JPS6311615A - 高周波焼入方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高周波焼入方法に関する。

（従来の技術） 高周波焼入方法とは、被焼入部材を高周波電流により加
熱し、その後直ちに冷却することにより被焼入部材の表
面を硬化する方法である。

高周波焼入を行うための装置として、第２図に示すよう
な高周波焼入装置８が知られている。該装置８は、高周
波発生装置１に接続したリング状の高周波コイル本体２
と、その内側に一体的または別体として設けられた同軸
のリング状の冷却液用環３とからなり、該冷却液用環３
の内側にそれらと同軸となるように被処理物５を挿入し
、高周波コイル本体２により該被処理物５を加熱し、続
いて、これを軸方向に移動させ、冷却液用環３に形成さ
れた孔６．６・・・から冷却液７，７・・・を被処理物
５に噴射することにより焼入を行うものである。

ところで、高周波焼入方法において、コイル形状、周波
数、電力量等は、規定の硬さ、焼入深さ等を達成するよ
うに選択されるが、車軸等の場合は高い強度が必要とさ
れるため、焼入深さＴ／ｒを０．３５〜０．６０　　（
Ｔ：焼入深さ、ｒ：半径）と比較的深めにする必要があ
る。このため、高周波発生装置の電気容量を大きくして
電力量を上げることにより上記の焼入深さを達成してい
る。また、高周波発生装置の電気容量を大きくできない
場合は、前処理において焼戻の温度を下げることにより
芯部の硬度を高めにしたものに高周波焼入を施すことに
より規定の強度を達成することが試みられている。後者
の方法により達成される焼入深さＴ／ｒは０．２３〜０
．４０である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、高周波発生装置の電気容量を大きくして
電力量を上げると消費電力が増大し、コスト高になる。

また、芯部の硬度を上げると、切削性あるいは転造性が
劣化するため刃具寿命が短くなる等の問題がある。従っ
て本発明は高周波発生装置の電気容量を大きくすること
なく、また芯部の硬度を高くすることなく焼入深さを深
くすることのできる高周波焼入方法を提供することを目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明の高周波焼入方法
は、高周波電流による加熱過程と、それに続く２段階の
冷却過程からなり、第１回目の冷却過程で噴射される冷
却液の量が第２回目の冷却過程で噴射される冷却される
冷却液の量よりも少ないことを特徴とする。

上記の高周波焼入方法を実施するためには、例えばリン
グ状の高周波コイル本体と、該高周波コイル本体に同軸
となるように併設された冷却液用の環と、それとは別体
として設けられた第２の冷却液用の環とからなる高周波
焼入装置を使用し、該高周波焼入装置の内側に被処理物
を同軸となるように挿入し、先ず高周波コイル本体によ
り加熱し、該被処理物を軸方向に移動させることにより
、被処理部分を上記の高周波コイル本体に併設された第
１の冷却液用環による冷却処理位置まで持っていき、少
量の冷却液により表面層を冷却し、その後さらに被処理
部分を第２の冷却液用環による冷却処理位置まで移動さ
せ、該冷却液用環から噴射される多量の冷却液により冷
却する。

それぞれの冷却液用環には、冷却液の噴射のためのスプ
リンクラ−が、噴射される冷却液が被処理物の表面に当
たるように一定の角度をもって設けられている。

第２の冷却液用環は、該環に設けられたスプリンクラ−
の位置が第１の冷却液用環のスプリンクラ−の位置から
１０鶴以上離れているように形成されるのが好ましい。

第１の冷却液用環から噴出される冷却液の量は、被処理
物の表面層のみが冷却される量であり、被処理物の形状
、大きさ等により異なるが、自動車の車軸の場合０．４
１／分・ＣＩａ以下とするのが好ましい。第２の冷却液
用環から噴出される冷却液の量は、高周波焼入処理の冷
却に通常使用される量であり、例えば１．４７！／分・
−である。液量は被処理物１−当たりに一分間に噴射さ
れる量（１）として表示した。

（作用） 本発明の高周波焼入方法によると、被処理物を上記の高
周波焼入装置に挿入し、高周波電流により加熱したのち
、被処理物を移動させ、第１の冷却液用環により少量の
冷却液を噴射することにより先ず表層面のみが冷却され
るため、第２の冷却液用環による冷却処理位置に移動す
るまでに熱がさらに深部まで伝導する。その後、被処理
物をさらに移動させ、第２の冷却液用環より噴出された
多量の冷却液により該被処理物の深部まで冷却すること
により焼入を完了させるため、結果として、焼入深さを
深くすることができる。

（実施例） 以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。

実施例 第１図は、本発明の一実施例による高周波焼入方法を示
す断面図である。本実施例により使用される高周波焼入
装置、８は、高周波発生装置１にリング状の高周波コイ
ル本体２が固定されており、その外周に第１の冷却液用
環３ａが一体的に形成され、第２の冷却液用環３ｂが第
１の冷却液用環３ａに対して被処理物の進行方向側に、
別体として、上記の高周波コイル本体２及び冷却液用環
３ａと同軸となるように形成される。この際、第１の冷
却液用環のスプリンクラ−と第２の冷却液用環のスプリ
ンクラ−との距離はＩｆ）＋＋ｍとなるようにする。

噴射のためのスプリンクラ−６，６・・・は、冷却液用
環３ａ、３ｂに、噴射される冷却液７，７・・・が被処
理物５の表面に当たるように一定の角度をもってそれぞ
れ設けられている。

本実施例の高周波焼入方法は、先ず、上記の高周波焼入
装置８の内側に被処理物５を同軸となるように挿入し、
高周波コイル本体２により周波数７．５ｋｌｌｚ、電力
１２０に−で５秒間加熱し、その後これを７．Ｏｎ／秒
の速度で軸方向に相対的に移動させることにより、被処
理部分を第１の冷却液用環３ａによる冷却処理位置まで
持っていき、該冷却液用環３ａのスプリンクラ−６，６
・・・から冷却液７゜７・・・を、０．４１７分・（！
（（５，６１／分）の量で噴射して表面層を冷却し、そ
の後さらに被処理部分を第２の冷却液用環による冷却処
理位置まで移動させ、該冷却液用環３ｂのスプリンクラ
−６，６・・・から噴射される冷却液７，７・・・を３
．６１７分・ｄ（５０１７分）の量で噴射して冷却する
ことにより行われる。

本実施例により使用した被処理物は、ＳＣＭ４４０で形
成されたトランク系リヤアクスルシャフトであり、被焼
入部の形状は外径が３５龍であり、長さが７４０　ｓｎ
のものである。

本実施例によると、第１図に示すように、高周波コイル
本体２により図中４０で示される部分が加熱され、第１
の冷却液用環の冷却液により図中４Ａで示すように表層
部のみが焼入され、第２の冷却液用環の冷却液により図
中４Ｂで示す部分が焼入される。４Ｃで示される加熱部
分は図に示すように第２の冷却液により冷却されるまで
に深部まで広がっている。

本実施例により、達成される焼入深さＴ／ｒは０．４３
であった。

比較例１ 従来の高周波焼入装置により本実施例で達成された焼入
深さを得るための電力密度を調べたところ、２０．１ｋ
ｗ／ａｎ！を必要とした。これと比較すると、本実施例
の方法によると約３０％の省力化が達成できることが明
らかである。

比較例２ 従来の高周波焼入装置により、本実施例と同じ電力で表
面硬化を行った製品の硬さ分布を調べた。

結果を第３図のグラフに示す。被処理物として使用した
シャフトはＳ　ＣＭ　４００製であり、この材料におい
てはＨＶ４００の硬さを以て焼入深さを決定する。従っ
てグラフ中、Ｈｖ４ＱＯの位置の表面からの距離を比較
することにより、焼入深さを比べることができる。グラ
フより読み取られる値を被処理物の半径（３５ｍｍ）で
除した値が焼入深さＴ／ｒである。これより、本実施例
の焼入深さは約２０％増していることが明らかである。

また、焼入深さと捩じり強度の関係を第４図のグラフに
示した。グラフより、焼入深さが増加すると、強度も約
１０％高くなることが明らかである。

（発明の効果） 本発明の高周波焼入方法は、冷却段階を２段階にし、第
１の冷却過程では少量の冷却液を用いて表層面のみを冷
却するため、高周波電流により加熱された部分がさらに
深部まで広がることができ、続いて第２の冷却過程によ
り全体を冷却するため、結果として焼入深さが深く、し
かも良好な焼入処理を行うことができる。従って、電力
量を上げたり、芯部の硬度を高くする必要もないため、
従来のコストで、しかも切削性あるいは転造性の劣化を
来すことなく、高い表面強度及び捩じり強度を有する製
品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高周波焼入方法を示す図、第２図は従
来例の高周波焼入方法を示す図、第３図は比較例２の結
果を示すグラフ、第４図は比較例２の結果を示すグラフ
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高周波電流による加熱過程と、それに続く２段階の冷却
   過程からなり、第１回目の冷却過程で噴射される冷却液
   の量が第２回目の冷却過程で噴射される冷却される冷却
   液の量よりも少ないことを特徴とする高周波焼入方法