(57)【要約】【課題】処理対象物の表層の一部分にのみ浸炭を行う場合に、工程を簡単化することで作業負担を軽減し、コストを低減し、有害ガスの発生や処理対象物の表面性状の急変を防止できるガス浸炭方法を提供する。【解決手段】処理対象物Ｗの表層の一部分である環状部位Ｗ′にのみガス浸炭装置１により浸炭処理を行う。ガス浸炭装置１は、浸炭処理用容器２内に設けられる加熱用コイル３と、処理対象物Ｗを支持する支持部材４を移動させる駆動機構５を備え、容器２内に浸炭雰囲気用ガスが供給される。コイル３により囲まれる加熱領域の寸法は、環状部位Ｗ′のみを浸炭温度まで加熱できるように設定される。加熱領域外で支持部材４により処理対象物Ｗを支持し、次に、駆動機構５により支持部材４を移動させることで環状部位Ｗ′を加熱領域に位置するように位置決めし、しかる後に、浸炭雰囲気下の容器２内で環状部位Ｗ′をコイル３により加熱することで浸炭処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物の表層の一部分である環状部位にのみガス浸炭装置により浸炭処理を行う方法であって、
前記ガス浸炭装置は、浸炭処理用容器と、前記容器内に設けられる加熱用コイルと、前記処理対象物を支持する支持部材と、前記支持部材を移動させる駆動機構とを備え、
前記容器内に浸炭雰囲気用ガスが供給され、
前記コイルにより囲まれる加熱領域の寸法は、前記環状部位のみを浸炭に必要な温度まで加熱できるように設定され、
前記加熱領域外で前記支持部材により前記処理対象物を支持し、次に、前記駆動機構により前記支持部材を移動させることで前記環状部位を前記加熱領域に位置するように位置決めし、しかる後に、浸炭雰囲気下の前記容器内で前記環状部位を前記コイルにより加熱することで浸炭処理を行うガス浸炭方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は浸炭焼入れ処理を行うためのガス浸炭方法に関し、例えば自動車工業や機械工業において用いられる鋼製部品の表面改質を行うのに適している。
【背景技術】
【０００２】
従来、処理対象物の表層の一部分にのみ浸炭処理を行う場合、その浸炭処理部位を除く部分を、例えば樹脂に酸化ホウ素等の浸炭防止材料を分散させた浸炭防止塗料、有機溶剤、銅メッキ、キャップのような被覆手段によりマスキングした後に浸炭処理を行っている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２９５０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の浸炭方法では、処理対象物を被覆手段によりマスキングする前処理工程や、浸炭された処理対象物から被覆手段を除去する後処理工程が必要になり、作業負担が大きくなるという問題がある。また、浸炭防止剤を塗布すると有害ガスが発生する場合がある。さらに、処理対象物における浸炭処理される部位と浸炭処理されない部位との境界で、機械的強度等の表面性状が急変する。そうすると、浸炭時に浸炭される部位とされない部位とで変形量が異なり、その境界近傍で応力が増大し、割れが発生し易くなる。本発明はそのような問題を解決することのできるガス浸炭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】
【０００４】
本発明のガス浸炭方法は、処理対象物の表層の一部分である環状部位にのみガス浸炭装置により浸炭処理を行う方法であって、前記ガス浸炭装置は、浸炭処理用容器と、前記容器内に設けられる加熱用コイルと、前記処理対象物を支持する支持部材と、前記支持部材を移動させる駆動機構とを備え、前記容器内に浸炭雰囲気用ガスが供給され、前記コイルにより囲まれる加熱領域の寸法は、前記環状部位のみを浸炭に必要な温度まで加熱できるように設定され、前記加熱領域外で前記支持部材により前記処理対象物を支持し、次に、前記駆動機構により前記支持部材を移動させることで前記環状部位を前記加熱領域に位置するように位置決めし、しかる後に、浸炭雰囲気下の前記容器内で前記環状部位を前記コイルにより加熱することで浸炭処理を行うことを特徴とする。
本発明によれば、処理対象物の表層における環状部位を除く部分をマスキングすることなく、その環状部位にのみ浸炭処理を行うことができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のガス浸炭方法によれば、処理対象物の表層の一部分にのみ浸炭を行う場合に、工程を簡単化することで作業負担を軽減し、コストを低減でき、有害ガスの発生や処理対象物の表面性状の急変を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１に示す誘導加熱式ガス浸炭装置１は、処理対象物Ｗの表層の一部分である環状部位Ｗ′（図１においてクロスハッチングにて示す部位）にのみ浸炭処理を行うために用いられるものであって、浸炭処理用容器２と、容器２の内部に設けられる誘導加熱用コイル３と、処理対象物Ｗの支持部材４と、支持部材４を移動させる駆動機構５とを備える。コイル３は容器２内に固定され、本実施形態ではコイル軸方向は上下方向とされる。処理対象物Ｗは支持部材４の上面に図外治具により固定される。駆動機構５は支持部材４を上下に移動させ、支持部材４により支持される処理対象物Ｗを容器２に出し入れするもので、その構成は特に限定されず公知の構成を採用できる。
【０００７】
ガス源７から供給される浸炭雰囲気用ガスが容器２内へ導入口８から供給され、排気口９からガス処理装置１０に排気される。浸炭雰囲気の濃度を予め設定された所望の値とするため、例えば、浸炭雰囲気用ガスを０．５Ｌ／ｍｉｎの一定流量で流し、浸炭雰囲気の全圧を８０ｋＰａ程度に保持する。浸炭雰囲気は浸炭ガスと希釈ガスとから構成され、浸炭ガスや希釈ガスの種類は特に限定されない。例えば、浸炭ガスはメタンガスとされ、希釈ガスは窒素ガスとされる。なお、浸炭雰囲気を浸炭ガスのみから構成してもよい。また、ガス源７と導入口８との間に、圧力センサにより検知される容器２の内圧に応じて制御される電磁流量制御弁を設けてもよく、これにより浸炭雰囲気用ガスの流量を制御し、浸炭雰囲気の濃度を調節できる。
【０００８】
コイル３により加熱される環状部位Ｗ′の温度を測定する温度測定器１１が設けられている。温度測定器１０として、図示例では容器２に設けた窓２ａを透過する赤外線を感知する非接触式のものを示すが、熱電対等を用いる接触式のものを用いてもよい。温度測定器１１による測定温度に応じて図外電力制御装置によるコイル３への供給電力を手動あるいは自動で調節することで浸炭温度を調節できる。浸炭時間を短縮するために浸炭温度を１２００℃〜１３５０℃程度に設定するのが好ましい。
【０００９】
コイル３により囲まれる加熱領域の寸法は、環状部位Ｗ′のみを浸炭に必要な温度まで加熱できるように設定される。例えば、処理対象物Ｗが円柱形を有し環状部位Ｗ′が円環形である場合、コイル３の内周も円柱面に沿う形状とされ、環状部位Ｗ′の直径をＤ１、上下方向寸法をＬ１、コイル３の内径をＤ２、上下方向寸法をＬ２として、Ｄ２／Ｄ１＝１．２、Ｌ１／Ｌ２＝０．８とされる。
【００１０】
上記ガス浸炭装置１により浸炭処理を行うには、まずコイル３の加熱領域外で支持部材４により処理対象物Ｗを支持し、次に、駆動機構５により支持部材４を上昇させることで環状部位Ｗ′をコイル３により囲まれる加熱領域に位置するように位置決めし、しかる後に、所望濃度の浸炭雰囲気下の容器２内で環状部位Ｗ′をコイル３により加熱する。所望の浸炭深さを得るのに必要な予め設定した浸炭時間だけ環状部位Ｗ′を加熱した後に、駆動機構５により支持部材４を下降させ、処理対象物Ｗをコイル３の加熱領域外に移動させることで浸炭処理を終了する。なお、処理対象物Ｗにおいてコイル３により加熱される部位の温度はコイル３から離れるに従い漸次低下するため、環状部位Ｗ′の両端近傍では浸炭深さは漸次浅くなる。例えば、図２は浸炭処理された処理対象物Ｗにおける表面炭素濃度とコイル軸方向位置との関係の一例を示し、実線は本件発明の実施例、破線は従来のマスキングを行った例を示す。これにより、処理対象物Ｗにおける浸炭処理される環状部位Ｗ′と浸炭処理されない部位との境界で表面性状が急変するのを防止できる。
【００１１】
上記実施形態によれば、処理対象物Ｗの表層における環状部位Ｗ′を除く部分をマスキングすることなく、環状部位Ｗ′にのみ浸炭処理を行うことができる。すなわち自然に部分浸炭が実現でき、煩雑なマスキング工程が不要で浸炭処理工程が簡単化されるので作業負担を軽減でき、工数、資材の節約によりコストを低減できる。さらに、浸炭防止剤を塗布する必要がないので有害ガスが発生することもなく、処理対象物Ｗに表面性状の急変部位が生じることもない。
【００１２】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、処理対象物は円柱形に限定されず任意の形状でよく、そのため、環状部位も円環形に限定されず処理対象物の形状に応じた環形であればよい。この場合、コイルの形状を環状部位の形状に沿う形状とすればよい。また、コイルを内周が円柱に沿う形状とし、支持部材を駆動機構によりコイルの軸中心に回転駆動してもよい。これにより処理対象物の形状に拘らず環状部位における品質の均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態の誘導加熱式ガス浸炭装置の構成を示す断面図
【図２】浸炭処理された処理対象物における表面炭素濃度とコイル軸方向位置との関係の一例を示す図
【符号の説明】
【００１４】
１  ガス浸炭装置
２  容器
３  コイル
４  支持部材
５  駆動機構
Ｗ  処理対象物
Ｗ′  環状部位
【図１】
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【図２】
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