(57)【要約】【課題】金属成形品を冷却液に浸す従来の焼入れ法では、冷却の不均一により変形を起こしやすい。【解決手段】焼入れ等の冷却処理を施す成形品１を拘束する金型２を設け、この金型に拘束した成形品に冷却水を供給する通路４ａ，４ｂを設ける。前記通路は、成形品の冷却面に対向するように金型２の冷却水供給部３ａ，３ｂに形成した多数の孔部に連通する。溶体化処理をした金属成形品を金型に拘束し、その後に前記冷却水供給部に冷却水を循環させて成形品を急速冷却する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却の対象となる成形品を拘束する拘束体と、前記成形品の表面に冷却用の流体を供給する通路と、この通路を介して成型品に前記流体を圧送する流体供給装置とを備え、前記通路は成形品の冷却面に対向して開口するように前記拘束体に形成した多数の孔部に連通していることを特徴とする成形品の冷却装置。
【請求項２】
前記拘束体は、成形品と同一形状の成形面を有する上型と下型とからなり、前記上型と下型との間に成型品全体を拘束するように形成した請求項１に記載の成型品の冷却装置。
【請求項３】
前記拘束体は、成形品を部分的に拘束するように形成した治具である請求項１に記載の成形品の冷却装置。
【請求項４】
前記多数の孔部は、拘束状態で成形品表面に接するように形成した多孔質材料により構成した請求項１に記載の成形品の冷却装置。
【請求項５】
前記拘束体は、金属材料で形成した金型である請求項１に記載の成形品の冷却装置。
【請求項６】
前記通路は、前記孔部に流体を供給する供給通路と、該孔部から流体を排出する排出通路とを備えると共に、
前記流体供給装置は、前記排出通路から排出された流体を再び前記供給通路に戻すことにより流体を前記孔部に循環させる構成である請求項１に記載の成形品の冷却装置。
【請求項７】
前記流体供給通路は、前記通路に流体を圧送するポンプと、流体を冷却する冷却装置とを備える請求項１または請求項６に記載の成形品の冷却装置。
【請求項８】
前記流体供給装置は、切換弁を介して前記通路に選択的に接続される真空引き装置を備える請求項１または請求項６に記載の成形品の冷却装置。
【請求項９】
前記流体供給装置は、前記通路に供給する流体の流量を調整する流量調整手段を備える請求項１または請求項６に記載の成形品の冷却装置。
【請求項１０】
溶体化処理をした金属成形品を金型により部分的ないし全体的に拘束する工程、
前記成形品に面して開口するように設けた通路を介して、前記拘束後に成形品の冷却面に冷却用流体を循環させる工程、
を有することを特徴とする成形品の冷却方法。
【請求項１１】
前記冷却用流体の循環を終了した後、前記通路に真空引き装置を接続し、該通路内の冷却用流体を排出する工程を有する請求項１０に記載の成形品の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属成形品の焼き入れに好適な冷却装置および冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金などの金属成形品の機械的性質の向上、調整のために、Ｔ６処理など焼入れを含む熱処理が行われている。この焼き入れのために従来は、特許文献１に示されるように成形品を冷却液中に沈めて冷却を行うようにしていた。
【特許文献１】特開２００３−２１３３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の焼入れ法では、冷却の不均一により歪みおよび変形の発生を起こしやすく、特に薄肉の部分または製品ほど変形を起こしやすい。このため従来は焼入れ後にハンマ等による叩きだしやプレス装置により形状および寸法の矯正を行う必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明では、焼入れ等の冷却処理を施す成形品を部分的または全体的に拘束する金型ないし治具等の拘束体を設け、この拘束体に拘束した状態で成形品に直接水等の冷却用流体を供給する。このために前記成形品表面部まで流体を導く通路を設けると共に、該通路を介して成形品の表面に流体を圧送する流体供給装置を設ける。前記通路は、成形品の冷却面に対向するように拘束体に形成した多数の孔部に連通する。
【０００５】
前記構成により金属成形品を焼入れ処理するには、溶体化処理をした金属成形品を金型により部分的ないし全体的に拘束し、その後に成形品の冷却面に臨む多数の孔部に冷却用流体を循環させて急速に冷却を行う。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、金型等の拘束体により成形品を拘束した状態で、かつ成形品の冷却面に面して設けた多数の孔部を介して冷却用流体を成型品の冷却面に直接供給するようにしたので、焼入れに必要な急速な冷却処理が可能であるだけでなく、成形品の冷却面を均一に冷却することができ、また冷却に伴う成形品の歪みや変形を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１に本発明の第１の実施形態を示す。図において１はアルミニウム合金などからなる焼き入れの対象となる金属成形品、２は前記成形品１を冷却時に保持する拘束体としての金型である。金型２は上型２ａと下型２ｂとからなる分割構成であり、上型２ａと下型２ｂはそれぞれ熱伝導性のよい金属材料からなっている。上型２ａの下面と下型２ｂの上面にはそれぞれ成形品１と同一外形の成形面が形成してあり、図示した型締め状態で上型２ａと下型２ｂのそれぞれの成形面の間に成形品１を全体的に拘束するようにしてある。
【０００８】
上型２ａと下型２ｂの成形品１と接する成形面は、それぞれ焼結金属等の多孔質材料からなる冷却水供給部３ａ、３ｂとなっており、この多孔質の冷却水供給部３ａ、３ｂの多数の孔部を介して成形品１に冷却用流体としての水を供給するように図る。このために、上型２ａ、下型２ｂには、それぞれの冷却水供給部３ａ、３ｂの略中央部に連通する冷却水供給通路４ａ、４ｂと、略外周部に連通する冷却水排出通路５ａ、５ｂを設けてある。
【０００９】
次に、前記金型２を使用して成形品１を焼入れ処理する工程につき、前記冷却水供給部３ａ、３ｂに冷却水を循環させる冷却水供給装置（流体供給装置）の構成と共に説明する。
【００１０】
焼入れ処理を行うには、まず溶体化処理した成形品１を上型２ａと下型２ｂの間に挟み込み、型締めをして上下の冷却水供給部３ａ、３ｂの間に拘束する。
【００１１】
次いでポンプ１１を駆動して、リザーバタンク１２内の冷却水を冷却装置１３に送り込み、冷却装置１３により冷却した冷却水を冷却水供給通路４ａ、４ｂに接続した供給配管１４を介して各冷却水供給部３ａ、３ｂに圧送する。前記冷却装置１３は、ラジエータ等の放熱器による放熱または冷凍サイクルによる強制冷却により冷却水を所定の温度にまで冷却する機能を有している。冷却装置１３と供給配管１４との間には切換弁１５が設けられており、この切換弁１５は冷却処理時には供給配管１４を冷却装置１３に、後述する冷却水排出時には大気側にそれぞれ選択的に接続する。
【００１２】
冷却水供給部３ａ、３ｂに導入された冷却水は、その多孔質構造の空隙部を通して外側の冷却水排出通路５ａ、５ｂに向かい、その途中で一部の冷却水は成形品１の表面に接触して成形品１を急速に冷却する。成形品１を冷却して温度上昇した冷却水は冷却水排出通路５ａ、５ｂに接続した排出配管１６を介してリザーバタンク１２に戻る。この冷却水供給部３ａ、３ｂへの冷却水の循環供給により、成形品１は急速に冷却され焼入れ処理がなされる。
【００１３】
成形品１の冷却を終えた後、切換弁１５を冷却装置１３から大気側に切り換えて供給配管１４を大気に開放する。この状態で金型２内の冷却水を重力を利用してリザーバタンク１２内に戻す構成とすることも可能であるが、この実施形態では真空引き装置２１を設けて強制排出するようにしている。
【００１４】
真空引き装置２１は真空ポンプとその発生負圧を貯溜する真空タンクとからなり、真空タンクの負圧は切換弁２２を開くことでリザーバタンク１２の空間部に作用するようになっている。このとき同時に、リザーバタンク１２とポンプ１１の吸込側との間の通路を遮断する遮断弁２３を閉ざすことにより、負圧がリザーバタンク１２の冷却水戻り経路つまり排出配管１６にのみ作用するようにしてある。この真空引き装置２１の作動により、金型２内の冷却水は供給配管１４を介して作用する大気圧により排出配管１６を通りリザーバタンク１２内へと強制的に戻される。
【００１５】
このようにして金型２内の冷却水を排出したのち、上型２ａと下型２ｂとを分割し、成形品１を取り出す。成形品１を取り出した後、必要に応じて冷却水供給部３ａ、３ｂをエアブローにより乾燥させる。この乾燥処理を行うことにより、次の成形品焼入れ処理に備えて冷却水供給部３ａ、３ｂの熱的特性を安定化することができる。
【００１６】
前述の焼入れ処理によれば、上下の金型２ａ、２ｂの間に成形品１を拘束してから冷却するので冷却に伴う成形品１の変形を起こしにくい。また多孔質材からなる冷却水供給部３ａ、３ｂの多数の孔部から成形品１の表面にむらなく冷却水を供給できるので、冷却を速やかかつ均一に行うことができる。これらの結果、焼入れ処理後の成形品１はその形状や寸法を矯正する必要性が少なくなると共に、良質な焼入れ効果を期待することができる。
【００１７】
この実施形態において、図示しないが冷却水の供給経路の途中に冷却水の流量を加減する流量制御弁を設け、またはポンプ１１の速度を調整するなどの流量調整手段を適用することにより、成形品１の冷却速度を調整するようにしてもよい。
【００１８】
図２と図３に本発明の他の実施形態を示す。図２は、上型２ａと下型２ｂに、成形品１の要部にのみ対応する冷却水供給部３ａ、３ｂを設けたものである。４ａ、４ｂは冷却水供給通路、５ａ、５ｂは冷却水排出通路であり、これらを介して各冷却水供給部３ａ、３ｂに冷却水を循環供給する点は図１のものと同様である。この実施形態によれば、成形品１に比較的肉厚で冷却しにくい部分がある場合などに、その部分を優先的に冷却して全体に均一な焼入れ効果を確保することができる。
【００１９】
図３は、上型２ａと下型２ｂのそれぞれに成形品１に面して多数の孔部３を設け、各孔部３毎に冷却水供給通路４ａ、４ｂおよび冷却水排出通路５ａ、５ｂを設けたものである。この実施形態によれば、比較的大きな孔部３を介して大量の冷却水を直接成形品表面に供給できるので、冷却速度をより大きくして焼入れによる機械的性質の改善効果を高められる。
【００２０】
なお、前記各実施形態では上下分割構成の金型により成形品全体を拘束するようにしているが、成形品の形状や肉厚によっては要部のみを治具等により部分的に拘束する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態の概略構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態の概略構成図。
【符号の説明】
【００２２】
１    成形品
２    金型
２ａ  上型
２ｂ  下型
３ａ，３ｂ    冷却水供給部
４ａ，４ｂ    冷却水供給通路
５ａ，５ｂ    冷却水排出通路
１１    ポンプ
１２    冷却水のリザーバタンク
１３    冷却装置
１４    供給配管
１５    切換弁
１６    排出配管
２１    真空引き装置
２２    切換弁
２３    遮断弁
【図１】
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【図２】
2005171276.tif 000004
【図３】
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