JPH0344421A - 環状体の外径矯正焼入装置 - 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ｍ製ベアリングケースの如き鋼製環状体を焼入
れして最終製品とするについて、製品の外径寸法が特に
重要視される物品の焼入に適合した焼入装置、少し詳し
くは環状体がマルテンサイト変態膨張を起して外径寸法
、真円度、円筒度、反り等に比較的大きな誤差を生み易
い場合にその誤差を可及的に小として寸法精度を高め且
つ生産効率が良く装置コストも安く済む環状体の外形矯
正装置に関する。

（従来の技術） 一般に鋼製環状体の焼入はマルテンサイト変態膨張を伴
なうので、これによる内外径の寸法誤差や焼入歪（真円
度、円筒度が夫々歪み反りも発生する）が問題となる。

製品寸法に高精度が要求される場合、焼入后の加工代は
全くないかあるいはあってもごく僅かであるので焼入に
よる寸法誤差や焼入歪は極めて重要な問題となる。ペア
リングツ外レースの場合を例に採ると外形寸法、真円度
、円筒度等に狂いが少ない焼入が強く望まれる所であっ
た。

上記に鑑み本出願人はマルテンサイト変態を含む焼入時
の外径膨張を所定寸法内に矯正するために製品の外径を
チャックで加圧拘束して膨張した塑性材料と同チャック
との間に強い圧接関係を生起させて、それ以上の膨張を
抑制して寸法規制しながら焼入する装置を実公昭５５−
１３４０５、同５８−３１３６９及び同６３−６２０４
によって提供した。

（発明が解決しようとする課題） これらは外径拘束なしの焼入に較べて外径寸法、焼入歪
は遥かに減少しており、それなりの効果を発揮している
が共通して指摘され得る問題点は環状体外径をそれ個有
の寸法のチャックそれ自体もしくはチャックと組み合わ
せられ径方向に進退自在な拘束爪によって周方向に非連
続状に拘束するために第１に焼入后の環状体の外径形状
は第４図（ロ）に示す如く（チャックもしくは）拘束爪
の個数に相応した凹凸形状（花弁状）となり、これがた
め両層の外径研削精度の阻害要因となること、第２にチ
ャックもしくは拘束爪は一個の環状体を一つの不動の水
平な処理面域内に於て焼入完了后静置状態で保持してい
なければならず、つまりバッチ式処理のため生産効率が
悪いこと、更に第３にバッチ式処理並びに多数のチャッ
クもしくは拘束爪の適用による材料コスト高が相俟って
結局の所生産コスト増を余儀なくされることである。

本発明は凡そ上記の問題点の一挙解決を目的とするもの
である。

（課題を解決するため手段） 上記目的を達成する本発明の概略解決構想は、焼入を受
ける環状体を周方向に非連続なチャックもしくは拘束爪
で拘束するのをやめて連続的な円周面にて実施すること
並びに個々の環状体の焼入を一つの不動の水平処理面域
内で行なう代りに成る長さの垂直移動面域内を間歇的に
効果せしめると共にこの降下を一個ならず複数の環状体
の上下段積状態でマス的に併行せしめること、外径拘束
下で焼入完了した環状体の排出を含めて環状体の間歇的
垂直移動をプッシャにて実施すること・・・以上を内容
とするが、これを具体化する手段を以下に実施例対応図
を採って説明するに、第１図は鋼の焼入における温度−
長さ変化線図、第２図は本発明装置の一実施例を示す縦
断面図、第３図は第２図■−■線端面図、第４図（イ）
は本発明装置を用いた場合の環状体の焼入底層の外径形
状を、（ロ）は実公昭６３−６２０４を用いた場合の環
状体の焼入底層の外径形状を夫々示す模式図である。

図より本発明は、マルテンサイト変態膨張を伴なう環状
体の焼入后の外径寸法を所定のものに矯正しながら連続
焼入する装置であって、焼入后の所定の外径寸法に合致
した内径寸法ｄ及び１次冷却后の環状体１の複数個を上
下に段積し得る高さｈを有する円筒腔所２を具備した１
個の円筒型３支、当該円筒腔所２内に段積された複数の
環状体１・・・の最上位のものを上方より間歇的しこ抑
圧するプッシャ４と、上記円筒型３の上方に配置されて
、上記円筒腔所２内に搬入された１次冷却済の環状体１
・・・に２次冷却液５を施与する２次冷却用噴射ノズル
６・・・、ト２より成り、上記円筒腔所２内に順次搬入
され上下に段積された環状体１・・・が、前記の噴射ノ
ズル６・・・よりの２次冷却液５により２次冷却を受け
ながら、当該円筒腔所２内を間歇的に降下する間にマル
テンサイト変態膨張を完了し、この際膨張環状体の外周
面１０が、前記の円筒腔所２の内周面２０によって所定
の寸法に外径拘束を受け、変態膨張完了后の環状体が、
前記プッシャ４の間歇抑圧によって順次円筒型３外に排
出されるようにしたことを特徴とする環状体の外径矯正
焼入装置に係わる。図中７は型受台、８はプッシャ４の
油圧ピストン、９は施蓋である。

一般に、錆の焼入れに際して、鋼は第１図に示す如き、
膨張、収縮の寸法変化を起こす。図中縦軸は寸法、横軸
は温度であり、Ｍｓはマルテンサイト変態点を示す。

本発明においては、所定の焼入温度に加熱された環状体
を図外の冷却油槽内でフリーの状態でＭＳ点付近まで１
次焼入する（図中ａ→ｂ）、この時、環状体ｌの寸法は
収縮のため最も小さくなっており、以後マルテンサイト
変態による膨張を開始しようとする状態である０次に環
状体１を所定の内径寸法ｄをもった円筒型３の円筒腔所
２に一定の短かいサイクルで挿入し、環状体１・・・が
円筒腔所２内に順次押し込まれて、円筒腔所２内を通過
する間に（図中ｂａｄ）、マルテンサイト変態膨張を利
用して円筒腔所内局面２０と膨張塑性材料、即ち環状体
外周面１０とを強く圧接させて外径寸法精度を高め併せ
て焼入歪を最小に抑えると共に高い生産効率で焼入を行
なうものである。

（作用） 本発明装置の実施要領及び作用を述べる。所定の焼入温
度に加熱された環状体（不図示）を１次焼入油槽内（不
図示）でＭｓ点付近の温度まで安定的に冷却する。１次
油冷の焼入油は、従って耐高温性（約１５０〜２００℃
）にすぐれたものを採用し、さらに酸化、重合による冷
却性能の劣化変動を防止するため、１次焼入油槽はＮ２
ガス等の不活性ガスで空気との接触を遮断しておく。Ｍ
Ｓ点付近温度まで１次油冷された環状体１は、その後す
みやかに円筒型３の円筒腔所２の入口部まで図外の搬送
手段で搬送され、円筒腔所２の直上で、はゾ同軸上に設
置された油圧シリンダー６に結合されたプッシャ４によ
って押し下げられ、円筒腔所２内に挿入される。円筒型
３は耐熱性、耐摩耗性及び剛性の大きな材料でできてお
り、環状体１が挿入される円筒腔所２の入口部２１は、
挿入を容易とするため上聞状のゆるやかなテーパーにな
っている。

円筒腔所２の２２部はストレート状で、その内径寸法ｄ
が環状体１との間で軽度の摩擦抵抗をもって、しかも環
状体１が焼入後（円筒型３より排出後）において目標と
する外径寸法に仕上がるように設定しである。円筒型３
内に挿入された環状体１は、円筒型３の上部の２次冷却
用噴射ノズル６からシャワー状に供給される２次冷却液
５によって均一な冷却がなされる。

尚、環状体１を外径側からも冷却したい場合には、円筒
腔所２の内面にラセン状あるいはスプライン状の溝（不
図示）を設けて、上部から液体冷却剤を供給することが
出来る。

以上のように、Ｍ　、ｓ点付近までの１次油冷→円筒型
への挿入を一定の短かいサイクルで繰返し実施すること
により、環状体１・・・は円筒型３の上部から下部へと
順次押し込まれ、環状体ｌ・・・が円筒型３の上から下
へと垂直移動していく間にマルテンサイト変態を完了さ
せる。この時の膨張塑性を利用して環状体１・・・の外
周面１０を円筒腔所内面２０で拘束しながら焼入を行う
ことにより外径寸法の誤差小、焼入歪（真円度、円筒度
、反り等）は最小限まで矯正され、高い寸法精度で、し
かも高い生産性で焼入ができる。また、段積された環状
体１・・・相互の厚み幅寸法拘束により幅反りも小とさ
れる。

以下に高炭素クロム軸受鋼の環状体を連続的に外径矯正
して焼入した実施例を数値をあげて示す。

（実施例） 環状体の焼入加工前後の外径寸法等の精度（、、）〔注
〕 （１）なお、比較例は外径拘束のないフリー焼入の例を
採った。

（２）環状体の焼入加熱温度及び１次油冷方法；焼入加
熱温度＝８３０℃ 焼　　入　　油：出光ハイテンプオイルＴ油　　　　　
　　　温：　１５０℃ 焼入油からの引上温度（Ｍｓ点附近）管理は油槽内コン
ベアー上での滞油時間調整にて実施。

（３）環状体の外径矯正焼入方法； 円筒型寸法：内径（ストレート部）φ７２．１８外径　
　　　　　　φ１８０ 長さ　　　　　　　　　２００ 油圧シリンダー：φ１２０　Ｘ　５００ＳＴ油圧ユニッ
ト：　１４０ｋｇ　／　ａＪ　Ｘ　２０　Ａ　／　ｗｉ
ｎ棒状棒状体挿入用 クル８秒 円筒型への挿入時環状体温度 ：２１０±５℃ 円筒型からの排出時の環状体温度 ：４５±５℃ ２次冷却液：マシンオイル＃１２０ 上表より、本発明装置による時は焼入后の外径寸法精度
が比較例のものに較べて遥かに高く且つ真円度、円筒度
の狂いが少ないことが判る。

また、この実施例によって得られた環状体の焼入后の外
径形状（外周面１０）は第４図（イ）に示す如く部分的
に僅かな収縮膨張はあるものの全体として真円度が良い
ことが判明し先行考案（ロ）のものに対・して良き対照
をなしている。

（発明の効果） 以上に説明した本発明装置の外径矯正焼入装置により、
次のような効果が得られる。

ｉ）環状体の冷却過程において、Ｍｓ点附近まで急冷層
円筒型内に短かいサイクルで上下段積状態で環状体を順
次挿入することにより、複数個の環状体が同時に外径矯
正焼入ができ、焼入生産性が飛躍的に向上する。

ｉｉ）円筒型による外径寸法矯正、上下の環状体による
厚み幅寸法拘束により、環状体の真円度、円筒度及び幅
反り等の歪が最小限まで抑制でき、正確な寸法に焼入で
きる。また、周方向に連続した円筒腔所内面による拘束
焼入により製品の外径形状に凹凸形状（所謂花弁状）が
なくなる。

１ｉｉ）　ｉ）　、ｊｉ）より以後の研削工程における
研削代の削減が図れ、研削加工時間の短縮による研削生
産性の向上も保証できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼の焼入における温度−長さ変化線図、第２図
は本発明装置の一実施例を示す縦断面図、第３図、は第
２図ｍ−ｍ線端面図、第４図（イ）は本発明装置を用い
た場合の環状体の焼入底層の外径形状を、（ロ）は実公
昭６３−６２０４を用いた場合の環状体の焼入底層の外
径形状を夫々示す模式図である。 （符号の説明） １・・・（１次焼入后の）環状体、　１０・・・環状体
外周面、　２・・・円筒腔所、　２０・・・円筒腔所内
周面、　２１・・・入口部、　２２・・・ストレート部
、３・・・円筒型、　４・・・プッシャ、　５・・・２
次焼入液、６・・・２次冷却用噴射ノズル、　７・・・
型受台、　８・・・油圧ピストン、　９・・・施蓋、　
ｄ・・・内径寸法。 ｈ・・・高さ、　Ｍｓ・・・マルテンサイト変態点。 −以、上−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マルテンサイト変態膨張を伴なう環状体の焼入后の
   外径寸法を所定のものに矯正しながら連続焼入する装置
   であって、 焼入后の所定の外径寸法に合致した内径寸法及び１次焼
   入后の環状体の複数個を上下に段積し得る高さを有する
   円筒腔所を具備した１個の円筒型と、当該円筒腔所内に
   段積された複数の環状体の最上位のものを間歇的に押圧
   するプッシャと、上記円筒型の上方に配置されて、上記
   円筒腔所内に搬入された１次冷却済の環状体に２次冷却
   液を施与する２次冷却用噴射ノズルとより成り、上記円
   筒腔所内に順次搬入され上下に段積された環状体が、前
   記の噴射ノズルよりの２次冷却液により２次冷却を受け
   ながら、当該円筒腔所内を間歇的に降下する間にマルテ
   ンサイト変態膨張を完了し、この際膨張環状体の外周面
   が、前記の円筒腔所内周面によって所定の寸法に外径拘
   束を受け、変態膨張完了后の環状体が、前記プッシャの
   間歇押圧によって順次円筒型外に排出されるようにした
   ことを特徴とする環状体の外径矯正焼入装置。