(57)【要約】【課題】金属部材の厚肉部と薄肉部の昇温時間の差を低減するとともに昇温時間を短縮する。【解決手段】厚肉部１１ｂと薄肉部１１ａとを備えた金属部材１１を真空中で輻射加熱する金属部材の熱処理方法であって、金属部材１１の厚肉部１１ｂの表面を黒色にして、薄肉部１１ａの表面と色分けするステップと、色分けされた金属部材１１を真空炉内に挿入するステップと、前記真空炉内を真空排気した後に、前記金属部材を輻射加熱するステップと、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚肉部と薄肉部とを備えた金属部材を真空中で輻射加熱する金属部材の熱処理方法であって、
前記金属部材の前記厚肉部の表面を黒色にして、前記薄肉部の表面と色分けするステップと、
色分けされた前記金属部材を真空炉内に挿入するステップと、
前記真空炉内を真空排気した後に、前記金属部材を輻射加熱するステップと、を備える、
金属部材の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空中で輻射加熱する金属部材の熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開平０４−０９９２２３号公報がある。この公報に記載された熱処理方法には、真空加熱炉に不活性ガスを挿入し、ファンにより撹拌しながら加熱することが記載されている。これにより、金属部材を真空中で加熱するときより昇温速度を速めるとともに、温度分布を均一にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−０９９２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の熱処理方法では、金属部材の昇温時間は全体として短縮されるが、金属部材の厚肉部は薄肉部より昇温に時間がかかる問題は解決されていない。そのため、厚肉部と薄肉部の昇温時間を合わせるようにして金属部材の昇温を行う場合には、時間を掛けて昇温する必要があるため、処理リードタイムが伸びるという問題がある。一方、厚肉部と薄肉部の昇温時間を合わせず、昇温時間の差が大きい状態で昇温を行うと、内部温度のばらつきによって製品の精度が低下する虞がある。
したがって、昇温時間の差を低減するとともに、金属部材全体の昇温時間を短縮したいという要望がある。
本発明は、金属部材の昇温時間を短縮した熱処理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる金属部材の熱処理方法は、厚肉部と薄肉部とを備えた金属部材を真空中で輻射加熱する金属部材の熱処理方法であって、前記金属部材の前記厚肉部の表面を黒色にして、前記薄肉部の表面と色分けするステップと、色分けされた前記金属部材を真空炉内に挿入するステップと、前記真空炉内を真空排気した後に、前記金属部材を輻射加熱するステップと、を備える。
これにより、厚肉部における光の吸収率を高めて昇温時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【０００６】
これにより、金属部材の厚肉部と薄肉部の昇温時間の差を低減すると共に、昇温時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】金属部材の一部を示す図である。
【図２】加工装置の構成を示す図である。
【図３】金属部材の加工のフローを示す図である。
【図４】金属部材の厚肉部と薄肉部に表面加工を施した場合の昇温時間の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
図１に示すように、金属部材１１は、内側に薄肉部１１ａが形成され、外側に厚肉部１１ｂが形成されている環状の歯車である。例えば、厚肉部１１ｂの厚さは１１ｍｍであり、薄肉部１１ａは厚肉部１１ｂより薄く形成されている。
【００１０】
金属部材１１の薄肉部１１ａの表面は未加工で銀色の状態である。厚肉部１１ｂの表面は黒色に加工されている。厚肉部１１ｂの表面を黒色に加工する方法は、酸化膜でコーティングする方法、傷を付けて曇らせる方法、鍛造上がりの素材で黒皮付きの状態にしておく方法のいずれかを用いる。なお、厚肉部１１ｂを黒色に加工する方法は、これら以外の方法であっても良い。
【００１１】
なお、金属部材１１において、輻射の加熱により上昇する温度は薄肉の箇所ほど早く、肉厚の箇所ほど遅い。また、金属部材１１は、表面が未加工の銀色の状態では光の吸収率が低いため温度の上昇が遅く、表面が黒く加工された箇所では光の吸収率が高いため温度の上昇が早くなる。
【００１２】
図２に示すように、加工装置１２は、真空置換室２１と、輻射加熱室２２と、冷却室２３とを備える。真空置換室２１と輻射加熱室２２の間は、第１の仕切り扉２４により仕切られている。また、輻射加熱室２２と冷却室２３の間は、第２の仕切り扉２５により仕切られている。
【００１３】
真空置換室２１は、例えば真空ポンプが設けられた真空炉であり、金属部材１１を挿入した後に真空引きを行う。また、真空置換室２１では、真空引き後に不活性ガスを置換するものであっても良い。
【００１４】
輻射加熱室２２には、ランプヒーターなどの熱源が設けられており、金属部材１１はランプヒーターから照射された光による輻射により加熱される。
【００１５】
冷却室２３では、輻射加熱室２２で加熱された金属部材１１の焼き入れを行う。例えば、冷却室２３の外に設けられた冷却器（図示せず）により冷却された冷媒体を、冷却室２３の内外で循環させることにより、冷却室２３の温度を低下させる。
【００１６】
次に、図３を用いて、金属部材１１の加工手順について説明する。
【００１７】
最初に、金属部材１１を加工装置１２に挿入する前に表面加工を行う（Ｓ１１）。すなわち、金属部材１１において、輻射加熱を行う際に昇温しにくい厚肉部１１ｂを黒色加工する。
【００１８】
金属部材１１を加工装置１２の真空置換室２１に挿入する（Ｓ１２）。真空置換室２１では、金属部材１１を内部に配置した状態で真空引きを行う。その後、第１の仕切り扉２４を開き、金属部材１１を輻射加熱室２２に移動させる。なお、輻射加熱室２２も略真空状態である。
【００１９】
輻射加熱室２２では、電源（図示せず）により電力が供給されたランプヒーターなどの熱源により、金属部材１１の加熱を開始する（Ｓ１３）。すなわち、熱源からの赤外線の照射を開始する。
【００２０】
このとき、薄肉部１１ａは未加工であって表面が銀色であり、図４に示すように、光の吸収率が約７％である。一方、厚肉部１１ｂは、光の吸収率が約８０％となるように表面が黒色に加工されている。これにより、金属部材１１を７５０℃まで加熱する際に、厚肉部１１ｂで約２５分掛かっていた昇温時間は、約１２分に短縮される。ここで、光の吸収率が約７％の薄肉部１１ａでは、昇温に掛かる時間が約１２分であるため、薄肉部１１ａと厚肉部１１ｂの昇温に必要な時間が略一致した状態となる。したがって、輻射加熱室２２では、金属部材１１の薄肉部１１ａと厚肉部１１ｂが７５０℃となるように、約１２分間の輻射加熱を行う。
【００２１】
その後、金属部材１１の厚肉部１１ｂの表面において、酸化膜を設けることによって黒色にする加工が行われている場合には、金属部材１１の浸炭を行う。これにより、金属部材１１の表面の酸化膜が還元されて消滅する。
【００２２】
次に、第２の仕切り扉２５を開き、金属部材１１を冷却室２３に移動させる。冷却室２３では、金属部材１１の冷却による焼入れを行う（Ｓ１４）。これにより金属部材１１は硬化され、耐摩耗性、引っ張り強度、疲労強度などが向上する。
【００２３】
このように、金属部材１１について、輻射加熱を行う前にあらかじめ厚肉部１１ｂの光の吸収率を高める加工を施すことにより、輻射加熱による厚肉部１１ｂの昇温にかかる時間を短縮するとともに、薄肉部１１ａと厚肉部１１ｂの昇温の速さを合わせ、昇温に必要な時間を略一致させることができる。すなわち、金属部材１１を加工する際の内部温度のばらつきが小さくなるため、製品の精度の向上が期待できる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、金属部材１１は、薄肉部１１ａが内側に形勢され、厚肉部１１ｂが外側に形成されている歯車であるものとして説明したが、薄肉部と厚肉部の配置はこれに限られない。また金属部材１１は、歯車に限られず、様々な形状の物品について適用できる。
【符号の説明】
【００２５】
１１            金属部材
１１ａ            薄肉部
１１ｂ            厚肉部
１２            加工装置
２１            真空置換室
２２            輻射加熱室
２３            冷却室
２４            第１の仕切り扉
２５            第２の仕切り扉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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