(57)【要約】【課題】熱処理に伴うワークの変形を低減し得る熱処理用のワーク保持装置を提供する。【解決手段】熱処理用のワーク保持装置１１は、溶体化処理や急冷処理などの熱処理されるワーク１０を保持する。ワーク保持装置は、熱処理時における剛性を確保する一方、ワークを非拘束の状態で保持する複数の保持部４０における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワークの熱変形（膨張または収縮）に応じて変化するように構成されている。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理されるワークを保持する熱処理用のワーク保持装置において、
熱処理時における剛性を確保する一方、前記ワークを非拘束の状態で保持する複数の保持部における相互間の相対位置が、熱処理時における前記ワークの熱変形に応じて変化することを特徴とする熱処理用のワーク保持装置。
【請求項２】
熱処理されるワークを保持する熱処理用のワーク保持装置において、
前記ワークと同種の第１の材料からなるカバー部材と、
前記第１の材料に比べて線膨張係数が小さく、かつ、前記第１の材料に比べて高剛性の第２の材料からなり、前記カバー部材が熱変形自在に接続された複数の芯部材と、
前記カバー部材上に取り付けられ前記ワークを非拘束の状態で保持する複数の保持部と、を有してなり、
前記複数の保持部における相互間の相対位置が、熱処理時における前記ワークの熱変形に応じて変化することを特徴とする熱処理用のワーク保持装置。
【請求項３】
前記カバー部材は、前記複数の保持部における相互間の相対位置が、熱処理時における前記ワークの熱変形と相似形的に変化するように、前記芯部材に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の熱処理用のワーク保持装置。
【請求項４】
前記複数の保持部における相互間の相対位置を、二次元で変化させることを特徴とする請求項２に記載の熱処理用のワーク保持装置。
【請求項５】
前記複数の保持部における相互間の相対位置を、三次元で変化させることを特徴とする請求項２に記載の熱処理用のワーク保持装置。
【請求項６】
前記第１の材料は、前記ワークの材料の線膨張係数と同等の線膨張係数を備えることを特徴とする請求項２に記載の熱処理用のワーク保持装置。
【請求項７】
前記第１の材料はアルミニウム合金材料であり、前記第２の材料は鉄系材料であることを特徴とする請求項２に記載の熱処理用のワーク保持装置。
【請求項８】
前記熱処理は、溶体化処理を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の熱処理用のワーク保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理されるワークを保持する熱処理用のワーク保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱処理を行う場合、熱処理されるワークは、一般的に、熱処理用のワーク保持装置に保持されている。例えば、時効処理時に、ワークの変形および残留応力を低減するために、熱間でワークを型に押し付ける技術が知られている（特開平６−４７４６３号公報参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−４７４６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
熱処理に伴って、ワークには熱変形が生じる。この熱変形には、加熱時の膨張と、冷却時の収縮とが含まれる。ここで、熱処理されるワークの熱変形量とワーク保持装置の熱変形量とが均等であれば、ワークに撓みや歪が生じることはない。
【０００５】
しかしながら、ワークを形成する材料の線膨張係数とワーク保持装置を形成する材料の線膨張係数との差に起因して、ワークの熱変形量とワーク保持装置の熱変形量との差を吸収することができなくなり、ワークに大きな変形が生じる虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は、熱処理に伴うワークの変形を低減し得る熱処理用のワーク保持装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、熱処理されるワークを保持する熱処理用のワーク保持装置であって、熱処理時における剛性を確保する一方、ワークを非拘束の状態で保持する複数の保持部における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワークの熱変形（膨張または収縮）に応じて変化するように構成したものである。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、熱処理時における剛性を確保しつつ、熱処理に伴うワークの変形を低減できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る熱処理用のワーク保持装置１１を示す斜視図、図２は、同ワーク保持装置１１を構成するＸ方向ユニット２０ｘ、Ｙ方向ユニット２０ｙおよびＺ方向ユニット２０ｚを分解して示す斜視図、図３（Ａ）は、図１の矢印３Ａ（Ｙ方向）に沿って見たＸ方向ユニット２０ｘおよびＹ方向ユニット２０ｙを示す図、図３（Ｂ）は、図１の矢印３Ｂ（Ｚ方向）に沿って見たＸ方向ユニット２０ｘ、Ｙ方向ユニット２０ｙおよびＺ方向ユニット２０ｚを示す図、図４（Ａ）は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各ユニット２０ｘ、２０ｙ、２０ｚの基本構成をなす桁材３０を示す斜視図、図４（Ｂ）は、ワーク１０を非拘束の状態で保持する保持部４０をワーク１０の一部とともに示す断面図である。
【００１１】
例えばアルミニウム合金材料からなるワークは、一般的に、５００℃〜５５０℃の温度域での溶体化処理、常温の水による急冷処理、時効処理などの熱処理が施されている。アルミニウムは、熱間での耐力が低く、特に薄肉では撓むなどの熱変形が生じ易い。このため、一般的に、熱間においても十分な耐力を有する治具にワークを拘束し、熱処理時のワーク形状を保持することが行われている。サイズが数十センチメートルのワークであれば、ワークおよび治具の熱変形量の差は数ミリメートル以下である。このため、前記熱変形量の差を、ワークと治具との間のクリアランスの範囲で吸収することはできる。
【００１２】
しかしながら、ワークのサイズが１メートルを超えると、ワークおよび治具の熱変形量の差は１センチメートルを超えるようになる。このため、比較的大型で、形状を維持する剛性が弱いワークにあっては、ワークと治具との間のクリアランスの調整だけでは、もはや、前記熱変形量の差を吸収できずに、ワークに大きな変形が生じてしまう。ワークを拘束した状態つまりクランプした状態では、ワークの変形がかえって大きくなってしまう。
【００１３】
そこで、本発明の熱処理用のワーク保持装置１１は、熱処理されるワーク１０を保持するために用いられ、熱処理時における剛性を確保する一方、ワーク１０を非拘束の状態で保持する複数の保持部４０における相互間の相対位置を、熱処理時におけるワーク１０の熱変形に応じて変化させている。なお、本明細書において、「熱変形」とは、加熱時の膨張と、冷却時の収縮との両者を含む概念である。
【００１４】
図１、図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係るワーク保持装置１１は、概説すれば、ワーク１０と同種の第１の材料からなるカバー部材３１（３１ｘ、３１ｙ、３１ｚの総称）と、第１の材料に比べて線膨張係数が小さく、かつ、第１の材料に比べて高剛性の第２の材料からなり、カバー部材３１が熱変形自在に接続された複数の芯部材３２（３２ｘ、３２ｙ、３２ｚの総称）と、カバー部材３１上に取り付けられワーク１０を非拘束の状態で保持する複数の保持部４０と、を有している。そして、ワーク保持装置１１は、複数の保持部４０における相互間の相対位置を、熱処理時における前記ワーク１０の熱変形（膨張または収縮）に応じて変化させている。
【００１５】
さらに詳述すると、ワーク１０は、例えば、アルミサス、フロアメンバ、フロントピラー、センターピラーなどであり、熱処理されるものであれば限定されるものではない。熱処理は、溶体化処理、焼入処理、急冷処理、時効処理などを含んでいる。
【００１６】
ワーク１０は、アルミニウム合金材料、例えば、アルミ銅シリコンマグネシウム合金、鋳造用亜共晶合金などから形成されている。
【００１７】
第１の実施形態に係るワーク保持装置１１は、保持部４０の位置を図中Ｘ軸に沿って変化させるＸ方向ユニット２０ｘと、保持部４０の位置を図中Ｙ軸に沿って変化させるＹ方向ユニット２０ｙと、保持部４０の位置を図中Ｚ軸に沿って変化させるＺ方向ユニット２０ｚとを有している。なお、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に直交している。保持部４０は、Ｚ方向ユニット２０ｚの後述するカバー部材３１ｚ上に取り付けられている。図３（Ａ）（Ｂ）にも示すように、Ｘ方向ユニット２０ｘの上にＹ方向ユニット２０ｙが取り付けられ、Ｙ方向ユニット２０ｙの上にＺ方向ユニット２０ｚが取り付けられている。
【００１８】
図４（Ａ）に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各ユニット２０ｘ、２０ｙ、２０ｚの基本構成をなす桁材３０は、断面矩形形状を有する中空のカバー部材３１に、断面矩形形状を有する中空の芯部材３２を挿通して構成されている。芯部材３２はカバー部材３１よりも長い寸法を有し、芯部材３２の両端はカバー部材３１の両端から突出して伸びている。カバー部材３１は、一側面（図中においては下面）において長手方向に沿って切断され、隙間３３が形成されている。この隙間３３は、カバー部材３１の周方向に沿う熱変形を吸収する。カバー部材３１は、１箇所の接合点において芯部材３２に対して接続されている。カバー部材３１および芯部材３２のそれぞれは、接合点を境にして、長手方向に沿って反対側に熱変形自在ないし摺動自在となっている。カバー部材３１と芯部材３２とは、ビス３４、リベット、ボルトあるいは溶接などの手段により接合される。図示例では、カバー部材３１と芯部材３２とをビス３４により接合している。
【００１９】
カバー部材３１は、ワーク１０と同種の第１の材料からなる。ここで、本明細書において、「ワーク１０と同種の第１の材料」は、複数の保持部４０における相互間の相対位置をワーク１０の熱変形に追従して変化させて、熱処理時におけるワーク１０の変形を低減することが可能な範囲の材料のすべてを包含しており、ワーク１０の材料と同一の材料からカバー部材３１を形成する場合に限定されない。好ましくは、第１の材料は、ワーク１０の材料の線膨張係数と同等の線膨張係数を備えている。ここにおいても、「ワーク１０の材料の線膨張係数と同等の線膨張係数」には、複数の保持部４０における相互間の相対位置をワーク１０の熱変形に追従して変化させて、熱処理時におけるワーク１０の変形を低減することが可能な範囲の線膨張係数のすべてを包含している。具体的な一例を挙げれば、本実施形態では、ワーク１０の材料は、線膨張係数が２０×１０−６〜２３×１０−６／℃であるアルミニウム合金材料からなり、第１の材料として、線膨張係数が２０×１０−６〜２３×１０−６／℃であるアルミニウム合金材料を用いている。
【００２０】
芯部材３２に関しては、熱処理時における剛性を確保する観点から、熱間においても十分な耐力を有する材料を選択している。つまり、芯部材３２は、第１の材料に比べて線膨張係数が小さく、かつ、第１の材料に比べて高剛性の第２の材料からなる。具体的な一例を挙げれば、本実施形態では、第２の材料として、線膨張係数が１２×１０−６／℃程度である鉄系材料を用いている。鉄系材料は、容易に利用可能であり、さらに、加熱されても強度がそれ程低下しない。このため、鉄系材料は、ワーク保持装置１１の剛性を確保する上で、芯部材３２に適用して好適な材料の１つである。
【００２１】
なお、以下の説明では、説明の便宜上、Ｘ方向ユニット２０ｘの基本構成をなす桁材３０をＸ方向桁材３０ｘといい、当該Ｘ方向桁材３０ｘにおけるカバー部材３１をＸ方向カバー部材３１ｘといい、芯部材３２をＸ方向芯部材３２ｘという。同様に、Ｙ方向ユニット２０ｙに関しては、Ｙ方向桁材３０ｙ、Ｙ方向カバー部材３１ｙ、Ｙ方向芯部材３２ｙといい、Ｚ方向ユニット２０ｚに関しては、Ｚ方向桁材３０ｚ、Ｚ方向カバー部材３１ｚ、Ｚ方向芯部材３２ｚという。
【００２２】
図１、図２に示すように、Ｘ方向ユニット２０ｘは、複数本（図示例では３本）のＸ方向桁材３０ｘのそれぞれを、Ｘ軸に沿わせ、Ｙ軸方向に揃えて並べている。Ｘ方向芯部材３２ｘの両端は、Ｙ軸に沿う連結材２２を介して結合されている。連結材２２は、Ｘ方向芯部材３２ｘと同じ材料から形成されている。
【００２３】
Ｙ方向ユニット２０ｙは、複数本（図示例では２本）のＹ方向桁材３０ｙのそれぞれを、Ｘ軸に直交するＹ軸に沿わせ、Ｘ軸方向に揃えて並べられている。Ｙ方向芯部材３２ｙの両端は、Ｘ方向カバー部材３１ｘ上に、接続部材２３を介して取り付けられている。接続部材２３は、Ｙ方向芯部材３２ｙと同じ材料から形成されている。
【００２４】
Ｚ方向ユニット２０ｚは、複数本（図示例では３本）のＺ方向桁材３０ｚのそれぞれを、Ｘ軸およびＹ軸に直交するＺ軸に沿わせている。図中左奥側のＹ方向桁材３０ｙ上に１本のＺ方向桁材３０ｚが配置され、図中右手前側のＹ方向桁材３０ｙ上に２本のＺ方向桁材３０ｚが配置されている。Ｚ方向芯部材３２ｚは、Ｙ方向カバー部材３１ｙ上に、接続部材２４を介して取り付けられている。接続部材２４は、Ｘ軸直交断面つまりＹ軸に沿う断面が直角三角形をなし、直角をなす２面のうち一の面がＹ方向カバー部材３１ｙに接合され、他の面がＺ方向カバー部材３１ｚの隙間３３を通してＺ方向芯部材３２ｚに接合されている。接続部材２４は、Ｚ方向芯部材３２ｚと同じ材料から形成されている。
【００２５】
保持部４０は、Ｚ方向カバー部材３１ｚ上に取り付けられている。熱処理時においては、複数の保持部４０における相互間のＸ方向の相対位置は、Ｘ方向カバー部材３１ｘが熱変形することにより変化し、Ｙ方向の相対位置は、Ｙ方向カバー部材３１ｙが熱変形することにより変化し、Ｚ方向の相対位置は、Ｚ方向カバー部材３１ｚが熱変形することにより変化する。つまり、ワーク保持装置１１は、複数の保持部４０における相互間の相対位置を、三次元で変化させている。
【００２６】
図４（Ｂ）に示すように、保持部４０は、上片４１と、下片４２と、上下片４１、４２の間に形成されワーク１０の周縁部が収納される凹部４３とを有している。保持部４０は、ワーク１０の周縁部の一部が下片４２上に載置され、ワーク１０を非拘束の状態で保持する。保持部４０とワーク１０上面との間のクリアランスＣＬ１および保持部４０とワーク１０外周縁との間のクリアランスＣＬ２は、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度である。
【００２７】
図５は、ワーク１０を保持する複数の保持部４０における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワーク１０の熱膨張に応じて変化する状態を概念的に示す説明図である。図において、立方体形状をなすワーク１０は、熱処理前の状態が２点鎖線で示され、熱処理時に熱膨張した状態が実線で示される。ワーク１０の８個の角部のそれぞれが保持部４０により保持されているとする。
【００２８】
熱処理時におけるワーク１０の変形を低減するためには、図５に示すように、複数の保持部４０における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワーク１０の熱変形と相似形的に変化することが好ましい。このため、各桁材３０におけるカバー部材３１は、複数の保持部４０における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワーク１０の熱変形と相似形的に変化するように、芯部材３２に接続されている。カバー部材３１と芯部材３２との接合点の位置は、ワーク１０の形状や熱変形量、カバー部材３１および芯部材３２の熱変形量差などに基づくシミュレーションにより決定される。また、最終的な接合点の位置は、トライアンドエラーによって決定される。
【００２９】
次に、第１の実施形態の作用を説明する。
【００３０】
熱処理として例えば溶体化処理を行う場合には、まず、ワーク１０の周縁部の一部を保持部４０の下片４２上に載置し、ワーク１０を非拘束の状態で保持する。そして、ワーク１０を保持したワーク保持装置１１を、炉の中に入れ、溶体化温度域（例えば、５００℃〜５５０℃）まで加熱する。溶体化処理は、ワーク材料の酸化を防ぐため、乾燥した還元性雰囲気の炉で行う。
【００３１】
ワーク保持装置１１の芯部材３２は鉄系材料からなるため、加熱されても強度がそれ程低下しない。芯部材３２の剛性が高いため、熱間においても、ワーク保持装置１１全体の高い剛性を確保ないし維持することができる。
【００３２】
溶体化処理時においては、複数の保持部４０における相互間のＸ方向の相対位置は、Ｘ方向カバー部材３１ｘが熱膨張することにより変化し、Ｙ方向の相対位置は、Ｙ方向カバー部材３１ｙが熱膨張することにより変化し、Ｚ方向の相対位置は、Ｚ方向カバー部材３１ｚが熱膨張することにより変化する。ここで、カバー部材３１は、ワーク１０と同種の第１の材料、より詳しくは、ワーク１０の材料の線膨張係数と同等の線膨張係数を備える第１の材料から形成されているので、複数の保持部４０における相互間の相対位置は、溶体化処理時におけるワーク１０の熱膨張に応じて変化する。
【００３３】
さらに、保持部４０は、ワーク１０を非拘束の状態で保持し、保持部４０とワーク１０との間にはクリアランスＣＬ１、ＣＬ２が設けられている。
【００３４】
このように、ワーク１０の熱膨張に追従して複数の保持部４０における相互間の相対位置が変化することと、保持部４０がワーク１０を非拘束の状態で保持していることとが相まって、ワーク１０の周縁部が保持部４０内で押し付けられることがなく、ワーク１０の変形を低減することができる。
【００３５】
溶体化処理が終了すると、ワーク１０を、ワーク保持装置１１に保持したまま、常温の水に投入し、急冷処理する。
【００３６】
この急冷処理時にも、ワーク保持装置１１の芯部材３２は鉄系材料からなるため、ワーク保持装置１１の剛性を確保することができる。
【００３７】
急冷処理時においては、複数の保持部４０における相互間のＸ方向の相対位置は、Ｘ方向カバー部材３１ｘが収縮することにより変化し、Ｙ方向の相対位置は、Ｙ方向カバー部材３１ｙが収縮することにより変化し、Ｚ方向の相対位置は、Ｚ方向カバー部材３１ｚが収縮することにより変化する。ここで、カバー部材３１は、ワーク１０と同種の第１の材料、より詳しくは、ワーク１０の材料の線膨張係数と同等の線膨張係数を備える第１の材料から形成されているので、複数の保持部４０における相互間の相対位置は、急冷処理時におけるワーク１０の収縮に応じて変化する。
【００３８】
さらに、保持部４０は、ワーク１０を非拘束の状態で保持し、保持部４０とワーク１０との間にはクリアランスＣＬ１、ＣＬ２が設けられている。
【００３９】
このように、ワーク１０の収縮に追従して複数の保持部４０における相互間の相対位置が変化することと、保持部４０がワーク１０を非拘束の状態で保持していることとが相まって、ワーク１０の周縁部が偏って収縮することがなく、ワーク１０の変形を低減することができる。
【００４０】
熱処理時におけるワーク１０の変形が低減するので、熱処理後にワーク形状を矯正する必要があっても、ワーク１０の変形を、矯正冶具（倣金型）にセットできる程度の変形に抑えることができる。また、熱処理時におけるワーク１０の変形が低減するので、常温下で、簡便なプレスなどを使用して、ワーク形状を矯正することが可能となる。
【００４１】
比較的大型で薄肉のワーク１０を熱処理した場合には、温度域および温度変化の急激さの観点から、ワーク１０の変形は、溶体化処理および急冷処理において主として生じ、時効処理においては生じ難い。また、時効処理温度域におけるワーク１０の強度は、常温時に比べて大きくは低下しない。このため、時効処理と同時にワーク形状を矯正しようとすると、必要な入力（押圧力など）が高く、残留応力を拡散するのに必要な時間も長くなる。このため、時効処理の本来の目的である強度特性の向上を図るのに必要な熱処理条件に合致しなくなったり、整合性が取れなくなったりする虞がある。
【００４２】
これに対して、本実施形態では、溶体化処理時のワーク１０の変形を抑制できるので、時効処理と同時にワーク形状を矯正することを考える必要がない。このため、ワーク形状を矯正するために必要な条件や、残留応力を拡散するのに必要な時間条件などに制約されることなく、ワーク１０にとって最適な時効処理条件を決定することができる。もって、時効処理の本来の目的である強度特性の向上を十分に発揮することが可能となる。
【００４３】
以上説明したように第１の実施形態によれば、ワーク保持装置１１は、溶体化処理や急冷処理などの熱処理時における剛性を確保する一方、ワーク１０を非拘束の状態で保持する複数の保持部４０における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワーク１０の熱変形（膨張または収縮）に応じて変化するので、熱処理に伴うワーク１０の変形を低減することができる。
【００４４】
また、ワーク保持装置１１は、ワーク１０と同種の第１の材料からなるカバー部材３１と、第１の材料に比べて線膨張係数が小さく、かつ、第１の材料に比べて高剛性の第２の材料からなり、カバー部材３１が熱変形自在に接続された複数の芯部材３２と、カバー部材３１上に取り付けられワーク１０を非拘束の状態で保持する複数の保持部４０と、を有し、複数の保持部４０における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワーク１０の熱変形に応じて変化する。このため、熱処理時における剛性を確保しつつ、熱処理に伴うワークの変形１０を確実に低減することができる。
【００４５】
また、カバー部材３１は、複数の保持部４０における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワーク１０の熱変形と相似形的に変化するように、芯部材３２に接続されているため、熱処理に伴うワーク１０の変形をより確実に低減することができる。
【００４６】
また、複数の保持部４０における相互間の相対位置を三次元で変化させているので、複雑な三次元的な形状を有するワーク１０の変形を低減することができる。
【００４７】
また、第１の材料は、ワーク１０の材料の線膨張係数と同等の線膨張係数を備えているので、複数の保持部４０における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワーク１０の熱変形に追従して確実に変化するため、熱処理に伴うワーク１０の変形を確実に低減することができる。
【００４８】
また、第１の材料はアルミニウム合金材料であり、第２の材料は鉄系材料であるので、アルミニウム合金材料からなるワーク１０の変形を低減することができ、ワーク保持装置１１の剛性を、容易に利用可能、かつ、加熱されても強度がそれ程低下しない鉄系材料によって、簡単に確保することができる。
【００４９】
また、熱処理の１つとしての溶体化処理におけるワーク１０の変形を低減することができる。溶体化処理時のワーク１０の変形を抑制できるので、時効処理と同時にワーク形状を矯正することを考える必要がない。ワーク１０にとって最適な時効処理条件を決定することができるので、時効処理の本来の目的である強度特性の向上を十分に発揮することが可能となる。
【００５０】
また、熱処理に伴うワーク１０の変形が低減するので、常温下で、簡便なプレスなどを使用して、ワーク形状を矯正することが可能となる。
【００５１】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る熱処理用のワーク保持装置１２を示す斜視図である。
【００５２】
第２の実施形態に係るワーク保持装置１２は、複数の保持部４０における相互間の相対位置を二次元で変化させる点において、第１の実施形態と相違している。
【００５３】
図６に示すように、第２の実施形態に係るワーク保持装置１２は、第１の実施形態と同様に、ワーク１０と同種の第１の材料からなるカバー部材３１と、第１の材料に比べて線膨張係数が小さく、かつ、第１の材料に比べて高剛性の第２の材料からなり、カバー部材３１が熱変形自在に接続された複数の芯部材３２と、カバー部材３１上に取り付けられワーク１０を非拘束の状態で保持する複数の保持部４０と、を有している。そして、ワーク保持装置１２は、複数の保持部４０における相互間の相対位置を、熱処理時における前記ワーク１０の熱変形（膨張または収縮）に応じて変化させている。
【００５４】
第２の実施形態に係るワーク保持装置１２は、保持部４０の位置を図中Ｘ軸に沿って変化させるＸ方向ユニット２０ｘと、保持部４０の位置を図中Ｙ軸に沿って変化させるＹ方向ユニット２０ｙとを有している。Ｘ方向ユニット２０ｘの上にＹ方向ユニット２０ｙが取り付けられている。Ｘ方向およびＹ方向の各ユニット２０ｘ、２０ｙは、第１の実施形態と同様に構成されている。
【００５５】
Ｘ方向およびＹ方向の各ユニット２０ｘ、２０ｙの基本構成をなす桁材３０は、第１の実施形態と同様に形成されている。カバー部材３１を形成する第１の材料は、好ましくは、ワーク１０の材料の線膨張係数と同等の線膨張係数を備えている。ワーク１０が、線膨張係数が２０×１０−６〜２３×１０−６／℃であるアルミニウム合金材料からなる場合には、第１の材料として、２０×１０−６〜２３×１０−６／℃であるアルミニウム合金材料を用いている。芯部材３２を形成する第２の材料として、線膨張係数が１２×１０−６／℃程度である鉄系材料を用いている。
【００５６】
保持部４０は、Ｙ方向カバー部材３１ｙ上に直接取り付けられている。熱処理時においては、複数の保持部４０における相互間のＸ方向の相対位置は、Ｘ方向カバー部材３１ｘが熱変形することにより変化し、Ｙ方向の相対位置は、Ｙ方向カバー部材３１ｙが熱変形することにより変化する。つまり、第２の実施形態のワーク保持装置１２は、複数の保持部４０における相互間の相対位置を、二次元で変化させている。
【００５７】
また、第１の実施形態と同様に、各桁材３０におけるカバー部材３１は、複数の保持部４０における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワーク１０の熱変形と相似形的に変化するように、芯部材３２に接続されている。
【００５８】
第２の実施形態にあっても、の作用を説明する。
【００５９】
熱処理として例えば溶体化処理を行う場合には、まず、ワーク１０の周縁部の一部を保持部４０の下片４２上に載置し、ワーク１０を非拘束の状態で保持する。そして、ワーク１０を保持したワーク保持装置１２を、炉の中に入れ、溶体化温度域（例えば、５００℃〜５５０℃）まで加熱する。
【００６０】
ワーク保持装置１２の芯部材３２は鉄系材料からなるため、加熱されても強度がそれ程低下せず、ワーク保持装置１２全体の高い剛性を確保できる。
【００６１】
溶体化処理時においては、複数の保持部４０における相互間のＸ方向の相対位置は、Ｘ方向カバー部材３１ｘが熱膨張することにより変化し、Ｙ方向の相対位置は、Ｙ方向カバー部材３１ｙが熱膨張することにより変化する。ここで、カバー部材３１は、ワーク１０と同種の第１の材料、より詳しくは、ワーク１０の材料の線膨張係数と同等の線膨張係数を備える第１の材料から形成されているので、複数の保持部４０における相互間の相対位置は、溶体化処理時におけるワーク１０の熱膨張に応じて変化する。
【００６２】
さらに、保持部４０は、ワーク１０を非拘束の状態で保持し、保持部４０とワーク１０との間にはクリアランスＣＬ１、ＣＬ２が設けられている。
【００６３】
このように、ワーク１０の熱膨張に追従して複数の保持部４０における相互間の相対位置が変化することと、保持部４０がワーク１０を非拘束の状態で保持していることとが相まって、ワーク１０の周縁部が保持部４０内で押し付けられることがなく、ワーク１０の変形を低減することができる。
【００６４】
溶体化処理が終了すると、ワーク１０を、ワーク保持装置１２に保持したまま、常温の水に投入し、急冷処理する。
【００６５】
この急冷処理時にも、ワーク保持装置１２の芯部材３２は鉄系材料からなるため、ワーク保持装置１２の剛性を確保することができる。
【００６６】
急冷処理時においては、複数の保持部４０における相互間のＸ方向の相対位置は、Ｘ方向カバー部材３１ｘが収縮することにより変化し、Ｙ方向の相対位置は、Ｙ方向カバー部材３１ｙが収縮することにより変化する。ここで、カバー部材３１は、ワーク１０と同種の第１の材料、より詳しくは、ワーク１０の材料の線膨張係数と同等の線膨張係数を備える第１の材料から形成されているので、複数の保持部４０における相互間の相対位置は、急冷処理時におけるワーク１０の収縮に応じて変化する。
【００６７】
さらに、保持部４０は、ワーク１０を非拘束の状態で保持し、保持部４０とワーク１０との間にはクリアランスＣＬ１、ＣＬ２が設けられている。
【００６８】
このように、ワーク１０の収縮に追従して複数の保持部４０における相互間の相対位置が変化することと、保持部４０がワーク１０を非拘束の状態で保持していることとが相まって、ワーク１０の周縁部が偏って収縮することがなく、ワーク１０の変形を低減することができる。
【００６９】
以上説明したように第２の実施形態によれば、ワーク保持装置１２は、溶体化処理や急冷処理などの熱処理時における剛性を確保する一方、ワーク１０を非拘束の状態で保持する複数の保持部４０における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワーク１０の熱変形（膨張または収縮）に応じて変化するので、熱処理に伴うワーク１０の変形を低減することができる。
【００７０】
また、ワーク保持装置１２は、ワーク１０と同種の第１の材料からなるカバー部材３１と、第１の材料に比べて線膨張係数が小さく、かつ、第１の材料に比べて高剛性の第２の材料からなり、カバー部材３１が熱膨張自在に接続された複数の芯部材３２と、カバー部材３１上に取り付けられワーク１０を非拘束の状態で保持する複数の保持部４０と、を有し、複数の保持部４０における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワーク１０の熱変形に応じて変化する。このため、熱処理時における剛性を確保しつつ、熱処理に伴うワークの変形１０を確実に低減することができる。
【００７１】
また、カバー部材３１は、複数の保持部４０における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワーク１０の熱変形と相似形的に変化するように、芯部材３２に接続されているため、熱処理に伴うワーク１０の変形をより確実に低減することができる。
【００７２】
また、複数の保持部４０における相互間の相対位置を二次元で変化させているので、二次元的な形状を有するワーク１０の変形を低減することができる。
【００７３】
また、第１の材料は、ワーク１０の材料の線膨張係数と同等の線膨張係数を備えているので、複数の保持部４０における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワーク１０の熱変形に追従して確実に変化するため、熱処理に伴うワーク１０の変形を確実に低減することができる。
【００７４】
また、第１の材料はアルミニウム合金材料であり、第２の材料は鉄系材料であるので、アルミニウム合金材料からなるワーク１０の変形を低減することができ、ワーク保持装置１２の剛性を、容易に利用可能、かつ、加熱されても強度がそれ程低下しない鉄系材料によって、簡単に確保することができる。
【００７５】
また、熱処理の１つとしての溶体化処理におけるワーク１０の変形を低減することができる。溶体化処理時のワーク１０の変形を抑制できるので、時効処理と同時にワーク形状を矯正することを考える必要がない。ワーク１０にとって最適な時効処理条件を決定することができるので、時効処理の本来の目的である強度特性の向上を十分に発揮することが可能となる。
【００７６】
また、熱処理に伴うワーク１０の変形が低減するので、常温下で、簡便なプレスなどを使用して、ワーク形状を矯正することが可能となる。
【００７７】
（その他の変形例）
カバー部材３１は芯部材３２の４面を覆う形態を示したが、本発明は、この形態に限定されない。カバー部材３１は、芯部材３２の少なくとも１つの面の上に、熱変形自在に接続されていれば足りる。但し、熱変形の方向をガイドないし規制するために、芯部材３２の複数の面を覆う形状が好ましい。
【００７８】
また、カバー部材３１および芯部材３２は断面矩形形状に限られず、適宜の形状、例えば、断面パイプ形状でもよい。芯部材３２は中空に限られず、中実であってもよい。
【００７９】
【実施例】
図７は、熱処理による最大変位量を測定するのに用いた試験片５０を示す斜視図である。
【００８０】
試験片５０は、弓形の大型薄肉部材であり、アルミニウム合金材料（線膨張係数：２０×１０−６〜２３×１０−６／℃）からなり、弓形に湾曲した中央部を備えている。試験片５０の寸法は、長さＬが１２００ｍｍ、幅Ｗが４００ｍｍ、湾曲した中央部の深さＤが１００ｍｍである。保持部の位置は、図中下向き矢印で示される８ヶ所に設定した。
【００８１】
実施例では、第１の実施形態において示したように、試験片５０を非拘束の状態で保持する複数の保持部における相互間の相対位置を三次元で変化させ得るワーク保持装置を使用した。カバー部材は、試験片５０と同種のアルミニウム合金材料（線膨張係数：２０×１０−６〜２３×１０−６／℃）から形成した。芯部材は、鉄系材料（線膨張係数：１２×１０−６／℃）から形成した。
【００８２】
対比例では、カバー部材を備えておらず、鉄系材料からなる芯部材上に保持部を直接取り付けたワーク保持装置を使用した。
【００８３】
ワーク保持装置に試験片５０を保持した状態で、５３０℃で５時間保持し、その後、室温の水に投入し、その後、１８０℃で４時間保持する熱処理を実施した。保持部のクリアランスＣＬ１、ＣＬ２を０．５ｍｍ、１ｍｍまたは３ｍｍに設定し、それぞれの保持部を使用して熱処理前後の試験片形状を測定し、熱処理による試験片５０の最大変位量を測定した。測定結果を下記の表１に示す。
【００８４】
【表１】
2004091894.tif 000003
【００８５】
表１を参照して、対比例における試験片５０の最大変位量は、保持部のクリアランスＣＬ１、ＣＬ２を最も大きい３ｍｍに設定したときには１９ｍｍであり、最も小さい０．５ｍｍに設定したときには２５ｍｍにも達した。
【００８６】
対比例のワーク保持装置にあっては、試験片５０に比べて線熱膨張係数が小さい芯部材の上に保持部が直接取り付けられているので、複数の保持部における相互間の相対位置が、試験片５０の熱変形（膨張または収縮）に追従して変化できず、試験片５０の周縁部が保持部内で押し付けられる。このため、保持部のクリアランスが小さいほど、試験片５０の最大変位量が増大した。
【００８７】
一方、実施例における試験片５０の最大変位量は、保持部のクリアランスＣＬ１、ＣＬ２を最も大きい３ｍｍに設定したときには５ｍｍであり、最も小さい０．５ｍｍに設定したときには僅かに２ｍｍであった。
【００８８】
実施例のワーク保持装置にあっては、試験片５０を非拘束の状態で保持する複数の保持部における相互間の相対位置が、試験片５０の熱変形に追従して変化するので、試験片５０の周縁部が保持部４０内で押し付けられない。このため、対比例に比べて、ワーク１０の最大変位量が著しく低減した。また、実施例において、保持部４０のクリアランスが小さいほどワーク１０の最大変位量が小さくなるのは、クリアランスが小さいほどワーク１０の「反り」を抑える効果が高いためである。
【００８９】
上記のように、実施例のワーク保持装置１２によれば、熱処理時におけるワーク１０の変形を低減できることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る熱処理用のワーク保持装置を示す斜視図である。
【図２】同ワーク保持装置を構成するＸ方向ユニット、Ｙ方向ユニットおよびＺ方向ユニットを分解して示す斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は、図１の矢印３Ａ（Ｙ方向）に沿って見たＸ方向ユニットおよびＹ方向ユニットを示す図、図３（Ｂ）は、図１の矢印３Ｂ（Ｚ方向）に沿って見たＸ方向ユニット、Ｙ方向ユニットおよびＺ方向ユニットを示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各ユニットの基本構成をなす桁材を示す斜視図、図４（Ｂ）は、ワークを非拘束の状態で保持する保持部をワークの一部とともに示す断面図である。
【図５】ワークを保持する複数の保持部における相互間の相対位置が、熱処理時におけるワークの熱膨張に応じて変化する状態を概念的に示す説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る熱処理用のワーク保持装置を示す斜視図である。
【図７】熱処理による最大変位量を測定するのに用いた試験片を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…熱処理されるワーク
１１、１２…熱処理用のワーク保持装置
２０ｘ、２０ｙ、２０ｚ…Ｘ方向ユニット、方向ユニット、Ｚ方向ユニット
３０…桁材
３０ｘ、３０ｙ、３０ｚ…Ｘ方向桁材、Ｙ方向桁材、Ｚ方向桁材
３１…カバー部材
３１ｘ、３１ｙ、３１ｚ…Ｘ方向カバー部材、Ｙ方向カバー部材、Ｚ方向カバー部材
３２…芯部材
３２ｘ、３２ｙ、３２ｚ…Ｘ方向芯部材、Ｙ方向芯部材、Ｚ方向芯部材
４０…保持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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