JPS5852428A - 軸の応力改善熱処理法 - Google Patents
軸の応力改善熱処理法Info
- Publication number
- JPS5852428A JPS5852428A JP14785581A JP14785581A JPS5852428A JP S5852428 A JPS5852428 A JP S5852428A JP 14785581 A JP14785581 A JP 14785581A JP 14785581 A JP14785581 A JP 14785581A JP S5852428 A JPS5852428 A JP S5852428A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- temp
- heat treatment
- heating
- stress
- Prior art date
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- Pending
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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
- C21D9/28—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for plain shafts
-
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は軸の応力改善熱処理に係シ、特に原子カプラン
トのポンプ軸等に使用するのに好適な軸の応力改善熱処
理法に関する。
トのポンプ軸等に使用するのに好適な軸の応力改善熱処
理法に関する。
応力除去の目的で従来から行われている熱処理としては
溶接構造物に適用される応力焼鈍がある。
溶接構造物に適用される応力焼鈍がある。
この熱処理は６５０Ｃに部材板厚当り１〜２時間加熱後
徐冷するものである。応力焼鈍の欠点は部材表面が酸化
すること、変形が生ずること、処理に長時間を要するこ
となどである。
徐冷するものである。応力焼鈍の欠点は部材表面が酸化
すること、変形が生ずること、処理に長時間を要するこ
となどである。
表面硬化の目的で行われる熱処理として炭素鋼。
低合金鋼の機械部品に対して表面硬化焼入れ１例えば浸
炭焼入れ、高周波焼入れがある。これらの表面硬化焼入
れによって表面に圧縮残留応力が発生することが１、応
力改善熱処理として用いることも可能と考えられる。し
かし、本熱処理では加熱温度が８００Ｃ程度と応力除去
焼鈍よシもさらに高温になるため酸化、変形が一層大き
くなる。
炭焼入れ、高周波焼入れがある。これらの表面硬化焼入
れによって表面に圧縮残留応力が発生することが１、応
力改善熱処理として用いることも可能と考えられる。し
かし、本熱処理では加熱温度が８００Ｃ程度と応力除去
焼鈍よシもさらに高温になるため酸化、変形が一層大き
くなる。
また、金属組織変化を必ず伴い、これは応力除去の目的
のみからいえば欠点となる。
のみからいえば欠点となる。
特にポンプ軸の軸封部では、ポンプ内の流体が腐食性を
有する場合、加工表面の残留応力が腐食損傷を促進する
おそれがある。したがって軸封部における腐食損傷を防
止するには加工による引張残留応力を軽減するか、積極
的に加工表面に圧縮残留応力を付与することが有効とな
る。
有する場合、加工表面の残留応力が腐食損傷を促進する
おそれがある。したがって軸封部における腐食損傷を防
止するには加工による引張残留応力を軽減するか、積極
的に加工表面に圧縮残留応力を付与することが有効とな
る。
しかし、ポンプ軸０軸封部に対しても、上記した応力焼
鈍や表面硬化焼入れ等による応力改善処理法を適用する
と、酸化、変形、金属組織変化等が生じ、軸封部として
の機能を果し得なくなる。
鈍や表面硬化焼入れ等による応力改善処理法を適用する
と、酸化、変形、金属組織変化等が生じ、軸封部として
の機能を果し得なくなる。
本発明のけ的は、酸化、変形、金属組織変化等を伴うこ
となく、軸表面に圧縮残留応力を付与することができる
軸の応力改善熱処理法を提供することにある。
となく、軸表面に圧縮残留応力を付与することができる
軸の応力改善熱処理法を提供することにある。
本発明は、鋼製軸をその金属組織が変化しない温度範囲
、すなわち焼入温度以下の適当な温度に加熱し、しかる
後に軸表面を急冷することによって、軸表面を引張降伏
させ、との引張塑性変形が軸心部の冷却収縮によって圧
縮され、完全冷却時には軸表面に圧縮残留応力が発生す
るようにしたものである。
、すなわち焼入温度以下の適当な温度に加熱し、しかる
後に軸表面を急冷することによって、軸表面を引張降伏
させ、との引張塑性変形が軸心部の冷却収縮によって圧
縮され、完全冷却時には軸表面に圧縮残留応力が発生す
るようにしたものである。
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。
第１図囚および第１図■は本発明の応力改善熱処理法に
おいて、圧縮残留応力が軸表面に発生する原理を模式的
に示したものである。
おいて、圧縮残留応力が軸表面に発生する原理を模式的
に示したものである。
第１図（ロ）は、まず軸を電気炉、火炎等の適当な手段
によって焼入温度以下の温度、例えば３００〜６００Ｃ
の温度で均熱後、表面を急冷した場合の表面温度と心部
温度、表面と６部の温度差の変化を示し、第１図■はこ
のときの各部の応力ひずみ曲線を示す。第１図（４）に
おいて、Ａ点から表面を急冷すると表面はＡ→Ｂ、→Ｃ
１と温度変化し、６部はＡ→Ｂ２→Ｃ２と温度変化する
。内外の温度差は破線の如く変化しｂＢ２〜Ｂ１で最大
温“度差Δ’Ｉ” ｍａｘを示す。このときの応力ひず
み挙動は第１図（至）の如くで、表面では引張ひずみが
発生する。引張ひすみはΔＴが最大Δ’［”ｍ３’Ｘに
なったとき最大となシ、ΔＴｍａｘが２００〜３０００
以上で引張降伏を生じ、Ｂ１点に達し引張塑性ひずみε
Ｂ１−ｅｙが生ずる。さらに温度が下ると６部の収縮の
影響で表面の引張ひすみは低下する。完全に冷却し０１
点に達すると表面で生じた引張塑性ひずみｇＢ、−ｅｙ
が圧縮されて、圧縮残留応力が発生する。６部では逆に
引張残留応力が発生する。
によって焼入温度以下の温度、例えば３００〜６００Ｃ
の温度で均熱後、表面を急冷した場合の表面温度と心部
温度、表面と６部の温度差の変化を示し、第１図■はこ
のときの各部の応力ひずみ曲線を示す。第１図（４）に
おいて、Ａ点から表面を急冷すると表面はＡ→Ｂ、→Ｃ
１と温度変化し、６部はＡ→Ｂ２→Ｃ２と温度変化する
。内外の温度差は破線の如く変化しｂＢ２〜Ｂ１で最大
温“度差Δ’Ｉ” ｍａｘを示す。このときの応力ひず
み挙動は第１図（至）の如くで、表面では引張ひずみが
発生する。引張ひすみはΔＴが最大Δ’［”ｍ３’Ｘに
なったとき最大となシ、ΔＴｍａｘが２００〜３０００
以上で引張降伏を生じ、Ｂ１点に達し引張塑性ひずみε
Ｂ１−ｅｙが生ずる。さらに温度が下ると６部の収縮の
影響で表面の引張ひすみは低下する。完全に冷却し０１
点に達すると表面で生じた引張塑性ひずみｇＢ、−ｅｙ
が圧縮されて、圧縮残留応力が発生する。６部では逆に
引張残留応力が発生する。
一般に部材に作用する負荷応力は部材の表面が高く、疲
労、応力腐食、腐食疲労等による損傷や破壊は表面で生
ずるので、表面に圧縮残留応力を付与することは、部材
表面の損傷や破壊を防止するのに極めて有効である。
労、応力腐食、腐食疲労等による損傷や破壊は表面で生
ずるので、表面に圧縮残留応力を付与することは、部材
表面の損傷や破壊を防止するのに極めて有効である。
また通常の焼入れではＡＣ，変態点以上の高温から急冷
し、一方、通常の応力焼鈍では６５０Ｃ程度に加熱保持
後、徐冷するものであるので、本発明の応力改善熱処理
法とは異なる。
し、一方、通常の応力焼鈍では６５０Ｃ程度に加熱保持
後、徐冷するものであるので、本発明の応力改善熱処理
法とは異なる。
本発明において、通常の焼入れや応力焼鈍よりも低温で
実施されるので表面の酸化や１寸法形状の変化が少ない
。また通常の応力焼鈍は高温に上げることにより材料の
降伏点が下がシ引張残留応力及び圧縮残留応力が緩和す
ることを利用している。すなわち、応力緩和作用のみに
依存しているから圧縮残留応力を積極的に付与すること
まではできない。
実施されるので表面の酸化や１寸法形状の変化が少ない
。また通常の応力焼鈍は高温に上げることにより材料の
降伏点が下がシ引張残留応力及び圧縮残留応力が緩和す
ることを利用している。すなわち、応力緩和作用のみに
依存しているから圧縮残留応力を積極的に付与すること
まではできない。
第２図は高周波誘導加熱装置を用いて軸の応力改善熱処
理を行う実施例を示す。第３図は軸の一例を示し、平滑
な軸面３１とともに軸封部を形成する段付部３２を有す
る。
理を行う実施例を示す。第３図は軸の一例を示し、平滑
な軸面３１とともに軸封部を形成する段付部３２を有す
る。
本実施例において、特に強度的見地から軸封部に圧縮残
留応力を付与する方法について説明する。
留応力を付与する方法について説明する。
第２図において、図面上省略している軸ｌの段付部の外
周部に加熱コイル２を設け、加熱コイル２は導体３を介
して高周波加熱源４に接続されている。軸表面には温度
センサ５が取付けてアシ。
周部に加熱コイル２を設け、加熱コイル２は導体３を介
して高周波加熱源４に接続されている。軸表面には温度
センサ５が取付けてアシ。
加熱温度制御に用いる。かかる構成で軸１の段付部を加
熱する。この際、軸１の表面層からある深さの範囲がな
るべく均熱されるようにすることが望ましい。例えば、
加熱パワを低出力にして加熱する、あるいは、連続加熱
せずに断続的に加熱する方法をとるとよい。このように
して加熱すると高周波加熱といえども軸内の温度分布は
比較的均一となシ第４図■のようになる。この状態から
。
熱する。この際、軸１の表面層からある深さの範囲がな
るべく均熱されるようにすることが望ましい。例えば、
加熱パワを低出力にして加熱する、あるいは、連続加熱
せずに断続的に加熱する方法をとるとよい。このように
して加熱すると高周波加熱といえども軸内の温度分布は
比較的均一となシ第４図■のようになる。この状態から
。
第２図の冷却子６を該加熱部に移動させポンプ８゜管９
およびパルプ１０を介して吹込まれる冷却剤７で急速冷
却する。冷却開始直後は第４図■のように表面で引張降
伏を生じ表面直下で圧縮応力を生ずる。さらに冷却して
完全に冷却すると第４図■のように表面で圧縮残留応力
、表面直下で引張残留応力となる。表面層に注目すると
温度、ひずみ、応力の挙動は第１図で説明したと同じ経
過を辿ることになる。
およびパルプ１０を介して吹込まれる冷却剤７で急速冷
却する。冷却開始直後は第４図■のように表面で引張降
伏を生じ表面直下で圧縮応力を生ずる。さらに冷却して
完全に冷却すると第４図■のように表面で圧縮残留応力
、表面直下で引張残留応力となる。表面層に注目すると
温度、ひずみ、応力の挙動は第１図で説明したと同じ経
過を辿ることになる。
第５図は本発明の他の実施例を示し、軸１の加熱方法と
して直接通電法を適用したものである。
して直接通電法を適用したものである。
第５図において、軸１の段付部の周囲に設置された電極
１１Ａおよび電極１１Ｂに加熱源１２から通電し、温度
センサ５によって加熱制御を行い、段付部が所定の温度
に到達後、第２図の場合同様冷却剤７で急速冷却する。
１１Ａおよび電極１１Ｂに加熱源１２から通電し、温度
センサ５によって加熱制御を行い、段付部が所定の温度
に到達後、第２図の場合同様冷却剤７で急速冷却する。
本実施例では高周波加熱に比して均一な加熱ができる。
なお、第２図および第５図の実施例では、加熱処理範囲
をコイル幅および電極間隔によって任意に調整できるの
で、軸封部を形成する段付部、その他の形状不連続部等
の所望の範囲のみを処理できる利点がある。また加熱温
度が低く、かつ処理時間が数分程度と短いため、軸表面
の酸化が一層軽微となり１段付部の変形、金属組織の変
化を生じないので、特に軸封部に有効である。
をコイル幅および電極間隔によって任意に調整できるの
で、軸封部を形成する段付部、その他の形状不連続部等
の所望の範囲のみを処理できる利点がある。また加熱温
度が低く、かつ処理時間が数分程度と短いため、軸表面
の酸化が一層軽微となり１段付部の変形、金属組織の変
化を生じないので、特に軸封部に有効である。
以上のように本発明によれば、軸表面の硬化。
組織変化等を招くことなく、加熱および冷却時の軸表面
および内部の熱ひずみを有効に利用して、軸表面に圧縮
残留応力を付与することができる。
および内部の熱ひずみを有効に利用して、軸表面に圧縮
残留応力を付与することができる。
また本発明は焼入硬化させるものでないため、靭性低下
を招くことがない。
を招くことがない。
第１図は本発明の原理を模式的に示すもので、第１図（
４）は温度〜時間線図、第１図（至）は応力〜ひすみ線
図、第２図は本発明の一例を示す説明図、第３図は軸の
一般形状を示す説明図、第４図は第２図に示す実施例に
おける軸断面の温度分布および応力分布を示す説明図、
第５図は本発明の他の例を示す説明図である。 １・・・軸、２・・・加熱コイル、５・・・温度センサ
、６・・・蔓 １ 図 吟肉 （Ｂ） 第３ 図 第 ４− 図 第 ５図
４）は温度〜時間線図、第１図（至）は応力〜ひすみ線
図、第２図は本発明の一例を示す説明図、第３図は軸の
一般形状を示す説明図、第４図は第２図に示す実施例に
おける軸断面の温度分布および応力分布を示す説明図、
第５図は本発明の他の例を示す説明図である。 １・・・軸、２・・・加熱コイル、５・・・温度センサ
、６・・・蔓 １ 図 吟肉 （Ｂ） 第３ 図 第 ４− 図 第 ５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、鋼製軸をその金属組織が変化しない温度範囲におい
て加熱し、しかる後に軸表面を急速冷却すことを特徴と
する軸の応力改善熱処理法。 ２、鋼製軸がポンプ軸である特許請求の範囲第１項記載
の軸の応力改善熱処理法。 ３、ポンプ軸の軸封部を特徴とする特許請求の範囲第２
項記載の軸の応力改善熱処理法。 ４、軸の周方向には全周に、かつ軸方向には局部的に加
熱する加熱手段によって熱処理する特許請求の範囲第１
項乃至第３項のいずれかに記載の軸の応力改善熱処理法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14785581A JPS5852428A (ja) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | 軸の応力改善熱処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14785581A JPS5852428A (ja) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | 軸の応力改善熱処理法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5852428A true JPS5852428A (ja) | 1983-03-28 |
Family
ID=15439776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14785581A Pending JPS5852428A (ja) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | 軸の応力改善熱処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5852428A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62193546A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-25 | Fujitsu Ltd | エンコ−ダモ−タ |
| JPS62193545A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-25 | Fujitsu Ltd | 揺動型のム−ビングコイル型モ−タ |
| FR2678195A1 (fr) * | 1991-06-26 | 1992-12-31 | Siderurgie Fse Inst Rech | Procede de traitement inductif de pieces metalliques notamment en acier, fissurees ou susceptibles de l'etre. |
| KR100656776B1 (ko) | 2005-12-14 | 2006-12-13 | 차영길 | 복합재 샤프트 성형장치 |
-
1981
- 1981-09-21 JP JP14785581A patent/JPS5852428A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62193546A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-25 | Fujitsu Ltd | エンコ−ダモ−タ |
| JPS62193545A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-25 | Fujitsu Ltd | 揺動型のム−ビングコイル型モ−タ |
| FR2678195A1 (fr) * | 1991-06-26 | 1992-12-31 | Siderurgie Fse Inst Rech | Procede de traitement inductif de pieces metalliques notamment en acier, fissurees ou susceptibles de l'etre. |
| KR100656776B1 (ko) | 2005-12-14 | 2006-12-13 | 차영길 | 복합재 샤프트 성형장치 |
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