(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内面に同心のリング状の１つの突起が形成された円形の底壁、及び該底壁に平行な２つのリング状の突起がその内面に形成されると共に該底壁の周縁部から立ち上がった円筒状の側壁を有し、該側壁の肉厚よりも前記底壁の肉厚が薄いカップ状ワークの前記３つの突起を誘導加熱する際に、この誘導加熱を開始した後であって、この誘導加熱による熱が前記底壁の外面に伝導される前に、前記底壁及び前記側壁双方の外面を冷却し始めることを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
その内面に同心のリング状の１つの突起が形成された円形の底壁、及び該底壁に平行な２つのリング状の突起がその内面に形成されると共に該底壁の周縁部から立ち上がった円筒状の側壁を有し、該側壁の肉厚よりも前記底壁の肉厚が薄いカップ状ワークの前記３つの突起を誘導加熱する際に、この誘導加熱を開始した後であって、この誘導加熱による熱によって、前記底壁の周縁部を起点にして前記側壁が内側に倒れ込む変形が生じるほど前記底壁の周縁部の強度が弱まる前に、前記底壁及び前記側壁双方の外面を冷却し始めることを特徴とする熱処理方法。
【請求項３】
前記側壁及び前記底壁双方の外面を冷却する際に、前記側壁及び前記底壁双方の外面に同量の冷却液を噴射することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、側壁及び底壁を備えたカップ状ワークの熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば円形の底壁と、この底壁の周縁部から立ち上がった円筒状の側壁とを有するカップ状の部品（以下、カップ状ワークという）が各種機械に使用されることがある。使用目的によっては、カップ状ワークの底壁及び側壁双方の内面だけを焼入れして硬化させることがある。このようにカップ状ワークの外面を焼入れせずに内面だけを焼入れする場合、一般に、この内面だけに誘導加熱コイルを接近させて焼入温度まで加熱し、その後、内面を急冷する。
【０００３】
ところで、カップ状ワークには、その底壁の厚さ（肉厚）が側壁の厚さよりも薄いものがある。このようなカップ状ワークでは、その内面を加熱することにより底壁の周縁部の強度が弱まり、この強度が弱まった周縁部を起点にして側壁が内側に倒れ込むような変形が生じ易い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の変形を抑制するためにカップ状ワークの内面を加熱する際には、一般に、内面を加熱すると同時に外面を冷却する。この場合、外面の冷却により内面の温度が上がりにくくなるので、内面を焼入温度まで加熱するためには多くの電気エネルギーが必要となる。従って、加熱の際のエネルギー効率が低くなる。このエネルギー効率は、カップ状ワークの底壁が薄いほど著しく低くなる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、カップ状ワークの変形を抑制すると共にエネルギー効率の良好な熱処理方法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の本発明の熱処理方法は、
（１）側壁及び底壁を有するカップ状ワークの前記底壁の内面を誘導加熱する際に、この誘導加熱を開始してから所定時間が経過した後に、前記底壁の外面を冷却し始めることを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、
（２）前記底壁の内面を誘導加熱する際に前記側壁の内面も同時に誘導加熱し、前記底壁の外面を冷却する際に前記側壁の外面も同時に冷却してもよい。
【０００８】
また、
（３）前記側壁及び前記底壁双方の外面を冷却する際に、前記側壁及び前記底壁双方の外面に同量の冷却液を噴射してもよい。
【０００９】
さらに、
（４）前記底壁は、前記側壁の肉厚よりも薄い肉厚を有するものであってもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１と図２を参照して本発明の熱処理方法を説明する。
【００１２】
図１は、カップ状ワークを示す断面図である。図２は、カップ状ワークの内面と外面を加熱したり冷却したりするタイミングを示すグラフである。
【００１３】
鋼製のカップ状ワーク１０は、図１に示すように、円形の底壁１２と、この底壁１２の周縁部から立ち上がった円筒状の側壁１４とを有する。底壁１２は側壁１４よりも薄く、底壁１２の肉厚は例えば３ｍｍである。底壁１２の内面には、この底壁１２と同心のリング状の突起１２ａが形成されている。また、側壁１４の内面には、底壁１２にほぼ平行な２つのリング状の突起１４ａ，１４ｂが形成されている。突起１４ａは側壁１４の上部に位置しており、突起１４ｂは側壁１４の下部に位置している。これらの突起１２ａ，１４ａ，１４ｂは高周波焼入れされて硬化される。突起１２ａ，１４ａ，１４ｂを高周波焼入れする手順を説明する。
【００１４】
先ず、突起１２ａ，１４ａ，１４ｂに誘導加熱コイル２０を近接させてこれらの突起１２ａ，１４ａ，１４ｂを誘導加熱して所定の焼入温度にする。その後、これらの突起１２ａ，１４ａ，１４ｂを急冷する。これにより、突起１２ａ，１４ａ，１４ｂが硬化される。焼入温度はカップ状ワーク１０の鋼種に応じて決められる。
【００１５】
上記のように突起１２ａ，１４ａ，１４ｂを誘導加熱する際、底壁１２の周縁部（側壁１４の下部に相当する）の強度が弱まり、この強度が弱まった周縁部を起点にして側壁１４が内側に倒れ込むような変形が生じるおそれがある。そこで、突起１２ａ，１４ａ，１４ｂを誘導加熱する際、この誘導加熱を開始してから所定時間が経過した後に、底壁１２の外面１２ｂ及び側壁１４の外面１４ｃを同時に冷却し始める。この冷却に際しては、底壁１２の外面１２ｂ及び側壁１４の外面１４ｃに同量の冷却液２２を噴射する。
【００１６】
上記した加熱・冷却のタイミングについて図２を参照して説明する。
【００１７】
突起１２ａ，１４ａ，１４ｂを誘導加熱コイル２０で時刻Ｔ１から誘導加熱し始める。この時刻Ｔ１から時間ｔが経過した後の時刻Ｔ２になった時点で、底壁１２の外面１２ｂ及び側壁１４の外面１４ｃを同時に冷却し始める。
【００１８】
時刻Ｔ２の後の時刻Ｔ３になった時点で、突起１２ａ，１４ａ，１４ｂの誘導加熱を終了してこれらを冷却し始める。この冷却は、底壁１２及び側壁１４双方の内面に冷却液を噴射することにより行い、時刻Ｔ４になった時点で終了する。これにより、高周波焼入れが終了して突起１２ａ，１４ａ，１４ｂが硬化する。なお、外面１２ｂ，１４ｃの冷却は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４まで続けて行われる。
【００１９】
上記のように突起１２ａ，１４ａ，１４ｂを誘導加熱し始めた後に外面１２ｂ，１４ｃを冷却し始めるので、突起１２ａ，１４ａ，１４ｂは容易に高温になる。従って、加熱のエネルギー効率は良い。また、突起１２ａ，１４ａ，１４ｂからの熱が外面１２ｂ，１４ｃに殆ど伝導されないうちに外面１２ｂ，１４ｃを冷却し始めるので、外面１２ｂ，１４ｃはあまり高温にならない。従って、底壁１２の周縁部の強度が熱で弱まることに起因するカップ状ワーク１０の変形が抑制される。
【００２０】
ここで、カップ状ワーク１０の変形について説明する。カップ状ワーク１０をＳ４５Ｃ（ＪＩＳ）で作製し、その内面を（突起１２Ａ，１４ａ，１４ｂを）０．６０秒間誘導加熱し、その後、この内面に６秒間冷却水を噴射することにより、この内面を高周波焼入れした。内面を加熱し始めてから０．４５秒後に、外面１４ｃに冷却水を噴射し始めた。外面１４ｃへの冷却水の噴射は、内面への冷却水の噴射を終了すると同時に終了した。
【００２１】
突起１４ｂにおける内径を焼入れ前後に三次元測定器で測定した。この測定の平均値は、焼入れ前が６４．５９３３ｍｍであり、焼入れ後は６４．５５８８ｍｍであった。従って、焼入れ前後における突起１４ｂでの内径の変化量は、０．０３４５ｍｍであった。一方、カップ状ワークの内面を加熱する際に内面を加熱すると同時に外面を冷却する従来の従来の技術では、上記の変化量は０．２２ｍｍであった。
【００２２】
なお、側壁１４の１４ａ，１４ｂを硬化させずに底壁１２の突起１２ａだけを硬化させる場合は、底壁１２の外面１２ｂだけを冷却してもよい。この場合も、突起１２ａを誘導加熱し始めた後に外面１２ｂを冷却し始める。また、底壁１２及び側壁１４双方の内面の全体を硬化させる場合も、内面全体を誘導加熱し始めた後に外面１２ｂ，１４ｃを冷却し始める。上記した時間ｔ、加熱時間（時刻Ｔ３−時刻Ｔ１）、及び冷却時間（時刻Ｔ４−Ｔ３）は、底壁１２の肉厚や鋼種等に応じて適宜に決められるものである。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の熱処理方法によれば、底壁の内面を誘導加熱し始めてから所定時間が経過した後に、底壁の外面が冷却され始める。従って、底壁の内面が所定温度に到達した後から底壁の外面が冷却され始めることとなる。このため、エネルギー効率は良い。また、底壁の内面では温度が上がるが、底壁の外面及びその近傍部分では殆ど温度が上がらない。この結果、底壁の外面及びその近傍部分の強度が熱で弱まることに起因するカップ状ワークの変形が抑制される。
【００２４】
ここで、前記底壁の内面を誘導加熱する際に前記側壁の内面も同時に誘導加熱し、前記底壁の外面を冷却する際に前記側壁の外面も同時に冷却する場合は、側壁の外面も冷却されるので、底壁の外面及びその近傍部分には側壁外面からの熱がほとんど伝達されない。従って、底壁外面の温度上昇がいっそう抑制されるので、底壁の外面及びその近傍部分の強度が熱で弱まることに起因するカップ状ワークの変形がいっそう抑制される。
【００２５】
また、前記側壁及び前記底壁双方の外面を冷却する際に、前記側壁及び前記底壁双方の外面に同量の冷却液を噴射する場合は、側壁及び底壁双方の外面を容易に冷却できる。
【００２６】
さらに、前記底壁は、前記側壁の肉厚よりも薄い肉厚を有するものである場合は、加熱によって変形し易いカップ状ワークの変形を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カップ状ワークを示す断面図である。
【図２】カップ状ワークの内面と外面を加熱したり冷却したりするタイミングを示すグラフである。
【符号の説明】
１０  カップ状ワーク
１２  底壁
１２ｂ  底壁の外面
１４  側壁
１４ｃ  側壁の外面
【図１】
0004046216.tif 000002
【図２】
0004046216.tif 000003