(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有しており、その貫通孔の周囲を一巡する電流経路が形成可能な金属製の板状ワークを熱処理する方法であり、
貫通孔の位置が一致するように複数のワークを積層する積層工程と、
積層された複数のワークの各貫通孔を貫くように設置されたコアに交番磁束を発生させることで、各ワークの前記電流経路に電流を誘導してワークを加熱する加熱工程と、
を有しており、
前記加熱工程は、ワークの温度が時間の経過に伴って上昇する昇温工程と、昇温工程によって昇温したワークをその温度で保持する保持工程を有しており、
昇温工程における交番磁束の周波数ｆ１が、保持工程における交番磁束の周波数ｆ２より低いことを特徴とする板状ワークの熱処理方法。
【請求項２】
前記加熱工程は、ワークの磁気変態点以下の温度でワークを加熱することを特徴とする請求項１に記載の板状ワークの熱処理方法。
【請求項３】
前記ワークは、平面視するとリング状の板材であり、そのワークの貫通孔の寸法が３０〜３９５ｍｍであり、その外径が３５〜４００ｍｍであり、その板厚が１〜１００ｍｍであり、その板幅が２．２５〜５６．２５ｍｍであり、コアに発生させる交番磁束の周波数が５０〜１０００Ｈｚであることを特徴とする請求項２に記載の板状ワークの熱処理方法。
【請求項４】
前記加熱工程では、積層された複数のワークが、その積層方向に０．４〜１．０ＭＰａの圧力が作用した状態で保持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の板状ワークの熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の板状ワークを熱処理する熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
所望の機械的特性を得るために、金属製の板状ワークに熱処理（例えば、焼入れ、焼戻し、焼鈍し等）することが行われている。例えば、機械部品の一種である皿ばねでは、所望のばね性能となる機械的硬度を得るために、焼入れ、焼戻し等の熱処理が行われる。このような熱処理には、通常、加熱炉（バッチ式、連続式）が用いられている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加熱炉を用いて熱処理する方法は、一度に大量のワークを処理できる反面、ワークの昇温に時間を要し、熱処理時間が長くなる。その結果、設備が大型化して、立上げに時間がかかるためランニングコストが増加し、あるいは、炉内のワークの位置によってワークの温度が異なり、その特性（硬度等）にばらつきが生じる場合がある。そこで、本願発明者らは、短時間でワークを昇温可能な熱処理方法として、電磁誘導加熱による熱処理方法を提案している（特願２００９−２６８４１１）。しかしながら、電磁誘導加熱を利用する熱処理方法では、ワークを短時間に加熱することができる反面、ワークを１個ずつ処理しなければならないため、生産性が低いという問題がある。
【０００５】
本願は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、生産性の高い電磁誘導加熱によるワーク熱処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願は、貫通孔を有する金属製の板状ワークを熱処理する方法に関する。この板状ワークは、貫通孔の周囲を一巡する電流経路が形成可能となっている。この熱処理方法は、貫通孔の位置が一致するように複数のワークを積層する積層工程と、積層された複数のワークの各貫通孔を貫くように設置されたコアに交番磁束を発生させることで、各ワークの電流経路に電流を誘導してワークを加熱する加熱工程と、を有している。
【０００７】
この熱処理方法では、貫通孔の位置が一致するように複数のワークを積層し、その積層した複数のワークの各貫通孔を貫くようにコアを設置し、そのコアに交番磁束を発生させる。これによって、複数のワークに同時に誘導電流が流れ、複数のワークを同時に熱処理することができる。このため、生産性を向上することができる。
【０００８】
上記の熱処理方法において、加熱工程では、ワークの磁気変態点以下の温度範囲内でワークを加熱することが好ましい。熱処理温度をワークの磁気変態点以下とすることで、ワークの磁気特性が安定した状態で熱処理を行うことができる。
【０００９】
また、上記の熱処理方法は、平面視するとリング状の板材であるワークの熱処理に好適に用いることができる。この場合、ワークの貫通孔の寸法が３０〜３９５ｍｍであり、その外径が３５〜４００ｍｍであり、その板厚が１〜１００ｍｍであり、その板幅が２．２５〜５６．２５ｍｍであるときは、コアに発生させる交番磁束の周波数を５０〜１０００Ｈｚとすることが好ましい。このような条件でリング状のワークを加熱することで、ワークを短時間で加熱することができ、生産性をより向上することができる。
【００１０】
上記の熱処理方法では、複数のワークを積層した状態で加熱するため、積層されたワークのうち上端側及び下端側のワークからは熱が逃げ易く、中央のワークには熱がこもり易くなる。このため、各ワークへの入熱量が等しいと、加熱時間が経過するのに伴って上端側及び下端側のワークと中央のワークとの間に温度差が生じる。ワーク間で温度差が生じると、ワーク間で熱処理条件が異なることとなる。本願発明者らの研究によると、交番磁束の周波数が高くなるほど、上端側及び下端側のワークが中央のワークより加熱され易くなることが判明した。そこで、上記の熱処理方法では、加熱工程が、ワークの温度が時間の経過に伴って上昇する昇温工程と、昇温工程によって昇温したワークをその温度で保持する保持工程を有することができる。この場合に、昇温工程における交番磁束の周波数ｆ１が、保持工程における交番磁束の周波数ｆ２より低いことが好ましい。昇温工程でも交番磁束の周波数を高くして上端側及び下端側のワークを中央のワークより加熱してもよいが、交番磁束の周波数が高いとワークの昇温に時間がかかるため、交番磁束の周波数を低くして、ワークを短時間で加熱する。一方、保持工程は、各ワークの温度が上昇した後に行われる工程であり、各ワークを同一条件で加熱すると、各ワークに温度差が生じ易い。このため、保持工程では、交番磁束の周波数を高くすることで、上端側及び下端側のワークが中央のワークよりもより加熱される。これによって、積層された複数のワーク間に温度差が生じることを抑制することができる。
【００１１】
上記の熱処理方法の加熱工程においては、積層された複数のワークが、その積層方向に０．４〜１．０ＭＰａの圧力が作用した状態で保持されることが好ましい。交番磁束の周波数を低くした場合、積層されたワークが振動し、騒音が発生する。このため、積層されたワークに圧縮方向の圧力を作用させることで、ワークの振動を抑制し、騒音を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に用いられる加熱装置の概略構成を示す図。
【図２】加熱装置へのワーク（皿ばね）の設置状態を説明するための図。
【図３】本実施形態の加熱対象である皿ばねを説明するための図。
【図４】皿ばねが重ね合わされた状態を示す図。
【図５】防風壁の一例を示す図。
【図６】防風壁の他の例を示す図。
【図７】交番磁束の周波数とワークが４８０℃に到達するまでの時間との関係を示すグラフ。
【図８】交番磁束の周波数が６０Ｈｚのときの各皿ばね（１番目，８番目，１５番目）の温度の経時変化を示すグラフ。
【図９】交番磁束の周波数が３００Ｈｚのときの各皿ばね（１番目，８番目，１５番目）の温度の経時変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本実施形態の熱処理方法を実行するための加熱装置１０の概略構成について説明する。図１に示すように、加熱装置１０は、第１鉄心１２と第２鉄心１６と第３鉄心１４を備えている。各鉄心１２，１４，１６は、積層された電磁鋼板によって構成されており、その断面は矩形状となっている。
【００１４】
第１鉄心１２は、その先端が下方に折れ曲がっている。第１鉄心１２の基端は、上下方向にスライド移動可能に第３鉄心１４に組付けられている。第１鉄心１２は、図示しない昇降機構によって上下方向に駆動される。第２鉄心１６は、その先端が上方に折れ曲がり、第１鉄心１２の先端面と対向している。第２鉄心１６の基端は、第３鉄心１４に組付けられている。第１鉄心１２と第２鉄心１６は、第３鉄心１４によって磁気的に接続されている。
【００１５】
第１鉄心１２の先端面と第２鉄心１６の先端面との間には補助鉄心３０が配置されている。補助鉄心３０は、上述した鉄心１２,１４,１６と同様、積層された電磁鋼板によって構成されている。補助鉄心３０は、第１鉄心１２に固定されている。このため、第１鉄心１２が昇降機構によって上下に移動すると、補助鉄心３０も上下に移動する。これによって、第１鉄心１２の先端面と第２鉄心１６の先端面との間に被加熱物３２をセットする際に、補助鉄心３０が邪魔となることはない。補助鉄心３０が第２鉄心１６に接続されると、第１鉄心１２と第２鉄心１６と第３鉄心１４と補助鉄心３０によって磁気回路が形成される。
【００１６】
第１鉄心１２には第１コイル２６が巻回されている。第２鉄心１６には第２コイル３６が巻回されている。第１コイル２６と第２コイル３６は電源装置２２に接続されている。電源装置２２は、第１コイル２６と第２コイル３６に所定電圧及び所定周波数の交流を印加する。これによって、第１鉄心１２と第２鉄心１６と第３鉄心１４と補助鉄心３０によって形成される磁気回路に交番磁束が発生する。第１コイル２６と第２コイル３６に流れる電流は、電流計２４によって計測される。電流計２４で計測された電流値は、制御装置２０に入力される。制御装置２０は、電流計２４で計測される電流値に基づいて電源装置２２を制御する。これによって、第１コイル２６と第２コイル３６に所望の電圧及び周波数の交流が印加される。なお、制御装置２０は、第１鉄心１２を上下方向に駆動する昇降機構（図示省略）や、被加熱物３２の搬送等を行う搬送装置（図示省略）等を制御する。
【００１７】
上述した加熱装置１０により熱処理される被加熱物（ワーク）３２は、金属製の板材であって、熱処理時に補助鉄心３０を貫通させるための貫通孔を有している。被加熱物３２は、貫通孔周りに電気的に連続する連続体であり、貫通孔の周囲を一巡する電流経路が形成可能となっている。被加熱物３２としては、例えば、平面視するとリング状の板材が挙げられる。被加熱物３２の具体例としては、機械部品の一種である皿ばね、ワッシャ等とすることができる。
【００１８】
なお、被加熱物３２は、熱処理時において貫通孔の周囲を一巡する電流経路が形成可能であればよく、熱処理後はこの条件が満足される必要はない。このため、リング状の板材として熱処理を行った後に、リング状の板材の一部を除去して最終製品としてもよい。また、被加熱物３２の貫通孔のサイズに制限はない。被加熱物３２の貫通孔のサイズに合わせて補助鉄心３０を変更すればよいためである。
【００１９】
被加熱物３２は、上述したように貫通孔を有する種々の機械部品とすることができるが、以下では、皿ばねを例に、本実施形態の熱処理方法を具体的に説明する。図３に示すように、皿ばね４０は、部分円錐筒形状を有するばね部材３４で構成されている。ばね部材３４は、ばね鋼（例えば、ＳＫ８５，Ｓ６０Ｃ等）で形成することができる。
【００２０】
皿ばね４０は、図２，４に示すように、積層された状態で加熱装置１０へ設置され、積層された状態のまま熱処理が実施される。（図２，４では、複数枚の皿ばね４０が積層された皿ばね群を参照番号３２で示し、一枚の皿ばねを参照番号４０で示している。）具体的には、加熱装置１０の第１鉄心１２と第２鉄心１６との間には支持板４４が設置されている（図１では図示省略、図２に図示）。図２に示すように、支持板４４の中心には、貫通孔４４ａが形成されている。複数の皿ばね４０は、支持板４４上に積層される。複数の皿ばね４０が積層された状態では、各皿ばね４０の貫通孔の位置が一致し、また、その一致した貫通孔と支持板４４の貫通孔４４ａの位置も一致している。皿ばね群３２を熱処理する際には、皿ばね群３２の貫通孔と支持板４４の貫通孔４４ａ内に、補助鉄心３０を配置する。この状態で第１コイル２６及び第２コイル３６に交流を印加し、鉄心１２，１４，１６及び補助鉄心３０に交番磁束を発生させる。この交番磁束によって各皿ばね４０に二次電流が誘導され、その二次電流のジュール熱によって各皿ばね４０が加熱される。
【００２１】
支持板４４上に積層された皿ばね群（被加熱物）３２には、図２に示すように、図示しない加圧装置からの圧縮力（積層方向の力）が押え板４６を介して付与される。皿ばね群３２に圧縮力が付与されることで、加熱処理時の騒音を低減することができる。すなわち、補助鉄心３０に発生する交番磁束の周波数を低くすると、加熱装置１０が振動、あるいは、皿ばね群３２が振動して騒音が発生する。加熱処理時に皿ばね群３２に圧縮力を付与することで、加熱処理時に発生する騒音を低減することができる。なお、圧縮力を発生させる加圧装置（図示省略）は、制御装置２０によって制御される。
【００２２】
また、図２に示すように、支持板４４の外周には、防風壁４２が設置されている。防風壁４２は、皿ばね群３２の外周面を取囲んでいる。皿ばね群３２の外周面を防風壁４２が取囲むことで、皿ばね群３２からの放熱が抑制される。防風壁４２は、断熱効果が高いセラミックなどの材料を用いて製作することができる。
【００２３】
なお、防風壁４２は、図５に示すように、皿ばね群３２の周囲を切れ目なく取囲む形状とすることができる。この場合は、防風壁４２の材料を不導体（例えば、セラミック等）とすることが好ましい。防風壁４２を不導体とすることで、防風壁４２内に二次電流が誘導されることを防止することができる。これによって、皿ばね群３２は、皿ばね群３２内を流れる二次電流のみによって加熱されることとなり、皿ばね群３２を安定して加熱することができる。
【００２４】
あるいは、図６に示す防風壁４８のように、周方向の一部に開放部４８ａが形成されていてもよい。防風壁４８に開放部４８ａを形成することで、皿ばね群３２を観察することが可能となる。かかる構成を採用する場合は、例えば、皿ばね群３２の温度を、開放部４８ａを介して非接触式温度計（サーモグラフィ，放射温度計等）によって計測することができる。すなわち、加熱時には皿ばね群３２に二次電流が誘導されるため、接触式温度計（例えば、熱電対）では皿ばね群３２の温度を正確に計測できない。防風壁４８に開放部４８ａを形成することで、非接触で皿ばね群３２の温度を計測することができ、皿ばね群３２の温度を正確に計測することができる。制御装置２０は、計測した皿ばね群３２の温度に基づいて電源装置２２を制御することで、皿ばね群３２の温度を所望の温度に制御することができる。
【００２５】
なお、防風壁４８に設ける開放部４８ａを大きくすると、皿ばね群３２を観察し易くなる反面、開放部４８ａを介して皿ばね群３２からの放熱が促進され、また、皿ばね群３２の周囲の気流が影響を受ける。このため、開放部４８ａは、これらの影響が最小限となるように、非接触式温度計の最小測定寸法を確保できるだけの寸法とすることが望ましい。
【００２６】
次に、加熱装置１０によって皿ばね群３２を熱処理する際の手順を説明する。なお、本実施形態の熱処理技術は、種々の熱処理（焼入れ、焼戻し、焼鈍し等）に適用できるが、ここでは焼戻し処理を実施する場合を説明する。まず、制御装置２０は、昇降機構を駆動して第１鉄心１２を上方に移動させる。これによって、補助鉄心３０も上方に移動し、補助鉄心３０と第２鉄心１６との間にスペースが形成される。その結果、支持板４４上に皿ばね４０を設置することが可能となる。
【００２７】
次いで、制御装置２０は、搬送装置を駆動し、支持板４４の上に複数の皿ばね４０を積層してゆく。この際、各皿ばね４０の貫通孔と支持板４４の貫通孔４４ａとが一致するように積層する。なお、皿ばね４０の積層枚数は、加熱装置１０の大きさ、皿ばね４０の板厚等に応じて適宜決定することができる。本実施形態では、１５枚の皿ばね４０を積層している。
【００２８】
支持板４４上に皿ばね４０を積層すると、次に、制御装置２０は、昇降機構を駆動して第１鉄心１２を下方に移動させる。これによって、支持板４４上に積層された皿ばね群３２の貫通孔を補助鉄心３０が貫通し、補助鉄心３０と第２鉄心１６が接続される。その結果、鉄心１２，１４，１６，３０によって磁気回路が形成される。
【００２９】
次いで、制御装置２０は、加圧装置を駆動して押え板４６を皿ばね群３２に向かって移動させ、皿ばね群３２に圧縮力を作用させる。皿ばね群３２に作用させる圧縮力は、０．４〜１．０ＭＰａの圧力とすることができる。皿ばね群３２に上記の圧力範囲の圧縮力を作用させることで、加熱時に皿ばね群３２が振動することが抑えられ、皿ばね群３２の振動による騒音が低減される。
【００３０】
加熱装置１０への皿ばね群３２の設置が終了すると、制御装置２０は、電源装置２２を駆動して第１コイル２６及び第２コイル３６に交流を印加する。これによって、補助鉄心３０に交番磁束が発生し、皿ばね群３２の各皿ばね４０に二次電流（補助鉄心３０の周りを一巡する渦電流）が誘導される。皿ばね群３２の各皿ばね４０は、誘導された二次電流によるジュール熱によって加熱され、焼戻し処理が行われる。この焼戻し処理は、皿ばね群３２を所定温度まで昇温する昇温工程と、所定温度に昇温した皿ばね群３２をその温度で保持する保持工程と、保持工程後に皿ばね群３２を冷却する冷却工程を有している。
【００３１】
（昇温工程）  昇温工程では、第１コイル２６及び第２コイル３６に周波数ｆ１の交流を印加し、皿ばね群３２を所定温度まで昇温する。皿ばね群３２を昇温する所定温度は、皿ばね群３２の磁気変態点（ばね鋼のキュリー温度：７２３℃）以下の温度とすることが好ましい。本実施形態の焼戻し処理では、４８０〜５００℃に加熱される。皿ばね群３２を磁気変態点以下の温度範囲内で加熱することで、加熱中に皿ばね群３２の磁気特性が大きく変化することが抑制され、皿ばね群３２を安定して熱処理することができる。
また、皿ばね群３２を所定温度まで昇温する時間は、１５秒〜１分とされる。昇温時間を１５秒以下とするためには、補助鉄心３０に発生させる交番磁束の周波数を低くしなければならない。しかしながら、補助鉄心３０に発生させる交番磁束の周波数を低くし過ぎると、皿ばね群３２の振動が問題となる。また、昇温時間が１分以上であると、皿ばね群３２の振動は問題とならないが、生産性が低下してしまう。このため、昇温時間を１５秒〜１分とすることで、皿ばね群３２の振動を抑えつつ、生産性を向上することができる。
【００３２】
なお、昇温工程における交番磁束の周波数ｆ１は、５０〜１０００Ｈｚとすることが好ましい。周波数が５０Ｈｚ未満となると、皿ばね群３２の振動が大きくなり、騒音が発生する。また、皿ばね群３２が振動すると、熱処理の均一性が低下してしまう。一方、周波数が１０００Ｈｚを超えると、加熱時間が長くなり生産性が低下してしまう。したがって、周波数ｆ１を５０〜１０００Ｈｚとすることで、皿ばね群３２の振動を抑えながら、短時間で皿ばね群３２を加熱することができる。
【００３３】
（保持工程）  保持工程では、第１コイル２６及び第２コイル３６に周波数ｆ２の交流を印加し、昇温工程で所定温度（例えば、４８０℃）に昇温された皿ばね群３２をその温度で所定時間だけ保持する。皿ばね群３２を所定温度に保持する保持時間は、皿ばね４０に求められる機械的特性に応じて適宜決定することができる。例えば、機械的硬度と耐久性を満足するためには、保持時間を１秒〜１１分とすることが好ましい。なお、加熱装置１０では、皿ばね群３２の周囲に防風壁４２が設けられているため、皿ばね群３２からの放熱が抑えられ、少ない電力で皿ばね群３２を所定温度に維持することができる。
【００３４】
ここで、本実施形態の焼戻し処理において保持工程を行う理由は下記による。すなわち、焼戻し処理の中には、ある任意の温度まで被加熱物を昇温するだけで焼戻し処理を完了できるものがある（すなわち、保持工程を不要とするものがある）。しかしながら、そのような場合は、被加熱物の昇温速度、到達温度、冷却速度を厳密に管理しないと、被加熱物の焼戻し量にバラツキが生じる。そこで、被加熱物の焼戻し量のバラツキを抑制するため、昇温工程後にその温度を所定の時間だけ保持する保持工程を行う。これによって、焼戻し処理にロバスト性を持たせることができ、焼戻し量のバラツキが抑えられる。
【００３５】
なお、保持工程における交番磁束の周波数ｆ２は、昇温工程と同様に、５０〜１０００Ｈｚとすることが好ましい。ただし、保持工程における交番磁束の周波数ｆ２は、昇温工程の周波数ｆ１よりも高いことが好ましい。
すなわち、本実施形態では、複数枚の皿ばね４０を積層した状態で加熱するため、積層された皿ばね４０のうち上端側及び下端側の皿ばね４０からは熱が逃げ易く、中央の皿ばね４０には熱がこもり易い。このため、昇温工程と同一の熱量で皿ばね群３２を加熱すると、時間が経過するのに伴って上端側及び下端側の皿ばね４０と中央の皿ばね４０との間に温度差が生じてしまう。一方、後述する図８，９の実験結果に示されるように、交番磁束の周波数が高いと、上端側及び下端側の皿ばね４０が中央の皿ばね４０より加熱され易い。そこで、保持工程における交番磁束の周波数ｆ２を、昇温工程の周波数ｆ１よりも高くする。これによって、積層された複数の皿ばね４０の間に温度差が生じることを抑制することができる。
【００３６】
（冷却工程）  冷却工程では、保持工程によって所定温度に保持された皿ばね群３２を冷却する。冷却工程における皿ばね群３２の冷却速度は、皿ばね４０に求められる機械的特性に応じて適宜決定することができる。なお、皿ばね群３２の冷却速度を制御するために、必要に応じて第１コイル２６及び第２コイル３６に交流を印加することができる。
【００３７】
冷却工程が終了すると、制御装置２０は、押え板４６を上方に移動させると共に、第１鉄心１２及び補助鉄心３０を上方に移動させる。これによって、皿ばね群３２が搬出可能な状態となる。次いで、制御装置２０は、搬出装置を駆動して皿ばね群３２を加熱装置１０から搬出する。なお、上述した実施形態では、加熱装置１０に設置した状態で皿ばね群３２を冷却し、その後に加熱装置１０から皿ばね群３２を搬出したが、保持工程後直ちに加熱装置１０から皿ばね群３２を搬出し、その後に皿ばね群３２を冷却してもよい。
【００３８】
ここで、加熱装置１０によって好適に熱処理することができる皿ばね（被加熱物）４０の寸法条件について説明しておく。皿ばね（被加熱物）４０は、下記の条件を満たすことで、本実施形態の熱処理方法で好適に熱処理することができる。
【００３９】
（１）皿ばね４０の内周面３８の内径Ｄ１が３０〜３９５ｍｍ（図３参照）
皿ばね４０の内径Ｄ１は３０ｍｍ以上とすることが好ましい。皿ばね４０の内径Ｄ１が３０ｍｍ未満の場合、皿ばね４０の貫通孔内に設置される補助鉄心３０が小さくなり過ぎる。補助鉄心３０が小さ過ぎると、補助鉄心３０内に発生する交番磁束数が小さくなる。その結果、皿ばね４０内に発生する二次電流が少なくなり、皿ばね４０の加熱時間が長くなってしまう。このため、皿ばね４０の内径Ｄ１を３０ｍｍ以上とすることで、皿ばね４０を短時間で加熱することができる。
また、皿ばね４０の内径Ｄ１は３９５ｍｍ以下とすることが好ましい。皿ばね４０の内径Ｄ１が３９５ｍｍを超えると、皿ばね４０の外径Ｄ２が大きくなり、次に説明する条件（２）「皿ばね４０の外径Ｄ２が４００ｍｍ以下」を満足し難くなるためである。
【００４０】
（２）皿ばね４０の外周面３７の外径Ｄ２が３５〜４００ｍｍ（図３参照）
皿ばね４０の外径Ｄ２は３５ｍｍ以上とすることが好ましい。皿ばね４０の外径Ｄ２が３５ｍｍ未満であると、上記の条件（１）「皿ばね４０の内径Ｄ１が３０ｍｍ以上」を満足し難くなるためである。
また、皿ばね４０の外径Ｄ２は４００ｍｍ以下であることが好ましい。皿ばね４０の外径Ｄ２が４００ｍｍより大きくなると、皿ばね４０の加熱装置１０への搬送や積層のための機構が複雑化し、また、そのための設備が大規模化する。また、補助鉄心３０の寸法を大きくしなければならないため、熱処理効率が悪化することがある。
【００４１】
（３）皿ばね４０の板幅Ｂが２．２５〜５６．２５ｍｍ（図３参照）
皿ばね４０の板幅Ｂは、２．２５ｍｍ〜５６．２５ｍｍであることが好ましい。板幅Ｂが２．２５ｍｍ未満であると、交番磁束による二次電流を皿ばね４０の加熱に有効に利用できないためである。例えば、交番周波数を５０Ｈｚとし板材（比透磁率１００の物質）を加熱する場合、電流の浸透深さは２．２５ｍｍとなる。このため、板材の幅が２．２５ｍｍより短いと、発生可能な二次電流の一部を利用しないこととなり、加熱効率を低下させる。
また、皿ばね４０の板幅Ｂが５６．２５ｍｍより大きいと、二次電流が表面の限られた領域でのみ発生し、その中央部は熱伝導によって加熱されることとなる。このため、加熱時間が長くなり、生産性を低下させてしまう。
【００４２】
（４）皿ばね４０の板厚ｔが１〜１００ｍｍ（図３参照）
皿ばね４０の板厚ｔは、１〜１００ｍｍであることが好ましい。板厚ｔが１ｍｍ未満であると、皿ばね４０に二次電流が発生し難く、加熱効率が低下する。また、板厚ｔが１００ｍｍより大きいと、補助鉄心３０を長くする必要があり、交番磁束の発生効率が悪化する。
【００４３】
なお、上記のサイズ範囲は皿ばねを例に説明したが、被加熱物３２が皿ばね以外の部品であっても、その部品を上記のサイズ範囲とすることで、本実施形態の熱処理方法を好適に実施することができる。
【００４４】
（実験例）  最後に、加熱装置１０によって皿ばね群３２を実際に加熱し、皿ばね群３２を構成する各皿ばね４０の温度を計測した結果（図７，８，９，表１）を説明する。各計測は、１５枚の皿ばねを積層し、その積層した皿ばね群を０．７ＭＰａの圧力で圧縮した状態で行った。計測対象となった皿ばね４０は、板厚２．１ｍｍ、外径２２１．４ｍｍ、内径１９５ｍｍ、板幅２６．４ｍｍであった。また、皿ばねの材料は、ＳＫ８５であった。
【００４５】
図７は、交番磁束の周波数を変化させながら、皿ばねの温度が４８０℃となるまでの時間を計測した結果を示している。図中、「上段」とは最も上に位置する皿ばねを意味し、「中段」とは下から８番目の皿ばねを意味し、「下段」とは最も下に位置する皿ばねを意味している。図７に示すように、交番磁束の周波数が低いと、各皿ばねは短時間で４８０℃に到達するのに対して、交番磁束の周波数が高いと、各皿ばねが４８０℃に到達するのに長時間を要した。また、交番磁束の周波数が低いときは（例えば、５０Ｈｚ）、「上段」と「中段」と「下段」の各皿ばねが略同時に４８０℃に到達するのに対して、交番磁束の周波数が高いときは（例えば、４００Ｈｚ）、「上段」と「中段」と「下段」の各皿ばねが４８０℃に到達した時間にばらつきが生じた。したがって、昇温工程では、交番磁束の周波数をできるだけ低くすることがよいことが判明した。
【００４６】
図８は、交番磁束の周波数を６０Ｈｚとしたときの、「上段」と「中段」と「下段」の各皿ばねの温度の経時変化を示している。また、図９は、交番磁束の周波数を３００Ｈｚとしたときの、「上段」と「中段」と「下段」の各皿ばねの温度の経時変化を示している。図８から明らかなように、交番磁束の周波数を６０Ｈｚとしたときは、「上段」と「中段」と「下段」の各皿ばねの温度は略同一の温度となった。一方、図９から明らかなように、交番磁束の周波数を３００Ｈｚとしたときは、「上段」と「下段」の皿ばねは「中段」の皿ばねよりも温度が高くなった。このため、保持工程では、「上段」と「下段」の皿ばねを「中段」の皿ばねよりも加熱するために、交番磁束の周波数を高くすることが好ましいことが判明した。
【００４７】
表１に示すように、皿ばね群３２を加圧した状態で熱処理した際の騒音は、皿ばね群３２を加圧しない状態で熱処理したときの騒音よりも低くなった。皿ばね群３２を加圧した状態で熱処理することが有効であることが確認された。
【００４８】
【表１】
0005595017.tif 000002
【００４９】
上述した説明から明らかなように、本実施形態の熱処理方法では、複数の板状ワークを積層して同時に熱処理するため、生産性を向上することができる。また、昇温工程における交番磁束の周波数と保持工程における交番磁束の周波数とを変えることで、板状ワークを短時間で目標温度に上げることができ、また、熱処理中に各板状ワークの間に温度差が生じることを防止することができる。
【００５０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。例えば、上述した実施形態では、焼戻し処理の手順のみを説明したが、本願の熱処理技術は、その他の熱処理（焼入れ、焼鈍し等）にも適用することができる。
【００５１】
また、加熱装置１０を構成する各部は、種々の改良・変更を行うことができる。例えば、被加熱物を支持する支持板４４は、被加熱物を３点支持にて支持するようにしてもよい。すなわち、被加熱物の放熱は大気だけではなく、接触する支持板へも生じる。したがって、被加熱物と支持板との接触面積をできるだけ小さくするために、支持板は被加熱物を３点支持にて支持することが好ましい。
【００５２】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０：熱処理装置
１２：第１鉄心
１４：第３鉄心
１６：第２鉄心
２０：制御装置
２２：電源装置
２４：電流計
２６，３６：コイル
３０：補助鉄心
３２：被加熱物（ワーク）
４０：皿ばね
【図１】
0005595017.tif 000003
【図２】
0005595017.tif 000004
【図３】
0005595017.tif 000005
【図４】
0005595017.tif 000006
【図５】
0005595017.tif 000007
【図６】
0005595017.tif 000008
【図７】
0005595017.tif 000009
【図８】
0005595017.tif 000010
【図９】
0005595017.tif 000011