(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルエージング鋼の薄板の端部同士を溶接して形成されたリング状のドラムを所定幅に裁断して形成された金属リングを圧延した後、圧延された金属リングを平置きして溶体化を施す熱処理方法において、
前記溶体化後、７７０〜８００℃の該金属リングのマルテンサイト変態開始温度からマルテンサイト変態完了温度までの冷却を３〜５０℃／分の冷却速度で行い、冷却後、該金属リングを周長補正することを特徴とする金属リングの熱処理方法。
【請求項２】
前記冷却を５〜５０℃／分の冷却速度で行うことを特徴とする請求項１記載の金属リングの熱処理方法。
【請求項３】
前記冷却を１０〜５０℃／分の冷却速度で行うことを特徴とする請求項１記載の金属リングの熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機（ＣＶＴ）等のベルトに使用される金属リングの製造工程における熱処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
無段変速機用ベルト等に用いられる積層リングは、次のようにして製造される。まず、超強力鋼であるマルエージング鋼の薄板の端部同士を溶接して円筒状のドラムを形成し、該ドラムを所定幅に裁断して金属リングを形成し、該金属リングを圧延する。次に、圧延された金属リングに対し、圧延組織を再結晶させ、圧延により変形された金属組織の形状を復元するために、溶体化を行う。そして、前記溶体化後の金属リングを所定の周長に補正し、時効及び窒化処理を施して硬度を向上させた後、少しずつ周長の異なる複数の金属リングを相互に積層して積層リングを形成する。
【０００３】
前記溶体化は、一般に加熱炉中で前記金属リングを前記マルエージング鋼の再結晶温度以上の温度で加熱することにより行われる。このとき前記金属リングをフックに吊り下げた状態で加熱すると、該金属リングに自重によるクリープ変形が発生し、極端に細長い楕円形状になり、後工程の周長補正が困難になる。そこで、前記溶体化では、前記クリープ変形を防止するために、前記金属リングの端面が前記加熱炉の床面または該加熱炉内を移動するメッシュベルトに接触するようにして、該金属リングを平置きすることが行われている。
【０００４】
しかしながら、前記金属リングを前記のように平置きすると、前記溶体化後に前記金属リングを冷却する際に、前記金属リングの前記加熱炉の床面またはメッシュベルトに接触している側と反対側の端面が該金属リングの内周側に倒れ込むように変形することがあるとの不都合がある。前記変形は、後工程の周長補正で矯正されるが、該変形が大きいと前記矯正が困難になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、金属リングを平置きして溶体化するときに、該溶体化後の冷却処理において、該金属リングの変形を低減し、後工程の周長補正で容易に矯正することができる範囲の変形とすることができる金属リングの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】
かかる目的を達成するために、本発明の金属リングの熱処理方法は、マルエージング鋼の薄板の端部同士を溶接して形成されたリング状のドラムを所定幅に裁断して形成された金属リングを圧延した後、圧延された金属リングを平置きして溶体化を施す熱処理方法において、前記溶体化後、７７０〜８００℃の該金属リングのマルテンサイト変態開始温度からマルテンサイト変態完了温度までの冷却を３〜５０℃／分の冷却速度で行い、冷却後、該金属リングを周長補正することを特徴とする。
【０００７】
本発明の前記溶体化後、前記金属リングのマルテンサイト変態開始温度からマルテンサイト変態完了温度までの冷却を前記範囲の冷却速度で行うことにより、該金属リングの変形を低減し、後工程の周長補正で容易に矯正することができる範囲の変形にとどめることができる。
【０００８】
前記冷却速度が５０℃／分より速いと、前記金属リングの端面が内周側に倒れ込む変形量が大きくなり、後工程の周長補正で矯正することが困難になる。一方、前記冷却速度を３℃／分より遅くすると、長時間の処理を必要とし、製造コストの増大が避けられない。
【０００９】
前記冷却は、温度制御を容易にするために５〜５０℃／分の冷却速度で行うことが好ましく、冷却に要する時間を短縮するために１０〜５０℃／分の冷却速度で行うことがさらに好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は金属リングの製造工程の要部を模式的に示す工程図、図２は溶体化方法を示す説明的断面図、図３は溶体化後の冷却時間と金属リングの温度との関係を示すグラフ、図４は溶体化後の冷却処理における金属リングの変形量の度数分布を示すグラフである。
【００１１】
無段変速機等のベルトに用いられる金属ベルトを製造する際には、まず、図１示のようにマルエージング鋼の薄板１をベンディングしてループ化したのち、端部同士を溶接して円筒状のドラム２を形成する。このとき、前記マルエージング鋼は溶接の熱により時効硬化を示すので、ドラム２の溶接部分２ａの両側に硬度の高い部分が出現し、これにより溶接歪が発生する。
【００１２】
そこで、次に、ドラム２を真空炉３に収容して所定温度に所定時間保持することにより第１の溶体化処理を行い、前記溶接時の熱により部分的に硬くなった硬度を均質化する。前記第１の溶体化処理が終了したならば、ドラム２を真空炉３から搬出し、所定幅に裁断してリング４を形成する。
【００１３】
前記のようにして形成されたリング４は、次に圧下率４０〜５０％で圧延された後、加熱炉５に収容して所定温度に所定時間保持することにより第２の溶体化を行い、圧延組織を再結晶させ、圧延により変形された金属組織の形状を復元する。
【００１４】
前記第２の溶体化処理が終了したならば、リング４を加熱炉５から冷却室６に移動し、冷却室６内で冷却した後、搬出し、周長補正を行う。そして、前記周長補正が施されたリング４は、次に、図示しない熱処理装置に収容して時効処理及び窒化処理が施されたのち、少しずつ周長の異なる複数のリング４を相互に積層することにより、前記金属ベルトが形成される。
【００１５】
本実施形態の熱処理方法は、前記第２の溶体化に適用されるものである。前記第２の溶体化は、図２示のリング保持部材１１を用いて行う。リング保持部材１１は、リング４の内周側に挿入される円筒状部１２と、円筒状部１２の下端部から外周方向に鍔状部１３とを備えている。
【００１６】
圧延後のリング４は、その一方の端縁４ａで鍔状部１３に平置きされた状態でリング保持部材１１に載置され、加熱炉５に収容される。また、加熱炉５内における前記溶体化処理終了後には、リング４はリング保持部材１１に載置されたまま、冷却室６に移動され、冷却室６内で冷却される。尚、加熱炉５または冷却室６では、円筒状部１２を介して複数のリング保持部材１１を積層することにより、複数のリング４を一度に処理することができる。
【００１７】
前記冷却室６内で冷却される際に、リング４は一方の端縁４ａで鍔状部１３に接触しているが、他方の端縁４ｂは何ら接触するものが無いため、端縁４ｂの方が冷却されやすい。このため、リング４は、前記冷却により端縁４ｂが内周側に倒れ込み、図２に仮想線で示すような変形を生じる。前記変形は、後工程の周長補正の際に矯正されるが、前記矯正のためには図２にΔｒで示す前記変形量が１．５ｍｍ程度であることが好ましく、Δｒが３ｍｍを超えると、前記矯正が困難になる。
【００１８】
そこで、本実施形態の熱処理方法では、前記冷却室６での冷却の際に、マルエージング鋼のマルテンサイト変態開始温度（４５０℃）からマルテンサイト変態終了温度（３００℃）までの冷却を３〜５０℃／分の冷却速度で行うことにより、金属リング４の変形量が１．５ｍｍ程度になるようにするものである。
【００１９】
前記範囲の冷却速度は、例えば、真空の冷却室６にリング４を収容した後、該冷却室６に窒素ガスを導入、充満させ、ガス導入停止後、回転数を調整してファンを回転させることにより得ることができる。また、前記範囲の冷却速度を得るには、前記窒素ガス導入停止後、回転数を調整してファンを回転させて前記マルテンサイト変態開始温度より高い温度まで冷却し、その後、ファンを停止させてマルテンサイト変態終了温度まで冷却してもよく、前記窒素ガス導入停止後、ファンを回転させることなくマルテンサイト変態終了温度に達するまで放冷してもよい。さらに、冷却室６にリング４を収容した後、該冷却室６に窒素ガスを導入することなく、真空のままファンを回転させることなくマルテンサイト変態終了温度に達するまで放冷してもよい。
【００２０】
尚、リング４の温度が前記マルテンサイト変態終了温度まで冷却されたならば、窒素ガスがすでに導入されている場合にはファンを回転させ、真空の場合には窒素ガスを導入、充満させ、ガス導入停止後、回転数を調整してファンを回転させることにより、その後の冷却時間を短縮することができる。
【００２１】
次に、実施例及び比較例を示す。
【００２２】
【実施例１】
本実施例では、前記溶体化処理終了後、７７０〜８００℃のリング４をリング保持部材１１により加熱炉５から真空の冷却室６に移動させた後、冷却室６に純度９９．９９９９％の窒素ガスを導入し、該窒素ガスが冷却室６に充満したならば、該窒素ガスの導入を停止した。このとき、冷却室６内の気圧は８６．７×１０3Ｐａであった。
【００２３】
次に、冷却室６の天井に備えられた回転ファンを、リング４の温度がマルテンサイト変態開始温度（４５０℃）になるまでは高速で回転させ、リング４の温度がマルテンサイト変態開始温度に達したならば低速で回転させて、リング４の温度が３００℃になるまで冷却した。そして、リング４の温度が３００℃に達したならば、回転ファンの回転数を増大させて、リング４の温度が室温になるまで冷却した。
【００２４】
この結果、マルテンサイト変態開始温度（４５０℃）からマルテンサイト変態終了温度（３００℃）までの冷却速度は、４９．７℃／分であった。リング４の温度と冷却時間との関係を図３に示す。また、本実施例で得られたリング４の変形量Δｒの度数分布を図４（ａ）に示す。
【００２５】
図４（ａ）から、本実施例で得られたリング４は、変形量Δｒが１．５ｍｍを中心として狭い範囲に分布していることが明らかである。
【００２６】
【比較例１】
本比較例では、前記窒素ガスの導入停止後、冷却室６の天井に備えられた回転ファンを終始高速で回転させた以外は、実施例１と全く同一にしてリング４の温度が室温になるまで冷却した。
【００２７】
この結果、前記マルテンサイト変態開始温度から前記マルテンサイト変態終了温度までの冷却速度は、５３．６℃／分であった。リング４の温度と冷却時間との関係を図３に示す。また、本比較例で得られたリング４の変形量Δｒの度数分布を図４（ｂ）に示す。
【００２８】
図４（ｂ）から、本比較例で得られたリング４は、変形量Δｒが３．０ｍｍを中心として広い範囲に分布していることが明らかである。
【００２９】
【実施例２】
本実施例では、前記窒素ガスの導入停止後、ファンを、リング４の温度が前記マルテンサイト変態開始温度より高温の５００℃になるまでは高速で回転させ、リング４の温度が５００℃に達したならばファンを停止させてリング４の温度が３００℃になるまで冷却した以外は、実施例１と全く同一にしてリング４の温度が室温になるまで冷却した。
【００３０】
この結果、前記マルテンサイト変態開始温度から前記マルテンサイト変態終了温度までの冷却速度は、１３．６℃／分であった。リング４の温度と冷却時間との関係を図３に示す。
【００３１】
本実施例で得られたリング４の変形量Δｒは、図４（ａ）示の実施例１の場合と同様の度数分布を示した。
【００３２】
【実施例３】
本実施例では、前記窒素ガスの導入停止後、ファンを回転させることなくリング４の温度が３００℃になるまで冷却した以外は、実施例１と全く同一にしてリング４の温度が室温になるまで冷却した。
【００３３】
この結果、前記マルテンサイト変態開始温度から前記マルテンサイト変態終了温度までの冷却速度は、９．１℃／分であった。リング４の温度と冷却時間との関係を図３に示す。
【００３４】
本実施例で得られたリング４の変形量Δｒは、図４（ａ）示の実施例１の場合と同様の度数分布を示した。
【００３５】
【実施例４】
本実施例では、前記溶体化処理終了後、７７０〜８００℃のリング４をリング保持部材１１により加熱炉５から真空の冷却室６に移動させた後、冷却室６を真空に保持したまま、ファンを回転させることなくリング４の温度が３００℃になるまで冷却した。
【００３６】
次に、冷却室６に純度９９．９９９９％の窒素ガスを導入し、該窒素ガスが冷却室６に充満したならば、該窒素ガスの導入を停止した。このとき、冷却室６内の気圧は８６．７×１０3Ｐａであった。
【００３７】
次に、冷却室６の天井に備えられた回転ファンを高速で回転させ、リング４の温度が室温になるまで冷却した。
【００３８】
この結果、前記マルテンサイト変態開始温度からマルテンサイト変態終了温度までの冷却速度は、３．５℃／分であった。リング４の温度と冷却時間との関係を図３に示す。
【００３９】
本実施例で得られたリング４の変形量Δｒは、図４（ａ）示の実施例１の場合と同様の度数分布を示した。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属リングの製造工程の要部を模式的に示す工程図。
【図２】溶体化方法を示す説明的断面図。
【図３】溶体化後の冷却時間と金属リングの温度との関係を示すグラフ。
【図４】溶体化後の冷却処理における金属リングの変形量の度数分布を示すグラフ。
【符号の説明】
１…マルエージング鋼の薄板、  ２…ドラム、  ４…リング。
【図１】
0003784641.tif 000002
【図２】
0003784641.tif 000003
【図３】
0003784641.tif 000004
【図４】
0003784641.tif 000005