち、本実施の形態においては、高周波加熱時の回転数を超える回転数で長 尺ワーク LWを回転させ、この状態で冷却を行うことで、第 1矯正ローラ 24a〜第 4矯 正ローラ 24dへの長尺ワーク LWの接触頻度を高くするようにしている。これにより、 長尺ワーク LWに対する歪矯正効果が向上する。
[0041] しかも、この場合、長尺ワーク LWの金属組織が全体にわたって略均一となるので、 諸特性の均等化を図ることもできる。
[0042] 回転チャック 14a、 14bの回転数の維持、ひいては第 1冷却工程は、長尺ワーク L Wの温度が、該長尺ワーク LWに大きな歪が発生することがほとんどな 、所定の温度 域、具体的には、 Pf温度以下となるまで続行される。し力しながら、マルテンサイト析 出開始温度 (Ms温度)以下となるまで第 1冷却工程を行うと、マルテンサイトが析出 するため、いわゆる焼割れが起こる懸念がある。これを回避するべぐ第 1冷却工程 の最終温度は、 Ms温度よりも高温とする。
[0043] 要するに、第 1冷却工程が終了する際の長尺ワーク LWの温度域は、 Pf温度以下 力 Ms温度超までである。なお、最終温度を Ms温度の直上とすることが好ましい。こ の場合、長尺ワーク LWの寸法精度が向上するからである。
[0044] ここで、 Pf温度や Ms温度は、第 1冷却工程を行う前に予め、連続変態曲線 (CCT 曲線）によって求めておく。長尺ワーク LWの材質力 例えば、 S40CMであれば、図
4に示す CCT曲線を参照すればよい。なお、図 4中の Fs、 Psは、それぞれ、フェライ トの析出が開始するフ ライト析出開始温度、パーライトの析出が開始するパーライト 析出開始温度を表す。
[0045] 第 1冷却工程での冷却時間が過度に短いと、長尺ワーク LWが熱を帯びたままであ るので、該長尺ワーク LWがいわゆる熱戻し状態となり、硬度が低下する。一方、過度 に長いと、処理効率の低下を招く。このため、第 1冷却工程での冷却時間は、長尺ヮ ーク LWの硬度が低下せず、且つ処理効率が低下しな 、範囲内に設定される。
[0046] 冷却時間は、長尺ワーク LWの直径や質量、硬度に応じて適宜設定する。換言す れば、冷却時間は一義的に決定されるものではないが、例えば、長尺ワーク LWが S 40CM力もなる直径約 20cmの円柱体形状である場合、 10〜20秒に設定すればよ い。
[0047] 第 1冷却工程を終了した後、回転チャック 14a、 14b、ひいては長尺ワーク LWの回 転数を下降させながら、移動冷却ジャケットからの冷却液の噴出を継続して長尺ヮー ク LWの冷却を続行する（第 2冷却工程)。なお、冷却液の噴出を停止してもよいし、 第 1冷却工程よりも冷却液を低温にして噴出するようにしてもよい。
[0048] 第 2冷却工程での回転数は、例えば、加熱工程時の回転数と同等とすることができ る。すなわち、例えば、 lOOrpmで加熱工程を行った場合には lOOrpmに設定すれ ばよいし、 150rpmで加熱工程を行った場合には 150rpmに設定すればよい。好ま しくは、加熱工程時及び第 2冷却工程での回転数を 180rpmとする。これにより、マ ルテンサイト変態に伴って長尺ワーク LWが変形することを抑制することもできる。
[0049] 所定の時間が経過して冷却が終了することにより、高周波焼入れ処理の全工程が 終了する。以上における時間経過と上記各工程での回転数との関係を図 5に示す。 なお、図 5では、加熱工程時及び第 2冷却工程での回転数を 180rpmとし、第 1冷却 工程での回転数を 250rpmとした例を示して!/、る。
[0050] このようにして得られた長尺ワーク LWは歪がほとんどなぐ従って、歪を除去するた めの冷間歪除去加工を行う必要がない。必然的に、冷間歪除去加工によって長尺ヮ ーク LWに割れが発生しているカゝ否かを確認するための磁気探傷検査を行う必要も ない。このため、長尺ワーク LWの処理効率が向上し、結局、長尺ワーク LWの生産 効率が向上する。
[0051] なお、上記した実施の形態においては、 S40CM材の CCT曲線を参照するようにし ているが、長尺ワーク LWの材質に対応した CCT曲線を参照すれば、 S40CM以外 の材質においても、 Pf温度及び Ms温度等を決定することができる。すなわち、長尺 ワーク LWの材質は Fe基合金であればよぐ特に限定されるものではな!/、。
[0052] また、長尺ワーク LWは、底面が球形の円柱体形状のものに限定されるものではな ぐ底面が多角形の多角形柱体であってもよい。また、両底面が同形状である必要も 特にない。

Claims

請求の範囲
[1] Fe基合金力もなる長尺ワーク (LW)を回転させながら高周波誘導加熱を行い、前 記長尺ワーク (LW)に歪が生じた際に矯正ローラ（24a〜24d)を接触させて歪矯正 を行 、ながら焼入れを行う高周波焼入れ方法にぉ 、て、
前記長尺ワーク (LW)を第 1の回転数で回転させながらオーステナイトが生成する 第 1温度域まで前記高周波誘導加熱を行う加熱工程と、
前記長尺ワーク (LW)を前記第 1の回転数に比して回転数が大きな第 2の回転数 で回転させながら、パーライト析出終了温度以下マルテンサイト析出開始温度超の 第 2温度域まで冷却する第 1冷却工程と、
前記長尺ワーク (LW)の温度が前記第 2温度域に到達した後、前記長尺ワーク (L
W)を前記第 2の回転数に比して回転数力 S小さな第 3の回転数で回転させながら冷 却を続行する第 2冷却工程と、
を有することを特徴とする高周波焼入れ方法。
[2] 請求項 1記載の焼入れ方法において、前記第 1の回転数と前記第 3の回転数とを 等しくすることを特徴とする高周波焼入れ方法。
[3] 請求項 1記載の焼入れ方法にぉ 、て、前記長尺ワーク (LW)としてドライブシャフト を用いることを特徴とする高周波焼入れ方法。
[4] 請求項 1記載の焼入れ方法にお!、て、前記矯正ローラ（24a〜24d)を複数個設け るとともに少なくとも 1個の矯正ローラ（24a〜24d)を軸支する回転軸（22a、 22b)を 少なくとも 2本設け、前記回転軸（22a、 22b)同士を互いに独立して回転自在として 前記加熱工程、前記第 1冷却工程及び前記第 2冷却工程を行うことを特徴とする高 周波焼入れ方法。
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