JPH0214408B2 - - Google Patents
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- JPH0214408B2 JPH0214408B2 JP9006381A JP9006381A JPH0214408B2 JP H0214408 B2 JPH0214408 B2 JP H0214408B2 JP 9006381 A JP9006381 A JP 9006381A JP 9006381 A JP9006381 A JP 9006381A JP H0214408 B2 JPH0214408 B2 JP H0214408B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/32—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for gear wheels, worm wheels, or the like
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、小型歯車（モジユール３以下）を表
面硬化する過程で調質を行ないつつ高周波焼入
し、歯のプロフイルに沿つた焼入パターンを得る
ことのできる表面硬化法に関する。
面硬化する過程で調質を行ないつつ高周波焼入
し、歯のプロフイルに沿つた焼入パターンを得る
ことのできる表面硬化法に関する。
小型歯車の高周波焼入方法としては、全歯一発
焼入あるいは予熱全歯一発焼入等がある。
焼入あるいは予熱全歯一発焼入等がある。
小型歯車を全歯一発焼入で表面硬化すると、第
１図イに示すように歯部が小さいため歯部１１の
表面だけでなく全体が加熱焼入されて、ズブ焼入
となる（図中、１２は硬化された範囲を示す）。
１図イに示すように歯部が小さいため歯部１１の
表面だけでなく全体が加熱焼入されて、ズブ焼入
となる（図中、１２は硬化された範囲を示す）。
また、予熱全歯一発焼入は、予め500〜600℃ま
で加熱した後高出力で短時間のうちに加熱焼入す
る方法であり、この方法によれば小型歯車であつ
ても第１図ロに示したように、歯部１１のプロフ
イル１１ａに沿つた表面硬化ができる。すなわ
ち、輪郭焼入である。
で加熱した後高出力で短時間のうちに加熱焼入す
る方法であり、この方法によれば小型歯車であつ
ても第１図ロに示したように、歯部１１のプロフ
イル１１ａに沿つた表面硬化ができる。すなわ
ち、輪郭焼入である。
小型歯車の高周波焼入パターンと歯元疲労強度
の関係では、輪郭焼入歯車はズブ焼入歯車に比べ
て120〜150％の疲労強度となる。また、高周波輪
郭焼入歯車は、浸炭による輪郭焼入歯車に比べて
100〜120％の疲労強度である。
の関係では、輪郭焼入歯車はズブ焼入歯車に比べ
て120〜150％の疲労強度となる。また、高周波輪
郭焼入歯車は、浸炭による輪郭焼入歯車に比べて
100〜120％の疲労強度である。
従つて、高周波焼入歯車で高疲労強度（以下、
高強度という）を得るには歯のプロフイルに沿つ
た輪郭焼入を行なう必要がある。
高強度という）を得るには歯のプロフイルに沿つ
た輪郭焼入を行なう必要がある。
上記いずれの焼入方法においても、高周波焼入
性を確保するために小型歯車に焼入工程前の粗材
の状態で焼入・焼もどしあるいは焼ならし等の調
質熱処理を施しておくことが一般に行なわれてい
る。通常、高周波焼入に使用される中〜高炭素鋼
では、この調質後の硬さが高いため表面処理直前
に行なう旋削あるいは歯切作業（以下、歯切作業
等という）での工具損耗が激しく、工具寿命がは
だ焼鋼（SCM420、SCr420等の低炭素合金鋼）
に比べて非常に短かいという欠点があつた。
性を確保するために小型歯車に焼入工程前の粗材
の状態で焼入・焼もどしあるいは焼ならし等の調
質熱処理を施しておくことが一般に行なわれてい
る。通常、高周波焼入に使用される中〜高炭素鋼
では、この調質後の硬さが高いため表面処理直前
に行なう旋削あるいは歯切作業（以下、歯切作業
等という）での工具損耗が激しく、工具寿命がは
だ焼鋼（SCM420、SCr420等の低炭素合金鋼）
に比べて非常に短かいという欠点があつた。
歯車粗材の歯切作業等を容易にするために、前
処理として軟化焼鈍も行われているが、この場合
従来の予熱高周波焼入の熱サイクルで歯車を焼入
すると、得られる小型歯車の歯底部分の焼入組織
が不完全となり、これを防止するために高周波焼
入時の加熱温度を上げると、上述のズブ焼入とな
り好ましくなかつた。
処理として軟化焼鈍も行われているが、この場合
従来の予熱高周波焼入の熱サイクルで歯車を焼入
すると、得られる小型歯車の歯底部分の焼入組織
が不完全となり、これを防止するために高周波焼
入時の加熱温度を上げると、上述のズブ焼入とな
り好ましくなかつた。
本発明は、従来方法の欠点を解消するためのも
ので、高周波焼入工程前の調質熱処理として軟化
焼鈍を行ない、歯切等の切削工程における作業性
向上及び工具の損耗を防ぎ、かつ歯面に沿つた輪
郭焼入を有する高強度の小型歯車を得ることがで
きる表面硬化方法を提供するものである。
ので、高周波焼入工程前の調質熱処理として軟化
焼鈍を行ない、歯切等の切削工程における作業性
向上及び工具の損耗を防ぎ、かつ歯面に沿つた輪
郭焼入を有する高強度の小型歯車を得ることがで
きる表面硬化方法を提供するものである。
すなわち、本発明小型歯車の表面硬化法は、小
型歯車を粗材の状態で調質熱処理した後、切削加
工し、高周波焼入を行なう小型歯車の表面硬化法
において、 調質熱処理として軟化焼鈍を行なつた小型歯車
に、高周波を用いて歯車の歯部をA3またはＡcm
点以上の温度まで予加熱した後、前記A3または
Ａcm点以下の温度まで冷却し、その後高出力で短
時間の再加熱焼入を行なうことを特徴とするもの
である。
型歯車を粗材の状態で調質熱処理した後、切削加
工し、高周波焼入を行なう小型歯車の表面硬化法
において、 調質熱処理として軟化焼鈍を行なつた小型歯車
に、高周波を用いて歯車の歯部をA3またはＡcm
点以上の温度まで予加熱した後、前記A3または
Ａcm点以下の温度まで冷却し、その後高出力で短
時間の再加熱焼入を行なうことを特徴とするもの
である。
以下、本発明方法を従来法と比較して説明す
る。
る。
本発明方法を適用する小型歯車は、モジユール
３以下、特に1.0〜3.0、外径10〜250mm、歯巾５
〜30mmの形状のものが適しており、中〜高炭素鋼
例えばS45C、S50C、S58C等で形成されたもので
ある。
３以下、特に1.0〜3.0、外径10〜250mm、歯巾５
〜30mmの形状のものが適しており、中〜高炭素鋼
例えばS45C、S50C、S58C等で形成されたもので
ある。
調質熱処理としては、その後の歯切作業等が容
易になるように、軟化焼鈍を行ない、これは例え
ば800〜850℃で30分〜１時間保持した後徐冷のよ
うにして行なわれる。
易になるように、軟化焼鈍を行ない、これは例え
ば800〜850℃で30分〜１時間保持した後徐冷のよ
うにして行なわれる。
小型歯車の歯切加工は、常法によりホブ工具を
用いて行なう。
用いて行なう。
上記工程で得られた小型歯車の焼入を行なうに
は、従来は例えば第２図で示す熱サイクルによる
高周波焼入を行なつていた。すなわち、約100K
Hzの高周波を用いて、ａ）0.3〜100℃/secの予加
熱速度で500〜600℃の温度まで加熱し、ｂ）この
温度で５〜30秒間保持し、ｃ）高出力短時間でオ
ーステナイト化温度以上（800〜1000℃）まで加
熱し、ｄ）急激に冷却することからなる。
は、従来は例えば第２図で示す熱サイクルによる
高周波焼入を行なつていた。すなわち、約100K
Hzの高周波を用いて、ａ）0.3〜100℃/secの予加
熱速度で500〜600℃の温度まで加熱し、ｂ）この
温度で５〜30秒間保持し、ｃ）高出力短時間でオ
ーステナイト化温度以上（800〜1000℃）まで加
熱し、ｄ）急激に冷却することからなる。
しかしながら、上記方法で得られた小型歯車の
焼入パターンは歯部表面だけが硬化した輪郭焼入
となつているが、この方法では調質熱処理として
焼入・焼もどしを行なつているため、歯切加工時
に歯車の硬度が高過ぎて工具の損耗が激しかつ
た。
焼入パターンは歯部表面だけが硬化した輪郭焼入
となつているが、この方法では調質熱処理として
焼入・焼もどしを行なつているため、歯切加工時
に歯車の硬度が高過ぎて工具の損耗が激しかつ
た。
上述の工具損耗を防ぐために調質熱処理として
軟化焼鈍を行なつた場合、第２図で示す熱サイク
ルで高周波焼入を行なうと、得られた歯車の歯底
部の焼入組織は不完全となる。これを避けるため
に軟化焼鈍後の高周波焼入を第２図で示す焼入方
法の熱サイクルに従い、ただし(c)の再加熱温度を
より高温にしたが、これでは歯部全体が硬化した
ズブ焼入になつてしまう。
軟化焼鈍を行なつた場合、第２図で示す熱サイク
ルで高周波焼入を行なうと、得られた歯車の歯底
部の焼入組織は不完全となる。これを避けるため
に軟化焼鈍後の高周波焼入を第２図で示す焼入方
法の熱サイクルに従い、ただし(c)の再加熱温度を
より高温にしたが、これでは歯部全体が硬化した
ズブ焼入になつてしまう。
本発明の高周波焼入方法は、第３図で示すよう
に行なうもので、軟化焼鈍し、歯切加工を行なつ
て得られた歯車を、(1)0.5〜140℃/secの加熱速度
で予加熱し、(2)A3またはＡcm点以上の所定の温
度すなわち800〜1000℃とし、(3)1.0〜150℃/sec
の速度で空冷して500〜650℃にまで冷却した後、
(4)短時間で850〜950℃に再加熱し、(5)冷却剤によ
り急激に冷却して焼入を行なう。
に行なうもので、軟化焼鈍し、歯切加工を行なつ
て得られた歯車を、(1)0.5〜140℃/secの加熱速度
で予加熱し、(2)A3またはＡcm点以上の所定の温
度すなわち800〜1000℃とし、(3)1.0〜150℃/sec
の速度で空冷して500〜650℃にまで冷却した後、
(4)短時間で850〜950℃に再加熱し、(5)冷却剤によ
り急激に冷却して焼入を行なう。
上記方法においては、高周波誘導加熱装置、周
波数30〜200KHzのようなものを使用し、(1)の予
加熱を高周波電力密度0.1〜1.5kW/cm2、(4)の焼入
加熱を高周波電力密度2.0〜15.0kW/cm2時間0.3〜
1.0秒で行なう。
波数30〜200KHzのようなものを使用し、(1)の予
加熱を高周波電力密度0.1〜1.5kW/cm2、(4)の焼入
加熱を高周波電力密度2.0〜15.0kW/cm2時間0.3〜
1.0秒で行なう。
A3またはＡcm点は、小型歯車構成材料により
異なるが、例えばS50C、S58C等のような中〜高
炭素鋼を用いた場合、約800〜1000℃である。
異なるが、例えばS50C、S58C等のような中〜高
炭素鋼を用いた場合、約800〜1000℃である。
冷却方法は特に限定されないが、(3)の場合空冷
により、(5)の場合水溶性焼入液、真水のような冷
却剤を噴射することにより急激に行なう。
により、(5)の場合水溶性焼入液、真水のような冷
却剤を噴射することにより急激に行なう。
なお、上記第２図及び第３図のグラフ中、一点
鎖線はA3またはＡcm点を表わす。
鎖線はA3またはＡcm点を表わす。
以下、本発明方法を実施例及び比較例を用いて
さらに詳しく説明する。
さらに詳しく説明する。
比較例 １
焼入850℃、焼もどし600℃の条件で焼入・焼も
どしの前処理を行ない、歯切加工装置を用いて歯
切加工をした小型歯車（モジユール2.55、外径
85.4mm、歯巾16mm、材質S58C）を、第２図のグ
ラフに示す熱サイクルに従つて高周波焼入を行な
う。
どしの前処理を行ない、歯切加工装置を用いて歯
切加工をした小型歯車（モジユール2.55、外径
85.4mm、歯巾16mm、材質S58C）を、第２図のグ
ラフに示す熱サイクルに従つて高周波焼入を行な
う。
すなわち、(a)容量150kW、周波数100KHzの高
周波発振機（日本電子社製、JEH−150D型）を
用いて、高周波電力密度0.40kW/cm2にて580℃ま
で昇温し、(b)その温度で30秒間保持した後、(c)高
周波電力密度3.9kW/cm2で0.6秒間再加熱した後、
(d)焼入液を噴射冷却し、焼入を行なつた。
周波発振機（日本電子社製、JEH−150D型）を
用いて、高周波電力密度0.40kW/cm2にて580℃ま
で昇温し、(b)その温度で30秒間保持した後、(c)高
周波電力密度3.9kW/cm2で0.6秒間再加熱した後、
(d)焼入液を噴射冷却し、焼入を行なつた。
その結果得られた歯車の焼入パターンは、第４
図に示すように輪郭焼入であり、また歯底の焼入
組織は第５図に示すように完全な焼入組織となつ
ている。図中、１１は歯部、１２は硬化部分を示
す。
図に示すように輪郭焼入であり、また歯底の焼入
組織は第５図に示すように完全な焼入組織となつ
ている。図中、１１は歯部、１２は硬化部分を示
す。
しかしながら、高周波焼入の前工程の歯切加工
で使用する工具寿命は160ケとなり、はだ焼鋼の
加工工具寿命が400ケであるのに比べ、非常に短
かい。
で使用する工具寿命は160ケとなり、はだ焼鋼の
加工工具寿命が400ケであるのに比べ、非常に短
かい。
比較例 ２
850℃で１時間保持後徐冷の条件で軟化焼鈍し、
歯切加工を行ない、得られた小型歯車（比較例１
で示すと同じ寸法形状のもの）を、比較例１と同
様の熱サイクルで焼入した。得られた小型歯車の
焼入パターンを第６図に示す。焼入パターンは比
較例１と同様に輪郭焼入になつているが、歯底の
焼入組織は第７図に示すように、フエライト＋ト
ルースタイト＋マルテンサイトの不完全な焼入組
織になつている。また、このときの加工工具の寿
命は350ケであつた。
歯切加工を行ない、得られた小型歯車（比較例１
で示すと同じ寸法形状のもの）を、比較例１と同
様の熱サイクルで焼入した。得られた小型歯車の
焼入パターンを第６図に示す。焼入パターンは比
較例１と同様に輪郭焼入になつているが、歯底の
焼入組織は第７図に示すように、フエライト＋ト
ルースタイト＋マルテンサイトの不完全な焼入組
織になつている。また、このときの加工工具の寿
命は350ケであつた。
比較例 ３
比較例２における不完全な焼入組織を完全な焼
入組織にするために、温度を上げて高周波焼入を
行なう。すなわち、比較例２と同じ条件で軟化焼
鈍を行ない、歯切加工した小型歯車を、600℃ま
で予熱し、30秒間保持後、580℃まで冷却し、さ
らに950℃まで短時間で再加熱して焼入液（真水）
を噴射して急激に冷却させる。
入組織にするために、温度を上げて高周波焼入を
行なう。すなわち、比較例２と同じ条件で軟化焼
鈍を行ない、歯切加工した小型歯車を、600℃ま
で予熱し、30秒間保持後、580℃まで冷却し、さ
らに950℃まで短時間で再加熱して焼入液（真水）
を噴射して急激に冷却させる。
得られた小型歯車の焼入組織は、第９図に示す
ように完全な焼入組織になるが、焼入パターンは
第８図に示すようにほぼズブ焼入となる。加工具
の寿命は比較例２と同同じである。
ように完全な焼入組織になるが、焼入パターンは
第８図に示すようにほぼズブ焼入となる。加工具
の寿命は比較例２と同同じである。
実施例 １
比較例２と同じ条件で軟化焼鈍を行ない、歯切
加工して寸法形状が比較例１と同じ小型歯車
（S50C）を得る。この小型歯車に第３図に示す熱
サイクルで高周波焼入を行なう。
加工して寸法形状が比較例１と同じ小型歯車
（S50C）を得る。この小型歯車に第３図に示す熱
サイクルで高周波焼入を行なう。
すなわち、周波数100KHzの高周波を用い、高
周波電力密度0.40kW/cm2、予加熱速度21.6℃/sec
で950℃まで予熱し、その温度に達した後直ちに
冷却速度6.7℃/secで冷却し、所定の温度（550
℃）になり次第、高周波電力密度2.8kW/cm2を用
い、1.0秒以内で900℃まで再加熱し、この温度に
到達後焼入液（真水）を噴射して急激に冷却して
焼入を行なつた。
周波電力密度0.40kW/cm2、予加熱速度21.6℃/sec
で950℃まで予熱し、その温度に達した後直ちに
冷却速度6.7℃/secで冷却し、所定の温度（550
℃）になり次第、高周波電力密度2.8kW/cm2を用
い、1.0秒以内で900℃まで再加熱し、この温度に
到達後焼入液（真水）を噴射して急激に冷却して
焼入を行なつた。
得られた歯車の焼入パターンは、第１０図に示
すように歯面に沿つた輪郭焼入であり、歯底の焼
入組織は第１１図に示すように完全な焼入組織の
ものが得られた。
すように歯面に沿つた輪郭焼入であり、歯底の焼
入組織は第１１図に示すように完全な焼入組織の
ものが得られた。
歯切工具寿命は350ケであり、浸炭材の場合と
ほぼ同程度になつた。
ほぼ同程度になつた。
上記記載から明らかなように、本発明小型歯車
の表面硬化法は、軟化焼鈍により前処理をするの
で、歯切加工時の小型歯車の硬度を低く抑えるこ
とができ、加工具の損耗が非常に少なく工具の使
用寿命が延びる。しかも加工が容易なので作業性
が向上する。また、軟化焼鈍後歯切加工した小型
歯車を高周波焼入する際、予加熱温度を従来のも
のに比べ高温にて焼なました後、再度加熱して焼
入するので、歯車の歯部の焼入パターンは歯部の
プロフイルに沿つて得られ、しかも歯底部の焼入
組織も良好であり、高強度の小型歯車を得ること
ができる。
の表面硬化法は、軟化焼鈍により前処理をするの
で、歯切加工時の小型歯車の硬度を低く抑えるこ
とができ、加工具の損耗が非常に少なく工具の使
用寿命が延びる。しかも加工が容易なので作業性
が向上する。また、軟化焼鈍後歯切加工した小型
歯車を高周波焼入する際、予加熱温度を従来のも
のに比べ高温にて焼なました後、再度加熱して焼
入するので、歯車の歯部の焼入パターンは歯部の
プロフイルに沿つて得られ、しかも歯底部の焼入
組織も良好であり、高強度の小型歯車を得ること
ができる。
第１図イはズブ焼入された歯車の歯部を示す断
面図、同ロは輪郭焼入された歯部の状態を示す断
面図、第２図は従来法の高周波焼入の熱サイクル
を示すグラフ、第３図は本発明方法における高周
波焼入の熱サイクルを示すグラフ、第４，６，８
図はそれぞれ比較例１、２、３で得られる小型歯
車の歯部の焼入状態を示す断面模式図、第５，
７，９図はそれぞれ比較例１、２、３で得られる
小型歯車の歯底部の焼入組織を示す顕微鏡写真
図、第１０図は実施例１で得られる小型歯車の歯
部の焼入状態を示す断面模式図、第１１図は実施
例１で得られる小型歯車の歯底部の焼入組織を示
す顕微鏡写真図である。 図中、１１……歯部、１１ａ……歯面、１２…
…硬化部分。
面図、同ロは輪郭焼入された歯部の状態を示す断
面図、第２図は従来法の高周波焼入の熱サイクル
を示すグラフ、第３図は本発明方法における高周
波焼入の熱サイクルを示すグラフ、第４，６，８
図はそれぞれ比較例１、２、３で得られる小型歯
車の歯部の焼入状態を示す断面模式図、第５，
７，９図はそれぞれ比較例１、２、３で得られる
小型歯車の歯底部の焼入組織を示す顕微鏡写真
図、第１０図は実施例１で得られる小型歯車の歯
部の焼入状態を示す断面模式図、第１１図は実施
例１で得られる小型歯車の歯底部の焼入組織を示
す顕微鏡写真図である。 図中、１１……歯部、１１ａ……歯面、１２…
…硬化部分。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 小型歯車を粗材の状態で調質熱処理した後、
切削加工し、高周波焼入を行なう小型歯車の表面
硬化法において、 調質熱処理として軟化焼鈍を行なつた小型歯車
に、高周波を用いて歯車の歯部をA3またはＡcm
点以上の温度まで予加熱した後、前記A3または
Ａcm点以下の温度まで冷却し、その後高出力で短
時間の再加熱焼入を行なうことを特徴とする小型
歯車の表面硬化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9006381A JPS57207119A (en) | 1981-06-11 | 1981-06-11 | Surface-hardening method for pinion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9006381A JPS57207119A (en) | 1981-06-11 | 1981-06-11 | Surface-hardening method for pinion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57207119A JPS57207119A (en) | 1982-12-18 |
| JPH0214408B2 true JPH0214408B2 (ja) | 1990-04-09 |
Family
ID=13988092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9006381A Granted JPS57207119A (en) | 1981-06-11 | 1981-06-11 | Surface-hardening method for pinion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57207119A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0651888B2 (ja) * | 1984-08-24 | 1994-07-06 | トヨタ自動車株式会社 | 高強度歯車の製造方法 |
| JPH0791583B2 (ja) * | 1986-02-25 | 1995-10-04 | 大同特殊鋼株式会社 | 高周波焼入部品の製造方法 |
| US4894501A (en) * | 1986-06-25 | 1990-01-16 | Tocco, Inc. | Method and apparatus for induction heating of gear teeth |
| US4885831A (en) * | 1988-09-26 | 1989-12-12 | Dana Corporation | Method for forming a contour hardened gear |
| JP3076580B2 (ja) * | 1989-05-19 | 2000-08-14 | コンツアー・ハードニング・インコーポレーテッド | 機械要素を高周波焼入れするための装置及び方法 |
| JPH06100945A (ja) * | 1992-09-18 | 1994-04-12 | Fuji Denshi Kogyo Kk | 歯車の高周波輪郭焼入方法 |
-
1981
- 1981-06-11 JP JP9006381A patent/JPS57207119A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57207119A (en) | 1982-12-18 |
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