(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒部に外径部から中空部に向けて穿孔された１以上の孔が設けられた中空筒体の外径面に焼入層を形成させる誘導加熱焼入れにおいて、該中空筒体の中空部に非磁性導電体のシールド部材を充満させて装着し、誘導加熱焼入れして焼割れを防止することを特徴とする中空筒体の誘導加熱焼入方法。
【請求項２】
中空筒体の外径面に焼入層を形成させる誘導加熱焼入れにおいて、該中空筒体の端面に非磁性導電体のシールド部材を当接させて装着し、誘導加熱焼入れして焼割れを防止することを特徴とする中空筒体の誘導加熱焼入方法。
【請求項３】
筒部に外径部から中空部に向けて穿孔された１以上の孔が設けられた中空筒体の外径面に焼入層を形成させる誘導加熱焼入れにおいて、軸部と該軸部より大径の頭部とを有する非磁性導電体のシールド部材を該軸部が前記中空筒体の中空部に充満し、前記頭部の首部が前記中空筒体の端面に当接するように装着し、誘導加熱焼入れして焼割れを防止することを特徴とする中空筒体の誘導加熱焼入方法。
【請求項４】
前後に連続して配列した中空筒体を誘導加熱コイル中を移動しながらその外径面に焼入層を形成させる誘導加熱焼入れにおいて、前記端面に当接させる非磁性導電体のシールド部材の当接部を前記前後の中空筒体の間に介在させ、かつ該当接部の前後面を前記前後の中空筒体の端面にそれぞれ当接させて装着し、誘導加熱焼入れして焼割れを防止することを特徴とする請求項２または３に記載の中空筒体の誘導加熱焼入方法。
【請求項５】
前記前後の中空筒体の間に介在させる非磁性導電体のシールド部材の当接部は、該中空筒体の前後の端面側の所要焼入れ深度に応じた外径を有する平行体またはテーパー体からなることを特徴とする請求項４に記載の中空筒体の誘導加熱焼入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空筒体の外径全面に高深度の焼入層を形成させる誘導加熱焼入れに関するものであり、とくに軸方向の中空孔とこれに直交する油孔などが設けられた中空ピン軸などの焼入れにおいて、この油孔や筒体端部に焼割れを生じさせない中空筒体の誘導加熱焼入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、図３に示すような軸方向の中空孔２１とそれに直交する油孔２２が設けられた中空ピン軸などの中空筒体２０の外径に焼入層を形成させるために誘導加熱焼入れが行われている。
【０００３】
この焼入れの際に、油孔２２の孔の縁の部分が深く加熱されるため、図４に示すように孔の縁の部分の焼入層が内径側に向かって深く形成される。このために油孔２２の内径の焼入層の境界線に沿って図に示すような円周の焼割れが生ずるという問題点がある。
【０００４】
また、中空筒体２０の端部２３では誘導加熱される深度が平行部より大になるので、、端部外周の焼入層が図５（ａ）に示すように内径側に向かって深く形成され、このために図５（ａ）（ｂ）に示すような焼入層の境界線に沿った焼割れが生じ剥離することがある。
【０００５】
焼入層の浅い焼入れの場合には上記の焼き割れの問題は少ないが、焼入層の深い焼入れの場合には多発し易く、不良品が増すことに加え焼き割れの検査に非常に手間がかかりコストが上昇する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記油孔周辺の焼割れを防止する方法として、従来は図８に示すように油孔２２に銅リベット２４などの詰め物をして加熱する方法などがとられた。しかしながら、この銅リベットの詰め物をする方法は、大量の量産焼入れをするためには多数のリベットを要し、またリベットを詰め込むために多大の工数を要した。さらに、加熱中や焼入れ冷却中にリベットが飛び出し、加熱コイルや水冷ジャケットを痛める場合があるという問題点があった。また、中空円筒体を誘導加熱コイル中を連続して通過して加熱する連続焼入れでは上記端面の焼き割れの防止がとくに問題になる。そこで本発明は、簡易に上記の焼割れを防止して量産焼入れのできる中空筒体の誘導加熱焼入方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の中空筒体の誘導加熱焼入方法は、筒部に外径部から中空部に向けて穿孔された１以上の孔が設けられた中空筒体の外径面に焼入層を形成させる誘導加熱焼入れにおいて、該中空筒体の中空部に非磁性導電体のシールド部材を充満させて装着し、誘導加熱焼入れして焼割れを防止することを特徴とするものである。
【０００８】
即ち、軸方向に直交する油孔などが設けられた中空筒体の誘導加熱においても、中空筒体の中空部に非磁性導電体のシールド部材を装入することにより、油孔の縁部の加熱深度が筒体の平行部とほぼ同一になり焼入層もほぼ平行になる。このために従来のように油孔内面に焼割れが発生することが防止できる。
【０００９】
また、本発明の中空筒体の誘導加熱焼入方法は、中空筒体の外径面に焼入層を形成させる誘導加熱焼入れにおいて、該中空筒体の端面に非磁性導電体のシールド部材を当接させて装着し、誘導加熱焼入れして焼割れを防止することを特徴とするものである。
【００１０】
即ち、前述したように、中空筒体の誘導加熱の際にその端部が平行部より深く誘導加熱されて焼入層が内径側に向かって深く形成され、端部に焼割れが発生することがある。本発明は、非磁性導電体のシールド部材を中空筒体の端面に当接させて装着して誘導加熱することにより、シールド部材に誘導電流が流れて端部が加熱され難くなり焼入層も浅くし、これにより端部の焼割れを防止するものである。
【００１１】
また、本発明の中空筒体の誘導加熱焼入方法は、筒部に外径部から中空部に向けて穿孔された１以上の孔が設けられた中空筒体の外径面に焼入層を形成させる誘導加熱焼入れにおいて、軸部と該軸部より大径の頭部とを有する非磁性導電体のシールド部材を該軸部が前記中空筒体の中空部に充満し、前記頭部の首部が前記中空筒体の端面に当接するように装着し、誘導加熱焼入れして焼割れを防止することを特徴とするものである。
【００１２】
即ち、このような頭部を設けた頭付ピン状の非磁性導電体のシールド部材を用いて、その軸部を中空筒体の中空部に充満させて前記の中空筒体に設けられた油孔などに発生する焼割れが防止するとともに、頭部首部を中空筒体の端面に当接させて端面の焼入れ深度を浅くすることにより端部の焼割れを防止する。このように１個のシールド部材で油孔と端面の焼割れが防止できるのでシールド部材の装着が容易になり工数が減少できる。
【００１３】
また、本発明の中空筒体の誘導加熱焼入方法は、前後に連続して配列した中空筒体を誘導加熱コイル中を移動しながらその外径面に焼入層を形成させる誘導加熱焼入れにおいて、前記端面に当接させる非磁性導電体のシールド部材の当接部を前記前後の中空筒体の間に介在させ、かつ該当接部の前後面を前記前後の中空筒体の端面にそれぞれ当接させて装着し、誘導加熱焼入れして焼割れを防止することを特徴とするものである。
【００１４】
即ち、連続して中空筒体を加熱コイル中を通して誘導加熱する際に、前後の中空円筒体の間に非磁性導電体のシールド部材の当接部を介在させて、この当接部が前の中空筒体の後端面と後の中空筒体の前端面に当接するように装着することにより前後の中空体の端面の焼割れを１個のシールド部材で防止できる。この当接部は独立の部材の表裏面を当接させてもよいし、前記の頭付ピン状のシールド部材の頭部首部と頭頂面とをそれぞれ当接させてもよい。
【００１５】
また、前記前後の中空筒体の間に介在させるシールド部材の当接部は、該中空筒体の前後の端面側の所要焼入れ深度に応じた外径を有する平行体またはテーパー体からなることが望ましい。
【００１６】
即ち、シールド部材の当接部の径を大きくすると端面部の焼入れ深度は浅くなり、径を小さくすると端面部の焼入れ深度が深くなる。したがって、シールド部材の径を選択することにより、端面部の焼入れ深度を平行部と等しく、または浅くあるいは深くすることができる。また、前後の中空筒体の間に介在させるシールド部材の当接部をテーパー体にして、その大径面を前の中空筒体の後端部に当接させ小径面を後の中空筒体の前端部に当接させることにより、前の中空筒体の端部焼入れ深度を浅く、後の中空筒体の端部焼入れ深度を深くすることができ、その反対も可能になる。この非磁性導電体シールド部材の径、テーパーの量は実験的定められる。
【００１７】
前述したように、本発明の中空筒体の誘導加熱焼入方法は、筒部に外径部から中空部に向けて穿孔された１以上の孔が設けられた筒体からなる中空筒体の誘導加熱焼入の場合に特に効果が大きい。即ち、本発明の中空筒体の誘導加熱焼入方法によれば、このような筒部に油孔等が設けられた中空筒体の焼入れにおいても、中空筒体の端面あるいは前記孔部の焼割れの発生が防止できる。
【００１８】
本発明の中空筒体の誘導加熱焼入方法は、円筒状の中空筒体に限るものではなく、角断面の角孔の中空筒体などにも適用でき、また前記外径部から中空部に向けて穿孔された１以上の孔は貫通孔あるいは底付孔のいずれにも適用される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の一実施形態について具体的に説明する。図１は本発明実施形態の中空筒体を連続的に誘導加熱焼入れする状態を示す図、図２は本実施形態に用いた非磁性導電体シールド部材（以下シールド部材という）の詳細図、図３は本実施形態に用いた被焼入中空筒体の詳細図である。
【００２０】
図において、被焼入中空筒体１０は貫通した中空孔２１を有し端部が面取りされた円筒状をなしている。中空孔２１は一方の端部側が小径の段付き孔になっており、長さの中央部近傍に軸方向に直交する油孔２２が設けられている。誘導加熱焼入れにより図のように外径に焼入層が形成される。
【００２１】
シールド部材１０は、軸部１１と頭部１２を有する頭付ピン型をなし銅などの非磁性導電材料から製作されている。軸部１１は中空筒体１０の中空孔２１に充満する径を有し、軸部１１の長さは少なくも油孔２２の位置よりも長くされている。頭部１２は当接部を形成し、軸部１１より大径で中空筒体１０の径より小さい平行あるいはテーパー状にされている。本実施形態では軸側の径が大きく先端側の径が小さいテーパー状にしているが、前後の中空筒体１０の当接する端部の所要焼入層の深さにより平行または前記と逆のテーパーにされる。シールド部材１０は、軸部１１が中空筒体１０の中空孔２１に挿入され、頭部１２の首部端面が中空筒体１０の端部２３の端面に当接するように装着される。
【００２２】
図１に示すように、シールド部材１０を装着した中空筒体１０を頭部１２を進行方向にして前後に配列し、図のＸ方向に移動させ図示しない誘導加熱コイルを通して誘導加熱して焼入れする。これにより、図３に示すように中空筒体の外径全長に焼入層が形成される。
【００２３】
図４は従来の誘導加熱焼入れの中空筒体２０の油孔２２近傍の焼入層の状態を示す詳細断面図である。図５（ａ）は、前後の中空筒体２０の端部を直接接触させて連続加熱する従来の誘導加熱焼入れにおける中空筒体２０の前後端部２３ａ及び２３ｂ近傍の焼入層の状態を示す詳細断面図、図５（ｂ）はその端部に生じた焼き割れを示す端面から見た図である。図６および図７は、それぞれ図４および図５（ａ）に対応する本発明の焼入方法による焼入層の状態を示す詳細図である。
【００２４】
図４及び図５に示すように従来方法では、油孔２２の孔周辺と前後端部２３ａ，２３ｂの近傍の焼入層が深くなる。このため、前述したように油孔２２の孔周辺に図４に示す円周焼割れが生じ、また、端部近傍に図５（ａ）（ｂ）に示すような焼き割れによる剥離が生ずる。これに対し本発明の方法では、シールド部材１０を装着したことにより図６に示すように油孔２２の周辺部の焼入層が浅くなり孔のない部分とほぼ同等の深さになる。また、端部では図７に示すようにシールド部材１０の頭部（当接部）１２の首部が当接するために焼入層が浅くなる。したがって、端面に当接する頭部（当接部）１２の径を選択することにより、中空筒体の端部の焼入層の深度を平行部と同等あるいはそれより浅くすることもできる。また、頭部１２を図７のようなテーパーにすると大径で接する装着側の中空筒体の端部２３ａの焼入深度が浅く、小径の頭頂で接する他の中空筒体の端部２３ｂの焼入深度が深くなる。このように頭部の径を選択し、または平行にしたりテーパーにしたりすることにより端部の焼入れ深度を任意に調整できる。この頭部（当接部）の形状は実験によって定めた。これによって、従来方法ではこの部分に発生した焼割れを本発明方法により防止することができる。
【００２５】
【実施例】
図３に示す形状の段付き中空孔２１と油孔２２とを有する外径４８ｍｍφ中空ピンについて誘導加熱焼入れを行い、図２に示す形状のテーパー体の頭部を有するシールド部材を装着した本発明の方法と、シールド部材を使用しない従来方法とを比較した。
【００２６】
上記焼入れを行った結果は、シールド部材を使用しない従来の方法では、平行部の焼入層が８ｍｍに対し図４及び５に示す油孔周辺及び端部の焼入層は９〜９．５ｍｍになり、試料の約２パーセントの中空筒体の端部または油孔のいずれかに焼割れが発生し不良となった。
【００２７】
これに対し、シールド部材を使用した本発明の方法では、図６に示すように同じく平行部の焼入層が８ｍｍに対し、油孔周辺の焼入層は平行部と同等になり、シールド部材の頭部の大径側の首部の接する端部２３ａの焼入層は平行部より浅い７ｍｍ程度になり、小径側の頭頂部の接する中空筒体の端部２３ｂの焼入層は平行部よりやや深い８．５ｍｍ程度になった。端部２３ｂ側は中空孔径が小さくて肉厚が厚いのでこの程度に深い方がよい。本発明の方法により２０，０００個の中空ピンを焼入れした結果は焼割れの発生は１個もなく、本発明の焼入方法の効果が明らかであった。
【００２８】
以上述べたように、本発明実施形態の外径面に焼入層を形成させる中空筒体の誘導加熱焼入方法によれば、直交する油孔などが設けられた中空筒体であっても、シールド部材を該中空筒体の中空部に充満するように装入することにより油孔などの縁部の焼入深度が平行部とほぼ同一になるので、従来方法のように油孔内側に焼割れが発生することがない。
【００２９】
また、シールド部材を中空筒体の端面に当接させて装着して誘導加熱して焼入れすることにより、端部の焼入れ深度を任意に調整できるので、従来のように誘導加熱の際に端部が平行部より深く誘導加熱されて焼入層が深く形成されて焼割れが発生することがない。
【００３０】
また、軸部と頭部を設けた頭付ピン状のシールド部材を用いることにより、中空筒体に設けられた油孔などに発生する焼割れと端部の焼割れが１個のシールド部材で防止でき、シールド部材の装着の工数が低減できる。
【００３１】
また、連続して中空筒体を加熱コイル中を通して誘導加熱する際に、前後の中空円筒体の間に前後の端面に当接するシールド部材の当接部を介在させることにより前後の中空体の端面の焼割れを１個のシールド部材で防止できる。この介在させるシールド部材の当接部の径を大きくすると当接する端面部の焼入れ深度は浅くなり、径を小さくすると端面部の焼入れ深度が深くなるので、シールド部材の径を選択することにより端面部の焼入れ深度を平行部と等しく、あるいは浅くまたは深くすることができ、当接部をテーパー状にすることにより、前後の中空筒体の端部の焼入れ深度を任意に変えることができる。
【００３２】
また、本実施形態では頭部（当接部）をテーパーにして、装着側の径を大きくしたが、装着側の径が小さいテーパーでもよく、あるいは平行の頭部でもよい。この頭部の径、形状を選択することにより当接する中空筒体の端部の焼入れ深度を調節することができる。また、軸部と頭部（当接部）とは一体でなく別個のシールド部材としてもよい。さらに、被焼入中空筒体は円筒状に限るものではなく、角孔の中空筒体などにも適用でき、外径部から中空部に向けて穿孔された１以上の孔は貫通孔あるいは底付孔のいずれでもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の中空筒体の誘導加熱焼入方法は、筒体に油孔などを設けた中空筒体の誘導加熱焼入れにおいても、中空部に充満する軸部と中空筒体の端部に当接する頭部とを設けた非磁性導電体のシールド部材を装着するだけで簡易に油孔や端部に生ずる焼割れが防止できる。これにより、焼割れの検査工数を減ずることができ、量産焼入れが容易になり歩留りが向上してコストが低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の被焼入中空筒体を連続的に誘導加熱焼入れする状態を示す断面図である。
【図２】本発明実施形態のシールド部材の詳細図である。
【図３】本発明実施形態のに用いた被焼入中空筒体の詳細断面図である。
【図４】従来方法により焼入された中空筒体の油孔近傍の焼入層の状態を示す詳細断面図である。
【図５】前後の中空筒体を直接接触させて連続加熱する従来の誘導加熱焼入れにおける中空筒体の前後端部近傍の焼入層の状態を示す詳細断面図である。
【図６】本発明の方法により焼入された中空筒体の油孔近傍の焼入層の状態を示す詳細断面図である。
【図７】本発明の方法により焼入された中空筒体の端部の焼入層及び焼割れの状態を示す詳細断面図である。
【図８】従来の油孔の焼入れ防止方法の１例を示す図である。
【符号の説明】
１０  シールド部材
１１  軸部
１２  頭部
２０  中空筒体
２１  中空孔
２２  油孔
２２ａ  油孔周辺の焼割れ
２３ａ  先端部
２３ｂ  後端部
２４  銅リベット
【図１】
0003796334.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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