(57)【要約】【課題】複雑な形状の部材の簡易な加熱処理方法と装置【解決手段】シリカガラス板１２が設けられて密閉されたチャンバ１１中にワーク１を装入し、雰囲気中でハロゲンランプ２１によりシリカガラス板１２を透過してワーク１を加熱して、３ａ，３ｂの箇所をろー付けする。この際にワーク１を誘導コイル１４により併せて加熱する。【選択図】  図１
2004176166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲンランプにより焼入温度に加熱して焼入れすることを特徴とする鋼部材の加熱処理方法。
【請求項２】
薄板異形鋼板をハロゲンランプにより焼入温度に加熱して焼入れすることを特徴とする鋼部材の加熱処理方法。
【請求項３】
ハロゲンランプによりろー付け温度に加熱してろー付けすることを特徴とする部材のろー付け加熱処理方法。
【請求項４】
ハロゲンランプにより熱間加工温度に加熱して熱間加工することを特徴とする部材の熱間加工の加熱処理方法。
【請求項５】
誘導加熱とハロゲンランプによる加熱とを併用して部材を加熱することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の部材の加熱処理方法。
【請求項６】
誘導加熱により６００℃〜８００℃まで加熱した後、ハロゲンランプにより焼入温度まで加熱して焼入れすることを特徴とする誘導加熱とハロゲンランプによる加熱とを併用した鋼部材の加熱処理方法。
【請求項７】
前記鋼部材は薄板異形鋼板であることを特徴とする請求項６に記載の誘導加熱とハロゲンランプによる加熱とを併用した鋼部材の加熱処理方法。
【請求項８】
部品を構成する厚肉の部材を誘導加熱し、薄肉の部材をハロゲンランプにより加熱して両部材をろー付けして該部品を形成することを特徴とするろー付け加熱処理方法。
【請求項９】
被処理部材とハロゲンランプの間を遮蔽するシリカガラス板と、該シリカガラス板を透過させて被処理部材を加熱するハロゲンランプとを備えたことを特徴とする部材の加熱処理装置。
【請求項１０】
内部に被処理部材が装入され一面以上にシリカガラス板が設けられて密閉されたチャンバと、該チャンバ中に雰囲気ガスを導入するガス導入手段と、該チャンバ中に装入された被処理部材を前記シリカガラス板を透過させて加熱するハロゲンランプとを備えたことを特徴とする部材の加熱処理装置。
【請求項１１】
内部に被処理部材が装入され一面以上にシリカガラス板が設けられて密閉されたチャンバと、該チャンバ中を真空にする真空手段と、該チャンバ中に装入された被処理部材を前記シリカガラス板を透過させて加熱するハロゲンランプとを備えたことを特徴とする部材の加熱処理装置。
【請求項１２】
前記ハロゲンランプに併用して被処理部材を加熱する誘導加熱手段を備えたことを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の部材の加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導加熱のみでは均一加熱が困難な複雑な形状の部材の加熱や、箔や薄板の異形切板の焼入れや、あるいは肉厚の異なる構成部材からなる部品をろー付けや、熱間加工における部材の加熱などの加熱処理方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
誘導加熱は急速短時間の加熱と連続熱処理が可能なために、部材の加熱処理として望ましい。しかし、例えば図４に示すような異形の薄板の切板などを誘導加熱すると断面の小さいくびれ部分５ａが過熱されて全体が均一温度に加熱できない。また、孔を有する板材などの加熱の場合も同様に孔周辺が過熱されて温度が不均一になるという問題点がある。このために、従来はこれらの部材は炉加熱により加熱処理された。
【０００３】
また、例えば図２に示すトルクコンバータのろー付け加工において、複雑な形状を有する複数のタービンブレード３をスペーサやケーシング２にろー付けするなどの場合、薄肉のブレードは誘導加熱による均一加熱は困難なために、従来は部材全体を電気炉などにより加熱してろー付けする方法が行われていた。また一部をプレス成形して焼入れされるドアインパクトビーム材（図５）などの部材の熱間プレス加工や焼入れの加熱処理においても全体を加熱する電気炉などが使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の電気炉などの炉加熱には大きな炉設備が必要になるという問題点があった。また、前記タービンブレードのろー付けなどの場合には炉加熱では時間がかかるという問題点がある。さらに前記ドアインパクトビーム材などの部分的な熱間プレス加工と焼入れにはその部分のみの加熱が望ましいが、炉加熱では部分的な加熱処理には対応できない。一方、前述のように短時間で加熱したり部分的な加熱処理の方法としては高周波誘導加熱によることが簡便であが、薄板材のろー付けや凹凸が激しい部材の加熱面などの場合は高周波誘導加熱では均一に加熱することが困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、ハロゲンランプを使用して加熱し、あるいはハロゲンランプと高周波誘導加熱とを併用して加熱することにより、上記問題点を解決して部材を加熱処理する方法と装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の鋼部材の加熱処理方法は、ハロゲンランプにより焼入温度に加熱して焼入れすることを特徴とするものである。これにより、誘導加熱では均一加熱が困難な薄板異形鋼板の均一加熱が可能になり、このような鋼部材の焼入れが簡易にできる。特に厚さ２．０ｍｍ以下の薄い異形切板又は箔の焼入れに適する。
【０００７】
また、本発明の部材のろー付け加熱処理方法は、ハロゲンランプによりろー付け温度に加熱してろー付けすることを特徴とするものである。これにより複雑な形状の部材や薄肉部材のろー付け加工が簡易にできる。
【０００８】
また、本発明は熱間加工の加熱処理において、ハロゲンランプにより熱間加工温度に加熱して熱間加工することを特徴とするものである。これにより部分加熱などが容易になり部材の一部分を熱間鍛造するなどに有効である。
【０００９】
また、誘導加熱とハロゲンランプによる加熱とを併用して部材を加熱することにより効率的な加熱処理が可能になる。
【００１０】
この本発明の誘導加熱とハロゲンランプによる加熱とを併用した鋼部材の加熱処理方法は、誘導加熱により６００℃〜８００℃まで加熱した後、ハロゲンランプにより焼入温度まで加熱して焼入れすることを特徴とするものである。特に薄板異形鋼板の焼入れの場合に効果が大きく、厚さ２．０ｍｍ以下の薄い異形切板又は箔の焼入れに適する。
【００１１】
すなわち、薄板を焼入れする場合、誘導加熱では７５０℃以下の加熱は容易であるが、それ以上の焼入温度までの均一加熱が困難である。そこで、７５０℃以上の温度範囲をハロゲンランプにより加熱することにより焼入温度まで容易に急速加熱することができ、このような部材の連続焼入れが簡易にできる。
【００１２】
また、本発明のろー付け加熱処理方法は、厚肉部材と薄肉部材をろー付けして構成する部品の場合、部品を構成する厚肉の部材を誘導加熱し、薄肉の部材をハロゲンランプにより加熱して両部材をろー付けして該部品を形成することを特徴とするものである。このように誘導加熱に適する厚肉の部材を誘導加熱し、誘導加熱の困難な薄肉の部材をハロゲンランプにより加熱することにより効率的なろー付け加工が可能になる。例えば前述のトルクコンバータのタービンブレードとケーシングのろー付けなどの場合に有効である。
【００１３】
上記のように本発明の加熱処理方法は、ハロゲンランプで加熱することにより誘導加熱では均一に加熱することが困難な凹凸の激しい面の加熱や、複雑な形状の薄板の加熱などが可能になるので、前記タービンブレードのろー付けなどに有効である。また、部分的加熱ができるので前記ドアインパクトビーム材などの部分的熱間プレス加工と焼入れが容易になる。この場合、誘導加熱とハロゲンランプの加熱とを併用して加熱することにより効率的な加熱処理が可能になる。
【００１４】
また、ハロゲンランプによる加熱の場合、ビームを絞って局部照射することにより、部材の裏側などの通常加熱が困難な局部の加熱ができるというと特徴がある。
【００１５】
また、本発明の部材の加熱処理装置は、ワークとハロゲンランプの間を遮蔽するシリカガラス板と、該シリカガラス板を透過させてワークを加熱するハロゲンランプとを備えたことを特徴とするものである。このようなシリカガラス板を透過させてワークを加熱する装置によれば、部材を焼入れ冷却する際に冷却液がハロゲンランプにかかるようなことがないので、ランプの破損を防止できる。
【００１６】
また、本発明の部材の加熱処理装置は、内部にワークが装入され一面以上にシリカガラス板が設けられて密閉されたチャンバと、該チャンバ中に雰囲気ガスを導入するガス導入手段と、該チャンバ中に装入されたワークを前記シリカガラス板を透過させて加熱するハロゲンランプとを備えたことを特徴とするものである。あるいは、チャンバ中に雰囲気ガスを導入するガス導入手段の代わりに、チャンバ中を真空にする真空手段を備えたことを特徴とするものである。このような装置によれば、例えばろー付け加工の際に部材を雰囲気ガスにより保護し、あるいは真空中で保護することにより酸化を防止しながら加熱処理することができる。
【００１７】
前記加熱処理装置は、ハロゲンランプに併用してワークを加熱する誘導加熱手段を備えることが加熱処理を効率よく処理するために望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明を図示の第１実施形態について具体的に説明する。本発明の第１実施形態は、トルクコンバータのタービンブレードをケーシングにろー付けするものである。図１は本発明第２実施形態の加熱処理装置の断面図、図２は本発明第１実施形態のろー付け部材であるトルクコンバータ（ワーク）の断面図である。
【００１９】
以下、これらの図に基づき説明する。図２において、第１実施形態のワーク１はアウタケーシング２の内側にインナケーシング４が配設され、アウタケーシング２とインナケーシング４の間に複数のブレード３が装着されている。そしてブレード３とアウタケーシング２は、ブレード３の突起３ｂがアウタケーシング２に設けられた孔２ａに挿入されてろー付けされて固着される。また、ブレード３とインナケーシング４は、ブレード３の突起３ａがインナケーシング４に設けられた孔４ａに挿入されてロー付けされて固着される。
【００２０】
本発明第１実施形態はこのロー付けを行うものである。図１は加熱処理装置１０の断面図である。図において、チャンバ１は上面にシリカガラス１２が設けられて密閉された箱形をなしている。そして、ワーク１をチャンバ内部に装入、抽出できるようになっている。チャンバ１１内にワーク１を支持する支持台１３が設けられ、支持台１３は軸部１３ａにより回転されて加熱中ワークを回転するようになっている。
【００２１】
チャンバ１１内のワーク１の下側に誘導加熱コイル１４が設けられワーク１の下側を加熱する。チャンバ１１内は導管１１ａにより排気、ガス導入され、チャンバ内の雰囲気が調整できるようになっている。チャンバ１１内は導管１１ａにより真空にすることもできる。チャンバ上部のシリカガラスの上側にハロゲンランプ２１が設けられ、反射版２２により熱線をろー付け部に集中する。
【００２２】
上記構成の装置で部材をろー付けする動作について説明する。前記アウタ、インナケーシングとブレードを組み立てて、ろー付け部にろー材を塗布したワーク１をチャンバ１１内に装入し支持台１３の上に載置する。次に導管１１ａから排気してチャンバ１１内を真空状態にするか、あるいは窒素など無酸化ガスを導入する。そしてワーク１を回転しながら、肉厚の厚い下部ケーシング部を誘導加熱コイル１４により加熱し、肉厚の薄い上部ブレードをハロゲンランプ２１により加熱する。するとろー付け部に塗布されたろー材が溶融して部材はろー付けされる。
【００２３】
ろー付けが完了するとワーク１を冷却してチャンバ１１から取り出して完了する。上記のようにチャンバ１１内は雰囲気調整されているのでワークは酸化などされることなく適正なろー付けが可能になる。このようなワークの加熱は誘導加熱だけでは均一加熱が不可能であり、ハロゲンランプ加熱により可能になる。
【００２４】
すなわち、ケーシングは肉厚が厚いので誘導加熱による加熱ができ、形状も大きく熱容量が大きいので誘導加熱が効率的である。一方、ブレードは肉厚が薄くて誘導加熱では温度が上がり難いが、熱容量が小さいのでハロゲンランプ加熱に適する。また、ブレードを組み立てたケーシングは形状が複雑なので誘導加熱は困難であるが、上記のように誘導加熱とハロゲンランプ加熱を組み合わせることにより効率的なろー付け加工が可能である。
【００２５】
［第２実施形態］
次に本発明を図示の第２実施形態について具体的に説明する。本発明の第２実施形態は、薄板の異形ばね鋼片を焼入れするものである。図３は本発明のハロゲンランプによる加熱熱処理を示す図、図４（ａ）は従来のロンギテューデナル（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）誘導加熱の図、図４（ｂ）はトランスバース  フラックス  ヒーティング（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｆｌｕｘ  Ｈｅａｔｉｎｇ）の誘導加熱の図である。
【００２６】
図において、ワーク（ばね部材）５は板厚０．６〜２．０ｍｍのばね鋼板からなり、長さ方向の両側にくびれ部５ａを有する鼓形をなしている。このようなワーク５を、図４（ａ）のコイル６を用いてロンギテューデナル（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）誘導加熱を行うと、板圧が薄いために変態点以下の７５０℃以下までは温度が上がるが、それ以上には温度が上がらないために焼入温度に加熱することができない。一方、図４（ｂ）のコイル７を用いてトランスバース  フラックス  ヒーティング（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｆｌｕｘ  Ｈｅａｔｉｎｇ）の誘導加熱を行うと、図の５ａ，５ｂ，５ｃの部分が過熱されて高温になり全体を均一な温度に加熱できないという問題点がある。
【００２７】
そこで本発明は、図３に示すようにワーク５の両側面にハロゲンランプ８を設けて、これによりワーク５を加熱するものである。本発明の方法により均一に焼入温度に加熱でき、図示しない冷却手段により急冷することにより均一な焼入れ硬さを得ることができた。
【００２８】
なお、上記ハロゲンランプによる加熱と前記図４（ａ）のコイル６とを併用して、図４（ａ）のロンジテューデナル（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）誘導加熱により変態点下の７５０℃まで加熱し、７５０℃から焼入温度９００℃までをハロゲンランプにより加熱することにより、一層効率的に焼入れ処理ができる。
【００２９】
もとより上記本発明の方法は、異形材でない薄板帯鋼などの連続焼入れにも応用できる。
【００３０】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態はドアインパクトビームの部分焼入れを行うものである。図５は本発明第３実施形態は使用したドアインパクトビームのワーク３１の形状を示す図、図６は第３実施形態の加熱処理装置の概念図である。
【００３１】
図５において、ワーク３１は全長Ｌが約１０００ｍｍ，両端取付け部の幅Ｗが約３００ｍｍの大型のドッグボーン形をなし、０．７ｍｍ厚さの鋼板から成形して焼入れされる。成形焼入れは、ワーク３１の弾性部３１ａを加熱して、熱間プレスにより図に示すように弾性部３１ａをＭ形断面に成形し、成形後急冷して同時に加工焼入れされる。
【００３２】
このような形状の部材は、高周波誘導加熱では均一な温度に加熱することが困難である。また、電気炉で加熱するには大きな炉が必要になる。
【００３３】
本実施形態の場合は、図６に示すようにワーク３１の弾性部３１ａに対応する位置にハロゲンランプ３２を置き、ハロゲンランプ３２により弾性部３１ａを加熱した後、図示しないプレスの位置に移動して弾性部３１ａを図３に示すＭ形断面に熱間プレス加工し、加工後急冷して加工焼入れする。これにより取付け部３１ｂは焼入れされないで、弾性部３１ａだけを加工焼入れすることができ、誘導加熱のみでは困難な均一温度の加熱ができ、均一な所要の強度が得られる。
【００３４】
なお、上記実施形態ではハロゲンランプのみを用いて加熱したが、高周波誘導加熱手段を併設して両者併用して加熱することもできる。
【００３５】
［第４実施形態］
第４実施形態は、加熱処理装置内で加熱と急冷焼入れを行うものである。図７は本発明第４実施形態の加熱処理装置の概念図である。図７の本発明の加熱処理装置は、ワーク４１の上面にシリカガラス４２を配設し、シリカガラス４２の上側にワーク４１の焼入れ部に対応する位置にハロゲンランプ４３が設けられている。そしてワーク４１を冷却できる位置に冷却液噴射手段４４が設けられている。
【００３６】
本装置により、ワーク４１を所定位置に載置し、ハロゲンランプ４３によりシリカガラス４２を透過してワーク４１の焼入れ位置を加熱する。ワーク４１が焼入温度に達すると冷却液噴射手段４４により急冷して焼入れする。これにより、所要の部分のみの均一な焼入れ硬さが得られる。ハロゲンランプ４３とワーク４１がシリカガラス４２により遮蔽されているので、焼入れ冷却における冷却液噴射の際にハロゲンランプ４３に冷却液がかかってハロゲンランプ４３に障害を起こすようなことがない。
【００３７】
本第４実施形態の場合も高周波誘導加熱と併用して加熱することもできる。
【００３８】
以上述べたように本発明の熱処理方法は、ハロゲンランプにより加熱して鋼を熱処理したり、部材をろー付けするので、誘導加熱では均一に加熱することが困難な凹凸の激しい面の加熱や、複雑な形状の薄板の加熱などが可能になる。これにより、トルクコンバータのタービンブレードのろー付けなどの原価低減が可能になる。また、局部的加熱ができるので部分焼入れが可能になり、炉による全体加熱のような大きな設備を要しない。
【００３９】
このハロゲンランプによる加熱と誘導加熱とを併用して加熱することにより効率的に加熱処理が可能になる。
【００４０】
あるいは、ハロゲンランプのビームを絞って局部照射することにより、部材の裏側などの通常加熱が困難な局部の加熱ができるというと特徴がある。
【００４１】
また、本発明の加熱処理装置は、ワークとハロゲンランプを遮蔽するシリカガラス板を設けてシリカガラス板を透過させてワークを加熱するので、焼入れの際に冷却液がハロゲンランプにかかってランプが破損するようなこともない。
【００４２】
また、本発明の加熱処理装置は、密閉されたケース中でシリカガラス板を透過させてワークを加熱するので、処理する雰囲気が自由に制御できるので、ワークが酸化しないでろー付けなどが容易にできる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の加熱処理方法と装置によれば、炉加熱のような大型の設備を要せず、部分的な焼入れなどの熱処理ができ、また高周波誘導加熱では均一加熱が困難な複雑な部材の均一温度の加熱ができるので、例えばトルクコンバータのブレードのろー付などの原価低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態の加熱処理装置の断面図である。
【図２】本発明第１実施形態のワーク（トルクコンバータ）のろー付け部を示す図である。
【図３】本発明第２実施形態の異形薄板の焼入れ方法を示す図である。
【図４】従来の誘導加熱による異形薄板の焼入れ方法を示す図である。
【図５】本発明第３実施形態のワーク（ドアインンパクトビーム）の形状を示す図である。
【図６】本発明第３実施形態の加熱処理装置の概念図である。
【図７】本発明第４実施形態の加熱処理装置の概念図である。
【符号の説明】
１  ワーク（トルクコンバータ）、２  アウタケーシング、３  ブレード、４インナケーシング、５  ワーク（ばね鋼片）、６  コイル、７  コイル、８  ハロゲンランプ、１０  加熱処理装置（ろー付け装置）、１１  チャンバ、１２シリカガラス板、１３  支持部材、１４誘導加熱コイル、２１  ハロゲンランプ、２２  反射板、３１  ワーク（ドアインパクトビーム）、３２  ハロゲンランプ、４１  ワーク、４２  シリカガラス板、４３  ハロゲンランプ、４４  冷却液噴射手段
【図１】
2004176166.tif 000003
【図２】
2004176166.tif 000004
【図３】
2004176166.tif 000005
【図４】
2004176166.tif 000006
【図５】
2004176166.tif 000007
【図６】
2004176166.tif 000008
【図７】
2004176166.tif 000009