(57)【要約】【課題】鋼板材に歪を招くことのない焼入れ方法を得る。【解決手段】鋼板材を所定の形状に加工し、鋼板材の表面および裏面の少なくとも一方に対して、投射材を吹き付ける投射処理を施したのち、焼入れ処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板材を所定の形状に加工し、
前記鋼板材の表面および裏面の少なくとも一方に対して、投射材を吹き付ける投射処理を施したのち、焼入れ処理を行う鋼板材の焼入れ方法。
【請求項２】
前記鋼板材の表面および裏面に対して、前記鋼板材の平面方向に垂直な方向視において互いに重複する周領域に前記投射材を吹き付ける前記投射処理を施したのち、焼入れ処理を行う請求項１に記載の鋼板材の焼入れ方法。
【請求項３】
前記鋼板材の形状が環状であり、前記周領域を等幅に設定してある請求項２に記載の鋼板材の焼入れ方法。
【請求項４】
前記鋼板材の形状が所定の中心位置を基準にする円環状であり、前記周領域が前記鋼板材の径方向に沿った幅のうち最も狭い幅を有する円環状の領域に設定されている請求項３に記載の鋼板材の焼入れ方法。
【請求項５】
前記投射処理に用いられる投射材が、鋭角状の角部を有する金属又はセラミックスである請求項１から４の何れか一項に記載の鋼板材の焼入れ方法。
【請求項６】
円環状を呈する鋼板材の表面および裏面のうち、前記鋼板材の平面方向に垂直な方向視において互いに重複する領域に、投射材を吹き付ける投射処理に起因した面粗度を有する円環状の領域が形成され、かつ、当該円環状の領域が焼き入れに起因した硬度を有する摩擦面として形成されている回転駆動力伝達用の摩擦板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板材の焼入れ方法および摩擦板に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼入れ方法として特許文献１には、浸炭室と冷却室とを連続移動可能な連続炉を用い、浸炭室で浸炭の後に速やかに加圧冷却室に移動し、加圧した不活性ガスにより焼入れを行う技術が記載されている。
【０００３】
この技術は薄板部品を対象とするものであり、不活性ガスを用いて焼入れを行うため、液体を用いて焼入れを行うものと比較して冷却速度が遅く、ガスの圧力や種類の調整により冷却速度の制御を可能にするものである。
【０００４】
また、焼入れ方法として特許文献２には、低炭素綱で成る鋼板を加熱した後に、冷却媒体で内部が冷却される金型プレスにより成形し、型拘束したオーステナイト域温度から焼入れ及びプレス成形を実現する技術が記載されている。
【０００５】
この技術は、加熱した鋼板を、水等の液状の冷却媒体に対して漬けることで冷却を行うものと比較して冷却媒体の飛散を容易に防止できるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１‐２１６３１号公報
【特許文献２】特開２００３‐２３１９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示されるように、気体により冷却を行うものでは、気体が液体と比較して分子量が小さいため、例えば、５ｋｇｆ／ｃｍ２まで加圧しても、冷却速度は液体より劣るものである。従って、焼入れ可能な材料の厚みに制限があり、焼入れ性の高い材料を必要とする。
【０００８】
この特許文献１に示される技術では、耐圧構造を有する加圧ガス室や、ガス撹拌ファン等を必要とするだけでなく、従来からの浸炭油焼入れ炉や、ソルト炉が利用できないものであった。
【０００９】
また、成形性の良好な低炭素綱を使用する場合に、特許文献２に示されるように金型プレスにより焼入れを行うものでは、浸炭品なみの高い表面硬度を得ることが困難であった。これに対して低炭素でも焼入れ性の良い材料を用いる場合には、材料コストの上昇を招くことになる。
【００１０】
焼入れ後の材料に認められる歪みの原因として、（１）加工時にワークに不均一に作用した力による残留応力、（２）昇温時の加熱ムラ、（３）焼入れ時の冷却ムラ、が考えられている。
【００１１】
尚、（２）の昇温時の加熱ムラと、（３）の焼入れ時の冷却ムラとについては、設備性能や、部材形状、部材の重量、材料の均一性、熱処理条件などの影響が大きく、例えば、昇温時には、部材個内の各部での熱膨張量、変態収縮量の差異を招くことが歪を招く要因となる。これと同様に、冷却時には、部材個内の各部での熱収縮量、変態膨張量の差異を招くことが歪を招く要因となる。
【００１２】
特に、（１）の残留応力は、（２）の加熱ムラと（３）の冷却ムラとの作用により拡大され、最終的に材料の歪として現れることになる。
【００１３】
このような理由から、鋼板材に歪を招くことのない焼入れ方法が求められ、この焼入れ方向で製造された製品が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の特徴は、鋼板材を所定の形状に加工し、
前記鋼板材の表面および裏面の少なくとも一方に対して、投射材を吹き付ける投射処理を施したのち、焼入れ処理を行う点にある。
【００１５】
これによると、鋼板材の表面および裏面の少なくとも一方に投射材を吹き付けることにより、加工時に残留した応力を均一化することが可能となる。この後に、鋼板材に焼入れ処理を行うことで、残留応力の影響を極めて小さくした状態での焼入れによる硬度を高め強度向上も可能となり、焼入れ後における残留応力に起因する歪の抑制が実現する。
従って、鋼板材に歪を招くことのない焼入れ方法が得られた。特に、この構成では、投射処理以外には、従来からの焼入れ工程を用いることが可能となり、鋼板材に高級材を使用する必要もなく、低廉でありながら従来より歪が抑制されたものを得ることが可能となる。
【００１６】
本発明は、前記鋼板材の表面および裏面に対して、前記鋼板材の平面方向に垂直な方向視において互いに重複する周領域に前記投射材を吹き付ける前記投射処理を施したのち、焼入れ処理を行っても良い。
【００１７】
これによると、鋼板材の表面および裏面のうち重複する周領域に対して投射材を吹き付けることにより、加工時に残留した応力を均一化することが可能となる。この後の焼入れ処理により残留応力の影響を極めて小さくした状態での焼入れによって硬度を高め、強度向上も可能となり、焼入れ後における残留応力に起因する歪の抑制が実現する。
また、周領域に投射材を投射するため、残留応力を環状の広いエリアで均一化できることになる。更に、周領域に投射材を投射することにより、周領域より内方の残留応力と周領域より外方の残留応力との相互の作用を断ち、歪の抑制を良好に行う。
【００１８】
本発明は、前記鋼板材の形状が環状であり、前記周領域を等幅に設定が行われても良い。
【００１９】
これによると、環状の鋼板材の環状となる部位の等しい幅となる周領域に対して、投射材を吹き付けるため、綱板材の形状に対応して応力の均一化を実現する。
【００２０】
本発明は、前記鋼板材の形状が所定の中心位置を基準にする円環状であり、前記周領域が前記鋼板材の径方向に沿った幅のうち最も狭い幅を有する円環状の領域に設定されても良い。
【００２１】
これによると、綱板材における円環状部に対する投射処理により、円環状の鋼板材の全周に亘って応力の均一化を実現する。
【００２２】
本発明は、前記投射処理に用いられる投射材が、鋭角状の角部を有する金属又はセラミックスであっても良い。
【００２３】
これによると、投射材として金属やセラミックスのように比較的硬質のものを用いることにより、この投射材の鋭角状の角部が鋼板材に衝突する際には、強い圧力を効率的に作用させ残留応力の解消を行える。
【００２４】
本発明の特徴は、円環状を呈する鋼板材の表面および裏面のうち、前記鋼板材の平面方向に垂直な方向視において互いに重複する領域に、投射材を吹き付ける投射処理に起因した面粗度を有する円環状の領域が形成され、かつ、当該円環状の領域が焼き入れに起因した硬度を有する摩擦面として形成される点にある。
【００２５】
これによると、円環状を呈する鋼板材の表面および裏面のうち重複する環状領域に対して投射材を吹き付けることにより、所定の面粗度の領域が形成されると共に、加工により残留した応力を均一化することが可能となる。この後に、鋼板材に焼入れ処理を行うことにより、円環状の領域が焼入れに起因した硬度の摩擦面とし形成されると共に、残留応力の影響を極めて小さくした状態での焼入れによる強度向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】摩擦板を示す図である。
【図２】低歪焼入れのフローチャートである。
【図３】投射の有無と平面度との関係をグラフ化した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示す摩擦板は、車両においてエンジンの駆動力を車輪に伝える駆動軸においてトルクの急激な変化を吸収するカップリングに用いられるものを例に挙げている。
【００２８】
尚、カップリングは、複数の摩擦板の外周近くの摩擦面（環状領域Ｓと一致する）を互いに圧接するように重ね合わせて伝動系に介装され、入力軸に作用するトルクが予め設定された値を超えた場合に、複数の摩擦板の間で僅かな滑りを許すことにより衝撃を吸収する構成を有するものである。
【００２９】
また、摩擦板は、油圧クラッチ変速装置において駆動力が断続されるクラッチや、回転に制動力を作用させる制動板として用いても良い。このように用いられる場合には、図１に示される形状に限るものではなく、多少の形状の変更により対応が可能である。
【００３０】
摩擦板には鋼板材が用いられ、全体的に所定の中心位置を基準にした円環状部１を有しており、内周部分から内方に突出する複数の連結部２が一体形成されている。この摩擦板は円環状部１の環状領域Ｓの表裏両面を平滑に仕上げて摩擦面としており、焼入れ処理により環状領域Ｓの硬度向上と全体的な強度向上が図られている。
【００３１】
鋼板材として熱間圧延鋼板（ＳＰＨ）が使用され、この鋼板材がレーザ加工や、プレス加工の打ち抜きにより円環状に成形されている。また、このように成形された鋼板材には、鋼板材の圧延時や、加工時に作用した力が残留応力として存在し、鋼板材を歪ませることになる。
【００３２】
また、鋼板材の焼入れ時には、加熱ムラや冷却ムラによって歪みを招くものであり、焼入れ以前に鋼板材に残留応力による歪みが存在する場合には、焼入れにより歪みが更に拡大することもある。このような理由から、歪を除去した後に焼入れが行われる。
【００３３】
この焼入れを低歪焼入れと称しておりこの低歪焼入れでは、図２に示すように投射処理と、加熱処理と、冷却処理と、とが、この順序で行われる。
【００３４】
投射処理は、投射面に対して投射材が高速度で吹き付ける処理であり、一般にショットブラストやショットピーニングと称されている。投射材としては、鋭角状の角部を有する金属又はセラミックスの粒子が用いられるものであり、粒子として金属ワイヤを単純にカットした短い円柱状となるものを用いて良い。また、この投射処理では、球状の投射材を使用して良く、投射材として鋼球を用いても良い。
【００３５】
この投射処理では、環状領域Ｓ（周領域の具体例・投射面）に投射材を吹き付けるために、例えば、マスクを用いても良い。特に、この投射処理では粒子が高速で材料の表面に衝突するため、粒子の角部が衝突した部位には強い衝撃力が作用する。衝突した部位の応力が既に高い場合には、応力を大きく高めることはないが、衝突した部位の応力が低い場合には応力を高めることになり、その結果として均一化を実現する。
【００３６】
また、投射処理では、投射材の粒径の選択は、投射材の硬度の選択により鋼板材の表面の面粗度の調節も可能であるため、所望の摩擦係数に仕上げることも可能である。
【００３７】
次に、加熱処理では加熱炉等で８００〜１０００℃の範囲の温度で所定時間の加熱が行われる。この加熱処理では、厚みが比較的小さい鋼板材であるため加熱ムラの少ない加熱が実現する。
【００３８】
次に、冷却処理では、一般的な冷却油を用いることにより、６０℃程度まで冷却する処理が行われる。
【００３９】
このような焼入れにおいて浸炭を行って良く、また、焼入れ前の均熱時に浸窒処理を行っても良い。
【００４０】
〔実施形態の作用・効果〕
このように、低歪焼入れ方法では、焼入れ以前に、投射処理を鋼板材の表裏両面に行うことにより、残留応力を極めて小さくすることが可能となる。そして、このように残留応力を小さくした状態で焼入れを行うことにより、この焼入れ時に多少の温度ムラがあっても、この温度ムラに起因する歪が拡大することもない。これにより、焼入れによる強度向上が可能となり、良好な性能の回転駆動力伝達用の摩擦板を得ることも可能となる。
【００４１】
また、投射を行わずに焼入れを行った鋼板材の平面度（Ａ）と、投射を行った後に焼入れを行った鋼板材の平面度（Ｂ）との実験結果を図３に示している。同図に示す如く、（Ａ）の平面度に対して、（Ｂ）の平面度の指数が低く、歪が低いことが理解できる。特に、この実験結果では、７４．７％もの歪の除去が実現している。
【００４２】
また、この低歪焼入れ方法では、従来からショットブラストやショットピーニングとして用いられている技術の利用が可能であり、しかも、従来からの加熱炉と冷却油とを用いた焼入れ処理の技術の利用が可能であるため、設備を大きく変更しなくて済み、低コストで低歪焼入れが実現する。
【００４３】
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。
【００４４】
（ａ）鋼板材の形状は円形に限るものではなく、例えば矩形であっても良い。このような形状では、環状領域Ｓも円形に限るらず、矩形や多角形であっても良い。従って、このような形の環状領域Ｓに投射処理が行われる。
【００４５】
（ｂ）また、環状領域Ｓ（周領域）は所定の幅で形成されるものを想定しているが、一部の幅が拡大するものや縮小するものでも良い。
【００４６】
（ｃ）本発明では、鋼板材の表面の環状領域Ｓにだけ投射処理を行う処理形態に加えて、残留応力の分布に偏りがある等場合には、環状領域Ｓに含まれる領域と、環状領域Ｓの外部の領域との何れであっても局部的に投射を行うことにより残留応力の均一化を図るように処理形態を設定しても良い。また、鋼板材の一方の表面の環状領域Ｓにだけ投射処理を行っても良い。
【００４７】
このように、局部的に投射処理を行う場合には、鋼板材の歪を予め計測することにより、局部的な投射処理を行うべき領域を設定しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、鋼板材の焼入れ方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１            円環状部
Ｓ            周領域（環状領域）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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