JPH03180428A - 薄板部材の焼入冷却方法 - 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】 Ｌ　産業上の利用分野 本発明は、長手状の一枚の薄肉鋼板をコ字状又は０字状
に底形して威るＩＩＮ部材の焼入冷却方法に係りに更に
詳しくは、コ字状又は０字状の薄板部材の互いに対向す
る一対の対向片部を加熱した後に、前記薄板部材の両側
部分を金型の間に挾み込んで焼入冷却するようにした薄
板部材の焼入冷却方法に関するものである。

ｂ、従来の技術 この種の薄板部材は、前輪駆動車の駆動系に配設される
トリポード継手等の如き等連形自在継手の一部品として
使用されている。第６図に示すように、薄板部材３０は
、通常、コ字状或いはＵ字状に屈曲成形され、その両側
部分すなわち互いに対向する一対の対向片部３０ａ、　
３０ｂに焼入処理が施される。

ところで、薄板部材３０の焼入れに際しては、まず薄板
部材３０の一対の対向片部３０ａ、　３０ｂを所要の焼
入温度に加熱した後に、第６図及び第７図に示すように
一対の対向片部３０ａ、　３０ｂ間に内金型３１を挿入
配置すると共に対向片部３０ａ、　３０ｂの外側に外金
型３２．３３をそれぞれ配置し、薄板部材３ｏが塑性変
形しない程度の押圧力Ｆにて対向片部３０ａ、　３０ｂ
を内金型３１と外金型３２．３３との間にそれぞれ挾み
込んだ状態にする。そして、内金型３１及び外金型３２
、３３の内部にそれぞれ形成された冷却液通路３４゜３
５、３６に冷却液を同時に供給し、これによって被焼入
物たる薄板部材３０の焼入冷却を行なうようにしていた
。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述の従来方法には次の如き問題点があ
った。

すなわち、薄板部材３０（被焼入物）の対向片部３０ａ
、　３０ｂ　（所要焼入箇所）のみでなく薄板部材３゜
の全体がズブ加熱されている場合、或いは対向片部３０
ａ、　３０ｂのみが部分加熱されている場合の何れの場
合にも、焼入冷却時に前記対向片部３０ａ、　３０ｂは
焼入温度からマルテンサイト変態開始温度までの領域で
収縮し、マルテンサイト変態開始温度からマルテンサイ
ト変態終了温度までの領域で再び膨張するが、この際の
収縮速度及び膨張速度を制御することは困難である。つ
まり、薄板部材３ｏが塑性変形しない程度の押圧力で挾
み付けた状態で冷却させるだけでは、薄板部材３ｏの各
所における冷却速度を局部的に変化させることができな
いため、焼入冷却時に発生する熱応力及びマルテンサイ
ト変態応力による薄板部材３ｏの収縮及び膨張に起因す
る変形を抑えることができないという大きな問題点があ
った。従って、従来では可成り大きな焼入歪を生じてい
るのが実状である。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、既述の如き薄板部材の一対の対向片部
を焼入処理するに際し、焼入歪の発生を最小限に抑える
ことができるような焼入冷却方法を提供することにある
。

ｄ、　課題を解決するための手段 上述の目的を達成するために、本発明では、コ字状又は
Ｕ字状の薄板部材の互いに対向する一対の対向片部を加
熱した後に、前記一対の対向片部を金型の間にそれぞれ
挾み込んで焼入冷却するようにした薄板部材の焼入冷却
方法において、（Ａ）所定の焼入温度に加熱した前記薄
板部材の一対の対向片部の間に内金型を配置すると共に
その外側に外金型をそれぞれ配置して、前記一対の対向
片部の各々を前記内金型と外金型との間に所要圧力をも
ってそれぞれ挾み込むことにより、前記一対の対向片部
を冷却する第１の冷却工程と、 （Ｂ）前記内金型に設けられた冷却液通路に冷却液を供
給することにより、前記一対の対向片部を冷却する第２
の冷却工程と、 （Ｃ）前記外金型にそれぞれ設けられた冷却液通路に冷
却液を供給することにより、前記一対の対向片部を冷却
する第３の冷却工程と、 （Ｄ）前記内金型、外金型及び薄板部材に対して間隔を
置いて配設されたジャケットから冷却液を噴出すること
により、前記内金型及び外金型と前記薄板部材との非接
触部分を冷却する第４の冷却工程と、 をそれぞれ時間間隔を置いて行なうことによって、焼入
冷却すべき前記一対の対向片部の各部における冷却速度
を変化させるようにしている。

以下、本発明の一実施例に付き第１図〜第５図を参照し
て説明する。

第１図は薄板部材ｌを焼入冷却するために用いられる焼
入冷却装置２を示すものである０本装置２は、第１図に
示すように、装置基台３上の所定箇所に固定配置された
内金型４と、この内金型４に対してそれぞれ移動可能に
配設された一対の外金型５，６及び位置決め治具７と、
これらの部材５，６．７を押圧駆動する油圧シリンダ８
．９゜ｌＯとをそれぞれ具備している。さらに、第３図
及び第４図に示すように、内金型４．外金型５．６及び
位置決め治具７の上部に冷却液噴射用ジャケット（冷却
環）２５が配設されている。なお、第１図において、１
１．１２は外金型５．６のガイド機構である。

上述の内金型４は、第２図に明示するように、直方体形
状の本体部４ａの先端に先細り状の台形部４ｂを一体底
形して成るものであり、内金型４の側部にはその高さ方
向の中央部分に冷却液通路１３が形成されている。この
冷却液通路１３は、内金型４の基端面４Ｃで開口されか
つその側面４ｄ＋　４ｅの中央部分において長手方向の
ほぼ半分に沿って開口された一対の溝部１３ａ、１３ｂ
と、これらの溝部１３ａ、１３ｂを互いに連通ずるため
の連通路１３ｃ、　１３ｄとで構成されている。

一方、上述の外金型５．６は直方体形状に底形され、そ
の片側に冷却液通路１４．１５がそれぞれ設けられてい
る。これらの冷却液通路１４．１５は、−側面の半分部
分に形成された溝部１４ａ、　１５ａと、この溝部１４
ａ、　１５ａに連なる通路１４ｂ、　１５ｂとで構成さ
れている。そして、内金型４及び外金型５．６の上面に
は冷却液供給用パイプ１Ｂ、　１９．２０が配設され、
これらのパイプ１８〜２０を介して前記冷却液通路１３
．１４．１５に冷却液がそれぞれ供給されるようになっ
ている。

また、上述の位置決め治具７は台形状の切欠部２１を有
しており、この切欠部２１の一対のテーパ面２１ａ、　
２１ｂの中間部分に前記薄板部材ｌの屈曲部に線接触で
当接されるようになっている。

また、上述の冷却環２５は、第３図及び第４図に示す如
く、内金型４及び外金型５，６の上部に所定間隔を置い
て固定されており、冷却環２５の底壁には多数の冷却液
噴射孔２６が等間隔を置いて形成されており、その上壁
には冷却液供給管２７が接続されている。

次に、上述の如き構成の焼入冷却装置２を用いてコ字状
の薄板部材ｌを焼入冷却する際の動作並びに作用に付き
説明する。

まず、浸炭放冷処理を旋したコ字状の薄板部材１の焼入
すべき一対の対向片部１ａ、　ｌｂを高周波誘導加熱コ
イル等にて所要の焼入温度に加熱し、その後に薄板部材
ｌの開口側部分を内金型４に嵌着する０次いで、油圧シ
リンダｌＯを作動させることにより位置決め治具７を駆
動し、位置決め治具のテーパ面２１ａ、　２１ｂを薄板
部材ｌの一対の屈曲部に線接触状態で当てがって、この
薄板部材ｌを第１図において矢印へ方向に押圧移動させ
る。これにより、薄板部材ｌの中間部分が前記テーノ（
面２１ａ。

２１ｂと内金型４の台形部４ｂの先端面との間に挟持さ
れると共に、その一対の対向片部１ａ、　ｌｂの内側面
が内金型４の側面４ｄ、　４ｅに対応配置される。

このようにして薄板部材１を内金型４に位置決めした状
態で装着した後に、油圧シリンダ８．９を作動させるこ
とにより一対の外金型５及び６を第１図において矢印Ｂ
方向及び矢印Ｃ方向にそれぞれ駆動し、薄板部材ｌの一
対の対向片部１ａ、　ｌｂを内金型４と外金型５．６と
の間に挟持する。これに伴い、薄板部材ｌは内金型４、
外金型５，６及び位置決め治具７にて所定位置に保持さ
れると共に、一対の対向片部１ａ＋　ｌｂに内金型４及
び外金型５．６が密着される。その結果、加熱状態の前
記対向片部１ａ、　ｌｂはまず始めに内金型４及び外金
型５．６との密着接触により冷却される（第１図の冷却
工程）。

次いで、パイプ１８を介して冷却液を内金型４の冷却液
通路１３に供給する。これに伴い、冷却液が前記通路１
３に流れるので、薄板部材１の所定箇所すなわち一対の
対向片部１ａ、　ｌｂの焼入れすべき部分の内側面中央
箇所が局部的に急冷される　（第２の冷却工程）、なお
、前記通路１３を流れた冷却液は内金型４の外部へ排出
されて所定の排液路から装置外部へ導びかれる。

これに引き続いて、パイプ１９．２０を介して冷却液を
外金型５．６の冷却液通路１４．１５に供給する。

これに伴い、冷却液が前記通路１４．１５に流れるので
、薄板部材ｌの所定箇所すなわち一対の対向片部１ａ、
　Ｉｂの焼入れすべき部分の外側面中央箇所が局部的に
急冷される　（第３の冷却工程）、なお、前記通路１４
．１５を流れた冷却液は外金型５．６の外部へ排出され
て所定の排液路から装置外部へ導びかれる。

そして最後に、第３図及び第４図に示すように冷却環２
５の噴射孔２６から冷却液を噴射して、内金型４及び外
金型５，６と薄板部材１との非接触部分を冷却液にて常
温まで急冷する（第４の冷却工程）。

以上の如く、被焼入物たるＦＩ板部材１の一対の対向片
部１ａ、　ｌｂを焼入冷却するに際し、時間間隔（タイ
ムラグ）を置いて対向片部１ａ、　ｌｂの各部の冷却を
行なってその各部における冷却速度を異ならしめながら
焼入冷却し、焼入処理を完了する。

以上の如く本例では、被焼入物たる薄板部材ｌの各所に
おける冷却速度を制御するようにしているので、焼入処
理すべき部分の各所に発生する熱応力の大きさが異なら
しめられ、マルテンサイト変態開始時期が各所でそれぞ
れ異ならしめられるため、薄板部材ｌの収縮量及び膨張
量を制御することができる。すなわち、収縮し易い箇所
は冷却速度を緩やかにして熱応力、変態応力を小さくし
、これによって収縮速度を局部的に調整することできる
。一方、膨張し易い箇所は冷却速度を早くして熱応力、
変態応力を大きくし、これによって膨張速度を局部的に
調整することができる。換言すれば、薄板部材１の一対
の対向片部１ａ、　ｌｂにおける各部分の収縮開始及び
終了時点、並びに変態開始及び終了時点に変化を生せし
めることができ、その結果、焼入歪の発生を最小限に印
えることが可能となる。

以下、本発明に係る焼入冷却方法を実施した具体例を述
べる。

且止且 （１）薄板部材の材質 ５Ｃｒ４２０　（浸炭放冷処理） （２）　ｙＩ板部材の寸法 （ａ）　　全長＝７０■ Ｃｂｌ　　板幅：　１３．４０■ （Ｃ）　　板厚：５．ＯＭ （ｄ）　　対向片部の幅 外面間の長さ：　４３．７７〜４３．８２閣内面間の長
さ：　３３．７７〜３３．８２ｍ（３）冷却条件 （ａ）　　金型押圧カニｌトン ０））　　押圧時間：１１秒 （Ｃ）　　冷却液ニューコンクエンチャントＡ（ｄ）　
　冷却液の流量 内金型二８２７曽ｉｎ 外金型：　５　ｊＭ’＋＋ｉｎ 冷却環：１０ｊ！／麿１ｎ （ｅ）　　時間間隔（タイムラグ） （ｉ）第１の冷却工程終了後から第２の冷却工程開始時
までの時間間隔：１．５秒。

（１１）第２の冷却工程終了後から第３の冷却工程開始
時までの時間間隔：０．５秒。

（ｆ）　　冷却時間 第１〜第４の各冷却工程においてそれ ぞれ１０秒 上記条件により焼入冷却して得られた薄板部材の焼入処
理部分の断面硬さをビッカース硬度計にて測定したとこ
ろ、第５図に示す如き結果が得られた。第５図に示す測
定結果から明らかなように焼入処理表面より１閣の浸炭
層まで充分に硬化されており、最表面硬さはＨ１８２０
の値を示している。

また、内部硬さはＨ□４７０〜４９０の値を示しており
、これらの値は材質５Ｃｒ４２０の焼入硬さを示してい
る。

また測定個数１０個、測定位置は薄板部材の開口端より
１０．２０．３０．４０．５０閣の箇所をダイアルゲー
ジを用いて歪測定を行なったところ、下記の表に示す如
き測定結果を得た。なお、表に示す測定値は仕上り基準
寸法（３３，９２閣）に対する歪の大きさを示す。

この表から明らかなように、仕上り寸法は各箇所におい
て３３．９２±０．１−であり、何れの部分も所要寸法
内にあり、極めて小さな歪しか生じていないことが確認
された。

以上、本発明の一実施例に付き述べたが、本発明は既述
の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思
想に基いて種々の変更が可能である。

例えば、既述の実施例においては薄板部材１の一対の対
向片部１ａ、　ｌｂの内側を冷却した後にその外側を冷
却するようにしたが、これを逆に行なってもよい、また
、コ字状の薄板部材ｌでなく、Ｕ字状の薄板部材にも本
発明を適用し得る。

ｅ、　発明の効果 以上の如く、本発明は、被焼入物であるコ字状又はＵ字
状の薄板部材の各部における冷却速度を変化させるよう
にしたものであるから、収縮し易い部分は冷却速度を緩
やかにして熱応力、変態応力を小さくする一方、膨張し
易い部分は冷却速度を早くして熱応力、変態応力を大き
くすることにより、薄板部材の一対の対向片部の各部分
における収縮速度及び膨張速度の制御すなわち、各部分
における収縮開始及び終了時点、並びに膨張開始及び終
了時点の調整を行なうことができ、焼入歪を最小塵に抑
えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を説明するためのも
のであって、第１図は本発明に係る焼入冷却方法を実施
するための焼入冷却装置の平面図、第２図は薄板部材を
金型にて挟持した状態を示す斜視図、第３図は第２図に
おける■−■線断面図、第４図は第２図におけるＩＶ−
ＩＶ線断面図、第５図は薄板部材の対向片部（焼入箇所
）の−断面硬さの測定結果を示すグラフ、第６図及び第
７図は従来の焼入冷却方法を説明するためのものであっ
て、第６図は薄板部材を金型にて挟持した状態を示す斜
視図、第７図は同上の平面図である。 １・・・被焼入物である薄板部材、 ｌａ、　ｌｂ・・・対向片部、２・・・焼入冷却装置、
４・・・内金型、　　　５．６・・・外金型、７・・・
位置決め治具、８．９．１０・・・油圧シリ１３、１４
．１５・・・冷却液通路。 ンダ、 表面力）Ｌ３の距離（ｍｍ） 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コ字状又はＵ字状の薄板部材の互いに対向する一対の対
   向片部を加熱した後に、前記一対の対向片部を金型の間
   にそれぞれ挾み込んで焼入冷却するようにした薄板部材
   の焼入冷却方法において、（Ａ）所定の焼入温度に加熱
   した前記薄板部材の一対の対向片部の間に内金型を配置
   すると共にその外側に外金型をそれぞれ配置して、前記
   一対の対向片部の各々を前記内金型と外金型との間に所
   要圧力をもってそれぞれ挾み込むことにより、前記一対
   の対向片部を冷却する第１の冷却工程と、 （Ｂ）前記内金型に設けられた冷却液通路に冷却液を供
   給することにより、前記一対の対向片部を冷却する第２
   の冷却工程と、 （Ｃ）前記外金型にそれぞれ設けられた冷却液通路に冷
   却液を供給することにより、前記一対の対向片部を冷却
   する第３の冷却工程と、 （Ｄ）前記内金型、外金型及び薄板部材に対して間隔を
   置いて配設されたジャケットから冷却液を噴出すること
   により、前記内金型及び外金型と前記薄板部材との非接
   触部分を冷却する第４の冷却工程と、 をそれぞれ時間間隔を置いて行なうことによって、焼入
   冷却すべき前記一対の対向片部の各部における冷却速度
   を変化させるようにしたことを特徴とする薄板部材の焼
   入冷却方法。